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临床常见镰刀菌的鉴别

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・276・ 中国真菌学杂志2008年l0月第3卷第5期Chin J Mvcol,October 2008,Vol 3.No.5 ・论著・ 临床常见镰刀菌的鉴别 窦红涛 李若瑜 万哲 李然 孙旭光 i、定方 王端礼 (1.北京大学第一医院皮肤科,北京100034;2.首都医科大学同仁眼科中心,北京100005) 【摘要】 目的从分子生物学角度寻找一种快速准确鉴定临床常见镰刀菌的方法。方法 将受试镰刀菌接种于PDA培 养基,观察其菌落及镜下形态,在此基础上PCR扩增受试镰刀菌的rDNA ITS并测其序列,在GenBank核酸序列数据库进行 同源序列搜索及分析。选择性内切酶Dra lI和CM3 I进行RFLP。设计了茄病镰刀菌的种特异性引物Sol 、Sol ,初步 验证其特异性。结果形态学鉴定结果显示,茄病镰刀菌所占比例最高,除2株串珠镰刀菌外,其余镰刀菌ITS序列分析的 rDNA ITS序列测定及其PCR—RFLP可用于初步鉴别几种临床常见镰刀菌,合适的 结果与形态学鉴定结果一致。茄病、层生和串珠镰刀菌的Dra II、Cfrl3 I酶切带形互不相同。用Sol 、Sol 扩增受试菌的rD— NA ITS,只有茄病镰刀菌为阳性。结论种特异性引物可以初步快速鉴定茄病镰刀菌。 【关键词】镰刀菌;内转录间隔区(ITS);序列测定;性片段长度多态性(RFLP);种特异性引物 【中图分类号】 R 379.9 【文献标识码】 A 【文章编号】 1673—3827(2008)05-0276-04 Identiication of clinically ifmportant Fusarium spp. DOU Hong—tao ,LI Ruo—yu ,WAN Zhe ,LI Ran ,SUN Xu—guang ,BU Ding—fang ,WANG Duan—li (1.Dept.Dermatology,Peking University the First Hospital,Beijing 100034;2.Beijing Tongren Eye Center,Capital University of Medical Science,Beijing 100005,China) 【Abstract】 Objective To ifnd rapid and reliable molecular methods to identify medically important Fusarium spp..Methods The FusariM,n DP.tested were cultured on PDA.Their ITS of rDNA were amplified using PCR and their PCR products were se- quenced.BLAST and sequences analysis were performed through the nucleic acid bank of the GenBank.Endouuclease including Dra II and Cfrl3 1 were selected to perform RFLP analysis.A pair of species—speciifc primers—Soll and Sol2 ofF.solani were designed and their sDecificitv were tested.Results solani were the most predominant species based on morphological characters.The se— quences of ITS analysis results were coincident with their morphologies except two F.moniliforme.The RFLP patterns of solani. F.moniliforme and F.prol ratum digested by Dra II and Cfrl 3 1 were different from each other.The species—speciifc primers can only amplify rDNA of F.solani.Conclusions PCR—RFLP and sequencing of rDNA ITS can identify some Fusarium spp..Appro— priate species—specific primers can be used to identify Fusarium solani rapidly. 