百日咳鲍特菌全基因测序选题的目的和意义百日咳鲍特菌俗称百日咳杆菌，是人类百日咳的病原体。

该菌为鲍特菌属的一种。

百日咳杆菌无鞭毛、不形成芽孢。

有毒菌株有荚膜和菌毛。

专性需氧，最适生长温度35~36℃，最适PH6.8～7.0。

营养要求高。

百日咳鲍特菌常发生菌落变异。

新分离株为S型，称为I 相菌，有荚膜，毒力强。

人工培养后，逐渐形成R型菌落，为IV相菌，无荚膜无毒力。

同时其形态、溶血性、抗原构造、致病力等亦随之变异。

中间过渡相，称为II、III相菌。

百日咳鲍特菌抗原结构包括菌体O抗原和K抗原。

主要致病物质有百日咳毒素（PT）是百日咳鲍特菌的主要毒素，其结构由A、B亚单位组成。

PT具有免疫致敏等作用，与细菌附着纤毛上皮细胞和阵发性咳嗽有关。

丝状血凝素（FHA）促进细菌与纤毛上皮细胞粘附。

腺苷酸环化酶毒素（adenylcyclase toxin）、气管细胞毒素（TCT）,皮肤坏死毒素(DNT).百日咳传染源为早期病人和带菌者。

儿童易感。

通过飞沫传播。

潜伏期7～1d.百日咳鲍特菌属不进入血流，主要造成局部组织损伤。

预防百日咳主要依靠疫苗接种进行人工主动免疫。

我国采用I相百日咳死菌苗与白喉破伤风类毒素制成三联疫苗（DPT）近年来，日本、美国等许多学者已经研究制备百日咳无细胞菌苗代替全细胞菌苗，可显著减低全细胞菌苗的毒性反应。

国内外研究的基本现状百日咳疫苗是预防和控制百日咳最经济最有效手段之一。

自20世纪30年代制成百日咳菌体疫苗开始，百日咳即成为疫苗可预防疾病。

由于百白破疫苗的大量使用是百日咳的发病率大大降低，。

然而据世界卫生组织报告,目前全世界每年仍然有4 000万百日咳患者,其中高达3416 万儿童死于百日咳及其并发症,其中98.18 %病例来自不发达国家[1]。

即便是发达国家或DTP 接种率很高的国家,近年来百日咳病例也有上升的趋势,局部还有爆发性的流行[2]。

值得注意的是，成人和青少年人群中百日咳的报道逐渐增多[3]。

分析原因可能是二方面，首先由于百日咳疫苗已经使用70多年的应用历史，而无细胞百日咳疫苗也有20多年的历史，百日咳杆菌的部分基因可能已经发生突变或缺失，使得疫苗失去保护功效。

近年来报道aPerV包含纯化的蛋白，如：PT、Prn与流行菌株表达的蛋白不一致，并认为抗原漂移致疫苗的效果降低。

荷兰1953年开始使用wPerV，疫苗生产菌株为PtxSlB、PtxSlD亚型，1949～1954年并无PtxSlA亚型菌株，1978～1985年分离到了PtxSlA型菌株，于是认为是新型的变异株[4]。

芬兰Elo—maa等[5]在1953～1964年小规模的流行菌株调查过程中并无PtxSlA型菌株，在1982年首次分离到。

美国疫苗生产菌株的基因型是ptxSlB 亚型，在20世纪40年代开始使用疫苗，在1970年首次分离出PtxSlA亚型的菌株，在此之前分离的菌株为PtxSlB、PtxSlD亚型[6]。

在前苏联的wPerV生产株为PtxSlB、PtxSlD，人群接种疫苗是在1960年左右，在未使用疫苗前的1948～1959年，临床分离株PtxSlB、PtxSlD亚型所占的比例分别为38％、62％。

1970～1979年分离到11％的PtxSlA亚型菌株，而到1980～1989年及以后上升到100％[7]。

在阿根廷疫苗生产菌株为PtxSlB亚型，在1969年分离到PtxSlA亚型的菌株[8]。

这些似乎说明是免疫选择导致了突变株的出现。

但在英国疫苗生产株包含PtxslA、PtxSlB亚型。

Fry 等收集了1940～1949年50株菌，其中PtxslA亚型占50％；1990到1999年收集的105株百日咳鲍特菌，均为PtxSlA亚型。

PtxSlA亚型的菌株最早出现在1949年[9]。

可见PtxSlA亚型的菌株并不是新的变异株，因为它在英国流行多年了。

波兰Gzyl 等研究收集1960～1990年的临床分离菌株中，在20世纪60年代就分离了PtxSlA亚型菌株，稍早于波兰使用疫苗的时间，疫苗生产株也包含了PtxslA、PtxslB两种亚型的菌株[10/11]。

