翟 瑤,周丹娜,梁 婉,楊克禮,袁芳艷,郭 銳,李 鵬,田永祥
(1.長江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434025;2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜禽細菌病防治制劑創(chuàng)制重點實驗室,武漢 430064)
偽狂犬?。≒seudorabies,PR)是由偽狂犬病毒引起的一種急性傳染病,主要表現(xiàn)為發(fā)熱、呼吸道癥狀和神經(jīng)癥狀等[1]。偽狂犬病毒能感染多種家畜及野生動物,而豬是偽狂犬病毒的自然宿主,且其最為易感,發(fā)病情況也最為嚴重[2]。偽狂犬病毒(Pseudo?rabies virus,PRV)可以引起種豬繁殖障礙,新生仔豬神經(jīng)癥狀及急性死亡、生長豬及育肥豬出現(xiàn)呼吸道癥狀等[3-5]。其臨床癥狀取決于感染豬的日齡、感染途徑、感染毒株的毒力及自身免疫情況等[6]。目前,豬偽狂犬病在全球范圍內(nèi)廣泛流行,給世界養(yǎng)豬業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。因此,很多國家采取了PRV凈化策略,歐洲的多數(shù)國家及加拿大、美國和新西蘭等已經(jīng)根除了該病毒[7,8]。隨著規(guī)?;B(yǎng)殖場的增多,2011年中國PRV出現(xiàn)了許多的變異毒株[9],導(dǎo)致養(yǎng)殖場即使免疫了Bartha-K61疫苗也無法達到免疫效果。本研究從臨床病料中分離純化出1株豬偽狂犬病毒——HuB2020,并對其毒力、培養(yǎng)特性及遺傳變異進行了系列研究。
1.1.1 病料 從湖北某豬場采集疑似病料,取組織樣品于-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.1.2 主要試劑 AxyPrep體液病毒DNA/RNA小量試劑盒。胰酶、青鏈霉素雙抗和胎牛血清均購自Gibco公司,DMEM培養(yǎng)基購自HyClone公司,DL 2000 DNA Marker、DL 5000 DNA Marker以及高保真酶PrimeSTAR購自寶生物工程(大連)有限公司。
1.1.3 細胞及試驗動物 所用細胞為豬腎傳代細胞(PK15),試驗動物為6周齡昆明小鼠。
1.2.1 病毒DNA的提取及PCR檢測 將采集的組織病料加適量PBS溶液,勻漿破碎后反復(fù)凍融3次,離心取上清。按照AxyPrep體液病毒DNA/RNA小量試劑盒說明書提取DNA。采用偽狂犬gD基因和gE基因外檢引物分別用于檢測偽狂犬病疫苗毒和野毒。
1.2.2 病毒的分離 以細胞培養(yǎng)瓶進行傳代培養(yǎng),取出細胞培養(yǎng)瓶,棄培養(yǎng)基,用PBS溶液洗細胞2次,加入2 mL DMEM培養(yǎng)基(不含血清)、加入病毒液于37℃中孵育2 h,補足至DMEM(含2%FBS和1%青鏈霉素雙抗)6 mL,同時設(shè)置對照組。待80%左右的細胞出現(xiàn)病變并脫落時收取病毒液,于-80℃反復(fù)凍融3次后繼續(xù)傳代。將收取的病毒進行純化,并使其在PK15細胞穩(wěn)定傳代。
1.2.3gE基因序列遺傳進化分析 用Primer Pre?mier 5設(shè)計gE基因長片段引物,PCR擴增獲得gE基因,經(jīng)過測序獲取基因序列。通過軟件DNAStar分析該病毒基因序列與NCBI上已公布的PRVgE基因序列(表1)的同源性,利用MEGA-X構(gòu)建系統(tǒng)進化樹,對基因序列遺傳進化進行分析。
