IJMB 国际微生物学杂志 1687 - 9198 1687 - 918 x Hindawi出版公司 230597年 10.1155 / 2011/230597 230597年 研究文章 协会的暴雨在基因型多样性 霍乱弧菌在印度隔离从爆发 戈埃尔 答:K。 1、2 江 s . C。 1 Teplitski 马克斯 1 生物技术部门 国防研发机构 瓜廖尔474 002 印度 2 土木与环境工程系 加州大学 欧文,CA 92697 美国 uci.edu 2011年 12 12 2011年 2011年 11 08年 2011年 12 09年 2011年 2011年 版权©2011 A。k·高尔和s . c .江。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

水传播的疾病的爆发霍乱与降雨和洪水事件有关饮用水与环境的污染 霍乱弧菌。继续流行的地区,然而,往往是由于二次传播的初始爆发压力通过人类排泄物。本文报道,相反,基因从一个迅速的转变 霍乱弧菌到另一个一分之一流行地区。 霍乱弧菌隔离病人在2005年霍乱在钦奈,印度使用毒素基因的PCR鉴定特征,抗菌谱、基因指纹图谱分析。结果表明,尽管毒素基因的相似性和抗菌谱 弧菌隔离分成两个不同的集群基于ERIC-PCR指纹。每个集群对应一个不同的霍乱疫情高峰,单独的暴雨后发生。结果表明,降雨事件可以带来不同的基因型 霍乱弧菌菌株引起多个暴发。

 1。介绍

霍乱是一种著名的水传疾病的流行和大流行的潜力。一些流行和零星的霍乱病例报告每年从世界许多区域( 1, 2]。霍乱暴发期间,利差被粪便污染的水和其他社会因素的影响,如缺乏适当的卫生系统和糟糕的卫生保健( 3]。

在印度次大陆(霍乱流行是周期性的 4]。霍乱的季节性复发已观察到自20世纪初在钦奈(以前称为马德拉斯总统),印度( 5]。最近,越来越多的报纸报道了气候对霍乱疫情的影响模式在印度次大陆。更具体地说,霍乱流行都与季节性降水、湿干燥周期,海洋表面温度和海平面高度( 4, 6- - - - - - 8]。之间的联系还支持当地气候和霍乱流行的观察周期是不同的在不同的地理区域。孟加拉国霍乱每年观察到两座山峰,而在南印度只有一个峰值是观察和与雨有关 4, 9, 10]。

尽管明确协会之间的季节性降雨和霍乱疾病的源头代理启动爆发不太明显。众所周知, 霍乱弧菌沿海的居民环境( 7]。两种途径提出了霍乱传播在人类中( 11]。第一条路线,主要传播途径,联系环境与饮用水和食物,而第二个路线,二次传播的途径,是通过人类受粪便污染的水和食物。然而,目前尚不清楚季节性流行起源于单个克隆菌株通过二次传输或反射叠加的多个小爆发。斯坦et al。( 12)认为,季节性霍乱流行不是来自一个克隆菌株在孟加拉国;然而,与个人相关的应变是地理采样位置。最近的分子流行病学调查表明基因型的变化 霍乱弧菌O1和O139菌株在亚洲和非洲在时间和地理尺度上( 13, 14]。在这里,基于分子流行病学结果,我们报告一个基因型之间的快速转变 霍乱弧菌2005年11月爆发菌株从印度南部分离。这基因型转变与过度的强降雨,相关建议 霍乱弧菌霍乱传播环境来源负责两个独立的山峰霍乱在同一赛季在同一位置。

研究区域的描述

钦奈,我们集中研究的位置,是一个主要的大都市附近孟加拉湾和位于泰米尔纳德邦,印度南部的一个主要国家。该地区气候有四个季节。每年有两个雨季;由于东北季风(NEM)发生在10月和12月之间,另由于西南季风(SWM)在6月和9月。NEM季节标志着今年的月降水量最高,平均~ 400毫米降雨量。图 1从气象部门显示了季节性降雨数据检索,钦奈,印度( http://www.tn.gov.in/crop/rainfall.htm)。

