本文關鍵詞：二次太空飛行對蠟狀芽孢桿菌生物性狀影響的研究

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【摘要】：載人太空飛行逐漸成為研究的熱點,這對空間生命科學和醫(yī)學研究提出了新的課題和挑戰(zhàn)。在空間微重力環(huán)境下,人的免疫功能受到影響甚至產(chǎn)生缺陷,這時,各種機會致病病原體,包括細菌、真菌和病毒,就會利用機體免疫功能下降侵入人體,進而造成嚴重的感染性疾病。同時,由于微重力對細菌增長動能、細菌細胞行為及細菌基因組表型均可能產(chǎn)生影響,致使空間環(huán)境病原菌的致病機制和耐藥效果均與地面普通菌株顯著不同。因此,急需研究清楚空間飛行菌株的變異特性,針對其致病機理和耐藥表型設計全新的診斷、預防和治療方案,以應對長時間外太空探索所面臨的細菌感染。蠟狀芽孢桿菌是一種條件致病菌,屬于革蘭氏陽性桿菌,是常見的食源性細菌之一,易導致人類感染性疾病,幾乎所有種類的食品都能被它感染。蠟狀芽孢桿菌引起的腹瀉和嘔吐綜合征能與其所產(chǎn)生的三種不同的腸毒素密切相關。蠟狀芽孢桿菌普遍存在于人類的宇宙空間站中,因此蠟狀芽孢桿菌難免能污染宇航員的食物。因此研究蠟狀芽孢桿菌空間環(huán)境下的變化對人類空間工作人員和宇航員的身體健康有重要意義。本課題組前期的研究將蠟狀芽孢桿菌通過搭載神舟八號飛船送入太空,通過基因組、轉(zhuǎn)錄組及蛋白質(zhì)組分析,發(fā)現(xiàn)一系列差異表型。本課題將空間飛行后變異的蠟狀芽孢桿菌LCT-BC25搭載神舟十號飛船再次送上太空,以期研究不同時間長度的外太空飛行對菌株的影響。本研究分為兩個部分,(一)蠟狀芽孢桿菌二次太空飛行的實施；(二)二次太空飛行對蠟狀芽孢桿菌的影響.第一部分：蠟狀芽孢桿菌二次空間環(huán)境誘導實施1.本部分搭利用聚碳酸酯制成的搭載小管和外包裝管搭載LCT-BC25菌及對照菌上天并回收,利用PCR擴增16S rDNA鑒定二次空間環(huán)境誘導后蠟狀芽孢桿菌身份并進行同源性分析和單菌進化性分析.結(jié)果顯示,經(jīng)二次空間環(huán)境誘變的蠟狀芽孢桿菌菌株LCT-BC25仍與Bacillus cereus ATCC 14579(T)的相似性為99%,性狀穩(wěn)定,未發(fā)生改變,可以繼續(xù)用于下步實驗研究,但更長時間的太空環(huán)境更加抑制蠟狀芽孢桿菌的增殖。第二部分：二次太空飛行對蠟狀芽孢桿菌的影響。作為重點,本部分將鑒定出的二次太空飛行菌株LCT-BC25-2,一次太空飛行菌株LCT-BC25-1,地面對照菌株LCT-BC244進行菌落增殖、耐藥、毒性等表型分析,并利用基因組及轉(zhuǎn)錄組測序進行差異基因分析。實驗結(jié)果顯示,二次太空飛行可使蠟狀芽孢桿菌增殖能力減弱,對萬古霉素的MIC值出現(xiàn)上浮漂移；對小鼠的急性毒性及慢性致炎能力降低,且組織擴散能力下降。基因組測序結(jié)合PCR及western blot驗證發(fā)現(xiàn),存在一系列差異表達的耐藥基因及毒性基因。其中,vanG類似基因在二次空間飛行菌LCT-BC25-2中顯著高表達。利用基因轉(zhuǎn)化手段將vanG過表達于一次太空飛行菌株LCT-BC25-1及地面對照菌株LCT-BC244后,發(fā)現(xiàn)二者同樣出現(xiàn)對萬古霉素的MIC值上浮漂移,說明vanG類似基因的出現(xiàn)是二次空間飛行造成萬古霉素MIC上浮漂移的主要因素之一；pagA類似基因在二次空間飛行菌LCT-BC25-2中顯著低表達,同樣利用基因轉(zhuǎn)化手段將pagA過表達于LCT-BC25-2菌株后,其又恢復了對小鼠的毒性和促炎作用,隨后細胞實驗進一步證實,二次空間飛行后LCT-BC25-2菌株由于pagA基因的低表達,可使細菌喪失激活ERK通路的能力,從而無法過度激活宿主的炎癥反應,這有可能是LCT-BC25-2菌株毒性減弱主要因素之一。結(jié)論：1)發(fā)現(xiàn)了二次太空飛行即更長時間的太空環(huán)境能使蠟狀芽孢桿菌的增殖能力下降、對萬古霉素MIC值出現(xiàn)上浮漂移等耐藥性出現(xiàn)改變,對小鼠的LD50,實質(zhì)臟器的促炎作用及機體內(nèi)的擴散能力等毒性作用減弱。2)蠟狀芽孢桿菌對萬古霉素耐藥性的增加和其急慢性毒性減弱的主要原因可能與某些耐藥基因和毒力基因在二次太空飛行后發(fā)生變化相關.3)蠟狀芽孢桿菌二次太空飛行后出現(xiàn)的vanG類似基因可能是其對萬古霉素產(chǎn)生耐藥的主要因素之一；二次太空飛行使pagA類似基因在蠟狀芽孢桿菌中的低表達導致細菌激活ERK通路的能力減弱,從而無法過度激活宿主的炎癥反應,這有可能是蠟狀芽孢桿菌毒性減弱主要因素之一。4)二次太空飛行即更長時間的太空環(huán)境可能是vanG類似基因的出現(xiàn)和pagA類似基因表達降低的原因之一。
【關鍵詞】：空間飛行 蠟狀芽孢桿菌 細菌耐藥 毒性作用
【學位授予單位】：中國人民解放軍醫(yī)學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R85
【目錄】：

• 縮略語一覽表5-6
• 中文摘要6-9
• Abstract9-13
• 前言13-19
• 參考文獻16-19
• 第一部分 蠟狀芽孢桿菌二次太空飛行的實施19-36
• 第一節(jié) 實驗材料與方法19-25
• 第二節(jié) 實驗結(jié)果25-31
• 第三節(jié) 討論31-33
• 第四節(jié) 結(jié)論33-34
• 參考文獻34-36
• 第二部分 二次太空飛行對蠟狀芽孢桿菌的影響36-78
• 第一節(jié) 實驗材料與方法37-57
• 第二節(jié) 實驗結(jié)果57-72
• 第三節(jié) 討論72-75
• 第四節(jié) 結(jié)論75-76
• 參考文獻76-78
• 文獻綜述78-91
• 參考文獻85-91
• 攻讀學位期間發(fā)表文章情況91-93
• 致謝93-94

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本文編號：908625