趙 冉,蔡振鴻,陳 瓊,張丹英,楊 濤,連玉華
(1.廈門(mén)市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心,福建廈門(mén)361009;2.廈門(mén)市思明區(qū)市政管理中心,福建廈門(mén)361005)
H6 亞型禽流感病毒(AIV)為低致病性AIV,分布廣泛,主要感染水禽呈隱形感染,還可感染陸禽、鼠、水貂、豬,甚至人,危害不容忽視。2007年從廣西健康青年血液中檢出H6 亞型AIV 抗體[1],2013年有H6N1 亞型AIV 感染人的病例報(bào)道[2],證明H6 亞型存在跨宿主感染的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)主要流行過(guò)的H6 亞型有H6N2 AIV、H6N6 AIV。華東地區(qū)流調(diào)發(fā)現(xiàn),2002年~2008年H6N2 AIV分離率較高,2009年后H6N6 AIV 分離率較高。H6N1、H6N5、H6N7、H6N8、H6N9 等其他亞型AIV 偶見(jiàn)報(bào)道。野鳥(niǎo)可攜帶H6 亞型AIV,20 世紀(jì)80年代,北美洲和歐洲野鳥(niǎo)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,H6 亞型是分離率最高的亞型之一[3-4]。亞洲地區(qū)多個(gè)國(guó)家也先后監(jiān)測(cè)到野鳥(niǎo)中H6 亞型的分布[5-8]。本研究對(duì)活禽屠宰場(chǎng)鴨群中分離到的4 株H6 亞型AIV 進(jìn)行全基因組序列測(cè)定、遺傳演化分析和特殊位點(diǎn)的氨基酸分析,掌握分子生物學(xué)信息,為該地區(qū)禽流感防控提供基礎(chǔ)研究資料。
1.1 檢測(cè)樣品及主要試劑 檢測(cè)樣品采自廈門(mén)活禽屠宰場(chǎng)“待宰活禽”的咽喉及泄殖腔。HA AIV 通用診斷試劑盒購(gòu)自QIAGEN 公司;核酸提取試劑(MagMAXTM-97Viral RNA)購(gòu)自Thermo Fisher Scientific 公司;病毒RNA 提取試劑盒購(gòu)自天根生化科技(北京)有限公司;測(cè)序反應(yīng)試劑盒BigDye Terminator 3.1 購(gòu)自美國(guó)ABI 公司。
1.2 病毒的分離與基因測(cè)序 樣品經(jīng)“全自動(dòng)核酸提取儀”提取核酸后(參照RNA 提取試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行),“HA 禽流感病毒熒光定量PCR 通用診斷試劑盒”初篩,確認(rèn)為HA 流感病毒的陽(yáng)性樣本,送哈爾濱獸醫(yī)研究所實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的分離純化及序列測(cè)定(該步驟由哈爾濱獸醫(yī)研究所崔鵬飛老師完成)。HA 檢測(cè)陽(yáng)性樣品用濾膜法過(guò)濾除菌后,接種10 日齡SPF 雞胚,37 ℃孵化72 h 后,收集含有最高血凝價(jià)、最大稀釋倍數(shù)的雞胚尿囊液,連續(xù)純化3 代后,按測(cè)序反應(yīng)試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行序列測(cè)定。
1.3 各基因節(jié)段序列遺傳進(jìn)化分析 借助Lasergene MegAlign 軟件對(duì)1.2 分離的病毒各基因節(jié)段氨基酸序列進(jìn)行同源性及關(guān)鍵位點(diǎn)的分析,利用MEGA5.2 分析軟件進(jìn)行各基因節(jié)段序列的遺傳進(jìn)化分析。通過(guò)Blast 比對(duì)得到與分離病毒株各基因節(jié)段具有最高同源性的病毒株。
2.1 病毒的分離與鑒定 從健康鴨群中分離到4 株H6N6 AIV,病毒命名如下A/duck/Fujian/SD013/2017(H6N6)(簡(jiǎn)稱(chēng)FJ13);A/duck/Fujian/SD086/2017(H6N6)(簡(jiǎn)稱(chēng)FJ86);A/duck/Fujian/SD099/2017(H6N6)(簡(jiǎn)稱(chēng)FJ99); A/duck/Fujian/S1307/2017 (H6N6)( 簡(jiǎn) 稱(chēng)FJ307)。全基因序列上傳至GenBank (MG198925~MG198956)。
