閆冬春 陳博堃
(1. 魯東大學農(nóng)學院 煙臺 264025;2. 魯東大學生命科學學院 煙臺 264025)
傳染性皮下及造血組織壞死病毒(Infectious hypodermal and haematopoietic necrosis virus, IHHNV)也稱細角濱對蝦濃核病毒(Penaeus stylirostris densovirus,PstDNV)(Saksmerprome et al, 2011)、十足類濃核病毒(Decapod penstyldensovirus 1, PstDV1) (Fajardo et al,2015),是已知對蝦病毒中最小的病毒,病毒粒子大小為22 nm,是無囊膜二十面體,線性單鏈DNA,長度約為3.9 kb,包含3個開放閱讀框 (Lightner, 2011)。IHHNV隸屬于細小病毒科(Parvoviridae)、短濃核癥病毒屬(Brevidensovirus) (Lightner, 2011),細小病毒科最新的分類體系又將其劃歸無脊椎對蝦濃核病毒屬(Penstyldensovirus) (Cotmore et al, 2014)。IHHNV在世界范圍內(nèi)廣泛流行,引起的疾病為傳染性皮下及造血組織壞死病,給對蝦養(yǎng)殖業(yè)造成巨大損失,被世界動物衛(wèi)生組織(OIE)列為須向其申報的甲殼類重要疾病(Rai et al, 2012)。
IHHNV于1981年在美國夏威夷地區(qū)的細角濱對蝦(Litopenaeus stylirostris)中首次報道,至今已在世界范圍內(nèi)傳播開來,如墨西哥、澳大利亞、中國、新加坡、馬來西亞、印度尼西亞、泰國、印度、菲律賓、巴西、阿根廷、委內(nèi)瑞拉、韓國等多個國家均有報道(Saksmerprome et al, 2010; Kim et al, 2011; Rai et al,2012)。核酸序列分析表明,亞洲IHHNV分離株之間有較大差異,而美洲分離株之間差異較小。美洲分離株與菲律賓分離株序列相似率極高,如夏威夷分離株與菲律賓分離株序列相似率達 99.8%,推測美洲IHHNV可能是通過早期菲律賓斑節(jié)對蝦(Penaeus monodon)進口途徑傳播的(Tang et al, 2002、2003a)。
IHHNV在我國已形成了一定的流行趨勢,目前仍是嚴重危害我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要病毒。Yang等(2007)在中國沿海的對蝦和蟹類樣品中檢測到 IHHNV,證實自2001年起中國已有 IHHNV的流行。童桂香等(2013)的調(diào)查結(jié)果顯示,IHHNV在廣西凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)主要養(yǎng)殖地區(qū)均有不同程度的流行(IHHNV 陽性 20%~60%);朱凝瑜等(2015)檢測了來源于廣東、海南等省份的凡納濱對蝦蝦苗,發(fā)現(xiàn)IHHNV陽性率達52.21%;范東東等(2015)調(diào)查了IHHNV在羅氏沼蝦(Macrobrachium rosenbergii)中的感染和流行情況,顯示我國華東和華南地區(qū)的羅氏沼蝦IHHNV陽性率高達90%;袁顏顏等(2015)用OIE推薦的4對引物在中國的凡納濱對蝦、斑節(jié)對蝦、中國明對蝦(Fenneropenaeus chinensis)和寬溝對蝦(P. latisulcatus)中均檢測到IHHNV;胡文娟等(2015)對上海地區(qū)部分淡水養(yǎng)殖凡納濱對蝦IHHNV的感染情況進行了跟蹤、檢測,顯示IHHNV感染率達38.5%。
