疾病监测  2017, Vol. 32 Issue (2): 149-152

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徐秋琼, 李柏生, 余泳红, 单桂花
XU Qiu-qiong, LI Bai-sheng, YU Yong-hong, SHAN Gui-hua
广州市一起非O1/O139群霍乱弧菌食物中毒分离株的病原特征分析
Etiological characteristics of Vibrio cholerae non-O1/O139 strains isolated from a food poisoning in Guangdong
疾病监测, 2017, 32(2): 149-152
Disease Surveillance, 2017, 32(2): 149-152
10.3784/j.issn.1003-9961.2017.02.016

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收稿日期:2016-08-08
广州市一起非O1/O139群霍乱弧菌食物中毒分离株的病原特征分析
徐秋琼1, 李柏生2, 余泳红1, 单桂花1     
1. 广州市萝岗区疾病预防控制中心, 广东 广州 510530;
2. 广东省疾病预防控制中心, 广东 广州 511430
摘要: 目的 了解2014年广州市某工厂发生的一起非O1/O139群霍乱弧菌食物中毒分离株的耐药特性及分子特征。 方法 对分离到的6株非O1/O139群分离株进行生化鉴定、血清学鉴定、药物敏感性实验、毒力相关基因检测和脉冲场凝胶电泳(PFGE)分子分型分析。 结果 6株分离株经生化鉴定、血清学鉴定为非O1/O139群。药物敏感性分析显示,6株分离株均对氨苄西林、头孢克肟、头孢拉定、阿米卡星、妥布霉素、庆大霉素和多粘菌素B耐药,对诺氟沙星、环丙沙星、复方新诺明、呋喃唑酮、四环素、吡哌酸、红霉素和氯霉素敏感。毒力基因聚合酶链反应检测结果显示,所有菌株均携带毒力表达调控基因(toxR)和溶血素基因(hlyA),未检出霍乱肠毒素基因(ctxA)、毒力协同调节菌毛基因(tcpA)和肠毒素基因(ST);5株病例分离株和1株冷柜内壁分离株经限制性内切酶NotⅠ消化后的PFGE图谱为同一型别。 结论 此次食物中毒的病原体为非O1/O139群霍乱弧菌,具有共同的遗传特征,菌株出现了多重耐药,提示应加强该类菌株的监测,防止大范围扩散或暴发流行。
关键词非O1/O139群霍乱弧菌     食物中毒     脉冲场凝胶电泳     毒力基因     耐药    
Etiological characteristics of Vibrio cholerae non-O1/O139 strains isolated from a food poisoning in Guangdong
XU Qiu-qiong1, LI Bai-sheng2, YU Yong-hong1, SHAN Gui-hua1     
1. Luogang District Center for Disease Control and Prevention, Guangzhou 510530, Guangdong, China;
2. Guangdong Provincial Center for Disease Control and Prevention, Guangzhou 511430, Guangdong, China
Corresponding author: XU Qiu-qiong, Email: cdcxuqq@163.com.
Abstract: Objective To investigate the drug resistance and molecular characteristics of Vibrio cholera non-O1/O139 strains isolated from a food poisoning in a factory in Guangzhou, Guangdong province in 2014. Methods Biochemical identification, serological identification, drug susceptibility test, virulence-associated gene detection and PFGE molecular typing on six V. choleraenon-O1/O139 strains isolated from a food poisoning in Guangzhou were conducted. Results The biochemical identification and serological identification results indicated that the six strains were all V. cholera non-O1/O139 strains; the drug susceptibility analysis showed that the 6 strains were resistant to ampicillin, cefixime, cefradine, amikacin, tobramycin, gentamycin and polymyxin B, but sensitive to norfloxacin, ciprofloxacin, cotrimoxazole, furazolidone, tetracycline, pipemidic acid, erythromycin and chloramphenicol; The PCR detection of virulence gene showed that all the strains were positive for toxR and hlyA genes, but negative for ctxA, tcpA and ST genes; and the PFGE molecular typing of the strains digested by NotⅠshowed that five strains isolated from the cases and one strain isolated from the inner wall of a refrigerator were in the same type. Conclusion The pathogen of this food poisoning was V. cholera non-O1/O139, which shared common genetic characteristics; and the strains were multi drug resistant. It is suggested to guide the clinical medication based on drug susceptibility test results to reduce the drug resistant strains.
Key words: Vibrio cholerae non-O1/O139     Food poisoning     Pulsed-field gel electrophoresis     Virulence gene     Drug resistance    

