畜牧兽医学报  2023, Vol. 54 Issue (5): 2195-2199. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2023.05.039    PDF    
一株猪伪狂犬病病毒的主要毒力相关基因的变异分析及其对家兔的致病性
袁生, 李安琪, 吕文珂, 羊露露, 周峰, 黄良宗, 白挨泉, 温峰, 黄淑坚, 郭锦玥     
佛山科学技术学院生命科学与工程学院,佛山 528231
摘要:旨在了解目前广东省伪狂犬病病毒(pseudorabies virus,PRV)流行变异情况,本研究采集了2020年广东省佛山市某规模化养猪场疑似PRV感染的病猪血液样本,接种PK-15细胞后,运用透射电镜和间接免疫荧光方法鉴定为PRV,并将其命名为GDFS2020株;分析主要毒力基因gBgCgDgETK编码氨基酸序列进行分子特征及遗传进化分析,结果显示,该毒株为国内变异株,但有个别氨基酸位点发生了突变;家兔致病性试验结果表明,接种组家兔肝边缘有梗死,心、脾、肾及脑组织均有充血、肿大和淤血等病变;病理组织切片结果显示,脑组织神经元变性萎缩,核略微皱缩,空隙增多变大等明显的病理变化。以上结果表明,本试验成功分离了1株PRV变异株,并对家兔具有较强致病性,为广东省PRV流行病学研究及遗传进化提供了参考数据。
关键词猪伪狂犬病病毒    分离鉴定    序列分析    家兔    致病性    
Analysis of Variation in Major Virulence-related Genes of a Strain of Pseudorabies Virus and Its Pathogenicity to Rabbits
YUAN Sheng, LI Anqi, LÜ Wenke, YANG Lulu, ZHOU Feng, HUANG Liangzong, BAI Aiquan, WEN Feng, HUANG Shujian, GUO Jinyue     
School of Life Science and Engineering, Foshan University, Foshan 528231, China
Abstract: In order to investigate the current prevalence and variation of pseudorabies virus (PRV) in Guangdong Province, blood samples of diseased pigs with suspected PRV infection were collected from a large-scale pig farm in Foshan City, Guangdong Province in 2020. PRV was identified by transmission electron microscopy and indirect immunofluorescence, and which was named as GDFS2020 strain. Molecular characteristics and genetic evolution of gB, gC, gD, gE and TK deduced amino acid sequences were analyzed. The results indicated that GDFS2020 strain was a domestic variant, but there were individual amino acid mutations. The results of the pathogenicity test showed that there were infarcts at the edge of liver, hyperemia, swelling, and congestion in heart, kidney, spleen, and brain tissues. The results of the histopathological section showed obvious pathological changes such as degeneration and atrophy of neurons, nucleus slightly shrunken, and increase of voids in brain. Our results indicated that a mutant PRV strain was successfully isolated in this study and had high pathogenicity in rabbits, providing reference data for the epidemiological research and genetic evolution of PRV in Guangdong Province.
Key words: porcine pseudorabies virus    isolation and identification    sequence analysis    rabbits    pathogenicity    

伪狂犬病(pseudorabies, PR)是由伪狂犬病病毒(pseudorabies virus, PRV)引起的多种家畜和野生动物共患的一种急性传染病。PRV属于疱疹病毒科,α-疱疹病毒亚科,病毒粒子呈球形,直径为180~300 nm,基因组为线性双链DNA,全长大约143 kb,其中,编码的gB、gC、gD、gE及TK等蛋白共同决定病毒毒力。

自2011年以后,PRV发生了变异,导致免疫过Bartha-K61疫苗的猪场仍暴发了伪狂犬病,给养猪业造成了严重的经济损失。近几年,有研究对我国部分地区PRV感染情况进行流行病学调查,对主要糖蛋白(gB、gC、gD和gE)进行遗传进化分析,结果显示大多数阳性样本为国内变异株[1]。同时还有研究发现,部分变异株是由国内野毒株与国外流行株(疫苗株)发生重组而产生的[2-3]。因此,需持续监测PRV变异株分子流行病学情况,并针对性地制定有效的防控措施。