IHHNV主要感染來源于外胚層和中胚層的組織,如前后腸的內(nèi)外上皮、神經(jīng)節(jié)、神經(jīng)索、造血器官、淋巴器官、觸角腺、性腺和肌肉等,感染組織中常出現(xiàn)典型的細胞核內(nèi)Cowry A型包涵體(Rai et al,2012)。最初發(fā)現(xiàn)時,IHHNV可造成細角濱對蝦仔蝦、稚蝦高達90%的死亡率, 但后來鮮有IHHNV引起細角濱對蝦高死亡率的報道。IHHNV感染凡納濱對蝦和斑節(jié)對蝦后不會造成對蝦大量死亡,但可致幼蝦生長緩慢、畸形,規(guī)格參差不齊,稱為慢性矮小殘缺綜合癥(Runt-deformity syndrome, RDS),RDS可致對蝦50%的經(jīng)濟損失(Lightner, 2011)。近年來,對蝦生長緩慢給我國對蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)帶來了巨大的影響。
白斑綜合征病毒(White spot syndrome virus,WSSV)是另一種廣受關注的對蝦病毒,IHHNV宿主范圍的研究與WSSV相比還不夠深入?,F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)80多種甲殼動物可感染W(wǎng)SSV,而目前報道的可感染或攜帶 IHHNV的動物僅 20余種(Vega-Heredia et al,2012)。絕大多數(shù)對蝦均可感染IHHNV,如凡納濱對蝦、細角濱對蝦、西方濱對蝦(L. occidentalis)、斑節(jié)對蝦、短溝對蝦(P. semisulcatus)、加州美對蝦(Farfantepenaeus californiensis)、南方濱對蝦(L. schmitti)、日本囊對蝦(Marsupenaeus japonicus)、寬溝對蝦、中國明對蝦等均可自然感染IHHNV;白濱對蝦(L. setiferus)、褐美對蝦(F. aztecus)、桃紅美對蝦(F. duorarum)可人工感染IHHNV(Rai et al, 2012; 袁顏顏等, 2015)。除對蝦外,野生的阿根廷蝦(Artemesia longinaris)、淡水的羅氏沼蝦(Escobedo-Bonilla et al, 2014; Hsieh et al,2006; Hazreen Nita et al, 2012; 范東東等, 2015)也可自然感染IHHNV。蟹類也是IHHNV的宿主,如Yang等(2007)、Cavalli等(2013)、Macías-Rodríguez等(2014)分別在絨螯近方蟹(Hemigrapsus penicillatus)、顆粒新厚蟹(Neohelice granulate)、美青蟹(Callinectes arcuatus)樣品中檢測到 IHHNV陽性。Wei等(2017)在紫貽貝(Mytilus edulis)的鰓、肌肉、性腺中檢測到IHHNV陽性,進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)中國沿海的紫貽貝IHHNV陽性率達80%以上,紫貽貝作為一種重要的IHHNV攜帶者具有較高的傳播IHHNV的風險。
