深圳地區(qū)2014年柯薩奇病毒A組4型VP1區(qū)基因特征分析

姚相杰，何雅青，蔡春林，卓 菲，楊貴清

深圳地區(qū)2014年柯薩奇病毒A組4型VP1區(qū)基因特征分析

姚相杰1，何雅青1，蔡春林2，卓 菲2，楊貴清2

目的 對(duì)2014年深圳市羅湖區(qū)一起皰疹性咽峽炎疫情的病原體進(jìn)行鑒定，并對(duì)鑒定的柯薩奇A4病毒(CVA4)的VP1基因進(jìn)行序列測(cè)定和遺傳進(jìn)化特征分析。方法 采集疫情中患兒的咽拭子樣本8份,提取病毒核酸,利用熒光RT-PCR法檢測(cè)樣本總腸道病毒(EV)、人腸道病毒71型(EV71)、柯薩奇病毒A組16型(CVAl6)、CVA4、CVA6和CVAl0等，對(duì)CVA4陽(yáng)性樣本采用RT-PCR方法擴(kuò)增其VP1區(qū)全長(zhǎng)序列,并進(jìn)行核苷酸序列測(cè)定和遺傳進(jìn)化分析。結(jié)果 引起此次皰疹性咽峽炎暴發(fā)的病原體為GIB亞型的CVA4病毒。同源性分析顯示，深圳2014年CVA4病毒株與云南2004年分離株(AB268278)、以及臺(tái)灣2008年分離株(AB571570)核苷酸同源性達(dá)94.1%～94.8%,而與CVA4原型株HIGHPOINT同源性最低，為84.3%。在氨基酸序列上與臺(tái)灣2006年分離株(AB571563)、吉林2006年分離株(JQ715709)同源性最高，達(dá)99.3%;而與山東省2006年分離株(GQ253375)同源性最低，為97.1%。相比深圳2009年分離株(HQ728260)，共有6個(gè)氨基酸突變位點(diǎn)：N22S,T34A，N63S，A165D，T200A和V126A；而進(jìn)化樹(shù)分析顯示，深圳2014年CVA4病毒株雖屬于CVA4的GIB亞型，但在進(jìn)化走勢(shì)上,已經(jīng)不同于GIB亞型中其他地區(qū)早期的分離株。結(jié)論 2014年深圳地區(qū)CVA4病毒屬于GIB亞型，但在VP1區(qū)變異較大。

皰疹性咽峽炎；柯薩奇病毒A組4型；VPl序列分析；亞型

人腸道病毒(Human Enterovirus, HEV)根據(jù)其基因親緣性關(guān)系可分為A、B、C、D4組。其中A組HEV目前已知包括17個(gè)血清型，分別是柯薩奇病毒A組(Coxsackievirus A, CVA)2～8、10、12、14、16型，EV71、76、89～92型[1-2]。引起手足口病(Hand,Foot and Mouth Disease, HFMD)的最主要病原體是 A組HEV中的71型(EV71)和CVA 16型(CVA16)[3-4]。其它血清型的HEV，如CVA 2、4、5、7、10型也可引起HFMD。柯薩奇病毒A4(coxsackievirus A4, CVA4)是能引起HFMD的A組HEV的一種， 也是皰疹性咽峽炎的重要病原體,目前國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)由CVA4感染引起手足口病和皰疹性咽峽炎疫情的報(bào)道。本文對(duì)2014年深圳市羅湖區(qū)某幼兒園暴發(fā)的一起皰疹性咽峽炎疫情進(jìn)行了病原學(xué)分子鑒定，同時(shí),對(duì)鑒定的CVA4陽(yáng)性樣本VPl的全長(zhǎng)序列進(jìn)行了分子進(jìn)化分析。

1 材料與方法

1.1 樣本采集和核酸提取 樣本來(lái)源于2014年5月深圳市羅湖區(qū)某幼兒園暴發(fā)的一起皰疹性咽峽炎疫情。患病人數(shù)8人,采集咽拭子樣本8份。采用Roche公司的病毒RNA提取純化試劑盒,取咽拭子標(biāo)本加入5 mL的Hanks液重懸后，渦旋振蕩1 min后，4 ℃ 8 000 r/min離心5 min，取200 μL上清液，使用瑞士Roche公司的High Pure viral RNA kit試劑盒提取病毒RNA，洗脫體積為50 μL，-80 ℃保存。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料 病毒RNA提取純化試劑盒購(gòu)自羅氏公司；RNA反轉(zhuǎn)錄試劑盒購(gòu)自TaKaRa公司；手足口病病原體的實(shí)時(shí)熒光RT-PCR試劑購(gòu)自深圳市太太基因股份有限公司；CVA4、CVA6和 CVA10病毒的RNA 熒光PCR 檢測(cè)試劑盒均購(gòu)自深圳市易瑞生物有限公司；PCR引物合成及序列測(cè)序均由大連寶生物工程有限公司完成。