2.2 HA 基因及氨基酸序列分析 4 株H6N6 AIV HA 經(jīng)PCR 擴(kuò)增測(cè)序后顯示,該基因1 701 bp,共編碼567 個(gè)氨基酸。4 株分離株HA 核苷酸序列比較,同源性90.7 %~99.5 %,其中FJ13 分離株與其他3 株同源性最低(圖1)。裂解位點(diǎn)的氨基酸序列為PQIETRGL,未見(jiàn)連續(xù)的堿性氨基酸,表現(xiàn)為低致病性AIV 的分子特征。受體結(jié)合位點(diǎn)239 (相當(dāng)于H3 亞型226 位點(diǎn))為Q,241 (相當(dāng)于H3 亞型228 位點(diǎn))為G,易與唾液酸α2-3 受體結(jié)合,表現(xiàn)禽感染嗜性,未發(fā)生人感染嗜性的突變。4 株分離株HA均含有7 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn),分別為26NNS28、27NST29、39NVT41、306NKT308、311NVS313、498NGT500、557NGS559,與新疆野鳥(niǎo)糞便分離株A/WB/XJ/S1541(2015)(H6N6)[9]一致。其中FJ99 株與其他3 株分離株相比,在182 位多出1 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn)182NNT185。結(jié)果表明,目前廈門(mén)這4 株分離株的HA基因序列仍表現(xiàn)為低致病性AIV 特征及禽感染嗜性,未發(fā)生人感染嗜性的突變。FJ99 株多出1 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn),未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,其是否對(duì)病毒毒力產(chǎn)生影響仍有待進(jìn)一步研究。
2.3 NA 基因及氨基酸序列分析 FJ13 分離株NA基因經(jīng)PCR 擴(kuò)增測(cè)序后顯示,該基因1 380 bp,共編碼460aa。4 株分離株NA 核苷酸序列比較,同源性92.4 %~99.4 %,其中FJ13 分離株與其他3 株同源性最低(圖2)。其頸部有11aa 的缺失,這種頸部序列的缺失有利于提高病毒株的毒力;6 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn)51NET53、70NIT72、86NLT88、146NGT148、201NAS203、402NWS403,與新疆野鳥(niǎo)糞便分離株A/WB/XJ/S1541(2015)(H6N6)[4]一致。FJ86、FJ99、FJ307株NA 基因經(jīng)PCR 擴(kuò)增測(cè)序后顯示,該基因編碼區(qū)全長(zhǎng)1 413 bp,共編碼471aa,7 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn),與FJ13 分離株相比增加67NFT69。結(jié)果表明,F(xiàn)J13 病毒株的基因序列存在毒力增強(qiáng)的分子特征。FJ86、FJ99、FJ307 株多出1 個(gè)潛在的糖基化位點(diǎn),未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,其是否對(duì)病毒毒力產(chǎn)生影響仍有待進(jìn)一步研究。
圖1 HA 基因的進(jìn)化樹(shù)Fig.1 Phylogenetic tree of HA gene
圖2 NA 基因的進(jìn)化樹(shù)Fig.2 Phylogenetic tree of NA gene
2.4 內(nèi)部基因及氨基酸序列分析 4 株分離株核苷酸序列比較,其中M 基因的同源性為93%~99.7%,NP 基因同源性為95.1 %~99.8 %,NS 基因同源性為99.3%~100%,PA 基因同源性為93.7%~99.7%,PB1 基因同源性為91.7 %~99.5 %,PB2 基因同源性為97.3 %~99.9 %,其中FJ13 分離株的內(nèi)部因節(jié)段與其它3 株同源性最低。內(nèi)部基因編碼氨基酸序列分析顯示,4 株分離株均出現(xiàn)M1 的N30D、T215A突變,NS1 P42S 突變,這些突變與病毒致病性增強(qiáng)或哺乳動(dòng)物嗜性相關(guān)。FJ13 的NS1 還出現(xiàn)了D92G突變。PB2、NP、PA 這3 個(gè)基因編碼氨基酸未見(jiàn)毒力相關(guān)位點(diǎn)的突變。M2 蛋白為離子通道,關(guān)鍵位點(diǎn)的突變與金剛烷胺類(lèi)藥物耐藥性相關(guān)。4 株分離株M 蛋白均出現(xiàn)V27I 的突變,提示這4 株分離株對(duì)金剛烷胺類(lèi)藥物耐藥性產(chǎn)生了變化。結(jié)果表明,4株分離株內(nèi)部基因編碼氨基酸均出現(xiàn)了與病毒致病性增強(qiáng)、哺乳動(dòng)物嗜性和耐藥性相關(guān)的突變。其中,M1 的N30D、T215A 突變與NS1 的P42S 突變與本地同一時(shí)期分離到的6 株H9N2 亞型相同,提示這幾個(gè)與宿主嗜性和毒力增強(qiáng)相關(guān)位點(diǎn)的變異已趨于穩(wěn)定,或者這兩種亞型相互間存在這兩個(gè)基因重組的現(xiàn)象。
