李俊強, 張苗苗, 張峻晨, 付寅, 秦子揚, 李曉迎, 張龍現(xiàn)

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450046;2.河南省人獸共患病國際聯(lián)合實驗室,河南 鄭州 450046)

十二指腸賈第蟲(Giardiaduodenalis)(亦稱藍(lán)氏賈第鞭毛蟲或腸賈第蟲)是引起賈第蟲病的主要病原。據(jù)估算,全球范圍內(nèi)每年約2.8億人感染十二指腸賈第蟲,其引起的賈第蟲病在發(fā)展中國家發(fā)病率較高[1]。賈第蟲病典型的臨床癥狀為腹瀉,5歲及以下兒童嚴(yán)重時可能出現(xiàn)死亡[2]。賈第蟲主要通過糞口途徑進(jìn)行傳播,被感染個體排出的包囊可通過飲水或食物傳播,是潛在的傳染來源,目前已經(jīng)報道多起水源性及食源性賈第蟲病的暴發(fā)[3]。然而,迄今為止尚無有效防控賈第蟲病的藥物與疫苗[4]。家兔是一種重要的經(jīng)濟(jì)動物,同時也是多種人獸共患病原的重要傳播來源[5],ROBINSON等[6]和NAGUIB等[7]曾分別報道家兔是導(dǎo)致人隱孢子蟲病暴發(fā)和感染的主要來源。同時,家兔也可作為寵物進(jìn)行家庭飼養(yǎng),其攜帶的人獸共患病原具有通過食物或飲水進(jìn)行傳播的潛在威脅。國內(nèi)外報道十二指腸賈第蟲在家兔中的感染率為1.9%～72.3%[8-15],基因型鑒定分類為A、B和E這3種集聚體,均具有潛在的人獸共患性[8,14-15],表明家兔在十二指腸賈第蟲的人獸共患傳播過程中起重要作用。中國是世界上最大的兔肉生產(chǎn)國[16]。本綜述對目前中國兔源十二指腸賈第蟲的分子流行病學(xué)研究進(jìn)行了總結(jié)和分析,以更好了解賈第蟲病在中國家兔中的流行病學(xué)特點,評估其人獸共患傳播風(fēng)險,以期為中國兔源賈第蟲病的防控提供理論指導(dǎo)。

1 十二指腸賈第蟲分類

賈第蟲(Giardiaspp.)是一種廣泛存在于人類和多種動物的腸道寄生性原蟲,根據(jù)其形態(tài)結(jié)構(gòu)和感染宿主范圍目前被分為9個種類[17],分別為十二指腸賈第蟲(Giardiaduodenalis)、微小賈第蟲(Giardiamicroti)、鼠賈第蟲(Giardiamuris)、敏捷賈第蟲(Giardiaagilis)、蒼鷺賈第蟲(Giardiaardeae)、鸚鵡賈第蟲(Giardiapsittaci)、瓦氏賈第蟲(Giardiavarani)、袋貍賈第蟲(Giardiaperamelis)和倉鼠賈第蟲(Giardiacricetidarum)。新的賈第蟲種還在不斷被發(fā)現(xiàn)與鑒定,其中袋貍賈第蟲和倉鼠賈第蟲分別于2016年[18]和2018年[19]被命名。

十二指腸賈第蟲宿主范圍最為廣泛,可感染包括人在內(nèi)的多種哺乳動物,具有重要的人獸共患性[20]。十二指腸賈第蟲在全球范圍內(nèi)流行,對人類、寵物及家畜健康造成嚴(yán)重危害,引起較為重大的經(jīng)濟(jì)損失[21]。十二指腸賈第蟲是一個復(fù)雜的綜合體[22],常用于十二指腸賈第蟲基因型分型的位點包括小亞基核糖體(small subunit ribosomal RNA,SSUrRNA)、磷酸丙糖異構(gòu)酶(triosephosphate isomerase,tpi)、谷氨酸脫氫酶(glutamate dehydrogenase,gdh)和β-賈第素(β-giardin,bg)。通過比較基因片段的特異性和序列的差異性,十二指腸賈第蟲被分為8個集聚體(A～H),每個集聚體形態(tài)學(xué)差異不顯著,但具有一定的宿主特異性[20-21]。十二指腸賈第蟲集聚體A和集聚體B感染人類和多種哺乳動物,具有顯著人獸共患潛力[2];集聚體C和D主要感染犬科動物;集聚體E主要感染豬和反芻動物;集聚體F多感染貓科動物;集聚體G僅感染嚙齒類動物;集聚體H僅感染海洋動物[20]。十二指腸賈第蟲不同集聚體之間感染宿主范圍存在顯著差異,因此將不同的集聚體分別命名為不同的賈第蟲種[20-21]。

