传播艾滋病毒和丙肝病毒在前苏联国家

文摘

背景。崩溃后苏维埃社会主义共和国联盟(苏联)1991年,在前苏联的跨国界流动增加(前苏联)国家。此外,毒品走私和注射毒品开始上升,导致血源性感染的传播和传播内部和整个前苏联国家。检查血源性感染的传播在这个地区,我们分析了公开可用的序列的系统发育关系的两个血源性病毒、丙型肝炎病毒(HCV)和人类免疫缺陷病毒(HIV),来自前苏联国家。方法。我们分析了614年和295年NS5B序列从HCV基因型1 b和3,分别从9前苏联国家。从13个前苏联国家,我们分析了347年艾滋病毒呕吐和1282年艾滋病毒env序列。检查传输网络和感染的起源,分别系统发育和贝叶斯分析。结果。我们的分析显示了丙肝病毒和艾滋病毒的混合序列,表明这些病毒的传播在和前苏联国家。我们展示三大人群参与传播:注射吸毒者,异性恋,和跨境移民。结论。这项研究强调了需要关注减少危害努力控制血源性传播感染上述高危人群的前苏联国家。

1。介绍

崩溃后苏维埃社会主义共和国联盟(苏联)1991年,随之而来的经济危机导致贫困和失业的前苏联加盟共和国。现有的社会和文化关系在前苏联(前苏联)国家和跨境免签证旅行促进了大规模的移民运动搜索的就业(1]。高迁移率的经济不稳定,伴随着注射吸毒的比例增加,促进血液传播病毒的传播,如人类免疫缺陷病毒(HIV)和丙型肝炎病毒(HCV)在该地区(2,3]。由于其地理位置在从阿富汗贩毒路线,鸦片生产和供应的主要枢纽对俄罗斯和欧洲,有增加在中亚人口贩卖和使用注射药物(4]。根据世界卫生组织(世卫组织),在东欧,估计有680万人在2015年是丙肝病毒抗体阳性发病率(3.3%)和470万人患有慢性丙肝病毒(患病率2.3%;病毒血症69%),而在中亚,这些数字是450万,患病率(5.4%)和190万年(患病率2.3%;病毒血症43%)人5]。艾滋病毒携带者的数量在东欧和中亚(EECA)国家,代表了世界上唯一的地区,艾滋病毒感染率上升,达到了160万到2016年(6]。

本研究的目的是调查血源性病毒的流行病学,即HIV和丙肝病毒,在前苏联国家。使用病毒序列从公共数据库,我们进行了系统发育分析来评估这两个病毒的常见的传播途径在前苏联国家。

2。方法

2.1。选择和下载序列

丙肝病毒,234个基点NS5B基因的片段(对应于H77 8322 - 8555元)进行了研究。我们下载614序列基因型1 b和295 3基因型的洛斯阿拉莫斯丙肝病毒数据库(http://www.hcv.lanl.gov)。9前苏联国家的序列,即俄罗斯、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、阿塞拜疆、白俄罗斯、立陶宛、拉脱维亚、爱沙尼亚、和格鲁吉亚,用于分析。序列检索和长度决定是基于选择最代表基因片段序列(基因型)用于大多数前苏联国家的数据库(补充图表示1)。基因的序列被确定使用牛津丙肝病毒自动子类型化工具2.0 (http://www.bioafrica.net/rega-genotype/html/subtypinghcv.html)。已知基因序列构建系统发育树,10被用作参考。

对于艾滋病,亚型呕吐和env序列从洛斯阿拉莫斯艾滋病毒序列数据库(http://www.hiv.lanl.gov)下载。可用的序列从13个前苏联国家,即亚美尼亚、阿塞拜疆、白俄罗斯、爱沙尼亚、格鲁吉亚、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、拉脱维亚、立陶宛、摩尔多瓦、俄罗斯、乌克兰、乌兹别克斯坦、检索(补充图1)。分别重组和重复序列被确定使用重组hiv - 1 v2.1.0绘图工具和ElimDupes(http://www.hiv.lanl.gov),并消除。校准和调整后,371年英国石油(bp)长,334呕吐序列(HXB2: 859 - 1230元),和257年英国石油公司,1282年env序列(HXB2: 7071 - 7336元)用于分析。12根树,参考nonsubtype和组M序列被用来从洛斯阿拉莫斯艾滋病毒序列数据库(http://www.hiv.lanl.gov)。构建树与风险组信息,从艾滋病毒洛斯阿拉莫斯数据库数据。

