阪崎肠杆菌检测技术研究进展
2011-08-15熊贞兰
熊贞兰
南昌市湾里区疾病预防控制中心,江西南昌330004
阪崎肠杆菌(enterobacter sakazakii)曾名黄色阴沟肠杆菌,为肠杆菌科肠杆菌属的一个种。1980年Farmer等[1]发现阪崎肠杆菌和阴沟肠杆菌无论是DNA-DNA杂交还是生化反应以及产生色素上都有很大区别,因此建议将其从阴沟肠杆菌中分出来,命名为阪崎肠杆菌。2007年Iversen等[2]通过基因分析认为阪崎肠杆菌与肠杆菌属有较大差异,建议将其单独成立一个新属,并将新属命名为“阪崎克若诺菌”(cronobacter sakazakii)。
1 传统检测方法的改进
1.1 传统检测方法
传统的阪崎肠杆菌鉴定方法一般是先对样品增菌,划线分离获得单菌落,再进行生化鉴定。阪崎肠杆菌的生化反应与阴沟肠杆菌相似,应注意区别。
Aldova等[3]评估了从捷克斯洛伐克分离的73株阪崎肠杆菌吐温80脂酶的活性,结果显示97.3%的菌株含有该酶。Postupa等[4]研究了从奶粉和婴儿配方粉中分离到的6株阪崎肠杆菌,发现所有的菌株在25℃和37℃培养7 d后都产生吐温80脂酶。因此,该酶也是鉴定阪崎肠杆菌的一个重要指标。
1.2 分离培养基的改进
美国FDA推荐使用结晶紫中性红葡萄糖胆盐琼脂(violet red bile glucose agar,VRBGA)分 离 阪 崎 肠 杆 菌,该 菌 在VRBGA平板上生长成黏液状、周边有胆汁酸沉淀的红色菌落。但Famer等[1]发现阪崎肠杆菌在VRBGA上可长成2种菌落,一种是典型的光滑型菌落,容易被接种环移动;另一种是干燥型或黏液状菌落,不容易区分。Muytijens等[5]研究129株阪崎肠杆菌酶谱时发现,129株阪崎肠杆菌都有α-D-葡萄糖苷酶活性,而其它的肠杆菌没有。Farmer等[6]也发现57株阪崎肠杆菌有53株具有α-D-葡萄糖苷酶活性。因此α-D-葡萄糖苷酶可以作为设计阪崎肠杆菌选择培养基的一个工具。
一种方法是把α-D-葡萄糖苷连接上荧光基团然后添加到培养基中,阪崎肠杆菌分解α-D-葡萄糖苷从而释放出荧光基团,在紫外灯下可以清晰判别。Leuschner等[7]在营养琼脂上加入4甲基伞形基-α-D-葡萄糖苷,制成阪崎肠杆菌荧光选择培养基。阪崎肠杆菌在该培养基上生长成产黄色素菌落,在紫外灯下有荧光。不动杆菌属、赫氏埃希氏菌、非脱羧勒克氏菌、聚团肠杆菌等虽然也能在该培养基上产黄色素,但在紫外灯下没有荧光。阿氏肠杆菌和中间肠杆菌有荧光但不产黄色素。从而能把它们和阪崎肠杆菌区分开。但也有例外,伤口埃希氏菌在该培养基上有黄色素也有荧光。Oh等[8]做了进一步的改进,在培养基中除了加入4甲基伞形基-α-D-葡萄糖苷外,还添加了胆酸盐抑制非肠杆菌,加入柠檬酸铁和硫代硫酸钠以区别产H2S的肠杆菌,从而大大提高了选择效果。
另一种方法是把α-D-葡萄糖苷连接上显色底物,制成显色选择培养基。Restaino等[9]设计了一种阪崎肠杆菌选择培养基(ESPM),阪崎肠杆菌在ESPM上35℃培养24 h生长成蓝黑色、无光环、直径1~2 mm的菌落,其他的肠杆菌生长成白色、黄色、绿色菌落。只有索氏志贺氏菌和一株泛菌属生长成蓝黑色到蓝灰色之间的菌落,但很容易通过生化反应把它们和阪崎肠杆菌区分开。该培养基可用于从各种食品中(玉米、小麦、面粉、婴儿奶粉、乳制品、谷类)和环境中分离阪崎肠杆菌。赵贵明等[10]在营养琼脂中加入5-溴-4氯-3-吲哚-a-葡萄糖苷,并添加月桂基硫酸钠做抑制剂,制成显色培养基。阪崎肠杆菌在该培养基上成蓝绿色菌落,其他肠杆菌成白色菌落。但伤口埃希氏菌也生长成蓝色菌落,其与阪崎肠杆菌生化差异很大,容易区分。
2 分子生物学方法
随着分子生物学的快速发展,PCR技术已经广泛应用于各种细菌的检测。PCR技术具有快速、灵敏、特异性好的优点,大大缩短了检测时间。由于对阪崎肠杆菌的基因组了解还不多,用于检测的靶基因还较少,最常用的一个靶基因是16S rDNA。
