摘 要 東北虎(Panthera tigris altaica)是全球生物多樣性保護的旗艦物種,在維持生態(tài)系統(tǒng)功能中占據(jù)不可替代的重要地位。東北虎對于可感染家貓的病毒均易感,但目前關(guān)于東北虎病毒病的流行病學資料仍然十分有限。貓冠狀病毒(Feline coronavi?rus,F(xiàn)CoV)感染,輕可導致貓科(Felidae)動物腹瀉,重則呈現(xiàn)高致病性、致死性的貓傳染性腹膜炎(Feline infectious peritonitis,F(xiàn)IP)。因此,采用巢氏PCR方法對來自黑龍江省東北虎林園的6份東北虎全血樣本進行FCoV檢測,結(jié)果顯示2份樣本為陽性(H-11-1241、H-11-1310),陽性率為33. 3%。所得PCR片段與其他參考株同源性為99. 3% ~ 100. 0%。研究結(jié)果豐富了圈養(yǎng)東北虎中貓冠狀病毒流行病學數(shù)據(jù),為其他圈養(yǎng)貓科動物的FCoV 監(jiān)測提供了參考,對野生貓科動物的保護與繁育具有重要意義。
關(guān)鍵詞:東北虎;貓冠狀病毒;巢氏PCR
中圖分類號:S852. 65
文獻標志碼:A
文章編號:2310 - 1490(2024)- 04 - 0896 - 05
DOI:10.12375/ysdwxb.20240424
近年隨著國家對野生動物保護力度的加大,圈養(yǎng)和野生貓科(Felidae)動物數(shù)量也在增加,人為以及各種生態(tài)因素導致了病原體在不同種間的傳播。病毒性傳染病嚴重威脅著貓科動物的健康及種群數(shù)量,感染家貓的多數(shù)病原體都可感染野生貓科動物,并引起相似的臨床癥狀。貓冠狀病毒(Feline coro?navirus,F(xiàn)CoV)主要感染半歲至兩歲的貓,在全球范圍內(nèi)廣泛存在,幼貓更易感染[1]。Kennedy et al.[2]對美國多種圈養(yǎng)貓科動物如獵豹(Acinonyx jubatus)、東北虎(Panthera tigris altaica)進行了FCoV檢測,結(jié)果顯示超過一半的樣本呈現(xiàn)陽性反應(yīng)。東北虎不僅是我國一級重點保護野生動物,還是全球生物多樣性保護的旗艦物種,但目前關(guān)于東北虎的冠狀病毒感染流行病學數(shù)據(jù)幾乎是空白,因此,對東北虎等大型貓科動物進行冠狀病毒感染的監(jiān)測對于本病的防控具有重要意義。
FCoV 于20 世紀60 年代被Holzworth[3]首次發(fā)現(xiàn),屬于尼多病毒目(Nidovirales),冠狀病毒科(Coronaviridae),冠狀病毒屬(Coronavirus),它是一種不分節(jié)段的單股正鏈RNA病毒,擁有一個較為龐大的基因組(約30 kb)[4]。FCoV基因組含有11個開放閱讀框(open reading frames,ORFs),主要編碼4種結(jié)構(gòu)蛋白和7種非結(jié)構(gòu)蛋白,其中結(jié)構(gòu)蛋白分別是刺突蛋白S、膜蛋白E、包膜蛋白M和核衣殼蛋白N;非結(jié)構(gòu)蛋白主要是復制酶蛋白(1a和1b)、輔助蛋白(3a、3b、3c、7a和7b)[5]。FCoV 具有兩種生物型,一種為可導致貓傳染性腹膜炎(Feline infectious perito?nitis,F(xiàn)IP)的貓傳染性腹膜炎病毒(Feline infectiousperitonitis virus,F(xiàn)IPV),呈現(xiàn)高致病性、致死性特征,臨床上根據(jù)腹腔和胸腔是否有滲出液,可將FIP分為干性、濕性和混合型3種;另一種為低致病性的貓腸道冠狀病毒(Feline enteric coronavirus,F(xiàn)ECV)[6],只存在于貓的消化道,通常引發(fā)貓輕微的腸胃腹瀉,嚴重時會導致貓脫水。盡管在FCoV感染的貓中FIP的發(fā)病率比較低,但FIP是導致患貓死亡的主要原因[7]。根據(jù)S 基因序列及抗原性的不同,可以將FCoV分為Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型FCoV是貓科動物獨有;Ⅱ型FCoV 是Ⅰ型FCoV 與犬冠狀病毒(Canine co?rona virus,CCoV)之間發(fā)生重組產(chǎn)生的,具有較強的遺傳變異性,在亞洲地區(qū)Ⅱ型約占FCoV感染的25%甚至更多[8]。
