鐘植文,冼望強,黎先偉,何柳芬,劉 薇,楊傲冰*
(1.廣東永順生物制藥股份有限公司,廣州511356;2.廣東省動物防疫物資儲備中心,廣州510520)
禽流感是由A型流感病毒引起的一種禽類的感染和/或疾病綜合征,分高致病性和低致病性兩種,低致病性以H9亞型禽流感為主[1]。目前國內(nèi)養(yǎng)雞場多常用BJ94類,如F、SS、SD696等毒株的疫苗,起到一定的預防作用,但未能達到100%的完全保護,仍有 H9亞型禽流感發(fā)生[2-3]。2013年冬,廣東珠三角地區(qū)某雞場的肉雞群發(fā)病并出現(xiàn)死亡,發(fā)病前4天死亡率共計超過1%。本試驗從發(fā)病肉雞群中采樣,經(jīng)病毒的分離、鑒定,確定為H9亞型禽流感病毒。對分離株的HA基因進行序列測定和分析,并與近年流行的H9亞型禽流感毒株和部分常用疫苗毒株HA基因、蛋白進行相似性比較和分析,旨在從分子水平上了解廣東地區(qū)目前H9亞型禽流感病毒的毒力特點,為該病的預防和控制提供理論依據(jù)。
1.1.1 病料樣本 于2013年采自廣東珠三角地區(qū)某雞場的發(fā)病肉雞群。
1.1.2 試驗動物 10日齡SPF雞胚由廣東永順生物制藥股份有限公司提供。
1.1.3 試劑 新城疫病毒、減蛋綜合癥病毒、禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)、H5、H7、H9標準陽性血清購自廣東省動物防疫監(jiān)督所;MiniBEST Viral RNA Extraction Kit、M - MLV 反轉(zhuǎn)錄酶、RNasin、dNTP、Premix Ex Taq購自 TaKaRa(大連)公司。
1.2.1 病毒分離和傳代 采集發(fā)病雞的氣管、肺臟等臟器,研磨后凍融3次,3000 r/min離心8 min,上清液經(jīng)細菌濾器過濾除菌。濾液經(jīng)尿囊腔接種10日齡SPF雞胚8只,0.2 mL/只,接種后置37℃溫箱孵化,棄去24 h內(nèi)死亡雞胚,每天照胚三次,將死亡雞胚置于4℃冰箱,至第96 h將全部雞胚置于4℃冰箱。觀察死亡雞胚病變,收獲死亡雞胚和凍死雞胚尿囊液,并作無菌檢查,然后連續(xù)傳代。
1.2.2 血凝試驗和血凝抑制試驗 參照文獻[4-5]配制1%雞紅細胞懸液,取分離株雞胚尿囊液進行微量血凝試驗;然后具有血凝活性的雞胚尿囊液分別與新城疫病毒、減蛋綜合癥病毒和禽流感病毒H5亞型、H7亞型、H9亞型的標準陽性血清進行微量血凝抑制試驗。
1.3.1 引物設(shè)計 根據(jù)該毒株的初步實驗結(jié)果,從GenBank上獲取多株H9亞型AIV基因序列分析比較后,使用 DNAStar(Verison4.0)和 Primer Premier(Verison5.0)針對HA基因核苷酸序列的保守區(qū)域設(shè)計了1對特異性引物,用于擴增包含HA基因的核苷酸片段,所設(shè)計引物送上海英駿生物有限公司按照PAGE級別合成。引物序列如下,HA1:AGCAAAAGCAGGGG;HA2:AGTAGAAACAAGGGTGTT,預計擴增1700 bp。
1.3.2 RT-PCR 反應 用 Takara MiniBEST Viral RNA Extraction Kit提取分離株雞胚尿囊液的病毒總RNA,用隨機引物為反轉(zhuǎn)錄引物合成cDNA,再用針對H9亞型禽流感病毒HA基因所設(shè)計的特異性引物進行PCR擴增檢測,將RT-PCR擴增產(chǎn)物電泳檢測結(jié)果。
1.3.3 序列測定和分析 擴增產(chǎn)物經(jīng)回收純化后送英濰捷基(上海)貿(mào)易有限公司進行序列測定,將測得的序列提交NCBI BLAST SERVER進行聯(lián)機檢索。應用DNAStar軟件分析HA蛋白裂解位點的氨基酸序列、受體結(jié)合位點以及潛在的糖基化位點,并利用 MEGA 5軟件繪制系統(tǒng)進化樹。從GenBank上獲得 BJ94、SS、F、SD696 等疫苗毒株以及近年來流行毒株的HA基因核苷酸序列(表1),結(jié)合本試驗分離株的相應序列,利用DNAStar軟件包中的MegAlign程序中Clustal W方法進行相似性比較。
2.1 病毒分離和傳代 經(jīng)處理的病料接種10日齡SPF雞胚,96 h內(nèi)均未出現(xiàn)死亡,收獲凍死雞胚尿囊液,無菌檢查為陰性。