IHHNV是首個核酸序列地理變異較多的海洋無脊椎動物細小病毒,如坦桑尼亞和馬達加斯加斑節(jié)對蝦中的IHHNV序列與夏威夷IHHNV分離株分別具有8.2%和14.1的較大序列差異(Tang et al, 2003a)。Shen等(2015)根據(jù)GenBank上的24條IHHNV全基因序列將IHHNV 分為5種基因型,其中感染型包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型,非感染型包括A型和B型。Ⅰ型分布于澳大利亞斑節(jié)對蝦中(GQ475529.1),Ⅱ型主要分布于美國和東南亞(AY102034.1, JN616415.1, AY362547.1等),Ⅲ型主要分布于東亞(AY355308.1, EF633688.1,KF214742.1, JX258653.1等)。非感染型IHHNV發(fā)現(xiàn)于斑節(jié)對蝦中,其中 A型分布于馬達加斯加和澳大利亞,B型分布于坦桑尼亞和莫桑比克。
因IHHNV基因型和宿主的敏感性差異,IHHNV在不同宿主及同一宿主的不同發(fā)育階段表現(xiàn)出不同的致病性。急性感染:細角濱對蝦仔蝦、稚蝦感染IHHNV后會出現(xiàn)停止游動和翻滾現(xiàn)象,隨后慢慢沉入池底,直至被健康蝦攝食,這種感染方式可在短期內(nèi)造成對蝦高達90%的死亡率。但近年來細角濱對蝦對IHHNV的抗性逐漸增強,細角濱對蝦感染IHHNV后不再出現(xiàn)大量死亡(Lightner, 2011)。羅氏沼蝦仔蝦感染 IHHNV可在短期內(nèi)造成 80%~100%的死亡率(Hsieh et al, 2006)。慢性感染:凡納濱對蝦和斑節(jié)對蝦幼蝦、羅氏沼蝦次成蝦感染IHHNV后一般不引起大面積死亡,而是出現(xiàn)慢性矮小殘缺綜合癥,病蝦生長遲緩,額劍、第6腹節(jié)和尾扇變形,觸鞭皺起,表皮粗糙,IHHNV可造成凡納濱對蝦30%~90%的生長阻滯(Rai et al, 2012)。非感染性基因插入:Tang等(2006)在東非和澳大利亞的斑節(jié)對蝦中發(fā)現(xiàn),IHHNV有2段基因序列插入到斑節(jié)對蝦基因中,但攜帶這種IHHNV序列的對蝦粗提液卻不能通過投喂和注射的方式進一步感染斑節(jié)對蝦和凡納濱對蝦,表明IHHNV的這種基因插入形式不具有感染性。Saksmerprome等(2011)通過7對重疊引物擴增IHHNV全序列的方法,證明IHHNV基因可隨意插入到斑節(jié)對蝦基因中。Rai等(2009)采用感染型和非感染型IHHNV的特異引物進行 PCR檢測,結(jié)果證實印度的斑節(jié)對蝦中同時存在感染型IHHNV和非感染型IHHNV兩種形式。無癥狀IHHNV攜帶:羅氏沼蝦成體、紫貽貝可攜帶感染型 IHHNV但并不表現(xiàn)出顯著的臨床及病理癥狀,僅表現(xiàn)為IHHNV攜帶(范東東等, 2015; Wei et al,2017)。Coelho等(2009)研究了IHHNV對巴西本地野生種小褐美對蝦(F. subtilis)的感染性,100只小褐美對蝦投喂IHHNV病料,30 d內(nèi)有5只對蝦在PCR檢測中呈IHHNV陽性,但IHHNV陽性蝦未出現(xiàn)任何病理癥狀。
IHHNV對宿主的致病性與宿主的年齡、大小密切相關,幼蝦更容易感染IHHNV,且IHHNV對幼蝦有更強的致病性(Rai et al, 2012)。細角濱對蝦在體重0.05~2 g時容易感染IHHNV并具有較強的致病性,其中,體重約0.08 g時對IHHNV最敏感,體重大于2 g的細角濱對蝦感染 IHHNV后的病癥明顯較輕(Bell et al, 1987)。IHHNV感染羅氏沼蝦仔蝦可致其大量死亡,感染細胞中出現(xiàn)典型的 Cowry A型和B型包涵體(Hsieh et al, 2006);而IHHNV感染羅氏沼蝦次成蝦可致其生長緩慢(Alinejad et al, 2015);羅氏沼蝦成體感染IHHNV后無明顯的組織病理變化,僅為 IHHNV 的攜帶者(范東東等, 2015; Hazreen Nita et al, 2012)。IHHNV感染凡納濱對蝦和斑節(jié)對蝦幼蝦引起慢性矮小殘缺綜合癥,出現(xiàn)明顯的病理癥狀(Rai et al, 2012);而凡納濱對蝦成蝦攜帶IHHNV往往不表現(xiàn)出明顯的病理癥狀(Zhang et al, 2007)。