2.2。系统发育分析

海景v4.6.1使用ClustalO算法被用来对齐序列,和排列方式手动编辑使用吗大型v6.06。系统发育树的构建与100年使用最大似然方法复制引导下评价Tamura-Nei模型作为核苷酸替代模型,包括统一的网站之间的异构性,实现MEGAv6.06。最后的树精和无花果树可视化使用1.4.2软件(http://tree.bio.ed.ac.uk/software/)。集群的优势选择基于序列从特定国家或集团的风险。

2.3。贝叶斯分析

调查时间信号的数据集,我们使用最大似然树分析相关性root-to-tip遗传距离和年的抽样程序暴风雨v1.5。贝叶斯系统方法(7)是用于联合评估每个集群的年龄和人口的历史所有的菌株。这样做是通过分析这些序列使用一般时间可逆(GTR)模型(8)+一个伽马分布在网站速度异构性问题(9]标准Akaike信息标准的基础上在一个等级似然比测试在我们的研究中。贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗(密度)分析与选择核苷酸替换模型使用一个不相关的对数正态模型充裕(10]中实现野兽,1.8.4版本。使用贝叶斯分析SkyGrid合并树前(11,12]为了调查人口的历史丙肝病毒或艾滋病毒和约会的程度估计人口模型选择的影响。序列的采样信息无法被排除在分析之外。

确保参数估计的收敛性,获得竞选1亿步,每10000步取样。结果获得样本在不同人口统计模型被用来估计的进化和tMRCAs删除第一个10%老化。收敛的参数和足够的抽样评估通过计算有效样本量(ESS)使用示踪v1.6 (http://beast.bio.ed.ac.uk/software/tracer)。最后一个最大进化枝树信誉(MCC)是由后树树分布使用这个程序注释器(http://beast.bio.ed.ac.uk)和可视化无花果树。

3所示。结果

3.1。丙肝病毒

最大似然树生成使用b基因型1或3 NS5B来自7个国家的序列显示俄罗斯集群的系统链接序列与其他前苏联国家。序列分析是沉积在1995 - 2015年(表1和2)。总的来说,10集群均选用丙肝病毒1 b NS5B树基于序列的优势从一个特定的国家或风险组(表1和图1):集群(53序列,代表5个国家),B组(37序列,代表7个国家),集群C(18序列,代表4国家),集群D(23序列,代表6个国家),集群E(133个序列,代表6个国家),集群F(33序列,代表6个国家),集群G(30序列,代表5个国家),集群H(31序列,代表4国家),集群我(39序列,代表6个国家)和集群J(32序列,代表5个国家)。基因型1 B树显示俄罗斯序列的混合主要与爱沙尼亚(集群A、B和曹磊),立陶宛(集群B-J),阿塞拜疆(集群A e, G,我)、乌兹别克斯坦(集群G和我),塔吉克斯坦(集群A, B, D-F H-J)(图1和表1)。七个集群从丙肝病毒3 NS5B树基于序列的优势从一个特定的国家或集团(表风险2和图2):集群(44序列,代表6个国家),B组(11序列,代表三个国家),集群C(11序列,代表4国家),集群D(18序列,代表三个国家),集群E(23序列,代表三个国家),集群F(80个序列,代表6个国家)和集群G(33序列,代表4国家)。基因型3树显示一个类似的趋势与丙肝病毒的混合序列从俄罗斯主要与爱沙尼亚(集群a和C G)、乌兹别克斯坦(集群a, C, eg)和阿塞拜疆(集群a, B, D、F和G)(图2和表2)。

