从中国水牛(Bubalus bubalis)中分离出的首例牛副流感病毒3型的病毒分离及基因组特征

《The Veterinary Journal》:Viral isolation and genomic characteristics of the first bovine parainfluenza virus type 3 isolated from water buffaloes (Bubalus bubalis) in China

【字体: 时间:2026年04月05日 来源:The Veterinary Journal 3.1

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  水牛中BPIV3型3病毒分离及基因组特征分析首次在中国发现水牛携带BPIV3,通过细胞培养、RT-qPCR和电镜确认病毒存在,近完整基因组测序显示与Genotype A高度相似但存在独特突变,形成独立进化簇,为分子流行病学研究提供新数据。

  
作者:包灿|任云新|唐成|苏宇荣|岳华|陈曦
中国四川省教育厅高校兽医学重点实验室,西南民族大学,成都610000

摘要

牛副流感病毒3型(BPIV3)是与牛呼吸道疾病相关的重要病原体。在本研究中,我们报道了从一只出现呼吸道症状的水牛中分离出BPIV3并对其进行基因组分析的结果。病毒分离采用敏感细胞培养法进行,随后通过RT-qPCR、透射电子显微镜和间接免疫荧光技术进行鉴定。对该病毒近乎完整的基因组进行宏基因组测序后发现,该分离株与BPIV3 A基因型菌株的核苷酸同源性为89.9%–91.1%。值得注意的是,在结构蛋白基因中检测到了一些独特的突变,系统发育分析表明该分离株在A基因型内形成了一个独立的谱系,这提示它可能代表该基因型中的一个新亚型。据我们所知,这是首次在中国水牛中分离并描述BPIV3基因组的报道。这些发现为进一步研究BPIV3的遗传多样性和进化提供了基础分子数据。

引言

牛呼吸道疾病复合体(BRDC)是一种多因素综合征,对牛的健康构成重大威胁,并给养牛业带来巨大的经济损失。牛副流感病毒3型(BPIV3)是与BRDC相关的重要病原体,已被证实会导致养牛业遭受显著的经济损失(Ellis, 2010; Miles, 2009)。BPIV3具有广泛的宿主范围,已在包括牛、人类、猪、骆驼、海豚和羊在内的多种哺乳动物中检测到(Baghezza et al., 2021; Ren et al., 2022)。值得注意的是,在疫苗接种研究中,减毒的BPIV3菌株已被证明可以感染人类婴儿,导致可检测到的病毒复制和强烈的抗体反应,但不会引起严重疾病(Greenberg et al., 2005)。尽管人类自然感染的病例似乎很少,但BPIV3跨越物种屏障的能力引发了潜在的公共卫生问题,强调了持续监测病毒进化及其宿主适应性的必要性,以便更好地了解其人畜共患病潜力。
BPIV3是一种有包膜、不分段的负链RNA病毒,属于副粘病毒科(Paramyxoviridae)和呼吸病毒属(Respirovirus)。其基因组长度约为15,434–15,504个核苷酸,编码六种结构蛋白,即核衣壳蛋白(N)、磷蛋白(P)、大聚合酶(L)、基质蛋白(M)、融合蛋白(F)和血凝素-神经氨酸酶(HN),以及三种非结构蛋白(C、D和V)(Ren et al., 2023)。根据全基因组序列分析,BPIV3目前被分为A、B和C三个基因型(Horwood et al., 2008, Zhu et al., 2011)。A基因型于1959年首次在美国的牛群中被发现,随后在中国、阿根廷、日本和埃及的牛群中也得到了检测(Horwood et al., 2008, Xu et al., 2024)。B基因型于2008年首次在澳大利亚被报道,此后在阿根廷、美国和中国也有发现(Horwood et al., 2008, Neill et al., 2015, Ren et al., 2022, Wang et al., 2022)。C基因型于2011年首次在中国被报道,随后在韩国、美国、日本、土耳其和阿根廷的牛群中也检测到(Maidana et al., 2012, Ren et al., 2022, Zhu et al., 2011)。迄今为止,中国各牛群中都发现了这三种基因型,其中C基因型成为主要谱系,并表现出广泛的地理分布(Ren et al., 2023)。
水牛(Bubalus bubalis)主要分布在亚洲、非洲、拉丁美洲和大洋洲的热带和亚热带地区,其中亚洲的水牛数量最多(Cockrill, 1981)。尽管水牛在农业生产中具有重要意义,但关于BPIV3感染的水牛的流行病学数据仍然有限,只有少数研究对此进行了探讨。最早的研究来自2012年的阿根廷,发现患有呼吸道和生殖障碍的水牛中BPIV3阳性率为约17%,并获得了三种B基因型菌株的部分M基因序列(Maidana et al., 2012)。2017年的一项埃及研究报道,患有呼吸道症状的幼年水牛中BPIV3阳性率为60%,成年水牛中为12.5%,但未提供序列数据(Sobhy et al., 2017)。2020年的一项印度研究报道,患有肺炎的牛和水牛中BPIV3总体阳性率为3.69%,但未单独分析水牛的感染情况(Kamdi et al., 2020)。2021年的一项土耳其研究使用基于BPIV3 A和C基因型的中和试验,报道水牛中的血清阳性率为26%(Muftuoglu et al., 2021)。总体而言,这些研究表明水牛群体中存在BPIV3。然而,从水牛中分离BPIV3并进行全面的基因组分析的工作仍然较少,这突显了进一步研究其传播机制、生物学特性和遗传多样性的必要性。
中国拥有约2700万头水牛,它们在国家畜牧业中发挥着重要作用。然而,关于中国水牛群体中BPIV3的存在和流行病学特征知之甚少。为了填补这一知识空白,本研究旨在从水牛中分离BPIV3并分析其基因组特征,为未来研究这种病毒的生物学和遗传多样性奠定基础。

