060505
- 1. 圄隧逋堑题堂篮鎏瘟堂蓥查!!鳗生!!旦塑塑鲞箜!麴堕塑』星也垂迎尘!!壁塑卫鱼:堕!堂型!!堕:!生:塑:堕!:j
・论著・
实时荧光定量PCR检测耐药结核分枝杆菌中
耐药相关基因彬尼治7的表达
孙照刚 张旭霞 张健源 柴利泉李妍 田苗 李卫民邱云青李传友
【摘要】 目的探讨结核分枝杆菌耐药性与钾觚87基因表达水平之间的关系。方法 以耐受利福
平、异烟肼、链霉素、乙胺丁醇和氟喹诺酮的结核分枝杆菌I临床分离株为研究对象,利用实时定量PCR的方
法,检测药物刺激结核分枝杆菌后砒国7基因表达水平的变化。结果除利福平刺激相应的菌株后,砒坍7
基因的表达水平变化不明显外,其余药物的刺激均会引起结核分枝杆菌耐药株的乱鼎诏7基因表达水平发生
显著变化。结论结核分枝杆菌的枷7基因是对多种抗生素刺激发生反应的基因,推测砒坍7的表达参
与结核分枝杆菌的耐药过程。
【关键词】结核分枝杆菌;耐药;基因
EⅪm阵醯咐of n埒训姻7雕iIl山loed by ml妇脯胡a iIl mld6dnl乎re嫡删Illycclb鼬:te咖nlbl舯叫伪is aIm啪粕-
删by qIl蚰ti廿ve剃伍啪P僳S晰孙舻昭,刁殂7vG舭算如,忍础vG胁卜”脚,似,厶一g眦n,Ⅱ‰,
删V朐肋,Ⅱ融施n,Q彤№g打酱,Ⅱ蕊獬肛妒玑及舢眦矿&蹴砌切口谢,m舰脚锄,&莎愕册n以
Z胁m如7t册0r胍彻诜加疵船,&咖曙101149,C砌姐
【Abstr舵t】obj∞6ve To inves堍毗e the rel撕onsllip between t}1e expression 0f删曰7 gene alld tlle multidn唱
resist鲫ce of tlle mycobacted啪tuberc珂osis(MTB).M硝110ds The an曲ioticses,including rif抽picin,isoniazid,strep.
tomycin,ethan_lbutol and nuo删nolorles,were used to stimulate me c“血c MIB accoIdind丫.剐瞻r t}le dmg stimulation,
t}1e expression 0f砒坍7 was measured by qlla玎血ive real tinle PCR.R咖lts The expressiIlg level of砒国7 gene was
signilicantly irnproved趣erthe MrB beiflg stiITlulated by isom舾d,strepIoⅡlycin,ethaⅡ1butol and nu0州nolones exc印t
for the m眦lpicin.CImdIlsio璐鼢馏7 was widely iIlvolved in t}le resistance of t}le MIB to the I咖y an£ibioticses.
【l【ey words】MycobacteIiurn tubel℃ulosis;f'mg re8istance;(;ene
多重耐药结核分枝杆菌(MDR-r11B)是指对主要 强。除耐药结核分枝杆菌对链酶素的耐受已经被证
抗结核药异烟肼(INH)和利福平(肿)均已耐药, 明与砌谬7有关外,砌诏7的表达异常是否与目前
而对其他药物耐药或不耐药的结核分枝杆菌L1j。 临床应用的其他一线和二线药物的耐药也相关,目
HⅣ感染者若并发MDR.TB感染,其死亡率可高达 前还未见报道,为此本文采用实时荧光定量PCR技
72%一89%旧j。随着HⅣ感染的蔓延、流动人口的 术对部分TB治疗药物引发砌谗7表达的变化进行
增多,预计MDR.TB的发生及传播将更为严重。目 了检测,以期从中发现砒进7在临床诊断和治疗中
前研究并试图解决结核分枝杆菌的多重耐药性成为 的应用价值。
当前科研和临床工作者面临的重要而又紧迫的任
材料与方法
务。砒沼7基因是新近发现的与多重耐药有关的基
因。Mo硝s等l 3J发现砌国7可以调节与耐药有关的 一、菌株与主要试剂
包括3个抗生素耐受基因在内的多个基因的表达, 耐受一线药物利福平、异烟肼、链霉素(sM)和
抑制砒涩7表达会成百倍提高细菌对抗生素(林可 乙胺丁醇(EMB)的菌株由天津海河医院惠赠,耐受
霉素、四环素类、链霉素)的敏感性。相反,砒诏7表 二线药物氟喹诺酮(FQs)的菌株由本室保存。Mid_
达水平的升高,结核分枝杆菌耐受抗生素能力也增 dleBID0k 7H9、0ADc购自Di6eo公司,RNA提取试剂
RNA LS购自普利莱基因技术有限公司,PCR试剂、
基金项目:北京市科委2006年度国际合作项目资助 逆转录试剂RT.PIeIIlix购自赛百盛公司。试验采用
作者单位:10“49,北京市结核病胸部肿瘤研究所细菌免疫室 AB公司生产的5700定量PCR仪进行定量。
通讯作者:李传友,E.rnail:1ichuanyou6688@hoⅡIlail.com 二、实验方法
万方数据
- 2. 垦隧逋鱼疸堂焦鎏疸堂盘查!!堕生!Q旦箜翌鲞箜!塑!!塑』堑囱i型垡!!照!旦堡!Q!!!j堕2堂!!堂:垫!№:5
1.引物设计和合成 结果根据标准曲线由计算机软件自动给出,表达强
从网上下载(http://www.saJlger.ac.uk/projects/ 度以ng数表示,最终手工计算出相对表达强度。
M—tuberculosis)结核分枝杆菌全基因序列,利用0li.
