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基因自然重排雞傳染性法氏囊病病毒的分子特征

2023-03-03 04:30廖振蕓王威威李宜海何秀苗
中國獸醫(yī)雜志 2023年2期
關(guān)鍵詞:法氏囊毒株節(jié)段

陳 睿,周 躍,廖振蕓,王威威,李宜海,韋 平,何秀苗

(1. 廣西民族大學海洋與生物技術(shù)學院 廣西多糖材料與改性重點實驗室,廣西 南寧 530006 ; 2. 桂林市臨桂區(qū)黃沙瑤族鄉(xiāng)水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)站,廣西 臨桂 541113 ; 3. 桂林市臨桂區(qū)中庸鎮(zhèn)水產(chǎn)畜牧獸醫(yī)站,廣西 臨桂 541114 ;4. 廣西大學動物科學技術(shù)學院,廣西 南寧 530005)

雞傳染性法氏囊病(Infectious bursal disease,IBD)是由傳染性法氏囊病病毒(Infectious bursal disease virus,IBDV)引起的雛雞急性、高度接觸性、免疫抑制性疾病[1]。IBDV主要攻擊3~6周齡雞重要的淋巴器官法氏囊(Bursa of Fabricius,BF)中未成熟的 B 淋巴細胞,造成雛雞免疫力低下進而繼發(fā)感染其他疾病死亡,因此 IBD 被許多學者稱為“雞的艾滋病”。IBDV基因組較大的 A節(jié)段編碼1個多聚蛋白pVP2-VP4-VP3和1個非結(jié)構(gòu)蛋白VP5,較小的 B節(jié)段編碼 RNA 聚合酶VP1。IBDV有2個血清型,僅血清Ⅰ型病毒對雞致病,不同的血清Ⅰ型分離株在抗原性和致病性上存在差異[2],因此將血清Ⅰ型IBDV分為超強毒株(vvIBDV)、經(jīng)典毒株(cIBDV)、致弱毒株(attIBDV)和變異株(vIBDV)。近年來,由于IBDVVP2基因高變區(qū)(vVP2)的快速遺傳進化,Jackwood等[3]提出了 IBDV 的7個主要基因型類群。然而,IBDV的致病型和遺傳進化不僅與 A 節(jié)段有關(guān),而且還與 B 節(jié)段有關(guān),所以一種新的基于 A、B 節(jié)段的分類方法應運而生[4,5]。目前,本課題組亦建立了包含中國新型變異株類群的最新分類方法[6]。

近年來,我國 IBDV 的流行出現(xiàn)了一些新的變化,如病毒基因重排和不同抗原變異株出現(xiàn)[7]、免疫雞群發(fā)病[8]和非典型病例增多等,感染雞無明顯外觀癥狀,但其中樞免疫器官法氏囊卻嚴重萎縮,免疫抑制嚴重,威脅養(yǎng)禽業(yè)健康發(fā)展[9]。本課題組最近在臨床中遇到了一起發(fā)生于黑五品種雞中的 IBD 疑似病例,該雞群在10日齡通過點眼滴鼻途徑同時免疫接種了新城疫、傳染性支氣管炎二聯(lián)疫苗和FW2512中等偏強毒力活疫苗,雞群55日齡發(fā)病,病雞肛門粘糞,精神差,流淚,舌頭腫大,食欲下降。發(fā)病雞場共有雞只9 200羽,累計損失大約50羽。病死雞剖檢病變表現(xiàn)為法氏囊腫大、出血并有炎癥滲出物。對該病例進行逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(Reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR)診斷,通過雞胚絨毛尿囊膜(Chorioallantoic membrane,CAM)途徑接種進行病毒分離鑒定,應用 MEGA 7.0等軟件對其重要基因 A-vVP2和 B-VP1-b的分子特征進行分析,旨在為臨床 IBD 的防控提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品來源 2019年10月,廣西桂林某雞場經(jīng)初步診斷為 IBD 的黑五品種病雞的法氏囊樣品。

