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分子生物学理论下沙眼衣原体的感染研究综述

来源:学术堂 作者:韩老师
发布于:2015-12-26 共3774字

  在全球范围内,沙眼衣原体是细菌性性传播性疾病和可防治的炎症性失明的首要原因,同时也可能导致胃肠道和呼吸道的感染,新生婴儿经产道感染的结膜炎和肺炎。近年来越来越多的研究发现,根据不同的检测方法将沙眼衣原体分成不同的型别,不同的型别具有不同的组织嗜性,其致病力亦有差别,这对于进一步深入研究沙眼衣原体的致病机制,制定更为完善的防治措施具有重要的意义。

  1 沙眼衣原体的流行现状

  根据世界卫生组织2001的调查报告,全球范围内每年有80 000 000~90 000 000的新发确诊病例报告,由于缺乏有效的防控措施,感染病例更多地发生在贫穷地区[1].2008年,世界卫生组织调查报告指出,尽管有较前完备的沙眼衣原体防控指南,抗生素的广泛使用,全球范围内报告的年度新发病例仍在上升,达到106 000 000例[2].仅仅美国一国,用于沙眼衣原体感染的直接医疗费用年均5亿美元,尚未包括用于筛查的费用和用于后遗病变的非直接费用,如生育力下降或丧失,潜在的致癌作用等[3].

  2 分子流行病学方法

  沙眼衣原体具有多种不同的变体,最初通过检测感染血清中单克隆抗体的差异进行分型;将CT分为15个型 (A~K、Li~L3和Ba)[4],随着分子生物学技术的发展,以基因分型为基础的分子流行病学研究方法不断建立并完善,现在常用的方法有以下几种。

  2.1限 制 性 片 段 长 度 多 态 性 分 析 (Restriction fragmentlength polymorphism,PCR-RFLP) 根据不同的血清型分型特异地对应的不同沙眼衣原体主要外膜蛋白 (MOMP)的可变区 (VD)的基因序列对沙眼衣原体进行分型。

  MOMP是沙眼衣原体外膜蛋白的主要成分,其分子量占外膜蛋白的60%,同时也是沙眼衣原体主要T淋巴细胞和B淋巴细胞的抗原表位,包含4个可变区 (VD)和5个恒定区 (CD),其中VD为CT主要抗原成分。编码主要外膜蛋白 (MOMP)的是ompl基因,根据ompl基因的结构差异,在限制性内切酶的作用下,将ompl酶切成不同长度的片段,不同的片段长度组合显示型别差异;此方法快速,较血清学分型有更高的分辨率,且能发现更多的变异体,是目前运用于分子流行病学诊断较广泛的方法。缺点在于样品纯度要求较高,用量较大,且反应的变异信息量较低[5].
  
  2.2反向斑点杂交法将用于沙眼衣原体分型鉴别的寡核苷酸探针固定于特定的膜或液相中,与进行了标记生物素标记的待测DNA杂交,通过酶联免疫显色法获得结果,此方法可进行高通量检测,对于混合感染判断较为直观,但存在一定的假阳性及假阴性。此项技术有相当的文献报道用于沙眼衣原体分型检测,但是目前尚无商用的试剂盒用于大规模的流行病学研究[6].

  2.3 ompl基因测序法利用巢式PCR方法扩增ompl基因VD1-4/VD1-2或ompl全长度,在基因库中进行BLAST比对,基本可以去除杂交的缺点,并能直观地发现新的多态性基因位点及亚型别。但是测序法费时,并且成本较高,目前也未应用于大规模的临床流行病学研究[5].

  2.4多位点序列分型 (MLST)近年来越来越多的研究发现CT菌株之间不仅ompl基因片段存在大量的变异,全基因组内存在较广泛的变异,而仅仅利用ompl基因检测远远不能体现出CT菌株演化和分布的多样性,MLST通过PCR扩增出5~8个CT管家基因内部片段,长度一般在378~2 377bp,使用计算及基因比对的方法对等位基因进行多样性比较,发现MLST较ompl基因PCR-RELF及测序法发现CT菌株之间存在更多的变异,将每一组不同的等位基因的排列作为一个基因型构成等位基因图谱,可以进行国际间菌株的比较[7].

  2.5全基因组测序Simon等收集了世界范围内36例不同菌株,包括18例LGV菌株,14例引起泌尿生殖道感染菌株以及4例沙眼菌株,进行全基因组测序,使用全基因组单核苷酸多态性分析法 (SNPs)进行种系发生学分析,将CT分为两个进化枝:性病淋巴肉芽肿枝 (LGV clade)和沙眼枝 (trachoma clade),根据最大似然重建原则,LGV枝包含所有致性病淋巴肉芽肿的菌株,而沙眼枝则包括导致沙眼和泌尿生殖道感染的菌株。此方法包含了全基因组演化和变异最大信息量,用于生物种群进化和种群结构分布的研究[8].

  多位点序列分型 (MLST)与全基因组测序目前均处于实验室研究阶段,对标本纯度要求较高,实验费时,费用昂贵,尚不能用于大型流行病学的临床研究。

  3 泌尿生殖道感染沙眼衣原体分子流行病学现状

  关于泌尿生殖道感染的人群大样本分子流行病学的调查,提示CT存在着地域、性别、性取向上的差异。非洲突尼斯一项流行病学调查纳入2000-2011年的172例标本,使用ompl基因VD1-VD2片段反向杂交方法,发现总感染率为4.2%,检测出D-K共7个基因型,未发现J型,在单一感染中E型所占比例最高,达70.8%;加上混合感染,E型检出率达90.6%[9].湖 南郴州的一项 研 究 应 用PCR-RFLP法从感染者泌尿生殖道中可检测出D-K型及混合感染,其中以基因E、D、F、G型较为常见,H型只在有临床症状者中检出[10].在荷兰、瑞典和美国联合开展的一项流行病学调查纳入203例同性恋和153例异性恋患者,在男同性恋人群中,结合ompl测序和MLST方法检测出B、D-K型共8个型别,没有检测到H型,最常见的为G、D、J型。

  而不同的国家略有差异,瑞典与荷兰的分布基本一致,美国则以J型最为常见,D、G型次之,B、I源自美国。在异性恋人群中,共检测出B、D-K型9个型别,以D、E、F、G型常见,E型在瑞典检出较高,H、I在荷兰更为普遍[11].

