中国媒介生物学及控制杂志  2015, Vol. 26 Issue (2): 127-132

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郑雅匀, 付士红, 唐晓燕, 李幸乐, 尚思远, 徐超, 梁国栋
ZHENG Ya-yun, FU Shi-hong, TANG Xiao-yan, LI Xing-le, SHANG Si-yuan, XU Chao, LIANG Guo-dong
河南省新安县和息县2012年蚊传虫媒病毒调查
Surveillance on mosquito-borne arboviruses in Xixian county and Xin'an county, Henan province, 2012
中国媒介生物学及控制杂志, 2015, 26(2): 127-132
Chin J Vector Biol & Control, 2015, 26(2): 127-132
10.11853/j.issn.1003.4692.2015.02.005

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收稿日期:2014-11-20
河南省新安县和息县2012年蚊传虫媒病毒调查
郑雅匀1, 付士红1, 唐晓燕2, 李幸乐2, 尚思远3, 徐超4, 梁国栋1    
1 中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所, 传染病预防控制国家重点实验室, 北京102206;
2 河南省疾病预防控制中心;
3 新安县疾病预防控制中心;
4 息县疾病预防控制中心
摘要目的 了解河南省部分地区蚊传虫媒病毒的种类分布及基因型别。方法 于2012年5-8月在河南省洛阳市新安县和信阳市息县的居民住房、猪圈、牛棚及树林中采集蚊虫。使用细胞培养法分离病毒, 通过反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法进行种属特异扩增鉴定, 并用Clustal X2.1、MegAlign、Genedoc 3.2和Mega v5.1生物信息学软件完成病毒核酸序列的分子生物学分析并进行基因分型。结果 共采集蚊虫4属5种7149只, 其中新安县以骚扰阿蚊居多(2055只, 51.36%), 息县以淡色库蚊(2964只, 94.16%)为主。共分离获得5株病毒, 直接接种BHK-21细胞无病变、C6/36细胞培养仅导致轻微病变, 其C6/36细胞传代培养物转接BHK-21细胞后3 d可致细胞明显病变;序列分析表明这5株病毒均属基因Ⅰ型流行性乙型脑炎病毒(JEV), 其中3株分离自淡色库蚊, 2株来自三带喙库蚊。结论 河南省部分地区依然存在JEV及其传播媒介, 且目前当地自然界中循环的JEV仍以基因Ⅰ型为主。
关键词蚊传病毒     流行性乙型脑炎病毒     基因型    
Surveillance on mosquito-borne arboviruses in Xixian county and Xin'an county, Henan province, 2012
ZHENG Ya-yun1, FU Shi-hong1, TANG Xiao-yan2, LI Xing-le2, SHANG Si-yuan3, XU Chao4, LIANG Guo-dong1     
1 State Key Laboratory for Infectious Disease Prevention and Control, National Institute for Viral Disease Control and Prevention, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 102206, China;
2 Henan Center for Disease Control and Prevention;
3 Xin'an Center for Disease Control and Prevention;
4 Xixian Center for Disease Control and Prevention
Abstract:Objective To understand the species, distribution and genotype of mosquito-borne arboviruses in some regions of Henan province. Methods Mosquito samples were collected from Xixian county and Xin'an county in Henan province from May to August, 2012. After species identification, mosquitoes were inter-cells cross cultured for viral isolation. RT-PCR using specific primer for common arboviruses was used to identify the positive isolates. Molecular biological analysis were conducted by using software of Clustal X2.1, MegAlign, Genedoc 3.2 and Mega v5.1, and genotype for the virus was identified. Results A total of 7149 mosquitoes which belong to 5 species in 4 genera were collected. The predominant mosquito specie in Xin'an county was Armigeres subalbatus (2055, 51.36%), but the mainly species in Xixian county was Culex pipens pallens (2964, 94.16%). Five strains from Cx. pipens pallens and Cx. tritaeniorhynchus were identified as genotypeⅠ Japanese encephalitis virus (JEV), which caused slightly cytopathic effect (CPE) in C6/36 cells, and no CPE in BHK-21. But severe CPE was observed in BHK-21 when 3 days after inoculating the C6/36 culture of the viruses onto BHK-21 cells. Conclusion In Xixian county and Xin'an county of Henan province, b
Key words: Mosquito-borne arboviruses     Japanese encephalitis virus     Genotype    

