新型鹅细小病毒生物学特性及对喙致畸机制研究

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短喙和侏儒综合征的典型临床症状为软脚、短喙和生长障碍。1971年该病症首次出现在法国西南部的半番鸭群中,1995年和2009年分别在波兰和匈牙利暴发。2015年福建省部分地区的半番鸭暴发此病,随后陆续在山东、河北、河南、安徽和江西的半番鸭和樱桃谷鸭中出现,造成养鸭业巨大的经济损失。因此确定短喙和侏儒综合征病原,解析该病的致病特点及流行病学,制定切实可行综合防控措施,对我国养鸭业的健康发展具有重要的意义。本研究从引起典型短喙和侏儒综合征的鸭群中分离到两株新型鹅细小病毒(NGPV),分别命名为AH株和GD株。其全基因组长度分别为5053 nt和5106 nt,与其他报道的NGPV的同源性为91.8%~99.9%,与经典GPV的同源性为89.7%~98.1%,与MDPV的同源性为79.2%~85.0%。通过对GD株与AH株基因序列的比对,发现半番鸭NGPV与樱桃谷鸭NGPV无显著差异。全基因组序列分析表明,多数NGPV分离株存在多段14个连续核苷酸序列缺失。与经典GPV和MDPV相比,NGPV NS基因有12个氨基酸突变,VP基因有8个氨基酸突变。本研究用新型鹅细小病毒AH株分别感染樱桃谷鸭和雏鹅,樱桃谷鸭能成功复制出典型的鸭短喙与侏儒综合征(SBDS)症状,而雏鹅未有明显的SBDS症状。感染AH株的樱桃谷鸭喙长度与对照组相比差异明显,喙变短,舌裸露在外。而雏鹅感染组和对照组则无明显差异。在病毒载量的监测上,樱桃谷鸭和雏鹅表现出明显差异,在感染后6小时至28天,樱桃谷鸭所有监测脏器都能检出病毒,而鹅在胰腺和法氏囊均未检出病毒,并且在病毒感染滴度上鹅明显低于樱桃谷鸭。实验结果表明:AH株病毒在樱桃谷鸭中成功复制出典型的SBDS,感染滴度较高,而对原宿主鹅AH株病毒适应性较差。本研究以樱桃谷鸭源鹅细小病毒AH分离株为研究对象,开展了该病毒感染樱桃谷鸭的肝脏基因表达差异研究。肝脏转录组分析结果表明新型鹅细小病毒感染后,影响钙离子代谢基因的调控。维生素D3羟化酶相关蛋白基因具有维生素D3羟化酶调节功能,该基因表达量下调了2.7倍,从而影响1,25-(OH)2-D3最终的生成。降钙素基因的表达量下调了5.4倍,这表明新型鹅细小病毒感染能影响降钙素基因的表达,进而影响钙在骨骼中的沉积。新型鹅细小病毒感染后,影响Wnt信号通路基因的调控。Wnt信号通路在胚胎发育和功能分化的过程中起着核心调节作用,包括骨和软骨的形成。差异基因分析中发现R-spondin-2基因在感染组中缺失表达,此外LGR5和LGR6,R-spondin蛋白激活Wnt信号通路的结合受体,分别下调了2.3和20倍。Wnt3a在骨形成和成骨细胞中起着重要作用,显示该基因在感染组中缺失表达。DKK1蛋白通过抑制LRP5/6与Wnt的相互作用,进而阻断Wnt信号通路的信号传导。分析结果发现DKK1在感染组特异性表达,提示该蛋白的特异性表达与骨骼发育异常相关。跨膜蛋白198通过酪蛋白激酶促进LRP6磷酸化,从而激活Wnt信号传导。差异基因分析显示跨膜蛋白198在感染组中下调了30.44倍,表明该基因的下调表达可能阻碍Wnt信号通路的传导。维甲酸是体内维生素A的代谢中间产物,也是治疗癌症的常见药物。细胞色素P450 26A1是维甲酸代谢途径中的关键酶,该基因表达量在感染组中下调24.4倍。为了进一步验证维甲酸在疾病发生过程中的作用机制,对新型鹅细小病毒感染后试验鸭血清中的维甲酸浓度进行检测,结果显示在感染18天后,试验鸭维甲酸浓度明显高于对照组。维甲酸动物饲喂试验表明维甲酸能显著抑制鸭喙长度的增加(p<0.01),同时体重明显减轻(p<0.01)。结合维甲酸体内浓度检测和动物饲喂试验,推测新型鹅细小病毒下调维甲酸关键代谢酶基因细胞色素P450 26A1的表达量,造成维甲酸在体内的蓄积,进而引起鸭喙长度变短,发育迟缓。
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