袁海延,于慧,王好,周井祥,張瑞雪,劉建平,馬躍,王釗
(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),長(zhǎng)春130118)
錦鯉皰疹病毒病的研究進(jìn)展
袁海延,于慧,王好,周井祥?,張瑞雪,劉建平,馬躍,王釗
(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué),長(zhǎng)春130118)
就錦鯉皰疹病毒病的病原學(xué)、流行病學(xué)特征、臨床癥狀、檢測(cè)方法和防治技術(shù)方面取得的成果進(jìn)行了綜述,為研究和預(yù)防錦鯉皰疹病毒病提供參考。
錦鯉皰疹病毒;分子生物學(xué);檢測(cè)方法;防治技術(shù)
錦鯉皰疹病毒?。↘oi Herpesvirus Diease,KHVD)是由錦鯉皰疹病毒(Koi Herpesvirus,KHV)引起的一種高傳染性和高致死性的疾病,主要感染錦鯉、普通鯉魚(yú)及其變種。1998年首次從美國(guó)和以色列的患病鯉魚(yú)和錦鯉中分離出來(lái)并被證實(shí)。2001年香港首次爆發(fā)該疾病,最近已入侵了東南亞許多國(guó)家的初始種群。KHVD在2006年被世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(OIE)列為必需報(bào)告的疾?。?],但由于其發(fā)展史較短,有關(guān)KHVD的病原體、診斷方法及相關(guān)防疫措施的研究相對(duì)較少。本文就KHVD的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述,以期為錦鯉皰疹病毒病的后續(xù)研究提供參考。
1.1 KHV的分類(lèi)和命名 最初由于KHVD臨床癥狀主要是腎臟出血紅腫和鰓壞死病變,被稱(chēng)為鯉魚(yú)間質(zhì)性腎炎和鰓壞死病毒(CNGV),后最終被命名為錦鯉皰疹病毒(KHV)[2]。KHV為皰疹病毒科(Herpesviridae),鯉皰疹病毒屬(Cyprinid herpesvirus),又稱(chēng)鯉皰疹病毒3型(CyHV-3),與鯉痘瘡病毒(鯉皰疹病毒1型,CyHV-1)和金魚(yú)造血器官壞死病毒(鯉皰疹病毒2型,CyHV-2)同屬。KHV形態(tài)特征與其他兩種魚(yú)類(lèi)皰疹病毒類(lèi)似,但在臨床癥狀、宿主范圍、抗原性、生長(zhǎng)特性和細(xì)胞病變類(lèi)型等方面不同于二者[3]。
1.2 KHV分子生物學(xué)特性 KHV屬于皰疹病毒目(Herpesvirales)中的魚(yú)類(lèi)皰疹病毒科(Alloherpesviri?dae)[4],是一種較大的線性、雙鏈DNA病毒,基因組大小為295 kb,末端含有22個(gè)正向重復(fù)序列,共有156個(gè)開(kāi)放性閱讀框(ORF)和8個(gè)末端重復(fù)序列,GC含量占全部核苷酸的59.2%。成熟的病毒粒子呈球形,直徑約為170~230 nm,主要由囊膜,皮層,衣殼,核心組成。核衣殼是直徑為110 nm左右的二十面體對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),外有囊膜結(jié)構(gòu)包裹。病毒核表面有螺紋結(jié)構(gòu),核內(nèi)有一不對(duì)稱(chēng)的電子致密區(qū)域,被認(rèn)為是病毒基因組組成的核蛋白[5]。
1.3 KHV基因組結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展 目前,對(duì)KHV的主要基因型已經(jīng)確定,其全基因組的結(jié)構(gòu)及編碼蛋白的功能的研究較為滯后。僅個(gè)別較保守的ORF的功能已經(jīng)確定,并被成功克隆。