1.2 主要儀器 冷凍離心機(賽默飛世爾科技公司),PCR儀(伯樂生命醫(yī)學產(chǎn)品有限公司),渦旋混合器(海門市其林貝爾儀器制造有限公司),電泳儀(北京市六一儀器廠),全自動凝膠成像儀(北京賽智創(chuàng)業(yè)科技有限公司),生化培養(yǎng)箱(上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠)。

1.3 主要試劑 病毒RNA提取試劑 TRIzon Reagent、反轉(zhuǎn)錄試劑盒 HiFiScript cDNA Synthesis Kit和PCR試劑盒2×EsTaqMasterMix,均購自康為世紀生物科技有限公司。

1.4 引物設計 根據(jù)已發(fā)表的經(jīng)典毒 STC 株的 A 節(jié)段全基因核苷酸序列[10]分別設計了2對針對 IBDVvVP2 的特異引物,用于vVP2 的巢式 RT-PCR 擴增。外引物為 pts:5′-CAACAGCCAACATCAACG-3′,pta:5′-AGCTCGAAGTTGCTCACC-3′,預期擴增片段 679 bp;內(nèi)引物為 IBDs:5′-CCCAGAGTCTACACCATA-3′,IBDa:5′-TCCTCTTGCCACTCTTTC-3′,預期擴增片段 474 bp。根據(jù)已發(fā)表的 IBDV CEF94 株的 B 節(jié)段設計1對引物,X3:5′-CGGTGAGGATGACAAGCCC-3′(756~774 nt);X4:5′-GGCACGATGAGTCCACCAC-3′(1 504~1 522 nt),預期擴增片段 767 bp[11]。引物均由大連 TaKaRa 生物工程有限公司合成,-20 ℃ 保存?zhèn)溆谩?/p>

1.5 病毒核酸檢測 參照韋平等[12]的方法進行 IBDV 核酸檢測:采集到的法氏囊組織剪碎、研磨,加1 mL無菌 PBS 研磨制成懸液,反復凍融 3 次,3 000 r/min 離心5 min 后取上清250 μL,將上清用 Trizol 法[13]抽提總 RNA。逆轉(zhuǎn)錄體系為10 μL,42 ℃孵育50 min,85 ℃孵育5 min,即得cDNA。PCR反應程序:95 ℃ 3 min;94 ℃ 30 s,52 ℃ 30 s,72 ℃ 1 min,35個循環(huán);72 ℃延伸10 min,結(jié)束反應[14]。PCR產(chǎn)物進行1%瓊脂糖凝膠電泳,電壓80 V,電泳結(jié)果于紫外線365 nm下觀察。PCR產(chǎn)物陽性所對應的法氏囊懸液用于進一步的病毒分離。

1.6 病毒分離鑒定 取經(jīng)凍融、離心、過濾除菌后的法氏囊懸液上清,通過CAM途徑接種9日齡 SPF 雞胚,0.2 mL/枚,置于 37 ℃ 培養(yǎng)箱孵育,每隔 24 h 照胚觀察 1 次,棄去24 h內(nèi)死亡的雞胚,收獲24 h后死胚的尿囊液、尿囊膜和胚體,使用vVP2特異引物IBDs、IBDa通過RT-PCR進行病毒核酸的鑒定,方法同1.5。同時擴增分離毒株的VP1-b節(jié)段,PCR引物同1.4,PCR反應程序:94 ℃ 4 min;94 ℃ 45 s,52 ℃ 45 s,72 ℃ 1 min,30個循環(huán);72 ℃ 10 min。產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳檢測。

