水痘病毒是儿童期水痘的病原体,其潜伏后再感染表现为带状疱疹,因而水痘病毒又称水痘- 带状疱疹病毒(varicella-zoster-virus,VZV) 。近年来从基因学上探索不同毒株间的差异及基因分类很受关注,VZV 病毒虽然只有一个血清型,但是不同毒株之间仍存在着变异,其基因组变异率为0.05% ~ 0.06%,与人类基因组变异率0.078% 相近〔1〕。为了解辽宁地区VZV 基因型别的分布特点,本研究对7例临床诊断为水痘患者的咽拭子进行了聚合酶链反应(PCR) 分析和序列测定。现将结果报告如下。
1 对象与方法 1.1 对象2009年12月份选取沈阳市传染病院临床诊断为水痘患者7例,分别采集咽拭子标本,编号为VZV-001 ~ VZV-007; 同时采集患者血清标本进行VZV IgM 抗体检测。 所有标本均置于- 80 ℃保存。
1.2 方法 1.2.1 主要试剂ELISA 试剂盒(德国维润(塞润) 试剂公司) ; DNA 提取试剂盒、TaqTM试剂盒、质粒pMDl9-T、大肠埃希菌JM109感受态细胞(日本TaKaRa 公司) ; PCR 纯化试剂盒 (美国Qiagen 公司) ; 2%琼脂糖凝胶(美国Promega 公司) 。
1.2.2 水痘IgM 抗体检测采用抗体捕捉酶联免疫吸附实验(ELISA) 检测病人血清中水痘IgM 抗体,均按试剂说明书操作。
1.2.3 聚合酶链反应(PCR)(1) 核酸(DNA) 提取: 使用 DNA 提取试剂盒从咽拭子标本中直接提取VZV 的DNA。按试剂说明书操作。上游引物vzv-p22R1f: 5'-GGGTTTTGTATGAGCGTTGG-3'; 下游引物vzv-p22R1r: 5'-CCCCCGAGGTTCGTAATATC-3',特异性扩增ORF22基因37837 ~ 38283之间447个核苷酸片段〔2〕。(2) 目的片断扩增: PCR 扩增试剂采用TaqTM 试剂盒。PCR 反应条件: 94 ℃ 预变性3 min; 94℃变性1 min,55℃复性1 min,72 ℃延伸1 min,共35个循环; 72 ℃延伸10 min。阳性对照株来源于国产长春祈建水痘疫苗。
1.2.4 序列测定与基因型判定采用PCR 纯化试剂盒回收阳性逆转录聚合酶链反应(RT-PCR) 产物,将回收产物与质粒 pMD 19-T 载体按常规方法连接,然后转入大肠埃希菌JM109感受态细胞,通过PCR 进行蓝白斑筛选和菌落初步鉴定。鉴定为阳性的克隆菌株送北京三博远志生物技术有限责任公司测序,测序结果在GenBank 中用Blastn 进行比较分析。基因型判定依据文献〔2〕,VZV 病毒基因ORF22在37837 ~ 38283位点之间有6个位点可准确的将VZV 分为E、J、M1和M2等4个基因型。6个位点分别为37902、38019、38055、38081、 38177、38229; 其中E 基因型在6个位点的碱基依次为A、G、 T、A、G、A,代表株为Dumas 株; J 基因型依次为G、G、C、C、A、 A,代表株为p-Oka 株; M1基因型依次为A、G、T、C、G、A,代表株为CA123株; M2基因型分为3个亚型,也依据这6个位点的碱基不同而分型。
1.2.5 序列整理和分子生物信息学分析序列资料以标准图形文件(.ab1 ) 格式保存,使用Sequencher4 .0 .5软件 (GeneCode,Ann Arbor,Michigan,USA) 整理序列资料,从Gen-Bank 数据库下载VZV 各基因型参考株的序列资料,采用 MEGA 3.1软件进行相关对比分析。
2 结果 2.1 水痘- 带状疱疹病毒鉴定(图 1)![]() | 注: 1 ~ 7: VZV - 001 ~ VZV - 007; + : 阳性疫苗对照 图 1 7份咽拭子标本扩增产物琼脂凝胶电泳图 |
(1) IgM 抗体: 按照试剂盒结果判定标准,7例患者血清标本的吸光度值均大于临界值(cutoff) 上限,判定为水痘IgM 抗体阳性,表明7例患者均为实验室确诊病例。(2) 扩增产物: 7份咽拭子标本中,VZV-001、002、005等3份标本的PCR 产物在约447 bp 处均有一明显的特异性条带,鉴定为水痘病毒。
2.2 序列分析与基因型(图 2)![]() | 图 2 3株水痘- 带状疱疹病毒辽宁分离株与Dumas 株、p-Oka 株核苷酸序列对比 |