  一项来自意大利的研究,调查了2007-2010年的性病门诊就诊人群,男性患病率高于女性 (11.4%vs 3.9%),以E、D、F、G型常见,J、B型见于混合感染,类似的分布情况见于南欧国家希腊 (ompl测序)[12].另一项来自荷兰与中国南京的联合研究显示两个不同地域城市---南京与阿姆斯特丹CT基因型分布的差异,使用ompl测序和MLST法相结合,调查2010至2011年两个城市异性恋人群,南京送检90例标本中检出B、D-K型9个型别,以F、E、D、J最为常见,阿姆斯特丹送检256例标本,E型所占比例最高[13].

  台湾报道2008-2011年性工作者的流行病学调查 (包括男性和女性),总患病率女性>男性,研究采用巢式PCR及ompl VD1-4/VD1-2片段测序及基因比对的方法发现以D、G、J型最为常见,D、G型多见于男性,E、F、J多见于女性[14].芬兰的观察者报道了基因分型在时间分布上的变化,2000年以来CT感染以G、E和J型最多,与上世纪80年代的分布相近,但是在90年代则有一些变化,≥2的混合感染出现高峰,E/D取代G/J成为最常见分型[15].

  4 基因分型与疾病的关系

  大量的临床观察显示不同的型别具有不同的组织嗜性,A~C主要引起眼结膜炎症,是致盲的原因之一。

  D~K型导致泌尿生殖道的感染,在男性引起尿道炎、附睾炎,在女性引起粘液脓性宫颈炎,病原体可沿生殖道黏膜上行引发上生殖道感染,是不孕、流产、盆腔炎性疾病、异位妊娠的主要病因。性病淋巴肉芽肿则归因于L1-3型感染,近期在北欧地区 发 生 的 局 部 小 流 行 被 证 实 是 一 种 新 发 现 的 变 型:L2b[16].近期从人泌尿生殖道分离出嗜眼结膜的CT B型,具体机制尚待进一步分析,可能与多型别混合感染和或ompl存在大量突变及重组有关[17].人感染CT后,约90%的女性和50%的男性表现为无症状或轻微症状;不同型别感染的临床表现也存在较大差别,Jennifer等在一项鼠感染人衣原体D(UW-3/Cx)、F(N.I.1)、F(IC-Cal-3)和E(Bour)不同的菌株后,检测血清抗CT滴度,阴道脱落菌落数,输卵管内阳性培养结果,感染持续时间,感染后受孕率,发现不同菌株之间各项指标存在明显差异,说明不同的菌株毒力不同,表现症状及临床结局不同[17].Stephan等在一项临床研究中发现,可从感染人群的宫颈/阴道拭子,尿道拭子及尿标本中检测出CT D-K型,D、E型有较高的血清IgG滴度,而J型的中位血清IgG滴度最低,与感染的持续时间、输卵管的病理学改变的程度成正相关[18].
  
  随着种系演化、基因组学、蛋白组学研究的不断深入发展,发现除了ompA及其编码翻译的MOMP复合物在病原体粘附、孔蛋白、主要抗原表位发挥作用外,CT组织嗜性、毒力差异与III型分泌系统效应器Tarp,细胞毒素基因,色氨酸操纵子 (trpRBA)等有着密切的关系:(1)CT III型分泌系统效应器Tarp,在LGV菌株中,其N′末端具有大量的酪氨酸重复单元,而C′末端没有这样的结构,改变宿主细胞内肌动蛋白功能,且磷酸化的Tarp与EGF受体和MAPK级联效应有关,通过改变这些信号通路的传导,利于病原体越过黏膜上皮细胞感染宿主单核巨噬细胞。而大多数亲眼结膜和泌尿生殖道的菌株不具备这样的的结构。(2)细胞毒素基因,只有亲泌尿生殖道上皮的菌株包含细胞毒素开放阅读框 (CT166),编码蛋白同时具有糖基转移酶和UDP-葡萄糖绑定域,参与病原微生物入侵部位细胞骨架肌动蛋白微丝的快速分解,利于其内化形成包涵体[19].LGV型缺乏CT166开放阅读框,而亲眼结膜型只保留UDP-葡萄糖绑定域。(3)色氨酸操纵子 (trp operon),泌尿生殖道菌株与亲眼结膜菌株的另一个区别在于trpA或者trpB特异突变,表现在泌尿生殖道菌株具有编码可催化色氨酸生物合成的功能合酶,使得CT可以利用宿主泌尿生殖道内竞争菌从大量产生的吲哚合成色氨酸,这在CT能在IFN-γ介导的免疫反应导致氨基酸缺乏微环境中得以生存有重要的意义[20].更多的基因及其突变,蛋白及其功能,及与疾病发生发展的关系,如pmp家族,CT144,CT050,CT051等等尚待阐明。

  综上所述,CT已成为临床常见的性传播性疾病病原体,在全球范围内并未得到有效控制。而随着分子生物学理论和及技术不断的发展,将为沙眼衣原体的致病机制进行更深入的研究,以期为疾病预防控制带来新的方向和思路。

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