副猪嗜血杆菌分子流行病学调查及其HSP70对PRRSV结构蛋白GP3/GP5的免疫协同作用研究

摘要

副猪嗜血杆菌（Haemophilus parasuis， H.parasuis）是猪Glasser's病的病原体，猪上呼吸道的一种共栖菌，它可在特定条件下侵入机体而引起以纤维素性多发性浆膜炎、关节炎和脑膜炎为特征的全身性疾病。目前，我国很多省市患病猪群中均可分离获得副猪嗜血杆菌，该菌已成为保育猪死亡的主要原因之一，给我国养猪业带来了巨大的经济损失。但由于不同血清型及同一血清型的不同菌株之间抗原性差异较大，交叉保护性差；同时该菌的毒力因子和保护性抗原尚不清楚，因此，目前尚无有效的预防和控制措施。
　　 猪繁殖与呼吸综合征是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)引起的猪的一种高度传染病，又称“猪蓝耳病”，本病以妊娠母猪的繁殖障碍（后期流产、死胎、木乃伊胎、弱胎）及各种年龄猪特别是仔猪的呼吸道疾病（间质性肺炎）为特征。本病给世界养猪业造成巨大的经济损失，现已成为危害规模化养猪生产的主要疫病之一。目前，已有商品化的弱毒疫苗和灭活苗用于PRRS的防制，但由于其自身的缺陷而不能提供有效的免疫保护。近年来，我国大范围出现高致病性PRRSV感染，给我国养猪业造成重大经济损失，同时也对该病的防治带来新的挑战。
　　 本研究对我国6个省市的副猪嗜血杆菌的分子流行病学进行了调查，对其热休克蛋白70(Heat shock protein70, HSP70)进行了克隆鉴定，并设计构建了共表达副猪嗜血杆菌HSP70或其羧基端与PRRSV膜相关蛋白GP3和GP5的重组腺病毒，通过小鼠免疫试验证明了副猪嗜血杆菌HSP70及其羧基端的免疫增强作用，并通过攻毒保护试验证实了对高致病性毒株攻毒有一定的免疫保护效果，为PRRSv基因工程疫苗研究提供了新的思路。
　　 本研究内容分为以下6个部分：
　　 1.副猪嗜血杆菌tbpA基因PCR-RFLP分析
　　 利用针对H.parasuis转铁蛋白基因tbpA的PCR-RFLP分型方法，对2003-2008年分离自江苏、上海、广西、浙江、江西和安徽等6省市的57个H.parasuis分离株及15个参考菌株进行7PCR-RFLP分析，15个血清型参考菌株分为9种基因型，57个H.parasuis流行分离株分为15种基因型，其中在我国最为流行的基因型分别为DBN(38％)，ABN(18％)与DBP(12％)。该结果证明副猪嗜血杆菌在我国猪群中普遍存在，并至少有15个RFLP基因亚型，从而为我国副猪嗜血杆菌病的防治提供了重要理论依据。
　　 2.副猪嗜血杆菌热休克蛋白70基因的测序、表达与抗原性鉴定
　　 利用简并引物首次从副猪嗜血杆菌基因组DNA中克隆获得全长HSP70基因(GenBank登录号为EU693116)，DNA测序结果表明，HSP70完整阅读框1908bp，根据编码序列推导出相应635个氨基酸。经BLAST分析表明，其氨基酸序列与溶血性曼氏杆菌、杜克雷嗜血杆菌、胸膜肺炎放线杆菌等同源性最高，达到90％左右。将HSP70部分基因克隆到原核表达载体pET-32a(+)中，经酶切鉴定正确后转化感受态大肠杆菌BL21，以异丙基硫代-β-D-半乳糖苷(IPTG)诱导表达融合蛋白。SDS-PAGE表明表达的融合蛋白约46KDa，用猪抗副猪嗜血杆菌血清进行Western-blotting，结果显示该融合蛋白具有副猪嗜血杆菌抗原性。用镍柱亲和层析法对重组蛋白进行纯化，纯化后的蛋白免疫小鼠，制备抗血清，Western-blot结果显示，小鼠抗血清与该融合蛋白有明显的特异性反应条带，证明该重组蛋白具有良好的抗原性。
　　 3.共表达H.parasuis HSP70与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的构建与鉴定
　　 利用PCR扩增出高致病性PRRSV-SY0608分离株的GP3基因，按正确的读码框与GP5基因串联，成功构建穿梭载体pShuttle-CMV-GP3-GP5，经PCR、测序鉴定正确。然后用两个不同linker将副猪嗜血杆菌的HSP70基因按正确的读码框克隆入pShuttle-CMV-GP3-GP5，构建另外两个穿梭载体pShuttle-CMV-HSP-GP3-GP5及pShuttle-CMV-HSP-2A-GP3-GP5。上述三个穿梭载体经PmeⅠ线性化后在BJ5183大肠杆菌内与腺病毒骨架载体pAdEasy-1同源重组，产生重组腺病毒基因组DNA。将重组腺病毒基因组DNA经PacⅠ酶切线性化后脂质体法转染HEK-293A细胞，分别在细胞内包装成完整的腺病毒rAd-GP35、rAd-HS35和rAd-HSA35。上述三个重组腺病毒的TCIDs0分别为10-10.0/mL、10-10.5/mL和10-10.25/mL。通过RT-PCR、间接免疫荧光试验(IFA)和Western blot可以检测到HSP/GP3/GP5蛋白的表达，证明重组腺病毒可以正确表达目的蛋白，从而为下一步的免疫试验打下基础。