结 果
邸.O软件设计s洳m A基因和砌诏7基因的实时定
量PCR引物。s妇m A作为内参基因,上游引物序列 一、RNA的提取
为:5 3’,下游引物序列为:
7
GAC GAG GGC GAC AGC 实验开始采用玻璃粉震荡磨碎结核分枝杆菌的
5’双ⅪTCA CGC CGT AGA C 3’。扩增长度为215bp。 方法,可以很好地促进后面RNA提取试剂对细菌的
砒治7基因作为待测定基因,上游引物序列为: 裂解,结果提取到较多的总RNA(见图1)。
5’cCc AcA cAA AGA‘哪cc 3 7,下游引物序列为:
5’CrIG ACT CAC GAT CGA GCC 3’,扩增长度为
208bp。引物设计完成后,送赛百盛公司合成。
2.细菌的培养和药物诱导
本研究采用MiddleBmok 7H9液体培养基内添加
10%(v/v)oADc以及0.05%的Tween 80,接种于试
管,放摇床上160r/rnin培养7d。利福平和链霉素的
浓度为l弘g/IIll,异烟肼的诱导浓度为0.1彬IrIl,乙胺
丁醇的诱导浓度为5弘g/IIll,这些试验菌株的耐药浓
度根据Bactee 960快速检测结果得到。左氧氟沙
星(0FⅨ,为FQ类药物)的诱导浓度为5∥111l,是试
验菌株的最低耐药浓度。利用这些药物终浓度分别 图l结核分枝杆菌谳矾A的提取
诱导0.5h、1h、2h,与未诱导的相应菌作对照。
3.RNA的提取和cDNA的合成 二、cDNA的合成以及PCR预实验
根据RNA璐提取使用说明,提取大约106个药 新提取的甜讯A经电泳检测后立即进行反转录
物处理的生长旺盛的细菌总RNA,测定A260、A280 合成cDNA,然后利用cDNA做模板进行PCR预实验
的吸光度值,计算出RNA的含量。采用RT.Premix 检测目的基因是否存在及其量的大小,为实时定量
试剂,按20脚体系,42℃使cDNA合成60rnin,94℃灭 PCR做准备(见图2)。用10%浓度的琼脂糖凝胶进
活反转录酶5min。合成后的cDNA置一20℃贮存。 行电泳,结果发现一条大约200bp的条带,与预期的
4.以cDNA为模板克隆砒坍7基因 结果一致。
PCR反应体系为:10×Buffer 2.5肚l,cDNA作为
模板l弘l,上、下游引物(10弘M)各1弘l,Taq DNA Poly.
