王友 李培勇 段寶敏



摘 要:2010年坦布蘇病毒傳入我國,對我國養鴨業造成損失。隨后發現,此病毒也能夠感染雞群,對養雞場生物安全形成威脅。本研究從發生不明原因產蛋率下降的肉種雞中分離到一株坦布蘇病毒HB20210株,發病雞群主要剖檢病變為卵泡膜出血和卵泡液化等生殖系統病變。將分離株接種到DF-1細胞和SPF雞胚中,48 h后即可出現明顯病變。動物試驗結果表明,胸肌注射、頸部皮下注射和灌服的攻毒方式造成的病毒血癥持續時間均為5 d。將分離株進行肉種雞回歸試驗,卵泡會出現顯著病變。E蛋白氨基酸同源性和進化樹分析表明,分離株HB202010與活疫苗FX2010-180P株、滅活疫苗DF2株、HB株屬于同一分支,均為中國分離株II分支,并且與滅活疫苗DF2株和HB株同源性最高,可達99.0%。HB20210株的分離鑒定為進一步探討該病毒對種雞產蛋性能的影響和完善種雞場防控方法奠定了良好的基礎。
關鍵詞:TMUV;肉種雞;分離鑒定
中圖分類號:S858.31文獻標識碼:B文章編號:1673-1085(2024)06-0017-10
坦布蘇病毒(Tembusu virus,TMUV)屬于黃病毒科(Flaviviridae)黃病毒屬(Flavivirus)恩塔亞(Ntaya virus group)病毒群的一員。該病毒為單股正鏈RNA病毒,基因組長度為10 990 bp,包含一個開放閱讀框(ORF),總共編碼3個結構蛋白(核衣殼蛋白、PrM蛋白和囊膜蛋白E)和7個非結構蛋白(NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5)。其中,E蛋白是TMUV最大的結構蛋白,同時也是該病毒的主要毒力抗原,包含多個抗原決定簇,在病毒的吸附、復制和生物合成過程中發揮著關鍵作用[1]。
2010年TMUV傳入中國,該病主要影響鴨的生殖系統,導致蛋鴨產蛋量顯著下降,表現為卵巢出血、卵泡破裂和卵泡膜出血,嚴重制約著我國水禽養殖業發展。此外,TMUV感染宿主譜擴至雞、鵝、麻雀和小鼠,對家禽養殖場生物安全和公共衛生安全造成威脅。
本研究從發生不明原因產蛋率下降的肉種雞場中分離到一株TMUV,接種細胞、SPF雞胚、肉種雞后出現明顯病變,并對其編碼E蛋白的基因進行了同源性和進化樹分析,為種雞場防控TMUV提供參考。
1? 材料與方法
1.1? 主要材料
1.1.1? 病料來源? 某規?;夥N雞場34周齡種雞出現不明原因產蛋下降,嚴重的雞舍產蛋率下降近30%,剖檢主要病變為卵泡膜出血和卵泡液化,采集具有明顯病變雞只的氣管、肺臟、肝臟、脾臟和卵泡膜等組織進行病原的檢測和分離。
1.1.2? SPF雞胚、細胞系? SPF雞胚、200日齡SPF雞購自濟南賽斯家禽科技有限公司;200日齡肉種雞購自北京梅里亞維通實驗動物技術有限公司;DF-1細胞系由天津瑞普生物技術股份有限公司保存。
1.1.3? 主要試劑與儀器? 1PBS、2×Taq Master Mix、One-Step RT-PCR試劑盒和1×TAE電泳緩沖液購自北京全式金生物技術股份有限公司;核酸自動提取儀購自南京諾唯贊生物科技股份有限公司;PCR儀、凝膠電泳儀和凝膠成像儀購自伯樂生命醫學產品(上海)有限公司。
1.1.4? 引物設計及合成? 分別設計新城疫病毒(NDV)、雞傳染性支氣管炎病毒(IBV)、禽流感病毒(AIV H9)、雞滑液囊支原體(MS)、雞減蛋綜合征病毒(EDSV)和坦布蘇病毒(TMUV)引物,引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,具體引物序列、目的基因和片段大小見表1。
