本文選題：結(jié)核分枝桿菌 + 基因多態(tài)性��； 參考：《中國疾病預(yù)防控制中心》2011年博士論文

【摘要】：結(jié)核分枝桿菌的基因分型對研究結(jié)核病的暴發(fā)流行、傳播模式、基因多態(tài)性及遺傳學(xué)關(guān)系等具有重要作用。以PCR為基礎(chǔ)的間隔區(qū)寡核苷酸分型(spacer oligonucleotide typing, Spoligotyping)和分枝桿菌散在重復(fù)單元-可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列(mycobacterial interspersed repetitive units—variable number tandem repeat, MIRU-VNTR)是研究結(jié)核分枝桿菌基因分型常用的技術(shù)方法,已廣泛應(yīng)用于世界各地的結(jié)核病流行病學(xué)研究中。結(jié)核分枝桿菌的基因分型研究結(jié)果顯示全世界的結(jié)核病的流行主要由幾種結(jié)核分枝桿菌家族引起,并且不同的基因家族各具有獨特的分子特征、地區(qū)性分布和致病性。因此研究我國結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性對于結(jié)核病的預(yù)防控制具有重要意義。 為了解中國結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性、地區(qū)性分布以及主要的流行菌株特征,本研究從全國13個省、市、自治區(qū)收集2346株結(jié)核分枝桿菌菌株,采用Spoligotyping基因分型方法進行分析,并將2346株結(jié)核分枝桿菌的Spoligotyping指紋圖譜與國際數(shù)據(jù)庫SITVIT2進行比對。研究發(fā)現(xiàn)2346株結(jié)核菌株呈278種Spoligotyping基因型。其中2153株結(jié)核菌株可分為85個基因簇,成簇率為88.15%,而其余的193株結(jié)核菌株表現(xiàn)為獨特的基因型。將所有菌株的基因分型結(jié)果與SITVIT2數(shù)據(jù)庫進行比對分析,發(fā)現(xiàn)118種基因型在數(shù)據(jù)庫中已存在,而其余160種基因型為新的基因型。 通過結(jié)核分枝桿菌的基因家族分析,發(fā)現(xiàn)2346株結(jié)核分枝桿菌中包含有北京家族、CAS家族、Haarlem家族、T家族、EAI家族、MANU2家族、S家族、U家族和x家族10個家族的菌株。其中北京家族菌株最多,共1738株(包括典型的北京家族菌株和非典型的北京家族菌株),占所分析菌株的74.08%,為主要的流行菌株。 進一步分析北京家族菌株在13個省的分布發(fā)現(xiàn),北京地區(qū)北京家族菌株的比例最高,為92.59%,而福建省北京家族菌株的比例最低,為54.50%。北京周邊等北方省市北京家族菌株的比例高于南方的一些省市,提示地域與環(huán)境因素可能與北京家族菌株的流行具有一定的關(guān)系。分析1738株北京家族菌株的基因多態(tài)性,發(fā)現(xiàn)僅呈現(xiàn)24種基因型,且DR區(qū)非常保守；北京家族菌株在我國的數(shù)量很多,而基因多態(tài)性卻很低,提示北京家族菌株在我國的傳播速度快。 本研究中共涉及12株CAS家族菌株,這些菌株只在新疆和西藏發(fā)現(xiàn),并且均分離自少數(shù)民族患者(3株分離自藏族患者,9株分離自維吾爾族患者)。提示不同的地域環(huán)境和民族構(gòu)成可能與結(jié)核病的發(fā)病具有一定的關(guān)系。由于新疆和西藏均與印度接壤,而CAS家族菌株是印度的主要流行菌株,所以這些CAS家族菌株也有可能是通過旅游、貿(mào)易及移民由印度傳入。 本研究進一步對2346株結(jié)核菌株TbD1區(qū)是否缺失進行了分析,發(fā)現(xiàn)在7株EAI家族菌株中存在TbD1區(qū),為古典型菌株,而在其它菌株中TbD1區(qū)均缺失,為現(xiàn)代型菌株。這些古典型EAI菌株只在福建發(fā)現(xiàn),提示這些菌株可能具有地方性特點,也提示我國是一個相對現(xiàn)代的結(jié)核病流行的地區(qū)。 西藏是中國結(jié)核病疫情最嚴重的地區(qū)之一,并且西藏是以藏族為主體的民族自治區(qū),但是關(guān)于西藏藏族結(jié)核病患者結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性卻了解不多。本研究對西藏藏族結(jié)核病患者中分離收集的577株結(jié)核分枝桿菌,用Spoligotyping和24位點MIRU-VNTR兩種方法進行分析。目的是了解中國西藏藏族結(jié)核病患者中結(jié)核分枝桿菌的基因型特征、主要的流行菌株及相關(guān)影響因素等,并評價兩種分型方法的分辨力,分析歐盟推薦的24個VNTR位點的分辨力并評價這些位點是否適合于西藏藏族結(jié)核病患者的分子流行病學(xué)研究。 