中国媒介生物学及控制杂志  2015, Vol. 26 Issue (1): 23-27

扩展功能

文章信息

严菊英, 周佳悦, 楼秀玉, 茅海燕, 张严峻
YAN Ju-ying, ZHOU Jia-yue, LOU Xiu-yu, MAO Hai-yan, ZHANG Yan-jun
浙江省2013年输入性登革热病例病原分子溯源
Molecular tracing of pathogen from patients with imported dengue fever in Zhejiang province, China, 2013
中国媒介生物学及控制杂志, 2015, 26(1): 23-27
Chin J Vector Biol & Control, 2015, 26(1): 23-27
10.11853/j.issn.1003.4692.2015.01.006

文章历史

收稿日期:2014-08-11
网络出版时间:2014-12-17
浙江省2013年输入性登革热病例病原分子溯源
严菊英, 周佳悦, 楼秀玉, 茅海燕, 张严峻    
浙江省疾病预防控制中心微生物检验所, 杭州310051
摘要目的 对2013年浙江省登革热病例进行实验室确诊与病原的分子溯源。方法 对患者血清样本同时进行登革热病毒IgM抗体和核酸检测及病毒分离,阳性分离株采用RT-PCR方法扩增E基因,进行核苷酸序列测定和同源性与进化分析。结果 18例患者发病前均有在境外登革热流行区暴露史,从患者18份血清样本中检测到登革热病毒IgM抗体阳性15份(83.3%),核酸阳性8份(44.4%),分离到登革热1型病毒6株,4型1株。6株登革热1型株之间E基因核苷酸和氨基酸同源性分别为90.9%~99.7%和96.8%~100%,与浙江省2004年登革热1型株之间核苷酸和氨基酸同源性分别为91.4%~98.5%和96.6%~99.0%;E基因进化树显示,登革热1型株位于GⅠ、GⅣ和GⅤ基因亚型上,登革热4型株位于GⅠ亚型上,2013年7株登革热病毒与浙江省2004-2009年登革热病毒之间亲缘关系较远。结论 证实2013年浙江省登革热病例均为输入性,输入国为菲律宾、安哥拉、斯里兰卡和巴西等;登革热1型株基因亚型分别为亚洲型、南太平洋型和美洲/非洲型,登革热4型株为东南亚型;登革热4型病毒为浙江省首次分离。
关键词登革热     输入性     登革热1型     登革热4型     基因亚型     E基因     分子溯源    
Molecular tracing of pathogen from patients with imported dengue fever in Zhejiang province, China, 2013
YAN Ju-ying, ZHOU Jia-yue, LOU Xiu-yu, MAO Hai-yan, ZHANG Yan-jun     
Zhejiang Center for Disease Control and Prevention, Hangzhou 310051, Zhejiang Province, China
Abstract:Objective To confirm the laboratory diagnosis of dengue fever and trace the molecular origin of the pathogen in Zhejiang province, China, 2013. Methods The serum samples from the dengue fever patients were used to detect the dengue IgM antibodies and viral nucleic acids, and to isolate the virus. The envelope (E) gene of the isolated strains was amplified by RT-PCR. The amplicons were sequenced and subjected to homologous and phylogenetic analyses. Results All 18 dengue fever patients had been to endemic areas of dengue fever overseas. Fifteen (83.3%) out of 18 serum samples from the patients were positive for anti-dengue IgM, and 8 (44.4%) were positive for dengue viral nuclei acids. Six strains of Dengue virus type 1 (DV-1) and 1 strain of DV-4 were isolated. The nucleotide sequence homology of the E gene and the amino acid sequence homology were 90.9%-99.7% and 96.8%-100%, respectively, among the 6 DV-1 strains, and 91.4%-98.5% and 96.6%-99.0%, respectively, between the 6 DV-1 strains and the DV-1 stains isolated in 2004 in Zhejiang province. The phylogenetic analysis of E gene showed that the gene subtypes of DV-1 strains were genotypeⅠ (GⅠ), GⅣ and GⅤ, and the subtype of DV-4 strain was GⅠ. All the 7 strains of dengue virus isolated in 2013 had a far phylogenetic relationship with the strains isolated from 2004 to 2009 in Zhejiang province. Conclusion All the dengue fever cases in Zhejiang province in 2013 are imported from countries including Philippines, Angola, Sri Lanka, and Brazil. The DV-1 strains are derived from the subtypes in Asia, South Pacific and America/Africa. The DV-4 strain is derived from the subtype in Southeast Asia, and it is the first detection in Zhejiang province.
Key words: Dengue fever     Imported case     Dengue virus type 1     Dengue virus type 4     Gene subtype     Envelope gene     Molecular tracing    