在泰米尔纳德邦NEM也具有每年霍乱发病季节。在传染病医院提供的数据基础上,钦奈,在该地区的霍乱病例开始爬在9月底和峰值之后,11月12月下降。15年的月平均霍乱病例在1982年和1996年之间表示,每月霍乱病例达4000例在泰米尔纳德邦(图11月的月 1)。

2005年,创纪录的高水平的雨在钦奈NEM期间观察到的。每月在该地区降雨~ 300%高于平均在10月。第一个赛季的极端降水在2005年10月27日(图观察 2),记录一天423毫米( http://www.kea.metsite.com/Monthly_Summaries.htm),第二个最高每日降雨量在历史记录中记录( http://www.kea.metsite.com/rainfall.htm)。第一个有记载的霍乱确诊病例3天雨后在传染病医院,钦奈,最大的政府资助的医院(图 2)。在接下来的一个星期,急性腹泻病(ADD)情况下快速攀升至每天70例11月3日之前开始逐渐下降(图 2)。然而,下降的趋势逆转之后第二个暴雨11月6日。第二峰值腹泻后观察7天雨(图 2在医院)。每天每日数量的增加达到55 2005年11月12日。只有一个子集的腹泻患者检测霍乱在医院,和所有测试证实为阳性 霍乱弧菌,这表明大部分的腹泻病例是由于霍乱爆发期间。

霍乱疫情的发生在2005年10月下旬后定期在该地区流行周期。这可能是由于饮用水与环境的污染 霍乱弧菌菌株当河流和沿海地区成为淹没由于暴雨( 7]。然而,不同的山峰霍乱在前几年并不常见。调查霍乱的两座山峰的11月和霍乱细菌的可能来源,我们分子的特点 霍乱弧菌从两个暴发菌株分离。我们推测, 弧菌压力导致了二次爆发的克隆株,导致最初的爆发。

历史记录的季节性降雨和每月的霍乱腹泻病例在泰米尔纳德邦,印度。酒吧代表降雨和线代表月平均霍乱病人。

每日急性腹泻病的患者数量(ADD)包括霍乱和确认日常传染病医院的霍乱病例数目,钦奈,印度,2005年10月27日至11月26日。每日降雨量和条形图覆盖疾病病例。病情观察的第一峰值后的8天内首次在10月27日大雨风暴。第二个疾病高峰被发现后七天的第二个主要暴雨在11月6日。

 2。材料和方法 2.1。细菌培养

收集粪便样本使用无菌直肠拭子从选定的病人症状承认传染病医院,钦奈,印度2005年10月和11月下旬 15]。细菌被孤立在tcb琼脂(美国Difco)。第一次确认 霍乱弧菌分离得到的样本收集11月1日,2005年。每天一到三个新鲜粪便样本筛选,共有22分离收集11月1日至11月18日。参考菌株 霍乱弧菌O1和O139得到来自美国文化类型集合(写明ATCC)和印度国家霍乱和伤寒肠疾病研究所(nic),分别。

 2.2。生化和血清学鉴定

所有细菌的分离筛选氧化酶反应测试假定识别紧随其后 霍乱弧菌如前所述( 15]。血清学鉴定的隔离是由幻灯片使用商用多价抗血清凝集 霍乱弧菌O1和O139(美国Difco)。

 2.3。抗生素敏感性

抗生素的敏感性 霍乱弧菌隔离是由磁盘在穆勒辛顿琼脂扩散法如前所述[ 16, 17]。以下抗生素磁盘,从HiMedia采购,印度曾用于研究:氨苄西林(10 μ氯霉素(30克) μg)、头孢他啶(10 μg)、环丙沙星(5 μg)、复方磺胺甲恶唑(25 μg)、庆大霉素(10 μg),卡那霉素(30 μ萘啶酸(30克) μ呋喃妥英(300克) μ诺氟沙星(10 g) μg)、氧氟沙星(5 μg)、多粘菌素b (300 μg)、利福平(5 μ链霉素(10 g) μ四环素(30克) μg)和甲氧苄氨嘧啶(5 μ抗g),隔离是得分或敏感根据制造商的指示。