1.2.4 PRV HuB2020株的病毒滴度測定 從培養(yǎng)箱中取出已鋪好的96孔板,將純化后的病毒液按10倍梯度稀釋,取10-1~10-88個稀釋梯度接種于96孔板,每個稀釋度8孔,每孔接種100μL,并設(shè)置陰性對照,對照孔每孔加入100μL DMEM。將96孔板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱,每天記錄觀察,按照Reed-Muench法計算病毒的TCID50。
1.2.5 PRV HuB2020株在PK15細胞中的一步生長曲線 取細胞培養(yǎng)瓶,棄培養(yǎng)基,用PBS溶液清洗細胞2次,加入1 mL含100 TCID50的病毒液,于37℃CO2培養(yǎng)箱孵育2 h。然后換成2%FBSDMEM培養(yǎng)基,每隔12 h(12、24、36、48、60、72、84、96 h)吸取細胞上清液300μL,并補充同等體積的2%FBSDMEM培養(yǎng)基,測定8個時間節(jié)點病毒液的TCID50,并繪制生長曲線。
表1 PRV參考毒株信息
1.2.6 動物實驗 6周齡昆明小鼠100只,分為5組,每組20只。分別以103.0、104.0、105.0、106.0TCID50/0.1 mL的滴度分別接種4組小鼠,接種劑量為0.1 mL,接種途徑為背部皮下注射,同時以20只小鼠注射同樣劑量的DMEM培養(yǎng)液作為陰性對照。接種后觀察小鼠臨床癥狀及死亡情況,按照Reed-Muench法分別計算病毒的半數(shù)致死量LD50,并以PCR方法檢測病毒在各組織的分布情況。每只小鼠分別取心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟以及腦組織,破碎后取上清,按照AxyPrep的DNA/RNA提取試劑盒說明書提取組織DNA,以提取的組織DNA為模板進行PCR擴增,結(jié)果用GraphPad Prism5進行分析。
提取組織病料基因組DNA,用偽狂犬外檢引物進行檢測。對分離出的病毒進行PRVgD基因和gE基因短片段的PCR擴增,結(jié)果(圖1)表明,擴增出217 bp和368 bp的特異性目的條帶,與預(yù)期大小相符。
圖1 PRV gD/gE基因PCR檢測結(jié)果
將收集的病毒液在PK15細胞上進行傳代培養(yǎng),細胞在接毒24 h后有明顯的細胞病變,細胞變大變圓,呈空泡狀(圖2)。
圖2 HuB2020株感染PK 15的病變觀察(100×)
HuB2020株在PK15細胞上的一步生長曲線結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出,HuB2020株在36 h達到最高值106.5TCID50/0.1 mL,即107.5TCID50/mL,然后病毒滴度逐漸降低(圖3)。
圖3 HuB2020株在PK 15細胞上的一步生長曲線
提取病毒基因組DNA擴增gE基因長片段結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出,成功擴增出2 281 bp的特異性目的條帶,并與NCBI上已發(fā)表的序列進行遺傳進化分析,HuB2020株gE基因核苷酸序列與國外報道的PRV毒株的核苷酸序列同源性為97.6%~99.3%,與國內(nèi)報道的PRV毒株的核苷酸序列同源性為98.9%~99.9%;HuB2020株gE基因編碼的氨基酸序列與國內(nèi)流行變異株同源性為98.9%~99.9%,與 國 內(nèi) 經(jīng) 典 株Ea、Fa、TJ、HeN1等 的 同 源 性 為99.6%~99.8%,與國外經(jīng)典株Becker、Kaplan株等同源性為97.6%~97.9%。同時,基于gE基因的系統(tǒng)進化樹分析發(fā)現(xiàn),PRV-HuB2020株與國內(nèi)分離株屬于相同分支,親緣關(guān)系較近,與國外PRV經(jīng)典毒株Becker不屬于同一進化樹分支,親緣關(guān)系較遠(圖5)。