根據(jù)宿主范圍,十二指腸賈第蟲集聚體A和B具有廣泛的宿主范圍,可在人類與動物間進(jìn)行傳播,嚴(yán)重危害公共衛(wèi)生安全[2]。到目前為止,除了集聚體A和B之外,集聚體C、D、E和F也均有感染人的零星報道[23-29],其中集聚體E感染人的報道稍多[23,25-27,29]?；谑改c賈第蟲多位點基因分型(multi locus genotyping,MLG)技術(shù),集聚體A又可以分為3個亞型,分別為AⅠ、AⅡ、AⅢ,各亞型之間具有寄生宿主偏好性[21,30]。亞集聚體AⅠ主要感染家畜;AⅡ主要感染人;AⅢ主要感染野生哺乳動物[21]。集聚體B之前被分為2個亞型(BⅢ和BⅣ)[21-22],然而在系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化分析中并沒有獲得足夠支持,且有其他亞型存在[9,31-32]。

2 兔源十二指腸賈第蟲概述

針對兔源十二指腸賈第蟲的分子流行病學(xué)研究主要是利用巢式PCR擴增和序列分析技術(shù)[20],可以鑒別賈第蟲不同物種及同物種的不同基因型或亞型,對于賈第蟲基因型(集聚體)分析常用的靶點基因包括SSUrRNA、bg、gdh和tpi等[20,33]。其中,SSUrRNA基因最為保守,主要用于檢測其感染情況;bg、tpi和gdh基因主要用于集聚體或亞型鑒定[13]。PCR檢測具有特異性強和敏感性高的特點,但不同集聚體混合感染同一宿主或集聚體遺傳差異較小時,難以依靠單一分子位點對十二指腸賈第蟲分離株進(jìn)行準(zhǔn)確分型鑒定與區(qū)分混合感染情況,因此需要進(jìn)行多位點基因分型技術(shù)進(jìn)行基因型的鑒定。

目前,在世界范圍內(nèi),關(guān)于兔源十二指腸賈第蟲的流行病學(xué)調(diào)查研究較少。除中國外,只有尼日利亞、厄瓜多爾、澳大利亞和歐洲的部分國家報道了兔源十二指腸賈第蟲的感染情況。其中,尼日利亞的兔源十二指腸賈第蟲的感染率最高,可達(dá)72.3%[8];其次是厄瓜多爾為20.0%[34];歐洲多個國家的平均感染率為7.6%[35];俄羅斯和澳大利亞的感染率分別為1.8%[36]和1.0%[37]。這表明兔源十二指腸賈第蟲在世界范圍內(nèi)嚴(yán)重危害動物健康和威脅公共衛(wèi)生安全。

3 兔源十二指腸賈第蟲流行病學(xué)分析

3.1 兔源十二指腸賈第蟲分子流行情況

截至2022年6月,中國共有9個省、自治區(qū)、直轄市報道了兔源十二指腸賈第蟲的分子感染流行情況(表1),感染率為1.5%～18.7%,總體平均感染率為9.5%(412/4 324)。不同地區(qū)兔源十二指腸賈第蟲的平均感染情況存在差異,其中,吉林地區(qū)感染率最高,為18.4%(81/438);黑龍江、山東、甘肅、河南、上海、陜西、新疆地區(qū)感染率分別為16.1%(95/590)、11.2%(69/616)、8.6%(51/592)、8.4%(80/955)、6.5%(9/139)、3.5%(19/537)和1.9%(6/321);遼寧地區(qū)感染率最低,為1.5%(2/136)。不同地區(qū)兔源十二指腸賈第蟲感染率不同,可能是采樣的動物品種、飼養(yǎng)條件和免疫狀態(tài)等條件不同所致,但是總體感染率較高,應(yīng)該引起足夠的重視。

表1 中國兔源十二指腸賈第蟲流行和集聚體分布情況

3.2 兔源十二指腸賈第蟲感染風(fēng)險因素分析

家兔是一種重要的經(jīng)濟(jì)動物。據(jù)統(tǒng)計不同的年齡、品種、經(jīng)濟(jì)用途和飼養(yǎng)地點的家兔中十二指腸賈第蟲的感染率各異。對于家兔不同的年齡組,雖然十二指腸賈第蟲感染率差異不顯著(χ2=0.42,P>0.05),然而年齡≥6月齡家兔十二指腸賈第蟲的感染率(7.8%,132/1 695)要略高于年齡<6月齡的感染率(7.2%,149/2 077)[13,15,39,41-45]。

