禽病原性大腸桿菌與尿道致病性大腸桿菌相關(guān)鐵攝取系統(tǒng)與調(diào)控蛋白rfah及莢膜致病作用的研究

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1、禽病原性大腸桿菌與尿道致病性大腸桿菌相關(guān)鐵攝取系統(tǒng)與調(diào)控蛋白R(shí)faH及莢膜致病作用的研究RolesofrelatedironacquisitionsystemsandregulatoryproteinRfaHandcapsulevirulencegenesinpathogenesisofAPECandUPEC本文受國家自然科學(xué)基金(31272559，30972196，30771604，30471281)；長江學(xué)者與創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(PCSIRT0978)和江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(PAPD)資助研究生：高清清專業(yè)：預(yù)

2、防獸醫(yī)學(xué)導(dǎo)師：高崧教授揚(yáng)州大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院2013年6月高清清：APEC與UPEC相關(guān)鐵攝取系統(tǒng)與調(diào)控蛋白R(shí)faH及莢膜致病作用的研究禽病原性大腸桿菌-q尿道致病性大腸桿菌相關(guān)鐵攝取系統(tǒng)-q調(diào)控蛋白R(shí)faH及莢膜致病作用的研究纛篡皴㈣Y241㈣9865導(dǎo)師：高崧教授摘要大腸桿菌是寄居在哺乳動(dòng)物和禽類腸道中正常菌群之一，這一物種由非致病性菌株和具有不同致病潛能的致病菌株組成。少數(shù)致病性菌株，可引起機(jī)體腸道感染和腸道外感染兩大類疾病。致腸道外感染的大腸桿菌，如尿道致病性大腸桿菌(UropathogenicE．coli，UPEC

3、)，新生兒腦膜炎大腸桿菌(Neonatalmeningitis．a(chǎn)ssociatedE．coli，NMEC)和敗血癥大腸桿菌(Sepsis．causingE．coli，SEPEC)已被Johnson和Russo歸為一種新型致病性大腸桿菌一腸道外致病性大腸桿菌(ExtraintestinalpathogenicE．coli，ExPEC)。另外，引起家禽局部或全身性感染的禽病原性大腸桿菌(AvianpathogenicE．coli，APEC)與引起人類感染的ExPEC(NMEC和UPEC)具有某些相似的致病因子，如1型菌毛

4、、P菌毛、莢膜、鐵攝取系統(tǒng)、侵襲素IbeA等。有假設(shè)認(rèn)為禽可能是UPEC的主要攜帶者，或者APEC可能是UPEC毒力基因的貯庫。本研究主要通過探討莢膜、鐵攝取系統(tǒng)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白R(shí)faH對(duì)APEC和UPEC致病性的影響，比較兩者毒力因子和致病機(jī)理的相似性，從而加深我們對(duì)APEC、UPEC毒力基因的形成、演化、致病機(jī)制的理解，強(qiáng)化我們對(duì)APEC作為UPEC毒力基因貯庫這一推斷的認(rèn)識(shí)，為深入研究尿道感染(Urinarytractinfections，UTIs)和禽大腸桿菌病的致病機(jī)理和特異防制措施奠定基礎(chǔ)。1．鐵攝取系統(tǒng)對(duì)腸

5、道外致病性大腸桿菌毒力的影響APEC和UPEC都含有多種鐵攝取系統(tǒng)，包括血紅素和鐵結(jié)合性復(fù)合物。本研究以血紅素、沙門菌素和氣桿菌素三種鐵攝取系統(tǒng)為研究對(duì)象，分別選取其攝鐵相關(guān)基因chuT、iroD、iucD，運(yùn)用九Red重組系統(tǒng)構(gòu)建APECE058和UPECU17基因缺失株，進(jìn)行了多項(xiàng)體外及體內(nèi)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其致病性，旨在探究鐵攝取系統(tǒng)與APEC和UPEC致病性之間的關(guān)系，并比較兩者毒力因子之間的相似性，為深入研究APEC和UPEC的致病機(jī)理和特異性防制措施奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果顯示，在SPF雞感染模型中，沙門菌素缺失株E05

6、8AiroD和U17AiroD與野生株相比，致病力顯著下降，氣桿菌素缺失株E058AiucD和U17AiucD在揚(yáng)州大學(xué)博士學(xué)位論文部分臟器中定植能力下降，而血紅素缺失株E058AchuT和U17AchuT未見致弱。三基因缺失株E058AchuTAiroDAiucD和U17AchuTAiroDAiucD致弱程度最為顯著。組織病理學(xué)結(jié)果顯示，野生株感染雞的臟器病變程度較AiroD，AiucD及三基因缺失株感染情況更為嚴(yán)重，而AchuT缺失株感染雞的臟器病變程度與野生株相似。但是，體外試驗(yàn)結(jié)果顯示，突變株與野生株在抗血清補(bǔ)

7、體殺菌、HD．11細(xì)胞吞噬和胞內(nèi)增殖，及在富鐵或缺鐵培養(yǎng)基中生長情況等方面都沒有顯著差異。SPF雞致病試驗(yàn)表明介導(dǎo)沙門菌素?cái)z鐵的iroD基因和編碼氣桿菌素合成的iucD基因與APEC和UPEC致病性有較強(qiáng)的相關(guān)性，而介導(dǎo)血紅素?cái)z鐵基因chuT對(duì)其致病性影響不大。APEC和UPEC具有相似的攝鐵機(jī)制和致病能力，同時(shí)還可以看出沙門菌素鐵結(jié)合性復(fù)合物在雞體內(nèi)攝鐵方面起著更為重要的作用，但這些攝鐵系統(tǒng)之間的關(guān)系是相互獨(dú)立還是存在依賴關(guān)系還不清楚，有待于進(jìn)一步研究。2．調(diào)控蛋白R(shí)faH調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)情況及對(duì)腸道外致病性大腸桿菌

8、毒力的影響RfaH在大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌中是一種重要的調(diào)控蛋白，能夠增強(qiáng)某些細(xì)菌相關(guān)毒力因子的表達(dá)，如莢膜、脂多糖、溶血素、鐵攝取系統(tǒng)等。它對(duì)于APEC毒力的直接影響至今還未見報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)rfall基因的缺失能顯著降低APECE058和UPECU17的致病力。1日齡雛雞致病性試驗(yàn)結(jié)果顯示rfall基因突變株E058Arfa