1.7 分子特征分析 經(jīng)過1.6獲得的IBDVvVP2、VP1-b基因PCR產(chǎn)物送到武漢奧科鼎盛生物科技有限公司測序,使用BLAST和DNASTAR對分離株和參考毒株的vVP2序列(第206~350位氨基酸)、VP1-b序列進行核酸序列和氨基酸序列比對,并使用MEGA 7.0 繪制遺傳進化樹,所用參考毒株信息如下(vVP2/VP1-b):vvIBDV:HK46(香港,AF092943/AF092944)、OKYM(日本,D49706/D49707)、MB(中國,DQ927040/DQ927041)、UK661(英國,NC004178/X92761)以及 B節(jié)段屬于HLJ-0504樣vvIBDV毒株:Harbin-1(中國,EF517528/EF517529)、HLJ-0504(中國,GQ451330/GQ451331)、NN1172(中國,MW245064/MW245065);clIBDV:Cu-lwt (德國,AF362747/AF362748)、FW2512(中國,DQ656499/KC986359)、Faragher_52_70(法國,HG974565/HG974566);attIBDV:Gt(中國,DQ403248/DQ403249)、Cu-1M(德國,AF362771/AF362772)、B87(中國,DQ906921/DQ906922)、CEF94(荷蘭,AF194428/AF194429);vIBDV:Variant_E(美國,AF133904/AF133905)、9109(美國,AY462027/AY459321)、SHG358(中國,MT179721/MT179723)、SHG352(中國,MT179720/MT179722)、SHG19(中國,MN393076/MN393077);血清Ⅱ毒株(Serotype Ⅱ IBDV):OH(加拿大,IBU30818/IBU30819)、23_82(德國,AF362773/AF362774)。

2 結(jié)果

2.1 病毒核酸檢測 法氏囊研磨液上清提取的RNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄和巢式RT-PCR擴增,電泳結(jié)果在474 bp 處有清晰的條帶,與預期的vVP2基因片段大小相符,表明疑似病雞的法氏囊樣品中含有 IBDV 核酸。

2.2 病毒分離鑒定 將初步檢測為IBDV核酸陽性的法氏囊懸液上清進行無菌處理后,通過CAM途徑接種9日齡 SPF 雞胚,盲傳至第2代,雞胚在5 d內(nèi)死亡,死胚CAM增厚,胚體表現(xiàn)為全身皮下嚴重出血,尤其是頭頸部和四肢末端的出血最為嚴重(圖1)。取死胚尿囊液、尿囊膜、胚體,經(jīng)研磨、凍融處理,樣品經(jīng)RT-PCR擴增得到大小為474 bp的IBDVvVP2特異性條帶(圖2A),vVP2經(jīng)序列測定,結(jié)果與參考IBDV序列一致;同時亦能從樣品中擴增獲得與IBDVVP1-b片段大小相符的767 bp的目的片段(圖2B),測序結(jié)果亦與IBDV序列相符,證實雞胚樣品中含有 IBDV,本試驗成功分離到1株IBDV毒株,命名為 GL1906。

圖1 IBDV核酸陽性法氏囊懸液上清接種SPF雞胚病變

圖2 分離株的RT-PCR擴增

2.3vVP2、VP1-b基因的同源性分析 基于vVP2的序列同源性分析發(fā)現(xiàn),GL1906與國內(nèi)外參考vvIBDV如OKYM等的核苷酸和氨基酸序列同源性較高,分別為 95.6%~99.4%和96.8%~98.7%,其中與廣西前期分離株NN1172[15]的同源性最高;與參考clIBDV如Cu-1wt等的核苷酸和氨基酸序列同源性分別為90.1%~92.8% 和90.4%~94.9%,最低同源性數(shù)值出現(xiàn)在與所免疫的中等偏強毒株FW2512的比較中。

基于VP1-b的序列分析發(fā)現(xiàn),GL1906與國內(nèi)外參考vvIBDV如OKYM等的核苷酸和氨基酸序列同源性分別為 87.7%~99.3% 和96.1%~99.2%,最高值出現(xiàn)在與B片段屬于獨特分支的NN1172參考株的比較中;與其他類型毒株的核苷酸和氨基酸序列同源性分別為90.2%~90.9% 和97.6%~98.8%,其中與所免疫的FW2512疫苗株的核苷酸和氨基酸序列同源性分別為90.4%和98.8%。

