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環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法快速檢測(cè)艱難梭菌毒素基因

發(fā)布時(shí)間:2017-07-27 06:09

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【摘要】:研究背景艱難梭菌(Clostridium difficile, C.difficile)是革蘭氏陽(yáng)性厭氧芽孢桿菌,本身無(wú)侵襲性。當(dāng)機(jī)體腸道內(nèi)環(huán)境受到破壞時(shí),部分產(chǎn)毒性艱難梭菌通過(guò)分泌毒素A、B以及二元毒素引起抗生素相關(guān)性腹瀉、結(jié)腸炎甚至偽膜性腸炎,統(tǒng)稱(chēng)為艱難梭菌感染(C.difficile infection, CDI)。據(jù)報(bào)道,隨著艱難梭菌高毒力菌株(BI/NAP1/027型)的出現(xiàn),艱難梭菌感染的發(fā)病率和死亡率均顯著升高,引起全球的關(guān)注。艱難梭菌A、B毒素艱難梭菌可分為產(chǎn)毒株和不產(chǎn)毒株,不產(chǎn)毒株不引起臨床癥狀。艱難梭菌產(chǎn)毒株主要分泌毒素A和毒素B,分別由tcdA和tcdB編碼。毒素A又稱(chēng)腸毒素,容易使腸壁中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),釋放淋巴因子,引起機(jī)體液體大量分泌和出血性壞死;毒素B又稱(chēng)細(xì)胞毒素,能使肌動(dòng)蛋白解聚,損壞細(xì)胞骨架,導(dǎo)致細(xì)胞固縮壞死,直接損傷腸壁細(xì)胞。毒素B的毒力較毒素A強(qiáng)10倍。目前,已發(fā)現(xiàn)毒素A陰性、毒素B陽(yáng)性的菌株;而毒素A陽(yáng)性,毒素B陰性的菌株尚未被發(fā)現(xiàn),表明毒素B可以單獨(dú)致病。隨著艱難梭菌感染的暴發(fā)性流行,艱難梭菌感染快速而敏感的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)對(duì)于疾病感染的控制和臨床診治顯得尤其重要。而選擇tcdA和tcdB作為檢測(cè)艱難梭菌的目的基因,能全面、特異的鑒定臨床產(chǎn)毒株型艱難梭菌。目前,糞便中艱難梭菌檢測(cè)的“金標(biāo)準(zhǔn)”是細(xì)胞毒素中和試驗(yàn)(C.difficile cytotoxin neutralization assay, CCNA)及艱難梭菌產(chǎn)毒培養(yǎng)(Toxigenic culture,TC),但因培養(yǎng)條件苛刻、技術(shù)要求高、操作復(fù)雜及耗時(shí),難以用于臨床艱難梭菌的常規(guī)檢測(cè)。利用酶聯(lián)免疫試驗(yàn)(Enzyme immunoassay, EIA)則特異、快速,不敏感;而乳膠凝集試驗(yàn)(Glutaimte dehydrogenase, GDH)則敏感、快速,但該方法存在交叉反應(yīng)、假陽(yáng)性率高,特異性差等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的普通PCR則因?qū)嶒?yàn)儀器要求高、操作繁瑣、耗時(shí),擴(kuò)增完成后,仍需要通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行電泳、顯影等步驟判讀結(jié)果,不適合各地基層醫(yī)院及現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)使用。因此,尋找快速、特異、敏感的艱難梭菌檢測(cè)方法是艱難梭菌感染研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。艱難梭菌二元毒素在歐洲和北美洲引起廣泛暴發(fā)流行的艱難梭菌高毒力菌株(BI/NAP1/027型)除分泌毒素A和毒素B外,還分泌毒力更強(qiáng)的二元毒素(C.difficile binary toxin, CDT)。CDT由致病性決定區(qū)外的2個(gè)染色體基因cdtA和cdtB編碼。cdtA是一種ADP核糖轉(zhuǎn)移酶,通過(guò)阻斷肌動(dòng)蛋白片段的合成,誘導(dǎo)機(jī)體細(xì)胞死亡。cdtB是一種運(yùn)輸?shù)鞍?