【Key words】 Fusarium;ITS;sequencing;RFLP;species—specific Chin J Mycol,2008,3(5):276—279] 镰刀菌 (Fusa riumLinkexFr.)属于有丝 孢子真菌(Mitosporic fungi,旧称半知菌Imper— feet fungi),广泛存在于土壤中和植物上,属于条件 致病菌,临床上常见的是引起角膜炎 ,还可引起 甲真菌病 等浅部感染,免疫力低下患者可致严重 的系统性感染 甚至危及生命。传统的分类鉴定 基金项目:卫生部临床学科重点项目(2003-2006) 作者简介:窦红涛,男(汉族),硕士,主管技师.E-mail:hongtaoduu @sina.COIll 通讯作者:李若瑜,E—mail:1uwdh@public.bta.net.cn :2008年l0月第3卷第5期Chin J Mycol,October 2008,Y , . 依靠其形态特征,比较费时,常常需要2~3周才能 得到最终结果,有时培养物不典型或不产孢,使得 鉴定困难,延误治疗。本实验在形态学鉴定的基础 镰刀菌、1株层生镰刀菌和1株半裸镰刀菌的rD— NA ITS序列在GenBank核酸序列数据库进行同 源序列搜索,并与GenBank核酸序列数据库中已 知的标准镰刀菌株的rDNA ITS序列进行序列比 上,从分子生物学角度探讨快速准确鉴定临床常见 镰刀菌的方法。 1材料与方法 1.1 实验菌株 标准株购自中国科学院微生物研究所普通微 生物菌种保藏管理中心(CGMCC)。68株镰刀菌 来自同仁医院眼科研究所2000年7月~2001年 12月间角膜真菌感染患者,其余3O株镰刀菌和11 株非镰刀菌(白念珠菌、毛霉、弯孢霉、烟曲霉、青 霉、拟青霉、枝顶孢霉、链格孢霉、絮状表皮癣菌、卡 氏枝孢霉及红色毛癣菌等各1株)均为北京大学第 一医院真菌中心保存菌种。 1.2形态学大培养 受试镰刀菌接种于马铃薯葡萄糖琼脂培养基 (PDA)斜面上,25℃黑暗培养10 d后观察菌落形 态并照相。 1.3形态学小培养(钢圈法) 培养基用PDA,25℃黑暗培养,每天观察其镜 下形态,一般培养至7 d左右即可观察到较多的 大、小分生孢子等,用微分干涉反差显微镜照相。 1.4 rDNA ITS基因PCR扩增及测序 用氯化苄法 提取DNA,用真菌通用引物 ITSl L 6]、ITS4扩增rDNA基因ITS。ITSl、ITS4序 列分别为TCCGTAGGTGAACCTGCGG(19 bp) 和TCCTCCGCTTATTGATATGC(20 bp)。PCR 反应体系(25 L):(10 X)缓冲液(含15 mmol/L Mg“)2.5 IxL,dNTP(dATP、dCTP、 dGTP、dTTP各2.5 mmol/L)1 L,弓I物ITS】、 ITS4各1 tzL,TaqDNA polymerase(5 U/txL)0.25 L,模板1 txL,三蒸水18.25 IxL。PCR反应条 件:95 c(=变性3 min;95℃变性30 S,58 oC退火30 S,72cc延伸1 min,共30个循环;72℃延伸10 min。检测PCR产物:取5 L产物加1 L 6× 溴酚蓝上样缓冲液,于含溴化乙锭(EB)的1% 琼脂糖凝胶上100 V电泳1 h后,在紫外灯下观 察。用玻璃奶试剂盒将PCR产物(100 L)纯 化后送博亚公司测序。 1.5 rDNA ITS序列分析、比较 9株茄病镰刀菌、9株串珠镰刀菌、1株尖孢 较。 1.6 PCR.RFLP 通过网站(http://firstmarket.corn/cutter/ cut2.htm1)得到几种不同镰刀菌rDNA ITS序列的 性内切酶位点,并比较其酶切位点的差异。 茄病镰刀菌rDNA ITS序列中的Dra II酶切 位点有两个分别在100 bp左右和300 bp左右,而 其他镰刀菌rDNA ITS仅在100 bp左右有一个酶 切位点。取10 L PCR扩增产物,2 L缓冲液, 0.5 txL Dra II,用无菌水补齐至20 L,混匀后, 37qC作用2 h。采用2%的琼脂糖,100 V电泳50 min后紫外灯下观察并照相。9株茄病镰刀菌、1 株串珠镰刀菌、1株尖孢镰刀菌、1株层生镰刀菌 和1株半裸镰刀菌的rDNA ITS用Dra II进行了 PCR—RFLP。 Cfrl3 I在茄病、层生、串珠和尖孢镰刀菌rDNA ITS序列中的酶切位点不同。