2.4vVP2、VP1-b基因特征性氨基酸位點分析 利用 DNASTAR分別對分離株GL1906的vVP2和VP1-b序列中與病毒毒力相關(guān)的特征性氨基酸位點進行分析,結(jié)果如表1所示,GL1906 的vVP2特征性氨基酸位點在第222、256、284、294、299位與 vvIBDV 參考株相同,而279N與致弱毒株相同[16],此外,GL1906 表現(xiàn)出了與大多數(shù)參考株不同的212N。在VP1-b序列的分析上,分離株 GL1906 的242D、287A、390L、393E[17]與重排株如NN1172、HLJ-0504相同,其中242D、390L、393E的特征與弱毒株一致,287A與超強毒株一致。此外,分離株 GL1906的第777~782位核苷酸序列是GGTGCC,不能形成超強毒株所具有的KpnⅠ 酶切位點[18],具有與弱毒株一致的核苷酸序列特點[19]。表明 GL1906 在VP1-b上既有弱毒株的分子特征,又有超強毒株的分子特征。

表1 IBDV A-vVP2和B-VP1-b特征性氨基酸位點

2.5vVP2、VP1-b基因序列系統(tǒng)進化樹分析 將分離株GL1906和疫苗株FW2512及其他參考毒株的vVP2和VP1-b序列通過 MEGA 7.0 軟件繪制系統(tǒng)進化樹,結(jié)果顯示,基于vVP2的分析中,所有毒株被分為2個大分支,分離株GL1906與其他血清Ⅰ型毒株同屬1個大分支,血清 Ⅱ 型23_82和OH 為另1個分支;在血清 Ⅰ 型大分支中,所有毒株又被分為4個不同的小分支,分離株 GL1906和vvIBDV參考毒株屬于A3分支,并與NN1172、HLJ-0504距離最近,與本病例所用疫苗株FW2512不在同一分支(圖3A)?;赩P1-b的分析中,所有毒株被分為3個大分支,attIBDV、cIBDV、vIBDV等同屬B1大分支;vvIBDV中的OKYM、HK46等參考株屬于B2分支,分離株GL1906與NN1172、HLJ-0504等VP1屬于特殊來源的毒株同屬B3分支(圖3B),這一結(jié)果與VP1-b序列同源性分析及編碼的關(guān)鍵氨基酸位點分析的結(jié)果基本一致。

圖3 根據(jù)IBDV vVP2 (A)和VP1-b (B)基因繪制的系統(tǒng)進化樹

3 討論

廣西是我國最大的地方品種雞飼養(yǎng)產(chǎn)區(qū),山林放養(yǎng)的飼養(yǎng)特性使得雞場生物安全措施不到位,場地很容易被污染而極易發(fā)生疾病的傳播。本病例根據(jù)發(fā)病情況、剖檢病變、病毒核酸檢測、病毒分離以及序列分析結(jié)果證實該雞群發(fā)生了IBD,并成功分離出1株基因自然重排IBDV毒株,命名為GL1906。GL1906的vVP2 和VP1-b序列分析顯示,GL1906 在vVP2 序列同源性、關(guān)鍵氨基酸位點和遺傳進化分析上均具有 vvIBDV 的特征;而在基于VP1-b的分析中,GL1906VP1-b在特征氨基酸位點上既有弱毒株的特征,又有強毒株的特征,系統(tǒng)進化樹中與參考株HLJ-0504和NN1172處于同一分支,而HLJ-0504與NN1172的VP1-b已被證實具有獨特來源[20,21],不屬于其他參考株,表明分離株GL1906的vVP2 和VP1-b片段具有不同的來源。He等[8]研究表明,vVP2 和VP1-b可分別代表IBDV 基因組A、B節(jié)段進行分子特征分析,并具有流行病學意義,鑒于以上分析結(jié)果,GL1906為基因自然重排病毒,且根據(jù)課題組建立的基因型分類方法[6],GL1906是基因型為A3B3的毒株。

