宏基因組測序 | 細數世界上最致命的五大細菌
2023-05-22 閱讀數:2603
《柳葉刀》(The Lancet)發(fā)表的一項研究表明,常見(jiàn)的細菌感染是2019年全球第二大死亡原因,有770萬(wàn)例死亡與33種常見(jiàn)細菌感染有關(guān),占全球所有死亡的13.6%。僅其中的五種細菌就與半數以上的死亡有關(guān),這五種細菌分別為:金黃色葡萄球菌(S. aureus)、大腸桿菌(E. coli)、肺炎鏈球菌(S. pneumoniae)、肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)和銅綠假單胞菌(P. aeruginosa)[1]。
一
宏基因組測序項目介紹
在微生物組學(xué)的研究中,以上五種致命菌的分離鑒定過(guò)程往往需要較長(cháng)時(shí)間和復雜的技術(shù)操作,而通過(guò)宏基因組測序(metagenomics sequencing)則可以解決此類(lèi)難題。佛山市一聯(lián)合華銀康高通量測序部通過(guò)宏基因組測序對鸚鵡熱肺炎患者進(jìn)行病因學(xué)分析,發(fā)現其發(fā)生了呼吸道致病菌的共感染情況,并依據此對癥下藥,取得了較好效果。綜上,宏基因組測序可協(xié)助臨床和科研團隊對患者感染情況進(jìn)行全面的檢測和診斷,可及時(shí)發(fā)現合并感染,并能對臨床治療提供指導意見(jiàn)[2]。
宏基因組測序是對環(huán)境樣品中的微生物群落的基因組進(jìn)行高通量測序,主要研究微生物種群結構、基因功能活性、微生物之間的相互協(xié)作關(guān)系以及微生物與環(huán)境之間的關(guān)系。它規避了對樣品中的微生物進(jìn)行分離培養,提供了一種對不可分離培養的微生物進(jìn)行研究的途徑,更真實(shí)的反應樣本中微生物組成、互作情況,同時(shí)在分子水平對其代謝通路、基因功能進(jìn)行研究。
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二
五種最致命細菌簡(jiǎn)介
5種細菌的種屬信息
1
金黃色葡萄球菌
金黃色葡萄球菌也稱(chēng)“金葡菌”,革蘭氏染色陽(yáng)性,形狀為球形,直徑約0.8μm,排列成葡萄串狀。單個(gè)金葡菌的結構為無(wú)芽孢、鞭毛,大多數無(wú)莢膜。其代謝類(lèi)型為需養活兼性厭氧。
金黃色葡萄球菌在自然中分布非常廣泛,空氣、水、排泄物中都能找到,是食物性致病菌,能產(chǎn)生腸毒素,引起金黃色葡萄球菌腸炎。其致病力強弱主要取決于其毒素和相關(guān)性酶,如:纖維蛋白結合蛋白、細胞外黏附蛋白、溶血毒素、腸毒素等。
金葡菌的相關(guān)治療以抗菌藥物治療為主,通過(guò)加強衛生清潔、及時(shí)消毒和提高機體抵抗力,可有效預防感染。
2
大腸桿菌
大腸桿菌又叫“大腸埃希氏菌”,革蘭氏染色陰性。大腸桿菌為短桿菌,兩端呈鈍圓形,多是單個(gè)或兩個(gè)存在。多數有莢膜或微莢膜結構,不能形成芽孢,多數有菌毛。其代謝類(lèi)型為兼性厭氧型。
大腸桿菌分為產(chǎn)腸毒素性的大腸桿菌和非產(chǎn)腸毒素性的大腸桿菌,前者是人和多種動(dòng)物感染性腹瀉的重要病原。其主要的毒力因子有黏附素、內毒素、外毒素、外膜蛋白、鐵轉運系統等。
多數大腸桿菌在腸道內并不致病,但若到腸道外可引起腸道外感染,以化膿性感染和泌尿道感染最為常見(jiàn)。大腸桿菌對75%酒精、含氯消毒劑等敏感,可進(jìn)行噴灑和擦拭消毒,也可對餐具等物品進(jìn)行蒸煮消毒。
3
肺炎鏈球菌
肺炎鏈球菌革蘭氏染色陽(yáng)性,菌體似矛頭狀,寬端相對,尖端向外,直徑約1μm,常呈雙排列,體內形成莢膜,抗干燥力較強,菌體周?chē)型该鳝h(huán),無(wú)鞭毛,不形成芽胞。代謝類(lèi)型為需氧或兼性厭氧型。
肺炎鏈球菌是定植于鼻咽部的正常菌群之一,若移位到下呼吸道可導致肺炎,侵入機體其它部位,引起繼發(fā)性胸膜炎、中耳炎、心內膜炎及化膿性腦膜炎等。其中肺炎常表現為高熱、寒戰、咳嗽咳痰,痰成鐵銹色、胸痛、嘔吐、腹瀉等癥狀。