登革热(dengue fever,DF)是由1~4型登革热病毒(Dengue virus,DV)引起的重要虫媒传染病,流行于热带和亚热带的100多个国家及地区,已成为日益严重的全球性公共卫生问题。2013年登革热被列为全球最重要的蚊虫传播性疾病,据WHO统计,近50年登革热的发病率较以前增加了30倍,全球约有25亿人群的健康受到DV感染的威胁,每年约有5000万新增感染病例[1]。2013年由于气候温暖,水量充沛,媒介蚊虫大量孳生,使得全球登革热疫情明显上升[2, 3]。登革热在东南亚、太平洋岛国及加勒比海地区流行频繁,其中与我国接壤的东南亚国家最为严重[4, 5],使得我国输入性病例的发生、传播概率大为增加[6, 7]。浙江省曾在2004年和2009年分别由输入性病例引起慈溪和义乌市登革热暴发疫情[8, 9],2013年由于受全球登革热疫情的影响,浙江省报告疑似输入性登革热病例38例,比2012年(9例)上升了3.2倍,为了对这些疑似病例及时作出实验室确诊并掌握病原的分子特征,以便采取有效的防控措施,本研究对患者样本进行了实验室诊断和病原的分子溯源。 1 材料与方法 1.1 病例和标本

病例资料来源于中国疾病预防控制中心(CDC)传染病报告信息管理系统。2013年浙江省报告登革热实验室诊断病例38例,输入国主要是菲律宾(8例)、安哥拉(7例),其次是印度、泰国、柬埔寨、斯里兰卡、巴西和缅甸;发病高峰期在6-10月,占总病例数的71.0%(27/38);男女性别比为1.71∶1,年龄在3~70岁,其中20~39岁占63.2%(24/38),病例主要是涉外经商服务、旅游和探亲者;38例患者中除1例印度籍外其余均为浙江省人。本实验室共收到市、县级CDC送检的18例患者血清,样本带冰运送至实验室,-80 ℃低温冰箱保存。38例登革热患者中,20例实验室诊断工作由浙江省市、县级CDC完成。 1.2 抗体测定

DV IgM抗体测定采用捕获酶联免疫试验,试剂购自澳大利亚Panbio有限公司,实验操作和结果判断均按试剂盒说明书进行。 1.3 核酸检测

病毒核酸提取采用德国QIAGEN公司的RNeasy mini Kit,按试剂盒说明书进行。具体取血清标本200 μl或细胞阳性分离物100 μl,最终洗脱至50 μl,作为RNA模板。核酸检测采用DV通用和DV型特异性荧光RT-PCR方法,引物序列和实验方法参照中华人民共和国卫生行业标准——登革热诊断标准(WS 216-2008)中附录A——登革热病原学检测方法进行。 1.4 病毒分离

患者血清接种C6/36细胞(来源于中国CDC病毒病预防控制所脑炎室),置28 ℃ 5%CO2孵箱培养,以出现细胞病变(CPE),或细胞培养上清液经DV特异性荧光RT-PCR方法检测到病毒核酸者为阳性。 1.5 RT-PCR扩增E基因

