福氏志贺菌新亚型4y的流行病学特征及遗传多态性分析

Bacillary dysentery is still a serious public health problem. During the routine shigellosis surveillance, we identified a new subserotype of Shigella flexneri, provisionally designated as 4y. Our preliminary results of the present study showed that the new subserotype strains had distinct biochemical reaction,and developed serious multidrug resistance with ESBL phenotype.Additionally,this new serotype caused a local epidemic of bloody diarrhea in 2009 in Shanghai. It is vitally important for the infectious disease control and prevention to determine the epidemiological characteristics, virulence, drug resistance, spread, genetic polymorphism and variation of this pathogen. In this study we will explore the epidemiological characteristics of this new subserotype by collecting the epidemiological and clinical information of the patients infected by this new subserotype. Furthermore, in order to better understand the virulence and antibiotic resistance of this new subserotype, we will detect the plasmid profiles, virulence genes, drug resistance and its potential resistance mechanism. Finally, we will clarify the genetic polymorphism and variation by subtyping the new subserotype strains using pulsed-field gel electrophoresis, multilocus sequence typing and multilocus variable number of tandem repeats analysis. The above study can provide the basis for the source-tracking, transmission survey, early warning and confirmation of the outbreak, and the formulation of the control and prevention strategy for the new subserotypes of S. flexneri.

细菌性痢疾仍然是一个全球性的严重的公共卫生问题。本课题组在细菌性痢疾的监测中，分离鉴定出一种福氏志贺菌的新亚型，暂定为4y。前期研究结果显示，新亚型具有特殊的生化反应特性，表现出ESBL表型和多重耐药性，并引起了一起血性腹泻的局部流行。新亚型的流行特征、耐药和毒力变化及其遗传多态性和变异分析是传染病监测防控工作的重点。本研究通过新亚型的流行病学和临床信息的收集以及统计分析，明确新亚型的流行病学特征；通过药敏试验、质粒图谱分析、耐药基因和毒力因子检测，分析新亚型的耐药性和毒力特点；利用PFGE、MLST和MLVA等分子分型技术，分析新亚型菌株的遗传多态性，阐明新亚型的变异变迁规律。通过以上研究，明确新亚型的流行病学特征、遗传多态性及变异变迁规律，为新亚型的传染源追溯、传播关系调查、暴发流行的预警和确认以及防控策略的制订提供数据参考和科学依据。

目前关于福氏志贺菌新亚型的流行特征及变异规律研究一直是腹泻传染病防控工作的重点。本课题组在细菌性痢疾的监测中发现了一种福氏志贺菌新亚型（暂命名为F4y），其呈现出与其它亚型完全不同的血清学凝集反应谱。目前从上海、北京和云南等地共分离鉴定出37株，最先于2005年发现，其后时有检出，说明其已成为福氏志贺菌一个稳定且重要的流行亚型。通过对其O抗原结构基因进行分析，发现其在ugd基因插入46 bp序列，在功能未知基因区缺失46 bp序列。API 20E生化鉴定结果显示，F4y获得了大肠杆菌的部分生化特征，特别是均能产生吲哚。通过分析tnaABC吲哚产生基因决定簇序列发现其启动子区域基因序列与大肠杆菌K12一致，而与福氏志贺菌2a 301株相比缺失778 bp的IS1插入子。药敏实验和耐药机制分析结果显示，新亚型4y菌株表现出严重的多重耐药性，并对头孢类抗生素具有较高的耐药率。头孢曲松耐药菌均含有blaTEM基因，76.9%的菌株含有blaCTX-M-3基因，7.7%的菌株含有blaCTX-M-79基因，7.7%的菌株含有blaOXA-1基因。应用质粒图谱、脉冲场凝胶电泳（PFGE）、多位点序列分型（MLST）、多位点可变数量串联重复序列（MLVA）等分子分型技术对4y菌株进行遗传多态性分析，显示4y菌株与其它血清型菌株相比遗传差异较大，形成一个独特的遗传聚类或克隆群，其中MLST分析显示4y菌株分属于3个新的序列型。选取12株4y菌株进行全基因组测序，通过SNP进化分析，显示4y菌株形成一个独特的遗传分支。F4y感染病人临床症状主要有水样便或血样便、发热、呕吐、腹痛等，感染人群主要为中青年（平均年龄34岁），男性患者占56.7%。通过毒力基因检测发现大部分4y菌株含有ipaH、ial、sen、set1等重要的毒力因子。动物试验（志贺菌腹腔感染小鼠模型）结果显示4y菌株的致病性存在差异，但整体上毒力较强，其出现腹泻和死亡的症状早于F2a 301，特别是SH7毒力明显增强，可能具有较强的粘附和侵袭能力。综上，新亚型F4y菌株与其它型别志贺菌相比具有较大的遗传差异，呈现出独特的表型和基因型特征。这种新型菌株可能融合了大肠杆菌和志贺菌的生物学特征，获得了较强的耐药性和毒力，并很可能已经在上海和和北京等人口密集的城市中局部流行，所以需要加强对这种新型菌株的持续监测。