PCR程序為:95 ℃預變性5 min;95 ℃變性1 min,60 ℃退火15 s;72 ℃延伸1.5 min,共32個循環;72 ℃延伸10 min。
RT-PCR程序為:50 ℃反轉錄30 min,95 ℃預變性3 min;95 ℃變性30 s,55 ℃退火35 s,72 ℃延伸1.5 min,共32個循環;72 ℃延伸10 min。
1.2? 方法
1.2.1? 病料PCR和RT-PCR檢測? 無菌取氣管、肺臟、肝臟、脾臟和卵泡膜等組織,剪碎后加入5 mL無菌PBS進行研磨,-80 ℃反復凍融3次后,12 000 rpm離心10 min,取上清經0.22 m微孔膜過濾。濾液使用全自動核酸提取儀提取DNA和RNA,再進行PCR和RT-PCR檢測。PCR產物使用1%瓊脂糖凝膠進行電泳,電泳結束后使用凝膠成像儀觀察并記錄結果。
1.2.2? 雞胚分離病毒? 將1.2.1中檢測為TMUV陽性的上清液經尿囊腔接種9日齡SPF雞胚,每胚0.2 mL。接種后放入37 ℃孵化箱,每日照胚,若雞胚死亡,觀察胚體變化,收獲胚體和尿囊液。繼續傳代,連傳3代;若雞胚存活,則在第6天采集胚體和尿囊液繼續傳代,連傳3代。對胚體和尿囊液進行PCR和RT-PCR檢測NDV、IBV和TMUV等。
1.2. 3? 細胞分離病毒? 使用DF-1細胞進行病毒分離,待細胞長滿80%時接種1.2.1中檢測為TMUV陽性的上清液。接種后每日觀察,待細胞病變達到80%以上,收取細胞和上清液,連傳3代;若未出現明顯細胞病變則每3天傳代1次,連傳3代。對F3代細胞培養上清液進行PCR和RT-PCR檢測NDV、IBV和TMUV等。
1.2.4? 坦布蘇病毒E蛋白基因克隆及測序分析? 用細胞分離的純凈病毒液提取RNA后進行RT-PCR,回收目的條帶,回收產物與pMD18-T載體連接,連接產物轉化至DH5α感受態細胞。涂布抗性平板后,37 ℃培養箱過夜培養,挑取陽性菌落進行擴增,經菌液PCR驗證后,送至生工生物工程(上海)股份有限公司進行測序。將測序結果進行比對分析,采用Megalign序列比對程序,使用MEGA7軟件構建進化樹,參考毒株信息見表2。
1.2.5? 不同途徑感染TMUV病毒血癥的持續時間? 將30只200日齡的SPF雞隨機分為3組,每組10只,分別通過胸肌注射、頸部皮下注射和灌服的方式進行攻毒。攻毒后一周內,每天采集血液,分離出血清后接種DF-1細胞,進行TMUV的分離鑒定,具體方法參照1.2.3。
1.2.6? 動物回歸試驗? 選用200日齡的肉種雞進行回歸試驗,4只肉種雞通過胸肌注射方式進行攻毒,每只雞注射0.5 mL病毒液,2只肉種雞胸肌注射等體積生理鹽水作為陰性對照組。攻毒后2 d采集血清進行TMUV的分離鑒定,攻毒后8 d進行剖檢,記錄病變。
2? 結果
2.1? 發病雞群臨床癥狀及剖檢病變
主要臨床癥狀為產蛋率突然下降,病雞精神萎頓,食欲不振,拉稀,有綠便和白色糞便。主要剖檢病變為心肌充血、心冠脂肪出血(圖1A),腹部脂肪出血(圖1B),卵泡膜出血(圖1C)和卵泡液化(圖1D)。
2.2? 病料PCR和RT-PCR檢測結果
經檢測,病料中僅檢出TMUV為陽性,NDV、IBV和AIV等病原均為陰性。
2.3? TMUV分離鑒定
SPF雞胚接種病毒液后,死亡時間為48~120 h,死亡雞胚可見絨毛尿囊膜水腫,胚體水腫、出血和肝臟腫脹等病變,見圖2B。尿囊液和胚體經RT-PCR檢測,僅檢出TMUV陽性,NDV、IBV和AIV等病原均為陰性。
DF-1細胞接種病毒液后48 h開始出現細胞病變,表現為細胞堆聚,圓縮,直至脫落,見圖2D。F3代細胞上清液經RT-PCR檢測,僅檢出TMUV陽性,NDV、IBV和AIV等病原均為陰性。分離株命名為HB202010株。