对PCR 扩增阳性的3株 ORF22基因37837 ~ 38283之间447个核苷酸位点进行序列测定和分析,结果显示,VZV-002和VZV-005基因序列完全一致,且在37920位点的碱基由C 代替了A; VZV-001序列在38036位点和38070位点的碱基分别由C 代替了T,G 代替了A。提示其基因可能发生了点突变。与GenBank 上公布的Dumas 株和P-Oka 株序列进行比较的结果显示(图 2) ,与 Dumas 株序列比较,3株分离株在6个关键位点上有4个核苷酸不同,与P-Oka 株则完全一致,据此判定本研究鉴定的3株水痘- 带状疱疹病毒的ORF22基因为J 基因型。
2.3 基因亲缘性关系(图 3)![]() | 图 3 2009年辽宁省水痘- 带状疱疹病毒与参考株的基因亲缘关系 |
将3株VZV 分离株的ORF22基因序列与GenBank 上4个基因型21株参考株的对应序列构建系统进化树,结果显示,系统进化树明显分为E 和J2个分支,其中3株分离株与J 基因型参考株最为接近,与水痘- 带状疱疹病毒P-Oka 株的同源性为99.56% ~ 99.78%,进一步表明辽宁省目前流行的VZV 为J 基因型。
3 讨论VZV 属于疱疹病毒科(herpes) ,α-疱疹病毒属,人类疱疹病毒3型,即HHV-3型。其引起的水痘在世界范围内均有发生〔3〕,易在无免疫力的儿童中形成爆发流行〔4〕。水痘至今仍未纳入我国法定传染病管理,因此实验室缺乏VZV 病原学资料,特别对VZV 的基因型别研究基本上处于空白阶段。
不同VZV 株间的遗传变异主要表现为单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism,SNP)〔5〕。世界上各实验室在 SNP 分析的基础上选择不同的方法对VZV 的基因型进行命名〔2, 6, 7〕,因此对VZV 基因型的命名至今仍不统一。目前公认的将VZV 基因分为E(European 型) 、M(mosaic 型) 和J (Japanese 型)〔2〕。近2年来Loparev 等人〔8〕又将ORF22结合 ORF21或ORF50的序列进行SNP 分析将E 基因型分为E1和E2两个亚型,将M 基因型进一步划分为M1、M2、M3、M4等4个亚型。中国关于VZV 基因分型的报道很少,仅Loparev 等〔2〕人2004年报道从中国南方(广东等地) 收集的3份临床标本均为M 型,从中国北方(山东等地) 收集的3份临床标本均为E 型。杨吉星等〔9〕人2008年报道的上海地区1株VZV 基因型为J 型,周小勇等〔10〕人2009年报道的武汉地区78株 VZV 基因型也为J 型。本研究分离的辽宁省3份临床标本均为J 型,与上海和武汉地区流行株基因型别一致。虽然3个地区均检测出有J 基因型VZV,但并不排除之前报道的E 和 M 基因型仍在流行。流行病学调查结果表明,本研究中的3例阳性患者在发病前1个月均无水痘疫苗接种史,因此认为,目前J 基因型野病毒正在辽宁省流行。
本研究结果显示,3份阳性标本基因序列中,有3个位点出现碱基代替提示该基因可能发生了点突变,也可能是由于限制性内切酶(Taq 酶) 缺少3'-5'校对功能导致复制出现错误〔9〕。其原因还有待更深入的研究。
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| 〔3〕 | 姜昌龙,陈琪,白冰,等.部队医院法定传染病住院病例流行特征分析[J].中国公共卫生,2009,25(9):1144-1145. |
| 〔4〕 | 武晶,祖荣强,梁祁,等.江苏省传染病突发公共卫生事件特征分析[J].中国公共卫生,2010,26(3):364-365. |
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| 〔8〕 | Loparev VN.Rubtcova EN,Bostik V,et a1.Identification of five major and two minor genotypes of varicella-zoster virus strains,a practical two-amplicon approach used to genotype clinical isolates in Australia and New Zealand[J].J Virol,2007,81(23):12758-12765. |
| 〔9〕 | 杨吉星,居丽雯,施强.上海地区水痘带状疱疹病毒基因型研究 [J].中国卫生检验杂志,2008,18(2):223-224. |
| 〔10〕 | 周小勇,曾志良,冯永芳.武汉地区水痘带状疱疹病毒基因型分析[J].中华皮肤科杂志,2009,42(10):688-690. |
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