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本项研究中首先对1990-2002年我国乙脑流行病学资料进行分析,并根据乙脑发病率将我国乙脑流行地区按照发病率的差异划分为高、中、低流行区及非流行区。在三个流行区中的9个省份中选择了20个标本采集点。从2002-2005年,采集74,212只蚊虫,600只蠓,43份血清标本,12份脑脊液标本。采集的蚊虫种类包括4个属,11个蚊种和未分类的蚊虫及库蠓标本。采集的蚊虫标本中以库蚊居多,尤其是三带喙库蚊。处理了688批蚊虫标本,将蚊虫研磨、离心、滤过后采用组织培养分离法分离到55株病毒。观察了所有新分离的55株、云南省的9株、福建省的11株病毒在BHK-21细胞、C6/36细胞中的病变时间和病变形态。2005年上海市分离的4株病毒(SH05-6、SH05-15、SH05-16、SH05-17)在:BHK-21细胞中病变较快,48小时后细胞完全圆缩、脱落,其它毒株在两种细胞中经过连续传代3次后,在72小时左右出现明显细胞病变。分离毒株在乳鼠脑内连续传代3次后,乳鼠的死亡时间在3-4天左右。通过血清学检测,67株(包括47株新分离病毒和20株新鉴定病毒)与标准乙型脑炎病毒抗体反应,2005年上海市分离的4株病毒(SH05-6、SH05-15、SH05-16、SH05-17)与甲病毒属抗体反应,2004年贵州省分离的4株病毒(GZ04-57、GZ04-70、GZ04-91、GZ04-123)与乙脑病毒、甲病毒和布尼亚病毒的抗体均不反应。
本研究在乙脑不同流行地区采集的蚊虫标本中均分离到乙脑病毒,并发现蚊虫中携带乙脑病毒的比例与蚊虫种类密切相关,其中库蚊属带毒比例最高(36株/47株),其中三带喙库蚊是携带乙脑病毒的最主要蚊种(17株/36株)。3个省份的三带喙库蚊最低感染乙脑病毒率,四川省(1:100)、云南省(1:1216)、上海市(1:2437),可以看出,乙脑高流行区的三带喙库蚊携带乙脑病毒率要明显高于低流行区。 将所有新分离和鉴定的乙脑毒株结合我国以往分离的乙脑毒株共100株进行分子生物学分析,从整体上描述我国乙脑病毒的分子特征。针对乙脑病毒的PrM、E、3’NTR区段设计特异性引物,利用RT-PCR的方法对新分离和鉴定的67株乙脑病毒的目的基因进行扩增并测序。
通过中国乙脑病毒的PrM、E区段的核苷酸序列进行进化分析,结果显示:从地理分布上看,黑龙江省、北京市、陕西省、贵州省、福建省分离到的毒株均属于基因3型;河南省分离到的毒株属于基因1型;辽宁省、四川省、上海市、云南省分离到的毒株为2种基因型别混杂;从病毒的分离时间上看,1979年以前的乙脑毒株均为基因3型,1979-2000年之间出现了基因1型乙脑病毒,2001年以后的毒株主要为1、3型混杂。从目前看我国最早出现的基因1型乙脑病毒是1979年云南省的乙脑分离株。
以我国现在广泛使用的乙型脑炎减毒活疫苗株(SA14-14-2)的相应基因区段为对照,对中国乙脑病毒株的PrM、E基因区段的核苷酸及氨基酸序列进行差异分析。结果显示:SC04-27与疫苗株在PrM区段的核苷酸差异度最大为20.2%,SH-81与疫苗株在PrM区段的氨基酸差异度最大为12.2%。新分离的3型毒株与疫苗株在PrM区段的第5位、第23位存在氨基酸差异,基因1型毒株与疫苗株在PrM区段的第2位、第64位存在氨基酸差异。HN04-21与疫苗株在E基因的核苷酸差异度最大为14.9%,CH-13、YN与疫苗株差异度最小为1.7%,YNJH04-19与疫苗株在E基因的氨基酸差异度最大为5.8%,CZX与疫苗株差异度最小为2.2%。两个型别的乙脑毒株与疫苗株在E基因区段存在8个共同位点的氨基酸差异,分别位于:E-107、E-138、E-177、E-244、E-264、E-279、E-315、E-447;基因3型的乙脑毒株与疫苗株之间还存在3处共同差异,分别位于:E160、E227、E487;基因1型的乙脑毒株与疫苗株之间也存在3处共同差异,分别位于:E129、F222、F366。
对34株中国乙脑病毒的3’NTR区段分析发现,在开放阅读框终止密码子(TAG)下游11个核苷酸之后在基因1型乙脑毒株中存在13个核苷酸的缺失。在这段缺失的下游7个核苷酸后,属于基因1型的4株中国乙脑病毒(SH-81、SH03-127、SH03-129、SH05-24)与日本的1株(Kagawa35)还存在1个13个核苷酸的缺失。中国黑龙江省20世纪50年代分离的毒株(47株)与韩国毒株(K82P01、K87P39)存在相似的核苷酸缺失在TAG下游33个核苷酸后,分别有3个和8个核苷酸缺失,两段缺失中间有2个核苷酸。
本研究还测定了近年来新分离的基因3型乙脑病毒(02-76株),及基因1型乙脑病毒(SH-53株)的全基因序列。02-76株共10,977个核苷酸,编码3,234个氨基酸,与我国目前保存最早的乙脑毒株Beijing-1株比较,两者之间核苷酸的总体差异率为2.26%,而氨基酸差异率仅为0.47%,结构基因存在的7个氨基酸差异中由6个是非保守性差异。从全基因序列进化分析看02-76株属于基因3型,与中国1954年分离的SA-14株最接近。SH-53株共10,965个核苷酸,编码3,234个氨基酸,与最早的基因1型乙脑毒株(Ishikawa株)比较,两者之间核苷酸的总体差异率为1.46%,而氨基酸差异率仅为0.44%,结构基因存在的6个氨基酸差异中由5个是非保守性差异。从全基因序列进化分析看SH-53株属于基因1型,与日本1994年分离的Ishikawa株最接近。
本研究从2002年到2005年连续4年在我国乙脑不同流行地区采集的蚊虫和脑炎病人血清标本分离到乙脑病毒,库蚊属带毒比例最高,三带喙库蚊是携带乙脑病毒的最主要蚊种。并结合中国以往的乙脑病毒分离株,首次大规模地对中国乙脑毒株进行分子流行病学分析,描述了我国乙脑病毒的分子生物学特征。证实目前我国同时存在基因3型和基因1型的乙脑病毒,并发现乙脑野毒株与减毒活疫苗株之间在重要的结构蛋白E基因区段存在8个共同的氨基酸位点差异。本研究提示,在我国乙脑的不同流行地区分离的乙脑毒株具有相似的生物学、血清学及分子生物学特征,这为我国乙型脑炎的预防和控制措施提供了重要的病原学依据。