2.4? 坦布蘇病毒E蛋白基因同源性及進化樹分析
氨基酸同源性分析表明,分離株HB202010與參考株的同源性在94.4%~99.0%,與活疫苗株WF100同源性最低,與滅活疫苗株DF2和HB同源性最高,見圖3。進化樹分析表明,分離株HB202010與活疫苗株FX2010-180P和滅活疫苗株DF2、HB屬于同一分支,均屬于中國分離株II,但與活疫苗WF100株不屬于同一分支,見圖4。
2.5? 不同途徑感染TMUV病毒血癥的持續時間
血清中TMUV分離鑒定結果表明,三種攻毒方式的病毒血癥持續時間均為5 d,并且在2~3 d分離率最高。胸肌注射的方式在攻毒后3 d分離率均保持在100%,結果見圖5。
2.6? 動物回歸試驗結果
肉種雞攻毒后2 d,血清中病毒分離率為100%;攻毒后8 d卵泡病變率為100%,主要表現為卵泡膜出血(圖6A)和卵泡液化(圖6B)。
3? 討論
2010年4月,一種新型鴨的傳染病迅速在我國華東和華北地區傳播,以蛋鴨產蛋量急速下降,卵泡膜和卵泡病變為主要特征[2-3]。經研究證實,該疾病是由一種新型黃病毒引起的,并且是國內首次發現對鴨群致病的黃病毒[4-5]。最終在2011年召開第一屆水禽疫病防控研討會期間,中國畜牧獸醫學會將該傳染病正式統一命名為“鴨坦布蘇病毒”。隨著研究深入,發現TMUV具有以下突出特點:第一,傳播方式的變化。不同于傳統的黃病毒大多數通過蟲媒傳播,TMUV在蚊蟲較少的秋冬季仍呈大范圍流行。因此,該病的傳播不完全依賴于蚊子等蟲媒,其傳播媒介已經發生改變。2018年,中國農業科學院上海獸醫研究所首次闡明我國部分流行病毒株由于第156位氨基酸突變,從而獲得了空氣傳播的能力,證實了TMUV的傳播可不完全依賴蚊子[6]。第二,致病性的變化。1955年,TMUV首次在馬來西亞吉隆坡的蚊子體內分離得到,之后在馬來西亞其他地區以及泰國等東南亞地區也有在家禽上分離到此病毒的報道,但對禽類無顯著致病性[7]。自2010年傳入我國后,該病毒致病性顯著增強,能夠導致蛋鴨卵泡膜出血,卵泡變形、萎縮和液化,導致產蛋量急劇下降,給我國養鴨業造成了嚴重的經濟損失。第三,宿主譜的變化。起初TMUV以感染鴨為主,2012年有報道表明也能夠感染雞和鵝等禽類[8-9]。隨后研究表明,TMUV也能夠感染麻雀,并且推測麻雀可能是TMUV傳播的重要媒介[10]。2013年,Li等研究表明,TMUV能夠感染哺乳動物小鼠,具有公共衛生安全隱患[11]。同年,Tang等研究顯示,在TMUV感染的養鴨場中,工人血清中TMUV抗體陽性率為71.9%,而咽拭子的病毒陽性率達47.7%[12]。本研究從肉種雞場分離到一株TMUV,發病雞群主要表現為精神沉郁、食欲不振和產蛋量下降,剖檢病變主要為卵泡膜出血和卵泡液化。經檢測IBV、EDSV和MS等影響產蛋率的病原均為陰性,最終確定為TMUV感染。這提示我們,對于周圍有養鴨場的種雞場,當出現不明原因產蛋下降,且常規病原無法檢出時,TMUV也可以列為主要的排查項。肉種雞感染TMUV后通常具有以下特點:初產或產蛋高峰期發病,具體表現為27~28周產蛋爬坡速度慢,無產蛋高峰,或是產蛋高峰期出現產蛋率大幅度下降,下降時間20 d左右,下降幅度15%~30%。在同一個雞場內從第一棟發病雞群到最后發病雞群歷時一個月左右,傳播速度相對較慢。發病期間死亡率會略有上升,日死亡率在0.13%~0.27%,整個發病期死亡率約為2%。