 2.4。PCR检测的基因特征

基因组DNA提取从每个使用基因组DNA的分离净化设备(Fermentas维尔纽斯,立陶宛)。DNA的纯度是评估spectrophotometrically(美国NanoDrop)。所有隔离存在遗传性状的筛选 霍乱弧菌,包括 ompW, rfbO1。ctxB, zot, 王牌, tcp, hlyA, toxR,通过使用gene-specific PCR引物( 18]。寡核苷酸序列和PCR条件是相同的如前所述 18]。

 2.5。霍乱毒素(ctxB)基因的测序

霍乱毒素B ( ctxB从隔离使用)基因被放大 ctxF和 ctxR引物(如前所述)( 19]。PCR产物纯化和提交MWG-Biotech pvt Ltd .)印度测序使用ABI棱镜自动测序仪(型号3730,美国)。获得的核苷酸序列是一致的 ctxB基因序列的古典和El Tor菌株(基因库)。对获得的核苷酸序列 ctxB基因的菌株VCM5, VCM7、VCM9 VCM10, VCM11, VCM16, VCM21, VCM24, VCM29, VCM30, VCM32, VCM35沉积在基因库加入数字 EU496260, EU496261, EU496262, EU496263, EU496264, EU496265, EU496266, EU496267, EU496268, EU496269, EU496270, EU496271,分别。

 2.6。基因指纹通过ERIC-PCR

Enterobacterial重复基因间的共识(ERIC)序列PCR是由使用两个寡核苷酸ERIC1R (5′-ATGTAAGCTCCTGGGGATTCAC-3′)和ERIC2 (5′-AAGTAAGTGACTGGGTGAGCG-3′)如前所述[ 18]。分析了数字化指纹使用GelCompar II(应用数学、Sint-Martens-Latem、比利时)软件,遵循制造商的指示。病房的聚类方法,它使用一个方差分析的方法来评估集群之间的距离,一般应用于凝胶模式分析,用于创建系统树图。

 3所示。结果与讨论

生化和血清学测试表明,腹泻病人收集的隔离(VCM1-VCM38)传染病医院,钦奈 霍乱弧菌O1 El Tor小川。所有的隔离电阻对复方磺胺甲恶唑,展出萘啶酸,呋喃妥英、链霉素、多粘菌素B,但对研究中使用的其他抗生素敏感。没有变化之间的抗菌谱剖面隔离从第一个和第二个疾病高峰。PCR分析进一步证实,所有菌株都积极的特定基因 霍乱弧菌( ompW),菌体抗原描述O1群血清型 (rfbO1)和其他毒素和监管基因( ctxB, zot, 王牌, tcp, hlyA, toxR)不管隔离。的核苷酸序列 ctxB从这些El Tor菌株基因的存在 ctxB古典生物型。这个结果证实了一些先前的报告表明El Tor菌株与经典 ctxB基因已经取代了原来的El Tor应变在世界许多区域 18, 20.- - - - - - 23]。

基因指纹分析ERIC-PCR显示放大的多个片段的DNA介于0.15和1.8 kb大小(图 3)。隔离从病人入院11月1日至11月9日(VCM1-VCM24),对应于第一个霍乱峰,有相同的指纹模式(Genogroup 1),而分离得到11月11日至11月18日(VCM28-VCM38),对应于第二个霍乱的高峰,也几乎相同的ERIC-PCR模式(Genogroup 2)。聚类分析,因此,分组隔离分成两组日期根据隔离(图 3)。第一组(Genogroup 1) > 90%类似O1型应变而第二组(Genogroup 2)是更类似于O139菌株类型和不同于第一组> 20%。虽然克隆菌株之间的可变性在指纹识别模式是已知的( 24),两组之间的差异表明,> 20% 弧菌隔离,导致第二次霍乱并不相同的应变峰值负责第一个霍乱峰值。我们进一步相信,从患者身上分离出菌株住院后11月11日是不一样的克隆株霍乱导致第一高峰基于Genogroup 1是更类似于参考O1型应变比后来的隔离。它也是有趣的观察,隔离,VCM26,从患者获得承认11月10日与两组不同。因此,可能会有额外的组或过渡组 诉霍乱没有被这个研究。此外,这两个基因型不同的隔离来自同一地区提前一年(2004年)。然而,基因型1更类似于2004年早期隔离提出报告 25]。

