孟加拉国水牛群中口蹄疫病毒的地方性循环传播与遗传特征

《Transboundary and Emerging Diseases》：Endemic Circulation and Genetic Characterization of Foot-and-Mouth Disease Virus in Buffalo Populations of Bangladesh

　　

口蹄疫（FMD）病毒（FMDV）在孟加拉国呈地方性流行，对畜牧部门造成严重经济损失。该病主要影响牛，但水牛（Bubalus bubalis）也高度易感。因此，本研究旨在确定2024年1月至6月孟加拉国三个地区（锡尔赫特、拉杰沙希和诺阿卡利）水牛中FMDV的流行率和分子特征。在一项横断面研究中，共采集67个牛群的622份鼻拭子，并采用逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测FMDV RNA。总体上有255份样本阳性，个体水平流行率为41.0%（255/622），而88.1%（59/67）的牛群为FMDV阳性。动物水平流行率在锡尔赫特最高（47.1%），其次是诺阿卡利（38.9%）和拉杰沙希（37.1%）。为进一步鉴定循环毒株，对8份具有代表性的RT-PCR阳性样本进行了测序，揭示O型（n=5）和Asia-1型（n=3）共同循环。系统发育分析显示，这些分离株属于O型ME-SA/Ind2001e谱系和Asia-1型Group V谱系，与来自孟加拉国及邻国的当代毒株聚集在一起，提示可能存在国内和跨境传播。配对遗传距离评估显示区域高度相似性，而Mantel检验表明遗传距离与地理距离、时间距离之间存在显著关联。比较基因组分析显示基因组区域总体保守，而VP1分析表明两种血清型均以净化选择为主，其中O型（π=0.11642）比Asia-1型（π=0.05258）表现出更高的遗传多样性，提示局部抗原变异和可能的免疫介导病毒进化。这些发现强调需要加强监测、改善生物安全并采取综合疫苗接种策略，以增强孟加拉国FMD防控并减少经济损失。

口蹄疫（FMD）是一种由口蹄疫病毒（FMDV）引起的高度接触性跨境病毒病，主要感染牛、水牛、绵羊、山羊和猪等偶蹄动物。在孟加拉国，FMD呈地方性流行，造成生产力下降、贸易限制和高发病率等严重经济损失。水牛（Bubalus bubalis）是孟加拉国畜牧系统的重要组成部分，但长期以来其在FMD流行病学中的角色未得到足够重视。既往研究主要集中于牛源FMDV的分子特征，缺乏针对水牛群体中循环毒株的流行率、遗传多样性、系统发育关系和进化动态的数据。由于水牛可能作为FMDV的维持或储存宿主，且孟加拉国普遍存在混群饲养和动物频繁流动，开展水牛特异性研究对于完善监测和防控策略十分重要。

为此，研究人员于2024年1月至6月在孟加拉国锡尔赫特、拉杰沙希和诺阿卡利三个地区开展横断面研究，共采集67个水牛群的622份鼻拭子，通过逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）检测FMDV RNA。结果显示，个体水平流行率为41.0%（255/622），群体水平流行率为88.1%（59/67）。测序分析显示O型和Asia-1型共同循环；系统发育分析表明O型分离株属于ME-SA/Ind2001e谱系，Asia-1分离株属于Group V谱系，并与孟加拉国及邻国近期毒株聚集。VP1基因分析显示净化选择为主，其中O型遗传多样性高于Asia-1型。该研究提供了水牛群体中FMDV流行的基线分子流行病学证据，强调应将水牛纳入国家监测、疫苗接种和生物安全策略。论文发表在《Transboundary and Emerging Diseases》。

主要技术方法：样本队列来自三个地区67个水牛群共622份鼻拭子，依托官方记录和孟加拉国畜牧研究所支持，按高水牛密度和疫情史选点并随机抽样。用RT-PCR检测FMDV RNA；对8份代表性阳性样本Sanger测序，经MAFFT比对后以RAxML最大似然法建树；用Kimura双参数模型计算遗传距离，Mantel检验和线性回归分析遗传-地理/时间关系；提取VP1区域分析氨基酸变异，用HyPhy的FEL、FUBAR、MEME、SLAC检测选择压力；用DnaSP和PopART进行遗传多样性、中性检验及单倍型网络分析。

