中华流行病学杂志  2014, Vol. 35 Issue (12): 1375-1378   PDF    
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2014.12.014
中华医学会主办。
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刘贞艳, 房明, 胡彬, 毕振旺, 寇增强, 任艳艳, 陈保立, 毕振强. 2014.
Liu Zhenyan, Fang Ming, Hu Bin, Bi Zhenwang, Kou Zengqiang, Ren Yanyan, Chen Baoli, Bi Zhenqiang. 2014.
山东省2013年致猩红热及无症状携带者A群链球菌分子分型研究
Molecular types of group A Streptococcus isolated from scarlet fever patients and asymptomatic carriers in Shandong province,2013
中华流行病学杂志, 2014, 35(12): 1375-1378
Chinese Journal of Epidemiology, 2014, 35(12): 1375-1378
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2014.12.014

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投稿日期:2014-07-28
山东省2013年致猩红热及无症状携带者A群链球菌分子分型研究
刘贞艳1, 房明2, 胡彬2, 毕振旺2, 寇增强2, 任艳艳2, 陈保立2, 毕振强1,2     
1 山东大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系, 济南 250012;
2 山东省疾病预防控制中心 山东省传染病预防控制重点实验室 山东大学预防医学研究院, 济南 250012
摘要目的 描述2013年山东省致猩红热及无症状携带者A群链球菌(GAS)分子分型特征,探讨各分型方法与emm型别的关联.方法 自猩红热、无症状携带者咽拭分离获得GAS 72株,利用emm、多位点序列分型(MLST)、超抗原(SAg)基因(speA、speC、speG、speH、speI、speJ、smeZ、ssa、speK、speM、speL)检测和脉冲场凝胶电泳(PFGE)对其进行分型检测.结果 72株GAS中,以emm1型(41.67%)和emm12型(56.94%)为主;共检出两种ST型别,其中ST28型31株(43.06%),ST36型41株(56.94%);ST28型与emm1相关(P<0.05),而ST36型与emm12相关(P<0.05);speA、speC、speG、speH、speI、speJ、smeZ、ssa的检出率分别为38.89%、95.83%、97.22%、38.89%、54.17%、41.67%、100.00%、100.00%,speK、speM、speL未检出;emm1型菌株倾向于含有speA、speJ,不含有speH、speI(P<0.05);emm12恰好相反,倾向于含有speH、speI,不含有speA、speJ(P<0.05);PFGE共检出20种型别.结论 2013年山东省致猩红热和无症状携带者中GAS型别分布较为单一,emm型别以emm1和emm12为主;ST型别主要为ST28和ST36,超抗原基因携带以speC、speG、smeZ、ssa为主.各分型方法间存在一定关联.
关键词猩红热     链球菌,酿脓     分子分型    
Molecular types of group A Streptococcus isolated from scarlet fever patients and asymptomatic carriers in Shandong province,2013
Liu Zhenyan1, Fang Ming2, Hu Bin2, Bi Zhenwang2, Kou Zengqiang2, Ren Yanyan2, Chen Baoli2, Bi Zhenqiang1,2     
1 Department of Epidemiology and Health Statistics, School of Public Health, Shandong University, Jinan 250012, China;
2 Shandong Provincial Center for Disease Control and Prevention, Shandong Key Laboratory of Infectious Disease Prevention and Control, Institute of Preventive Medicine, Shandong University
Abstract: Objective To describe the molecular characteristics of group A Streptococcus (GAS) isolated from patients and asymptomatic carriers of scarlet fever in Shandong province,2013,and to explore the relationships between emm types and other molecular types. Methods 72 strains of GAS were isolated from throat swabs of children with scarlet fever or asymptomatic carriers of GAS. All the strains were typed by emm typing,multilocus sequence typing (MLST),super-antigen (SAg) genes detections and pulsed-field gel electrophoreses (PFGE). Results Among the 72 strains,emm1(41.67%) and emm12 (56.94%) were the most common emm types. Two ST types were found,including ST28 (43.06%) and ST36 (56.94%). Additionally,emm1 was also found correlated to ST28,while emm12 was associated with ST36. Eight super-antigen genes were detected,including smeZ(100.00%),ssa(100.00%),speG(97.22%),speC(95.83%),speL(54.17%),speJ(41.67%),speA (38.89%) and speH (38.89%),while speK,speM,speL were not found (0%). Both speA and speJ genes were detected primarily in emm1 strains (all P<0.05),while speH and speI genes were not detected in emm 1 strains (all P<0.05). And emm12 strains were inclined to harbor speH and speL (all P<0.05) but not speA or speJ (all P<0.05). Twenty different genotypes were identified by PFGE. Conclusion All the emm types of GAS isolated from scarlet fever patients and asymptomatic carriers in Shandong province 2013 were mainly emm1 and emm12 and carrying speC,speG and smeZ,ssa. ST types mainly exsited in ST28 and ST36. In addition,there were correlations between emm types and super-antigen genes,ST types,PFGE types.
Key words: Scarlet fever     Streptococcus pyogenes     Molecular types    

