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传染病所传染病诊断室猩红热相关研究成果在《The Lancet》和《Cell》联合支持的开源期刊EBioMedicine杂志发表

2018-02-26 15:17打印
  2018年1月11日,《The Lancet》和《Cell》联合支持的开源期刊EBioMedicine在线发表了中国疾病预防控制中心传染病所传染病诊断室尤元海博士课题组关于中国近些年猩红热持续高发的流行病学及其病原基因组进化分析的研究“Scarlet Fever Epidemic in China Caused by Streptococcus pyogenes Serotype M12: Epidemiologic and Molecular Analysis.”,张建中研究员为通讯作者。论文报道后在国际上受到广泛关注,香港大学微生物学系袁国勇教授团队、澳大利亚昆士兰大学感染病研究中心对本文进行了专题评论和新闻报道。
  
  猩红热是一种儿科常见的呼吸道传染病,临床表现以发热、咽峡炎、弥漫性皮疹、草莓舌、疹后褪皮等为主。其病原体为A族链球菌(Group A Streptococcus,GAS),目前尚无有效的商品化疫苗预防猩红热感染。
 
  
  图1. GAS在血培养基上的菌落特点
  
  我国内地、香港自2011年起猩红热发病率出现快速上升,以M12型(emm12)为优势血清型。与此同时越南、韩国等地也报道出现疫情上升。2014年,英国报道出现50年来猩红热首次流行,流行基因型包括emm3、emm4、emm1、emm12等。关于此次全球性暴发的原因尚无定论,目前报道可能与GAS群体遗传变化、通过获取基因增强致病能力、及宿主群体免疫的变化、气象等因素有关。为深入了解我国猩红热流行学及病原学特点,本研究广泛搜集自建国以来我国猩红热的流行病学数据,回顾性分析了1950-2016年我国猩红热发病特点,发现在80年代以前,我国猩红热出现过5次发病高峰,间隔为5-8年,最高峰出现在1958年,发病率为27.51/100,000。80年代后发病率持续下降,1995–2010 年维持在相对较低水平(average value 1.46/100,000)。当前发病水平(2011–2016年)为2003-2010年平均水平的2.62倍,高峰值(2015年,4.96/100,000)与1986年(4.84/100,000)发病水平相当,发病高峰间隔为4年。本研究根据2011-2016年中国猩红热发病率的地域性差异特点将全国划分为高、中、低三个发病水平,并观察到近6年间以长江为分界,高发区域几乎均分布于长江以北,且发病水平较低区域与中等水平区域之间呈交替式转换。发病人群以5岁年龄组幼儿发病率最高(80.5/100,000)。
  
  图2.1950-2016年中国猩红热发病率
  
  该课题组及国内其他地区前期已确定emm12型为近年中国猩红热流行的优势血清型,本研究共搜集、整理了包括分离自中国内地、香港、英国、澳大利亚、美国、黎巴嫩等地在内的248株全球emm12型GAS菌株基因组序列,这使我们能够首次对全球不同地域的emm12型GAS菌株的分子进化及洲际传播特点进行分析。利用生物信息学分析该课题组人员提取了核心基因组SNPs,去掉重复区及移动元件覆盖区域最终获得2637个SNPs,基于最大似然法进化树分析发现,中国emm12型菌株主要分布于cladeI和cladeII,英国菌株70%位于cladeI的一个不同分支(sub-lineage),这提示二者虽然祖先支相同,但是由各自的地域独立进化形成的,因此基于该分析结果,暂不支持当前猩红热的流行为单一克隆洲际传播这一假设。猩红热是一种毒素介导的疾病,主要由A族链球菌携带的超抗原引起。本研究发现所有中国内地M12型菌株均带有ssa基因(编码链球菌超抗原streptococcal superantigen)、91%的菌株带有speC基因(编码链球菌致热外毒素C),进一步分析发现在中国菌株中这些毒力基因主要由前噬菌体ΦHKU.ssa和ΦHKU.vir携带,而在英国菌株中主要由ΦHKU.ssa编码,在一株黎巴嫩的咽炎患者菌株中也发现了这个前噬菌体,提示携带ssa超抗原基因的emm12克隆及其相关移动元件在全球的地域性分布可能较为广泛。前期我们已报道中国猩红热流行菌株对大环内酯类和四环素类呈现高耐药率,本研究进一步发现其耐药基因主要是由两种移动元件ICE-emm12、ICE-HKU397携带。
  
  图3. 248株全球GAS基因组利用最大似然法构建的进化树
  
  综上所述,本研究提示在当前猩红热发病水平持续高位的情况下,在全国乃至全球开展病原学监测,包括对携带外毒素的前噬菌体及携带耐药基因的整合接合子等移动元件的监测至关重要。
  
  图4. GAS电镜下形态
  
  论文及comments已正式发表于EBioMedicine 2018年第二期。
  
  文章链接:http://www.ebiomedicine.com/article/S2352-3964(18)30014-8/fulltext
  
  Comments链接:http://www.ebiomedicine.com/article/S2352-3964(18)30034-3/fulltext
  
  (感谢传染病所黄英老师协助拍摄GAS透射电镜照片)
  
  参考文献:
  
  1. You Y et al.Scarlet Fever Epidemic in China Caused by Streptococcus pyogenes Serotype M12: Epidemiologic and Molecular Analysis. EBioMedicine. 2018 Feb;28:128-135. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.01.010. Epub 2018 Jan 11.
  
  2. Wong SSY, Yuen KY.The Comeback of Scarlet Fever.EBioMedicine. 2018 Feb;28:7-8. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.01.030. Epub 2018 Jan 31
  
  3. You YH, et al. Molecular epidemiological characteristics of Streptococcus pyogenes strains involved in an outbreak of scarlet fever in China, 2011.Biomed Environ Sci. 2013 Nov;26(11):877-85. doi: 10.3967/bes2013.016.
(诊断室 尤元海供稿)




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