圖4 gE基因長片段擴增
結(jié)果表明,106.0、105.0TCID50/0.1 mL攻毒組對小鼠的致死率為100%。感染HuB2020株的昆明小鼠半數(shù)致死量(LD50)為1×105.7。小鼠存活數(shù)量隨著稀釋度升高而增多(圖6)。PCR檢測組織嗜性分布結(jié)果顯示,106.0、105.0TCID50/0.1 mL攻毒組對小鼠的神經(jīng)嗜性高達100%,且病毒在腦組織和心臟組織中的檢出率均顯著高于其他組織(圖7)。
圖5 HuB2020株gE基因核苷酸系統(tǒng)進化樹
圖6 小鼠攻毒后存活情況
圖7 小鼠組織感染情況
偽狂犬病是在世界范圍內(nèi)廣泛流行的一種動物傳染病,而且動物一旦感染,可終身帶毒、難以根除。隨著規(guī)模化養(yǎng)殖場的增多,即使免疫了傳統(tǒng)偽狂犬疫苗也無法提供完全保護,甚至出現(xiàn)了許多的偽狂犬變異毒株。而目前對于該病的防控仍以疫苗免疫預(yù)防為主[10]。豬是偽狂犬病毒的主要宿主和惟一自然儲存宿主,感染該病毒的豬因日齡不同表現(xiàn)出不同的癥狀,新生仔豬感染后出現(xiàn)神經(jīng)癥狀及急性死亡,死亡率高達100%,生長豬以及育肥豬在感染后出現(xiàn)呼吸道癥狀等。目前,使用疫苗免疫仍然有流行變異株的出現(xiàn),使偽狂犬病毒在宿主體內(nèi)適應(yīng)后發(fā)生基因突變,這些適應(yīng)性的突變也正是偽狂犬病毒實現(xiàn)跨宿主傳播而感染人。有研究報道偽狂犬病毒感染人的病例,但未能分離出病毒,Liu等[11]首次從人腦脊髓液中分離出偽狂犬病毒,該毒株與中國偽狂犬病毒流行變異株有著相似的生物學(xué)特性,這也進一步表明偽狂犬病毒的可跨種傳播性,使偽狂犬病毒的防控已經(jīng)不再局限于動物,還有養(yǎng)殖行業(yè)的工作人員以及研究人員。目前在中國廣泛使用的疫苗有Bartha-K61、HB98、Ea株等,在偽狂犬病的臨床上有一定的防治作用,但對阻止病毒變異和傳播方面尚未有較好的效果。
本研究以PK15細胞從湖北省某豬場的疑似病料中分離出一株偽狂犬病毒。該病毒在PK15細胞上可以穩(wěn)定地增殖和傳代,并表現(xiàn)出明顯的偽狂犬病毒的細胞病變,感染病毒的細胞出現(xiàn)空泡,變大變圓;病毒純化后測定該病毒最高滴度為107.5TCID50/mL。gE基因長片段的遺傳進化分析結(jié)果表明,該毒株與2011年以來國內(nèi)流行變異株同屬于一個分支,遺傳關(guān)系較近。小鼠攻毒試驗結(jié)果顯示,PRV-HuB2020株對小鼠毒力較強,對小鼠的半數(shù)致死量LD50為1×105.7,相較于Rui等[12]以SC株傳統(tǒng)強毒株的小鼠試驗的毒力更強。組織PCR檢測組織嗜性分布結(jié)果顯示,該毒株對小鼠具有極強的神經(jīng)嗜性,且病毒在心臟組織中的檢出率也顯著高于其他組織,而這種對于心臟組織的嗜性在PRV的研究中鮮有報道。
該分離株為偽狂犬流行變異株且與國內(nèi)流行株同源關(guān)系較近,在PK15上增殖穩(wěn)定且對小鼠有高致死率,具有顯著的神經(jīng)嗜性及心臟組織嗜性。目前對于PR的防控主要以免疫疫苗為主,PRV仍在處于不斷變異的過程,對于養(yǎng)殖行業(yè)來說依舊有著潛在的風(fēng)險。