2.2 血凝試驗和血凝抑制試驗 分離株的雞胚尿囊液能凝集雞紅細胞,表明其對雞紅細胞具有血凝性,血凝效價(HA)為1∶256。而新城疫病毒、減蛋綜合癥病毒和禽流感病毒H5亞型、H7亞型、H9亞型的標準陽性血清對分離株的血凝抑制效價(HI)分別為 <1∶2、<1∶2、<1∶2、<1∶2、1∶256,證明分離到的病毒株為禽流感病毒H9亞型,命名為A/chicken/Guangdong/JL/2014(簡稱為JL)。
2.3 RT-PCR擴增結(jié)果 利用特異性引物對JL株的RNA進行RT-PCR擴增和瓊脂糖凝膠電泳鑒定,獲得與預期大小一致的目的片段(圖1)。
2.4 HA基因序列的測定及遺傳進化分析 序列測定后,將JL株的HA基因序列經(jīng)NCBI BLAST SERVER檢索,結(jié)果顯示其與GenBank上的RZ853株的核苷酸序列相似性最高,達到97%。利用DNAStar軟件對JL株的HA基因序列進行分析,結(jié)果表明其HA基因含有一個長度為1683個核苷酸的完整ORF,預計編碼560個氨基酸。推導的氨基酸序列分析表明,當中含有8個潛在的糖基化位點,依 次 為:29NST、141NVS、145NGT、298NTT、305NVS、313NCS、492NGT、551NGS。受體結(jié)合位點的氨基酸分別為:109Y、161W、163T、191N、198T、202L、203L,即除了198位氨基酸有所變化外,其它位點均很保守;而其226位氨基酸為L,為哺乳動物受體結(jié)合位點的特征氨基酸。裂解位點(335~341位)的氨基酸序列為RSSR↓GLF,裂解位點附近均無連續(xù)堿性氨基酸插入,僅能被有限的細胞蛋白酶識別,符合低致病性禽流感病毒的分子特征[6-7](表2)?;贘L株與GenBank中的H9亞型禽流感毒株分群參考毒株、國內(nèi)常用疫苗株以及近年來流行毒株的HA基因核苷酸序列,利用MEGA5.2軟件繪制系統(tǒng)進化樹(圖2)。遺傳進化分析結(jié)果表明,JL株屬于4.2.5分支,與RZ853株的親緣關(guān)系最近,與GX55、LG1等近年來流行毒株處于同一進化分支;而國內(nèi)常用疫苗株F、SS、SD696與BJ94株同屬4.2.3分支。分離的JL株所處的4.2.5分支和SS株等常用疫苗株所處的4.2.3分支同屬4.2這一大分支,但兩個分支之間有一定的遺傳距離[8-9]。
圖2 分離株的HA基因的系統(tǒng)進化樹
表2 JL株與各參考毒株HA蛋白關(guān)鍵位點的比較
2.5 HA基因和蛋白序列相似性分析 利用DNAStar軟件包中的MegAlign軟件對JL株HA基因核苷酸、蛋白氨基酸序列與GenBank上獲得毒株的相應序列進行相似性比較。結(jié)果表明,JL株HA基因核苷酸序列、蛋白氨基酸序列與RZ853株等國內(nèi)近年流行的4.2.5分支H9亞型禽流感病毒的相似性較高,分別為90.9% ~97%和94.3% ~99.5%,而與國內(nèi)常用疫苗株 F、SS、SD696 等 4.2.3 分支毒株的相似性較低,分別為88.4% ~89.6%和90.7% ~91.4%。由此可見,同屬4.2 分支的 4.2.5分支(JL株等流行株為代表)和4.2.3分支(SS、F株等常用疫苗株為代表)之間存在了一定的差異。
3.1 JL株的分離鑒定 本試驗從發(fā)病雞群中分離到JL株,它對雞紅細胞有血凝性,而凝集可被H9亞型禽流感病毒標準陽性血清所抑制,測序結(jié)果分析顯示,JL株的HA蛋白裂解位點的氨基酸序列為RSSR↓GLF,符合低致病性毒株的分子特征,證明JL株為H9亞型禽流感病毒低致病力毒株。
