之间的普遍性和多样性红孢子虫属phagocytophilum压力来自Ixodes蓖麻蜱虫从西北挪威

文摘

蜱传播的病原体红孢子虫属phagocytophilum给牲畜的农民带来了巨大的关注。蜱传播的热是一种普遍的疾病在挪威和抗体产生在羊、狍、红鹿、驼鹿。主要的向量Ixodes蓖麻挪威海岸线发现北至北极圈。总数1804人即蓖麻蜱虫被收集和病原体的流行是由导致qPCR。总体感染率从2.83%变化到3.32%,但没有显著差异()在2010年的整体感染率,2011,或2012。茎测序分析进行进一步描述隔离。27株的基因分型结果导致分类为19个不同的序列类型(ST),没有被发现在MLST数据库。每个位点的核苷酸多样性是< 0.01,单核苷酸多态性的数量是1 - 2.8每100个基点。大多数的snp是同义的。goeBURST分析表明菌株从西北挪威集群一起MLST数据库和其他挪威株菌株中包含本研究构成克隆复合物(CC) 9、10和11除了单例。

1。介绍

红孢子虫属phagocytophilum,以前埃立克体属phagocytophila,是一种媒介传播的病原体导致蜱传播的发烧转发(延长)在反刍动物和人类粒细胞无形体病(无)1]。答:phagocytophilum订单的立克次体是革兰氏阴性细菌侵入中性粒细胞(1,2]。Ixodes蜱虫作为细菌的天然水库。未感染蜱虫可以获得病原体而喂养感染哺乳动物和哺乳动物可以传播病原体在血(3]。在挪威,Ixodes蓖麻蜱虫的主要载体答:phagocytophilum,虽然无形体病不是一个常见的疾病在挪威4- - - - - -6),答:phagocytophilum抗体检测在羊、狍、红鹿、驼鹿(7]。临床症状包括发烧,白细胞减少,血小板减少症(8]。在一次答:phagocytophilum感染,44 kDa主要表面蛋白(msp2)中扮演一个重要的角色在中性粒细胞粘附到表面受体(9]。答:phagocytophilum它生活在入侵细胞,干扰了正常的细胞功能,从而影响正常调节的免疫反应10]。剥夺了免疫反应使继发感染的繁荣和引起严重的疾病,甚至死亡3]。

完整的答:phagocytophilum基因组序列已经组装,像其他红孢子虫属种虫害和埃立克体属spp。,它包含一个圆形染色体约1.2 - -1.5×10⁶英国石油公司。管家基因座的一些特征基因,但大多数的基因代码假设或uncharacterised蛋白(11]。的分子特征答:phagocytophilum包括序列16 s rRNA的研究区域,表面膜蛋白mps4和mps2,groEL轨迹,安卡轨迹(12- - - - - -14这些[的],或组合15]。16 s rRNA遗传地区是高度保守的,以前用于描述菌株(16,17]。菌株由16 s rRNA序列的描述已经确定了15个变种,一些地理上位于特定国家或大陆和一些全球分布式(12]。几个16 s rRNA变异的细菌中发现了哺乳动物和蜱虫在欧洲。Vector-host交互、基因型、地理分布和发病机理被认为是生物和生态鉴定基因变异之间的差异答:phagocytophilum(18]。一些研究表明,主机可以同时感染了几个不同的基因变异,这些变异不同和主机内互相影响19]。羊已经感染了不同基因型有呈现不同的临床表现,在不同的时间和不同的基因变异可以检测到(5,18,20.,21]。除了16 s rRNA轨迹,主要表面蛋白(msp2和mps4)和安卡轨迹一直在研究目标之间的遗传变异答:phagocytophilum压力(13,22,23]。在主要表面蛋白抗原变化假定在启用发挥关键作用答:phagocytophilum坚持哺乳动物(18]。茎序列输入(MLST)是一个高度歧视性的基因分型方法,使一个更详细的描述。该方法可以从不同的地理起源提供菌株的遗传信息和识别核苷酸多样性,多态性比率,遗传距离。MLST网络使实验室比较它们的序列菌株与其他实验室(24- - - - - -26]。茎序列输入(MLST)方案答:phagocytophilum由冯Loewenich策划等人通过MLST网络吗http://pubmlst.org/aphagocytophilum/。这个计划是基于嵌套七管家位点扩增和测序atpA,dnaN,fumC,glyA,mdh,ph值,卡斯,旨在提供的详细描述答:phagocytophilum菌株来描述应变多样性和进化发展。

