艾滋病患者感染新型隐球菌的MLST分型及临床特点分析
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艾滋病患者感染新型隐球菌的MLST分型
及临床特点分析
徐新民1,张媛媛2,杜鹏程2,李 敏1,王慧珠1,王雅杰1
(首都医科大学附属北京地坛医院,1.检验科,2.传染病研究所,北京100015)
DOI:10.11748/bjmy.issn.1006-1703.2020.05.024收稿日期:2020 03 04;修回日期:2020 04 07
基金项目:新发突发传染病研究北京市重点实验室开放课题(编号:DTKF201801)通讯作者:王雅杰。
摘要:目的 了解艾滋病患者感染新型隐球菌的基因分型情况。
方法 收集我院50例艾滋病合并新型隐球菌感染患者的分离菌株,采用PCR测序的方法对分离的新型隐球菌的7个管家基因(CAP59、GPD1、LAC1、PLB1、SOD1、URA5和IGS1)进行PCR扩增和测序,将序列上传至FungalMLSTDatabase得到序列类型(sequencetype,ST),最后通过BioNumerics4.0软件对ST分型结果进行最小生成树分析。
结果 50例艾滋病患者中,88.0%(44/50)的为男性,其中31~50岁之间患者占56.0%(28/50),60%患者有中枢神经系统感染,从50例患者的不同部位分离出53株新型隐球菌,其MLST分型分析结果显示,共分离出9种基因型,81.1%(43/53)的菌株为ST5型,ST31和ST296分别有2株,ST63、ST289、ST295、ST298、ST324和ST337分别有1株。
结论 艾滋病患者感染新型隐球菌以男性为主,北京地区MLST基因分型主要是ST5型,为新型隐球菌的研究提供分子流行病学依据。
关键词:艾滋病; 新型隐球菌; MLST分型中图分类号:R512.91 文献标识码:A
MLSTTypingandClinicalCharacteristicsofNewCryptococcus
InfectionsinAIDSPatients
XUXinmin1,ZHANGYuanyuan2,DUPengcheng2,LIMin1,WANGHuizhu1,WANGYajie
1
(1.DepartmentofClinicalLaboratory,2.InstituteofInfectiousDisease,BeijingDitanHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100015)
Abstract:ObjectiveTounderstandthegenotypingofCryptococcusneoformansinHIVpatients.MethodsWecollectedisolatesof50patientswithAIDSandCryptococcusneoformansinfectionfromourhospital,andusedPCR sequencingmethodtoperformPCRamplificationandsequencingforsevenhousekeepinggenes(CAP59,GPD1,LAC1,PLB1,SOD1,URA5andIGS1)ofCryptococcusneoformans,thenuploadedthesequencetoFungalMLSTdatabasetoobtainthesequencetype(ST),andfinallyperformtheminimumspanningtreeanalysisontheSTtypingresultsbyBioNumerics4.0software.ResultsOfthe50AIDSpatients,88.0%(44/50)weremale,56.0%(28/50)werebetween31and50yearsold,and60%ofpatientshadcentralnervoussysteminfections.Atotalof53strainsofCryptococcusneoformanswereisolatedfromdifferentspecimensof50patients.TheMLSTtypinganalysisshowedthat9genotypeswereisolated,inwhich81.1%(43/53)ofthestrainswereST5type,alsoST31andST296had2strains,andST63,ST289,ST295,ST298,ST324andST337had1strain,respectively.ConclusionThemajorityofnewCryptococcusinfectionsinAIDSpatientsaremale,andtheMLSTgenotypingismainlyST5type,whichprovidesamolecularepidemiologicalbasisfortheresearchofnewlydevelopedCryptococcus.Keywords:AIDS; Cryptococcusneoformans; MLSTtype
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28标记免疫分析与临床 2020年5月第27卷第5期
新型隐球菌感染是艾滋病患者最常见的机会性真菌感染,极易侵犯中枢神经系统[1]。