為什么幼蝦更容易感染IHHNV且IHHNV對幼蝦有更強的致病性?其機理尚不清楚。Rai等(2012)推測,IHHNV跟其他細小病毒一樣,不編碼DNA聚合酶,依靠宿主細胞進行DNA復制和增殖,因此,它們需要宿主迅速增殖的細胞來滿足自身復制的需要,幼蝦比成蝦更容易感染IHHNV可能因為其體內(nèi)有活躍的分裂細胞。Bell等(1987)推測,幼蝦更容易感染IHHNV可能因為其針對IHHNV的免疫防御系統(tǒng)尚未成熟。
病毒干擾現(xiàn)象是指兩種病毒感染同一宿主時,其中一種病毒可以抑制另一種病毒增殖的現(xiàn)象,這種干擾現(xiàn)象在高等脊椎動物多有報道,在水產(chǎn)養(yǎng)殖中病毒干擾現(xiàn)象在多種魚體內(nèi)已得到證實,但在蝦、蟹等無脊椎動物中卻較為少見。IHHNV對WSSV的干擾作用是甲殼動物體內(nèi)病毒干擾的首例,目前在細角濱對蝦、凡納濱對蝦、斑節(jié)對蝦體內(nèi)均已得到證實。Tang等(2003b)首次報道了IHHNV對WSSV的干擾作用,細角濱對蝦先感染IHHNV再感染W(wǎng)SSV時存活率可達44%,而直接感染W(wǎng)SSV的細角濱對蝦全部死亡;Real-time PCR顯示存活下來的細角濱對蝦體內(nèi)含有較高水平的IHHNV (109copies/μg DNA)和較低水平的 WSSV (50~400 copies/μg DNA),而瀕死細角濱對蝦體內(nèi)含有較高水平的WSSV (106~107copies/μg DNA)和較低水平的 IHHNV (104~106copies/μg DNA)。Bonnichon等(2006)研究發(fā)現(xiàn),凡納濱對蝦經(jīng)投喂感染IHHNV 30~50 d后,再進行WSSV攻毒可明顯減緩 WSSV引起的對蝦死亡速度,且這種最佳減緩死亡效果對應著對蝦體內(nèi)最高水平的IHHNV拷貝數(shù)。張娜等(2016)進一步通過感染實驗證實了凡納濱對蝦體內(nèi)IHHNV對WSSV的干擾作用。Molthathong等(2013)比較了斑節(jié)對蝦預感染感染型IHHNV、非感染型IHHNV后對WSSV的干擾作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),預感染感染型IHHNV能明顯延緩斑節(jié)對蝦感染W(wǎng)SSV后的死亡速度,而非感染型 IHHNV對斑節(jié)對蝦感染W(wǎng)SSV無明顯干擾作用。
IHHNV對WSSV的干擾效果與對蝦的發(fā)育階段及病毒感染順序有關。Melena等(2006)研究了凡納濱對蝦從無節(jié)幼體到仔蝦不同發(fā)育階段投喂IHHNV對WSSV的干擾效果,發(fā)現(xiàn)在仔蝦第 22天(PL22)投喂IHHNV的凡納濱對蝦經(jīng)WSSV攻毒后存活率最高,且存活蝦體內(nèi)WSSV的含量最低,這說明IHHNV對WSSV的干擾效果在對蝦不同發(fā)育階段有差異。Yeh等(2009)測定了池塘發(fā)病凡納濱對蝦免疫相關酶和幾種免疫相關基因的表達情況,發(fā)現(xiàn)同時感染 WSSV和IHHNV的凡納濱對蝦與僅感染W(wǎng)SSV的凡納濱對蝦無顯著區(qū)別??赡芊布{濱對蝦先感染了WSSV,后又感染了IHHNV,因WSSV是一種毒性極強的對蝦病毒,IHHNV相對處于弱勢,如果對蝦先感染了WSSV,則IHHNV對WSSV的干擾作用表現(xiàn)不明顯。
