利用免疫磁富集技术改进了沙特阿拉伯海岸水中产毒副溶血弧菌的分离和检测

2024-04-18 18:42:49
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核心提示:副溶血性弧菌是全球公认的食源性肠胃炎的病因,在全球海洋和沿海环境中广泛传播。副溶血性弧菌最主要具致病性的毒力因子是耐热直接溶血素(TDH)和耐热相关溶血素(TRH)。

  背景:副溶血性弧菌是全球公认的食源性肠胃炎的病因,在全球海洋和沿海环境中广泛传播。副溶血性弧菌最主要具致病性的毒力因子是耐热直接溶血素(TDH)和耐热相关溶血素(TRH)。因此,该研究的主要目的是通过使用免疫磁分离(IMS)结合显色弧菌琼脂培养基、PCR靶向物种水平的toxR基因和毒力基因,调查沙特阿拉伯东部省沿海水域中是否有毒副溶血性弧菌的存在。

  目的:(i)通过在样品处理中使用IMB,在富集过程后浓缩细菌,从海岸水中分离副溶血性弧菌;(ii)通过使用靶向toxR基因的PCR将副溶血性弧菌的所有分离株确认为物种水平;(iii)使用PCR检查所有toxR基因阳性分离株的tdh和trh基因的存在;以及(iv)通过使用肠道细菌重复基因间一致性(ERIC)-PCR,对从沙特阿拉伯东部省沿海不同地点分离的副溶血性弧菌toxR基因阳性的所有分离株进行基因型分析,以获得相对遗传相似性。

  方法:从五个地点采集192份海水样品,并用碱性蛋白胨水(APW)肉汤进行浓缩。将来自APW中富集样品的一毫升部分与涂有针对副溶血性弧菌多价K抗血清的特异性抗体的免疫磁珠(IMB)混合,并与捕获的细菌分离。

  结果:在192份受检海水样品中,38份(19.8%)和44份(22.9%)副溶血性弧菌呈阳性,分别在TCBS琼脂和CaV培养基上产生绿色和淡紫色菌落。在该研究中分离的120株副溶血性弧菌分离株中,分别有3株(2.5%)和26株(21.7%)未经IMB处理和经IMB治疗的副溶血弧菌分离物的毒素调节(toxR)基因检测呈阳性。对已确认的toxR基因阳性菌株的筛选显示,在使用IMB和未使用IMB处理的菌株中,分别有21(17.5%)和3(2.5%)对耐热直接溶血素(tdh)编码基因呈阳性。

  副溶血性弧菌的耐热相关溶血素(trh)基因检测均为阳性。该研究发现,如果在环境样品的二次富集步骤中使用IMB浓度处理,则CaV培养基与TCBS琼脂相比没有优势。肠道细菌重复基因间一致性(ERIC)-PCR DNA指纹分析显示出高度的基因组多样性,将18株副溶血性弧菌分为4个相同的ERIC克隆群模式。

  结论:该研究报告首次在沙特阿拉伯东部省的沿海水域检测到产生tdh的副溶血性弧菌。

  使用靶向toxR基因的PCR进行副溶血性弧菌物种水平的确认。如表1所示,使用引物序列对所有分离的带有和不带有IMB的副溶血性弧菌分离株进行了toxR基因扩增子(大小368bp)的筛选。

  水的物理参数和副溶血性弧菌的免疫磁珠分离

  基于用IMB和未经IMB富集处理分离的TCBS和CaV琼脂上绿色和淡紫色菌落的初步外观,样品被认为对副溶血性弧菌呈阳性。检测样品中,在富含IMB的样品中检测到副溶血性弧菌阳性样品的数量最高,在不含IMB的样本中检测到最低(表2)。如表2所示,在CaV培养基上用IMB分离的副溶血性弧菌的阳性样本分布率最高的是HMF 19(48.7%)和AZB海滩15(37.5%)。而在TCBS琼脂上用IMA分离的副溶血性弧杆菌的阳性样本率最高的分别是HMF和AZB海滩的17(43.7%)和11(27.5%)(表1)。在用碱性蛋白胨水肉汤浓缩并在二次浓缩中未使用IMB处理的总共192份海水样品中,TCBS琼脂和CaV琼脂分别报告了3份(1.6%)和5份(2.6%)副溶血性弧菌阳性(表2)。在用IMB富集后,来自所有位置的TCBS和CaV琼脂上的副溶血性弧菌阳性样本数分别为38(19.8%)和44(22.9%)(表2)。

  分别在TCBS和CaV琼脂上用IMB分离出48株和58株副溶血性弧菌(表2)。在五个地点中,从HMF中分离出的副溶血性弧菌分离株数量最高(表2)。在二次富集过程中使用IMB后,在TCBS和CaV琼脂上从所有位置检测的样品中回收了大量副溶血性弧菌分离物(表2)。在这方面发现,使用IMB对检测的海水样品进行二次富集可以成功地在CaV和TCBS琼脂上回收副溶血性弧菌的典型菌落,优于将样品置于CaV和TCBS琼脂而不使用IMB进行二次浓缩的情况。

  使用靶向toxR基因的PCR确认副溶血性弧菌的物种水平

  为了更准确地确认副溶血性弧菌在物种水平上的鉴定,并出于比较目的,使用IMB分离的共120株副溶血性弧菌用物种特异性引物进行PCR(表1)。在120个副溶血性弧菌分离株中,通过368bp片段的扩增判断,3个(2.5%)和26个(21.7%)副溶血性弧菌分离株(无IMB和有IMB)的toxR基因呈阳性(图2)。

  毒力基因标记的检测

  在总的副溶血性弧菌toxR基因阳性中,有24株(20%)扩增了251bp的tdh片段,从HMF中检测到最多的tdh阳性分离株(图3)。如表3所示,21株(17.5%)副溶血性弧菌的tdh基因阳性分离株是通过IMB富集分离的,只有3株(2.5%)副溶血性弧菌tdh基因阴性分离株是在没有IMB富集的情况下分离的。没有一株副溶血性弧菌的trh基因检测呈阳性(表3)。

  分子分型

  在29株toxR基因阳性的副溶血性弧菌分离株中,使用ERIC-PCR DNA指纹分析对24株分离株进行了基因分型,并在副溶血性弧菌的分离株中产生了较高的基因组多样性。ERIC引物组产生4至10个指纹带,范围在100至1200 bp之间(图4)。在24个副溶血性弧菌基因型分离株中,18个分离株被分组并鉴定为4个ERIC相同的克隆群模式(簇1、簇2、簇3和簇4),同时应用了100%的相似性截止值,6个分离株显示了单个簇(表4和图5)。在这四个簇中,簇二由2018年3月至4月期间从AZB、HMF和KBC 滨海分离的具有相同克隆起源的副溶血性弧菌分离物数量最多(图5)。

  结论

  研究得出结论,如果在环境水样的富集过程中使用IMB,TCBS和CaV琼脂都是分离副溶血性弧菌的合适的选择性培养基。因此,使用IMB将副溶血性弧菌与环境样品中的弧菌和其他非弧菌物种分离,并提高副溶血性弧菌的分离水平。该研究还得出结论,如果用涂有特异性多价K抗血清抗体的IMB处理富集样品,则CaV琼脂与TCBS琼脂相比没有优势。该研究中分离的tdh阳性副溶血性弧菌确定了公共卫生风险,并表明该基因有可能在海洋环境中传播。

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