聚类分析的ERIC-PCR指纹的 霍乱弧菌2005年11月隔离。隔离被分成两个集群,Genotype1: VCM1-VCM24;和Genotype2 VCM28-VCM38,被隔离的日期分开。 霍乱弧菌O1群(nic)(写明ATCC 14033)和O139菌株被用作参考。

指纹分析近年来已得到广泛的应用 霍乱弧菌研究了解霍乱病的分子流行病学 26]。这种技术可以解决霍乱菌株基因型的差异从不同地区 27, 28]和季节性基因型滇池流域环境之一 霍乱弧菌在水生环境中( 29日]。虽然只有22临床分离株基因分型在这项研究中,这些分离株是从随机选出来的病人住院。相同的指纹模式从隔离观察,因此,表明样本容量足以捕捉病人之间的基因型差异。因此,本研究显示一个短期的转变 霍乱弧菌基因型在两周内疾病人口和第二个疾病高峰不是第一个流行的简单延续。的传播 霍乱弧菌从环境中人类是可能的路线,导致第二次爆发的发病。虽然高多样性的环境 霍乱弧菌挑战环境的匹配与临床分离菌株,它似乎是合理的,一个新的环境应变被引入后的饮用水系统第二次强降雨。暴雨和洪水负责河流和沿海水的混合与饮用水。在大多数可能性,两个克隆的 霍乱弧菌在两周内出现在这个城市。一个克隆成为占主导地位的第一次强降雨后,而第二个介绍了第二次降雨事件。

本研究的结果不同于2004年在同一地区进行的另一项研究[ 25]。在早期的研究中,它已被证明 霍乱弧菌隔离在七个月期间收集了相同的指纹档案,建议所有隔离来自相同的流行毒株。比较2004年和2005年的研究中,最重要的区别是降雨和霍乱病例的数量。NEM低于平均降雨量在2004年11月和12月,在社区和霍乱疫情持续恒定但低水平,而2005年的季风,过度的极端降水主要记录和两种脉冲的霍乱在社区。快速的变化 霍乱弧菌霍乱患者基因组类型表明暴雨的重要影响基因型的疾病暴发菌株之间的差异和不同的源代理。总而言之,该研究报告说,单独的暴雨事件可以引入不同的基因型 霍乱弧菌在受灾地区,这种情况应该考虑另一个变量在霍乱疫情的管理。

 确认

作者感谢导演在传染病医院,钦奈和帮助在研究提供数据。他们也感谢导演,国防研究与发展机构提供必要的设施。还要特别感谢格雷戈里·迪克森博士和Marilou Sison一下mangu在纸上的建议和反馈。美国生物技术、科学技术部,印度政府承认印度生物技术部书刊奖学金。