3.2。艾滋病毒

系统发育树的构建env序列来自10个县、1993 - 2015跨年,如下:亚美尼亚(2009),白俄罗斯(1997 - 2015),乔治亚州(1997 - 2013),爱沙尼亚(2001 - 2005),吉尔吉斯斯坦(2009),拉脱维亚(1998 - 2005),摩尔多瓦(1997)、俄罗斯(1994 - 2015),乌克兰(1993 - 2012),乌兹别克斯坦(1999 - 2002)。此外,12 nonsubtype引用从数据库检索,被用来作为离群值的根系统树。15集群从树上摘了进一步分析(表3和图3):集群(76个序列,代表5个国家),B组(53个序列,代表4国家),集群C(25序列,代表2国家),集群D(83个序列,代表6个国家),集群E(13序列,代表三个国家),集群F(111个序列,代表4国家),集群G(143个序列,代表5个国家),集群H(8序列,代表4国家),集群(17序列,代表5个国家),集群J(55序列,代表4国家),集群K(130个序列,代表4国家),集群L(16序列,代表2国家),集群M(84个序列,代表5个国家),集群N(16序列,代表三个国家)和集群O(1 6序列,代表国家)。超过一半的序列用于构造树从俄罗斯;因此,结果表明俄罗斯分支的优势在大多数集群(图3和表3)。有趣的是,序列来自俄罗斯、乌兹别克斯坦和拉脱维亚在几乎所有的集群混杂在一起,而序列从亚美尼亚也突出在大多数集群(图表示3和表3)。

第二棵树是由艾滋病毒呕吐序列从8前苏联国家跨越1997年- 2013年:白俄罗斯(1997 - 2013),1999年格鲁吉亚(1999)、哈萨克斯坦(2002),拉脱维亚(1998 - 2005)、俄罗斯(1997 - 2011),乌克兰(2000 - 2012),和乌兹别克斯坦(2002)。大多数的呕吐序列来自俄罗斯和拉脱维亚,而只有一个序列来自乔治亚州。十二个集群从树上摘了进一步分析(表4和图41):集群(10序列,代表国家),B组(13序列,代表三个国家),集群C(9序列,代表4国家),集群D(7序列,代表三个国家),集群E(6序列,代表4国家),集群F(17序列,代表1国家),集群G(33序列,代表4国家),集群H(13序列,代表1国家),集群我(12序列,代表2国家),集群J(20序列,代表三个国家),集群K(31序列,代表1国家),和集群L(7序列,代表三个国家)。这棵树显示俄罗斯与拉脱维亚菌株的混合(图4)。同意的观察艾滋病病毒env树(图3),在这棵树,序列来自俄罗斯和拉脱维亚混杂在几乎所有的集群整个树(图4和表4)。此外,作为被观察到env树,祖先序列,代表最早的感染,在这棵树起源于乌克兰从俄罗斯(数字序列的混合3和4)。在env集群(F)呕吐(集群、F、H和K)树,单元的拉脱维亚序列来自俄罗斯序列观察(数字3和4),可能指示导致流行病在拉脱维亚migrant-associated从俄罗斯。

3.3。风险小组分析

分析模式的传播,高风险与艾滋病毒相关的数据env和呕吐序列进行分析。只有序列记录高风险信息包含在这个分析中。这两个env(图5(一个)),呕吐(图5 (b))树显示PWID-associated序列的优势,其次是与异性恋的传播。这里代表结果显示混合PWID和异性传播路线,指示的可能性连接的初始PWID-epidemic成异性恋人群。

3.4。贝叶斯分析

总结如表5贝叶斯系统发育分析显示,替代率NS5B丙肝病毒1 b和丙肝病毒3 6.8 (5.8 - -7.9)×10⁻³和1.1×10 (0.7 - -1.4)⁻³分别替换每个网站每年,SkyGrid合并的模型,而估计tMRCAs丙肝病毒1 b和丙肝病毒3 1977(95%后密度最高,HPD: 1962 - 1985)和1965年(95% HPD: 1941 - 1978),分别。估计艾滋病毒的进化率env和艾滋病毒呕吐3.5(2.5 - -4.0)×10吗⁻²和13 (8.8 -17)×10⁻³分别替换每年每网站。可能多年的艾滋病病毒的起源env和呕吐估计有1992人(95% HPD: 1990 - 1993)和1996年(95% HPD: 1995 - 1997),分别。