1.3 實(shí)時(shí)熒光RT-PCR檢測(cè) 所有臨床標(biāo)本均進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光RT-PCR檢測(cè)，RNA提取按照說(shuō)明書進(jìn)行操作；先應(yīng)用實(shí)時(shí)熒光RT-PCR檢測(cè)總腸道病毒EV、EV71及CAl6病毒核酸，對(duì)于EV核酸陽(yáng)性、EV71型和CVA16型核酸陰性的樣本判定為其他腸道病毒，然后進(jìn)行CVA4、CVA6和 CVA10病毒檢測(cè)，CVA4病毒檢測(cè)的反應(yīng)條件為45 ℃20 min,1個(gè)循環(huán)，95 ℃ 10 s 1個(gè)循環(huán), 95 ℃ 5 min，53 ℃ 1 min，45個(gè)循環(huán)。CVA6病毒檢測(cè)的反應(yīng)條件為42 ℃ 8 min,1個(gè)循環(huán)，95 ℃ 10 s 1個(gè)循環(huán), 95 ℃ 5 s，60 ℃ 40 s，45個(gè)循環(huán)。CVA10病毒檢測(cè)的反應(yīng)條件為50 ℃15 min,1個(gè)循環(huán)，95 ℃ 3 min 1個(gè)循環(huán), 95 ℃ 15 s，55 ℃ 40 s，45個(gè)循環(huán)。均嚴(yán)格依據(jù)說(shuō)明書操作。

1.3 RT-PCR擴(kuò)增及序列測(cè)定 熒光定量PCR檢測(cè)結(jié)果提示為CVA4病毒陽(yáng)性,于是挑選Ct值較低的4個(gè)樣本參照 CVA4 (GenBank：HQ728260,深圳CVA4病毒2009年分離株)全基因組序列設(shè)計(jì)引物并擴(kuò)增VP1基因全長(zhǎng)。取3 μL反轉(zhuǎn)錄好的病毒cDNA為模板，以25 μL反應(yīng)體系進(jìn)行PCR反應(yīng)擴(kuò)增病毒VP1基因片段。上下引物序列分別為：CoxA4 VPl-up：5′GGTGATGCAATTGCCGATGCTAT3′；CoxA4 VPl-down：5′ TGCGAGCGTTGCTCAGCGTTGTA3′。使用1.5%的瓊脂糖凝膠對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行電泳分析。序列測(cè)定由大連寶生物工程有限公司完成，然后利用ClustalX，bioedit、DNAStar軟件中的MegAlign等軟件進(jìn)行序列間的核苷酸的同源性比較，并MEGA6.0軟件構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)，對(duì)擴(kuò)增的CVA4病毒的VP1區(qū)進(jìn)行型別分析。并用DNASTAR軟件進(jìn)行氨基酸突變分析。

2 結(jié) 果

2.1 腸道病毒型別鑒定和病毒VP1基因的擴(kuò)增 此次皰疹性咽峽炎疫情，共采集樣本8份,經(jīng)熒光定量PCR檢測(cè)鑒定全部為CVA4病毒感染。應(yīng)用RT-PCR擴(kuò)增CVA4陽(yáng)性樣本VP1基因全長(zhǎng),僅4個(gè)Ct值較低的樣本擴(kuò)出VP1基因全長(zhǎng)，這4個(gè)樣本分別是SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098。

2.2 CVA4病毒的VP1區(qū)核苷酸序列特征分析 將擴(kuò)增出的CVA4病毒的VP1區(qū)全長(zhǎng)片段進(jìn)行核苷酸的序列比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098的核苷酸同源性為100%，同屬于GIB亞型。同時(shí)，將本次疫情發(fā)現(xiàn)的4株CoxA4病毒VP1序列分別與GenBank中檢索到的國(guó)內(nèi)外部分CoxA4各基因型與基因亞型的VPl區(qū)進(jìn)行核苷酸同源性比對(duì)，其參考序列如表1。核苷酸序列上，2014年深圳CVA4病毒株與云南2004年分離株AB268278-04-CN-163-YUNAN、深圳2009年分離株HQ728260CVA4/SZ/CHN/09以及臺(tái)灣2008年分離株08-TW-05168同源性最高，達(dá)94.1%～94.8%,而與CVA4原型株HIGHPOINT同源性最低，為84.3%。