 燕麦饼干 j·B。 莫里斯 j·G。 莱文 M . M。 霍乱 临床微生物学检查 1995年 8 1 48 86年 2 - s2.0 - 0028855105 谁 霍乱 世界卫生组织《流行病学周报 2007年 82年 273年 284年 柯林斯 答:E。 Drasar b S。 福勒斯特 b D。 霍乱的地理 霍乱和霍乱弧菌的生态 2006年 英国伦敦 查普曼和大厅 255年 294年 帕斯卡 M。 伯马 m·J。 多布森 答:P。 霍乱和气候:回顾定量证据 微生物和感染 2002年 4 2 237年 245年 2 - s2.0 - 0036185525 10.1016 / s1286 - 4579 (01) 01533 - 7 罗素 a . j . H。 周期性的霍乱在印度 《柳叶刀》 1925年 206年 5320年 356年 357年 2 - s2.0 - 49749161460 米勒 c·J。 Drasar b S。 Feachem r·G。 霍乱和河口盐度在加尔各答和伦敦 《柳叶刀》 1982年 1 8283年 1216年 1218年 2 - s2.0 - 0020072916 Colwell R R。 全球气候和传染病:霍乱范式 科学 1996年 274年 5295年 2025年 2031年 2 - s2.0 - 0030446912 10.1126 / science.274.5295.2025 Hashizume M。 阿姆斯特朗 B。 Hajat 年代。 Wagatsuma Y。 Faruque a s G。 哈亚希 T。 袋 d . A。 降雨的影响在孟加拉国霍乱的发病率 流行病学 2008年 19 1 103年 110年 2 - s2.0 - 37349062731 10.1097 / EDE.0b013e31815c09ea Lobitz B。 贝克 l Huq 一个。 木 B。 福克斯 G。 Faruque a s G。 Colwell R。 气候和传染病:利用遥感检测霍乱弧菌的间接测量 美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国 2000年 97年 4 1438年 1443年 2 - s2.0 - 0034652386 10.1073 / pnas.97.4.1438 Codeco c . T。 霍乱的流行和流行病动力学:水生水库的作用 《BMC传染病》杂志 2001年 1 1,第一条 1 2 - s2.0 - 19044371112 米勒 c·J。 Feachem r·G。 Drasar b S。 霍乱流行病学在发达国家和发展中国家:新思想传播,季节性,和控制。 《柳叶刀》 1985年 1 8423年 261年 262年 2 - s2.0 - 0022417452 斯坦 o . C。 阿拉姆 M。 唐 l 奈尔 g . B。 克 答:K。 Faruque s M。 Huq 一个。 Colwell R。 袋 r B。 J格伦 M。 季节性从多个小暴发霍乱,孟加拉国农村 新发传染病 2008年 14 5 831年 833年 2 - s2.0 - 45249101579 佐薇 y G。 里维拉 i n G。 Russek-Cohen E。 伊斯兰教 m . S。 克 答:K。 尤努斯 M。 袋 r B。 Huq 一个。 Colwell R R。 临床和环境基因组资料隔离01群霍乱弧菌choleraendemic地区的孟加拉国 美国国家科学院院刊》上的美利坚合众国 2002年 99年 19 12409年 12414年 2 - s2.0 - 0037126072 10.1073 / pnas.192426499 Kelly-Hope l。 阿隆索 w·J。 提姆 诉D。 Canh d·G。 无水的 D D。 李 H。 米勒 m·A。 时间趋势和气候与细菌性肠道疾病相关的因素在越南,1991 - 2001 环境健康展望 2008年 116年 1 7 12 2 - s2.0 - 40949152860 Tamrakar 一个。 戈埃尔 一个。 Kamboj D。 辛格 l 霍乱弧菌的监测方法在环境样品 国际环境卫生杂志》上的研究 2006年 16 4 305年 312年 2 - s2.0 - 33745107567 10.1080 / 09603120600734303 国家临床实验室标准委员会(NCCLS)。药敏测试性能标准;11日信息补充。2001年美国宾夕法尼亚州韦恩M100-S11, 耆那教徒的 M。 库马尔 P。 戈埃尔 答:K。 Kamboj d . V。 