值得注意的是,GL1906與NN1172和HLJ-0504具有高度的相似性,眾所周知,自1979年中國首次報道IBD病例以來,vvIBDV在中國流行并廣泛傳播,其中,HLJ-0504株成為所有雞群的顯性基因型,因此推測HLJ-0504類似株將成為臨床診斷中的優(yōu)勢毒株。同時,GL1906分離株具有與近年分離株類似的vVP2基因的D212N突變和相似的VP1-b基因,但不同的是,GL1906 在vVP2關(guān)鍵位點第279位發(fā)生了由 D(vvIBDV)變?yōu)镹(致弱毒株)的突變,研究表明,VP2序列是毒力和細胞趨向性的主要決定因素[22],VP2 蛋白的第279位(D→N)突變是IBDV適應細胞培養(yǎng)所必須的重要氨基酸位點之一[23],GL1906 D279N的變化預示著該分離株有能適應體外細胞培養(yǎng)的潛質(zhì)。NN1172是本課題組2011年田間分離毒株,已經(jīng)成為課題組試驗的模式毒株,而本次分離的GL1906有望成為下一個模式毒株。同時SWSASGS 七肽區(qū)的保守性以及 279D 和 284A 這2個特征氨基酸是強毒株的重要標志[24],第279位的突變可能會改變毒株抗原性[25]和致病力[26],具體影響有待于進一步研究。IBDV的致病性與2個基因組片段(片段A和片段B)都有關(guān),A-vv/B-att重排毒株通常導致病毒致病性降低[27],A-att/B-vv重排株往往表現(xiàn)出更高的致病性[28],而研究發(fā)現(xiàn)A-vv/B-HLJ-0504 like的重排使IBDV仍然保持著高毒力,代表著一種超強毒力的表型,而GL1906正是A-vv/B-HLJ-0504 like表型,因此推測本病例分離株GL1906可能具有較強的致病力,從而引起感染雞發(fā)病死亡。

本病例雞群于10日齡通過點眼滴鼻途徑同時免疫接種過新支二聯(lián)苗和FW2512活疫苗,55日齡發(fā)生IBD,結(jié)合分離株GL1906的分子特征分析發(fā)病原因如下:第一,不同疫苗同時經(jīng)過同一途徑免疫,可能造成雞群免疫不均勻致部分雞免疫失敗。本病例養(yǎng)雞場飼養(yǎng)量大,但損失的雞只不多的現(xiàn)象極有可能是這個原因,因此建議養(yǎng)雞場加強對雞群體內(nèi)抗體水平的監(jiān)測,制定合理有效的免疫方案,適時調(diào)整免疫程序;第二,中等偏強毒力的活疫苗致使法氏囊損傷,活疫苗具有模仿被IBDV感染的優(yōu)點,能誘導有效的細胞和體液免疫,但活疫苗具有通過抗原性漂移的方式發(fā)生變異和使法氏囊萎縮的缺點[29],造成雞群的免疫抑制而易于被野毒感染;第三,雞場在使用活疫苗免疫后,消毒不徹底,造成場地污染而使疫苗株在雞體內(nèi)循環(huán)感染,同時又遭受野毒感染,2種不同毒力的病毒混合感染雞群,給病毒基因重排創(chuàng)造了機會,毒力不斷改變而形成新的感染源所致[11];第四,雞群感染的 IBDV 野毒株突破了疫苗的保護從而使雞群發(fā)病。該雞群感染的 GL1906在基因組雙節(jié)段重要氨基酸位點上均表現(xiàn)既具有超強毒株的特征,又具有弱毒株的特征,并在vVP2上具有與國內(nèi)近十幾年的分離株所普遍具有的D212N改變[30],該突變被認為可能與毒株抗原性發(fā)生漂變有關(guān)。此外,GL1906VP2的D279N可能使該毒株VP2蛋白構(gòu)象發(fā)生一些改變,從而突破抗體保護引起感染。

本病例分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),當前 IBD 仍對廣西地區(qū)的養(yǎng)雞業(yè)存在威脅,強毒株依然是流行毒株,特征性氨基酸位點 D279N使毒株可適應細胞,有望用于后續(xù)細胞感染試驗。IBDV易變異,對環(huán)境有較強的抵抗力,新毒株不斷被發(fā)現(xiàn),目前傳統(tǒng)疫苗免疫的保護效果不再理想,本課題組也已分離出新型變異株[31],預示著 IBD 的防控面臨著新挑戰(zhàn),因此持續(xù)跟蹤和分離流行株,掌握病原進化規(guī)律對于指導廣西地區(qū) IBD 的防控具有重要的意義。

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