通常情況下,雞胚、鴨胚都可以用來分離TMUV。據報道,將病毒經尿囊腔或絨毛尿囊膜接種雞胚或鴨胚后3~6 d,可觀察到胚體出血水腫,絨毛尿囊膜水腫,肝腎出血腫大、壞死等病變[3]。研究表明,鴨源的TMUV在鴨胚中連續傳代100次,其致病性會增強,但在雞胚中傳代100次,致病性會減弱[13]。本研究使用SPF雞胚分離病毒,雞胚在接種后48~120 h之間全部死亡,并且能夠在胚體和尿囊液中檢出TMUV。死亡雞胚的主要病變為絨毛尿囊膜水腫,胚體水腫、出血和肝臟腫脹。除鴨胚和雞胚外,TMUV也可在禽類細胞DF-1、LMH、CEF、DEF和哺乳類細胞Vero、HEK293T、HCT116、A549中增殖[14]。本研究使用DF-1細胞進行病毒的分離,在接種48 h后即可出現典型細胞病變。動物回歸試驗結果表明,肉種雞感染TMUV后有卵泡出血和液化等典型病變。此外,本研究結果表明,TMUV感染后病毒血癥持續時間為5 d,并且胸肌注射的攻毒方式能夠保持較高的病毒分離率。
E蛋白是TMUV的主要表面結構蛋白,是誘導產生中和抗體的主要抗原。有研究表明,E蛋白不僅介導了病毒對宿主細胞的吸附,還能夠與宿主細胞膜融合,參與侵入宿主細胞的過程[15]。因此,通常將編碼E蛋白的基因作為TMUV進化分析的主要參考基因。于觀留對東南亞和我國大陸78株TMUV代表株的開放閱讀框(ORF)、E基因、NS1基因、NS3基因和NS5基因進行進化樹分析,將當前TMUV主要分為馬來西亞(1955)、馬來西亞(2012)、泰國(2013)和中國分離株I和中國分離株II五大分支,并且中國分離株II分支為中國流行優勢分支[16]。本研究通過對編碼E蛋白的基因進行進化樹分析,結果表明分離株HB202010同樣被分到了中國分離株Ⅱ,并且與同一分支內的其他參考株的氨基酸同源性在97.6%~99.0%,說明此分離株的變異程度不大。
由于目前缺乏治療TMUV感染的有效藥物,除做好嚴格的生物安全防控措施外,疫苗免疫是阻斷TMUV傳染的最有效手段。目前我國獲批的疫苗有“鴨坦布蘇病毒滅活疫苗(HB株和DF2株)”和“鴨坦布蘇病毒病活疫苗(WF100株和FX2010-180P株)”。疫苗的應用在保護鴨群免受TMUV感染起到了重要作用。本研究中分離株HB202010與疫苗株HB、DF2和FX2010-180P均屬于同一分支。鑒于近年來TMUV感染雞的報道逐漸增多,對于風險較高的種雞場可以在開產前進行疫苗免疫,以保證產蛋期抗體滴度能有效抵御TMUV感染。
4? 結論
本文分離到一株肉種雞源TMUV,接種DF-2細胞和SPF雞胚后會出現明顯病變,動物回歸試驗肉種雞也會出現卵泡出血和卵泡液化等典型病變。對編碼E蛋白的基因進行進化樹和同源性分析,結果表明,與中國其他分離株相比,此分離株變異程度不大。本研究為進一步探討該病毒對種雞產蛋性能的影響奠定了良好的基礎。
參考文獻:
[1]? Shaozhou W, Li C, Zhang Q, et al. Duck tembusu virus and its envelope protein induce programmed cell death[J]. Virus Genes, 2015, 51 (1): 39-44.
[2]? 曹貞貞,張存,黃瑜,等.鴨出血性卵巢炎的初步研究[J].中國獸醫雜志,2010,46(12):3-6.
[3]? 萬春和,施少華,程龍飛,等.一種引起種(蛋)鴨產蛋驟降新病毒的分離與初步鑒定[J].福建農業學報,2010,25(6):663-666.
[4]? Su J L, Li S, Hu X D, et al. Duck egg-drop syndrome caused by BYD virus, a new Tembusu-related flavivirus[J]. PLoS One, 2011, 6 (3): e18106.