辛格 l 第1类整合子和SXT元素赋予多药耐药性 霍乱弧菌O1群菌株与最近的一次大霍乱暴发在奥里萨邦,印度东部 国际期刊的抗菌药物 2008年 32 5 459年 460年 2 - s2.0 - 53249132648 10.1016 / j.ijantimicag.2008.05.003 库马尔 P。 耆那教徒的 M。 戈埃尔 答:K。 Bhadauria 年代。 沙玛 美国K。 Kamboj d . V。 辛格 l 需要 T。 奈尔 g . B。 大霍乱疫情由于新的霍乱毒素的埃尔托型霍乱弧菌O1群在奥里萨邦,印度东部 医学微生物学杂志》 2009年 58 2 234年 238年 2 - s2.0 - 59949092995 10.1099 / jmm.0.002089-0 Olsvik O。 沃尔伯格 J。 Petterson B。 Uhlen M。 瑞尔 T。 Wachsmuth 即K。 字段 p . I。 使用自动测序聚合酶链reaction-generated扩增子识别三种类型的霍乱毒素B亚基 霍乱弧菌O1群菌株 临床微生物学杂志 1993年 31日 1 22 25 2 - s2.0 - 0027390983 奈尔 g . B。 Faruque s M。 下榻的饭店 n。 Kamruzzaman M。 克 答:K。 袋 d . A。 霍乱弧菌O1群的新变种生物型El Tor古典生物型的属性与孟加拉国急性腹泻患者住院 临床微生物学杂志 2002年 40 9 3296年 3299年 2 - s2.0 - 0036708322 10.1128 / jcm.40.9.3296 - 3299.2002 奈尔 g . B。 卡 F。 霍蒙格林 J。 Svennerholm a . M。 南非 一个。 下榻的饭店 n。 艾哈迈德 问:S。 Faruque s M。 Faruque a s G。 武田 Y。 袋 d . A。 霍乱由于改变El Tor O1群霍乱弧菌菌株,在孟加拉国 临床微生物学杂志 2006年 44 11 4211年 4213年 2 - s2.0 - 33750956238 10.1128 / JCM.01304-06 南非 一个。 Sultana J。 凸轮 p D。 Mwansa j . C。 香港 r . y . C。 霍乱弧菌O1群混合El Tor菌株,亚洲和非洲 新发传染病 2008年 14 6 987年 988年 2 - s2.0 - 45249102246 戈埃尔 答:K。 耆那教徒的 M。 库马尔 P。 Bhadauria 年代。 Kmboj d . V。 辛格 l 霍乱弧菌O1群的新变种El Tor在印度引起霍乱 杂志的感染 2008年 57 3 280年 281年 2 - s2.0 - 50449087444 10.1016 / j.jinf.2008.06.015 Chokesajjawatee N。 佐薇 y G。 Colwell R R。 测定单克隆和亲缘霍乱弧菌分离株的基因组指纹识别,使用远程重复序列PCR元素 应用与环境微生物学 2008年 74年 17 5392年 5401年 2 - s2.0 - 50949094764 10.1128 / AEM.00151-08 戈埃尔 答:K。 耆那教徒的 M。 库马尔 P。 江 s . C。 霍乱弧菌的分子表征爆发从印度南部埃尔托型菌株与改变 世界微生物学和生物技术杂志》上 2010年 26 2 281年 287年 2 - s2.0 - 77951117163 10.1007 / s11274 - 009 - 0171 - 7 Faruque s M。 艾伯特 m·J。 Mekalanos J·J。 流行病学、遗传学和生态学的产毒素的霍乱弧菌 微生物学和分子生物学的评论 1998年 62年 4 1301年 1314年 2 - s2.0 - 0031792685 Bhowmick t·S。 达斯 M。 罗伊 N。 Sarkar b . L。 表型和分子类型的 霍乱弧菌O1和O139隔离来自印度 杂志的感染 2007年 54 5 475年 482年 2 - s2.0 - 34147119620 10.1016 / j.jinf.2006.09.018 Shangkuan y . H。 曹 c . M。 林 h . C。 的比较 霍乱弧菌聚合酶链反应指纹和ribotyping O1隔离 医学微生物学杂志》 1997年 46 11 941年 948年 2 - s2.0 - 0030786163 江 s . C。 路易 V。 Choopun N。 沙玛 一个。 安瓦尔 H。 Colwell R R。 遗传多样性的 霍乱弧菌在切萨皮克湾由放大片段长度多态性指纹 应用与环境微生物学 2000年 66年 1 140年 147年 2 - s2.0 - 0033989196