本试验从广东省佛山市某个已免疫过Bartha-K61疫苗的发病猪场的血液样本中分离到1株PRV变异株,命名为GDFS2020,并对家兔的致病性进行研究,旨在为PRV病原学研究及分子流行病学研究提供参考数据。

1 材料与方法 1.1 病料、细胞及实验动物

1份疑似PRV感染的病猪血液样本来自广东省佛山市某发病猪场;PRV FS2015株和PK-15细胞均为本实验室保存;6只新西兰白兔购自广东省医学实验动物中心。

1.2 主要试剂

4%多聚甲醛固定液购自Biosharp公司;Alexa Fluor-488羊抗兔IgG购自碧云天生物技术有限公司;兔抗PRV多克隆抗体由本实验室制备并保存。

1.3 病毒的间接免疫荧光(IFA)

取经空斑纯化后的病毒悬液(1×103 TCID50·mL-1) 接种PK-15细胞,进行IFA试验,具体步骤详见参考文献[4],本试验中一抗为PRV多克隆抗体,稀释倍数为1 ∶100;二抗为Alexa Fluor-488羊抗兔IgG,稀释倍数为1 ∶500。

1.4 病毒的电镜观察

将病毒接种PK-15细胞,当出现CPE现象后,弃掉上清液,加入电镜固定液,用细胞刮轻轻刮下细胞收集到离心管内,3 000 r·min-1离心5 min,弃上清后,再加入新的电镜固定液,于4 ℃保存;或反复冻融PK-15细胞2次,5 000 r·min-1离心15 min,取上清液,运用病毒浓缩试剂盒(碧云天,C2901S)浓缩病毒,于4 ℃保存送至赛维尔生物科技有限公司进行电镜观察。

1.5 病毒生长曲线的测定

取第6代病毒悬液,接种PK-15细胞后12、24、36、48、60和72 h分别收集细胞上清液,根据Reed-Muench法计算每个时间点上清液的病毒滴度(TCID50),测定病毒的生长曲线。

1.6 分离株主要毒力基因序列分析

利用DNASTAR中的Megalign等软件将获得的序列与GenBank已登录的PRV gBgCgDgETK基因编码氨基酸序列进行同源性及分子特征分析;并利用MEGA X软件,采用Neighbor-Joining(NJ)法构建gBgCgDgETK基因遗传进化树,分析PRV分离株的遗传进化关系。

1.7 家兔感染试验

取1×102 TCID50·mL-1的病毒悬液,经皮下注射接种3只新西兰白兔,另外3只皮下接种DMEM培养基作为阴性对照组。每天观察家兔临床症状,组织器官病变情况,并将家兔病变组织用4%多聚甲醛固定后,由赛维尔生物科技有限公司制作病理切片并观察组织病变情况。

2 结果 2.1 病毒的分离鉴定及生长曲线的测定

将GDFS2020株运用IFA和电镜试验进行鉴定,结果显示,接种GDFS2020株的PK-15细胞可见明显的绿色荧光,而阴性对照无荧光,并以FS2015株作为阳性对照(图 1A)。电镜结果显示,靠近核膜的细胞核内及胞质中有多个直径约80 nm的不成熟病毒粒子(图 1B)。负染后电镜下观察,可见成熟病毒粒子直径约170 nm,呈球形,有囊膜,表面有放射状排列的纤突(图 1C)。生长曲线结果显示,在感染48 h后,TCID50达到最高(107.25 TCID50·mL-1)(图 1D)。

A.IFA鉴定结果;B、C.电镜观察结果;D.病毒粒子一步法生长曲线测定结果 A. IFA identification results; B, C. Electron microscopic observation; D. One-step growth curve of virus particles 图 1 GDFS2020株分离鉴定 Fig. 1 Isolation and identification of GDFS2020 stain
2.2 PRV GDFS2020株gBgCgDgETK全基因分子特征分析

