環形泰勒蟲病又稱熱帶泰勒病,是由泰勒蟲屬的環形泰勒蟲感染牛引起的一類蜱傳性血液原蟲?。ㄊY金書,2000)。本病流行區域廣泛,在北美、東歐、北非和亞洲地區均有分布(Dolan,1989;Service等,2001),是牛最嚴重的寄生蟲病之一。環形泰勒蟲病在中國廣泛分布,新疆、甘肅、寧夏、內蒙古等19個省區均有報道(呂文祥等,1995;Luo等,1997)。臨床癥狀主要為食欲不振、發熱、淺表淋巴結腫大、心跳過快、呼吸困難、貧血等(汪明,2008);急性病例可見白細胞、淋巴細胞減少等典型血液學變化;慢性病例可致乳牛產奶量下降。近年來,環形泰勒蟲的發病呈上升趨勢,為養牛業的發展帶來重大危害。有效的診斷對于減少該病引起的損失至關重要,而傳統的血涂片鏡檢法雖然操作簡單、用時較短,但當血液中的蟲體數量下降到一定程度時,該法診斷容易漏檢,故其準確性遠達不到診斷和檢測的要求(黨志勝等,2004)。因而選擇一種合適的診斷方法顯得尤為重要。
分子生物學診斷方法是近年來迅速發展起來的一種診斷方法,在寄生蟲病診斷和研究中應用越來越廣泛,且分子生物學診斷方法有替代傳統診斷方法的趨勢,因此利用分子生物學工具對環形泰勒蟲進行檢測和流行病學調查意義重大。聚合酶鏈式反應(polymerasechainreaction,PCR)作為一種普遍的分子生物學工具在各類寄生蟲病的診斷中應用廣泛。
Bishop等(1992)首次將PCR技術應用于泰勒蟲病的診斷。Oliveira等(1995)使用裂殖子主要表面抗原(Tamsl)特異性引物,對采集的92份牛血樣進行了環形泰勒蟲的PCR檢測,檢出率為75%,與血涂片鏡檢法22%的檢出率和免疫熒光抗體檢測40%的檢出率相比,PCR檢測方法具有靈敏度高的優越性。故PCR方法因其良好的特異性和較高的敏感性而廣泛應用,不失為環形泰勒蟲病診斷的一種好方法。
在應用PCR技術檢測寄生蟲感染時,良好的靶標序列的選擇是非常重要的。環形泰勒蟲裂殖體表面蛋白(Theireliaannulatasurfaceprotein,TaSP)是環形泰勒蟲蟲體發育階段分泌出的一種膜內蛋白,其不但具有良好的免疫原性,作為一種關鍵的分子標記基因,在分子診斷方面同樣具有重要的應用價值(Schnittger等,2002)。
Sadr-Shirazi等(2012)研究發現,TaSP基因雖然顯示出種內和種間的多態性,但不同來源的TaSP蛋白有一個共同的保守區,這一特性表明,TaSP基因是潛在的分子生物學診斷靶標序列。Al-Saeed等(2010)研究結果表明,基于TaSP基因建立的PCR檢測方法可用于環形泰勒蟲病的流行病學調查。因此本試驗以TaSP基因為靶標序列,根據GenBank登錄的牛環形泰勒蟲TaSP基因序列保守區設計合成1對引物,建立診斷牛環形泰勒蟲病的PCR方法。
1材料與方法
1.1蟲種與菌株
試驗用環形泰勒蟲(T.annula-ta)、中華泰勒蟲(T.sinensis)、瑟氏泰勒蟲(T.ser-genti)、尤 氏 泰 勒 蟲 (T.uilenbergi)、呂 氏 泰 勒(T.luwenshuni)、綿羊泰勒蟲(T.ovis)、馬泰勒蟲(T.equi)、駑巴貝斯蟲(B.caballi)、牛巴貝斯蟲(B.bovis)均由中國農業科學院蘭州獸醫研究所/蟲種資源保藏課題組提供;大腸桿菌JM109購自TaKaRa公司。