3.2 HA基因分析 裂解位點、受體結(jié)合位點和抗原位點都位于血凝素HA蛋白中,選用HA基因來分析H9亞型禽流感病毒的致病性、宿主特異性、抗原性以及遺傳變異等情況,可得到較為可靠的分析結(jié)果。受體結(jié)合位點方面,JL株及近年來的流行株HA蛋白的第226位氨基酸均發(fā)生了谷氨酸Q→亮氨酸L的突變,呈現(xiàn)出典型的人流感病毒受體結(jié)合特性,這提示H9亞型禽流感病毒不經(jīng)中間宿主適應就能直接感染人類的趨勢更明顯,在未來可能對公共衛(wèi)生安全構(gòu)成巨大威脅[10]。至于潛在糖基化位點,JL株相比 F、SS等疫苗株發(fā)生了 S145N、T220I、P315S等突變,導致缺少 218NRT、增加了145NGT、313NGT潛在糖基化位點。145NGT的出現(xiàn)造成病毒不與抗H9N2的單克隆抗體F6、2A4發(fā)生反應,直接導致病毒致病性和抗原性的改變[11];但其它兩個突變對于抗原性有多大影響,目前尚未清晰?;贘L株HA基因序列的系統(tǒng)進化樹表明,JL株屬于4.2.5分支,而國內(nèi)常用疫苗株F株、SS株、SD696株與BJ94株同屬4.2.3分支,JL株所處的4.2.5分支和疫苗株所處的4.2.3分支雖然同屬4.2這一大分支,但兩個分支之間有較明顯的遺傳距離和差異。本次分離的JL株和當前的流行株類似,均與疫苗株有一定的核苷酸、氨基酸序列以及抗原性差異,當前使用的疫苗株不一定能夠提供100%的完全保護。
3.3 H9的防控 當前一些肉雞場有H9亞型禽流感的暴發(fā)和流行,不能夠完全歸結(jié)為毒株變異、抗原性改變而使現(xiàn)有的疫苗不能完全保護,在多數(shù)情況下可能還與飼養(yǎng)環(huán)境、管理水平、免疫失誤等原因有關(guān)。畢竟商品肉雞生長周期短,免疫器官發(fā)育尚未成熟,接種滅活疫苗并未能迅速產(chǎn)生有效保護力,加上滅活疫苗主要誘導機體產(chǎn)生循環(huán)抗體,免疫雞群可能缺乏足夠的分泌型抗體,從而對粘膜的保護效果較低。如果飼養(yǎng)環(huán)境差,病原復雜,管理水平低,應激因素多,均會加重疫情。因此,要結(jié)合隔離、消毒等生物安全措施以及規(guī)范飼養(yǎng)管理來綜合防治,并適當結(jié)合應用有效的優(yōu)質(zhì)滅活苗(含有4.2.5分支毒株)進行補免,這有可能減少H9亞型禽流感的發(fā)生,或者降低其危害。
[1]甘孟侯.禽流感(第二版)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2004:1-91.
[2]盧受升,高慧敏,丁紅星,等.廣東地區(qū)今年H9亞型禽流感的HA基因的序列分析[J].南粵動物防疫,2014,(4):23-27.
[3]張曉娟,劉媛媛,王俊亞,等.河南部分地區(qū)H9亞型禽流感病毒的分離鑒定及交叉免疫攻毒保護試驗[J].中國農(nóng)學通報,2012,28(26):67-70.
[4]GB/T 18936-2003,高致病性禽流感診斷技術(shù)[S].
[5]殷 震,劉景華.動物病毒學[M].第二版.北京:科學出版社,1997:262-264.
[6]Rohm C,Horimoto T,Kawaoka Y,et al.Do hemagglutinin genes of highly pathogenic avian influenza virus constitute unique phylogenetic lineages?[J].Virology,1995,209(2):664-670.
[7]Lin Y P,Shaw M,Gregory,et al.Avian-to-h(huán)uman transmission of H9N2 subtype influenza a virus:relationship between H9N2 and H5N1 human isolates[J].Proc Natl Acad Sci USA,2000,97:9654-9658.
[8]尚飛雪,劉 爍,蔣文明,等.近年來中國H9亞型禽流感分離株譜系分析[J].中國動物檢疫,2012,29(4):51-53.
[9]Wenming Jiang,Shuo Liu,Guangyu Hou,et al.Chinese and Global Distribution of H9 Subtype Avian Influenza Viruses[J].PLOS ONE,2012,7(12):1-8.
[10]陳瑞愛,賴漢漳,賀東生,等.20株雞源H9N2亞型禽流感病毒HA基因的變異分析[R].中國畜牧獸醫(yī)學會禽病學分會第十六次學術(shù)研討會論文集,2012:22.
[11]陳 陸,鄭鹿平,趙 軍,等.H9N2亞型禽流感病毒HA蛋白S145N變異株致病性及抗原特性[J].畜牧獸醫(yī)學報,2012,43(1):82-89.