蚊传病毒是通过蚊虫叮咬敏感脊椎动物导致人畜患病的一类病毒,蚊虫携带传播病毒但自身不患病[1]。国内外已报道多种对人畜致病的蚊传病毒,其中已证实在我国存在和流行的包括流行性乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)、登革热病毒(Dengue virus,DENV)及Tahyna病毒(Tahyna virus,TAHV)[1, 2]。河南省地处北亚热带、暖温带地区,四季分明,夏日炎热,降雨充沛,适宜的生态环境有利于蚊虫孳生。对河南省病毒性脑炎的流行病学监测结果显示,在蚊虫活动高峰的夏秋季节,当地存在病毒性脑炎患者[3]。本研究对河南省部分地区开展蚊虫调查和病毒分离,以掌握当地蚊虫及蚊传病毒分布特点和类型,为相关疾病的预防控制提供病原学依据。

1 材料与方法 1.1 蚊虫标本采集

于2012年5-8月在洛阳市新安县磁涧镇的尤彰村和李村镇的晁庄村选择树林、牛棚和居民住房捕捉蚊虫;2012年8月期间在信阳市息县城郊乡新铺村、何店村的居民住房和猪圈中采集蚊虫。采用电动吸蚊器(DX-3型,慈溪市亚细亚卫生杀虫药械厂生产)和人诱法(蚊帐)相结合的方法采集蚊虫标本。在人房、牛圈和猪圈等环境采用电动吸蚊器采集蚊虫;在村庄周围的树林中采用人诱法捕捉蚊虫。每天采集时间为19:00-20:30。将采集到的蚊虫置-20 ℃冰箱冷冻,之后解剖镜下分类鉴定和计数分装,随后立即液氮冻存。

1.2 标本处理与病毒分离

使用细胞培养法分离病毒。首先从液氮中取出装标本的冻存管,迅速将蚊虫倒入已编号并预冷的2 ml无菌平底离心管中,加入1.5 ml无血清MEM液(含8%双抗),用组织振荡仪Tissue lyser(QIAGEN,Germany)研磨至蚊虫组织碎片消失为止。将研磨液在4 ℃条件下以18 000×g离心30 min,取上清150 μl接种于生长成单层的BHK-21细胞和C6/36细胞的24孔细胞培养板,并分别于37 ℃和28 ℃的CO2孵箱中培养,连续培养6 d,逐日观察并记录细胞病变(CPE,cytopathic effects),当CPE达到++++时收获,反复冻融3次,以充分裂解细胞释放病毒,离心取上清液再次接种正常细胞,依此法连续盲传3代,无病变者剔除。

1.3 病毒鉴定

通过反转录-聚合酶链反应(RT?PCR)法及序列分析法鉴定病毒。用Viral RNA Mini Kit(QIAGEN,Germany)从阳性分离物上清中提取病毒总RNA,操作流程参照试剂盒说明书;使用Invitrogen公司 “SuperScriptTMⅢFirst?Strand Synthesis System for RT?PCR”试剂盒及随机引物Oligo(dT20)反转录获得cDNA;取2 μl cDNA作为模板,使用TaKaRa公司GoTaq Green Master Mix,以及本室常规鉴定引物进行PCR扩增,引物信息详见表 1。反应结束后以1%琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物,回收阳性PCR产物并测定产物序列信息(北京博迈德科技发展有限公司完成)。

表 1 鉴定用引物信息 Table 1 Detailed background of the primers used in this study
注: 兼并引物信息 M. C/A; W. A/T; Y. C/T; K. G/T; R. G/A; V. G/A/C; D. T/A/G; Flavivirus. 黄病毒属; CppDNV. 淡色库蚊浓核病毒; JEV. 乙脑病毒。
1.4 病毒序列分析