A群链球菌(GAS)是一种常见的革兰阳性菌,人类是其唯一自然宿主,人体可正常携带GAS而不致病。GAS感染人体可引起咽峡炎、猩红热、肾小球肾炎等多种疾病。其中猩红热多见于儿童为我国最常见的GAS疾病。目前描述GAS分子分型常采用的方法为emm(encoding mature M protein gene)分型、脉冲场凝胶电泳(PFGE)、多位点序列分型(MLST)和超抗原(SAg)基因检测等。本研究利用该4种分型方法对2013年山东省致猩红热及无症状携带者的GAS进行分子分型。 材料与方法

1. 实验菌株:源自2013年1-12月山东省济南、青岛、淄博、潍坊市猩红热和无症状携带者的咽拭子样本。

2. 分离与鉴定:咽拭子标本接种于5%羊血培养基,置37 ℃含50 ml/L的CO2培养箱中培养24 h。采用杆菌肽试验(OXOID公司)和链球菌分组诊断试剂(OXOID公司)鉴定可疑菌落。

3. 分型方法:

(1)emm:按照美国疾病预防控制中心网站(CDC:http://www.cdc.gov/streplab/protocol-emm- type.html)的方法进行菌株DNA提取及PCR扩增,委托华大基因研究中心测序,其结果上传至http://www.cdc.gov/streplab/strepblast.html进行序列比对,确定emm型别。

(2)MLST:根据MLST网站(http://spyogenes.mlst.net/)的方法,对GAS的管家基因(gki、gtr、muri、muts、recp、xpt、yiql)进行PCR扩增,委托华大基因研究中心测序。利用BioNumeric 6.6软件对序列拼接及上传MLST数据库进行比对,确定ST型别。

(3)SAg基因:对speA、speC、speG、speH、speI、speJ、speK、speL、speM、smeZ、ssa共11种SAg基因进行PCR扩增[1],speB作为阳性对照,毛细管电泳(QIAGEN公司)检测GAS中SAg基因的携带情况。

(4)PFGE:GAS染色体DNA以smaⅠ(TaKaRa公司)酶切,H9812以XbaⅠ(TaKaRa公司)酶切,根据Tenover等[2]推荐的标准利用BioNumerics 6.6软件分析PFGE凝胶图谱。

4. 统计学分析:利用SPSS 19.0软件分析数据,定性资料分析采用χ2检验,P<0.05为差异有统计学意义。 结果

1. 样本概况:440份样本共检出72株GAS(表 1)。

表 1 2013年山东省4个监测点GAS菌株采样及检出情况

2. emm型别:72株GAS中,emm1型30株(41.67%),emm12型41株(56.94%),emm227.1型1株(1.39%),其亚型分布见表 2emm1和emm12型在性别、年龄(<5岁和6~10岁)及地区(济南、青岛)分布上,差异无统计学意义(P>0.05)。6名无症状GAS携带者的emm型别均为emm12,其中5株为emm12.0,1株为emm12.19(表 2)。

表 2 2013年山东省72株GAS的emm型别分布

3. 型别关联分析:

(1)ST与emm:共检出ST28型(31株,43.06%)和ST36型(41株,56.94%)两种ST型别。对emm与ST型别进行关联性分析,emm1与ST28型相关(P<0.05),而emm12与ST36型相关(P<0.05)。

