2012年上海地區(qū)發(fā)病雞群H9N2亞型禽流感病毒的變異分析

葛菲菲，劉 健，楊德全，鞠厚斌，周錦萍

（上海市動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，上海 201103）

禽流感病毒（Avian influenza virus，AIV）是危害養(yǎng)禽業(yè)和人類健康的重要病原，已發(fā)現(xiàn)有16個(gè)血凝素（hemagglutinin，HA）亞型[1]和10個(gè)神經(jīng)氨酸酶（neurominidase，NA）亞型。H9N2亞型禽流感病毒最早于1966年從火雞體內(nèi)分離到[2]，雖然表現(xiàn)低致病性，但由于傳播廣泛、能造成免疫抑制并使宿主容易發(fā)生繼發(fā)感染，特別是可導(dǎo)致雞群產(chǎn)蛋下降或完全停止，對(duì)養(yǎng)禽業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，其危害不容忽視。H9N2亞型禽流感病毒的進(jìn)化與變異不僅會(huì)給目前禽流感的防制帶來(lái)困難，而且還有傳染給人的潛在威脅，因此，加強(qiáng)H9N2亞型禽流感病毒變異株的監(jiān)測(cè)和防控措施研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，H9N2亞型禽流感的流行變得日益頻繁，病毒也進(jìn)入了一個(gè)快速進(jìn)化階段，有可能進(jìn)一步發(fā)生遺傳變異而進(jìn)化出致病力更強(qiáng)的毒株，或是受體結(jié)合位點(diǎn)的突變導(dǎo)致出現(xiàn)具有能結(jié)合人和哺乳動(dòng)物流感病毒受體的特性，或者抗原性變異后導(dǎo)致免疫失敗現(xiàn)象發(fā)生[3-5]。本研究對(duì)2012年分離自上海地區(qū)三個(gè)發(fā)病雞群的3株H9N2亞型AIV進(jìn)行了全基因測(cè)序，以闡明發(fā)病雞群中H9N2亞型禽流感病毒分離株的遺傳變異及分子特征。為更好地了解近年來(lái)中國(guó)H9N2亞型禽流感病毒毒力變化和抗原性變異的特點(diǎn)及可能的機(jī)理，并為該病的防控提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試劑 引物和雞胚A型禽流感病毒通用熒光RT-PCR檢測(cè)試劑盒，H5亞型和H9亞型禽流感病毒熒光RT-PCR檢測(cè)試劑盒，以及新城疫病毒熒光RT-PCR檢測(cè)試劑盒均購(gòu)自深圳匹基生物工程有限公司；雞傳染性支氣管炎病毒引物序列根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 23197-2008雞傳染性支氣管炎診斷技術(shù)合成；SPF雞胚購(gòu)自北京梅里亞維通實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司；新城疫陽(yáng)性血清、禽流感血凝素分型血清（H5、H9）由哈爾濱獸醫(yī)研究所提供；AMV反轉(zhuǎn)錄酶等試劑均購(gòu)自寶生物（大連）工程公司；針對(duì)H9亞型禽流感病毒8個(gè)基因片段HA、NA、M、NS、NP、PA、PB1、PB2基因分別設(shè)計(jì)了相關(guān)引物，由于PA、PB1和PB2基因片段較長(zhǎng)，所以分成兩段進(jìn)行擴(kuò)增，引物由上海英駿生物技術(shù)有限公司合成，具體見(jiàn)表1。

1.2 發(fā)病雞群2012年1月和2月上海地區(qū)三個(gè)發(fā)病雞群臨床癥狀主要為咳嗽，張口呼吸，眼瞼腫脹，部分雞有下痢現(xiàn)象，已用抗生素治療，未見(jiàn)明顯效果；病變部位也主要集中在呼吸道器官:氣管充血、出血，氣囊炎，肺實(shí)變、淤血、壞死；部分病死雞腳鱗出血，肌胃、腺胃交界處有出血點(diǎn)，脾臟出血，其他臟器、消化道等未見(jiàn)明顯異常。

1.3 病毒的初步鑒定采集病死雞的氣管、肺、腦和腎臟等內(nèi)臟研磨，提取核酸，進(jìn)行了禽流感病毒、新城疫病毒以及雞傳染性支氣管炎病毒的檢測(cè)，并同時(shí)進(jìn)行了細(xì)菌分離。結(jié)果為H9亞型禽流感病毒陽(yáng)性。將H9陽(yáng)性樣品處理后接種雞胚尿囊腔，將分離毒尿囊液應(yīng)用β-微量法進(jìn)行HA試驗(yàn)，以檢測(cè)其血凝性及HA效價(jià)。根據(jù)HA試驗(yàn)中所測(cè)得的HA效價(jià)，將分離毒尿囊液配制成4單位的溶液，分別用新城疫陽(yáng)性血清，禽流感H5和H9陽(yáng)性血清進(jìn)行HI試驗(yàn)，以檢測(cè)該分離物的血凝性是否能被禽流感H9陽(yáng)性血清所抑制，詳細(xì)步驟按照GB/T 18936-2003 高致病性禽流感診斷技術(shù)。

