基于地理信息系統(tǒng)的青海省鼠疫菌毒力研究

熊浩明，魏柏青，祁美英，李存香，楊曉艷，辛有全，魏榮杰，靳 娟，代瑞霞

青海省位于青藏高原東北部，東經(jīng)89°35′～103°04′，北緯31°40′～39°19′，東西長1 200 km，南北寬800 km，面積72.12萬km2。屬于高原大陸性氣候，具有氣溫低、晝夜溫差大、降雨少而集中、日照長、太陽輻射強等特點。有喜馬拉雅旱獺鼠疫自然疫源地和青海田鼠鼠疫自然疫源地2種類型的疫源地，是我國鼠疫危害最嚴重的地區(qū)之一。不同類型的鼠疫自然疫源地由于地理分布、主要宿主動物以及鼠疫菌的生化性狀不同,鼠疫菌的毒力也存在差異。本文對青海省分離的392珠鼠疫菌進行毒力測定，并輸入青海省地方病防治地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，用QHEndem ic-GIS軟件對青海省392株鼠疫菌毒力的空間分布進行描述和分析，以便為青海省鼠疫防治提供科學依據(jù)。

1 資料與方法

1.1菌株來源 以1954-2012年青海省內(nèi)不同地區(qū)、宿主、媒介體內(nèi)分離的鼠疫菌392株作為實驗對象。所有菌株均由青海省國家鼠疫菌種保藏中心提供。

1.2實驗動物 昆明系小白鼠(以下簡稱小鼠), 體重18～20 g，購自青海省實驗動物中心。

1.3毒力測定 將每株菌的37 ℃24 h培養(yǎng)物用滅菌生理鹽水制成菌懸液，菌懸液原液濃度大于20億個菌/mL，用標準比濁管比濁稀釋成7億個菌/mL，計算制成的菌懸液原液的實際濃度，稀釋為2×101個菌/mL、2×102個菌/mL、2×103個菌/mL、2×104個菌/mL、2×105個菌/mL、2×106個菌/mL、2×107個菌/mL、2×108個菌/mL、2×109個菌/mL。劑量組小鼠皮下注射0.5 mL，每組5只，攻毒劑量為101個菌、102個菌、103個菌、104個菌、105個菌、106個菌、107個菌、108個菌、109個菌。同時用100個菌接種平皿，28 ℃培養(yǎng)72 h計算其活菌數(shù)。小鼠觀察飼養(yǎng)14 d，死亡的小鼠當天解剖，取肝、脾做細菌培養(yǎng)和鼠疫噬菌體裂解試驗，培養(yǎng)出鼠疫菌者為特異性死亡，否則為非特異性死亡。用SPSS 21.0軟件計算每株鼠疫菌對小鼠的半數(shù)致死量(LD50)和95%的可信范圍[1]。

1.4QHEndem ic-GIS數(shù)據(jù)庫的建立和制圖 將每株鼠疫菌分離的宿主、媒介、分離地點、地理編碼、輸入數(shù)據(jù)庫。用QHEndem ic-GIS軟件導入數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后，用青海省地圖按照不同的制圖要求進行參數(shù)字段分類并賦予相應的顏色顯示，插入圖例和標題后輸出。

2 結(jié) 果

2.1毒力測定結(jié)果及空間分布 青海省392株鼠疫菌對小鼠毒力測定結(jié)果：LD50小于100的菌株有323珠，占82.39%；LD50大于等于100小于1 000的菌株有44珠，占11.22%；LD50大于等于1 000小于10 000的菌株有10珠，占2.55%；LD50大于等于10 000的菌株有15珠，占2.55%。其中LD50大于等于1億的菌株有5珠，占1.27%，分布于共和縣、興?？h、格爾木市和都蘭縣，分離宿主為人尸體、喜馬拉雅旱獺和五趾跳鼠。青海省各地區(qū)392珠鼠疫菌對小鼠LD50結(jié)果見表1，LD50小于1 000的強毒菌有367株占測毒數(shù)量的93.62%。將測毒數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫后用QHEndem ic-GIS軟件對鼠疫菌LD50小于100和小于1 000的菌株數(shù)空間分布圖見圖1、2。