近年来,国内也有研究针对我国新型隐球菌的分子流行病学研究,但多分离自免疫功能正常患者,艾滋病患者来源的基因型分型数据较少[2],本研究采用多位点序列分型(multilocussequencetyping,MLST)方法对我院50例艾滋病合并新型隐球菌感染患者的分离菌株进行分型,了解北京地区的新型隐球菌分子流行病学特点,为新型隐球菌的研究提供更加科学的分子流行病学依据。
材料和方法
1 研究对象
收集2016年至2018年在我院确诊的艾滋病患者,并且经脑脊液或血液或肺泡灌洗液培养出的新型隐球菌。
2 方法
2.1 新型隐球菌的培养和鉴定 ①脑脊液标本:墨汁染色初筛,即脑脊液标本离心后,取管底的脑脊液一滴进行墨汁染色,显微镜下观察呈圆形或卵圆形,菌体外有宽厚荚膜的菌株即初步鉴定为新型隐球菌;然后脑脊液标本直接接种在沙氏琼脂培养基上,经37℃的CO
2
温箱24~72h孵育后可见菌落生长。
培养后挑取可疑菌落进行革兰氏染色,镜检见到酵母样真菌孢子后,配置2.0浊度的悬浊液,采用API20CAUX酵母菌试剂条进一步鉴定。
②血液标本:抽取患者静脉血8~15mL,注入需氧瓶和厌氧瓶,血培养瓶报阳后,涂片进行革兰氏染色,镜下见圆形或卵圆形大小不一的真菌孢子,然后抽取少量液体接种在沙氏琼脂培养基上,后面的培养和鉴定方法同上。
③肺泡灌洗液标本:取5μL样本接种在沙氏琼脂培养基上进行定量培养,后面的培养和鉴定方法同上。
2.2 核酸提取及PCR扩增 按照北京索莱宝科技有限公司专业生产的真菌基因组DNA提取试剂盒提取新型隐球菌的核酸,保证各菌株DNA浓度为50~200ng/mL,然后进行PCR扩增(日本Takara公司)。
PCR反应体系为30μL,内含1ExTaq缓冲液,TaqDNA聚合酶0.5U,上下游引物0.2μmol/L,50ng基因组DNA。
PCR扩增条件主要参考FungalMLST数据库(http://mlst.mycologylab.org),7个管家基因的扩增条件如下,CAP59:94℃,3min;(94℃,30s,56℃,30s)30循环;72℃,1min。
GPD1:94℃,3min;(94℃,45s,63℃,1min)35循环;72℃,2min。
LAC1:94℃,3min;(94℃,30s,58℃,30s)30循环;72℃,1min。
PLB1:94℃,3min;(94℃,45s,61℃,45s)30循环;72℃,1min。
SOD1:94℃,3min;(94℃,30s,52℃,30s)35循环;72℃,1min。
URA5:94℃,3min;(94℃,45s,63℃,1min)35循环;72℃,2min。
IGS1:94℃,3min;(94℃,30s,60℃,30s)35循环;72℃,1min。
2.3 MLST(multilocussequencetyping)基因分型 基于已达成共识的多位点序列分型方案,设计针对新生隐球菌格鲁比变种关于7个管家基因(CAP59、GPD1、LAC1、PLB1、SOD1、URA5和IGS1区域)的特异性引物。
采用PCR测序的方法对临床分离的新型隐球菌中的7个管家基因进行扩增和测序,将测序后的序列上传至FungalMLSTDatabase网站,根据每个菌株各个位点的等位基因数值,得到序列类型(sequencetypes,STs)结果,再采用BioNumerics4.0软件进行最小生成树分析。
结 果
1 患者基本临床资料及菌株分离情况
50例艾滋病患者中,男性占88%(44/50),31~50岁之间的患者居多,占56%(28/50),合并有中枢神经系统感染者占60%(30/50),详细资料见表1。
50例艾滋病患者中共分离出53株新型隐球菌,分别是肺泡灌洗液5株,血液16株,脑脊液32株,其中有3例患者从血液和脑脊液中都培养出新型隐球菌。
表1 50例艾滋病患者临床资料分析
项目例数比例(%)
性别男4488.0
女612.0年龄(岁)≤30714.0
31~502856.0
≥511530.0科室来源感染一科3672.0
中西医结合二科510.0
感染二科48.0
ICU48.0
神经外科12.0中枢神经系统感染是3060.0
否2040.0
0
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8LabeledImmunoassays&ClinMed,May.2020,Vol.27,No.5
2 MLST分型结果
我们采用PCR测序的方法对分离的53株新型隐球菌的7个管家基因(CAP59、GPD1、LAC1、PLB1、SOD1、URA5和IGS1)进行PCR扩增和测序,扩增及测序引物见表2。
最后分离出9种基因型,43株为ST5型,占81.1%,ST31和ST296分别有2株,ST63、ST289、ST295、ST298、ST324和ST337分别有1株,详细结果见表3。
根据菌株来源的不同标本类型(血清、脑脊液、肺泡灌洗液)进行MLST分析,最小生成树结果见图1。
表2 7个扩增基因的染色体位置及引物序列
位点位点名称染色体位置引物序列碱基(bp)测序引物
CAP59荚膜相关蛋白1F5′CTCTACGTCGAGCAAGTCAAG3′
R5′TCCGCTGCACAAGTGATACCC3′
559
5′ ACGGTACGCGCC
GGAGACAGAATG 3′
GPD1甘油醛 3 磷酸脱氢酶7F5′CCACCGAACCCTTCTAGGATA3′
R5′CTTCTTGGCACCTCCCTTGAG3′
543
5′ GGTTTCGGTACG
GGACCCTGCCAA 3′
