《Transboundary and Emerging Diseases》:HoBi-Like Pestivirus Is the Most Frequently Detected Pestivirus in Cattle Across Different Regions of Brazil
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Pestiviruses是全球范围内牛的主要病毒性病原体,导致重大经济损失,并对动物健康与生产性能构成持续性挑战。巴西拥有全球最大的牛群存栏量,是牛pestiviruses出现与维持的关键区域。尽管已有研究调查了巴西北部、东北部及南端地区的pestivirus
Pestiviruses是全球范围内牛的主要病毒性病原体,导致重大经济损失,并对动物健康与生产性能构成持续性挑战。巴西拥有全球最大的牛群存栏量,是牛pestiviruses出现与维持的关键区域。尽管已有研究调查了巴西北部、东北部及南端地区的pestiviruses,但可用的分子数据在该大陆尺度国家内仍呈地理碎片化分布。类HoBi pestivirus(HoBiPeV)在先前的分子研究中于北部和东北部地区频繁检出,而牛病毒性腹泻病毒1型(BVDV-1)和BVDV-2则在南端地区更为常见,致使广大区域缺乏分子信息。本研究调查了巴西北部及巴拉那州(连接巴西南部与中西部的关键区域)牛群中pestiviruses的发生情况与遗传多样性。共20,267份牛血清样本经RT-qPCR筛查,其中10,832份来自北部地区(阿克里、亚马孙、朗多尼亚和罗赖马),9,435份来自巴拉那州。阳性样本进行测序和系统发育分析。Pestivirus RNA检出率为0.10%(21/20,267),HoBiPeV占所有检出的90.5%。值得注意的是,HoBiPeV在两个地区均占主导,在巴拉那州检出率达93.3%,该州此前缺乏分子监测数据。本研究提供了大规模分子证据,支持HoBiPeV在巴西不同养牛区域的流通,且为阳性样本中最常检出的pestivirus。这些发现强调了HoBiPeV隐匿性流通可能逃避BVDV诊断监测的风险,这可能促进未被发现的区域性及潜在跨境传播,并对pestivirus控制和根除策略构成挑战。研究还强调需要更新诊断方法和持续的基因组监测,因为HoBiPeV的流通在南美洲及其他养牛地区可能被低估。
本研究发表于《Transboundary and Emerging Diseases》,旨在揭示巴西不同地区牛群中pestiviruses的流行特征与遗传多样性,重点关注此前分子监测数据匮乏的区域。研究背景源于pestiviruses作为全球性致病原对养牛业造成的重大经济影响,包括繁殖障碍、新生犊牛死亡、产奶量下降及增重减缓等,单头感染动物经济损失可达687.80美元。巴西虽拥有全球规模最大的牛群(超过2.38亿头),却尚未将pestiviruses纳入国家优先防控或根除计划,导致这些病毒持续流通。更值得关注的是,现有诊断试剂和疫苗多针对BVDV-1和BVDV-2设计,而HoBiPeV因显著的遗传与抗原性差异,常逃逸常规监测,形成"隐匿性"流行态势。既往研究虽在巴西北部、东北部及南端地区有所报道,但广大中西部及南部关键区域如巴拉那州仍属数据空白,制约了对全国流行格局的整体认知。因此,研究人员于2020至2021年间,利用巴西农业部动物健康司组织的全国口蹄疫无疫监测项目采集的20,267份牛血清样本(6–24月龄),开展了迄今规模最大、地理覆盖最广的pestiviruses分子流行病学调查,以填补关键知识缺口。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:采用阶梯式样本池策略进行大规模RT-qPCR筛查,先以100份样本为池进行初筛,阳性池再以10份为池复检,最终对阳性样本进行个体检测;使用MagMAX CORE核酸纯化试剂盒结合KingFisher 96 Flex自动化提取平台进行病毒RNA高通量提取;采用经内部验证可同时检测BVDV-1、BVDV-2和HoBiPeV的VetMAX BVDV 4ALL试剂盒进行初筛,并以VetMAX Gold PI Detection Kit进行复核;对阳性样本进行常规RT-PCR扩增,靶向pestivirus基因组的5'非翻译区(5'UTR,201 bp)和E2包膜糖蛋白编码区(320 bp);通过Sanger测序获得序列后,利用MAFFT v.7进行多序列比对,采用IQ-TREE网络服务器基于GTR+G+I核苷酸替代模型构建最大似然法系统发育树(bootstrap 1000次),并与GenBank参考序列比较以明确遗传分类。