因此与目前所说的非疫苗成分PtxSl亚型的出现，是疫苗诱导的选择性压力导致的是有争议的，于是推测在未使用疫苗的年代，PtxSlA亚型的菌株就在小范围中流行。

因为疫苗的选择性压力或者其它基因的突变，使得PtxSlA亚型菌株的适应性增加，成为主要的流行菌株[12]。

有研究利用分子克隆技术产生1株表达变异PT抗原的百日咳鲍特菌，它能与疫苗产生的抗体发生中和，也能与野生型菌株产生的抗体发生中和，由此推断PT序列的氨基酸的变化，并不会彻底的改变其识别和中和PT抗体的能力[13]。

在美国、英国、芬兰、荷兰等很多发达国家的疫苗生产菌株均是Prn1亚型，在这些国家的研究中有共同的现象是在使用疫苗的20～30年后，均出现了非Prn1。

亚型菌株的流行。

研究中荷兰在1981年出现了非疫苗型的Prn亚型，在20世纪90年代分离的菌株90％是非疫苗型的Prn亚型[14]。

澳大利亚在1985年后首次分离到Prn3。

亚型的菌株，1993年后分离的Prn3。

亚型的菌株占主要比例心[15]。

英国是在1982～1985年分离的。

美国、阿根廷是在1989年后分离到Prn。

亚2型的菌株[15]。

我国台湾地区在1997年分离到了Prn3亚型的菌株。

荷兰、芬兰在20世纪90年代分别流行Prn2亚型和Prn3亚型的菌株，认为这种现象产生的原因是Prn1基因型的wPerV对Prn2亚型的菌株的保护性要强于Prn3亚型的菌株。

在动物试验中发现，Prn基因的可变区拥有免疫原性表位，Prn基因的突变会影响疫苗的效力[16]。

其次是全细胞百日咳疫苗的保护力在3~5年后会下降，在10~12年后就没有保护力了。

百日咳杆菌致病性与免疫的复杂性：百日咳杆菌在生长过程中可以产生十几种与致病有关的毒力因子，依据在致病过程中的作用主要分为两大类：一类为毒素因子，包括百日咳毒素( Pertussis toxin，PT) 。

脂多糖或内毒素(Lipopolysaccharide，LPS) 、皮肤坏死毒素(Dermonecrotictoxin，DNT) 、气管细胞毒素(Tracheal cytotoxin ，TCT)及酰苷环化酶毒素(Adeny2late cyclasetoxin ，ACT)等。

另一类为与细菌的粘附和定居有关的毒力，丝状血凝素( Filamentoush2emagglutinin ,FHA) 、粘着素(Pertactin ，Prn)及凝集原(Agglutinogens ，Agg) 等。

每种因子在百日咳杆菌的致病和免疫中发挥不同的作用，其中大部分为百日咳致病过程中的毒力因子。

随着生物技术的迅猛发展，人们对白日咳的基因组结构以及各种毒力因子、抗原成分的结构和功能有了更加深入的了解，为开发新一代基因工程疫苗提供了理论依据。

现在研究最多的是亚单位疫苗和DNA疫苗。

理想的重组亚单位疫苗应该是能引起显著保护性免疫应答的最小、无毒的蛋白片段。

目前，百日咳亚单位疫苗的研究还比较少，而且用于研究的抗原成分主要是PT、FHA和Prn。

由于这些抗原成分相对分子质量都很大，直接重组表达基本不可能，现在的研究主要是从中筛选具有免疫原性的片段，并对其保护性进行研究。

在百日咳的DNA疫苗研究中，主要是采用S1亚单位的编码基因作为研究对象，以日本研究最多。

Kamachi等126J将编码s1亚单位的基因插入哺乳动物表达载体，免疫动物后，可以抑制天然PT所诱导的白细胞活化。

目前在国内用于疫苗生产的百日咳毒株主要包括P3s10株、18530株和CS株其中CS株是我国研究人员于20世纪50 年代自行分离的菌株，现主要用于无细胞百日咳疫苗的生产。

CS 株和P3s10 株的血清型均为1、2、3型,18530株为1、3型,3株疫苗生产株均为百日咳杆菌Ⅰ相菌,在我国用于百日咳疫苗的生产已经有了半个多世纪的历史。

为了更好地了解我国的百日咳疫苗生产株的基因特征，我将对百日咳杆菌的两种主要保护性抗原分子百日咳毒素的S1蛋白片段和Prn 蛋白的基因进行相关基因序列分析。

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