我们进一步研究了过去的种群动态使用贝叶斯天际线情节丙肝病毒和艾滋病毒,它描述了有效种群大小随时间的变化。丙肝病毒的有效种群大小1 b被观察到的波动,慢慢地从1998年到2011年上升。丙肝病毒的变化的有效种群大小3稳步上升缓慢,从1965年开始,以指数增长的阶段(1981 - 1997),和有效的人口规模激增期间大约100倍。艾滋病毒的流行历史env和艾滋病毒呕吐似乎经历了复杂的动力学,特点是波动波动增长的两个阶段,1997 - 2005和2009 - 2014年艾滋病毒env,在1995 - 2005和2009 - 2015艾滋病毒呕吐(图6)。

4所示。讨论

在这项研究中,我们将展示的证据两个血源性传播病毒,丙肝病毒和艾滋病毒,在前苏联国家。根据我们的分析,常见的传播途径似乎是注射毒品和异性性行为,与农民工流动性推动的跨境传播感染。

有报道称在前苏联地区盛行的血源性感染的。在前苏联国家,俄罗斯最高的HCV基因型1 b(50%),其次是丙肝病毒(45%)(313]。这两个HCV基因型似乎也在其他前苏联国家主导;乌兹别克斯坦(1 b, 64.2%;3、25%),阿塞拜疆(1 b, 71.1%;3、17%),塔吉克斯坦(1 b, 84.6%;3、7.6%),立陶宛(1 b, 54.3%;3、23.9%),爱沙尼亚(1 b, 71%;3、24%)和乔治亚州(1 b, 62%;3,27%)14- - - - - -19]。

在我们的系统树构建与丙肝病毒序列(图1 b1),俄罗斯序列的优势是见过反映序列的高表示从这个国家在洛斯阿拉莫斯数据库。俄罗斯序列与来自其他前苏联国家的集群混杂在一起,立陶宛和爱沙尼亚的比例相对较高。这可能反映了更高的轮回俄罗斯,立陶宛,爱沙尼亚,由于地理距离。相反,在集群中C、D和F,序列从阿塞拜疆,乌兹别克斯坦和塔吉克斯坦被认为与俄罗斯混杂在一起,表明俄罗斯可能在这些国家作为中心传输。系统发育树的构建与丙肝病毒NS5B序列(图32)与1 b树的整体协议,显示趋势可能的传播在俄罗斯、立陶宛、乌兹别克斯坦、爱沙尼亚、和阿塞拜疆。

这样的系统发育模式可能是由历史和社会经济因素,苏联的解体后发挥作用。它已经建立了第一个nationalism-related亚美尼亚和阿塞拜疆之间的冲突(1987 - 1991),(1989),其次是乌兹别克斯坦冲突和内战在格鲁吉亚(1991 - 1993)和塔吉克斯坦(1992 - 1997)导致了大规模的移民从这些国家到俄罗斯(1]。显示混合序列来自这些国家与俄罗斯还日期大致相同的时间(表1和2)。我们的贝叶斯分析预测丙肝病毒流行在前苏联国家的起源早在1965年,HCV3a,到1977年,基因型1 b(表5和图6),表明这些HCV基因型可能是流传在该地区的冲突开始前。丙肝病毒传播可能在此期间通过注射使用,导致传播上升在1990年代中期,建议由我们的轮廓图分析(图6)。此外,显著减少的就业机会和工资急剧下降在塔吉克斯坦和格鲁吉亚也促进农民工流入俄罗斯。进一步运动涉及引和流离失所的人说俄语的起源到俄罗斯由于民族主义的复兴的结果实施国家语言政策,鼓励使用俄语。人们认为这个地区的报道数量的移民远低于实际数字,因为免签证运动跨越国界不占非法进入农民工(1]。