被絲氨酸蛋白酶激活后,cdtB通過(guò)與宿主細(xì)胞結(jié)合,把cdtA轉(zhuǎn)移至細(xì)胞液中,誘導(dǎo)細(xì)胞骨架解聚,生成微管突出物,增強(qiáng)艱難梭菌的定植。因BI/NAP1/027型艱難梭菌的tcdC基因缺失18個(gè)堿基,產(chǎn)生的毒素A和毒素B分別是傳統(tǒng)毒株的16倍和23倍,導(dǎo)致艱難梭菌感染病死率和耐藥率均呈上升趨勢(shì)。鑒于其暴發(fā)頻率、危害性、國(guó)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),迫切需要對(duì)艱難梭菌二元毒素進(jìn)行有效的診斷和控制。目前,國(guó)際流行診斷艱難梭菌二元毒素的方法包括脈沖電場(chǎng)凝膠電泳(Pulsed Field Gel Electrophoresis, PFGE)、限制性核酸內(nèi)切酶分析(Restriction EndonucleaseAnalysis, REA)、核酸檢測(cè)(普通PCR和多重實(shí)時(shí)PCR),尚無(wú)統(tǒng)一的診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”。脈沖電場(chǎng)凝膠電泳(PFGE)不足之處:分型時(shí)間長(zhǎng)、電泳條件復(fù)雜、需特殊的儀器和價(jià)格較高的試劑。限制性核酸內(nèi)切酶分析(REA)不足之處為DNA圖譜條帶太多,難以分辨,容易污染。而國(guó)內(nèi)最常用普通PCR和多重實(shí)時(shí)PCR檢測(cè)艱難梭菌中的二元毒素,但因?qū)嶒?yàn)儀器要求高、操作繁瑣、耗時(shí),擴(kuò)增完成后,仍需要通過(guò)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行電泳、顯影等步驟判讀結(jié)果,不適合各地基層醫(yī)院及現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)使用。因此,快速、特異、敏感檢測(cè)艱難梭菌中的二元毒素有助于及早篩選強(qiáng)毒力菌株,控制感染并指導(dǎo)臨床診療。環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增技術(shù)(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP),即針對(duì)靶基因6-8個(gè)特定區(qū)域設(shè)計(jì)4-6條特異引物,恒溫(63-67℃)時(shí),鏈置換DNA合成在BstDNA聚合酶的作用下,通過(guò)自我循環(huán)合成大量目的DNA并產(chǎn)生白色沉淀,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目的基因的快速檢測(cè)。該方法檢測(cè)時(shí)間短(30-60min),無(wú)需特殊儀器,操作簡(jiǎn)便,配合相應(yīng)顯色試劑還能實(shí)現(xiàn)肉眼判別結(jié)果。目前,LAMP方法已成功應(yīng)用于細(xì)菌、病毒及寄生蟲(chóng)的定性和定量檢測(cè)、胎兒性別鑒定等,已成為臨床常用的快速檢驗(yàn)方法。研究目的和意義本研究旨在建立一種在恒溫條件下,快速、靈敏、特異、可視化、同步檢測(cè)艱難梭菌A、B毒素基因或同步檢測(cè)艱難梭菌二元毒素基因的方法,適用于基層醫(yī)療衛(wèi)生單位及各疾病預(yù)防控制中心篩查和檢測(cè)艱難梭菌及其高毒力菌株,為艱難梭菌的檢測(cè)及毒素分型提供新的技術(shù)平臺(tái),有利于控制艱難梭菌感染的流行,指導(dǎo)臨床診療。研究方法及內(nèi)容研究對(duì)象:2013年8月1日-2014年1月31日期間,收集156例在南方醫(yī)院住院及門(mén)診腹瀉患者的新鮮糞便標(biāo)本(布里斯托分類(lèi)5-7級(jí)),并檢測(cè)標(biāo)本艱難梭菌A、B毒素基因及二元毒素基因的攜帶情況。排除33例糞便標(biāo)本(23例重復(fù)標(biāo)本、10例糞便量太少或不滿(mǎn)足新鮮糞便標(biāo)本要求),剩余123例為適合本研究的糞便標(biāo)本。研究方法及內(nèi)容:1).環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法快速檢測(cè)艱難梭菌AB毒素基因。