家兔品種繁多,包括獺兔、伊拉兔、長毛兔、蒙古兔、新西蘭白兔等。不同品種間兔源十二指腸賈第蟲的感染率差異顯著(χ2=127.23,P<0.001),以蒙古兔的感染率較高,為23.1%(51/221)[41];伊普呂兔的感染率次之,感染率為13.1%(13/99)[44];新西蘭白兔、伊拉兔和獺兔的感染率分別為7.2%(15/207)[41]、6.2%(52/836)[43-44]和5.1%(43/839)[13,15,43-45];長毛兔的感染率較低,為1.1%(4/377)[41,45];伊樂高兔和比利時兔未檢測到十二指腸賈第蟲的感染[44]。

家兔根據(jù)不同經(jīng)濟(jì)用途可以分為肉用兔、皮用兔、毛用兔、寵物兔、試驗兔和皮肉兼用兔。以不同經(jīng)濟(jì)用途進(jìn)行分類統(tǒng)計十二指腸賈第蟲感染時發(fā)現(xiàn),不同用途之間兔源十二指腸賈第蟲感染差異顯著(χ2=109.07,P<0.001)。其中,皮肉兼用兔的感染率最高,為23.1%(51/221)[41];肉用兔和試驗兔的感染率次之,分別為7.9%(125/1 588)[41.43-44]和7.2%(37/517)[14,42];皮用兔感染率為5.1%(43/839)[13,39,43-44];毛用兔的感染率最低,為1.1%(4/377)[13,42,45]。

家兔的飼養(yǎng)地點一般分為室內(nèi)飼養(yǎng)和室外飼養(yǎng)。當(dāng)比較不同飼養(yǎng)地點對家兔感染十二指腸賈第蟲的影響時,共統(tǒng)計1 042份家兔糞便樣品,戶外飼養(yǎng)的家兔十二指腸賈第蟲的感染率為19.2%(76/396),室內(nèi)的感染率為5.4%(35/646)[39,41],不同飼養(yǎng)地點家兔感染十二指腸賈第蟲差異顯著(χ2=47.51,P<0.01)。以上不同類型(年齡、品種、用途、飼養(yǎng)地點)所導(dǎo)致的家兔十二指腸賈第蟲感染率的差異,可能是不同的宿主抵抗能力、飼養(yǎng)環(huán)境、營養(yǎng)狀態(tài)和生態(tài)因素等共同因素導(dǎo)致[39]。

3.3 兔源十二指腸賈第蟲基因型分布

目前,在中國家兔中共檢測到3種十二指腸賈第蟲集聚體,分別為集聚體A、B和E[8,13,37,41]。山東、甘肅和河南地區(qū)的家兔中還檢測到了十二指腸賈第蟲集聚體B/E和集聚體A/E的混合感染。十二指腸賈第蟲集聚體A、B和E均具有潛在的人獸共患性,集聚體B在中國為優(yōu)勢集聚體,占總檢測數(shù)量的55.1%(201/365);其次為集聚體E,所占比例31.6%(115/365);集聚體A的感染相對較低,所占比例10.7%(39/365);混合感染所占比例2.7%(10/365)。

不同地區(qū)兔源十二指腸賈第蟲的集聚體分布存在顯著差異,在現(xiàn)有的研究報道中,均檢測到集聚體B的感染,而且大部分地區(qū)報道是以集聚體B為優(yōu)勢亞型(表1)。然而,山東[41]和甘肅[44]地區(qū)以集聚體E為優(yōu)勢基因型,吉林地區(qū)以集聚體A為優(yōu)勢基因型[40]。這種集聚體基因型分布的差異可能與家兔飼養(yǎng)環(huán)境、種群密度、營養(yǎng)狀況和生態(tài)環(huán)境等因素有關(guān)。

對于兔源十二指腸賈第蟲進(jìn)行了集聚體亞型分析發(fā)現(xiàn),集聚體A亞型AⅠ在吉林地區(qū)的家兔中被鑒定[40];十二指腸賈第蟲集聚體B亞型BⅣ廣泛分布于河南[13]和新疆[15]。在黑龍江地區(qū),兔源十二指腸賈第蟲集聚體B亞型具有多樣性,可以分為不同的亞型[14,38]。這種不同亞型的鑒定結(jié)果,主要是集聚體B相對于其他集聚體具有較強的遺傳多樣性所致。