目前,關于IHHNV對WSSV的干擾機制研究還較少。免疫相關酶——超氧化物歧化酶和酸性磷酸酶活性分析表明,IHHNV-WSSV共感染可以在一定程度上比單純 WSSV感染激起更高和更快的免疫應答(胡文娟等, 2015)。IHHNV和WSSV與凡納濱對蝦鰓細胞膜體外競爭結(jié)合實驗表明,IHHNV和WSSV在與對蝦細胞膜結(jié)合時存在相互競爭抑制作用,其中WSSV對IHHNV的競爭抑制作用更明顯。這一結(jié)果表明,IHHNV和WSSV可能在對蝦細胞膜上有共同的受體,對蝦同時感染這2種病毒時存在受體競爭作用(Yan et al, 2016)。目前,多篇文獻報道了IHHNV對WSSV的干擾作用,卻并無WSSV對IHHNV干擾作用的相關報道,可能因為 WSSV是一種毒力太強的病毒,如果對蝦先感染 WSSV后感染 IHHNV,在觀察到WSSV對IHHNV的干擾作用之前對蝦往往已死亡。
目前,針對IHHNV感染機制、致病機理的研究相對較少。侯路紅等(2015)通過融合表達 IHHNV的衣殼蛋白和增強型綠色熒光蛋白(EGFP),在IHHNV的病毒樣顆粒表面展示EGFP蛋白,構(gòu)建了熒光病毒樣顆粒(Fluorescent virus-like particles, fVLPs),為以后利用其熒光特性研究IHHNV入侵對蝦細胞的途徑和機制奠定了基礎。朱威霖(2016)證實,凡納濱對蝦圍食膜蛋白(Peritrophin, LvPT)與IHHNV可產(chǎn)生相互作用,有可能直接影響 IHHNV侵襲機體的過程。尹曉彤等(2015)采用病毒覆蓋蛋白結(jié)合法(VOPBA)和His Pull-Down方法篩選凡納濱對蝦鰓細胞膜IHHNV衣殼蛋白受體,發(fā)現(xiàn)凡納濱對蝦鰓細胞膜上的信號轉(zhuǎn)導與轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)、熱休克蛋白90 (HSP 90)、酚氧化酶原 2型、Na+/K+-ATP酶 α亞基 4種蛋白能與IHHNV衣殼蛋白產(chǎn)生相互作用,并具有多種生物學活性,可能參與IHHNV的入侵及細胞病變。
各種免疫相關酶在甲殼動物的免疫應答中發(fā)揮著重要作用,研究IHHNV感染引起的免疫相關酶及其基因的變化,可以幫助我們了解IHHNV的致病機理。由于蝦的生理狀態(tài)、養(yǎng)殖環(huán)境的差異,目前針對該內(nèi)容的研究結(jié)論并不完全一致。如胡文娟等(2015)研究了IHHNV感染對淡水養(yǎng)殖凡納濱對蝦免疫相關酶活性的影響,發(fā)現(xiàn)IHHNV感染引起肝胰腺和肌肉中超氧化物歧化酶、酸性磷酸酶的活性明顯升高,且這種較高的活性可以維持到 IHHNV感染后 35 d左右,推斷IHHNV感染對對蝦表現(xiàn)為長期低水平的免疫激活。曾地剛等(2013)和 Alinejad等(2015)的研究也表明,IHHNV感染可導致凡納濱對蝦血藍蛋白、酚氧化酶等對蝦免疫相關蛋白表達量顯著上調(diào)。而趙永貞等(2014)的研究表明,IHHNV感染可抑制酚氧化酶原激活因子(PPAF)基因的表達,因而抑制酚氧化酶原免疫系統(tǒng)的有效激活,推測這可能是IHHNV感染對蝦并在對蝦組織內(nèi)增殖的原因之一。
盡管IHHNV已報道30余年,但目前對IHHNV的研究主要集中在流行病學調(diào)查和檢測技術(shù)的研發(fā)上,對IHHNV感染機制、致病機理的研究還相對較少。闡明IHHNV的致病機理,尤其是IHHNV對不同發(fā)育階段對蝦致病性差異的分子機制,對于有效防控IHHNV具有重要意義。
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