1.4 病毒全基因的RT-PCR擴(kuò)增用病毒RNA提取試劑盒提取病毒基因組RNA，具體步驟按照說(shuō)明書進(jìn)行。RT-PCR產(chǎn)物電泳經(jīng)凝膠回收后，按pMD18-T載體說(shuō)明書進(jìn)行連接、轉(zhuǎn)化，用EcoRI和HindIII進(jìn)行雙酶切鑒定；鑒定為陽(yáng)性克隆后送英駿生物有限公司測(cè)序。

1.5 基因cDNA核苷酸序列及推導(dǎo)的氨基酸序列分析比較借助 DNAStar 4.0 分析軟件 ,通過(guò) Jotun Hein方法分析比較所得序列的同源性以及一些關(guān)鍵位點(diǎn)的變化情況。

1.6 遺傳進(jìn)化分析借助MEGA3.1分析軟件，確定8個(gè)基因片段的遺傳分類情況。

表1 引物序列和目的片段長(zhǎng)度Table 1 The primers sequences and the length of PCR products

2 結(jié)果

2.1 病毒的初步鑒定結(jié)果經(jīng)實(shí)驗(yàn)室檢查、細(xì)菌分離陰性，結(jié)果鑒定為H9亞型禽流感病毒陽(yáng)性。從上述三個(gè)發(fā)病雞群分離、鑒定的禽流感病毒分別命名為A/chicken/ Shanghai / C1 /2012、A/chicken/ Shanghai/C2/2012、A/chicken/ Shanghai/C3/ 2012， 所 分 離 的3株病毒感染的雞胚尿囊液血凝性能夠被H9型陽(yáng)性血清所抑制，而不能被H5型陽(yáng)性血清所抑制，表明這3株病毒均為H9亞型，NA基因經(jīng)測(cè)序后，表明這3株病毒為H9N2亞型。

2.2 cDNA全序列同源性比較以及關(guān)鍵位點(diǎn)的分析這3株H9N2亞型禽流感病毒的全基因序列在GenBank的登錄號(hào)為KC417046～KC417069。3株H9亞型AIV的HA基因cDNA全序列，均為1683 bp，沒(méi)有核苷酸的插入和缺失，核苷酸序列同源性為99.1%～99.2%，推導(dǎo)的氨基酸序列同源性為99.1%～99.3%。裂解位點(diǎn)序列分析發(fā)現(xiàn)，所有毒株均為RSSR↓GLF，對(duì)禽類為低致病力。對(duì)3株毒株的一些關(guān)鍵位點(diǎn)進(jìn)行分析并與以往從上海地區(qū)健康雞群中分離的4株H9N2毒株進(jìn)行了比較[6]，這4株H9N2病毒分別是Ck/SH /Y1/02（Genbank NO.GQ335466）、Ck/SH /Y1/06 （Genbank NO.GQ335474）、Ck/SH /Y2/07 （Genbank NO.GQ335498）、Ck/SH /Y1/08 （Genbank NO.GQ335506），上述所有毒株受體結(jié)合位點(diǎn)的右緣均相同，為GTSKA（位于HA的aa146～aa150）；與以往分離的4株毒株相比，本研究中3株毒株的HA基因因220位氨基酸的的變異而缺失一個(gè)糖基化位點(diǎn)，受體結(jié)合位點(diǎn)的左緣235位發(fā)生了變異，由Q突變成了M。此外，對(duì)公認(rèn)的抗原位點(diǎn)進(jìn)行了分析[7]，表2所示:從HA基因抗原位點(diǎn)的分析，與疫苗株Ck/SD/6/96相比，這3株H9N2亞型禽流感病毒7個(gè)抗原位點(diǎn)中已有4個(gè)發(fā)生了改變；與2002年～2008年期間分離的4株H9N2毒株相比，這3株病毒和07年的分離株抗原位點(diǎn)相同。

表2 抗原位點(diǎn)的分析Table 2 The analysis of antigenic sites

2.3 株分離株的8個(gè)基因片段的遺傳發(fā)生關(guān)系從本研究建立的H9N2亞型禽流感病毒8個(gè)基因系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn)（圖1），上海地區(qū)分離的這3個(gè)毒株均屬于Ck/Bei/1/94系，與目前在上海使用的疫苗株Ck/SD/6/96同屬于一個(gè)譜系。各片段所屬基因型如表3所示。這3株毒株的8個(gè)基因片段所屬基因型相同，他們與08年的分離株Ck/SH /Y1/08 8個(gè)基因片段所屬基因型相同。

圖1 2012年上海地區(qū)發(fā)病雞群中H9N2亞型AIV HA、NA、NP、NS、M、PA、PB1、PB2基因進(jìn)化樹Fig.1 Phylogenetic tree of the HA, NA, NP, NS, M, PA, PB1, PB2 genes of the H9N2 subtype Avian infl uenza viruses from diseased chicken fl ocks in Shanghai area in 2012