根據(jù)Spoligotyping分型結(jié)果,577株結(jié)核分枝桿菌呈23種基因型。其中563株結(jié)核分枝桿菌((97.57%,563/577)表現(xiàn)出12種已知的基因型并分屬為4個基因家族：北京家族、T家族、CAS家族和MANU2家族；其它14株結(jié)核分枝桿菌表現(xiàn)出11種新的基因型。研究顯示北京家族菌株(90.47%)為西藏藏族結(jié)核病患者的主要流行菌株。577株結(jié)核分枝桿菌的成簇性分析顯示563株結(jié)核分枝桿菌可分為9個基因簇,每個基因簇的大小不同,菌株數(shù)量從2株到512株不等,成簇率為96.01%。本研究的高成簇率主要與Spoligotyping方法對ST1型菌株(512株,占所分析菌株的88.73%)的分辨率低有關(guān)。年齡、性別、卡介苗接種和治療史等因素與北京家族菌株的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),北京家族菌株的流行與這些因素均無明顯相關(guān)性(p0.05) 根據(jù)24位點MIRU-VNTR分型結(jié)果,577株結(jié)核菌呈347種基因型,299株結(jié)核分枝桿菌可分為69個基因簇,而其余的278株結(jié)核菌表現(xiàn)為獨特的基因型。比較MIRU-VNTR和Spoligotyping方法的分辨力發(fā)現(xiàn),MIRU-VNTR分型方法的分辨力明顯高于Spoligotyping分型方法(Hunter-Gaston指數(shù)分別為0.992和0.221)。在24個MIRU-VNTR位點中,MIRU31、Qubllb、Qub26、Qub4156c、Mtub21、MIRU20和MIRU26七個位點的分辨力較高,而其余的17個位點的分辨力較低。577株結(jié)核分枝桿菌在該位點的重復(fù)次數(shù)全部為1,這表明西藏藏族結(jié)核病患者感染的是現(xiàn)代型的結(jié)核分枝桿菌。 將MIRU-VNTR分型結(jié)果與MIRU-VNTRplus數(shù)據(jù)庫中的菌株進行比對分析,577株結(jié)核菌分屬于4個基因家族：北京家族、T家族、CAS家族和LAM家族。大部分菌株的基因家族分析結(jié)果與Spoligotyping結(jié)果相一致。但是有1株結(jié)核分枝桿菌的Spoligotyping分析結(jié)果顯示為MANU2家族,而MIRU-VNTR結(jié)果顯示為北京家族菌株；PCR擴增分析顯示本研究中出現(xiàn)的MIRU-VNTR分型結(jié)果與Spoligotyping分型結(jié)果不符的菌株,可能是北京家族菌株與非北京家族菌株混合感染造成的。 總之,本研究對中國多個省市的結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性、主要流行菌株進行了較全面的分析,并且第一次對藏族結(jié)核病患者感染結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性進行了分析。此外,本研究還評價了24位點MIRU-VNTR分型方法,盡管該方法的分辨率比Spoligotyping方法高,但是研究認為24個MIRU-VNTR位點中只有7個位點適合北京家族菌株的基因分型,而其余17個VNTR位點的分辨力較差。該24位點的MIRU-VNTR分型方法并不適合北京家族菌株流行地區(qū)的分子流行病學(xué)研究。由于不同地區(qū)結(jié)核分枝桿菌的基因多態(tài)性和流行的菌株并不相同,因此在對不同地區(qū)的結(jié)核分枝桿菌進行分子流行病學(xué)研究時,要考慮不同的VNTR位點組合,必要時要加入新的VNTR位點以增加基因分型的分辨力。
[Abstract]:The genotyping of Mycobacterium tuberculosis has been widely used in the research of tuberculosis epidemiology in the world . The results of genotyping of Mycobacterium tuberculosis show that the epidemic of tuberculosis in the world is mainly caused by several Mycobacterium tuberculosis families , and different gene families have unique molecular characteristics , regional distribution and pathogenicity . Therefore , it is important to study the gene polymorphism of Mycobacterium tuberculosis in the prevention and control of tuberculosis .

