华南地区SIV的流行病学调查与GDK6鼠适应株病毒感染小鼠全肺表达谱差异研究

摘要

猪流感（Swine Influenza Virus，SIV）是规模化养猪场群发性疫病之一，在生产与实验室条件下，单纯感染 SIV的猪只仅表现轻微的临床症状，表现为发烧、咳嗽、打喷嚏、流鼻涕、高发病率与低死亡率。由于华南地区特殊的地理与气候因素，以及大密度的畜禽养殖，华南地区一度被称为世界流感病毒的毒库，已有的流行病学调查显示，在华南地区猪群能够分离到几乎所有分支的SIVs，包括经典猪流感病毒（CS）、欧亚类禽分支猪源流感病毒（EA）、北美三元重组流感病毒（NTR）、季节性流感病毒（HS）以及2009甲型流感病毒（pdm/09）。为了解近年来华南地区SIV的流行趋势，我们对广东省以及周边省市进行了 SIV病原学与血清学的调查，以期了解SIV的遗传演化及流行情况。
　　从2012年7月至2016年6月，我们先后从广东省、福建省、江西省、湖南省、广西壮族自治区和云南省收集到10188份猪血清，通过血凝抑制试验（HI）检测猪血清中病毒的抗体，结果显示，2012年后，猪群中 pdm/09的血清抗体阳性率由2012年的34.92%（95%CI32.22%-37.69%）降低到2015年的9.11%（95%CI8.06%-10.25%），与此相反，EA分支流感病毒的抗体阳性率呈现升高的趋势，在2016年达到最高，阳性率为45.54%（95%CI42.41%-48.69%），而H3亚型流感病毒呈现升高再下降的趋势，其中2013年阳性率最高，上升至27.21%（95%CI25.36%%-29.12%），2016年血清阳性率最低，为8.93%（95%CI7.23%-10.87%），证明2012年以后猪群中的主要流行株出现明显的转变。通过对不同省份的流感病毒的抗体阳性率进行统计分析后发现，在广东省与云南省猪群中EA分支流感病毒的抗体阳性率分别为30.35%（95%CI28.97%-31.76%）与27.02%（95%CI22.24%-32.22%），显著高于当地的其他分支，而湖南省与江西省内猪群中EA分支流感病毒的抗体阳性率最低；广西省内猪群H3亚型流感病毒的抗体阳性率最高，为34.12%（95%CI29.37%-39.12%），显著高于 pdm/09、EA与 CS分支；在福建省猪群中 pdm/09、EA与 H3分支流感病毒抗体阳性率相近，并显著高于 CS分支（8.94%，95%CI7.74%-10.27%），证明华南地区猪群中流感病毒呈现显著的地域性差异。
　　从2013年开始，在广东省广州市、佛山市、东莞市等地区的养殖场、屠宰场或者活畜交易市场内采集4056份猪鼻拭子，并进行了 SIV的分离与遗传进化分析。本研究共分离到14株流感病毒，遗传进化分析结果显示外部基因属于 EA分支和猪源H3N2分支，可以分为H1N1、H1N2与H3N2共3种亚型，并出现大量的氨基酸的非同义替换，表明 SIVs基因在重组的同时不断出现抗原飘移；病毒的内部基因中 PB2、PB1、PA与NP基因均属于pdm/09分支，M基因属于pdm/09分支或者EA分支，而NS基因属于在华南地区进化衍生的NTR分支流感病毒，表明pdm/09的RNP基因已经取代猪群中建立的EA与NTR内部基因。根据病毒基因的来源，14株新分离SIVs可以分为5种不同的基因型，将5种基因型的流感病毒接种小鼠，结果显示YJ4（基因型1）与DG2（基因型4）对小鼠的致病性最强，在肾脏与脑中同样可以检测到病毒，表明感染病毒后小鼠出现病毒血症，造成全身性感染，FS4（基因型5）对小鼠的致病性最低，小鼠感染病毒后仅出现轻微的体重下降，在肺脏与鼻甲骨中能够检测到病毒，但是在肾脏与脑中并未检测到病毒。
