1例输入性类鼻疽的病原学诊断及溯源分析.pdf
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1、中 国 人 兽 共 患 病 学 报C h i n e s eJ o u r n a l o fZ o o n o s e s ,()D O I:/j i s s n 调查研究例输入性类鼻疽的病原学诊断及溯源分析杨红霞,王春雨,王洋,郝瑞娥,赵启玉,郑宵通讯作者:郑霄,E m a i l:z h e n g x i a o i c d c c n;O R C I D:作者单位:山西省疾病预防控制中心,重点传染性疾病预防与诊治山西省重点实验室,太原 ;山西省人民医院,太原 ;太原市疾病预防控制中心,太原 ;中国疾病预防控制中心传染病预防控制所,传染病预防控制国家重点实验室,北京 摘要:目的对例输入
2、性类鼻疽患者进行病原学诊断及溯源分析,为山西省类鼻疽防控提供科学依据.方法患者血培养阳性,分离菌株鉴定为泰国伯克霍尔德菌.采用生化试验及微生物质谱仪进行菌株鉴定,核酸提取后进行全基因组测序,分析ML S T型和耐药基因携带情况,同时构建系统进化树.结果此次分离株经生化试验及微生物质谱仪检测均鉴定为类鼻疽伯克霍尔德菌,ML S T型为S T ,全基因测序分析与海南省个分离株进化亲缘关系较近,同源性较高.结论此例类鼻疽病例经分子溯源分析及流行病学调查确定为海南省输入,提示医疗机构及疾控部门应加强对类鼻疽的认识,提高诊疗能力.关键词:类鼻疽;类鼻疽伯克霍尔德菌;ML S T分型;全基因测序;分子溯源
3、中图分类号:R 文献标识码:B文章编号:()E t i o l o g i c a l d i a g n o s i sa n dm o l e c u l a r t r a c i n ga n a l y s i si nac a s eo f i m p o r t e dm e l i o i d o s i sYANG H o n g x i a,WANGC h u n y u,WANGY a n g,HAOR u i e,Z HAOQ i y u,Z HE NGX i a o(S h a n x iP r o v i n c i a lK e yl a b o r a t o
4、r yf o rM a j o rI n f e c t i o u sD i s e a s eR e s p o n s e,S h a n x iP r o v i n c i a lC e n t e r f o rD i s e a s eC o n t r o la n dP r e v e n t i o n,T a i y u a n ,C h i n a;S h a n x iP r o v i n c i a lP e o p l esH o s p i t a l,T a i y u a n ,C h i n a;T a i y u a nM u n i c i p a
5、lC e n t e r f o rD i s e a s eC o n t r o la n dP r e v e n t i o n,T a i y u a n ,C h i n a;S t a t eK e yl a b o r a t o r yf o rI n f e c t i o u sD i s e a s eP r e v e n t i o na n dC o n t r o l,C h i n e s eC e n t e r f o rD i s e a s eC o n t r o la n dP r e v e n t i o n,B e i j i n g ,C
6、h i n a)A b s t r a c t:W ea i m e dt o i d e n t i f yt h ei n f e c t i o u ss o u r c eo fac a s eo fm e l i o i d o s i s,t op r o v i d ee v i d e n c ef o rt h ep r e v e n t i o na n dc o n t r o l o fm e l i o i d o s i s i nS h a n x iP r o v i n c e,C h i n a T h ep a t i e n t d e v e l o
7、 p e dr e p e a t e df e v e r,f a t i g u e,d i a r r h e a,a n do t h e r s y m p t o m sa f t e rb e i n gc a u g h t i nt h e r a i nw h i l e t r a v e l i n g i nH a i n a nP r o v i n c e T h eb l o o dc u l t u r ew a sp o s i t i v e,a n d t h eb a c t e r i a l s t r a i nw a s i d e n t i
8、 f i e da sB u r k h o l d e r i at h a y e n s i sa n ds e n t t o t h ep r o v i n c i a lC e n t e r f o rD i s e a s eC o n t r o l a n dP r e v e n t i o n f o r f u r t h e r e v a l u a t i o n MA L D I T O FM Sa n db i o c h e m i c a l i d e n t i f i c a t i o nw e r eu s e d t o i d e n t