研究结果部分可按以下三个主题概述。
一、分子检测结果。研究从20,267份样本中检出21份(0.10%)pestivirus RNA阳性。北部地区6份阳性(0.05%),分布于罗赖马(3/5179,0.06%)、朗多尼亚(urus1/2213,0.05%)和亚马孙(2/2938,0.07%),阿克里州未检出;南部巴拉那州15份阳性(15/9435,0.16%)。物种鉴定显示,19份为HoBiPeV,2份为BVDV-1a或BVDV-1d。HoBiPeV在两地区均占绝对优势(90.5%总体,巴拉那州达93.3%),打破了此前该区仅BVDV-1和BVDV-2流行的认知。
二、系统发育分析结果。基于5'UTR的系统发育树显示,所有HoBiPeV序列均聚类于HoBiPeV-a分支,bootstrap支持率高;BVDV-1a和BVDV-1d序列分别与其参考亚型聚类。E2区分析获得相似拓扑结构,进一步确认了HoBiPeV的分类地位。19份HoBiPeV阳性样本中15份成功扩增E2区(成功率78.9%),其余因E2区高度变异性而失败。所获E2序列与既往巴西报道的HoBiPeV分离株高度同源。两地区HoBiPeV序列核苷酸同源性达94%–100%,表明存在密切的遗传关联和共同的流行谱系。
三、关键发现与地理扩散模式。研究首次提供了HoBiPeV在巴拉那州流通的分子证据,结合既往北部和东北部数据,揭示了HoBiPeV跨巴西不同地理区域、不同生产系统(北部粗放放牧与南部集约化 dairy)持续流通的连续性图案。尽管0.10%的检出率较低,这与既往巴西大规模横断面调查结果一致,反映了pestiviruses以持续性感染(PI)动物为核心维持群体的流行特征,而非病毒 limited circulation。
讨论部分,研究人员深入分析了多项关键议题。关于检测频率,研究人员认为6–24月龄采样年龄可能低估了PI动物比例,因PI犊牛常难存活逾年;且样本源于口蹄疫监测框架,虽保证了随机性和覆盖度,但未针对pestiviruses优化。然而,这些因素不影响物种相对分布的可靠性,HoBiPeV的主导地位结论稳健。区域比较方面,北部低密度放牧与巴拉那州高密度集约化系统的双重阳性检出,证明HoBiPeV具有跨越不同生产模式的流行病学适应性,其94%–100%的序列同源性提示单一优势谱系的广泛建立。历史溯源上,2004年首次在污染胎牛血清中发现及后续多样性的积累,支持HoBiPeV在巴西数十年地方性流行的判断;与阿根廷遗传相关株的报告则暗示南美跨境传播的可能性。诊断挑战层面,现有BVDV导向分子检测对HoBiPeV灵敏度降低,造成"诊断盲区",而靶向Erns蛋白的抗原检测可能作为补充手段。疫苗失效问题尤为突出:巴西现行灭活疫苗仅含BVDV-1a/1b/2a,缺乏HoBiPeV组分,且异源交叉中和作用微弱,实验证实其无法阻止HoBiPeV胎儿感染,这种"疫苗—流行株"错配可能反而助长了HoBiPeV的选择性优势。研究局限性方面,阶梯式样本池策略虽具成本效益,但可能漏检低载量样本;不过该策略经内部验证,且低检出率与既往研究一致,结果可信。
结论部分翻译如下:总之,这项大规模分子调查证实,HoBiPeV是所分析样本中最常检出的pestivirus。当与既往北部和东北部地区研究结果整合后,本研究结果将此模式延伸至巴西南部,表明HoBiPeV在不同生产系统和广阔地理范围内被静默维持。在巴拉那州——一个具有规范兽医监督体系的州——检出HoBiPeV,凸显了该病毒在不同卫生条件下流通的能力,提示其在系统性监测较少地区的分布可能被低估。这些发现对区域和跨境层面均具有重要的卫生与贸易意义,并强化了加强针对性监测、更新诊断和免疫策略以准确检测和控制这一新兴pestivirus的必要性。