1.3.1 結(jié)構(gòu)蛋白 2010年,Michel B等人利用質(zhì)譜的方法已確定KHV成熟病毒粒子由40種蛋白質(zhì)組成,包括3個(gè)核衣殼蛋白(ORF72、ORF78、ORF92)、13個(gè)囊膜蛋白(ORF25、ORF32、ORF59、ORF65、ORF81、ORF99、ORF108、ORF115、ORF131、ORF132、ORF136、ORF148、ORF149)、2個(gè)間質(zhì)蛋白(ORF62、ORF132)以及22個(gè)未分類(lèi)蛋白[5]。但是只有個(gè)別基因經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其功能。2012年,李新偉克隆出編碼膜糖蛋白的ORF25和囊膜蛋白ORF81基因,并成功構(gòu)建核酸疫苗[6]。ORF25表達(dá)蛋白存在于細(xì)胞質(zhì)中,是KHV的主要結(jié)構(gòu)蛋白,具有良好免疫原性[7]。ORF81[8]基因表達(dá)囊膜蛋白,含有四個(gè)跨膜區(qū)域,參與病毒與細(xì)胞融合及病毒對(duì)細(xì)胞的吸附、穿入和釋放。
1.3.2 非結(jié)構(gòu)蛋白 根據(jù)蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)可分為5個(gè)家族:ORF2家族、TNFR(腫瘤壞死因子受體)家族、ORF22家族、ORF25家族和Ring家族。ORF2家族包括ORF2和ORF9,其中ORF2[9]基因表達(dá)膜蛋白。TNFR家族包括ORF4和ORF12。TNFR家族的兩個(gè)基因(ORF4/12)編碼的蛋白具有TNFRmotif.ORF25家族編碼6個(gè)膜蛋白(ORF25[6-7]、ORF26、ORF27、ORF65[7],ORF148和ORF149);RING家族共編碼四個(gè)蛋白(ORF41、ORF128、ORF144、ORF150)均含有鋅指結(jié)構(gòu)(RING Finger)特征基序。
KHV的主要毒力基因可能為T(mén)K基因[10],對(duì)應(yīng)ORF55,編碼胸腺嘧啶脫氧核苷激酶。其功能為催化脫氧胸腺嘧啶核苷酸化成dTMP,并進(jìn)一步磷酸化為dTTP,即組成DNA分子的基本成分,此外也間接參與dCTP、dGTP和dATP等物質(zhì)的合成。與病毒在宿主體內(nèi)保持潛伏感染狀態(tài)以及激活潛伏感染狀態(tài)密切相關(guān),具有關(guān)鍵性的作用。
KHV的免疫原性蛋白5個(gè)[11],分別為ORF56、ORF150、ORF92、ORF22和ORF23.其中ORF56為糖蛋白,ORF150為RING家族脂蛋白,ORF92為主要衣殼蛋白,ORF22為膜蛋白,ORF23編碼白介素-10。這些免疫調(diào)節(jié)基因是保守的,并且可以在逃避宿主免疫系統(tǒng)的病毒的能力中起重要作用。
KHV感染造成錦鯉和普通鯉魚(yú)的重大死亡。這種疾病早前在以色列被稱(chēng)為鯉魚(yú)間質(zhì)性腎炎和鰓壞死的疾?。–NGV)。錦鯉皰疹病毒首次于1998年在以色列和德國(guó)爆發(fā)。隨后在美國(guó)、英格蘭和荷蘭爆發(fā)被報(bào)道[1]。2002年,首次在中國(guó)廣東省發(fā)現(xiàn)該?。?2]。2011年,朱霞等利用框鏡鯉魚(yú)鰭細(xì)胞(KFC)從我國(guó)遼寧省某養(yǎng)殖的患病錦鯉分離得到該病毒[13]。如今KHVD現(xiàn)已蔓延到大多數(shù)大洲,至今為止,超過(guò)30多個(gè)國(guó)家或地區(qū)爆發(fā)該病,包括以色列、英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)南非、波蘭[14]、捷克共和國(guó)[15]、日本[16]、澳大利亞、韓國(guó)[17]、馬來(lái)西亞、中國(guó)[18]、加拿大[9]、俄羅斯[20]、新加坡以及印度等。
KHVD感染宿主的范圍比較窄,目前只發(fā)現(xiàn)易感染錦鯉、鯉魚(yú)及其變種魚(yú)。幼魚(yú)與成魚(yú)均易感染。一般疾病的潛伏期5~7 d,特點(diǎn)是當(dāng)水溫在15~25℃范圍內(nèi),突然發(fā)病,迅速蔓延[21]。KHVD發(fā)病最適溫度為20~25℃,30℃以上病毒會(huì)處于休眠狀態(tài),最新研究發(fā)現(xiàn)KHV可以在冰下繁殖,發(fā)病時(shí)水溫為-2~5℃,平均3℃[22]。KHV爆發(fā)后幸存的魚(yú)帶毒,可將疾病傳染給其他魚(yú)。