取1O L PCR扩增 产物,10 X K缓冲液2 IxL,0.5 L Cfrl3 I,用无菌 水补齐至20 L,混匀后,37 ̄C作用2 h。采用2% 的琼脂糖,100 V电泳50 min后紫外灯下观察并照 相。1株茄病镰刀菌、2株串珠镰刀菌、1株尖孢镰 刀菌和3株层生镰刀菌的rDNA ITS用Cfrl3 I进 行了PCR.RFLP。 1.7茄病镰刀菌种特异性引物的研究 引物设计 利用网上序列分析软件(http:// WWW.ebi.ae.uk/clusta1.W)比较多株茄病镰刀菌及 与其他种镰刀菌rDNA ITS序列问的种内、种间差 异,利用primer3软件(http://www.web. umassmed.edu/bioapps/primer3一WWW.cgi)设计出 一对引物:Sol 和Sol:,其序列如下,Sol :5‘一CCGC— CAGAGGACCCCTAACT一3’,20 bp,Sol2:5‘一TGTGC- cCA/GCAGGGGGCrrr一3’,1 8 bp,第八位碱基为A/ G,退火温度为61cc。 特异性实验 模板验证,用真菌通用引物 ITS 、ITS PCR扩增茄病镰刀菌20株,串珠镰刀菌 10株,层生镰刀菌3株,尖孢镰刀菌1株,半裸镰 刀菌1株,白念珠菌、毛霉、弯孢霉、烟曲霉、青霉、 拟青霉、枝顶孢霉、链格孢霉、絮状表皮癣菌、卡氏 枝孢霉及红色毛癣菌等各1株的rDNA ITS,PCR 2008年l0月第3卷第5期Chin J Myco1.October 2008.Vol 3.No.5 扩增条件同前。用种特异性引物Sol,、Sol 扩增上 述菌种的rDNA ITS。PCR反应体系(25 p,L):10 ×缓冲液(含1.5 mmol/L Mg )2.5 L,dNTP (dATP、dCTP、dGTP、dTTP各2.5 mmol/L)1 L,弓I 物Soll和S0l2各1 L,Taq DNA polymerase(5 U/ p,L)0.25 L,模板1 L,三蒸水18.25 txL。PCR 反应条件:95 c(=变性3 rain;95℃变性30 S,61 oC退 火30 S,72℃延伸30 S,共3O个循环;72c(=延伸5 mln 2结 果 2.1形态学鉴定结果 茄病镰刀菌53株(77.9%),串珠镰刀菌13 株(19.1%),尖孢镰刀菌和半裸镰刀菌各1株 (各占1.5%)。BMU1934、1936、1937和1939为茄 病镰刀菌,1938为尖孢镰刀菌,1974为半裸镰刀 菌,201l、2023和2027为串珠镰刀菌。茄病镰刀菌 的菌落及镜下形态:大分生孢子比较粗壮,小分生 孢子通常以假头状着生,其分生孢子梗较长,产孢 细胞多大于25 m以上(见图1~3)。 2.2 rDNA ITS序列分析 9株茄病镰刀菌同源序列搜索的结果一致,均 为茄病镰刀菌;BMUO1938的结果为尖孢镰刀菌; BMU01906的结果为层生镰刀菌。9株串珠镰刀菌 中有2株——BMu0l270与BMU02011的同源序 列搜索的结果为层生镰刀菌。 2.3 RFLP分析 Dra I1分析,茄病镰刀菌的酶切带形与其他镰 刀菌的不一致,茄病镰刀菌被切成两条带(实际上 是三条带,一条约100 bp,两条带约200 bp有重 叠);串珠镰刀菌、层生镰刀菌及尖孢镰刀菌被切成 两条带,一条约100 bp,一条约400 bp(见图4); Cfrl3 1分析,茄病镰刀菌、层生镰刀菌、串珠镰刀菌 的Cfrl3 I酶切带形不同(见图5)。 2.4 Soll、So12扩增茄病镰刀菌的特异性 用真菌通用引物ITS.、ITS PCR扩增20株茄 病镰刀菌,l0株串珠镰刀菌、3株层生镰刀菌,1株 尖孢镰刀菌,1株半裸镰刀菌,白念珠菌、毛霉、弯 孢霉、烟曲霉、青霉、拟青霉、枝顶孢霉、链格孢霉、 絮状表皮癣菌、卡氏枝孢霉及红色毛癣菌等各1株 的rDNA ITS,结果均为阳性(见图6)。用茄病镰 刀菌种特异性引物Soll、So12扩增上述菌株的rD— NA ITS,只有茄病镰刀菌为阳性,余者为阴性(见 图7)。 3讨 论 近年来,由于广谱抗生素、糖皮质激素和免疫 抑制剂的广泛应用,使真菌性角膜炎的发病率明 显增高,而镰刀菌是人类真菌性角膜炎的主要致 病菌。镰刀菌的鉴定主要依靠形态学,此外也有 非传统的方法如血清学,电泳核型分析 J、 PCR 、PCR—RFLP J、DNA序列测定l10 3等,但很 少正式应用于临床菌种鉴定和诊断。本研究从分 子生物学角度研究了几种临床常见镰刀菌的鉴别 方法,对于进一步寻找快速鉴定镰刀菌的方法有 一定的积极意义。本实验最初通过形态学特征初 步鉴定的2株串珠镰刀菌经ITS序列同源性搜索 的结果为层生镰刀菌,说明形态学鉴定有一定的 局限性,有条件应结合分子生物学方法使鉴定更 为精确。 