使用DNAMAN软件进行测序结果的序列拼接、编辑及校正;用Clustal X2.1软件进行序列比对;用DNAStar软件包的MegAlign软件完成核苷酸差异度分析;应用Mega v5.1生物信息学软件构建系统进化树(Neighbor?Joining法,自展值为1000)。

2 结 果 2.1 蚊虫标本种类分布

2012年夏季在河南省共采集4属5种7149只蚊虫标本。其中洛阳市新安县采集蚊虫标本4001只(4001/7149,55.97%);信阳市息县共采集蚊虫标本3148只(3148/7149,44.03%)。两县优势蚊种各不相同,新安县骚扰阿蚊(Armigeres subalbatus)居多(2055/4001,51.36%),其次包括淡色库蚊(Culex pipens pallens)(1019/4001,25.47%)和三带喙库蚊(Cx. tritaeniorhynchus)(909/4001,22.72%);而息县以淡色库蚊为优势蚊种(2964/3148,94.16%)。淡色库蚊是唯一在两个城市均能采集到的蚊种。

2.2 病毒分离

将7149只蚊虫标本按照采集地和蚊种,分为170批研磨,标本研磨上清液接种BHK-21和C6/36单层细胞,连续盲传3代,获得5株轻微病变分离物(背景信息见表 2)。5株分离物均能导致C6/36细胞产生轻微CPE,表现为培养72 h后出现个别圆肿细胞(图 1A),但直至培养第6天仍不发生聚集、脱落等病变特征,对BHK-21细胞不能导致CPE(图 1B)。将阳性分离物的C6/36细胞第3代培养物上清接种BHK-21细胞,发现48 h左右出现明显CPE,病变特征为不规则缩小,72 h 80%细胞发生病变并逐步脱落(图 1C)。

表 2 阳性分离标本的详细背景资料 Table 2 Detailed background of the positive isolates
图 1 阳性分离物 HNXA55 在细胞培养中的病变特征 Figure 1 CPE caused by inoculating isolates HNXA55 in C6/36 and BHK-21
2.3 病毒分子生物学鉴定

5株阳性分离物均来自于库蚊属蚊虫,结合其细胞培养特征,使用针对黄病毒属、JEV和CppDNV的特异引物对阳性分离物进行RT?PCR扩增。结果提示5株病毒均为JEV(图 2A),病毒在经C6/36细胞传代培养过程中确实实现了量的扩增,并且将其第3代C6/36细胞培养物上清液转接BHK-21细胞后,培养中发生了明显的病毒增殖(图 2B)。

图 2 特异引物扩增新分离 JEV的 E 基因区段 Figure 2 RT-PCR amplification for E gene of new JEV isolates

将5株JEV的基因序列提交GenBank比对,下载相关国内外毒株序列构建数据集,完成核苷酸同源性和系统进化分析。基于E基因序列的系统进化分析表明,目前已知JEV共分5个基因型,本研究获得的5株新分离JEV均为基因Ⅰ型,与山西省2009年(SX09S-01)和2012年(12LY039)分离株遗传关系最接近,其次与其较亲缘的毒株为辽宁省2007年分离株XJ69和江西省2008年分离株JX61,以上JEV毒株位于同一进化簇中(图 3)。

图 3 JEV分离株的 E 基因系统进化分析 Figure 3 Phylogenetic analysis of JEV isolates based on E gene sequences

分析各毒株E基因序列同源性发现,河南省新分离株核苷酸一致性为98.6%~99.9%,其中HNXA55与HNXA60同源性最高达到99.9%;5株病毒氨基酸同源性为99.8%~100%,HNXA29、HNXA55、HNX10和HNX27的氨基酸同源性为100%;与河南省2004、2007年分离株相比,同源性分别为97.7%~98.0%和98.0%~98.3%;同基因Ⅰ型的其他JEV比较,与HEN0701、GZ56、SX09S-01、12LY039E氨基酸同源性最高均为99.8%。2012年河南省新分离株与我国目前使用的减毒疫苗株SA14-14-2之间存在11个共同差异位点(图 4红框标示),HNXA60自己有一个独特的位点E256(甘氨酸G→E谷氨酸);第76位氨基酸处,仅GP78和p3株为M(甲硫氨酸),包括河南省新分离JEV在内的其他毒株,此处均为T苏氨酸(图 4蓝框标示)。