本研究采用巢氏PCR方法對來自黑龍江東北虎林園的6份東北虎全血樣本進行FCoV檢測,以期了解和掌握虎源FCoV的分子流行病學資料,為我國后續(xù)圈養(yǎng)貓科動物FCoV監(jiān)測和預防提供數(shù)據(jù)參考。
1 實驗動物及藥品處理
2021年11月—2022年11月在黑龍江東北虎林園,由專業(yè)獸醫(yī)采集6 份(只)東北虎(0 ~ 6 歲)的全血樣本。所有東北虎在采血前禁食1 d,用含有10 mg/kg氯胺酮飛鏢麻醉(江蘇中牧倍康藥業(yè)有限公司,中國),每只虎由前肢靜脈采血2 mL。采樣后將所有樣品血液放置于含有適量抗凝劑的采集管內(nèi)并于-80 ℃儲存?zhèn)溆谩?/p>
2 方法
2. 1 引物的設(shè)計與合成
參照Herrewegh et al.[9]研究基礎(chǔ)設(shè)計引物,以FCoV的3′-UTR(untranslated region,UTR)部分基因作為目標片段,采用巢氏PCR方法對6份東北虎全血樣本進行逐一篩查,引物序列以及反應(yīng)條件見表1。
2. 2 病毒核酸的提取與反轉(zhuǎn)錄
核酸提取采用Baypure通用型磁珠法病毒DNA/RNA快速提取試劑盒(廣州灣區(qū)生物科技有限公司,中國),并按照試劑盒說明書對全血樣本核酸進行提取,置于-80 ℃儲存。將4 μL隨機引物加入帶有核酸且無RNA酶的EP管內(nèi),置于干式恒溫器中70 ℃培養(yǎng)5 min,再于-20 ℃冰浴5 min;之后向EP管中加入dNTP 8 μL,DEPC水6 μL,M-MLV 5 × Buffer 10 μL,RNase 抑制劑1 μL 和M-MLV 逆轉(zhuǎn)錄酶(Promega 公司,美國)1 μL,于37 ℃反應(yīng)1 h;繼續(xù)置于-20 ℃冰浴5 min,冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>
2. 3 樣品的PCR 檢測
以病毒核酸的反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為模板進行第1 輪PCR擴增,擴增體系25. 0 μL,包含2 × Mix 12. 5 μL,上、下游引物各1. 0 μL,DNA/第1輪PCR 擴增產(chǎn)物1. 0 μL;ddH2O 9. 5 μL。擴增程序:94 ℃預變性5 min;94 ℃變性30 s,58 ℃退火30 s,72 ℃延伸30 s,共45個循環(huán);72 ℃終延伸7 min。將該輪PCR產(chǎn)物進行第2輪擴增,擴增程序與第1輪完全一致,擴增產(chǎn)物大小為177 bp。經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳鑒定后,將PCR檢測陽性產(chǎn)物送至吉林庫美生物科技有限公司進行測序。
2. 4 3′-UTR 基因片段的同源性分析
將測序結(jié)果與NCBI數(shù)據(jù)庫收錄的參考毒株進行BLAST比對分析,使用DNAStar 5. 0軟件的MegA?lign程序?qū)y序所得序列和參考毒株序列(表2)進行同源性比對,再采用R 4. 3進行數(shù)據(jù)分析。組間比較采用卡方檢驗,P lt; 0. 05具有統(tǒng)計學意義。
3 結(jié)果與分析
3. 1 PCR 鑒定結(jié)果
電泳結(jié)果顯示,6份來自黑龍江東北虎林園的樣本中僅有2 份樣本擴增到約177 bp 的陽性目的條帶,陽性率為33. 3%,陽性產(chǎn)物電泳結(jié)果見圖1。
