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产肠毒素大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli, ETEC)系一类致人和幼畜(初生羔羊、犊牛、羔羊及断奶仔猪)腹泻最常见的病原性大肠杆菌,其毒力因子主要包括黏附素菌毛、肠毒素、产志贺氏菌毒素、溶血素等。α-溶血素在ETEC的致病机理中很少受到关注,是一种RTX(repeats in toxin)毒素蛋白,对于大部分哺乳动物细胞(如红细胞、粒细胞、单核细胞和内皮细胞)都具有溶细胞活性和细胞毒性,能够整合进宿主细胞膜,影响细胞膜的稳定性,使其内容物渗漏或者裂解,是大肠杆菌肠外感染的一个重要的毒力因子。基于K88ac+/ K88ad+ETEC都具有溶血素基因,且两者病原致病机理不尽相同。我们成功构建hlyA毒素基因缺失株,为进一步深入研究hlyA毒素与机体相互作用的分子机制,溶血素的致病机理及对猪大肠杆菌病的防控策略奠定一定基础。 1、利用Red同源重组技术构建hlyA基因缺失株 根据GenBank中已报道的ETEC hlyA基因的序列,首先合成一对引物(引物5端与hlyA基因同源,而3端与pKD3质粒上氯霉素抗性基因cat同源),经PCR扩增后得到具有氯霉素抗性基因和hly基因同源臂的产物,将PCR扩增产物直接转化入大肠杆菌中,在pKD46表达的重组酶作用下,PCR产物两端的hlyA基因同源序列与大肠杆菌染色体上的的同源序列发生同源重组交换,利用抗性筛选得到阳性一次重组菌。利用编码Flp重组酶的质粒pCP20,去除氯霉素抗性基因,最后在染色体上只留下一个FRT位点,得到二次重组菌,通过PCR扩增及测序鉴定缺失株的正确构建。本试验成功构建了大肠杆菌标准株K88ac、K88ad的hlyA基因缺失株。同时我们将表达hlyA基因的pBR322质粒导入缺失株,构建了互补株。 2、溶血素在大肠杆菌致病过程中作用初探 在K88ac△hlyA、K88ad△hlyA成功构建的基础上,比较分析了野生株和缺失株相关生物学特性的变化。体外生长实验和酵解实验表明,同样的培养条件下,缺失株K88ac△hlyA、K88ad△hlyA株生长速度及生长周期各个阶段的特性与野生株相比基本没有差异,其分解发酵糖类和氨基酸的能力也未发生改变。同时将6周龄ICR小鼠分为1个对照组和6个攻毒组,经灌胃途径分别对各攻毒组小鼠接种109cfu剂量的大肠杆菌悬液,定期观察接种后小鼠的状态(饮食、饮水、精神状态和死亡情况),对死亡小鼠进行剖检记录病理变化,结果显示:经野生株和回补株攻毒的小鼠有出血死亡的现象,而缺失株没有,说明hlyA会影响大肠杆菌对ICR小鼠的致病性,增强大肠杆菌对ICR小鼠的毒力。在小鼠的十二指肠、空肠、回肠分离细菌,分别进行平板计数和PCR检测,结果表明:大肠杆菌在回肠的粘附能力比在十二指肠和空肠要强,且野生株和回补株比缺失株要强。