　　 4.共表达H.parasuis HSP70与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的小鼠免疫特性研究
　　 取75只BALB/c小鼠随机分为5组，每组15只。第1、2组分别注射PBS或wtAd（野生型腺病毒）作为对照组，第3-5组分别背部皮下免疫重组腺病毒rAd-GP35（融合表达GP3-GP5蛋白）、rAd-HS35（融合表达HSP-GP3-GP5蛋白）和rAd-HSA35（共表达HSP-2A-GP3-GP5融合蛋白），间隔三周用同样方法加强免疫一次。分别在首次免疫后21d、35d及49d采血测定ELISA抗体及中和抗体，分离小鼠脾淋巴细胞经PRRSV抗原刺激后测定其增殖能力及分泌细胞因子的能力。结果为：3-5组小鼠在免疫后均可诱导PRRSV特异的体液和细胞免疫应答。与免疫rAd-GP35的小鼠相比，免疫rAd-HS35和rAd-HSA35的小鼠产生了更高滴度的中和抗体，二免后6周效价为1:64，并可产生较强的淋巴细胞增殖。同时，免疫rAd-HS35与rAd-HSA35的小鼠的脾细胞经体外PRRSV抗原刺激后产生了比rAd-GP35更高水平的IFN-γ(P＜0.05)和IL-4。
　　 5.共表达H.parasuisHSP70与PRRSVGP3和GP5重组腺病毒对仔猪的攻毒保护研究
　　 取20头2-3周龄的PRRSV阴性猪，随机分为4组，每组5头，其中三组分别间隔三周免疫两次重组腺病毒rAd－GP35、rAd-HS35及rAd-HSA35，另外一组按同样方法免疫野生型腺病毒wtAd作为对照。在二免后三周用高致病性SY0608株PRRSV进行攻毒，以观察不同重组腺病毒对仔猪攻毒的免疫保护效力。分别在首次免疫后21d、42d、45d、49d和56d采血测定ELISA抗体、中和抗体、血清中细胞因子、病毒血症等。攻毒后每日观察并记录临床症状、测定体温，实验结束时对所有攻读猪进行剖检，观察病理变化。结果为：免疫rAd-GP35,rAd-HS35及rAd-HSA35的猪产生了PRRSV特异性的体液免疫应答，且rAd-HSA35诱导的中和抗体滴度明显高于rAd-GP35免疫组，差异显著(P＜0.05)。同时，rAd-HS35及rAd-HSA35免疫仔猪血清中的IFN-γ(P＜0.05)及IL-4的含量也明显升高。攻毒后，与wtAd和rAd-GP35免疫组相比，rAd-HS35及rAd-HSA35免疫仔猪的临床症状较轻，病毒血症较低，肺部病理变化也较轻。此外，rAd-HSA35诱导的保护效力明显高于rAd-HS35。
　　 6.共表达H.parasuis HSP70羧基端与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的构建与小鼠免疫特性研究
　　 本研究利用PCR扩增出副猪嗜血杆菌的HSP70羧基端(384-635aa)基因tHSP70，然后用两个不同linker将副猪嗜血杆菌的tHSP70基因按正确的读码框克隆入重组穿梭载体pShuttle-CMV-GP3-GP5，构建另两个穿梭载体pShuttle-CMV-tHSP-GP3-GP5及pShuttle-CMV-tHSP-2A-GP3-GP5，按上述方法，构建了两个含tHSP70的重组腺病毒rAd-tHS35及rAd-tHSA35。RT-PCR、IFA和Western blot结果证明，该重组腺病毒可以正确表达tHSP/GP3/GP5蛋白，两个重组腺病毒病毒滴度均为10-12.0/mL。为进一步研究其免疫特性，取105只BALB/c小鼠，随机分为7组，每组15只。第1、2组分别注射PBS或wtAd作为对照组，第3-7组分别背部皮下免疫重组腺病毒rAd-GP35（融合表达GP3-GP5蛋白）、rAd-HS35（融合表达HSP-GP3-GP5蛋白）、rAd-HSA35（共表达HSP-2A-GP3-GP5融合蛋白）、rAd-tHS35（融合表达tHSP-GP3-GP5蛋白）和rAd-tHSA35（共表达tHSP-2A-GP3-GP5融合蛋白），间隔三周用同样方法加强免疫一次。结果为：第3-7组免疫后均可产生PRRSV特异的体液和细胞免疫应答。rAd-HS35、rAd-HSA35、rAd-tHS35和rAd-tHSA35免疫组中和抗体水平、淋巴细胞增殖反应、以及IFN-γ水平均显著高于rAd-GP35免疫组(P＜0.05)，但rAd-HS35、rAd-HSA35、rAd-tHS35、rAd-tHSA35四组之间并无显著差异(P＞0.05)。