DV-1引物自行设计,F1:CAA GAA CCG AAA CRT GGA TGT C,R1:GGC TGA TCG AAT TCC ACA CAC,扩增片段为1849碱基(bp);DV-4引物见参考文献[10]。试剂采用宝生物工程(大连)有限公司one Step RNA PCR Kit(Code No:DRR024A),按试剂盒说明书进行。反应条件:42 ℃ 30 min反转录,94 ℃ 2 min后,94 ℃ 30 s、51 ℃ 30 s、72 ℃ 2 min,循环40次,72 ℃ 延伸8 min。取扩增产物5 μl,用1.5%琼脂糖凝胶电泳,根据Marker位置确认反应产物。 1.6 序列测定和分析

采用PCR扩增产物纯化后直接测序,由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。数据处理采用Dnaman和ClustalX 软件,进化树的构建采用Mega 6.0软件,建树方法采用邻位连接法(neighbor-joining,NJ),可信度评估采用1000 bootstrap值。 1.7 测序数据递交基因库

7株DV E基因测序数据已递交GenBank,登录号为KJ415092~KJ415098。 2 结 果 2.1 抗体和核酸检测

对18份血清样本同时进行DV IgM抗体和核酸检测,结果IgM抗体阳性15份,阳性率为83.3%;病毒核酸阳性8份,阳性率为44.4%。18份血清样本在发病后≤5 d内采集8份,占44.4%;>5 d采集10份,占55.6%,由于样本在发病后采集的时间不同,其抗体、核酸和病毒检出率不一样,表 1为7例病毒分离阳性患者的信息和实验室检测结果,其余11例疑似患者DV IgM抗体均阳性,病毒分离均阴性,核酸阳性1例。

表 1 2013年浙江省部分登革热病例背景信息及检测结果 Table 1 Demographic information of dengue fever patients and the test results in Zhejiang province,2013
注: “-”表示检测结果为阴性; “+”表示为阳性。
2.2 病毒分离及鉴定

18份样本接种C6/36细胞后,7份样本出现CPE,特征为细胞变圆、集聚和融合,当CPE达到75%~100%时收获。未出现CPE的样本继续盲传3代,对所有分离物上清液检测DV核酸,阳性7份,18份标本中分离到7株病毒(38.9%)。对7株DV扩增病毒E基因,测序数据经GenBank Blast程序比对,其中6株为DV-1,1株为DV-4,从分子水平进一步证实病原为DV(表 1)。 2.3 同源性分析

新分离7株DV E基因全长均为1485个核苷酸(nt),推导编码495个氨基酸(aa),6株DV-1株之间nt和aa同源性分别为90.9%~99.7%和96.8%~100%,与浙江省2004年DV-1株之间nt和aa同源性分别为91.4%~98.5%和96.6%~99.0%(表 2);2013年浙江省7株DV与相同血清型DV原型株之间的nt和aa同源性分别为92.4%~99.8%和96.6%~99.4%,而与不同血清型DV原型株之间nt和aa同源性分别为63.4%~69.4%和62.7%~68.6%。

表 2 2013年浙江省登革热分离株E基因核苷酸和氨基酸同源性比较 Table 2 Homologous comparison of the nucleotide and amino acid sequences of the E gene in dengue viruses isolated in Zhejiang province,2013
注:表中右上三角为核苷酸同源性; 左下三角为氨基酸同源性。
2.4 进化树分析

将登革热分离株E基因序列与GenBank下载的不同国家、不同年份、不同基因亚型的毒株序列构建进化树,由图 1可见,DV分为4个血清型,本次分离的7株病毒分别位于DV-1和DV-4分支上;DV-1又分成5个基因亚型GⅠ~GⅤ,本次分离的6株DV-1分别位于GⅠ、GⅣ和GⅤ亚型上,而与2004年引起浙江省慈溪市登革热暴发疫情的DV-1分离株Zhejiang/07/04未紧密地集聚在一起;进化树将DV-4分成3个基因亚型GⅠ~GⅢ,本次分离的DV-4株ZJ/02/13位于GⅠ亚型上(图 2),与日本D4/73NIID株亲缘关系最近,与国内广州DV-4株LD34-GZ1990进化关系稍远。