表3 H9亞型不同基因的基因分型結(jié)果比較Table 3 Comparison of the genotypes of different segments from H9 subtype Avian infl uenza virus

3 討論

本研究主要針對(duì)發(fā)病雞群中分離的H9N2亞型禽流感病毒進(jìn)行基因進(jìn)化研究，從分子水平了解其抗原變異和致病力。HA糖蛋白是A 型流感病毒主要表面抗原和保護(hù)性抗原，HA糖蛋白的抗原特性直接影響病毒的感染性、致病性、宿主特異性及組織嗜性。但HA基因變異頻率很高，不同位點(diǎn)，尤其是重要氨基酸位點(diǎn)的變異能導(dǎo)致禽流感病毒的抗原性和致病性變異。HA蛋白潛在的糖基化位點(diǎn)也是影響禽流感病毒致病力的重要因素，受體結(jié)合位點(diǎn)附近的糖基會(huì)影響病毒和宿主細(xì)胞的結(jié)合水平，裂解位點(diǎn)附近的糖基可能通過(guò)干擾蛋白酶進(jìn)入裂解位點(diǎn)影響蛋白酶對(duì)HA前體蛋白的裂解。大部分文獻(xiàn)報(bào)道，HA蛋白潛在的糖基化位點(diǎn)的出現(xiàn)和增加會(huì)使病毒株的毒力下降，而本研究中從發(fā)病雞群分離的3株H9N2毒株，與以往我們從健康雞群中分離的H9N2禽流感毒株相比[6]，因220位氨基酸的變異而缺失一個(gè)糖基化位點(diǎn)，受體結(jié)合位點(diǎn)的左緣235位發(fā)生了變異，由Q突變成了M。上述位點(diǎn)的改變是否影響病毒的致病性，宿主特異性以及抗原性，有待于進(jìn)一步研究。此外也有文獻(xiàn)報(bào)道[8]，H9N2亞型AIV變異株HA蛋白在145～147位氨基酸出現(xiàn)1個(gè)新的潛在糖基化位點(diǎn)，但同時(shí)表現(xiàn)為毒力增強(qiáng)，糖基化位點(diǎn)在序列上所處的位置可能是導(dǎo)致這一差異的原因，因?yàn)樵撎腔稽c(diǎn)剛好處于發(fā)生漂變的關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)上，當(dāng)然，其中的確切機(jī)制和相關(guān)性尚有待研究。此外，通過(guò)對(duì)HA基因上已公布的7個(gè)抗原位點(diǎn)進(jìn)行分析表明，臨床上分離的毒株與使用的疫苗株相比，部分位點(diǎn)已發(fā)生變異，所以目前使用的疫苗能否給禽群提供足夠的保護(hù)力還需要作進(jìn)一步的研究。本研究中的3株毒株均為重組體，均屬于Ck/Bei/1/94系，這3株病毒與Ck/SH / Y1 / 08 8個(gè)基因片段均屬于同一個(gè)基因群。隨著時(shí)間的推移，Qa/HK/G1/97的基因片段在H9N2亞型禽流感病毒內(nèi)部基因片段重排中出現(xiàn)的頻率增加了。綜上所述，在今后的工作中加強(qiáng)H9N2亞型禽流感流行病學(xué)監(jiān)測(cè)是非常必要的。

[1]Fouchier R A, Munster V, Wallensten A,et al.Characterization of a novel influenza A virus hemagglutinin subtype (H16)obtained from black- headed gulls [J].J Virol, 2005, 79(5)：2814-2822.

[2]Homme P J, Easterday B C.Characteristics of influenza A-turkey-Wisconsin-1966 virus [J].Avian Dis, 1970,14： 66-74.

[3]Zhang P, Tang Y, Liu X,et al.Characterization of H9N2 influenza viruses isolated from vaccinated flocks in an integrated broiler chicken operation in eastern China during a 5 year period (1998-2002) [J].J Gen Virol,2008, 89(12)： 3102-3112.

[4]Sun Y, Pu J, Jiang Z,et al.Genotypic evolution and antigenic drift of H9N2 influenza viruses in China from 1994 to 2008 [J].Vet Microbiol, 2010, 146 (3-4)： 215-225.

[5]Park K J, Kwon H I, Song M S,et al.Rapid evolution of low-pathogenic H9N2 avian influenza viruses following poultry vaccination programmer[J].J Gen Virol, 2011, 92(1)： 36-50.

[6]Ge F, Zhou J, Liu J,et al.Genetic Evolution of H9 Subtype Influenza Viruses from Live Poultry Markets in Shanghai, China.J Clin Microbiol, 2009, 47(10)： 3294-3300.

[7]Wu Z Q, Ji J, Zuo K J,et al.Cloning and phylogenetic analysis of hemagglutinin gene of H9N2 subtype avian influenza virus from different isolates in China during 2002 to 2009.Poult Sci, 2010, 89(6)： 1136- 1143.

[8]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.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2012,43(1)： 82-89.