memse 0.25肛l(5u/出),心m,(10HlM)0.5肛1,加无菌水
至终体积25脚。退火温度为55℃,反应35个循环。
5.定量阳性标准模板的克隆
采用T-A克隆方案,将用内参基因s洳凇A引物
扩增出的215bp片段克隆至pGEM.T载体中,经鉴定
后送上海生工公司测序验证,然后按150叫“贮存
于一70℃冰箱内备用。
6.实时荧光定量PCR 圈2结核分枝杆菌mRNA反转录为cDNA后的PCR结果
20“1体系中,加入2×sYBR PreIIlix 10出,上、下
游引物各0.4弘l(终浓度0.2埘),模板cDNA 三、实时荧光定量PCR检测砒橱7基因表达水
2肛l(<100ng)。内参基因和目的基因使用同一个反 平的变化
应条件,95℃预变性10s(1个循环);95℃变性5s, 在最佳反应条件下,图3结果显示检测阈
60℃退火20s(40个循环);最后测定出Tm值。检测 值(CT)与s叫的ng数(表达强度)呈良好的线性
万方数据
- 3. 基隧煎堑瘟堂篮整痘堂盘查塑§生!Q旦筮塑鲞箜』题照』班幽缝睦堕tQ璺丛竖垫堕d虫翌世
关系。根据图3的标准曲线,得到不同菌株在不同 表2不同菌株在不同药物刺激时间条件下姗
基因表达水平的相对改变量(铤橄87/s谤∞A)
药物刺激时间条件下的砒诏7基因的表达水平。实
时荧光定量PCR检测翻橱7基因在多种耐药菌株
中,不同药物刺激时间的表达强度见表l(单位是
ng)。
使是治疗结核病的二线药物OnⅨ药物刺激,砒坍7
圈3棚基因的实时定量PcR标准曲线图 基因相对表达量也有明显提高。
讨 论
表l不同菌株在不同药物刺激时间条件下
枷基因的表达量(IIg) 结核分枝杆菌某些基因受调节后引起对多种药
物耐受性的研究尚处于起步阶段,目前与多重耐药
有关的调控基因方面的研究在近三年已经取得了一
些进展【30)。砒诏7基因表达产物作为一种转录调
控因子从上游调控结核分枝杆菌对多种抗生素的耐
受。№等[3J发现,I‘枷7基因高于正常水平的表
达可以引起结核分枝杆菌对包括红霉素类、四环素
类和链霉素类抗生素的耐受。本实验试图发现目前
在临床上广泛应用的部分一线和二线药物是否也会
引起砒谬7基因的过量表达,从而推测矶谬7基因
也可能部分参与了结核分枝杆菌对相应抗生素药物
的耐受。研究发现四种一线药物(利福平、异烟肼、
链霉素和乙胺丁醇)和一种二线药物(氟喹诺酮),刺
激相应的药物耐受结核分枝杆菌都会不同程度的引
表2的结果显示,赫诏7基因在未进行药物刺 起诫B7基因的过量表达。这一结果可能与旆溜7
激的结核分枝杆菌菌株中也有一定的表达,并且恒 作为转录调控因子调控3个内在的抗生素耐受基因
定表达量略高于内参基因s轫磁A基因,但是砒谬7 的表达有关。这3个内在抗生素耐受基因包括编码
基因在相应药物刺激下的耐药菌中都有明显表达量 抗生素外流泵的缸驴(m1258)基因;编码大环内酯类
的改变。对于不同菌株而言,73是对多药耐受的菌 转运因子的硒1473基因和e帆(硒1988)基因(与核
株,与其他相应对单药耐受菌株相比,不同耐药菌株 糖体甲酰转移酶同源,通过修饰23S删姚而产生对
受相应的同样药物处理相同时间,砒诏7基因相对 林可霉素、四环素类、链霉素的耐受性)。
表达量有显著差异。对于不同药物而言,利福平刺 本研究所用的5种抗生素,它们的作用方式都
激影响砒逸7基因表达的变化较小,链霉素刺激 不相同,但是除利福平外,其他4种抗生素都能刺激
姻基因表达水平的变化较大。出人意料的是即 (下转第315页)
万方数据
- 4. 圄隧速堡痘堂篮鎏痘堂叁查!螋i堡!!旦筮箜鲞筮§翅丛望』垦远i趔尘避!卫垒:延!坚!;Q煎:!丝.垫!№.!
o.01);在多因素Logistic回归分析,高血压家族史是
讨 论
主要的危险因素,其偏回归系数(B)为1.16,与高血
中国成年人的高血压患病率为27.2%…,而且 压呈明显的正相关,也是高血压的主要危险因素之
患病人群有年轻化的趋势[2 J。高血压是一种遗传和 一。
环境因素相互作用而形成的慢性疾病。多数研究已 根据以上研究结果可知,家境富裕、性格内向、
经确认成年高血压的危险因素包括肥胖、饮酒和遗 经常精神紧张、便秘、不喜欢吃蔬果、不喜欢吃豆或
传等,但有关青壮年的高血压发病危险因素研究的 奶制品、喜欢高脂食品、不喜欢饮茶、BMI>27、有高
较少。 血压家族史等为青壮年高血压的主要危险因素,在
本研究显示,在单因素分析中,性格类型、家境 高血压病的防治中,应采取综合防治策略。
情况、精神紧张等因素与青壮年高血压病有显著的 参考文献
相关,饮食人群调查资料表明,高血压病的发生与饮
1顾东风,中国高血压流行病学现状.2005年j二海首届东方高血
食有密切关系[3 J,与已有的报道一致,喜欢吃高脂肪 压学术会议资料汇编.
