华支睾吸虫地理种群遗传多态性研究

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华支睾吸虫病是由华支睾吸虫感染所导致的一种食源性寄生虫病,是世界范围内流行区域最广阔食源性肝吸虫病之一。主要流行于东南亚的中国,韩国,日本,台湾及越南,给主要流行区带来严重的经济和社会负担。全球感染人数约3500万,6100万人处于潜在感染危险中。在我国,华支睾吸虫感染者超过1500万。华支睾吸虫的基本生活史和感染途径已基本清楚。第一中间宿主主要为纹沼螺,第二中间宿主包括许多种淡水鱼类。第三宿主或称终末宿主为食鱼类的哺乳动物,如人,猫,狗等。生食或进食未煮熟的含华支睾吸虫囊蚴的淡水鱼是导致人及其它终末宿主感染的主要途径。   一直以来,对华支睾吸虫及华支睾吸虫病的研究主要集中在虫体的超微结构、基本生物学特性、致病性、流行病学调查及临床表现和化疗方式上。对于华支睾吸虫是如何在流行区内播散感染、人类及环境如何影响华支睾吸虫感染播散、种群遗传多态性等研究较少。Choi和Zou等对华支睾吸虫生态学研究表明在韩国该虫的第一中间宿主为沼螺(Parafossarulus manchouricus),而我国为长角涵螺(Alocinma longicornis)。随后分子生物技术被逐渐应用于华支睾吸虫地理分离株的差异研究中。Park等对比分析了我国东北地区和韩国虫株染色体分型的差异,随后应用同工酶电泳技术证实GPD可以作为中国和韩国地理株的分型差异标志分子。随后Park等进一步应用核糖体DNA18S和ITS2、线粒体DNA cox1测序分析表明在我国东北地区的分离株和韩国Kimhae地区的分离株上述基因序列的差异较小。Lee等通过ITS1测序也证实在中国的南部地区、东北地区和韩国Kimhae地区的分离株基因序列差异也较小,在2.6kb的区域内仅仅发现7个核苷酸的差异。而Liu等通过比较古代干尸中华支睾吸虫和现代的分离株ITS区的差异分析发现15个核苷酸的差异。基因序列分析的结果表明,不同的地理株间存在一定程度的多态性特征。而Lai等通过随机扩增多态性分析和MGE-PCR方法证实华支睾吸虫在亚热带地区的变异程度要高于寒带地区。然而,现有的研究仅仅集中在中国的广西、沈阳、黑龙江,韩国的Kimhae少数几个地区之内。相对于中国大陆地区27个流行省份,这些研究结果难以准确展现华支睾吸虫在整个流行区内的总体分布规律。因而,亟待更大样本量、涵盖更广流行区域、更为综合的研究策略来阐述我国大陆地区华支睾吸虫总体的群体遗传分布规律。   研究目的:   研究华支睾吸虫在中国大陆地区的群体结构及遗传学规律。   研究内容:   (1)应用MLST方法研究华支睾吸虫在中国大陆的种群遗传结构,探讨不同地理区域内华支睾吸虫的群体间的关联性。   (2)分析华支睾吸虫在整个流行区内群体分布特征及规律。   (3)与现有在线公共数据库(GenBank)中华支睾吸虫相应基因的DNA序列比较分析,结合已上传DNA序列的注释信息,通过建立各个基因位点的遗传树,对比分析寻找能够有效区分华支睾吸虫不同遗传群体的标志性基因。   (4)应用扩增片段长度多态性技术(AFLP)验证多位点测序分型(MLST)结果,在全基因组范围内证实遗传群体分型的可靠性。   (5)依据华支睾吸虫在全球流行、分布特点,结合国内考古学的研究结果,溯源分析华支睾吸虫发源地。   研究结果:   本研究共收集17省份华支睾吸虫256株,选定的12基因(ITS1,act,tub,pm-int9,ef-1a,gapd,cox1,cox3,nad3,nad4,nad5 and nad6)(6.986kb)片段中有4个基因(pm-int9, gapd, nad3,nad6)呈现高度保守,其余8个基因片段共计4.986kb用于后续的多位点分型研究。256个华支睾吸虫分离株分类为254个二倍体型,显示高度多态性,关联性分析显示254个二倍体型间关联性差,而剔除高多态性基因后,二倍体型间的关联性明显增强。依据8个基因构建的遗传树可将256株华支睾吸虫分为三个主要群体,显示出该虫在遗传进化过程中出现了遗传分歧,其中A群散布于整个采样区域内,B,C群分布在我国的中部地区,同时也发现在某些采样区内分离株出现高度一致性的特点。单倍型的分析结果与遗传树及种群分化的规律呈现相似的规律性。重组网络的结果显示在cox1,cox3,nad4,nad5四个基因中均呈现高程度的连锁遗传现象,仅在ITS1基因中呈现了遗传的分化现象,且以ITS1为标志基因构建的遗传树与多位点序列分型的结果一致,对比分析现有公共数据库中的已有华支睾吸虫分离株,邻近物种猫后睾及麝猫后睾的ITS1序列显示ITS1可以作为华支睾吸虫种类不同群体间遗传标志性基因。对部分分离虫株的AFLP分型结果显示,呈现的结果与MLST及ITS1分型相同趋势,但AFLP分型更为细致,可进行亚群分型。对华支睾吸虫病例的追踪结果显示现有的文献资料表明华支睾吸虫感染病例绝大多数发生在流行区以内,而少数的流行区以外的病例报告最终显示患者均有感染区的旅居史。渔业贸易引起的华支睾吸虫感染扩散也是源于人的社会活动所致。历史上对古尸体内寄生虫的调查报告则显示华支睾吸虫的感染随着古代文明人类的活动范围的扩大而不断向外延伸,华支睾吸虫最早出现于我国中部地区,随时间、流行区域内国家的疆土范围不断扩大而向周边扩散。综上述,我们提出人类活动是华支睾吸虫远距离、大范围扩散的主要载体,华支睾吸虫可能最早起源于我国的中部地区,后随人类活动范围的不断扩大而向外不断扩散。   研究结论:   1.华支睾吸虫在我国主要流行区域内可划分为三个主要的遗传群体,群体间呈现高多样性、低歧化度的特点。   2.ITS1作为华支睾吸虫种内及种间的遗传变异标志性基因。   3.群体歧化特征、基因位点关联性分析、单倍型分析及现存历史证据揭示华支睾吸虫可能起源于我国中部地区并呈现受环境压力、人类活动的影响而向周边地域低程度分化的规律。
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