2.2青海省鼠疫菌不同生態(tài)型毒力 青海省各地區(qū)392株鼠疫菌按照不同生態(tài)型(生態(tài)型分類依據(jù)文獻[2])菌株分類統(tǒng)計LD50結(jié)果見表2，將青藏高原型菌株和祁連山型菌株的LD50數(shù)據(jù)輸入SPSS21.0，用SPSS 21.0計算青藏高原型菌株LD50分布為正態(tài)分布，均數(shù)為166458.224，標準差為2626588.49；祁連山型菌株LD50分布為正態(tài)分布，均數(shù)為81.785，標準差為294.19。用SPSS 21.0做兩獨立樣本秩和檢驗，檢驗類型選擇“Mann Whitney U”Z值為-1.687，P<0.01，故認為兩種生態(tài)型菌株LD50間有顯著性差異。青海田鼠型和其他生態(tài)型菌株因抽樣比例較少未做LD50比較。

圖1LD50小于100的鼠疫菌株空間分布

Fig.1SpatialdistributionofLD50<100Yersiniapestisstrains

圖2LD50大于等于100小于1000鼠疫菌株空間分布

Fig.2Spatialdistributionof100≤LD50<1000Yersiniapestisstrains

3 討 論

鼠疫菌與其他病原微生物一樣, 不同疫源地的鼠疫菌的毒力有明顯的差異, 因此, 毒力也作為鼠疫菌分型的一個重要指標[3]。張春華等[4]指出以往工作中鼠疫菌毒力測定中存在概念混淆，將LD100誤說為MLD[4]，推薦更加適用的半數(shù)致死量(LD50)計算方法[4]。朱錦沁等[5]用小鼠對鼠疫菌毒力的劃分為：MLD在1萬或l萬以下為強毒菌，MLD大于1萬小于10萬為中等毒力菌，100億菌尚不能完全致死小白鼠的為自然弱毒菌，這是對鼠疫菌毒力最早的劃分。黃堅華等[6]參考我國生物制品規(guī)定中鼠疫菌安全生產(chǎn)試驗標準，將我國的鼠疫菌的毒力分為4種類型，即強毒株、中等毒株、低毒株和弱毒株。目前關于鼠疫菌毒力的劃分還沒有統(tǒng)一的標準，應按照LD50確定鼠疫菌的毒力劃分較為準確。按照青海省392株鼠疫菌對小鼠毒力測定結(jié)果，LD50小于1 000的鼠疫菌株應劃分為鼠疫強毒株，占93.62%(367/392)；LD50大于等于1 000小于10 000的鼠疫菌株為鼠疫中等毒力株，占2.55%(10/392)；LD50大于等于10 000小于1億的鼠疫菌株為鼠疫低毒株，占2.55%(10/392)；LD50大于等于1億的鼠疫菌株為弱毒株，占1.27%(5/392)。本次試驗發(fā)現(xiàn)毒力變異的弱毒株5株，有1株分離于人尸體中，1株分離于五趾跳鼠，3株分離于喜馬拉雅旱獺。王麗[7]等在青?！叭础钡貐^(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分在疫源地居住的居民進入疫源地務工及捕食旱獺的人員血清存在鼠疫抗體，血清抗體滴度普遍不高。浙江、廣西、廣東、河北、陜西、青海等省市均發(fā)現(xiàn)健康人群鼠疫F1抗體陽性情況[7-12]，本次毒力測定過程中發(fā)現(xiàn)5株鼠疫菌半數(shù)致死量大于1億，這或許應成為健康人群血清存在鼠疫抗體的一個研究方向。不同生態(tài)類型疫源地的菌株毒力存在明顯的差異，本次毒力測定發(fā)現(xiàn)祁連山型菌株毒力比青藏高原型菌株毒力強，兩者菌株LD50有顯著性差異。青海田鼠型因地區(qū)局限，分離菌株數(shù)量少，本次研究抽樣較少，未做LD50比較。

表1 青海省各地區(qū)392株鼠疫菌對小鼠LD50結(jié)果

表2 青海省各地區(qū)392株不同生態(tài)型鼠疫菌對小鼠LD50結(jié)果

從圖上可以看出，青海省鼠疫菌絕大多數(shù)屬于鼠疫強度株，鼠疫強毒株分布覆蓋了青海省大部分面積。青海省鼠疫以強毒株為主，鼠疫病型易由腺鼠疫轉(zhuǎn)化為肺鼠疫，應進一步加強動物鼠疫監(jiān)測，防止人間鼠疫發(fā)生。建立青海省鼠疫自然疫源地鼠疫菌毒力基礎數(shù)據(jù)，可供其他學者后續(xù)研究參考。

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