[5]? Yan P X, Zhao Y S, Zhang X, et al. An infectious disease of ducks caused by a newly emerged Tembusu virus strain in mainland China[J]. Virology, 2011, 417(1): 1-8.
[6]? Yan D W, Shi Y, Wang H W, et al. A Single Mutation at Position 156 in the Envelope Protein of Tembusu Virus Is Responsible for Virus Tissue Tropism and Transmissibility in Ducks[J]. Journal of Virology, 2018, 92 (17): e00427-18.
[7]? Kono Y, Tsukamoto K, Abd Hamid M,et al. Encephalitis and retarded growth of chicks caused by Sitiawan virus, a new isolate belonging to the genus Flavivirus[J]. The American journal of tropical medicine and hygiene, 2000, 63 (1-2): 94-101.
[8]? Liu M, Chen S Y, Chen Y H, et al. Adapted Tembusu-like virus in chickens and geese in China[J]. Journal of Clinical Microbiology, 2012 ,50 (8): 2807-9.
[9]? Yun T, Zhang D B, Ma X J, et al. Complete genome sequence of a novel flavivirus, duck tembusu virus, isolated from ducks and geese in China[J]. Journal of Virology, 2012, 86 (6): 3406-7.
[10]Tang Y, Diao Y, Yu C, et al. Characterization of a Tembusu virus isolated from naturally infected house sparrows (Passer domesticus) in Northern China[J]. Transboundary and Emerging Diseases, 2013, 60 (2): 152-8.
[11] Li S, Li X X, Zhang L J,et al. Duck Tembusu virus exhibits neurovirulence in BALB/c mice[J]. Virology Journal, 2013, 10: 260.
[12] Tang Y, Gao X, Diao Y, et al. Tembusu virus in human, China[J]. Transboundary and Emerging Diseases, 2013, 60 (3): 193-6.
[13]梁雨萌,馬勇,陳志杰,等.坦布蘇病毒Du/CH/LSD/110128株原代毒及其雞胚傳代致弱毒在不同物種細胞中毒性和增殖能力的檢測[J].黑龍江畜牧獸醫,2020(5):7.
[14] 梁雨萌.坦布蘇病毒體外感染模型研究[D].北京:中國農業科學院,2019.
[15]Modis Y, Ogata S, Clements D, et al. Structure of the dengue virus envelope protein after membrane fusion[J]. Nature, 2004, 427 (6972): 313-9.
[16]于觀留.坦布蘇病毒感染對鴨胚成纖維細胞生物學功能的影響及其機制研究[D].泰安:山東農業大學,2019.
Isolation, Identification and Pathogenic Characteristics of a Strain of Tembusu Virus from Chicken Breeds
WANG You*, LI Peiyong*, DUAN Baomin
(Tianjin Ringpu Bio-technology Co., Ltd., Tianjin 300000, China)
Abstract: In 2010, Tembusu virus was introduced into China, causing significant losses to the duck farming industry. Subsequently, it was found that Tembusu virus could also infect chickens, posing a threat to the biosafety of chicken farms. In this study, a strain of Tembusu virus, designated as HB202010, was isolated from a chicken breed flock experiencing unexplained egg production drop. Lesions observed in the organs and tissues of infected chicken breeds specifically unveiled reproductive system abnormalities, including follicular membrane bleeding and follicular liquefaction. The isolated strain was inoculated into DF-1 cells and SPF chicken embryos, resulting in noticeable pathological changes within 48 hours. Animal experimental results indicated that virus viremia durations were consistently 5 days following intramuscular injection, subcutaneous injection in the neck, and oral administration of the challenge. Moreover, upon reintroduction of the isolated strain of Tembusu virus into chicken breed, significant lesions in the follicles were observed. Amino acid homology and phylogenetic tree analysis of the E protein indicated that the isolated strain HB202010 belonged to the same branch as the live vaccine strain FX2010-180P, and inactivated vaccine strains DF2 and HB, all falling under the China Isolate II branch. The isolated strain exhibited the highest homology with inactivated vaccine strains DF2 and HB, reaching 99.0%. The isolation and identification of Tembusu virus from chicken breeder lay a solid foundation for further exploring the impact of this virus on the egg production performance of chicken breeder and improving preventive and control measures in chicken breeder farms.
Keywords: Tembusu virus; chicken breeder; isolation and identification