①引物的設(shè)計(jì):通過(guò)BLAST軟件分別針對(duì)艱難梭菌tcdA與tcdB重復(fù)序列進(jìn)行同源性分析,獲得其特異性保守序列,并將目標(biāo)DNA分為6-8個(gè)獨(dú)立區(qū)域,用軟件Primer design V4針對(duì)該6-8個(gè)獨(dú)立區(qū)域設(shè)計(jì)分別得到用于對(duì)艱難梭菌tcdA與tcdB進(jìn)行LAMP檢測(cè)的引物。②最佳引物篩查:通過(guò)對(duì)各組引物擴(kuò)增效率的對(duì)比得出最佳引物組合。③最佳反應(yīng)溫度篩查:以艱難梭菌標(biāo)準(zhǔn)株VPI10463的DNA提取液作為模板,分別設(shè)置58℃-69℃ 12個(gè)溫度梯度對(duì)最佳引物進(jìn)行擴(kuò)增,比較其擴(kuò)增效率找出最佳反應(yīng)溫度。④敏感性實(shí)驗(yàn):以艱難梭菌標(biāo)準(zhǔn)株VPI10463的DNA提取液作為模板,用去離子水進(jìn)行10倍系列稀釋,濃度從207 ng/μl到0.000207 pg/μl,分別用LAMP, PCR方法檢測(cè),比較兩者敏感性。LAMP法同時(shí)使用實(shí)時(shí)濁度儀和鈣黃綠色法判讀結(jié)果。⑤特異性實(shí)驗(yàn):用艱難梭菌標(biāo)準(zhǔn)株VPI10463作為陽(yáng)性對(duì)照,去離子水作為陰性對(duì)照,分別用艱難梭菌tcdA與tcdB的最佳引物擴(kuò)增26株常見(jiàn)致病菌,分別用LAMP, PCR方法檢測(cè)。LAMP法同時(shí)使用實(shí)時(shí)濁度儀和鈣黃綠色法判讀結(jié)果。⑥糞便標(biāo)本檢測(cè):對(duì)比LAMP法、PCR法和基因測(cè)序法檢測(cè)123份糞便標(biāo)本tcdA攜帶情況,以及對(duì)比LAMP法、PCR法和細(xì)胞毒素中和試驗(yàn)檢測(cè)糞便標(biāo)本中艱難梭菌B毒素的攜帶情況。2).環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法快速檢測(cè)艱難梭菌二元毒素基因。①引物的設(shè)計(jì):通過(guò)BLAST軟件分別針對(duì)艱難梭菌二元毒素基因cdtA與cdtB重復(fù)序列進(jìn)行同源性分析,獲得其特異性保守序列,并將目標(biāo)DNA分為6-8個(gè)獨(dú)立區(qū)域,用軟件Primer designV4針對(duì)該6-8個(gè)獨(dú)立區(qū)域設(shè)計(jì)分別得到用于對(duì)艱難梭菌cdtA與cdtB進(jìn)行LAMP檢測(cè)的引物。②最佳引物篩查:通過(guò)對(duì)各組引物擴(kuò)增效率的對(duì)比得出最佳引物組合。③最佳反應(yīng)溫度篩查:以艱難梭菌027型臨床分離株的DNA提取液作為模板,分別設(shè)置57℃-64℃ 8個(gè)溫度梯度對(duì)艱難梭菌cdtA最佳引物進(jìn)行擴(kuò)增、設(shè)置57℃-68℃12個(gè)溫度梯度對(duì)艱難梭菌cdtB最佳引物進(jìn)行擴(kuò)增,比較其擴(kuò)增效率找出最佳反應(yīng)溫度。④敏感性實(shí)驗(yàn):以艱難梭菌027型臨床分離株的DNA提取液作為模板,用去離子水進(jìn)行10倍系列稀釋,濃度從24.8ng/μl到0.000248pg/μl,分別用LAMP,PCR方法檢測(cè),比較兩者敏感性。LAMP法同時(shí)使用實(shí)時(shí)濁度儀和鈣黃綠色法判讀結(jié)果。⑤特異性實(shí)驗(yàn):用艱難梭菌027型臨床分離株作為陽(yáng)性對(duì)照,去離子水作為陰性對(duì)照,分別用艱難梭菌二元毒素基因cdtA與cdtB的最佳引物擴(kuò)增25株常見(jiàn)致病菌,分別用LAMP,PCR方法檢測(cè)。LAMP法同時(shí)使用實(shí)時(shí)濁度儀和鈣黃綠色法判讀結(jié)果。⑥糞便標(biāo)本檢測(cè):對(duì)比評(píng)價(jià)LAMP法和PCR法檢測(cè)123份糞便標(biāo)本艱難梭菌cdtA與cdtB的攜帶情況。研究過(guò)程結(jié)果1).LAMP去檢測(cè)艱難梭菌毒素特異基因tcdA的最佳引物是A12,最佳反應(yīng)條件是:61℃,反應(yīng)60min。LAMP法檢測(cè)艱難梭菌毒素特異基因tcdB的最佳引物是B0,最佳反應(yīng)條件是:60℃,反應(yīng)60min。