表1 序列分析中所用CVA4毒株信息

2.3 CVA4病毒VP1區(qū)氨基酸序列分析 進(jìn)一步分析氨基酸序列，發(fā)現(xiàn)深圳CVA4病毒2014株SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098在氨基酸序列上與臺(tái)灣2006年(AB571563,06-TW-03242)、2007年分離株(AB571560,07-TW04122)，以及吉林2006年分離株JQ715709同源性最高，均達(dá)99.3%;與山東省2006年分離株GQ253375-06-CN-06236-SD同源性最低，為97.1%。相對(duì)于深圳CVA4病毒2009年分離株(HQ728260)，深圳2014年分離株變異較大，共有6個(gè)氨基酸突變：N22S,T34A，N63S，A165D，T200A和V126A。

2.4 CVA4 VPl區(qū)系統(tǒng)進(jìn)化親緣關(guān)系分析 應(yīng)用Mega5.05軟件中Neighbor-Joining方法對(duì)2014年深圳CVA4病毒株和24株GenBank中的代表株基于VPl基因序列構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)進(jìn)行分析。由圖1顯示，此次擴(kuò)增的深圳地區(qū)CVA4病毒均屬于G1基因群的GIB亞型。進(jìn)化樹(shù)上看，2004年云南株AB268278，吉林2006年的一株分離株JQ715709，山東2006和2008年分離株(GQ253372，GQ253375)均與臺(tái)灣2006,2007,2009年分離株(AB571560、 AB571563和AB571574))來(lái)自一個(gè)進(jìn)化分支，而山東2010年分離株(KF150144)，云南2012年分離株AB759895,深圳2009年分離株(HQ728260)與臺(tái)灣2008年分離株(AB571570)來(lái)自同一個(gè)分支。同源進(jìn)化分析結(jié)果標(biāo)明，2014年深圳地區(qū)的CVA4病毒株雖屬于GIB亞型,但已經(jīng)獨(dú)立形成一個(gè)分支。

3 討 論

圖1 2014年深圳CVA4和各基因型代表株CVA4 VP1段系統(tǒng)進(jìn)化分析

Fig.1 Phylogenetic analysis of CVA4 amplified in Shenzhen and other representative CVA4 strains based on VP1 full length sequences

CVA4病毒屬于腸道病毒A組成員，該組成員包括柯薩奇病毒A組的16、4、5、7、9、10型以及腸道病毒71型，其中柯薩奇A16病毒和EV71病毒是引起我國(guó)手足口病的主要病原體。近年來(lái)，由于引起手足口病的病原譜發(fā)生變化，非EV71和非CVA16陽(yáng)性的其他腸道病毒陽(yáng)性比例逐漸增大，EV71和CVA16的比例有所下降，CVA4病毒逐漸引起人們的關(guān)注。CVA4 屬于柯薩奇病毒A 組成員，其基因組為單股正鏈RNA，長(zhǎng)度約為7 435個(gè)核苷酸，僅含有一個(gè)開(kāi)放讀碼框架(Open Reading Frame, ORF)，編碼4個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白(VP4、VP2、VP3、VP1)和7個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白[5]，可引起皰疹性咽峽炎和手足口病。2004年、2006年我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)先后2次出現(xiàn)CVA4病毒引起的手足口病大暴發(fā)，而2010年又與CVA16的共循環(huán)，而北京、吉林、廣州等地雖未報(bào)道由CVA4引發(fā)的暴發(fā)疫情，但也在手足口病患兒的糞便樣本中檢測(cè)到了該病毒的存在。CVA4病毒的傳播流行已經(jīng)給嬰幼兒健康帶來(lái)潛在的威脅[6-7]。

