太空飞行对多药耐药大肠杆菌影响的研究
发布时间：2017-09-22 19:06
本文关键词：太空飞行对多药耐药大肠杆菌影响的研究
更多相关文章： 大肠杆菌 耐药 太空飞行 生物性状 基因组 转录组 蛋白组 单核苷酸多态性
【摘要】：由各种病原微生物引发的感染是人类最为常见和多发的疾病。随着广谱抗菌药物的大量使用,细菌的耐药问题以及因耐药导致的继发感染在临床治疗上极为棘手,也给社会和家庭经济带来巨大压力。目前多药耐药菌(如大肠杆菌)正在全球蔓延,已对公共卫生构成重大威胁,其后果远比预想严重。尽管目前对细菌耐药的研究较为深入和广泛,但其成效仍不容乐观,亟待寻求新的研究途径。我国航天事业的蓬勃发展为空间生物医学研究带来了新的机遇。空间环境中微重力、极度温差和粒子辐射等因素可诱导病原菌致病力和耐药性等表型发生改变,为研究包病原微生物提供了全新的平台。本研究中我们从一位老年肺部感染患者的痰标本中分离了一株大肠杆菌,通过17种临床常见抗生素敏感性试验检测发现该菌对其中15种抗生素耐药,包括第四代头孢、氟喹诺酮类以及碳青霉烯类抗菌素等。通过全基因组测序分析发现该菌携带有51种耐药基因(其中含21种药物外排泵),与氨基糖苷类、β-内酰胺类、氟喹诺酮类、四环素以及磺胺类等常见抗菌药物的耐药相关,这些基因几乎涵盖了大肠杆菌目前已知的耐药机制。通过插入序列分析发现,有47种耐药基因都与插入序列元件相邻,说明这些耐药基因很可能系通过插入序列从其他细菌获得,并有可能再传播至其他细菌。随后,我们将该菌通过神舟十号飞船送入外太空飞行15天,返回后通过菌落计数发现细菌总数明显减少,仅为地面对照的27.7%;通过代谢实验发现其对多种碳源物质的利用存在缺陷;说明太空飞行不利于大肠杆菌的生长繁殖。通过药物敏感试验发现太空飞行后对妥布霉素的耐药性由耐药变为敏感。然后我们采用基因组、转录组和蛋白质的高通量测序分析,发现太空飞行后大肠杆菌基因组出现了38个单核苷酸多态性(SNP),分别位于9个基因间区和20条基因上,这些基因与耐药、环境应答、代谢以及脱氧核糖核酸(DNA)复制和修复等功能相关;与能量代谢相关的一些基因以及腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ABC转运蛋白)在转录和蛋白层面都明显下调;这些改变与表型变化结果大致吻合。本研究说明：1、大肠杆菌耐药形势严峻,很可能进一步恶化,亟待研究解决;2、太空飞行对大肠杆菌耐药等表型影响明显,对该菌的表型变化及潜在分子机理研究能为临床上大肠杆菌所致难治性感染疾病的防控提供新的视角;3、大肠杆菌是人体肠道菌群的一部分,太空飞行对大肠杆菌的生长不利,对这一现象及潜在的机理进行深入探讨,可为航天人员的在轨健康保障提供新的思路。
【关键词】：大肠杆菌 耐药 太空飞行 生物性状 基因组 转录组 蛋白组 单核苷酸多态性
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R85
【目录】：
- 缩略语一览表7-8
- 中文摘要8-10
- Abstract10-12
- 前言12-16
- 参考文献14-16
- 第一部分 大肠杆菌多药耐药性分析16-41
- 第一章 材料与方法16-23
- 第一节 实验材料16-18
- 1. 菌株16
- 2. 实验试剂16-17
- 3. 实验设备17
- 4. 细菌培养相关试剂的配制17
- 5. 引物17-18
- 第二节 实验方法18-23
- 1. 细菌培养和保存18
- 2. 细菌16S rDNA身份鉴定18
- 3. 细菌耐药性检测18-19
- 4. 细菌基因组DNA提取19-20
- 5. 全基因组测序20-22
- 6. 耐药基因分析22
- 7. 细菌进化分析22-23
- 第二章 实验结果23-35
- 1. 大肠杆菌身份鉴定23
- 2. 大肠杆菌耐药性测定23-26
- 3. 大肠杆菌测序数据概况26
- 4. 大肠杆菌基因组组装概况26-28
- 5. 大肠杆菌基因预测及注释分析28-30
- 6. 耐药基因分析30-32
- 7. 大肠杆菌进化分析32-35
- 第三章 讨论35-37
- 第四章 结论37-38
- 参考文献38-41
- 第二部分 太空飞行对多药耐药大肠杆菌的影响41-85
- 第一章 材料与方法42-56
- 第一节 实验材料42-45
- 1. 菌株42
- 2. 实验试剂42
- 3. 实验设备42-43
- 4. 实验试剂配置43-45
- 第二节 实验方法45-56
- 1. 实验分组及搭载45
- 2. 返回后样品处理45
- 3. 样品菌落计数45-46
- 4. 克隆挑取与保存46
- 5. 抗生素敏感试验46
- 6. Biolog生化代谢谱测定46-47
- 7. 基因组测序及分析47-48
- 8. 转录组测序及分析48-51
- 9. 蛋白组测序及分析51-55
- 10. 统计分析55-56
- 第二章 实验结果56-75
- 1. 细菌生长总量比较56
- 2. 抗生素敏感性比较56-57
- 3. Biolog生化代谢谱分析57-58
- 4. 比较基因组分析58-62
- 5. 比较转录组分析62-66
- 6. 比较蛋白组分析66-75
- 第三章 讨论75-79
- 第四章 结论79-80
- 参考文献80-85
- 文献综述85-91
- 参考文献88-91
- 攻读学位期间发表文章情况91-93
- 致谢9
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本文编号：902532
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