同步檢測(cè)tcdA及tcdB的最佳反應(yīng)條件是:60℃,反應(yīng)60min。LAMP法只擴(kuò)增攜帶tcdA或tcdB基因的艱難梭菌,特異性良好。LAMP法對(duì)艱難梭菌毒素特異基因tcdA及tcdB的最低檢出限均為20.7pg/μl,靈敏度為PCR法的10倍(PCR為207pg/μl)。基因測(cè)序法檢測(cè)123例糞便標(biāo)本,艱難梭菌tcdA的陽(yáng)性率為29.3%(36/123),雖然LAMP法與PCR法的特異度無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,但是LAMP法的靈敏度、與基因測(cè)序的一致百分率均較PCR法高。“金標(biāo)準(zhǔn)”-細(xì)胞毒素中和試驗(yàn)檢測(cè)123例糞便標(biāo)本,艱難梭菌B毒素的陽(yáng)性率為25.2%,而LAMP法與PCR法檢測(cè)糞便標(biāo)本艱難梭菌B毒素的靈敏度、特異度均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。2).LAMP法檢測(cè)艱難梭菌二元毒素cdtA基因的最佳引物是A2,最佳反應(yīng)條件是:60℃恒溫90min;檢測(cè)cdtB的最佳引物是B4,最佳反應(yīng)條件是:63℃恒溫90min;同步檢測(cè)cdtA和cdtB的最佳反應(yīng)條件為:61℃恒溫90min。LAMP法只擴(kuò)增攜帶cdtA和cdtB基因的艱難梭菌,特異性良好。LAMP法對(duì)艱難梭菌毒素特異基因cdtA和cdtB的最低檢出限均為24.8pg/μl,靈敏度為PCR法的10倍(PCR為248pg/μl)。LAMP法與PCR法檢測(cè)糞便標(biāo)本cdtA和cdtB時(shí),兩者檢測(cè)結(jié)果完全一致。結(jié)論本研究已成功建立一種快速、特異、敏感、可視化、同步檢測(cè)艱難梭菌A、B毒素基因或同步檢測(cè)艱難梭菌二元毒素基因的方法,有望成為臨床快速篩選艱難梭菌及其高毒力菌株的檢測(cè)手段之一。
【關(guān)鍵詞】:環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法 艱難梭菌 毒素A基因 毒素B基因 二元毒素基因 檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】:南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:R516;R440
【目錄】:
  • 摘要3-9
  • ABSTRACT9-17
  • 前言17-19
  • 第一章 環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法快速檢測(cè)艱難梭菌AB毒素基因19-44
  • 1.1 引言19-20
  • 1.2 材料和方法20-30
  • 1.3 結(jié)果30-41
  • 1.4 討論41-44
  • 第二章 環(huán)介導(dǎo)恒溫?cái)U(kuò)增法快速檢測(cè)艱難梭菌二元毒素基因44-61
  • 2.1 引言44-47
  • 2.2 材料和方法47-50
  • 2.3 結(jié)果50-59
  • 2.4 討論59-61
  • 全文小結(jié)與展望61-62
  • 參考文獻(xiàn)62-65
  • 中英文縮略對(duì)照?qǐng)D65-66
  • 碩士期間成果66-68
  • 綜述68-77
  • 參考文獻(xiàn)73-77
  • 致謝77-79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 Bryan F Curtin;Yousef Zarbalian;Mark H Flasar;Erik von Rosenvinge;;Clostridium difficile-associated disease:Adherence with current guidelines at a tertiary medical center[J];World Journal of Gastroenterology;2013年46期

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本文編號(hào):580088

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