第七次霍乱大流行中国变异菌株的致病性、流行潜力和基因组学研究

The seventh cholera pandemic was caused by Vibrio cholerae O1 biotype El Tor (O1 ET), the phenotype and genotype of O1 ET strain was different from that of the sixth pandemic, which caused by the classical (CL) strain. Our previous study found that, the Chinese epidemic strains existence variant phenomenon: by phenotypic, typical ET strains were co-existed with hybrid strains; while in the genotype, variant ET strains carried CL genotype were emerged since 1992, and in 2002 the variant strains replaced the ET genotype completely. However, the variant reason and mechanism of V. cholerae, as well as the difference between typical and variant strain at pathogenicity, epidemic potential and genomics, are unclear. In this study, we plan to analysis the pathogenic ability of the variant strains by the biofilm formation, cholera toxin production and rat settled experiments; by PFGE and MLST methods, we intent to analysis epidemic potential of those variant strains; meanwhile, we plan to study variant characteristic and reason from genome level. Our research can elucidate the pathogenicity and epidemic potential of variant V. cholerae in China, in addition, reveal the reason and characteristic of those strains, to provide a theoretical basis for monitoring and control of cholera.

第七次霍乱世界大流行由O1群埃尔托型（O1 ET）霍乱弧菌引起，其表型和基因型有别于引起第六次大流行的古典型（CL）菌株。我们前期研究发现，第七次霍乱大流行的中国菌株存在变异现象：从表型上，典型的ET型菌株与杂合（混合有CL表型）的ET菌株共存；而在基因型上，自1992年起出现了CL基因型的菌株，并于2002年后完全替代了ET基因型菌株。但是，这些不同型别的变异菌株发生变异的原因和机理，以及在致病性、流行潜力和基因组学上与原型菌株的差异，仍不清楚。本项目采用生物膜形成、霍乱毒素产生和乳鼠定居等实验，检测变异菌株的致病能力；采用PFGE和MLST检测变异菌株在我国的流行潜力；并在基因组水平研究菌株变异的特征和原因。本研究可阐明我国霍乱弧菌变异菌株的致病能力和流行潜力，并可在基因组水平揭示菌株变异的原因和特征，为指导我国霍乱的监测和防治提供理论依据。

第七次霍乱世界大流行由O1群埃尔托型（O1 ET）霍乱弧菌引起，其表型和基因型有别于引起第六次大流行的古典型（CL）菌株。我们前期研究发现，第七次霍乱大流行的中国菌株存在变异现象：从表型上，典型的ET型菌株与杂合（混合有CL表型）的ET菌株共存；而在基因型上，自1992年起出现了CL基因型的菌株，并于2002年后完全替代了ET基因型菌株。但是，这些不同型别的变异菌株发生变异的原因和机理，以及在致病性、流行潜力和基因组学上与原型菌株的差异，仍不清楚。.本项目对我国霍乱弧菌基于管家基因的序列分型（MLST）发现，无论时O1群还是O139群霍乱弧菌，产毒株和非产毒株都能够明显的区分开来，提示产毒株和非产毒株分别来自不同的世系；对这些菌株的脉冲场凝胶电泳（PFGE）分析，显示产毒株单独聚为一群，非产毒株聚类为多个群，提示我国流行的霍乱菌株在固定世系内不断演化出变异的菌株。另外，PFGE也显示出非产毒株的基因组多样性明显高于产毒株。.通过筛选不同型别非产毒（ctxAB-但tcpA+）的优势克隆群，使用携带氯霉素抗性基因标记的CTXΦ对非产毒优势克隆群菌株进行感染，发现所选取的ctxAB-tcpA+优势克隆群菌株中，tcpA序列型为ElTor型的菌株获得了CTXΦ的感染，提示这类非产毒的克隆群所代表的菌株可能作为潜在的受体菌获得毒素基因而引起霍乱的流行。.基因组的分析发现，霍乱弧菌中存在大量基因组岛结构，可能是具有水平转移能力的元件。各血清群wbe序列差异较大，存在广泛重组，是导致霍乱弧菌血清群众多的关键因素；VSP-I/II在其他血清群霍乱弧菌和其他弧菌中存在，不是第七次大流行克隆群的特异性序列；TTSS是部分非O1非O139霍乱弧菌的重要致病因子，我们的分析显示不同菌株可从不同的来源通过水平转移获得。非O1非O139群霍乱弧菌可能在O1和O139群通过水平转移获得SXT的过程中发挥重要作用，值得深入研究。.本研究可阐明我国霍乱弧菌变异菌株的致病能力和流行潜力，并可在基因组水平揭示菌株变异的原因和特征，为指导我国霍乱的监测和防治提供理论依据。