3.1 分子流行率：对622份鼻拭子进行RT-PCR检测，255份阳性，个体水平流行率为41.0%；67个群体中59个阳性，群体水平流行率为88.1%。Fenchuganj的个体流行率最高（47.06%），Companiganj次之（38.89%），Godagari最低（37.13%）；χ²检验显示地区间差异不显著。群体流行率以Companiganj最高（100%），其次为Fenchuganj（88.00%）和Godagari（82.14%），差异亦不显著。

3.2 毒株检测：对8份代表性RT-PCR阳性样本进行测序，BLAST分析鉴定出5份为FMDV O型、3份为Asia-1型，表明研究区域存在多血清型共同循环。

3.3 系统发育与进化分析：基于VP1部分序列和全基因组序列的最大似然系统发育树显示，本研究的O型毒株属于ME-SA/Ind2001e谱系，Asia-1毒株属于Group V谱系，并与孟加拉国及邻近国家近期毒株聚集。系统地理学重构显示孟加拉国处于区域传播网络中心，存在与印度、尼泊尔、缅甸等国的病毒迁移信号，提示国内和跨境传播。

3.4 配对遗传距离与区域比较：对全基因组序列计算配对遗传距离并进行层次聚类，显示研究毒株与区域循环谱系聚集。个别孟加拉国毒株分别与印度、巴基斯坦、尼泊尔或沙特阿拉伯等地区毒株遗传距离最近，表明区域毒株间存在遗传连续性和地理结构。

3.5 遗传、地理与时间距离的区域比较：Mantel检验显示遗传距离与地理距离、时间距离均呈正相关，地理间隔越远或采样时间间隔越长的毒株遗传分化越大，符合距离隔离模式，同时支持空间因素在地方性病毒传播中的作用。

3.6 VP1氨基酸变异与水牛特异性突变：VP1氨基酸位点整体高度保守，但识别出水牛来源序列的特异性替换。Asia-1型序列在15、41、61、79、101、122和206位发生替换；O型序列在13、45、46、139、140、142、158、171、197和198位发生替换。其中O型多个替换位于GH环（约135–160）这一VP1抗原重要区域，提示局部抗原变异。

3.7 VP1选择压力模式：利用FEL、SLAC、FUBAR和MEME方法分析选择压力，两种血清型的VP1基因均以净化选择为主，提示该蛋白的结构和功能受到较强约束；仅有少数密码子位点检出正选择或间歇性多样化选择信号，选择压力在基因内分布不均匀。

3.8 VP1遗传多样性、中性检验与单倍型网络：Asia-1数据集（n=85）的核苷酸多样性π=0.05258，单倍型多样性Hd=0.954；O型数据集（n=144）的π=0.11642，Hd=0.993，显示O型遗传多样性更高。Tajima's D和Fu and Li's D^?、F^?均为负值但未显著偏离中性。单倍型网络显示孟加拉国与其他亚洲国家存在共享或相近单倍型，多数单倍型以少量突变步骤相连，少数谱系发生较明显分化。

讨论部分指出，高群体流行率可能与孟加拉国共享放牧、动物自由流动、共用水源以及水牛与牛密切接触等管理方式有关。O型和Asia-1型共同循环与牛源及南亚地区疫情状况一致，支持水牛和牛共同参与相互关联的传播网络。系统发育上与牛源毒株相近提示可能存在种间传播，但因测序数量有限，这一解释需谨慎。VP1尤其是GH环区域的氨基酸替换可能影响现有疫苗株的交叉保护效果，提示需持续开展疫苗株匹配评估。遗传-地理距离关系支持空间结构对地方性病毒多样性的塑造作用。水牛可能不仅是FMDV的偶然宿主，还可能在病毒维持和放大中发挥作用，但需要通过纵向研究区分维持与溢出动态。研究局限性包括测序样本数量有限、选择标准主要依赖扩增质量和地理分布，未能充分