9、 i f y t h e s t r a i n,w h o l eg e n o m e s e q u e n c i n gw a sp e r f o r m e da f t e rn u c l e i ca c i de x t r a c t i o n,ML S Tt y p ea n dd r u g r e s i s t a n c eg e n e sw e r e a n a l y z e d,a n dap h y l o g e n e t i c t r e ew a s c o n s t r u c t e d T h e i s o l a t e d
10、s t r a i nw a s i d e n t i f i e da sB u r k h o l d e r i ap s e u d o m a l l e ib yMA L D I T O FM Sa n db i o c h e m i s t r y,a n d t h eML S Tt y p ew a s T h ew h o l eg e n es e q u e n c i n ga n a l y s i s i n d i c a t e dac l o s ee v o l u t i o n a r yr e l a t i o n s h i pw i t h
11、t h e t h r e e i s o l a t e s i nH a i n a nP r o v i n c e,w i t hh i g hh o m o l o g y T h i sc a s eo fm e l i o i d o s i sw a si n d e e di m p o r t e df r o m H a i n a nP r o v i n c e,a c c o r d i n gt om o l e c u l a rt r a c i n ga n a l y s i sa n de p i d e m i o l o g i c a l i n
12、v e s t i g a t i o n,t h u ss u g g e s t i n gt h a tm e d i c a l i n s t i t u t i o n sa n dd i s e a s ec o n t r o ld e p a r t m e n t ss h o u l ds t r e n g t h e nu n d e r s t a n d i n go fm e l i o i d o s i s,a n d i m p r o v e t h ed i a g n o s i sa n dt r e a t m e n t a b i l i t
13、 y K e y w o r d s:m e l i o i d o s i s;B u r k h o l d e r i ap s e u d o m a l l e i;ML S T;w h o l eg e n es e q u e n c i n g;m o l e c u l a r t r a c i n gC o r r e s p o n d i n ga u t h o r:Z h e n gX i a o,E m a i l:z h e n g x i a o i c d c c n类鼻疽(M e l i o i d o s i s)是一种由类鼻疽伯克霍尔德菌(B u r
14、 k h o l d e r i ap s e u d o m a l l e i)感染引起的人兽共患传染病.主要流行于东南亚,尤其是马来西亚、泰国、新加坡以及澳洲北部等南北纬 之间的地区 ,年全球类鼻疽发病数估算约 例,死亡约 例.在我国主要流行于海南、广东及广西等地区,在北方地区则较少见报道.该病临床表现复杂多变,以肺炎、败血症、局部脓肿为主.类鼻疽伯克霍尔德菌是一种环境腐生菌,广泛存在于水体、土壤等生活环境,对人和动物均具有高度致病性.类鼻疽伯克霍尔德菌侵入人体肺部后,容易形成难治性肺炎、肺部空洞,并可能短期内快速发展为败血症而死亡.此外,类鼻疽伯克霍尔德菌还可能引起脑膜炎、前列腺炎、尿
15、路感染及内脏脓肿 .尽管类鼻疽的发现已有 多年,但因其临床症状多样化,使得漏诊、误诊率及病死率均较高.因此,该病的病原学诊断尤为重要.该病例是山西省报道的从例感染发热的患者血液标本中分离鉴定出类鼻疽伯克霍尔德菌,为明确其诊断和溯源,通过流行病学调查和全基因测序等方法,对该病例进行溯源分析,不仅为全面了解类鼻疽伯克霍尔德菌的分子流行病学特征奠定了基础,还为山西省预防该病的流行及传播提供了建议.材料与方法病史患者为男性,岁,学生,山西人.患者自述在 年月日至日在海南旅游.于月日上午出现头晕、咽痛,随后出现恶心、干呕、乏力、四肢肌肉酸痛、无法行走,当晚前往三亚市级医院就诊,测体温,当地医院给予头孢抗
16、炎、补液、退热等治疗(具体不详).返回太原后,于月日就诊于山西省人民医院急诊,入院诊断为:紫癜性肾炎、发热原因待查、右侧胸背部疼痛待查.患者于 年月曾确诊“紫癜性肾炎I I b型”.入院后进行血培养阳性,分离菌株经微生物质谱仪(德国布鲁克)鉴定显示为泰国伯克霍尔德菌(B u r k h o l d e r i at h a i l a n d e n s i s),进 行 药 敏 实 验(V I T E K C OM P A C T法国梅里埃,全自动微生物生化鉴定仪,革兰氏阴性菌药敏卡A S T GN ).临床会诊后考虑患者自述在海南旅游期间曾有淋雨史,结合患者症状、体征,不能除外类鼻疽伯克霍
17、尔德菌感染可能,遂将菌株送至山西省疾控中心进一步鉴定.月 日山西省疾控中心鉴定为类鼻疽伯克霍尔德菌.临床继续给予美罗培南(g/d,静脉滴注)抗感染治疗,病情迅速得以控制,d后患者好转出院.细菌鉴定我中心收到菌株后立即接种哥伦比亚血平板和营养琼脂平板,培养 h后进行鉴定.观察菌落形态,涂片革兰染色.采用甲酸提取法,将细菌灭活后使用微生物质谱仪(德国布鲁克MA L D I TO F M S)进行鉴定,同时采用A P I N E(法国梅里埃)做系统生化鉴定.核酸提取及全基因测序挑取菌落制成菌悬液,按照细菌D NA基因组核酸提取试剂盒说明书(德国Q I A a m pD NA试剂盒)提取核酸.送北京诺