　　为深入分析影响广东省猪群感染流感病毒的风险因素，我们按照流行病学理论在广东省养殖场进行了详细的调查。通过调查问卷的形式，我们收集了广东省内153个养殖场的基本信息、生产与饲养管理水平、生物安全管理水平、感染与发病情况等方面信息，并对收集的信息进行了详细的统计与分析，结果显示在广东省内不同规模的养殖场之间，在生产饲养管理水平与生物安全管理水平方面，存在巨大的差异，是否有生产记录、员工是否详细分工、是否定期消毒、外来人员进场前是否更衣与换鞋、治疗病猪是否更换衣物与靴子等。同时对广东省内猪群感染流感病毒的风险因素进行分析，通过对广东省内猪场收集的信息进行分析后共发现23个与流感病毒病毒感染相关的风险因素，包括猪场规模与运作时间、隔离措施、饲养犬猫与家禽、野鸟活动等，通过多元回归分析构建了养殖场病毒感染模型，ROC分析显示曲线面积为0.79（95%CI，0.72-0.86），证明该模型具有一定的准确性。
　　2010年，本课题组从猪拭子中分离到一株H6N6亚型禽源流感病毒（GDK6），将该毒株在小鼠体内连续传代后获得了对小鼠具有高致病性的鼠适应株（ GDK6-MA）。本文通过高通量测序对感染GDK6-WT与GDK6-MA株病毒的小鼠肺组织表达基因的测定，在此基础上获得了2个感染组小鼠肺内是差异表达基因，通过显著性富集分析与聚类分析对差异表达的基因进行筛选，进而对 GDK6-WT与 GDK6-MA对小鼠致病性差异的宿主机制进行分析与研究。结果显示，感染 GDK6-WT与GDK6-MA的小鼠肺组织的差异基因主要集中在细胞因子与相关受体、趋化因子、补体系统、细胞粘附、炎症反应等天然免疫相关的生物过程与信号通路，聚类分析结果显示这些与天然免疫反应相关的差异基因出现不同的变化，首先会激活宿主细胞内天然免疫相关的信号通路，如 TLR3、TLR7等信号通路；细胞因子与趋化因子方面，IL-6、IL-10、IL-7r等细胞因子和受体以及 Ccl1、Ccl2、Ccl8、Cxcl10等趋化因子的基因表达出现不同程度的上调，而且 GDK6-MA感染组小鼠肺内中差异基因的上调倍数显著高于 GDK6-WT组；另外在补体系统与细胞黏附因子等生物进程方面，2个感染组小鼠肺中补体组成分C1qa、C1qb与C1qc等的表达基因以及Cd84、Cd33与Cdh17等与细胞黏附基因出现上调，通过RT-qPCR对小鼠肺内差异表达的基因进一步分析证实，结果显示小鼠感染 GDK6-WT与 GDK6-MA后可以有效刺激机体天然免疫反应，感染 GDK6-MA病毒小鼠肺内与炎症相关蛋白基因的表达量显著高于GDK6-WT。综上所述，在小鼠感染GDK6-WT与GDK6-MA后，会刺激小鼠肺内与天然免疫相关的基因表达量出现差异，GDK6-MA组小鼠肺内与炎症相关的细胞因子与趋化因子、信号通路的相关蛋白的表达基因出现显著上调，使宿主产生严重的炎症反应进而加重疾病的程度。

目录

缩略词

第1章前言

1.1 A型流感病毒

1.2流感病毒与宿主免疫

2.1前言

2.2材料与方法

2.3结果

2.4小结

3.1前言

3.2材料与方法

3.3结果

3.4本章小结

4.1前言

4.2材料与方法

4.3结果

4.4小结

5.1华南地区SIV流行病学调查

5.2广东省养殖场流感病毒感染风险因素的评估

5.3 GDK6-MA致病机理的研究

全文总结

致谢

参考文献

附录：科研成果