本研究應(yīng)用分子生物學(xué)方法對(duì)2014年深圳市羅湖區(qū)某幼兒園的一起皰疹性咽峽炎疫情的病原體進(jìn)行了鑒定。熒光RT-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示，引起2014年深圳市羅湖區(qū)某幼兒園皰疹性咽峽炎疫情的病原體為CVA4病毒。為進(jìn)一步了解該病毒在深圳地區(qū)的分子進(jìn)化特點(diǎn)，又對(duì)其中4份Ct值較低的樣本VP1區(qū)進(jìn)行了序列測(cè)定。結(jié)果顯示此次疫情中的4個(gè)CVA4病毒樣本SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098的核苷酸和氨基酸同源性均為100%，這進(jìn)一步證實(shí)這些病毒株樣本來(lái)自同一起疫情。上述結(jié)果表明，深圳地區(qū)存在著CVA4病毒大范圍流行的可能性。本研究系國(guó)內(nèi)首起有關(guān)CVA4病毒導(dǎo)致的皰疹性咽峽炎疫情的報(bào)道，由于有關(guān)CVA4病毒所導(dǎo)致的手足口病和皰疹性咽峽炎的臨床癥狀和預(yù)后尚不清楚，因此在未來(lái)將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)CVA4病毒的監(jiān)測(cè)和觀察。由于目前國(guó)內(nèi)外對(duì)CVA4病毒的研究報(bào)道相對(duì)還是較少，為了闡明深圳地區(qū)CVA4病毒株的分子流行病學(xué)特征，探討CVA4病毒深圳株與國(guó)內(nèi)外其他地區(qū)分離株的區(qū)別和聯(lián)系，本研究對(duì)該病毒進(jìn)行了核苷酸和氨基酸序列的遺傳進(jìn)化分析。結(jié)果顯示，深圳CVA4病毒2014株與云南2004年分離株AB268278同源性最高，達(dá)94.8%，其次為臺(tái)灣2008年分離株AB571570，達(dá)94.5%；而在氨基酸序列上與臺(tái)灣2006年分離株(AB571563)、吉林2006年分離株(JQ715709)同源性最高，達(dá)99.3%，而進(jìn)化樹(shù)分析則顯示深圳2009年(HQ728260)、2014年CVA4病毒株(SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098)與臺(tái)灣地區(qū)的CVA4病毒株均屬于CVA4的GIB亞型，由于臺(tái)灣地區(qū)在2004,2006年兩度暴發(fā)CVA4病毒導(dǎo)致的手足口病疫情，而在中國(guó)大陸目前尚未見(jiàn)有關(guān)CVA4病毒導(dǎo)致的手足口病疫情或皰疹性咽峽炎疫情暴發(fā)的報(bào)道，提示深圳地區(qū)CVA4病毒株與臺(tái)灣株有著較為緊密的聯(lián)系。同時(shí)，相比深圳2009 CVA4病毒株，深圳2014年CVA4病毒株在進(jìn)化走勢(shì)上發(fā)生了變化，在CVA4病毒GIB亞型內(nèi)部已經(jīng)形成了一個(gè)獨(dú)立分支(見(jiàn)圖1)。此外，深圳CVA4病毒2014株(SZ-SK14030091，SZ-SK14030093，SZ-SK14030097，SZ-SK14030098)相對(duì)于2009株(HQ728260)在氨基酸位點(diǎn)發(fā)生了較大改變，共有6個(gè)氨基酸突變位點(diǎn)：N22S,T34A，N63S，A165D，T200A和V126A，這些突變是否改變對(duì)CVA4病毒的毒力大小，改變CVA4病毒的傳播流行規(guī)模值得關(guān)注。

總之,CVA4病毒是引起2014年深圳市羅湖區(qū)某幼兒園皰疹性咽峽炎疫情的病原體，鑒于該病毒在2004、2006年曾引起我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)手足口病疫情大暴發(fā)，因此在手足口病監(jiān)測(cè)中除了對(duì)EV71和CVA16等常見(jiàn)病原的檢測(cè)外，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)CVA4等不常見(jiàn)病原的分型鑒定及分子流行病學(xué)分析，及時(shí)了解科薩奇病毒的病原分布及變異情況，進(jìn)而為制定科學(xué)有效的防控措施提供依據(jù)。

[1]Ji YL, Wang YQ, Identification and sequence analysis of the 5′UTR-VP4-VP2 region of coxsakievirus A4 isolated from patients with hand foot and mouth disease[J]. Chin Prev Med, 2012, 13(9): 675-678. (in Chinese) 吉彥莉,王永全.手足口病患兒柯薩奇病毒A4的鑒定及其5′UTR-VP4-VP2區(qū)序列分析[J].中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2012,13(9):675-678.

[2]Yang F, Zhang T,Hu Y, et al. Survey of enterovirus infections from hand, foot and mouth disease outbreak in China, 2009[J]. Viral J,2011,8(508): 1-4.

[3]Wu Y,Yeo A, Phoon MC,et al. The largest outbreak of hand，foot and mouth disease in Singapore in 2008：the role of enterovirus71 and coxsackievirus A strains[J].Int J Infect Dis,2010,14(12):e1076-1081.

