克罗诺杆菌克隆群结构特征及其致病力关联性研究

Cronobacter spp.(formerly known as Enterobacter sakazakii) is a new genus which was classified as a species，since there are many biotypes in old species. Infants fed with powdered infant formula (PIF) contaminated with Cronobacter can suffer from necrotizing enterocolitis, bacteraemia, and neonatal meningitis. Because pathogenesis of Cronobacter is unclear, it is hared to distinguish the bacteria with high virulence during surveillance for food safety and infection disease.In this study, to describe the distribution of the Cronobacter isolated from different sources in China, and screen the predominant clone complexes, all the strains will be done with molecular subtyping. After typing the strains, we will select the typical strains from the different source, species, and clones, to proceed with cytotoxicity assay. Comparing the adherence, invasion, and anti-phagocytosis of those strains, the strains with different virulence will be to detect the virulence genes as well as whole genome sequencing analysis, which can demonstrate the mechanisms of different clone complexes with different pathogenesis. To describe the pathogenesis of different clone complexes, and study the relationship between the pathogenesis and clone complexes, it is helpful to distinguish the high virulence clone complexes.

克罗诺杆菌（Cronobacter spp.）原名阪崎肠杆菌，因其生物学特征多样性，由肠杆菌科里的一个“种”，重新划分为一个“属”，可以通过污染婴幼儿奶粉而引起新生儿脑膜炎、坏死性小肠结肠炎和败血症。目前由于其致病机制不明确，在食品安全和传染病监测中难以区分具有/不具有致病力的菌株。因此了解克罗诺杆菌的克隆群结构，并且阐明克隆群与致病力特点之间的关联性具有重要意义。本项目拟通过对不同来源分离菌株进行分子分型研究，以了解克隆群结构特征，筛选优势克隆群；同时对不同来源、不同种、不同型别的代表菌株进行细胞毒力实验，比较菌株的粘附性、侵袭性和抗吞噬性。将毒力差异菌株进行全基因组测序，对毒力因子编码基因携带情况及多态性进行分析，阐明致病力差异的机制。揭示克罗诺杆菌克隆群结构特征与其致病力间存在的联系，比较不同克隆群的致病力特点，达到区分高致病性克隆群的目的是本项目需要解决的科学问题。

克罗诺杆菌因通过污染婴幼儿奶粉引起患儿全身系统症状，且预后可留有严重后遗症而被重视。虽然克罗诺杆菌广泛分布于自然界中，但报道称临床致病菌株的基因型别有一定特异性，所以研究克罗诺杆菌克隆群流行规律，并发现菌株致病性特点具有重要意义。因此，本项目首先对分离于不同来源样本的316株克罗诺杆菌进行分种、分型。这些菌株主要分为5个种，且以阪崎和丙二酸盐阳性克罗诺杆菌这两个种为主。不同种的菌株虽然可以从不同来源分离到，但都柏林克罗诺杆菌多数分离于水或土壤环境中，穆汀斯克罗诺杆菌都来自食品佐料中，这说明不同种克罗诺杆菌在自然界分布有其特异性。分子分型结果显示我国克罗诺杆菌具有基因多态性的分子流行病学特征；虽然分离菌株多是新的ST(sequence type)型别，但主要克隆群(clone cluster, CC)型别为CC1,CC4,CC7,CC64，这些型别国际上也比较多见。在优势型别和其他型别中挑选代表菌株进行了细胞粘附和细胞毒素实验，发现通过细胞毒素实验可以区分强/弱毒株，但无法扩展到克隆群的特征体现。强毒株是否会引起强的致病性也需要进一步用体内实验证明。为了探索不同菌株细胞毒性强弱的分子机制，将细胞毒性有差异的菌株进行了全基因测序和生物信息分析，发现了可能导致细胞毒性强弱的类似Sfp（bundle-forming pilus）菌毛蛋白编码毒力基因簇。另外，与其他细菌毒力基因数据库进行比对结果显示不同种的克罗诺杆菌具有不同的毒力基因分布情况，验证了不同种克罗诺杆菌致病力存在差异性的推断，并为今后机制研究奠定了基础。