目录

文摘

英文文摘

第一章 副猪嗜血杆菌研究进展

1 病原培养与理化特性

2 毒力因子及致病机理

3 流行病学

4 诊断与防治

第二章 热休克蛋白70免疫学研究进展

1 HSPs在先天性免疫应答中的作用

2 HSPs在适应性免疫应答中的作用

3 HSPs在传染性疾病及肿瘤疫苗开发中的作用

第三章 PRRSV疫苗佐剂及基因工程活载体

1 PRRSV疫苗佐剂

2 PRRSV基因工程活载体

第四章 副猪嗜血杆菌tbpA基因RFLP分析

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

Characterization of Haemophilus parasuis field isolates from China by PCR-RFLP analysis of the tbpA gene

第五章 副猪嗜血杆菌热休克蛋白70基因测序、表达与抗原性鉴定

1 材料与方法

2 结果

3 讨论

Sequncing and expreession of the HSP70 gene of Haemophilus parasuis and antigenicity of heat shock protein 70

第六章 共表达Hparasuis HSP70与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的构建与鉴定

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

Construction and Idntification of recombinant adenovirus expressing HSP70 of Haemophilus parasuis fused with GP3 and GP5 of Porcine reproductive and respiratory ayndrome virus

第七章 共表达Hparasuis HSP70与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的小鼠免疫特性研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

Analysis of immunogenicity of recombinant adenovirus co-expressing HSP70 of H.parasuis and GP3-GP5 of PRRSV in mice

第八章 共表达Hparasuis HSP70与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒对仔猪的攻毒保护研究

1 材料和方法

2 结果

3 讨论

Analysis of protective efficacy of recombinant adenovirus co-expressing HSP70 of Ⅱ.parasuis and GP3-GP5 of PRRSV against highly pathogenic PRRSV challenge in piglets

第九章 共表达Hparasuis HSP70羧基端与PRRSV GP3和GP5重组腺病毒的构建与小鼠免疫特性研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

Construction and immunogenicity of recombinant adenovirus expressing truncatd HSP70 of Haemophilus parasuis fused with GP3 and GP5 of Porcine reproductive and rspiratory syndrom virus

参考文献

全文总结

致谢

攻读博士学位期间发表的论文