在初始阶段的艾滋病疫情在中亚地区,大多数人感染艾滋病毒亚型的同种的变体,称为_前苏联(A6)。这被认为是一个大规模的奠基者效应,造成轮回在前苏联国家(20.]。第一个艾滋病毒流行在前苏联被记录在1990年代中期在乌克兰。一年后,发现了疫情在欧洲俄罗斯的一部分,之后到达俄罗斯的其他地方,中亚和东欧。

艾滋病毒流行迅速扩大在苏联解体之后。如前所述,政治过渡导致新成立的独立的县的社会经济下降。因此,大规模的劳动力迁移到前苏联的俄罗斯与其他国家之间的艾滋病毒传播流行病学提供桥接俄罗斯和其他前苏联国家(20.]。国际迁移表现出显著增加的数据库迁移在前苏联在1991年和2000年之间。高加索地区的移民数量从中亚,俄罗斯和东欧国家从1992年到1996年最高(21同期),在此期间我们的轮廓图显示逐步增加感染(图6)。此外,我们的系统发育树显示密度混合俄罗斯与其他国家序列,约会大约在同一时间(数字3和4和表3和4),它可能会显示一个链接migrant-associated艾滋病的传播。艾滋病毒流行在前苏联被认为已经发起传输通过性接触和注射毒品20.]。我们的系统发育树结果高风险行为(上下文中的数据5(一个)和5 (b))支持这一事实,显示分支接近与异性传播方式,相关的祖先节点与序列代表来自乌兹别克斯坦(1999),乌克兰(1993)和俄罗斯(1994)。

见先前的报道,最初的艾滋病疫情发生在前苏联国家在1990年代中期城市敖德萨,前苏联的乌克兰,扩散到其他国家(22]。我们的系统树也显示了艾滋病病毒亚型的祖先节点流行来自乌克兰序列存入1993(数字3和4),而贝叶斯分析还预测流行的起源大约在同一时间(表1和图6)。这些结果可能表明敖德萨有一个有利的位置一个爆炸性的艾滋病传播PWID之一,随着城市坐落在黑海海岸,是一个主要的港口和交通枢纽在此期间(20.]。第一个postcollapse十年,有一个增加注射毒品在前苏联23),与药品生产的兴起在阿富汗在1990年代中期和转变贩卖的“北方路线,”贯穿中亚东欧俄罗斯和南高加索地区(24,25]。这种毒品走私的增加可能发挥了作用的早期传播艾滋病毒PWID社区。我们的系统树也显示了大量的传输与吸毒有关,后来向异性性行为传播的模式转变。此外,我们的系统发育分析表明大量混合亚美尼亚从南高加索地区PWID序列,这是在贩卖毒品的“北方路线”,与其他东欧序列。1989 - 2001年期间,另一个重要的场景,可能促进传播艾滋病毒和丙肝病毒是人口约一百万亚美尼亚人的位移在1988年地震后,加上社会经济形势恶化在1990年代。这些流离失所的劳动人口移民主要是东欧国家的乌克兰,白俄罗斯,俄罗斯东部[26]。

5。结论

我们的分析突出了两个重要的血源性病毒的主要传播途径在前苏联国家。这些信息可能会被利用来完善公共卫生政策更好地管理受感染的人群,防止进一步传播的感染。虽然这项研究是有限的可用性的序列来自前苏联国家开放数据库,结果突出的重要性,减少危害努力关注社区目前血源性感染可能传播,即注射毒品的人,异性恋人群,农民工,和跨境旅客。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Lazzat Aibekova, Aizada Bexeitova, Arailym Aldabergenova贡献了同样的手稿。

确认

纳扎尔巴耶夫资助这项研究提供的部分大学在格兰特:110119 fd4516。SHV支持,部分由国家卫生研究院批准号P30MH062294。JD部分由Fogarty国际中心和国家药物滥用研究所的美国国立卫生研究院的“奖号码D43 TW010046。

补充材料

补充图1:HIV和丙肝病毒序列的数字在洛斯阿拉莫斯数据库为每个国家所示。HCV基因型1 b NS5B, HCV基因型3 NS5B,艾滋病病毒亚型env,和艾滋病病毒亚型呕吐盒装的颜色是黄色,绿色,浅蓝色,深蓝色,分别。(补充材料)

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