根据菌体O抗原的不同,霍乱弧菌可分为206个血清群。其中,O1群和O139群可引起霍乱的暴发和流行,而非O1/O139血清群霍乱弧菌不致病或偶然引起轻度腹泻,也偶致肠道外感染,主要表现为散发。近年来,国内外也有非O1/O139群霍乱弧菌导致聚集性病例的相关报道。2014年12月,广州市某电池厂发生一起食物中毒事件,患者主要症状为腹泻、腹痛和呕吐等,根据流行病学调查、临床表现和实验室检测结果,参照《食物中毒诊断标准及技术处理原则》[1],证实为一起非O1/O139群霍乱弧菌食物中毒。中毒患者经过及时对症治疗后症状消失,均痊愈出院。为进一步了解该部分菌株的耐药表型和分子特征,本研究对5株病例分离株和1株环境分离株进行了相关毒力基因检测、药敏试验及脉冲场凝胶电泳 (pulsed field gel electrophoresis,PFGE) 分析同源性。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 菌株

从10份患者粪便样本、5份环境涂抹样、3份熟食中检测出6株非O1/O139群霍乱弧菌 (5株分离自患者粪便样本,1株分离自环境涂抹样本),保存菌株并进一步做相关病原学分析。

1.1.2 实验试剂

碱性蛋白胨水、TCBS培养基、四号培养基、盐胨水、血平板等试剂均购自广东环凯微生物有限公司;O1/O139群霍乱弧菌血清购自宁波天润生物药业有限公司;生物梅里埃革兰阴性菌GN生化鉴定卡、Oxoid药敏纸片购自广州市千江企业有限公司;核酸磁珠提取试剂、毒力基因引物和探针购自中山大学达安基因股份有限公司,NotⅠ酶 (美国Promega公司)、Seakem Gold琼脂糖 (美国Cambrex公司)、蛋白酶K (Merck公司) 由广东省疾病预防控制中心 (CDC) 提供,所有试剂均在有效期内使用。

1.1.3 实验仪器

梅里埃VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定仪;ABI7500荧光定量PCR仪;Smart32核酸提取仪;CHEF Mapper脉冲场凝胶电泳仪和Gel Doc EQ凝胶成像系统 (美国Bio-Rad公司);比浊仪 (美国Bio-Rad公司)。

1.2 方法 1.2.1 细菌分离鉴定

参照GB 4789-2013相关标准[2]和《霍乱防治手册》第6版[3]对食物中毒中采集的样品进行致病菌检测,利用梅里埃VITEK 2 Compact全自动细菌鉴定仪对分离菌株做生化鉴定并进一步做血清凝集实验。由于供餐单位没有对48 h内食物留样,3份熟食为当天出炉加工食品,导致对致病菌活菌的检出有一定的影响,因此对现场采集的粪便样本、环境涂抹样、熟食样进行增菌培养后利用荧光定量聚合酶链反应 (PCR) 方法进行致病菌核酸检测,分别检测了沙门菌、志贺菌、副溶血性弧菌、霍乱弧菌和金黄色葡萄球菌。

1.2.2 药敏实验

参照世界卫生组织 (WHO) 推荐的K-B纸片法进行,选用Oxoid公司药敏纸片,试验所选抗生素包括氨苄西林 (10 μg/片)、头孢克肟 (5 μg/片)、头孢拉定 (30 μg/片)、阿米卡星 (30 μg/片)、妥布霉素 (10 μg/片)、庆大霉素 (10 μg/片)、多粘菌素B (300 IU/片)、诺氟沙星 (10 μg/片)、环丙沙星 (5 μg/片)、复方新诺明 (23.75 μg/1.25 μg)、呋喃唑酮 (100 μg/片)、四环素 (30 μg/片)、吡哌酸 (30 μg/片)、红霉素 (15 μg/片)、氯霉素 (30 μg/片)。标准参考菌株为大肠埃希菌 (ATCC25922)。结果判定参照美国临床和实验室标准协会CLSI出版的《抗菌药物敏感性试验标准 (2014版M 100-S24)》[4]