注:浙江省DV分离株E基因核苷酸序列(1485 nt)与GenBank下载的DV毒株序列采用NJ法构建进化树,boostrap值取1000; ●为2013年浙江分离株; ◆为2004年和2009年浙江省登革热暴发疫情分离株; 毒株命名:省份(ZJ)/标本编号/分离年份; 下载序列:毒株名称/GenBank accession number。 图 1 2013年浙江省DV分离株E基因进化分析 Figure 1 Phylogenetic analysis of the E gene in the dengue virus strains isolated in Zhejiang province,2013
注:浙江省登革热4型株E基因核苷酸序列(1485 nt)与GenBank下载的DV毒株序列采用NJ法构建进化树,boostrap值取1000; ●为浙江分离株,毒株命名:省份(ZJ)/标本编号/分离年份; 下载序列:毒株名称/GenBank accession number。 图 2 2013年浙江省登革热4型E基因进化分析 Figure 2 Phylogenetic analysis of the E gene in the DV-4 strain isolated in Zhejiang province,2013
3 讨 论

疑似登革热病例早期实验室诊断,对于及时采取针对性防控措施非常重要,因此,对疑似病例应尽早采集样本进行确诊,由于样本在发病后采集的时间不同,其抗体、核酸和病毒的检出率不一样。本研究对18份样本(采集于发病后1~12 d)检测DV IgM抗体,结果15份阳性,3份阴性,该3份样本采集于发病3 d内,但DV核酸阳性;发病≤5 d内采集的样本共8份,其中7份病毒分离阳性,>5 d采集的样本核酸和病毒检出率较低,因此,当临床上对疑似登革热患者进行实验室诊断时,必须考虑样本采集的发病时间不同选择合适的检测方法,尤其是发病3 d内采集的样本当登革热IgM抗体阴性而临床症状典型又具有流行病学史时,需考虑做核酸检测,防止漏检,以便早期诊断。

根据抗原性不同DV可分为1~4型 4个血清型(Serotype),依据病毒E基因不同又可以分成不同基因亚型(Genotype),不同的地理区域流行着不同的血清型和基因型[11],因此对病毒进行分子特征研究,可以从分子水平进行溯源。由于DV包膜糖蛋白由E基因所编码,位于病毒毒粒表面,构成毒粒的突起,是主要结构蛋白,决定着DV的组织亲嗜性,介导病毒与细胞受体的结合,可诱导特异性的保护性中和抗体[12],因此,E基因是分析DV基因亚型、病毒变异与进化的最佳区域。

采用DV E基因全长序列构建进化树,结果显示,DV-1分成亚洲型、泰国型、森林/马来西亚型、南太平洋型和美洲/非洲型5个基因亚型,本次浙江省新分离6株DV-1分别位于3个基因亚型上,其中ZJ/11/13株属于亚洲型,病例为斯里兰卡输入;ZJ/01/13株、ZJ/08/13株和ZJ/12/13株属于南太平洋型,病例为菲律宾和安哥拉输入;ZJ/03/13和ZJ/04/13株属于美洲/非洲型,病例为印度和缅甸输入;这6株DV-1与浙江省2004年、2009年登革热暴发疫情分离株(Zhejiang/07/04、ZJ/17/2009)亲缘关系较远,说明2013年浙江省新分离的DV-1与2004年、2009年浙江DV分离株为不同来源的毒株。进化树将DV-4分成东南亚型、印度尼西亚型、泰国型和森林/马来西亚型4个基因亚型,本次浙江省DV-4株(ZJ/02/13)属于东南亚型,与浙江株亲缘关系最近的毒株为日本D4/73NIID株,而与国内广州株LD34-GZ1990则亲缘关系相对较远。本次DV-4为本省首次分离,该毒株分离于发病前曾到过巴西的患者样本;进化分析说明,2013年浙江省登革热分离株均为输入性,输入的地区有非洲、美洲和东南亚等,DV的来源广泛,涉及的基因亚型种类多,DV-1除了早期的森林/马来西亚型和泰国型以外,目前在全球各地流行的其他3个基因亚型均有输入。