肺炎雙球菌的毒力因子主要有莢膜、肺炎鏈球菌溶血素、紫癜形成因子。日常防治需要保持環(huán)境衛生,保持室內空氣流通,并進(jìn)行適當體育鍛煉,增強免疫力。
4
肺炎克雷伯菌
肺炎克雷伯菌革蘭氏染色陰性,該菌為較短粗的桿菌,大小0.5~0.8 × 1~2um,單獨、成雙或短鏈狀排列。菌體無(wú)芽胞,無(wú)鞭毛,有較厚的莢膜,多數有菌毛,能形成較大的灰白色粘液菌落。其代謝類(lèi)型為兼性厭氧型。
肺炎克雷伯菌在健康人呼吸道、腸道中均有定植。當細菌直接進(jìn)入人體內時(shí),通常會(huì )發(fā)生克雷伯菌感染,包括泌尿道、血液、腦部等。該菌有多種致病因子,包括多種粘附素,莢膜多糖,鐵載體和脂多糖等。
該菌容易形成耐藥性,治療手段是抗生素治療。預防其感染需增強自身抵抗力,保持衛生等,可通過(guò)一般滅菌法殺滅,如酒精、含氯消毒劑等,也可通過(guò)紫外線(xiàn)、電離輻射等方法殺滅。
5
銅綠假單胞菌
銅綠假單胞菌是最常見(jiàn)的細菌之一。菌體細長(cháng)且長(cháng)短不一,整體形態(tài)直或稍彎、兩端鈍圓,成對或短鏈狀排列,大小為0.5~0.8μm × 1.5~3.0μm。菌體的一端有1~3根鞭毛,有菌毛和莢膜,無(wú)芽孢。該菌為專(zhuān)性需氧菌。
該菌在正常人的皮膚、呼吸道和腸道等都有存在。但是侵入不同組織部位會(huì )出現不同癥狀。銅綠假單胞菌肺炎表現為寒戰、中等程度發(fā)熱、咳嗽、胸痛、綠色濃痰等;血液感染者表現為高熱、休克急性呼吸窘迫綜合癥等。
銅綠假單胞菌具有5種復雜的分泌系統,可將毒素、彈性蛋白酶、脂肪酶和蛋白酶等毒力因子傳遞到宿主細胞的胞外環(huán)境或細胞質(zhì)內,有助于抗生素耐藥、使定植部位發(fā)生不可逆壞死。
參考文獻:
[1] GBD 2019 Antimicrobial Resistance Collaborators. Global mortality associated with 33 bacterial pathogens in 2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019. Lancet. 2022 Dec 17;400(10369):2221-2248.
[2] Liang Y, Dong T, Li M, Zhang P, Wei X, Chen H, Wang Y, Gao X. Clinical diagnosis and etiology of patients with Chlamydia psittaci pneumonia based on metagenomic next-generation sequencing. Front Cell Infect Microbiol. 2022 Oct 13;12:1006117.
高通量測序檢測中心
中心定位于科研服務(wù)與臨床醫學(xué)轉化應用,圍繞基礎科研和臨床檢測兩大板塊,致力于生物醫學(xué)各領(lǐng)域的相關(guān)研究與測序大數據聯(lián)合分析,為各大高校、醫院和科研單位提供醫學(xué)科研項目的方案設計、測序實(shí)驗和數據分析為一體的一站式服務(wù)以及快速精準的臨床檢測服務(wù),以成為業(yè)內領(lǐng)先的高通量測序服務(wù)中心為目標。
目前,我司高通量測序檢測中心擁有Illumina和MGI等高通量測序儀組成的大規模高通量測序服務(wù)平臺,科研服務(wù)可提供涵蓋基因組學(xué)、轉錄組學(xué)(外泌體)、表觀(guān)組學(xué)、單細胞組學(xué)、微生物組學(xué)、免疫組庫、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)和多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析等組學(xué)基礎研究服務(wù)和高級生物信息分析;臨床服務(wù)包括遺傳性腎病基因檢測、血液腫瘤基因檢測、實(shí)體瘤基因檢測、感染性疾病病原體檢測等服務(wù)。
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