1.2主要試劑
rTaqDNA聚合酶、dNTPs、DNA凝膠回收試劑盒、DNA提取試劑盒、質粒提取試劑盒、pGEM-Teasy載 體 均 購 自TaKaRa公 司;DL2000DNAMarker購自上海捷瑞生物工程有限公司;其他常規試劑為進口或國產分析純。
1.3方法
1.3.1目的基因PCR擴增、克隆及測序 根據GenBank上公布的牛環形泰勒蟲TaSP基因序列(登錄號:AY274329.1),應用PrimerPremier5.0軟件設計合成1對特異性引物,引物序列為:TaSP-F:5′-GATCGACAACGGAATCCTATC-3′;TaSP-R:5′-TTCCCGTCAGAGTCATCATC-3′。引物由上海生工生物工程技術服務有限公司合成。取感染蟲血300μL,參考基因組DNA提取試劑盒進行牛環形泰勒蟲基因組的提取。提取的基因組DNA置-20℃保存備用。PCR反應體系50μL:10×Buff-er5μL,dNTPs(2.5mmol/L)4μL,rTaqDNA聚合酶(5U/μL)0.25μL,基因組DNA模板1μL,上、下游引物(25pmol/μL)各1μL,加滅菌水至終體積 為50μL。PCR反 應 條 件 為:94 ℃預 變 性4min;94℃變性1min,55℃退火1min,72℃延伸1min,35個循環;72 ℃延伸8min。反應結束后?。郸蹋蹋校茫耶a物用1.5%瓊脂糖凝膠進行電泳檢測。對PCR產物利用DNA凝膠回收試劑盒進行膠回收,將回收產物與pGEM-Teasy載體連接,氨芐青霉素(Amp)篩選陽性克隆,將PCR鑒定為陽性的克隆質粒送上海生工生物工程技術服務有限公司進行測序。
1.3.2特異性試驗 以環形泰勒蟲基因組DNA為試驗樣本,以環形泰勒蟲、中華泰勒蟲、瑟式泰勒蟲、尤氏泰勒蟲、呂氏泰勒蟲、綿羊泰勒蟲、馬泰勒蟲、駑巴貝斯蟲、牛巴貝斯蟲基因組為對照檢驗本試驗方法的特異性。
1.3.3敏感性試驗 對提取的環形泰勒蟲基因組DNA模板連續10倍稀釋,使濃度梯度為100至10-11,按照上述反應條件進行PCR擴增。
1.3.4臨床樣品檢測 采集甘肅環形泰勒蟲病流行區血樣150份,采集前動物無明顯臨床癥狀。采血前耳尖末梢血涂片染色鏡檢,對采集的血液樣本處理后用上述PCR方法檢測。
2結果與分析
2.1牛環形泰勒蟲 TaSP基因的擴增及測序結果以提取的牛環形泰勒蟲基因組DNA為模板進行PCR擴增,其產物經1.5%瓊脂糖凝膠電泳,結果擴增出393bp的目的基因片段(圖1),與預期結果一致。將該目的片段膠回收后克隆至pGEM-Teasy載體,轉化后,PCR鑒定為陽性的克隆質粒送上海生工生物工程技術服務有限公司測序。經DNAS-tar軟件 分析,基因序列與設計引物時所選 片 段(GenBank登錄號:AY274329)的相似性為93.2%(圖2)。
2.2PCR特異性試驗 用本試驗建立的方法對環形泰勒蟲、中華泰勒蟲、瑟式泰勒蟲、尤氏泰勒蟲、呂氏泰勒蟲、綿羊泰勒蟲、馬泰勒蟲、駑巴貝斯蟲、牛巴貝斯蟲分別進行檢測,結果見圖3。由圖3可知,只有環形泰勒蟲能擴增出預期的條帶,表明該方法特異性好。2.3PCR靈 敏 度 試 驗 對 環 形 泰 勒 蟲 基 因 組DNA模板 進 行 不 同 濃 度 梯 度 的 稀 釋,當 稀 釋 到10-10時,依然能檢測到目的條帶(圖4)