1.2.3 毒力基因检测

利用磁珠提取法对菌株进行DNA提取后进一步检测霍乱肠毒素基因 (ctxA)、毒力协同调节菌毛基因 (tcpA)、毒力表达调控基因 (toxR)、溶血素基因 (hlyA) 和肠毒素基因 (ST)。引物和探针由中山大学达安基因股份有限公司合成,其序列及产物大小参照表 1。根据荧光定量PCR-Taman探针法试剂盒说明要求,配置总体积为20 μl的反应体系 (反应液Ⅰ 16.5 μl、反应液Ⅱ 1.5 μl、样品模板2 μl),检测反应条件:94 ℃,3 min,1个循环;93 ℃,15 s;55 ℃,25 s (收集荧光信号);72 ℃,30 s,40个循环。

表 1 毒力基因相关引物和探针序列 Table 1 Sequences of primers and probes for virulence gene amplification
目的基因 (bp) 引物序列 (5′~3′) 探针序列 (5′~3′)
ctxA(106) F:TCG ATG ATC TTG GAG CAT TCC
R:GAT GGT TAT GGA TTG GCA GGT T
P:FAM-CGG TGC ATG ATG AAT CCA CGG-TAMRA
tcpA(92) F:GCG CAG TAG CAC TTG CAG ATC
R:AGC GGG AGC GAT AGA TTT GA
P:FAM-AGC AGC GGC TGA GAC AGG CG-TAMRA
toxR(92) F:TCG GGC GAT CAA TTG GTA AC
R:TTT CGA CTC TGC GCA AAA TG
P:FAM-CTT CGG AAC CGT TTT GAC GTA TT-TAMRA
hlyA(105) F:TGG TGA AGC GGC GGA TAT
R:GCT AAG CTC GGT AAT GCG TTG T
P:FAM-TGC TGC TGA TTG GCA AGC CGA A-TAMRA
ST(109) F:AAT CGC ATT TAG CCA AAC AGT AGA
R:TGG GCA TTC TTC ATT TTC ACT TAG
P:FAM-TGC AGC AAC CAC AAC AAA TTG AAA GCA-TAMRA
1.2.4 PFGE

参照美国CDC PulseNet霍乱弧菌的PFGE标准操作程序,采用NotⅠ内切酶对菌株进行酶切后利用CHEF Mapper脉冲场凝胶电泳仪进行电泳。电泳结束后采用Gel Doc EQ凝胶成像系统读取图像,获得图像最后通过BioNumerics 6.6软件进行同源性分析。

2 结果 2.1 细菌分离及鉴定

从TCBS平板和四号平板挑选可疑菌落,接种于营养琼脂斜面进行生化试验及血清凝集试验,结果显示6株菌株经梅里埃VITEK 2 Compact全自动细菌鉴仪进行生化鉴定结果显示为霍乱弧菌。菌株氧化酶和动力均为阳性,O129(10 μg/片、150 μg/片) 敏感实验均为敏感。用霍乱弧菌O1/O139血清做血清凝集试验,6株菌株均不凝集,生理盐水对照均未发生自凝。将分纯菌株接种到5%绵羊血平板中进行溶血试验[5],37 ℃培养24 h后观察结果显示6株菌株均出现β溶血现象。利用荧光定量PCR方法对沙门菌、志贺菌、副溶血性弧菌、霍乱弧菌和金黄色葡萄球菌核酸筛查,结果显示18份样品中8份患者粪便样本、2份环境涂抹样、1份熟食均为霍乱弧菌核酸阳性,阳性率高达61.1%,6株菌株均来自11株霍乱弧菌核酸阳性样本。

2.2 耐药试验

耐药谱分析显示6株菌株均对氨苄西林、头孢克肟、头孢拉定、阿米卡星、妥布霉素、多粘菌素B和庆大霉素7种抗生素耐药,对诺氟沙星、环丙沙星、复方新诺明、呋喃唑酮、四环素、吡哌酸、红霉素、氯霉素敏感。

