论文摘要
表皮葡萄球菌是引起院内感染的主要致病菌之一,其致病性主要为在植入性医疗器材表面形成生物膜。生物膜是细菌黏附于有机或无机材料表面,合成分泌细胞外基质包被细菌所形成的细菌群体结构。生物膜的形成是细菌逃逸宿主免疫清除的主要机制,也是细菌体内播散感染的病灶。因此,对于表皮葡萄球菌生物膜形成分子机制的深入研究,将有助于提供防治表皮葡萄球菌感染的有效措施。我们通过观察生物膜表型的改变从生物膜阳性的表皮葡萄球菌标准菌株S.epidermidis1457的Tn917转座子随机插入突变库中筛选出三株生物膜阴性的突变菌株,经鉴定Tn917在各突变株中插入位点均为同一基因,sarZ。比较sarZ突变株与野生株S.epidermidis1457,发现sarZ突变株在体外生物膜形成能力降低,在生物膜形成的初始黏附阶段形成生物膜减少,在第二阶段合成细胞间黏附素(PIA)减少,在大鼠中央静脉感染模型和小鼠皮下置管感染模型中的致病性均降低。基因互补使突变株恢复野生株生物膜表型,说明在生物膜形成的两个阶段,sarZ基因促进生物膜的形成。利用基因芯片方法研究sarZ突变株基因表达谱,发现sarZ突变株中79个基因的表达水平较野生株S.epidermidis1457发生改变,包括转录水平下调的催化合成PIA的icaADBC和ica调控基因icaR及转录水平上调的毒力相关基因—溶血素基因hln和有机过氧化物抗性基因ohr,并且该结果经定量Real Time PCR证实。经表型分析,我们也的确观察到sarZ突变株耐受有机过氧化物的能力较野生株降低和较野生株明显的溶血。sarZ突变株及过表达hln基因菌株溶血活性较野生株S.epidermidis1457升高,说明Hln在表皮葡萄球菌中具有溶血功能并且其表达水平受SarZ调控。有趣的是,我们还观察到过表达hln基因菌株形成生物膜减少,初始黏附能力降低,说明hln基因在表皮葡萄球菌中还具有抑制生物膜形成的功能。因此,我们利用家蚕感染模型比较过表达hln菌株与野生株,但是尚未观察到两者有明显的毒力差异。本研究揭示表皮葡萄球菌sarZ基因是其生物膜形成及毒力的重要的调控基因,并且可能通过不依赖IcaR的方式控制ica基因的表达,提示表皮葡萄球菌生物膜形成中存在新的以SarZ为调控蛋白的调控通路。我们也发现了表皮葡萄球菌一个新的溶血素Hln,菌株过表达hln抑制其生物膜形成,并且在对其研究中第一次在表皮葡萄球菌中使用了家蚕感染模型比较细菌毒力。另外,本文中对sarZ和hln基因的研究提示它们可能作为潜在的药物靶标用于防治表皮葡萄球菌感染。