LAC1漆酶8F5′AACATGTTCCCTGGGCCTGTG3′
R5′ATGAGAATTGAATCGCCTTGT3′
469
5′ GTAAGTATCAGC
TCAAGCTAAACA 3′
PLB1磷脂酶12F5′CTTCAGGCGGAGAGAGGTTT3′
R5′GATTTGGCGTTGGTTTCAGT3′
532
5′ TGTTACTTGGAT
TCTGGAACATCG 3′
SOD1铜锌超氧化物歧化酶5F5′TCTAATCGAAATGGTCAAGG3′
R5′CGCAGCTGTTCGTCTGGATA3′
535
5′ ATCGCTCACCGC
TGCCCATTGTCA 3′
URA5乳清酸磷酸焦磷酸化酶8
F5′ATGTCCTCCCAAGCCCTCGAC3′
R5′TTAAGACCTCTGAACACCGTACTC3′
601
5′ TTTTCGGCAACT
CTTGGAAAGCTC 3′
IGS1核糖体RNA基因间隔子2F5′ATCCTTTGCAGACGACTTGA3′
R5′GTGATCAGTGCATTGCATGA3′
723
5′ TAAGCCCTTGTT
AAAGATTTATTG 3′
表3 53株新型隐球菌的MLST分型分析结果
MLST分型ST序列号例数比例(%)ST513152114381.1ST311110321123.8ST637111811111.9
ST2891111811111.9
ST2954032362714311.9
ST2961315243123.8
ST2981334521111.9
ST324711911111.9
ST337131421111.9总计5310
0图1 不同标本类型中新型隐球菌MLST分型的
最小生成树
讨 论
流行病学显示,新型隐球菌感染呈全球分布,主要引起免疫缺陷患者感染,如HIV/AIDS和CD4T细胞少于50个/μL[3]。
尽管我国已确诊相当多数量的AIDS患者,但我国新型隐球菌病患者中,大部分无免疫缺陷或其他基础疾病,CHEN等[4]收集了129株临床感染者的新型隐球菌,只有11株(8.5%)分离自AIDS患者,这与欧美超过80%,非洲超过69%隐球菌病感染者为艾滋病患者的报道不同[5 6],而且,目前很多关于新型隐球菌的研究大部分来自环境中[7],对AIDS患者这一特殊群体中感染的新型隐球菌进行基因型分布的研究较少。
目前隐球菌分子分型的方法很多,PCR指纹技术(PCRfingerprinting)、限制性片段长度多态性分型技术(RFLP)、扩增片段长度多态性分析(AFLP)、多位点序列分型技术(MLST)、随机扩增多态性DNA分型技术(RAPD)及多位点微卫星分型技术(MLMT)等,不同的分型方法可以得出不同的亚群以及衍生出对这些亚群的多种命名。
由于缺乏对不同分型结果的交叉研究,使得对众多数据的分析比较成为一个难题。
2007年,ISHAM隐球菌工作组决定将具有较高分辨力和良好可重复性的
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标记免疫分析与临床 2020年5月第27卷第5期
MLST作为隐球菌分子分型的金标准,选取7个管家基因(CAP59、GPD1、LAC1、PLB1、SOD1、URA5和IGS1)作为全球共识方案的基因位点[8]。
基于此,我们从50例艾滋病患者的不同标本类型中分离出53株新型隐球菌,对其进行MLST分型,结果共分离出9种基因型(ST5、ST31、ST296、ST63、ST289、ST295、ST298、ST324和ST337),其中ST5型为主要基因型,占81.1%(43/53)。
这与广东地区的结果一致,但其研究的是HIV阴性患者,结果也是以ST5型为主[2],KHAYHAN等[9]采用MLST方法对8个亚洲国家的476株新型隐球菌进行基因分型,结果在HIV阴性患者中新型隐球菌临床株以ST5型为主,而HIV阳性患者中以ST4、ST6和ST5型居多,分别占31.6%、29.8%和11.8%。
这与我们的研究结果有些区别,这也可能与选取的患者来源有关,我们选取的研究对象是北京地区,他们的是中国上海,香港,日本东京,印度尼西亚等。
基于全世界的分子流行病学研究,隐球菌可分为8种分子类型(基因型),即VNⅠ~VNⅣ和VGⅠ~VGⅣ。
基因型与变种和血清型的关系为:VNⅠ、VNⅡ(格鲁比变种,A型),VNⅢ(AD杂合体,AD型),VNⅣ(新生变种,D型),VGⅠ~VCⅣ(格特变种,B、C型),主要基因型的地域分布和致病特点存在明显差异[10 11]。
马来西亚、我国台湾地区的隐球菌分型以VNⅠ型基因型为主[12],国内其他地区,如冯晓博等[13]对国内110株隐球菌临床株的研究中,也是以基因型VNⅠ型最多,华中、华北及西南地区分离的菌株均为VNⅠ型,本研究中的53株新型隐球菌也均是VNⅠ型。
本研究的50例艾滋病患者中,男性居多,31~50岁之间的患者居多,这也与艾滋病患者的流行病学资料相关,本研究显示60%患者合并有中枢神经系统感染,我们前期研究显示AIDS合并新型隐球菌感染患者的临床表现以头痛、发热为主,脑脊液压力大部分偏高,临床一般根据不同的疾病阶段采取不同的联合用药方案[14]。
综上所述,艾滋病患者感染新型隐球菌以男性为主,约60%患者合并有中枢神经系统感染,虽然我们菌株相对较少,可能会存在一些偏差,但基本明确了我国北京地区艾滋病感染的新型隐球菌是以ST5型为主,这为新型隐球菌的研究提供分子流行病学依据。
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