茄病镰刀菌的大分生孢子较粗壮,小分生孢 子多呈假头状排列,虽然某些镰刀菌也有假头结 构,但是它们的产孢细胞较短,而茄病镰刀菌的产 孢细胞较长,一般都大于25 m。性内切酶 Dra II在茄病镰刀菌rDNA ITS序列中有两个酶切 位点,分别位于100 bp左右和300 bp左右处,而 其他镰刀菌rDNA ITS序列仅在100 bp左右处有 一个酶切位点,所以茄病镰刀菌的Dra II酶切带 型不同于其他受试镰刀菌。串珠镰刀菌与层生镰 刀菌的菌落及镜下形态很相似,本实验用性 内切酶Cfrl3 I对其ITS PCR扩增产物进行了酶 切反应,可见其Cfrl3 I酶切带型不同,尖孢镰刀 菌与串珠镰刀菌的Cfrl3 I酶切带型相近,串珠、 层生及茄病镰刀菌三者的Cfrl3 I酶切带型各不 相同。Genbank/EMBL/DDBJ等国际核酸序列数 据库中有关镰刀菌属许多种的ITS序列,所以可 通过测定镰刀菌rDNA基因ITS序列来辅助鉴定 镰刀菌。rDNA ITS的序列测定、Cffl3 I和Dra II RFLP及种特异性引物用于临床镰刀菌的研究国 内缺乏,国外尚不多见。 本研究形态学鉴定的结果显示,茄病镰刀菌在 人类真菌性角膜炎中的最为常见,我们设计的茄病 镰刀菌种特异性引物对于快速诊断由茄病镰刀菌 引起的真菌性角膜炎具有一定的意义,但其特异 性、敏感性及其是否可直接用于临床标本的检测都 有待进一步验证。 2008年10月第3卷第5Octobel󰀀2008.Vol3.No.5󰀀279󰀀910II12l314M500200100500100o234567IoMl23456710516图7d7、1茄病镰刀菌菌落形态(PDA,25℃培养10d):a.正面b背面,.图2,茄病镰刀菌的大分生孢子(箭头处)(PDA培养7d,,x400倍,250C培养,)图3茄病镰刀菌的假头(a)及厚壁孢子(b)(PDA、、、、,×400倍25%)、图44、DraII、酶切图谱:M泳道为、100bpladder、、13、、5、9r泳道分别为茄病串珠层生尖孢半裸镰刀菌DNAITSPCRrDNAITS的DraII酶切带型;l26,、8lO5泳道分别茄病串珠层生尖孢半裸镰刀菌、的r扩增产物图5,Cfrl3I4酶切图谱:M泳道为,100bpladder,为尖孢3和为串珠,7、9和11为层生,13为茄病镰刀菌的ITS.、DNAITSPCR2为尖孢扩增产物;100bpladder,,和6为串珠8、10、和11、为层生、14、为茄病镰刀菌的,Cfr131,酶切带型,图6,种间属间的、ITS。的扩增:M泳道为,,l~16泳道分别为茄病串珠层生尖孢半裸镰刀菌白念珠菌毛霉弯孢霉烟曲霉青霉拟青霉枝顶孢,,,霉链格孢霉絮状表皮癣菌卡氏枝孢霉红色毛癣菌的,、ITS,l、ITS4,的扩增结果,,图7,soll、sol2,的扩增结果:M泳道为,,100bpladder,1。16泳道分别为茄病串珠层生尖孢半裸镰刀菌白念珠菌毛霉弯孢霉烟曲霉青霉拟青霉枝顶孢霉链格孢霉絮状表皮癣菌卡氏枝、、、,,孢霉红色毛癣菌,Fig1.Fig3.ClonyofFusariuFaulseheadand:mcsolani(cu,lturedonPDA25℃,,10d)ltureFig2.MaPDA,,croconidia,ofFusariumso.lani(cuhuredonPDA.x40025℃..7d).1der;4:F.sola:1ni,36:F:m.hlamydosporeofFusaoniliform5:Fprolifroriumsola,ni(c:uoxdonx40025。C,7dtumto)Fig4pondtoeratumorum:7:Fysposem,rum9:FsemiteccorresrRFLPprofilesofDraII(M:100bpladtheirRFLPproflesofDraII;2:Fsolanitst0,F.monilifoxorm,Fpl咖ra.tumoxonec,8:Fm,oxCfrl3Iuc(M2ts;o:F00bpladder;1:Frumso46m:F,yp、.ysporuiliformysp35,、、,10Formitec7、tum、corresponderatheir,Fmon:ilifro9ia11::F.psorolifntumesDNAITSPCRpr(1duc13:Fsol0HicorrespondFigthe.5RFLPp‘roiles0ffproirrDNAITSPCR.d810、11F.plifera.tumso,14,F.laPitionfITs】、CandidaucorEider14:pmophyton∥occosumsolani2:Fmoniliform3:Fprol咖ratum4:Fiatu1rhms0Penicillinu1lPaecilomcs12::/gyeTrichophytonrubrum)6:,ITS4forgenusalbicans,7:Mands,00bpladder1:Fp8:CurvuLaria9:Aspergillus15:Cladosporiumcarrionii16,,,ies(M:1lan2:F,mon:ilifkm/:,igtus10enFig6AmplicapondtotheirRFLPprofles0fCfrl3I3:FProzirer。