2.4臨床樣本的檢測 對甘肅省肅北縣牛環形泰勒蟲病流行地區采集的150份血液樣本進行PCR擴增和血液涂片鏡檢,陽性率為26%(39/150),而血涂片染色鏡檢的陽性率僅為5.3%(8/150)。
3討論
環形泰勒蟲病是嚴重危害牛的一種寄生蟲病,近年來隨著養牛業的發展和牛的頻繁交易,環形泰勒蟲的流行區域在逐漸擴大,發病率也隨之升高,給養牛業帶來了巨大損失。目前中國對環形泰勒蟲病的診斷主要還是依靠血涂片染色檢查。雖然血涂片染色鏡檢方法方便快捷、應用較廣,但當環形泰勒蟲隱性感染和紅細胞染蟲率較低時,檢測較為困難。同時由于血涂片制作及染色技術等原因,常規血涂片染色方法敏感率較低,常出現誤診。因而利用基因工程技術建立分子生物學診斷方法不失為一種好的選擇。
PCR是在體外模擬DNA自我復制的核酸擴增技術,與其他診斷方法相比,PCR方法特異性強、敏感度高,目前已廣泛應用于疾病的診斷。據報道,PCR的靈敏度為1μL血樣中1個梨形蟲,因而建立環形泰勒蟲PCR診斷方法有很大的應用價值(Kirvar等,1998)。據報道,環形泰勒蟲PCR診斷方法較好的靶標序列是核糖體RNA(18SrRNA)(羅金等,2011;Adam,2001)基因序列。大量研究結果表明,一些保守的抗原基因在候選診斷抗原方面具有重要的潛在應用價值(羅金等,2012;王軼男等,2012)。因此,以潛在抗原蛋白為目標序列建立的一系列診斷方法得到了廣泛的應用。
TaSP基因是利用抗裂殖體免疫血清篩選環形泰勒蟲cDNA表達 文 庫 得 到 的 一 種 單 拷 貝 基 因 (Seitzer等,2007),在孢子體和裂殖體階段表達,具有較好的免疫原性,同時該蛋白基因是高度保守的,因而可作為診斷和預防環形泰勒蟲病的理想抗原。
本研究以環形泰勒蟲TaSP基因序列保守區設計1對特異性引物,建立了環形泰勒蟲病原體PCR診斷方法。本試驗將PCR產物克隆測序后,顯示該基因序列為環形泰勒蟲高免疫原區片段。利用該片段作為檢測序列,以中華泰勒蟲、瑟式泰勒蟲、尤氏泰勒蟲、呂氏泰勒蟲、綿羊泰勒蟲、馬泰勒蟲、駑巴貝斯蟲、牛巴貝斯蟲的基因組作為對照,均沒有特異性條帶出現。同時將環形泰勒蟲基因組模板倍比稀釋,當稀釋度達到10-10時,依然能檢測到目的條帶的出現,說明本試驗建立的PCR檢測方法具有特異性高、敏感性好的特點。
利用本試驗建立的方法和血涂片法對甘肅省肅北縣牛環形泰勒蟲病進行檢測,對收集的150份牛血樣檢測顯示,PCR診斷方法的陽性率為26%(39/150),高 于 血 涂 片 染 色 鏡 檢 的 陽 性 率5.3%(8/150),兩者 符 合 率 為100%。表 明 本 試 驗 建 立 的PCR診斷方法具有一定的可靠性和準確性。本試驗建立的PCR診斷方法為環形泰勒蟲病的快速診斷提供了條件,也對環形泰勒蟲的鑒別診斷及分子流行病學調查具有重大應用意義。
參 考 文 獻
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