Iversen等[11]对126株阪崎肠杆菌进行了16S rDNA测序,序列比对分析发现阪崎肠杆菌与克氏枸橼酸杆菌的相似度最高,达到97.8%,超过其他任何肠杆菌。其次才是阴沟肠杆菌(97%)、弗劳地枸橼酸协杆菌(96%)。对其序列进行聚类分析发现分成了4族。110株在1族中,第3族包括5株菌,它们在分类地位上更接近于克氏枸橼酸杆菌、梨褐色叶斑病菌、霍氏肠杆菌,第4族的两株菌和阪崎肠杆菌典型菌株更是只有96.5%的相似性。这些结果表明阪崎肠杆菌的基因多样性和分类学上的复杂性。
Lehner等[12]对13株阪崎肠杆菌分离株和ATCC51329的16S rDNA进行了全长测序,序列与GenBank原有的ATCC29544序列比对,结果发现分离株与ATCC29544相似度在99.4%~100.0%,而ATCC51329与ATCC29544只有97.9%的相似性。构建进化树发现15株菌呈2个基因族,新测序的14株菌在一个族,ATCC51329单独在另一个族。
16S rDNA和16S-23S rDNA的内部转录区(internal transcribed spacer,ITS)序列是细菌分类最常用的部位。根据ITS的长度和序列的变化可以鉴定细菌的种属。刘寅等[13]对阪崎肠杆菌的ITS进行了测序,并进行了序列比对分析,选择特异性区域设计引物,建立PCR检测方法,检测低限达到2.2~5.4 CFU/100 g。随后,他们又选择了ITS的G操纵子作为鉴定目标序列,建立了实时定量PCR检测方法。尽管样品仍然需要预先增菌过程,但整个检测时间在2 d内即可完成,检测极限达到1.1 CFU/100 g。由于G操纵子是多拷贝的(4个拷贝)所以针对它的PCR可以提高敏感性。
Seo等[14]针对阪崎肠杆菌的部分大分子合成操纵子:rpsU基因3’端和dnaG基因5’端设计探针,建立了一个实时PCR检测方法。经68株肠道菌和55株非肠道菌进行特异性评价,结果显示特异性很好,检测极限达到100 CFU/mL。而且该方法不需预增菌,可直接检测奶粉样品,大大节省了时间。
a-D-葡萄糖苷酶活性是阪崎肠杆菌区别其他肠杆菌的一个重要特征,已利用这一特点制备了选择培养基,但选择培养基存在假阳性的问题。Lehner等[15]应用细菌人造染色体技术(bacterial artificial chromosome, BAC)找到了阪崎肠杆菌中a-D-葡萄糖苷酶活性的分子基础,建立了以该基因为目标的阪崎肠杆菌PCR鉴定方法,经63株阪崎肠杆菌分离株和39株其他菌株测试,结果表明该方法特异性很好。值得注意的是,已经知道还有其他的细菌也具有a-D-葡萄糖苷酶活性,并也能在DFI上生长,但Lehner建立的这个以编码a-D-葡萄糖苷酶的基因为基础的PCR方法却没有出现假阳性问题,这一现象还没有确切的解释。
3 其他检测系统
随着分子生物学以及计算机技术的不断发展,出现了一些新的细菌鉴定系统。德国Vermicon公司推出了新产品:VIT细菌鉴定系统。该系统利用16S rDNA的特异性片断制备成基因探针,用于检测食品和饮料中的细菌。阪崎肠杆菌在VIT系统中通过落射荧光显微镜观察呈特征红色,很容易判断。检测极限可达103 cfu/mL。
Iversen等[16]运用人工神经智能网络(artificial nerual networks,ANNs)技术建立了阪崎肠杆菌的一种全新的鉴定系统。将细菌的生化谱和16S rDNA序列输入到系统中,系统可判断哪些是能用于鉴定的核心生化试验与DNA序列,为细菌鉴定所选用的特征提供了依据,降低了假阳性和假阴性的风险。用该系统鉴定了282株菌,其中包括189株阪崎肠杆菌和39株其他a-葡萄糖苷酶阳性的菌株。结果除将2株非阪崎肠杆菌鉴定为阪崎肠杆菌外,其余均正确鉴定,表现了较好的特异性。
虽然阪崎肠杆菌的分离与分子检测技术都取得了长足进展,但研究领域和方法还稍显局限。目前对阪崎肠杆菌的致病机理、免疫反应、基因结构等方面还很不清楚。随着各方面研究的深入,新的分离检测技术会相继出现。
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