2.3 毒力基因检测

利用荧光定量PCR-Taman探针方法对6株菌株进行ctxAtcpAtoxRhlyAST检测,结果见表 2

表 2 毒力基因检测结果 Table 2 Detection results of virulence genes
菌株编号 来源 ctxA tcpA toxR hlyA ST
HL001 病例 - - + + -
HL002 病例 - - + + -
HL003 病例 - - + + -
HL004 病例 - - + + -
HL005 病例 - - + + -
HL006 环境 - - + + -
2.4 PFGE分型

对6株菌株经NotⅠ内切酶消化后,进行PFGE分离酶切片段,Gel Doc EQ凝胶成像系统读取图像,获得图像最后通过BioNumerics 6.6软件进行同源性分析,结果见图 1。6株菌株电泳条带比对后相似度100%同源。

图 1 菌株PFGE图谱分析 Figure 1 PFGE analysis of strains
3 讨论

非O1/O139群霍乱弧菌是指除O1和O139群霍乱弧菌以外其他血清群的霍乱弧菌[6],广泛存在于环境中,尤其是水体和海产品中,是引起急性腹泻的主要病原菌之一,临床表现为轻症胃肠炎或严重腹泻[7]。有关报道提示,非O1/O139群霍乱弧菌的主要致病因子有外膜蛋白、肠毒素、蛋白酶、溶血素和转录调节因子等[8-9],由hly A基因编码的溶血素可以在细胞膜上形成孔隙而破坏靶细胞,在兔结肠结扎试验中,可引起血液和黏液的产物积聚[10]toxR基因的活性主要影响霍乱CT毒素的表达,它的存在可以激活霍乱毒素的转录[11]。2014年12月广州地区某单位陆续有员工出现腹泻、腹痛、呕吐急性肠胃炎症状,经流行病现场个案调查和采样后,利用荧光定量PCR法和传统分离培养法进行致病菌筛查及分离,荧光定量PCR检测结果显示18份样品中8份患者粪便样本、2份环境涂抹样、1份熟食均为霍乱弧菌核酸阳性,阳性率高达61.1%。分离培养出6株非O1/O139群霍乱弧菌,其中5株来源于患者,1株来源于环境涂抹冷柜内壁,菌株接种于5%绵羊血平板中进行溶血试验出现β溶血环,提示菌株产生溶血素。对6株非O1/O139霍乱弧菌进行毒力基因检测,结果显示6株菌株均检出toxRhly A基因,携带率为100.0%。未检出ctxAtcpAST基因。6株菌株的PFGE结果显示电泳条带基本相同,提示病例株与环境株高度同源。菌株药敏试验结果显示对诺氟沙星、环丙沙星、复方新诺明、呋喃唑酮、四环素、吡哌酸、红霉素和氯霉素敏感。对氨苄西林、头孢克肟、头孢拉定、阿米卡星、妥布霉素、多粘菌素B和庆大霉素7种抗生素耐药,菌株出现多重耐药特性,因此临床上进行抗生素治疗时,应根据菌株抗生素敏感模式对患者进行用药,防止滥用抗生素而引起耐多药细菌的产生。

实验室检测结果提示,本次食物中毒是由产溶血素的非O1/O139霍乱弧菌引起的,根据菌株的药敏实验结果,患者治疗用药可首选呋喃唑酮、诺氟沙星和环丙沙星等敏感抗生素。由于患者粪便样和供餐制作场所均检出相同致病菌,提示供餐单位应加强对食品加工场所、制作工具及食品保鲜冷柜的彻底消毒和清洗,并做好48 h食物留样,防止类似事故发生。

作者贡献:

徐秋琼  ORCID:0000-0001-5132-6287

徐秋琼:主要负责细菌鉴定、毒力基因检测,实验结果分析及文章撰写

李柏生:主要负责指导实验开展及菌株脉冲场电泳同源性分析

余泳红、单桂花:主要负责细菌分离接种及相关生化试验

参考文献
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