18、禾致远科技股份有限公司进行全基因测序.测序平台为I l l u m i n aN o v a s e q ,测序文库大小为 b p,对基因组进行P E 双末端高通量测序.基因组序列组装、测序数据的质控、组装和基因注释分别采用F a s t Q C、S P A d e sv 和P r o k k av 软件.耐药基因分析使用R e s F i n d e r软件(h t t p s:/b i t b u c k e t o r g/g e n o m i c e p i d e m i o l o g y/r e s f i n d e r/s r c/m a s t e r/)筛选菌株耐药基因
19、.参数设置为比对最小覆盖度为,核酸比对相似性最小为.多位点序列分型(m u l t i l o c u ss e q u e n c et y p i n g,ML S T)将组装好的菌株序列上传至ML S T数据库(h t t p s:/p u b m l s t o r g/b i g s d b?d bp u b m l s t_b p s e u d om a l l e i_s e q d e f),针对类鼻疽伯克霍尔德菌的a c e、g l t B、g m h D、l e p A、l i p A、n a r K、n d h个管家基因进行比对匹配,获得其所属S T型.从数据库选取我国
20、自 至今上传的类鼻疽伯克霍尔德菌共 株 个S T型,采用B i o n u m e r i c sB N 软件进行ML S T聚类分析.系统发育进化关系分析通过美国国家生物技术 信 息 中 心(n a t i o n a lc e n t e rf o rb i o t e c h n o l o g yi n f o r m a t i o n,N C B I)网站搜索类鼻疽伯克霍尔德菌所有已测序组装的基因组序列,筛选来自全球多个国家及地区,以及海南省相近S T型代表株与本研究分离株共 条全基因组序列做系统发育进化分析.采用全基因组测序单核苷酸多态性(WG Ss i n g l en u c
21、 l e o t i d ep o l y m o r p h i s m,w g S N P)数据构建进化树,利用f a s t t r e e软件对w g S N P序列构建进化树,使用p y a n i(h t t p s:/g i t h u b c o m/w i d d o w q u i n n/p y a n i)的AN I b算法计算菌株间基因组序列的相似性(AN I).结果菌株鉴定将菌株接种于哥伦比亚血平板上,培养 h发现有菌落生长,为圆形、湿润、突起、透明或半透明小菌落,边界完整;培养d后,形成干燥的白色菌落,表面有皱褶,多呈放射状.革兰氏染色阴性,卵圆形短小杆菌,菌体两
22、端浓染,见图.微生物质谱仪鉴定结果为类鼻疽伯克霍尔德菌.期杨红霞,等:例输入性类鼻疽的病原学诊断及溯源分析A P I N E生化反应显示,硝酸盐还原实验、精氨酸、明胶、葡萄糖、甘露醇及氧化酶等反应阳性,编码为 ,鉴定为类鼻疽伯克霍尔德菌,菌株编号S X _ B P D.图类鼻疽伯克霍尔德菌革兰染色()F i g G r a ms t a i nc h a r a c t e r i s t i c so fBp s e u d o m a l l e ii s o l a t e s()抗生素药物敏感试验情况采用微量肉汤稀释法检测菌株对常用抗生素的最小抑菌浓度(m i n i m u mi n
23、 h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n,M I C),包括下列抗生素:哌拉西林、哌拉西林/他唑巴坦、头孢唑啉、头孢他啶、头孢曲松、头孢吡肟、氨曲南、亚胺培南、美罗培南、阿米卡星、庆大霉素、妥布霉素、环丙沙星、左氧氟沙星、复方新诺明/磺胺甲恶唑.质控菌株为大肠埃希菌AT C C .药敏试验判读结果参照美国临床实验室标准化协会(C l i n i c a lL a b o r a t o r yS t a n d a r d s I n s t i t u t e,C L S I)版及 版中关于类鼻疽伯克霍尔德菌的敏感或耐药标准进行判定 .据C L S
24、I的判读标准,此分离株对头孢他啶、亚胺培南、美罗培南、左氧氟沙星、哌拉西林/他唑巴坦和复方新诺明均表现敏感,未产生耐药.基因测序结果基本情况S X _ B P D的基因组由连续序列组成,总长度为 b p,G C含量为 ,共检测到 个蛋白质编码序列,编码区域占比为 .ML S T分型分析类鼻疽伯克霍尔德菌有a c e、g l t B、g m h D、l e p A、l i p A、n a r K、n d h个管家基因的等位基因数为 个.向ML S T数据库提交全基因组序列,获得该菌株的S T型为 .该菌株 与 我 国 海 南 省 分 离 的株 菌(B P 和B P )为相同S T型.从数据库选取
25、自 年至今,我国上传的 株类鼻疽伯克霍尔德菌(人源 株、环境 株及动物 株),共 个S T型,采用B N软件进行ML S T聚类分析,结果见图.注:每个圆形代表一个S T型,圆形大小代表数量的多少.红色代表此次鉴定的S T 型菌株,紫色代表ML S T型数量在 条以上,绿色代表 条以下.图 株类鼻疽伯克霍尔德菌的ML S T最小生成树F i g ML S Tm i n i m u ms p a n n i n g t r e ed i a g r a mo f s t r a i n so fB u r k h o l d e r i ap s e u d o m a l l e i中 国 人
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- 输入 鼻疽 病原学 诊断 溯源 分析
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