浙江省虽然不属于登革热地方性流行区,但部分地区具备登革热传播的媒介蚊虫和环境条件,存在由输入病例引起本地登革热暴发疫情的风险,如2004年慈溪市登革热1型暴发疫情,导致113例发病[8],2009年义乌市登革热3型暴发疫情,导致180例发病[9],这些事件为我们敲响了警钟,2013年浙江省输入性登革热病例虽然比以往明显增加,但由于对疑似病例及时作出实验室确诊,并采取有效的登革热防控措施,因此未发生由输入病例引起的本地登革热暴发疫情。

志谢 义乌市疾病预防控制中心陈步青、绍兴市疾病预防控制中心陈金堃和宁波市疾病预防控制中心李永东协助提供样本,特此志谢
参考文献
[1] Undurraga EA, Halasa YA, Sheperd DS, et al. Use of expansion factors to estimate the burden of dengue in Southeast Asia:a systematic analysis[J]. PLoS Negl Trop Dis,2013,7(2):e2056. doi: 10.1371/journal.pntd.0002056.
[2] Branco MR,Luna EJ,Braga Jr LL,et al. Risk factors associated with death in Brazilian children with severe dengue:a case-control study[J]. Clinics (Sao Paulo),2014,69(1):55-60.
[3] 樊景春,刘起勇. 气候变化对登革热传播媒介影响研究进展[J]. 中华流行病学杂志,2013,34(7):745-749.
[4] Fahri S,Yohan B,Trimarsanto H,et al. Molecular surveillance of dengue in Semarang,Indonesia revealed the circulation of an old genotype of Dengue virus serotype-1[J]. PLoS Negl Trop Dis,2013,7(8):e2354. doi: 10.1371/journal.pntd.0002354.
[5] Thangaratham PS,Rajendran R,Paramasivan R,et al. Clinical spectrum during dengue haemorrhagic fever epidemics in Tirupur (India)[J]. J Vector Borne Dis,2013,50(4):311-313.
[6] 张海林,付士红,邓掌,等. 云南中缅边境一起输入性登革热 暴发的分子流行病学研究[J]. 中华流行病学杂志,2013,34 (5):428-432.
[7] 郭鹏娟,甘标,曹钰芹,等. 广州市海珠区2012年登革热流行 特征分析[J]. 中国媒介生物学及控制杂志,2014,25(1): 76-77,80.
[8] 严菊英,卢亦愚,翁景清,等. 浙江省登革热暴发疫情的病原 学和分子生物学研究[J]. 病毒学报,2006,22(5):339-344.
[9] 严菊英,张严峻,茅海燕,等. 2009年浙江省义乌市登革热暴 发疫情实验诊断和病原分子溯源[J]. 中华预防医学杂志, 2010,44(12):1091-1096.
[10] Cao-Lormeau VM,Roche C,Aubry M,et al. Recent emergence of Dengue virus serotype 4 in French Polynesia results from multiple introductions from other South Pacific Islands[J]. PLoS One,2011,6(12):e29555. doi: 10.1371/journal.pone.0029555.
[11] Muñoz-Jordán, Santiago GA, Margolis H, et al. Genetic relatedness of Dengue viruses in Key West,Florida, USA, 2009-2010[J]. Emerg Infect Dis,2013,19(4):652-654.
[12] 秦鄂德,秦成峰,江涛. 登革热病毒与登革热病毒病[M]. 北 京:科学出版社,2008:28-35.