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新型猪圆环病毒(PCV3)在患有心脏和多系统性炎症病猪中的首次鉴定

发布时间:2017-12-27 17:28    作者:.    来源:    查看:
    猪圆环病毒可分为猪圆环病毒1型和2型(PCV1和PCV2),仅PCV2可感染致病。然而,2016年Plan等利用宏基因组测序技术,对3例伴有不明原因的心脏和多器官炎症的猪组织样品进行研究时,首次发现并获得了3株新型猪圆环病毒(PCV3)的全基因序列。

    第1例样品系美国密苏里州患有厌食症、体重下降和关节肿胀的仔猪,其中两头的病因得以查明,而另一头有心肌炎病变的仔猪(3周龄)的病因无法解释被用来作进一步研究。2015年5月,将该猪的新鲜组织样品送到明尼苏达大学兽医诊断实验室,进行细菌学和病毒学诊断处理。

    由于引起心脏病变的病因仍无法阐明,故利用病毒宏基因组测序对心脏和肺组织匀浆样品进行分析。将匀浆液通过15 000×g离心10min,取上清经0.45μm滤膜过滤后,用核酸酶对上清中的核酸进行降解,然后提取病毒核酸进行随机RT-PCR,并用Klenow DNA聚合酶和具有简并3'端的引物
(GCCGACTAATGCGTAGTCNNNNNNNN)进行扩增测序。

    所得序列经生物信息学相关软件比较分析后,筛选出50个与猪圆环病毒SFBeef及PorkNW2/USA/2009病毒极为相似的序列。之后,使用短序列片段设计的特异性引物扩增圆环病毒的完整DNA基因组,测序得到PCV3-US/MO2015
(GenBank KX778720)。

    为了进一步研究PCV3在感染猪心脏和肺组织中的存在情况,使用靶向PCV3探针进行原位杂交,在心肌细胞中检测出有大量PCV3的mRNA 存在,在肺组织中未检测到有PCV3的mRNA。

    第2例样品系2016年5月由美国明尼苏达州送检的9~10周龄且曾患有呼吸疾病和直肠脱垂的病死猪,将死猪心、肝、脾、肺作病例1同样的处理后,进行宏基因组测序分析。其中筛选出1 646个与圆环病毒SFBeef及PorkNW2/USA/2009病毒相似的序列,且已组装成和PCV3-US/MO2015相似性达98.5%的核苷酸序列(2 000bp错配21对)。应用相关引物扩增测序得到了PCV3-US/MN2016的完整基因组序列(GenBank KX898030)。

    第3例样品系2016年8月由南达科他州送检的曾患有严重呼吸和神经疾病的一头19日龄猪的经福尔马林固定和未经固定的组织样品,相关样品作病例1同样的处理后,进行宏基因组测序分析。所得序列经相关软件比较分析获得了大小为 1 783bp的与PCV3基因组相同的拼接序列,空缺部分经PCR扩增测序进行了补充完善,最终获得了大小为2 000bp的PCV3-US/SD2016完整基因组序列(GenBank KX966193)。

    上述PCV3感染猪的日龄在2~3周和9~10周之间,这表明仔猪在出生后不久就可能被感染,且不排除有垂直感染的可能。上述检测样品,通过特殊检测首先排除了可引起小动脉炎、血管炎和非化脓性心肌炎的常见致病因子(如PCV2和PRRSV)和一些潜在致病因子。同时,宏基因组分析产生的结果与我们称为PCV3的新型圆环病毒感染一致,所述PCV3的mRNA在发炎的心脏小动脉,分散的心肌细胞和炎症细胞浸润的相邻心肌中被检测到,其结果表明PCV3病毒mRNA的转录与病例1的心脏病变之间可能存在一定的联系。

    三例样品中既检测到了PCV3的感染,也检测到了其与猪星状病毒(PAstV4)的共感染。因此,PAstV4可能单独致病,但也可能与PCV3共感染致病。PAstV4,在2011年首次在匈牙利的猪粪中测出,是一组多样的相关病毒,可以在70%的欧洲腹泻猪的粪便中检测到,并且可能与来自明尼苏达州的猪的腹泻有关。

    此外,在来自克罗地亚的健康猪血液中也检测到PAstV4;最近在美国患有急性呼吸道疾病的猪鼻拭子中也发现了类似的星状病毒(75%的核苷酸序列相似)。虽然PAstV4在健康和腹泻猪中是高度普遍的肠道感染,但PAstV4作为全身血液感染并与其他感染因子如PCV3混合感染,就如同上述3例样品一样,也是与临床特征吻合可信的病原体。

    深度测序结果表明PCV3在心脏组织中是存在病毒复制现象的。尽管病例1中的心肌炎和小动脉炎的病因仍不清楚,并且在心脏组织中也检测到其他病毒的核酸,但在病变附近复制的新型圆环病毒的发现,提高了PCV3病毒可能在临床致病过程发挥作用的可能性。

    PCV3在其他2个具有心脏和多系统炎症的特征的样品中的检出,进一步表明PAstV4可能加剧与其协同致病的作用。根据最近报道的中国马蹄蝠圆环病毒基因组(GenBank KJ641723)来看,蝙蝠可能被认为是PCV3的原始来源。

    为了更好地了解PCV3在猪群中的分布和流行以及其在疾病中的作用,需要进一步开展更为广泛的研究。

   (张爱琼,梁海英等  猪业科学)

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