图 4 新分离 JEV的 E 基因氨基酸比较 Figure 4 Comparison of E gene amino acid sequences of JEV Henan isolates
3 讨 论

流行性乙型脑炎(乙脑)是全球最严重的病毒性脑炎,病死率为35%~40%[4, 5]。目前发生并流行于亚太地区24个国家范围内[6],中国是乙脑的主要流行区。河南省长期以来属于我国乙脑高发省份,每年报告病例均位居前列[7, 8]。对河南省1950-2010年的乙脑监测统计分析显示,乙脑流行疫区主要分布在南部及东南部淮河流域平原盆地,疫情流行程度依地理分布南强北弱,7-9月为乙脑高发期[3, 9],近年来洛阳、信阳和南阳市成为河南省乙脑高发区,发病人数达该省总病例数的60.12%[3]。在2012年5月对洛阳市新安县和信阳市息县开展的乙脑发病率调查中[10],两个县5岁以下儿童均有乙脑病例,其中新安县出现低年龄组(<5岁儿童)和高年龄组(>40岁)发病率均较高的“双峰现象”,>80岁人群发病率达到26.93%[10]。上述结果提示目前河南省自然环境中存在JEV的活跃循环,蚊虫叮咬是该病毒传播的主要途径,但2010年以来当地未能从自然生境的蚊虫中分离到JEV。

本研究从河南省新安县和息县采集的淡色库蚊和三带喙库蚊(表 2)标本中最终鉴定分离到5株JEV,通过E基因氨基酸具体差异比较可以发现,河南省新分离株与减毒疫苗株SA14-14-2存在11个共同差异位点,比较E基因编码蛋白的8个重要位点(E107、E138、E176、E177、E264、E279、E315和E439)可知,河南省新分离株的神经毒力并未下降[11, 12, 13, 14],同时在E52、E270、E306位点处也与SA14-14-2一致[15, 16],提示新分离株同样具有较弱的神经侵入力。此外,国外有报道称E76位点改变(T转变为M)可导致病毒融合能力降低而致病变延迟[17],本研究中虽然新分离病毒株存在细胞培养时增殖异常、缓慢现象,但其E76位点并未发生氨基酸改变。自 2004年王环宇等[18]从南阳市唐河县蚊虫中分离到1株JEV并鉴定为基因Ⅰ型之后,2006、2007年也分别有从河南省的蚊虫和猪中分离到基因Ⅰ型JEV的报道[19, 20]。本研究自2012年采集的河南省库蚊中分离到5株基因Ⅰ型JEV,与以往报道一致,提示目前河南省自然界中循环的JEV仍以基因Ⅰ型为主。

值得注意的是,新分离JEV毒株均为将标本接种C6/36细胞传代培养后,才导致BHK-21细胞发生典型CPE,同时病毒本身在C6/36细胞传代过程中虽增殖,但CPE不明显。结合PCR扩增实验可以确定新分离毒株是经过C6/36细胞传代培养增殖后,才可在BHK-21增殖,其可能的深层次原因有待于进一步实验研究。C6/36细胞来自于白纹伊蚊(Aedes albopictus)卵细胞,对蚊媒病毒更加敏感而被广泛用于蚊传虫媒病毒的培养[21, 22],哺乳动物细胞BHK-21常被结合使用以分离对哺乳动物敏感的虫媒病毒。但本研究中发现,按照常规操作分别接种标本于2种细胞后,C6/36细胞CPE不明显、BHK-21细胞不病变的情况可能会错过获得阳性分离物,从而影响标本检测结果和结论。提示实验室检测人员,在从标本中分离JEV的过程中,最好增加将标本C6/36细胞培养物转接BHK-21细胞观察CPE的环节,并结合组织细胞培养和RT?PCR方法,增加病毒的检测及分离概率。

 
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