对GDFS2020株的gETKgBgCgD基因氨基酸序列分别与欧美株、国内经典株及国内变异株进行同源性分析。结果显示,该毒株主要毒力基因与国内变异株同源性最高。并且gE氨基酸序列在aa48和aa496各有一个天冬氨酸的插入;gB氨基酸序列在aa75―77连续缺失SPG,aa94插入了G;gC氨基酸序列在aa63―69有连续7个氨基酸插入(AAASTPA)。这些分子特征与国内变异株分子变异特征相似,但仍与国内变异株存在个别氨基酸位点的差异。比如该毒株gE氨基酸序列V123A;TK氨基酸序列的V151A和V276D;gB氨基酸序列F464S、V757E;gC氨基酸序列H103R、A336V;gD氨基酸序列R276G等。进化树结果也显示,这5个毒力基因编码氨基酸序列均与国内变异株亲缘关系最近,位于同一分支(图 2)。

图 2 PRV GDFS2020株gETKgBgCgD基因编码的氨基酸进化树 Fig. 2 Amino acid evolution trees of gE, TK, gB, gC and gD genes of PRV GDFS2020 strain
2.3 PRV GDFS2020株对家兔致病性分析

感染GDFS2020株的家兔出现精神萎靡,食欲不振,啃咬接种处等临床症状(图 3A),并在感染3~4 d后全部死亡。剖检接种组家兔各组织器官,结果显示,肝边缘有梗死,心、脾、肾和脑组织有充血出血等现象(图 3B Ⅰ~Ⅴ),对照组家兔组织器官未见明显病变(图 3B ⅰ~ⅴ)。组织病理切片结果显示,肝细胞肿胀变性,淋巴细胞增多;肾小管上皮细胞肿胀崩解脱落,间质局灶性出血;脑部的神经元变性萎缩,核略微皱缩,空隙增多变大,染色变深轻微水肿;心肌纤维肿胀透明变性,心肌纤维断裂;脾白髓红髓间隙红细胞增多,淋巴细胞减少(图 3C Ⅰ~Ⅴ);对照组组织切片未见明显病变(图 3C ⅰ~ⅴ)。以上结果表明,GDFS2020株对家兔具有较强致病性,并能致其死亡。

A. 接种组家兔的临床症状;B. 家兔组织剖检变化(Ⅰ~Ⅴ.接种组家兔肝、肾、脑、心、脾;ⅰ~ⅴ. 对应的阴性组家兔组织);C. 家兔组织病理切片观察(Ⅰ~Ⅴ.接种组家兔肝、肾、脑、心、脾的病理切片,ⅰ~ⅴ. 对应的阴性组家兔组织切片)(400×) A. Clinical symptom of rabbits infected with GDFS2020; B. Results of tissue dissection of rabbits (Ⅰ-Ⅴ. Liver, kidney, brain, heart and spleen of rabbits infected with GDFS2020; ⅰ-ⅴ. Corresponding negative tissue); C. Results of pathological section of rabbit tissue (Ⅰ-Ⅴ. Positive pathological section of liver, kidney, brain, heart and spleen of rabbits infected with GDFS2020; ⅰ-ⅴ. Corresponding negative control section)(400×) 图 3 PRV GDFS2020株感染家兔对其致病性结果 Fig. 3 Pathogenicity of PRV GDFS2020 strain in rabbits
3 讨论

目前,研究表明PRV变异株主要毒力基因存在部分氨基酸位点突变、缺失或插入,这可能是导致PRV毒力及抗原性发生改变的原因,从而导致Bartha-K61疫苗对变异株的保护率降低[5-6]。本研究分离的GDFS2020株gEgBgC编码氨基酸序列的分子特征与国内变异株相似[7],表明该毒株为国内变异株。但该毒株gEgBgCgD基因编码氨基酸序列上有多个位点发生了突变,然而这些氨基酸位点的突变是否影响GDFS2020株的毒力及抗原性等问题有待进一步研究。

家兔作为PRV易感动物常被用于评价PRV的致病性和毒力。因此,本研究运用家兔评价GDFS2020株的致病性。结果显示,该毒株感染家兔1 d后出现明显的临床症状;感染3~4 d后接种组家兔全部死亡,剖检后发现肝边缘有梗死,肾、心、脾和脑组织有充血出血等现象,这与前期报道的强毒株对家兔的致病性相一致[8],表明GDFS2020株对家兔具有较强致病性。本研究数据为丰富广东省PRV分子流行病学特征及新流行毒株的疫苗研发提供参考数据。

4 结论

本试验成功分离了1株PRV变异株(GDFS2020),对家兔具有较强致病性。

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(编辑   白永平)