临床样本和细胞系

2023年,中国四川省大邑县的一个水牛养殖场爆发了以咳嗽和鼻分泌物为特征的呼吸道疾病。从受感染的水牛身上收集了13份深鼻拭子样本,放入无菌5毫升离心管中,并在冷冻条件下运输到我们的实验室。每份拭子用3毫升磷酸盐缓冲盐水(PBS)重新悬浮,彻底涡旋后,在4°C下以5000×g离心10分钟。

从水牛中分离和纯化BPIV3

从一只水牛身上获得的BPIV3阳性鼻拭子样本在MDBK细胞中成功繁殖。在早期传代(P1–P3)过程中,典型的细胞病变效应(CPE)大约在感染后59小时开始显现。到P4–P6传代时,出现典型CPE所需的时间持续缩短至约50小时。受感染的细胞表现出特征性的细胞病变变化,包括细胞圆化、脱落和合胞体形成(图1A)。未观察到CPE

讨论

BPIV3是BRDC中一个公认的病毒成分,在全球多个地区的水牛中也时有报道(Kamdi et al., 2020, Muftuoglu et al., 2021, Sobhy et al., 2017)。尽管有这些报道,但关于水牛中BPIV3的基因组信息仍然有限,在本研究之前尚未有来自中国水牛的病毒分离株的记录。因此,从中国水牛中成功分离并分析BPIV3的基因组不仅

结论

总之,本研究成功从中国的水牛中分离出一种BPIV3菌株,并获得了其近乎完整的基因组序列,这是首次报道从中国水牛中分离和分析BPIV3的研究。该分离株在其结构蛋白中携带50个独特的氨基酸突变,使其区别于之前报道的A基因型菌株,提示它可能代表A基因型中的一个独特谱系。这些发现为

作者贡献声明

苏宇荣:软件支持、实验设计。岳华:监督、资源提供、概念构思。任云新:写作与编辑、数据可视化、软件使用、方法学设计、数据分析。唐成:监督、资源协调、资金争取。陈曦:写作与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金争取、数据分析、概念构思。包灿:初稿撰写、验证、软件使用、方法学设计、数据分析、数据整理。

动物伦理声明

本研究未涉及实验性感染或任何专门为研究目的而进行的侵入性操作。临床鼻拭子样本由合格的兽医人员在农场常规疾病诊断过程中采集,得到了农场主的许可。所有操作均符合相关机构和国家的临床样本采集和使用指南。

写作过程中未使用生成式AI或AI辅助技术

作者在撰写本文过程中未使用生成式AI或AI辅助技术。

资助

本研究得到了四川省科技计划(项目编号:2024NSFSC1283)、西南民族大学双一流建设项目(项目编号:XM2023014)、中国农业研究系统四川兽医医学与药物创新团队(项目编号:SCCXTD-2024-18)以及西藏农牧科学院高原动物疾病控制与新药物创新团队(项目编号:XZNKY-2025-CXGC-T20)的支持。

利益冲突声明

所有作者均无可能不恰当地影响或偏倚论文内容的财务或个人关系。

致谢

我们感谢王艳、张荣以及实验室的其他成员提供的技术支持。
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