3. 2 同源性比較分析
貓冠狀病毒3′-UTR 保守基因片段經(jīng)巢氏PCR驗證,所獲得的2 株陽性樣本序列之間的同源性達100. 0%,對該樣本擴增產(chǎn)物進行BLAST分析,確定2 株陽性樣本(H-11-1241、H-11-1310)為FCoV。使用DNAStar 軟件的MegAlign 程序?qū)? 株測序毒株和參考毒株的FCoV 部分基因進行同源性比對,兩陽性株與參考株同源性比對相似性為99. 3% ~100. 0%(圖2)。其中,陽性株與來自黑龍江家貓的KY566210、KY566209 和KY292377 的同源性為99. 3%,結(jié)合陽性目的條帶長約177 bp,即存在大約一個堿基的差異,與黑龍江家貓源毒株具有較高的同源性。
4 討論
近年來,我國對圈養(yǎng)東北虎的飼養(yǎng)管理措施逐漸完善,東北虎數(shù)量逐漸上升,但一些病毒(包括FCoV)性傳染疾病給東北虎的繁育帶來巨大壓力。FCoV是一種常見的高傳染性冠狀病毒,可在家貓和野生貓科動物中傳播,其傳播方式主要為糞口傳播。不同品種貓跨地區(qū)培育、流浪貓的增多和養(yǎng)殖市場衛(wèi)生環(huán)境惡劣等諸多因素導致貓冠狀病毒的變異和進化,F(xiàn)CoV不僅在貓群中廣泛流行,還可能對東北虎造成潛在威脅。本研究采用巢氏PCR對6份東北虎全血樣本進行FCoV檢測,結(jié)果有2份全血樣品顯示陽性,陽性率為33. 3%。同源性比對分析顯示,本研究所獲得的基因與黑龍江本地流行毒株具有較高同源性(99. 3%),即存在流浪貓與圈養(yǎng)東北虎交互的可能性。
劉秋瑾等[10]在2015—2016年對黑龍江省3個地區(qū)的貓冠狀病毒進行了分子流行病學調(diào)查,選取黑龍江省哈爾濱市、大慶市和齊齊哈爾市不同寵物醫(yī)院中初步診斷患FIP貓的腹水樣品,結(jié)果顯示我國FCoV-Ⅰ型、FCoV-Ⅱ型均在國內(nèi)流行,但以FCoV-Ⅰ型流行為主。李少柏[11]通過對東北部分地區(qū)貓冠狀病毒的病原學調(diào)查,不僅確定了我國東北地區(qū)的貓冠狀病毒主要以FCoV-Ⅰ型流行為主,還驗證了FCoV感染與年齡及居住方式顯著相關(guān)。這與Klein-Richers et al.[12]在多變量試驗所得到的結(jié)論基本相符,即在多貓科動物聚集環(huán)境中和在幼齡時更易感染FCoV。在區(qū)分貓冠狀病毒的血清型上,一般選取FCoV的S基因序列進行分析。本研究選取高度保守的3′-UTR基因序列不足以分辨東北虎源FCoV的血清型,但采樣時圈養(yǎng)東北虎并未表現(xiàn)出明顯的FIP癥狀(如黃疸、腹部膨大和腹圍增大等),可以確定該陽性樣本的生物型為FECV。
Olarte-Castillo et al.[13]在糞便中長期檢測FCoV的研究結(jié)果表明,個體持續(xù)的病毒脫落是FCoV持續(xù)感染的結(jié)果,而不是不同變體的再感染,即在探討FIP的發(fā)病機制時,觀察到患病個體具有一種逐漸增強的自身感染和排毒能力。這種增強的能力主要源于FCoV毒株在機體內(nèi)引發(fā)的二次感染,而機體的抗依賴性增強作用(ADE)則進一步加劇了FIP的嚴重程度。目前,針對FCoV感染無疫苗和特效治療的藥物,一般的治療方法是:及時補液以糾正酸中毒,使用抗炎抗病毒藥物和適宜適量的抗生素藥物防止繼發(fā)感染?;⒘謭@圈養(yǎng)東北虎有暴露風險,即可能存在流浪貓與東北虎之間交互傳染的情況,故對于抑制FCoV傳播的有效措施是加強圈養(yǎng)東北虎的飼養(yǎng)管理,在無癥狀或出現(xiàn)類似癥狀時,定期或及時地對其進行檢查和藥物預防,并做好患病虎的隔離措施避免交叉?zhèn)鞑?;同時對籠舍嚴格消毒,規(guī)范處理排泄物;提高飼糧質(zhì)量,提高免疫力;避免接觸外界流浪貓,對進出籠舍人員或車輛消毒。
參考文獻:
[1] 李少晗, 張廣智, 崔尚金, 等. 犬貓冠狀病毒研究進展[J]. 中國畜牧獸醫(yī), 2020, 47(12): 4059-4068.