本研究的目的是确定的流行答:phagocytophilum在即蓖麻蜱虫从西北挪威和研究通过MLST菌株之间的遗传变异。即蓖麻蜱虫的主要向量获取和传输这个地区的病原体。菌株的遗传性质可以提供菌株多样性的新知识答:phagocytophilum在这个地区。

2。材料和方法

总共有1804Ixodes蓖麻蜱虫是收集了从2010年到2012年。蜱虫被收集从林地内市政Skodje(经度,纬度:62.507246680:6.8334960937)。在集合地点,放牧绵羊从5月到9月,狍经常被观察到。个人蜱虫被放置在1.5毫升埃普多夫管,贴上日期和地理起源。没有发现成年男性为本研究收集蜱虫。DNA进行隔离使用DNeasy血液和组织工具包(德国试剂盒GmbH)如前所述27]。

样本分析qPCR识别包含这些样品答:phagocytophilum。qPCR分析进行反应总额的15μL使用7.5μL (TaqMan(没有))普遍掌握混合(应用生物系统公司)。每个引物的最佳反应条件包含500海里(底漆1;5′atg棉酚GGT AGT GTT GGT答GGT ATT-3′和底漆2:5′TTG GTC TTG亚美大陆煤层气有限公司公司治理文化TCG TA-3′), 100纳米探针(5′6 fam-tgg TGC CAG GGT TGA GCT TGA手枪TG-3′) (28),2μL模板DNA。我们放大了答:phagocytophilum在7300年的实时PCR系统(应用生物系统公司)与1的循环变性(10分钟,95°C),紧随其后的是45周期的变性(20秒,95°C)和退火/扩展(1分钟,60°C)。

所有七管家基因的茎放大了用嵌套PCR引物所描述的Huhn et al。29日]。引物序列可通过MLST在线数据库http://pubmlst.org/aphagocytophilum/。两个嵌套PCR扩增步骤进行15μ7.5 L卷,包含μL Taq VWR主混合,1.5毫米MgCl₂,0.75μ每个引物(10 Lμ4.0米),μL (ddH₂啊,2μL模板DNA。放大了在2720年热循环仪(美国应用生物系统公司,卡尔斯巴德)和一个周期的变性(10分钟,95°C),紧随其后的是一个着陆的12个周期序列的变性(30秒,95°C),一个退火步骤(30秒,降低温度在0.5°C的增量从59°C到53°C),和扩展(1分钟,72°C)和随后的28个周期放大的变性(30秒,95°C),退火(30秒,53°C)和扩展(1分钟,72°C)和最后一个扩展周期(10分钟,72°C)。

确认扩增子的大小和近似浓度放大产品,为每个扩增片段进行凝胶电泳。凝胶电泳进行Tris-acetate 2% EDTA缓冲区(此种)凝胶和prestained GelRed (Affymetrix,圣克拉拉,美国)。经过45分钟的迁移,扩增片段呈现在凝胶使用紫外线。

PCR产品被送到欧陆坊MWG(德国)定制的DNA测序。

qPCR统计计算的结果进行了使用IBM SPSS统计20(美国芝加哥SPSS Inc .)。卡方检验()是用于检查感染率的差异在若虫和成虫即蓖麻蜱虫。

肌肉算法用于对齐和连接序列在软件超级5.1 [30.和生物信息学分析。使用neighbour-joining发展史分析方法(开机500次迭代)连接的DNA序列。nonredundant数据库(NRDB)由沃伦·吉斯”,华盛顿大学,被用来比较等位基因序列和序列类型(STs)和识别(可以从相同的序列http://pubmlst.org/analysis/)和已知的等位基因;STs的检索答:phagocytophilumMLST数据库(http://pubmlst.org/aphagocytophilum/)。基于成对成对遗传相似性计算距离个人隔离使用木村出现的模型。修改Nei-Gojobori方法(Jukes-Cantor)是用来计算平均产生的替换和同义替换(dN / dS)和日本田岛中立的测试是用来计算的数量多态网站(PS)和核苷酸多样性(π)。比较挪威之间的关系答:phagocytophilum菌株和答:phagocytophilum菌株从MLST数据库,满goeBURST生成最小生成树使用PHYLOViZ 1.0软件(31日]。