感染KHV后的錦鯉或鯉魚(yú)的臨床癥狀與病程有關(guān),處于不同時(shí)期的患病魚(yú)的癥狀有差異。在感染初期,體表有少量出血點(diǎn)和白斑,鱗片松動(dòng),脫落并帶有血絲;肛門(mén)略微紅腫;眼凹陷,眼底出血;鰭條充血,尾鰭最為嚴(yán)重,臀鰭和背鰭次之;皮下和肌肉出血;打開(kāi)鰓蓋,鰓絲呈深紅色,減去一條全鰓,血流量減少且凝固迅速;腸道充血發(fā)紅且硬挺,腎腫大顏色發(fā)紅,脾臟有出血點(diǎn),膽汁的顏色較深。感染中后期出現(xiàn)精神抑郁,行動(dòng)遲緩且無(wú)方向感的游泳或停止游泳,皮膚出血及出現(xiàn)白斑和水泡,鰭條上有血絲,鰓蓋和鰓絲出血并產(chǎn)生大量粘液,患病魚(yú)在1~2 d內(nèi)死亡。KHV發(fā)病時(shí),出現(xiàn)發(fā)病急,感染率和死亡率高等特點(diǎn),且容易死亡的常是體態(tài)肥碩的[3]。
由于KHV傳播快,感染率和死亡率高,潛伏時(shí)間長(zhǎng),所以需要研究出能快速準(zhǔn)確的診斷KHV的辦法以便對(duì)魚(yú)群及時(shí)有效的處理從而控制KHV的傳播。通過(guò)常規(guī)的臨床診斷不能對(duì)錦鯉皰疹病毒病進(jìn)行確診,還需結(jié)合試驗(yàn)技術(shù)診斷方法。迄今為止,許多技術(shù)已被用于魚(yú)錦鯉皰疹病毒的檢測(cè)[23]。目前主要的診斷方法有細(xì)胞分離培養(yǎng)檢測(cè)、血清中和試驗(yàn)和分子生物學(xué)檢測(cè)。
4.1 細(xì)胞分離培養(yǎng) 該病毒可在易感的魚(yú)類(lèi)細(xì)胞分離,如KFC、KF-1、KT-2或CCB的細(xì)胞株。目前,國(guó)內(nèi)KHV細(xì)胞分離培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。2011年,中國(guó)中山大學(xué)何建國(guó)等人建立了一種鯉魚(yú)鰭條細(xì)胞系KCF-1,并成功分離得到了KHV[24]。同一年,吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)朱霞等人也成功的分離得到了KHV[25]。
4.2 分子生物學(xué)診斷方法
4.2.1 PCR技術(shù) PCR是KHV檢測(cè)的一種更具體和敏感的方法,Nested-PCR[13]、實(shí)時(shí)PCR[26]、熒光定量PCR[27]已經(jīng)開(kāi)發(fā)使用于錦鯉皰疹病毒的檢測(cè)。由于KHV含有內(nèi)含子,所以設(shè)計(jì)跨越內(nèi)含子區(qū)域的引物,使用RT-PCR[28]方法也可以準(zhǔn)確的鑒定該疾病。但是PCR方法不能用于活魚(yú)檢測(cè)。
4.2.2 環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(LAMP) 經(jīng)過(guò)不斷地改良,LAMP法的敏感度和特異性越來(lái)越高。最近,Wen-Hsin等[29]建立了一個(gè)在集成微流體系中,運(yùn)用LAMP法快速分離和檢測(cè)水產(chǎn)病原的工具。該工具可以在65 min內(nèi)完成樣品前處理,LAMP程序及光學(xué)檢測(cè)的全過(guò)程,可以同時(shí)檢測(cè)四種病原體。因此,LAMP在未來(lái)可能成為快速檢測(cè)KHV的有力工具。
除了上述方法外還有ELISA方法、電鏡技術(shù)及原位雜交技術(shù)等。ELISA方法是一種間接診斷方法,可以通過(guò)檢測(cè)錦鯉和鯉魚(yú)血清中抗KHV抗體來(lái)診斷。但是,ELISA方法檢測(cè)KHV的背景值高,與CCV和CHV之間具有較高的交叉免疫反應(yīng)。另外,魚(yú)類(lèi)的血清抗體水平較低,不易檢出,因此ELISA的應(yīng)用受到了一定的限制。電鏡技術(shù)及原位雜交技術(shù)所需要儀器設(shè)備非常昂貴,不適宜推廣應(yīng)用。
KHVD給世界各地的鯉魚(yú)和錦鯉養(yǎng)殖業(yè)都造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,而且一旦爆發(fā),病情很難控制。及時(shí)采取有效的預(yù)防措施是控制該病的主要途徑。
5.1 免疫預(yù)防 防制病毒性傳染病的有效方法是疫苗免疫。目前減毒疫苗、滅活苗、核酸疫苗已經(jīng)投入使用。減毒疫苗對(duì)魚(yú)的免疫保護(hù)作用可維持至少8個(gè)月,目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)。滅活苗還沒(méi)有商業(yè)化生產(chǎn)。