食品、不吃蔬果、不喜欢吃豆或奶制品妁青壮年高血 2钱岳晟,张凤茹,王敏敏,等.医院门诊人群高血压抽样调查,
上海第二医科大学学报,2001,2l(5):444.447.
压的危险因素;在多因素LDgistic回归分析中,不吃 3李强.健康促进手段在社区高血压管理中运用.中国慢性病预
防与控制,2004,12(3):122.124.
豆或奶制品仍然是主要的危险因素。很多资料显示
4史玉兰.高血压危险因素调查分析.疾病监测,2002,17(12):
饮茶与高血压相关14j,本次研究也得出相同的结论, 475.
5尹红,袁光固,栾荣生,等.德阳市居民高血压危险因素的通经
不饮茶者高血压患病率鲫值为2.34,在多因素 分析.预防医学情报杂志,2001,17(3):171.173.
LDgistic回归分析,饮茶并未进入回归方程中。 6王盟,周刚,王卫峰,等.河南省城市慢性病综合防治社区高血
压相关危险因素分析.中国慢性病预防与控制,2004,12(3):
多数研究显示,高血压与高血压家族史有 120.122.
关[5“】。本次研究结果表明,在单因素分析中,高血
(收稿日期:2006—03.29)
压家族史与高血压患病有显著相关(0R=3.15,P<
(上接第30r7页)
结核分枝杆菌显著过量表达砒坍7。由于利福平是 噬细胞内的存活率),c眦2基因(推测编码角质素酶/
作用于RNA聚合酶的抗生素,因此其耐受菌株在 脂肪酶,存在于细胞膜外,促使外部脂质分解为脂肪
RNA相对表达量(砌游7/s妇m 4)方面受利福平的影 酸)[3。,但是这些基因的表达并不能解释本实验条件
响较小。其他抗生素对结核分枝杆菌的刺激,估计 下圳^溜7基因的恒定水平表达现象,应该另有砌橱7
其信号都会传导至她国7基因,从而影响砒诏7基 基因被诱导表达的机制。
因的表达,刺激砌沼7基因表达产物参与对抗生素
参考文献
的作用(包括调控向外转运抗生素和降解抗生素等
1 潘毓萤.有关结核分枝杆菌耐药性测定几个问题的看法.中华结
相关基因的表达)。对抗生素外运蛋白表达的调控
核和呼吸杂志,2000,23(2):96.97.
应当是砒谢7蛋白的在结核菌耐药方面韵主要作 2 McDe瑚_lott LJ,G1鹊¥mtII J,Mehta JB,et a1.7IU)erculosis.乳时I.Dis
Mon,1997,43(3):l】3.1舳.
用,因为砒治7如此广泛地参与耐药结核菌对多种 3 M删s RP,NgIlyen L,Gat6eld J,et a1.Ances州肌tibiotic嘲istallcein
抗生素刺激的反应。但是参与抗生素向膜外转运的 ,咖6删矾m fl如Ⅲ如眈.Proc Nad Acad Sci USA,2005,102(34):
12200.12205.
基因很多,并且不同的抗生素向膜外转运使用的转 4 Gerde8 K,C¨sten8en SK,I曲n小0les蜘A.Pmkryptic to菇n.矾tit喇n
运蛋白不同[6,7|,加矗沼7基因是如何实现对多种抗生 stess response 10ci.Nanlre,2005,3:371.382.
5 Philalay Js,附enIlo CO,Hauge KA,et a1.G蜘es requird£Dr intrinsic
素作用的有待进一步研究。 mllltidru高他sist掷妣 in 蜘6c腑^“,n√铀i埘竹.AnljH讧cl幽al A只ents
C}I哪merapy.2004,48(9):3412.3418.
本研究还发现,未进行抗生素诱导的结核分枝 a1.鸭e
6 De Ro鹋i E,AITi90 P,Bellinz0柑M,et t脚sponers
supe如rnily(M飓)in岣,c0锄珂讧m£曲舶一
nndndⅢg
杆菌也能以较恒定的水平表达砒迟7基因。据此推 bdong to major f砬ilitalor
s括.M0l Med,2002,8(11):714.724.
测,砒坍7基因应谅还参与调控对其他基因的表达。 7 Pbole K.脚ux-m油曲ed跚ti诵口幽al resistarlce.J AI】£i耐c1’出ol印帕t}灯,
虽然目前已经发现砌国7还调节一些其他功能的基 2005,56(1):20—51.
因,如e函基因(推测是乙酰转移酶,能提高菌体在巨 (收稿日期:2006—07.31)
万方数据