3所示。结果

每年收集蜱虫的总数是600年的2010(529仙女和71名成年女性),603年的2011(538仙女和65名成年女性),在2012年和601年(540仙女和61名成年女性)。的患病率答:phagocytophilum被qPCR分析证明。共有56个样本被发现答:phagocytophilum积极的。结果表明,总体感染率为2.83%,3.32%,和2010年的3.16%,2011年和2012年,分别。统计分析证实,没有显著差异()在2010年的整体感染率,2011,或2012。

研究的流行答:phagocytophilum在不同的生命阶段,结果分为仙女和成年女性。成年女性的感染率大约是相同的2010年,2011年和2012年(表1)。统计分析表明,感染率明显高于(比2011年在仙女)在成年女性,但没有显著差异()是在2010年或2012年。

描述应变多样性,与MLST 30样品进行分析(表2)。每年所有的样本集合的提交给放大茎7个位点的测序计划,但并不是所有的样品放大所有7个位点。总共30样品放大所有7个位点。序列的分析识别序列类型和等位基因。这些序列,2是成年女性和28是仙女。30分析菌株分为19针。

连接序列被用来构造一个neighbour-joining树(引导500迭代)来演示系统发育关系(图1)。使用序列从树扎根红孢子虫属边际从NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。

(表统计的计算参数3)表示,所有的位点核苷酸多样性(π)< 0.01,大部分的点突变是同义的(dN / dS)。多态站点的百分比(PS(%))从2.80%至1.0不等(1 - 2.8每100个基点snp)选择在每个等位基因变异位点。

(图goeBURST分析2)的菌株进行了比较即蓖麻蜱虫,收集挪威西北部的菌株MLST在线数据库。数据库包含序列的信息来自13个不同国家的317株。这些压力来自不同的宿主,和一些向量。

包括在这项研究的菌株是克隆复合体的一部分(CC) 9日10日和11日,除了单201(表4)。MLST数据库中的大多数菌株来自德国,和大多数的这些菌株属于CC1。另一个挪威MLST数据库中的压力主要来自羊(羊属白羊座转发),被诊断为延长和被定义为单例。

MLST数据库中的大部分的压力来自中欧(德国和斯洛文尼亚),这些菌株集群在一起的一部分goeBURST最小生成树(图2)。挪威菌株构成中间goeBURST树的一部分,但少比中欧菌株浓度和更长的树枝。

4所示。讨论

蜱传播的病原体答:phagocytophilum构成tick-infested地区家畜放牧的感染风险。转发尽管人类感染不是普遍在挪威,延长影响大量的羊县Møre og Romsdal [4]。在这项研究中,蜱传播的病原体的流行答:phagocytophilum在1804年被确定即蓖麻蜱虫被收集在三年内从2010年到2012年。总体感染率为2.83%,3.32%,和2010年的3.16%,2011年和2012年,分别为(4]。统计上,有一个显著的患病率答:phagocytophilum2011年在成年女性,但没有明显差异之间的感染率仙女和成年女性在2010年或2012年。一般,2到3 100蜱虫被病原体感染,表明这些地区蜱虫密度和高概率的增加多个蜱虫叮咬感染的风险更高。答:phagocytophilum可以维护本身没有的存在吗即蓖麻向量表示即蓖麻蜱虫可能不是自然循环的一个重要组成部分答:phagocytophilum(32]。