3.4 兔源十二指腸賈第蟲系統(tǒng)發(fā)育分析

為探討兔源十二指腸賈第蟲集與其他宿主源(人、牛、羊、豬、犬、貓、鼠等)分離株的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化關(guān)系,并更直觀地闡明,本綜述利用已有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)制作系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹。通過Clustal X 2.0軟件將GenBank數(shù)據(jù)庫中獲得的十二指腸賈第蟲不同集聚體數(shù)據(jù)[46],基于鄰接法(Neighbor-Joining)使用MEGA X軟件,選擇Kimura 2-parameter模型,使用bootstrap檢驗,進(jìn)行1 000次重復(fù)計算,分別構(gòu)建出基于tpi(圖1)、gdh(圖2)、bg(圖3)基因序列的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹?；谑改c賈第蟲不同基因的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹分析表明,兔源十二指腸賈第蟲集聚體A、B和E分離株與其他宿主源的集聚體分離株分別聚集在同一進(jìn)化分枝,并表現(xiàn)良好的自舉值。這與KUMAR等[47]研究結(jié)果一致。

三角形代表兔源分離株。下同。

圖2 兔源十二指腸賈第蟲不同集聚體gdh基因位點系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹

圖3 兔源十二指腸賈第蟲不同集聚體bg基因位點系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹

3.5 兔源十二指腸賈第蟲基因組特征分析

第二代和第三代全基因組測序技術(shù)的提高和完善為十二指腸賈第蟲基因組的全基因組測序提供了技術(shù)與支持。目前,已經(jīng)獲得人源和部分動物源十二指腸賈第蟲集聚體A、B、C、D和E分離株的全基因組序列[48-50],基因組大小為10.7～12.8 Mb,特別是對于集聚體A分離株的測序和組裝基因組序列質(zhì)量還在持續(xù)不斷優(yōu)化[51]。然而,對于兔源十二指腸賈第蟲的基因組的研究還未見報道。因此,關(guān)于兔源十二指腸賈第蟲基因組特征的研究,特別是家兔優(yōu)勢集聚體B的基因組特征,以及與其他動物源集聚體之間的比較基因組學(xué)將是今后的研究方向之一。

4 存在問題與展望

對十二指腸賈第蟲的研究對于防控工作具有重大的公共衛(wèi)生意義[52]。中國已經(jīng)有9個省、自治區(qū)、直轄市報道了兔源十二指腸賈第蟲的分子流行情況,其總體平均感染率為9.5%。在家兔中共檢測到3種十二指腸賈第蟲集聚體,分別為集聚體A、B和E,均具有潛在的人獸共患性,集聚體B在中國家兔中為優(yōu)勢基因型。家兔是一種重要的經(jīng)濟(jì)動物,中國是世界上最大的兔肉生產(chǎn)國,同時家兔也是人獸共患病原的重要傳播來源,其攜帶的人獸共患病原體具有通過食物或飲水進(jìn)行共患傳播的可能性。因此,關(guān)于兔源十二指腸賈第蟲的感染和流行情況的調(diào)查研究應(yīng)該引起足夠的重視。兔源十二指腸賈第蟲的感染是以集聚體B為主,表現(xiàn)出明顯的宿主適應(yīng)性特征。此外,十二指腸賈第蟲集聚體B也是人類、非人靈長類動物、嚙齒動物和馬屬動物等宿主感染的優(yōu)勢基因型[1],同樣對這些宿主表現(xiàn)出宿主適應(yīng)性特征。因此,這些宿主適應(yīng)性的分子機制值得深入研究,也是今后關(guān)于十二指腸賈第蟲的重要研究方向之一。同時,對于十二指腸賈第蟲不同集聚體基因組特征,以及比較基因組學(xué)將有助于進(jìn)一步解析賈第蟲在分類學(xué)、遺傳進(jìn)化方面等的研究,并最終對賈第蟲病傳播動力學(xué)和防控措施的制定起到積極作用。

另一方面,十二指腸賈第蟲宿主范圍廣泛,可感染多種類型的野生動物、家養(yǎng)動物和嚙齒動物等。家養(yǎng)反芻動物是十二指腸賈第蟲重要的保蟲宿主,嚙齒動物在十二指腸賈第蟲的跨物種傳播過程中可能起到重要作用[53]。然而,這些均需要更多的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步證實和驗證。十二指腸賈第蟲鑒定的8個集聚體(A～H)中,其宿主范圍和遺傳特征均存在顯著的差異性。鑒于此,有多位學(xué)者提議將十二指腸賈第蟲不同的集聚體及亞型分別命名為不同的賈第蟲種類,以充分體現(xiàn)其宿主范圍和遺傳特征[54]。該提議還需要更多的響應(yīng)和認(rèn)可,但這表明對于十二指腸賈第蟲分類地位和遺傳進(jìn)化的研究仍是今后重要的研究方向。隨著全基因組測序技術(shù)的發(fā)展和提高,基于基因組學(xué)和比較基因組學(xué)研究十二指腸賈第蟲不同集聚體之間的基因組序列特征,將推動賈第蟲在分類和遺傳進(jìn)化等方面的研究進(jìn)展,并最終對賈第蟲病傳播動力學(xué)和防控措施的制定起到積極作用。