In order to understand the gene polymorphism , regional distribution and main epidemic strains of Mycobacterium tuberculosis in China , 2346 strains of Mycobacterium tuberculosis were collected from 13 provinces , cities and autonomous regions of China .

Among these strains , there were 1738 strains ( including typical Beijing family strains and atypical Beijing family strains ) , accounting for 74.08 % of the strains analyzed and the main epidemic strains .

Further analysis of the distribution of Beijing family strains in 13 provinces found that the highest proportion of Beijing family strains in Beijing was 92.59 % , while the proportion of Beijing family strains in Fujian province was the lowest , which was 54.50 % .
There are a lot of Beijing family strains in our country , but the gene polymorphism is very low , suggesting that the Beijing family strain is spreading fast in our country .

A total of 12 CAS family strains were involved in the study , which were found only in Xinjiang and Tibet , and were isolated from ethnic minority patients ( 3 isolated from Tibetan patients and 9 isolated from Uygur patients ) . It is suggested that different geographical environment and ethnic composition may have a certain relationship with the pathogenesis of tuberculosis . Because Xinjiang and Tibet are in contact with India , and CAS family strains are the main epidemic strains in India , these CAS family strains may also be introduced by India through tourism , trade and immigration .

It was found that there are TbD1 regions in 7 EAI family strains , which is a typical strain , whereas in other strains TbD1 region is absent and is a modern strain . These typical EAI strains are found only in Fujian , suggesting that these strains may have local characteristics , and also suggest that China is a relatively modern tuberculosis epidemic area .

In this study , 577 strains of Mycobacterium tuberculosis isolated from Tibetan tuberculosis patients in Tibet were analyzed by means of two methods : Spoligotyping and 24 - site miru - VNTR . The aim of this study was to understand the genotype characteristics , main epidemic strains and related factors of Mycobacterium tuberculosis in Tibetan tuberculosis patients in Tibet , and to evaluate the resolution of the two typing methods , analyze the resolution of 24 VNTR loci recommended by the European Union and evaluate the suitability of these sites for molecular epidemiology of Tibetan tuberculosis patients in Tibet .

According to Spoligotyping results , there were 23 genotypes of 577 Mycobacterium tuberculosis strains , of which 563 Mycobacterium tuberculosis ( 97.57 % , 563 / 577 ) showed 12 known genotypes and divided into 4 gene families : the Beijing family , the T family , the CAS family and the families 2 families ;
The clustering analysis of 577 Mycobacterium tuberculosis showed that 563 Mycobacterium tuberculosis could be divided into 9 gene clusters , the size of each gene cluster is different , the number of strains varies from 2 strains to 512 strains , and the clustering rate is 96.01 % . The high clustering rate of this study is mainly related to the correlation analysis between the factors such as age , sex , BCG vaccination and treatment history and Beijing family strains .

Compared with Spoligotyping ( Hunter - Gaston index : 0.992 and 0.221 ) , the resolution of these seven loci was higher than that of Spoligotyping ( Hunter - Gaston index is 0.992 and 0.221 respectively ) .

The results of the gene family analysis of most strains were consistent with that of Spoligotyping . However , the results of Spoligotyping of 1 Mycobacterium tuberculosis showed that there were two families , whereas the results of the Spoligotyping of 1 Mycobacterium tuberculosis showed that there was a family strain of Beijing .
PCR amplification analysis showed that the strains that appeared in this study did not match the results of the Spoligotyping typing , possibly due to the mixed infection of the Beijing family strain and the non - Beijing family strain .

In conclusion , this study has analyzed the gene polymorphism of Mycobacterium tuberculosis in a number of provinces and cities in China , and analyzed the genetic polymorphism of Mycobacterium tuberculosis in Tibetan tuberculosis patients for the first time .
【學(xué)位授予單位】：中國疾病預(yù)防控制中心
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：R346

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本文編號：1914234