LI S H, ZHANG G Z, CUI S J, et al. Research progress of Ca?nine coronavirus and Feline coronavirus[J]. China Animal Hus?bandry amp; Veterinary Medicine, 2020, 47(12): 4059-4068.
[2] KENNEDY M, CITINO S, MCNABB A H, et al. Detection of fe?line coronavirus in captive Felidae in the USA[J]. Journal of Vet?erinary Diagnostic Investigation, 2002, 14(6): 520-522.
[3] HOLZWORTH J. Some important disorders of cats[J]. The Cor?nell Veterinarian, 1963, 53: 157-160.
[4] GONZáLEZ J M, GOMEZ-PUERTAS P, CAVANAGH D, et al.A comparative sequence analysis to revise the current taxonomy ofthe family Coronaviridae[J]. Archives of Virology, 2003, 148(11): 2207-2235.
[5] DYE C, SIDDELL S G. Genomic RNA sequence of Feline corona?virus strain FIPV WSU-79/1146[J]. The Journal of General Virol?ogy, 2005, 86(Pt 8): 2249-2253.
[6] TEKES G, THIEL H J. Feline coronaviruses: pathogenesis of fe?line infectious peritonitis[J]. Advances in Virus Research,2016, 96: 193-218.
[7] DRECHSLER Y, ALCARAZ A, BOSSONG F J, et al. Felinecoronavirus in multicat environments[J]. Veterinary Clinics ofNorth America: Small Animal Practice, 2011, 41(6): 1133-1169.
[8] 夏紅月. 貓冠狀病毒的檢測和基因的分子進化研究[D]. 沈陽: 沈陽農(nóng)業(yè)大學, 2020.
XIA H Y. Molecular evolutionary analyses and detection on genesof Feline coronavirus[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural Uni?versity, 2020.
[9] HERREWEGH A A P M, DE GROOT R J, CEPICA A, et al.Detection of feline coronavirus RNA in feces, tissues, and bodyfluids of naturally infected cats by reverse transcriptase PCR[J].Journal of Clinical Microbiology, 1995, 33(3): 684-689.
[10] 劉秋瑾, 孫東波, 王欣宇, 等. 2015—2016年黑龍江三個地區(qū)貓冠狀病毒N 基因分子流行病學調(diào)查[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī), 2018(15): 130-134.
LIU Q J, SUN D B, WANG X Y, et al. Molecular epidemiologi?cal investigation of N gene of Feline coronavirus in three regionsof Heilongjiang Province from 2015 to 2016[J]. HeilongjiangAnimal Science and Veterinary Medicine, 2018(15): 130-134.
[11] 李少柏. 東北部分地區(qū)貓冠狀病毒病原學調(diào)查[D]. 長春: 吉林農(nóng)業(yè)大學, 2021.
LI S B. Investigation on the etiology of Feline coronavirus in par?tial regions of northeast China[D]. Changchun: Jilin Agricul?tural University,2021.
[12] KLEIN-RICHERS U, HARTMANN K, HOFMANN-LEHMANNR, et al. Prevalence of Feline coronavirus shedding in Germancatteries and associated risk factors[J]. Viruses, 2020, 12(9):1000.
[13] OLARTE-CASTILLO X A, LICITRA B N, ANDRé N M, et al.Intra-host variation in the spike S1/S2 region of a feline coronavi?rus type-1 in a cat with persistent infection[EB/OL]. bioRxiv[Preprint], 2023[2023-07-25]. https://www. biorxiv. org/content/10. 1101/2023. 07. 31. 551356.
基金項目:國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(202210225035);國家科技部“十四五”重點研發(fā)項目(2023YFF1305401)