2017~2019年广东省猪流感病毒遗传演化、受体特性及致病性分析

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猪流感(Swine influenza,SI)是由正黏病毒科流感病毒属A型流感病毒猪流感病毒(Swine influenza virus,SIV)引起的一种急性、高度传染性呼吸道疾病。根据其表面蛋白血凝素(Hemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)的不同可将A型流感病毒划分为不同亚型。目前,我国猪群中流行的A型流感病毒以H1N1、H1N2和H3N2亚型为主。猪呼吸道同时含有α-2,3(禽型)和α-2,6(人型)半乳糖苷受体,人源和禽源流感病毒均可感染猪,所以猪被认为是A型流感病毒的“混合器”,在流感病毒的流行和演化中起重要作用。中国南方地区特殊的地理环境和生活方式,促使猪、人、野生水鸟和家禽频繁接触,促进了流感病毒的种间传播和新型病毒的产生,给公共卫生造成威胁。本研究于2017~2019年在广东省共采集猪鼻拭子样品2127份,通过RT-PCR检测出流感病毒核酸阳性拭子81份,阳性率为3.8%;通过接种MDCK细胞,共分离出11株猪流感病毒,分离率为0.52%;其中6株为H1N1亚型,5株为H3N2亚型。遗传演化分析发现:6株H1N1亚型SIV表面基因HA和NA均隶属欧亚类禽分支,内部基因表现为两种基因型。其中,毒株SW1783/17、SW17100和SW1903/19的M基因隶属欧亚类禽分支,NS基因隶属经典分支,PB2、PB1、PA、NP基因隶属2009/H1N1分支;毒株SW8-3-5/18、SW8-3-15/18和SWbao1-4/18的6个内部基因均隶属2009/H1N1分支。5株H3N2亚型SIV,表面基因均属于近人源分支,6个内部基因均位于2009/H1N1分支。病毒分子特征分析发现,11株猪流感病毒的受体结合位点均显示出对哺乳动物受体结合的适应性;PB2蛋白上关键致病性位点E627K的功能互补位点271A、590S和591R发生突变;PB1蛋白第13位氨基酸为P,呈现出人源流感病毒的分子特性;NP蛋白上D53E和NS1蛋白上P42S的突变使毒株呈现出对哺乳动物的嗜性。体外复制能力结果显示:H1和H3亚型SIV不仅可以在MDCK及猪源ST、3D4/21、PK-15细胞上复制,而且在人肺脏细胞A549上也可以有效复制。H1亚型猪流感病毒在细胞上复制滴度大小为:MDCK>PK-15>3D4/21>ST>A549;H3亚型猪流感病毒在细胞上复制滴度大小为:MDCK>3D4/21>PK-15>ST>A549。受体结合特性分析结果显示:毒株SW8-3-15/18和SWF9-3/18可与两种受体结合,且与α-2,6半乳糖苷受体的结合能力比与α-2,3半乳糖苷受体结合能力强;毒株SW1783/17、SW1903/19、SW1720/17和SWZQ82/18仅与α-2,6半乳糖苷受体结合。猪致病性实验结果表明:SW1720/17病毒以107 TCID50感染猪后,病毒可通过直接接触感染同居猪,在脏器中复制,通过呼吸道向外界排毒。病毒在感染组和同居组鼻洗液的滴度分别为2.40~5.37 lgTCID50/mL和3.47~6.37 lgTCID50/mL;病毒在感染组和同居组肺脏的滴度分别为1.70~5.03 lgTCID50/g/mL和1.70~4.20 lgTCID50/g/mL;另外,在两头感染猪的气管中检测到病毒复制,滴度为2.20~4.14 lgTCID50/g/mL,在一头感染猪的鼻甲骨中也检测到病毒复制,滴度为4.2 lgTCID50/g/mL。病毒可引起猪血清转阳,感染组和同居组抗体滴度分别为1:10~1:320和1:20~1:160。综上所述,广东地区的猪流感病毒的基因型丰富,在人源和猪源细胞中具有很强的复制能力,受体结合特性表现出对人型受体的嗜性,感染猪后可在呼吸道有效复制并在猪群中传播。本研究为进一步阐明猪流感病毒的遗传演化特点、致病性以及对公共卫生的潜在威胁提供了理论依据和数据支持,对于流感的综合防控具有重要意义。
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