关键词:
柯萨奇病毒
生物学分析
流行特征
变异位点
VP1
摘要:
目的
监测与检测分析2019-2023年金华市手足口病(hand,foot and mouth disease,HFMD)流行病学和病原学特征,有助于全面掌握浙江省金华市HFMD的致病机制、流行分布、毒株种类和毒株变异情况,为全市HFMD的防治提供思路和指导。
方法
1.2019-2023年金华市手足口病的监测数据是由中国疾病预防控制中心的传染病报告信息系统提供的。收集五年内金华地区手足口病临床诊断病例标本,并对人肠道病毒(Human Enterovirus,HEV)通用型核酸试剂检测阳性的样本进行分型。
2.随机挑选2019-2023年分型后病毒载量>1×10~5拷贝/μl的阳性样本300例进行细胞传代和病毒分离培养,观察是否出现特异的细胞致病变效应,收集上清液。
3.对细胞致病变效应阳性的CVA6毒株,进行VP1序列扩增并测序,应用Prot Param、SOPMA、Swiss Mode、DNAstarv8.1.3等软件和在线网站进行预测分析,包括CVA6 VP1序列特点以及优势氨基酸变异位点毒株的理化性质、结构特征、B细胞抗原表位。
4.对细胞致病变效应阳性的CVA10毒株,进行VP1序列扩增并测序,对VP1区基因序列进行分析,构建系统进化树,并对毒株彼此间的遗传距离,核苷酸和氨基酸同源性进行计算分析。
结果
1.2019年至2023年,浙江省金华市共报告手足口病临床病例57944例。手足口病年平均发病率为193.7/10万人(范围:89.97~231.92),其中男性共34032例,女性共23912例,男性占58.73%(34032/57944),女性占41.27%(23912/57944)。五年内实验室共收集手足口病例数据2850例,其中阳性1689例,检出率59.26%,其中EVA71占1.01%(17/1689),CVA16占22.02%(372/1689),CVA6占53.17%(898/1689),CVA10占4.56%(77/1689),除这四者以外的其它肠道病毒占19.24%(325/1689)。CVA6阳性比超过同时期各型别阳性比,成为优势流行毒株。检出阳性数主要集中于4-8月,发病年龄主要以5岁以下儿童为主,占57.37%。CVA16和CVA6竞争成为HEV生态中的优势血清型。
2.对300例阳性样本进行细胞传代和病毒分离培养后,得到20株CVA6和3株CVA10毒株。
3.基因进化分析表明,20份CVA6均属于D3亚型,处于D3a分支上;与CVA6原型株Gdula(AY421764.1)相比,核苷酸同源性为82.5%~83.4%,氨基酸同源性为95.4%~95.7%;CVA6 VP1区全长915bp,编码305个氨基酸;本次研究的20株流行毒株中,存在19个氨基酸变异位点;20株流行毒株与上海、浙江、云南、北京等地分离株亲缘关系较近;CVA6流行存在多个传播链,且有毒力增强的趋势。
4.基因进化分析表明,3株CVA10均属于C亚型,处于C2分支上;与Kowalik(AY421767.1)原型株相比3株CVA10毒株VP1区已发生较大改变,核苷酸同源性为70.6%~75.9%,氨基酸同源性92.6%~95.6%;CVA10 VP1区全长894bp,编码298个氨基酸;本次研究的3株流行毒株中,存在28个氨基酸变异位点;3株CVA10毒株与北京、浙江等地分离株亲缘关系较近。
5.20株CVA6预测到3个N-糖基化位点发生改变,O-糖基化位点改变远多于N-糖基化位点。3株CVA10未预测到糖基化位点。20株CVA6与原型株对比,磷酸化位点均有增加与缺失,而3株CVA10仅有增加。
6.20株CVA6流行株以ZJ-JH-2023-20为代表的氨基酸变异位点毒株已转变成了优势氨基酸变异位点流行株;CVA6 VP1优势流行株为一具有亲水性的碱性蛋白,含有43个可能的磷酸化位点;其二级结构中以无规则卷曲居多;该分子内存在多个潜在的线性B细胞表位,其中的151~173位氨基酸残基区域的抗原指数最高。
结论
1.金华市手足口病发病率较高,检出主要以肠道病毒CVA6为主要病原,病毒检出有一定的季节性,传代细胞培养阳性率较低。
2.20株流行株CVA6 VP1基因存在多个抗原表位氨基酸变异,同时也可能存在多个CVA6传播链在金华市共循环,CVA6流行株可能正向着毒力增强的方向变异,这可能是金华市CVA6病例比例上升的一个原因。
***10氨基酸突变现象可能是其在金华市手足口病病原谱中比例上升的重要原因。
4.我们成功地对CVA6和VP1的物理和化学特性、氨基酸的一级结构及其功能、氨基酸的二级和三级结构,以及可能存在的线性B细胞表位进行了深入的分析,这为该蛋白的后续研究以及免疫诊断试剂