来描述答:phagocytophilum从收集到的菌株即蓖麻蜱虫,茎30阳性样本进一步分析序列输入(MLST)。30株的基因分型结果导致19个不同序列的分类类型(ST),其中没有一个是MLST数据库中找到。所有STs等位基因被发现和提交到数据库,但组合的等位基因的新数据库。菌株显示数量的多态的网站创建分离出的菌株之间遗传多样性蜱虫。有趣的是,菌株之间的遗传差异与成年女性(平均0.002)少于这些菌株中分离出仙女(平均0.018)。位点的核苷酸多样性dnaN,fumC,glyA,mdh,ph值,卡斯显著的高于菌株隔绝仙女菌株分离成年女性。核苷酸多样性是反映了突变率每核苷酸网站主机一代(33]。即蓖麻蜱虫three-host周期,通常是连接到不同的主机在不同的生命阶段。尽管许多潜在的主机在动物群中可用,只有少数选择物种选择作为主机(34]。仙女就会获得答:phagocytophilum细菌在喂养他们的第一个主机上的幼虫。德国的一项研究显示,97.9%的蜱虫喂养对啮齿动物的幼虫,甚至有大量可用的主机寻求仙女仙女没有选择相同的主机作为幼虫(35]。幼虫似乎并不适合所有的向量答:phagocytophilum菌株等领域洞变体(36]。寄主专一性的向量似乎保持答:phagocytophilum在某些细分市场周期和保护答:phagocytophilum自然感染(19,36,37]。的答:phagocytophilum菌株可能因此源自不同的宿主物种在仙女和成年女性,表明答:phagocytophilum菌株可能受到不同的进化率取决于host-vector互动受到的压力。答:phagocytophilum菌株主要是通过Ixodes蜱虫,向量的能力证明了欧洲蜱虫即蓖麻和即scapularis和美国蜱虫即scapularis,我马面。,即spinipalpis。卵巢传输(TT)尚未证明任何Ixodes蜱虫但已经证明在一个宿主矩头蝉属albipictus。这个独特的生态位的能力答:phagocytophilum适应(37]。

界定答:phagocytophilum主要是基于单一轨迹进行排序和聚类分析。研究基于16 s rDNA序列开始识别寄主专一性的菌株基因型在美国,但欧洲株似乎并不显示相同的特征(17,38- - - - - -40]。相对于其他家务位点,如mps4,mps2,groEL,和安卡,16 s rRNA基因太保守,提供一个高分辨率的系统发育分析(12),但系统发育分析答:phagocytophilum基于多个,异型的位点有可能描绘菌株基于他们的生态型和地理起源(11,16,22,36,40,41]。通过结合single-locus特点从多个轨迹,集群模式可以指派给一个以上的生态环境,提供一个更详细的了解菌株多样性和遗传性状。这个组合已经完成演示寄主专一性的集群基于安卡轨迹结合特征的发展史从16 s rRNA groEL位点。多个位点的测序证明有必要确定寄主专一性的集群(23,36,42]。MLST方案由七管家基因座单独的基因型基于2877个基点的连接片段核苷酸多样性,提供高分辨率的基因型,结果比较。这个方法是最近开发的,第一项研究利用MLST人口结构分析发表在2014年4月。Huhn et al。29日)报道,多个菌株中样本的限制他们的研究(29日]。尽管Huhn等人的研究,包括一系列的动物和人类,本研究只包括蜱虫,和多个菌株似乎并没有影响到测序。比较所有的连接序列从西北挪威MLST数据库中,这些序列与其他连接序列从挪威主要聚集在一起(图2)。本研究集群的菌株在CC 9中,10和11,这表明这些菌株显示克隆的特点。中欧菌株主要集中在CC1和数据库包含大部分菌株,源自人类或反刍动物。最遥远的连接序列是那些来自美国。压力来自美国有6级goeBURST联系,表明存在差异在6 7个位点。这一结果与先前的研究表明,是一致的答:phagocytophilum不同的菌株开发在美国比在欧洲29日,36]。

多态网站的评估显示,有更多比产生的同义替换(dN / dS)。snp的数量似乎并没有影响到基因的功能和主要会自发突变的诱变因素都与地理位置或特定的环境。单核苷酸多态性可以用来跟踪代(43]。许多不同的snp MLST已确定,但确定snp的信息还有待确定。

本研究证明了普遍存在的答:phagocytophilum在即蓖麻蜱虫分子基因分型和应用工具,MLST,研究菌株的多样性。变异的数量被确定在隔离了高度歧视性MLST方法和提供信息的力量之间的遗传多样性答:phagocytophilum菌株从西北挪威。菌株相比,孤立在世界范围内,压力从西北与其他挪威菌株和挪威聚集在一起构成CC 9, 10和11所示。遗传特性略有不同于欧洲中部菌株,表明地理起源进化的可能发挥作用答:phagocytophilum菌株。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

作者感谢Synnøve t . Broum帮助收集住蜱虫。

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