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大肠杆菌O104:H4来源之迷

  最近,从德国大肠杆菌疫情风暴席卷了欧洲许多国家。据报道,已有2000多人感染,表现为出血性肠炎,500多人并发严重的溶血尿毒综合征,20余人死亡。近30年来,引起出血性肠炎的病原菌主要是大肠杆菌O157:H7,所以德国最初认为这场腹泻疫情仍是大肠杆菌O157:H7所致。直到一周前,德国医生才惊讶地发现,导致这次欧洲腹泻疫情的祸首原来是另一型大肠杆菌——O104∶H4。大肠杆菌O104∶H4是从哪里来的?

  大肠杆菌O157:H7是,是引起出血性肠炎最常见的病原体,近年来全球重大的出血性肠炎疫情都是由该菌所致。但大肠杆菌O157并非导致出血性肠炎的惟一祸首。人们在进行病原学调查时发现,还是有20%~50%的出血性肠炎是由非O157血清型大肠杆菌引起的,如:O26:H11、O111:H8等[1, 2]。1994年,美国蒙大拿州曾发生一次O104:H21型大肠杆菌导致的出血性肝炎流行[3]。这次欧洲疫情中发现的O104:H4型大肠杆菌也并非初次作恶,2006年,韩国1例29岁妇女因腹痛和血水样腹泻而入院治疗,住院2天后并发溶血尿毒综合征。医生从她的大便中证实,导致她疾病的元凶是以前没有报道过的O104:H4型大肠杆菌[2]。但这种大肠杆菌O104∶H4从未导致大规模的出血性肠炎疫情。看来,它们以前似乎是无“毒”的。那么,它们是如何变成有“毒”的呢?

  科学家开始对比这次引起德国乃至欧洲大肠杆菌疫情的O104:H4型大肠杆菌和以前发现的致病大肠杆菌的基因序列进行比对。几天前,华大基因研究院和德国汉堡-埃本德多夫大学医疗中心(University Medical Centre Hamburg-Eppendorf)的科学家发现,这次的致病大肠杆菌O104∶H4基因序列与2001年德国从腹泻病人大便中分离到的大肠杆菌01-09591和2002年中非从长期腹泻的艾滋病患者大便中分离到的大肠杆菌55989有高度相似性[4-7]。因此,很可能是从这些高度相似的细菌变异而来。那么,细菌是如何从无“毒”变有“毒”的呢?

  细菌的遗传物质中,除染色体外,还有一些被称为“质粒”的遗传物质。具有“毒力质粒”的大肠杆菌就是有“毒”的大肠杆菌。这种“毒力质粒”不仅可以直接遗传给它们的后代,还可以传给其他细菌,使其他细菌获得“毒”性。

  “毒力质粒”可通过一种被称为“噬菌体”的病毒传播。这种病毒寄生在大肠杆菌体内,在利用大肠杆菌的遗传物质复制,再释放出来,感染新的细菌。但这些噬菌体并不是等闲之辈,它常常带有大肠杆菌志贺毒素的基因,决定大肠杆菌的毒性。不仅如此,它还可以导致大肠杆菌变异,使没毒的大肠杆菌变成有毒的大肠杆菌。噬菌体在细菌体内复制的过程中,有时会错误地把细菌的遗传物质(DNA)装配到自己的遗传基因中复制,有时又会在离开原来的宿主细菌时顺便从细菌体内带走了某段基因,变种带着细菌遗传基因的噬菌体再感染其他细菌,就可导致细菌突变。如果它把有毒的大肠杆菌基因带到原来无毒的大肠杆菌体内,这种大肠杆菌便获得了产毒的基因,从此变得有“毒”了。

  尽管目前已经确定,导致欧洲腹泻疫情的祸首是大肠杆菌O104:H4,但其来源之迷仍未完全查明,疫情仍在漫延。我们必须拭目以待,警惕该病在我国的流行。

  (本文已投《新民晚报》)

 

References

 

[1]       裴迎新, 王晓平, 闫滨, 林玲. 分子分型方法在肠出血性大肠杆菌检测中的应用. 中国公共卫生管理. 2009. (04): 415-417.

[2]       Bae WK, Lee YK, Cho MS, et al. A case of hemolytic uremic syndrome caused by Escherichia coli O104:H4. Yonsei Med J. 2006. 47(3): 437-9.

[3]       From the Centers for Disease Control and Prevention. Outbreak of acute gastroenteritis attributable to Escherichia coli serotype O104:H21--Helena, Montana, 1994. JAMA. 1995. 274(7): 529-30.

[4]       Bernier C, Gounon P, Le BC. Identification of an aggregative adhesion fimbria (AAF) type III-encoding operon in enteroaggregative Escherichia coli as a sensitive probe for detecting the AAF-encoding operon family. Infect Immun. 2002. 70(8): 4302-11.

[5]       (BGI) TBGI. New clues found in tracing the origin of the deadly E coli strain and an appeal for the sharing of additional data. 2011-6-5. http://www.bgisequence.com/eu/newsandevents/news/new-clues-found-in-tracing-the-origin-of-the-deadly-e-coli-strai/.

[6]       Mike. I Don't Think the German Outbreak E. coli Strain Is Novel: Something Very Similar Was Isolated Ten Years Ago. 2011-6-3. http://scienceblogs.com/mikethemadbiologist/2011/06/i_dont_think_the_german_e_coli.php.

[7]       华大基因研究院. 致命大肠杆菌起源新线索. 2011-6-5. http://www.genomics.cn/news_show.php?type=show&id=1262.

 

    



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