(2)SAg与emm:speA、speC、speG、speH、speI、speJ、smeZ、ssa的检出率分别为38.89%、95.83%、97.22%、 38.89%、54.17%、41.67%、100.00%、100.00%,未检出speK、speL、speM。72株GAS可分为13种SAg基因谱,命名为profile1~ profile13(表 3)。其中profile1型和profile2型为主要SAg基因谱型,分别为26株(36.11%)和21株(29.17%)。对emm1、emm12与speA、speH、speI、speJ进行关联性分析,发现emm1型菌株倾向于含有speA、speJ,不含speH、speI(P<0.05);emm12恰好相反,倾向于含有speH、speI,不含speA、speJ(P<0.05)。

表 3 2013年山东省72株GAS的SAg基因谱分布

(3)PFGE与emm:对72株GAS的聚类结果做树形图分析(图 1),共得到A~T 20种凝胶图谱。B、C、D、L包括47株GAS(65.28%),为主要的PFGE型别。其中L包括22株GAS(30.56%),为山东省GAS菌株PFGE的优势型别,涉及地区包括济南、青岛、潍坊。结果按70%相似性区分,主要分为甲、乙两组(图 1)。甲组对应的emm型别除1株为emm227,其余均为emm1;乙组对应的emm型别均为emm12。提示GAS的PFGE与emm之间可能存在一定的关联。

图 1 2013年山东省72株GAS的PFGE聚类分析
讨论

目前(截至2014-05-08)emm数据库中已发现并命名有245种emm型别,1 200多种亚型[3]。一项世界范围内GAS的emm分型的Meta分析显示,全球GAS主要emm型别为emm1和emm12[4]。但可能由于地理环境、生活习惯、宿主免疫水平等原因,其又表现出一定的地域差异。如印度的emm型别主要为emm11[5];新西兰主要为emm1、emm89、emm12[6];我国北京地区主要型别为emm12和emm1[7]。本研究表明,2013年山东省致猩红热及无症状携带者的GAS优势型别也为emm1和emm12,符合全球及我国的emm型别分布特点。但同时emm型别分布较为单一,仅检出3种emm型别(emm1、emm12和emm227)、12种亚型。其中致猩红热GAS中emm1(37.88%)和emm12(42.42%)占绝对比例,提示目前致猩红热的GAS防制重点应为emm12和emm1。而6株无症状携带者GAS的emm型别均为emm12,由于菌株量少,难以确定无症状携带者中emm型别分布。

贵州地区一项有关致急性肾小球肾炎GAS的ST型别为ST53和ST426[8],而一项北京和重庆两地的研究则发现5种型别(ST36、46、150、37、38)[9]。本研究仅发现2种ST型别(ST28和ST36),少于国内外其他地区报道。北京和重庆两地研究中,emm12对应的ST型别为ST36[9],日本的研究中92.56%的emm1表现为ST28,97.70%的emm12表现为ST36[10],同本研究一致,提示emm型别与ST型别间存在一定的联系。另外,有文献认为在咽部感染的GAS中,emm型别与ST型别关联性强,而在皮肤感染的GAS中,其关联性较弱[11]。  

SAg基因的阳性率普遍较高,但speK、speL、speM未有检出,这与2011年我国北京地区的研究结果基本一致,其中speA、speH、speI、speJ略有差别[12]。本研究未检测speF,而在欧洲诸国,speF的检出率均高达100%[13, 14, 15, 16, 17];在印度speF检出率明显较低(59.70%)[18];我国广东地区speF检出率为100%[19]。另外,本研究emm1型菌株大多含有speA、speJ,不含speH、speI。emm12恰好相反,倾向于含有speH、speI,不含speA、speJ。这与以往文献报道相一致[1]。有研究显示emm1和emm12通常不含有speK、speL、speM[1],与本文一致。然而,也有文献认为emm1和emm12中通常不含有ssa[1],与本文相悖。

PFGE作为病原菌分型的“金标准”,在流行病学溯源和传染病监测中有很好作用。本研究中,各地区(除潍坊)均存在多种凝胶图谱,提示猩红热以散发为主;其中以D和L型最为普遍(48.61%),建议在GAS动态监测中注意该PFGE型别的变化。

综上所述,2013年山东省致猩红热和无症状携带者的GAS在分子型别分布上较为单一,emm型别以emm1和emm12为主,ST型别仅有ST28和ST36,SAg基因携带率普遍较高(除speK、speL、speM)。

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