2.5 分離株全基因的遺傳進(jìn)化分析 H6 亞型AIV分為歐亞分支和北美分支。其中歐亞分支又可以細(xì)分為ST339-like、ST2853-like、HN573-like、ST192-like、W312-like 分支等[10]?;蜻M(jìn)化樹(shù)顯示,4 株分離株HA 屬于歐亞分支中的ST2853-like 分支。FJ13的HA 基因序列與2015年浙江雞源分離株A/chicken/Zhejiang/74154/2015 (H6N6)(KU050780)的HA 基因序列同源性最高(98 %);FJ86 的HA 基因序列與2013年江西鴨源分離株A/duck/Jiangxi/10304/2013(H6N6)(KP285309.1)的HA 基因序列同源性最高(98%);FJ99 的HA 基因序列與2014年印度鴨源分離株A/duck/India/11CL01/2014 (H6N2)(KU598235.1)的HA基因序列同源性最高(97 %);FJ307 的HA 基因序列與2013年江西鴨源分離株A/duck/Jiangxi/10304/2013(H6N6)(KP285309.1)HA 基因序列同源性最高(98 %)(圖1)。結(jié)果表明,分離株HA 基因序列與近年來(lái)流行的H6N6 病毒株HA 基因高度同源;部分分離株HA 來(lái)源于H6N2、H6N1 病毒株,或者與它們有著共同的來(lái)源。
基因進(jìn)化樹(shù),4 株分離株NA 基因?qū)儆跉W亞分支。FJ13 的NA 基因序列與2016年浙江雞源分離株A/chicken/Zhejiang/234/2016 (H6N6)(KY056303.1)的NA 基因序列同源性最高(99 %),F(xiàn)J86、FJ99、FJ307 的NA 基因序列與2007年福建鴨源分離株A/duck/Fujian/8089/2007(H6N6)(CY110154.1)的NA基因序列同源性最高(96 %),并且與2014年越南鴨源H5N6 分離株A/muscovy duck/Vietnam/LBM757/2014(H5N6)的NA 基因序列親緣關(guān)系較近,有共同的來(lái)源(圖2)。結(jié)果表明,分離株NA 基因序列與歷年來(lái)流行的H6N6 病毒株NA 基因高度同源;3 株分離株NA 基因序列與H5N6 的HA 基因有共同的來(lái)源。
將分離株的8 個(gè)基因節(jié)段與國(guó)內(nèi)外H6 亞型病毒株進(jìn)行同源性比較,構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)。根據(jù)序列同源性(組內(nèi)同源性95 %以上),15 株H6N6 亞型病毒株中NP、PB1 劃分為7 個(gè)Group,HA、PA 劃分為6 個(gè)Group,NA、M、PB2 劃分為5 個(gè)Group,NS 劃分為2 個(gè)Group,繪制基因圖譜?;驁D譜顯示,15 株H6N6 亞型病毒株表現(xiàn)為12 個(gè)基因型,4株分離株均分別屬于不同基因型。其中,F(xiàn)J13 株與2016年浙江雞源分離株A/chicken/Zhejiang/234/2016(H6N6)屬于同一個(gè)基因型(圖3)。
圖3 H6N6 病毒基因圖譜Fig.3 Genotypes of viruses
我國(guó)家禽中H6 亞型AIV 主要分離自南方水禽,2016年11 月~2017年3 月廈門(mén)活禽交易市場(chǎng)流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示,鴨群中主要為H6 亞型AIV,并存在與其它亞型AIV 混合感染的現(xiàn)象。本研究分離到4 株H6 亞型病毒,均為H6N6 亞型,分離自不同來(lái)源的鴨群,均屬于歐亞分支,遺傳演化呈現(xiàn)多樣性,其中FJ13 與其它3 株親緣關(guān)系最遠(yuǎn)。同源性分析顯示,3 株分離株的NA、NP、PA 等基因與2006年~2007年H6N2 和H6N6 病毒株同源性很高,可見(jiàn)10年前福建及周邊省份流行的H6N2 和H6N6 病毒株的部分內(nèi)部基因仍為本地區(qū)流行的H6N6 病毒株中的優(yōu)勢(shì)基因。本研究結(jié)果表明,4 株H6N6 AIV 均表現(xiàn)為低致病性AIV 特征,但也存在與耐藥性、毒力增強(qiáng)等相關(guān)的突變,屬于4 種不同的基因型,基因來(lái)源呈現(xiàn)多樣性。本研究初步了解該地區(qū)H6 亞型AIV 主要流行病毒株的分子進(jìn)化情況,為AI 防控提供科學(xué)依據(jù)。