[4]Liu JF, Zhang Y, Li H, et al. Genetic characterization of VP4-VP2 of two Coxsackievirus A4 isolated from patient with hand, foot and mouth disease[J].Chin J Vaccine Immunizat, 2009, 15(4): 345-349. (in Chinese) 劉建鋒,張勇,李慧,等.從手足口病病例分離的兩株柯薩奇病毒A組4型毒株的VP4～VP2區(qū)基因特征分析[J].中國(guó)疫苗和免疫,2009,15(4):345-349.

[5]Oberste MS, Penaranda S,Maher K,et al.Complete genome sequences of all members of the species Human enterovirus A[J].J Gen Virol,2004,85(Pt 6): 1597-1607.

[6]Chu PY, Lu PL, Tsai YL,et al. Spatiotemporal phylogenetic analysis and molecular characterization of coxsackievirus A4[J].Infect Genet Evol,2011,11(6):1426-1435.

[7]Zhen RN,Zhang Y,Xie HP,et al.Sequence analysis of coxsackievirus A4 and coxsackievirus A10 in Guangzhou city, 2010-2012[J]. Chin J Prev Med,2014,48(6):445-450.(in Chinese) 甄若楠,張穎,謝華萍,等.2010-2012年廣州市柯薩奇病毒A4、A10型VPl基因特征分析[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2014,48(6):445-450.

HE Ya-qing, Email: heyaqing1019@126.com

Gene mutation of coxsackievirus A4 VP1 from Shenzhen, China, 2014

YAO Xiang-jie1,HE Ya-qing1,CAI Chun-lin2,ZHUO Fei2,YANG Gui-qing2

(1.LaboratoryofInfectiousDiseasesandSurveillance,ShenzhenCenterforDiseaseControlandPrevention,Shenzhen518055,China; 2.LuohuCenterforDiseaseControlandPrevention,Shenzhen518020,China)

We identified the pathogen causing an outbreak of herpangina in Shenzhen in 2014. Phylogenic analysis was carried out on VP1 genetic region of coxsackievirus A4 isolated from this outbreak. Eight throat swab specimens were collected from patients during the outbreak. The RNA was extracted from the virus and real-time RT-PCR method was used to test virus such as human enterovirus71, coxsackievirus Al6, coxsackievirus A4, coxsackievirus A6, and coxsackievirus A10. Complete VP1 gene of CVA4 identified in the outbreak was amplified by RT-PCR technique. Phylogenetic trees based on entire and partial VP1 sequences were constructed among CVA4 gene and others published in GenBank. It showed that CVA4 with GIB type was the pathogen in this outbreak. Data from homological comparisons indicated 4 CVA4 strains amplified in this outbreak had the highest nucleotide acid identity with the isolates from Yunnan in 2004 (AB268278), Shenzhen in 2009 (HQ728260), and Taiwan in 2008 (AB571570). The homologies of nucleotide sequences among them were 94.1%- 94.8%, which has the lowest identity (84.3%) with the prototype strain (HIGHPOINT strain). However, the 4 CVA4 strains amplified in this outbreak had the highest amino acid identity (99.3%) with the isolates from Taiwan in 2006 (AB571563), Jilin in 2009 (JQ715709), and the lowest amino acid identity (97.1%) with the isolates from Shandong in 2006 (GQ253375). Comparing with the CVA4 isolate from Shenzhen in 2009, 6 amino mutation were found in the four CVA4 strain (N22S,T34A, N63S, A165D, T200A and V126A ). Result of the analysis on phylogenetic tree showed that the 4 CVA4 stains were still belong to GIB subtype, however, it is obviously different with other stains in GIB group gained in other place in different time. In conclusion, the four CVA4 stains identified in Shenzhen, 2014 belongs to GIB subtype, which were found to have great difference on VP1 region.

herpangina; coxsackievirus A4; VP1 sequence analysis; subtypes

何雅青，Email: heyaqing1019@126.com

1.深圳市疾病預(yù)防控制中心重大傳染病監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室，深圳 518055; 2.深圳市羅湖區(qū)疾病預(yù)防控制中心微生物檢驗(yàn)科，深圳 518020

Support by Medical Scientific Research Foundation of Guangdong Province,China(No.A2013602)

10.3969/cjz.j.issn.1002-2694.2015.06.015

R373.2

A

1002-2694(2015)06-0565-04

2014-10-11；

2015-03-15

廣東省醫(yī)學(xué)科研基金(No.A2013602)