tum4:FDx\"por“m5:F5emitec;umicillium11:Paecilomyces12:Ac阳monium13:4ffernⅡriⅡcorrorm,..,,,,,,.,,.,.oxysporumonTrichophytonrubrum)5:Fsemitectum,6:Ca.Fig7.amplications,n0fsoll、s01,:(M:100bpladderL。riⅡD,iHm,1:F.ndidaoalbica7:MHcor,8已:15:M9::A钟i,,,:Acremium,13:Alternaria,14:Epidermphyton肋c∞sHmC10dospcn,r赢gillu5ii16:r.参考文献KirkPM,Cannondie1Dictio,s.AmJOphthalm,ol2007,,143Y.(2)ta.3:56358.PF,DavidJCtem,eta.nary—ofTheFu.ngi[3].HattoriNShiraiApro,Sugiu.rae1Onychomycosistocausedby.8…editionioA.Oxford:CABIInVanationaesel1995,,173174.FfkesusariumliferatumBrJDermal,2005,153(3):7[2]Donn,NuoiDNto,CatanMeta1Outbreakenc9ra.otomycosisattributableFusariumsolaniintheFrhWetIn.(下转第284页)・284・ 2008年lO Chin J Myco1.October 2008.V0l 3.No.5 临床疗效。 [5] Arechavala AI,Bianchi MH.Robles AM.et a1.Identiicatifon and susceptibility against fluconazole and albaconazole of 100 yeasts strains isolated from vaginal discharge.Rev Iberoam Mi. 综上所述,本地区的男性念珠菌性尿道炎和包 皮龟头炎的致病真菌以白念珠菌为主,(85.2%), **滑念珠菌与光滑念珠菌列第二、第三位。临床 col,2007,24(4):305-308. [6] 黄进波,李森真,林欢儿,等.生殖道念珠菌病病原真菌的调 查及药敏试验.中国真菌学杂志,2006,8(4):215.218. 治疗可考虑口服氟康唑与伊曲康唑。由于不同念 珠菌对不同的抗真菌药物的耐药性有一定的差异, [7] [8] Ryder NS.Favre B.Antifungal activity and mechanism of action of terbinafine.Rev Contemp Pharmacother,1997,8:275.287. Schaude M.Ackerbauer H.Mieth H.Inhibitory effect of antifun. gal agents on germ tube formation in Candida albicans.Mykos. 临床治疗时应充分考虑各药敏感性的差异,以便取 得最佳疗效。 参考文献 [1] 李军,郑和义,孙秋宁,等.男性非淋菌性尿道炎患者尿道 中念珠菌的分离及药敏分析.中华皮肤科杂志,2004,37 (12):732-733. en,1987.30:281-287. [9] Petranyi G,Meingassner JG,Mieth H,Antifungal activity of the allylamine derivative terbinafine in vitro.Antimicrob Agents [2] 廖元兴,杨庆永,梁洁.男性STD患者念珠菌性尿道炎213 例Il缶床研究.中国麻风皮肤病杂志,2005,21(3):178.180. Chemother,1987,31(9):1365.1368. 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