由于滅活疫苗和減毒疫苗在穩(wěn)定性、成本及保護(hù)率方面還有許多缺點(diǎn),所以核酸疫苗應(yīng)運(yùn)而生,通常通過(guò)克隆KHV某段序列并構(gòu)建真核表達(dá)重組質(zhì)粒,然后免疫試驗(yàn)動(dòng)物而獲得的特異性抗體。滅活疫苗和減毒疫苗無(wú)法誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫。而核酸疫苗不僅可以誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生細(xì)胞免疫,且保護(hù)力持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。到現(xiàn)在為止,仍沒(méi)有可靠地核酸疫苗產(chǎn)生。Fuchs等[30]人生產(chǎn)的具有刪除病毒核糖核苷酸還原酶(RNR)、胸苷激酶(TK)、尿嘧啶脫氧核糖核苷三磷酸酶(dUTPase)、或刪除TK和dUTP基因的重組KHV。所有的病毒突變株在培養(yǎng)細(xì)胞中均有復(fù)制能力,但TK或dUTP缺失株空斑變小,滴度降低,對(duì)鯉魚(yú)感染力衰減。所以構(gòu)建的TK或dUTP缺失株對(duì)于KHV的防控有很大的借鑒意義,可以進(jìn)一步研究KHV基因缺失疫苗。
5.2 其他防控方法 有研究[31]認(rèn)為,KHVD的流行是季節(jié)性水溫變化導(dǎo)致的,由此提出爆發(fā)的控制可以通過(guò)控制養(yǎng)殖中的水溫來(lái)實(shí)現(xiàn),還可以通過(guò)篩選對(duì)KHV有抵抗力的雜交種和品系來(lái)降低由KHVD造成的損失,但該方法不適用于篩選有KHV抗性的觀賞錦鯉。
當(dāng)前,KHVD已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到了鯉魚(yú)養(yǎng)殖業(yè),關(guān)于KHVD急需多方面深入研究,如生物學(xué)及分子生物學(xué)的深入研究、基因組每個(gè)基因功能的確定、診斷方法的研究、敏感細(xì)胞系的建立和研制有效的疫苗等。
目前,在我國(guó)關(guān)于KHVD爆發(fā)的報(bào)道并不多見(jiàn)。但是我們必須提高警惕,盡快建立特異、敏感、快速、適宜現(xiàn)場(chǎng)診斷的方法,加強(qiáng)進(jìn)出口口岸檢疫,控制KHVD在國(guó)內(nèi)的傳播,避免KHVD對(duì)鯉魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)造成巨大損失。
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(編輯:李文平)
Research Progress of Koi Herpesvirus Disease
YUAN Hai-yan,YU Hui,WANG Hao,ZHOU Jing-xiang?,ZHANG Rui-xue,LIU Jian-ping,MA Yue,WANG Zhao
(Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)
The achievements of etiology,epidemiological characteristics,clinical symptoms,detection method,the prevention and control technology for the koi herpesvirus disease were summarized to provide a reference for research and prevention of koi herpesvirus disease.
koi herpesvirus;molecular biology;detection method;prevention and control technology
2015-01-16
A
1002-1280(2015)05-0062-04
S943
袁海延,碩士研究生,從事動(dòng)物病毒分子生物學(xué)研究。
周井祥。E-mail:zhjxnd@126.com