ВИРУС ВИРУСНОЙ ДИАРЕИ КРС. ЦИТОПАТОГЕННЫЙ И НЕЦИТОПАТОГЕННЫЙ
БИОТИП И ГЕНОТИПЫ 1 И 2-ГО ТИПА В ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ЛАБОРАТОРНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ.
Из Оклахомской лаборатории болезней домашних животных было получено 103 образца, которые были положительны на ВД-КРС в ОТ-ПЦР. Эти образцы включали: супернатанты от вирусных изолятов, сыворотки и пат.материал. Для определения цитопатогенности биотипа, проводили изоляцию вируса на культуре клеток. 29 из 103 образцов были получены при скрининге на ВД-КРС, 32 от ОАДЛ (вскрытия) и 43 от живых животных с различными клиническими состояниями. В 2
-х образцах содержались как цитопатогенный, так и нецитопатогенный биотипы. Из 105 образцов ВД-КРС 26 были 1-го типа цитопатогенного штамма (24,8%), 38 отнесены к 1 типу нецитопатогенного штамма (36,2%), 10 были 2 типа СР штамма (9,5%) и 31 - 2-го типа нецитопатогенного штамма (29,5%). NCP биотип изолировали чаще (65,7), чем СР, и 1-й тип генотипа чаще (61%), чем 2-й.NCP-биотипы встречались чаще при скрининге стад. Этот биотип также преимущественно встречался при респираторных заболеваниях сопровождающихся фибринозной пневмонией. 1-тип встречался чаще у скота с энтероколитами без системных повреждений. СР-встречался преимущественно у скота с энтероколитами и системными повреждениями. СР биотипы также
изолировали из образцов сыворотки.
ВД-КРС вызывает инфекции и заболевания крупного рогатого скота. ВД-КРС-одноцепочечный РНК вирус являющийся членом рода Pestivirus, сем. Flaviviridae. Другие вирусы этого рода также важны в ветеринарном отношении это вирус классической чумы свиней (HCV) и BDV - поражающий овец.
ВД-КРС подразделяют по биотипу и генотипу. Цитопатогенный (СР) или нецитопатогенный (NCP) - биотип, устанавливают на основании наличия или отсутствия цитопатического эффекта в культуре клеток. Генотипы (1-го или 2-го типа) идентифицируют методом ПЦР и изучением антигенов(7,9). Тип 1 в дальнейшем подразделяют на 1а и 1в подтипы.ВД-КРС поражает скот всех возрастов, включая плоды, восприимчивых к инфекции, телок и коров (2). Инфекция ВД_КРС может вызывать поражения единичных органов или системные поражения. Эта инфекция может быть скрытой, либо напротив острой поражая респираторный, желудочно-кишечный тракт и вызывая геморрагические формы (NCP биотипы), хронические заболевания с вовлечением многих органов, болезнь слизистых, фетальные инфекции (аборты, мертворожденные), конгенитальные дефекты, рождение иммунотолерантных телят и персистентная инфекция (PI) скота.
Скот с PI имеет только NCP биотип и считается резервуаром инфекции потому-что он сохраняет и выделяет вирус в течении всей жизни.
Диагностика ВД-КРС заключается в выявлении микро и макро изменений характерных для ВД-КРС. Другими диагностическими критериями специфичности вируса являются: 4-х кратное увеличение титра сыворотки ВД-КРС взятой с интервалом 3-4 недели, присутстие антител к вирусу ВД-КРС в фетальных жидкостях и/или преколостральных образцах позволяет выявить инфекцию в течение беременности. Обработка флуоресцирующими антителами замороженных срезов, позволяет выявить антиген вируса иммуногистохимическим тестированием ВД-КРС в фиксированных тканях. ПЦР-детекция геномного материаля вируса в тканях, сыворотках и/или клетках крови. Изоляция вируса на культуре клеток.
Распространенность различных биотпов и генотипов в диагностических лабораториях важно знать диагностам и практическим ветеринарным врачам. Определение изолятов вируса ВД-КРС также важно потому- что большинство лицензированных вакцин ВД-КРС в США соответствуют ВД-КРС 1-го типа. Тем не менее из недавних сообщений известно, что 1 доза вакцины модифицированного живого вируса ВД-КРС 1го типа защищает телят от клинических проявлений вызываемых вирусом 2-го типа (5). Присутствие вируса 2-го типа в организме животного, вакцинированного 1-м типом, может отражать недостаточно полную защиту, утечку вакцинного штамма, мутацию вируса и/или рекомбинацию
формирующую новый вирус.Цель этих исследований в выявлении генотипов 1-го или 2-го типа в ВД-КРС позитивном материале получаемом в диагностических лабораториях и биотипов, их связи с различными клиническими проявлениями и пат.картинами.
Материалы и методы
.Вирусы. Из 103 образцов полученных от OADDL мы провели изоляцию вирусов, как описанно в исследовании (10). Оразцы инокулировали в перевиваемую культуру клеток на 24 луночных плашках. Зараженные культуры наблюдали 5-7 дней на наличие цитопатологии и субпассировали через 5-7 дней. Культуры тестировали на ВД-КРС непрямым иммунофлуоресцентным методом. В качестве парвичных антител использовали моноклональные антитела Mabs 15c5 и 20.10.6. Образцы включали супернатанты от вирусных изолятов (n=79), сыворотки (n=
17), и пат. материал (n=7) которые были позитивны при изоляции вируса. Биотип устанавливали на основании наличия или отсутствия выраженного цитопатического эффекта. Образцы собирали с ноября 1994 по январь 1998.ПЦР-анализ. Экстракцию и препаровку вирусной РНК мы осуществляли как описанно в работе (8). Общую РНК от замороженных и оттаянных инфицированных монослоев или вакцины препарировали кислой гуанидин-фенол-хлороформной экстракцией. Эта процедура была модифицированны использованием смеси фенол-хлороформ
5:1 рН 4,5. Кратко, аликвоту 375 мкл вирус содержащей жидкости переносим в 1,5 мл пробирку, куда добавляаем 1,5мкл тРНК (10мг/мл). Затем вносим 375 мкл денатурирующего рабочего раствора (0,35 мл 2-меркаптоэтанола (2 ме/50мл) и 75 мкл 2М ацетата натрия) и перемешиваем содержимое пробирки, переворачивая ее. Добавляем 750 мкл фенол/хлороформа рН 4,5 осторожно перемешиваем , переворачивая пробирку в процессе инкубации на льду в течении 15 минут. Пробирку центрифугируем 10 тыс. g 15 минут. Водную фазу, около 700 мкл. переносим в чистую пробирку на 1,5 мл. РНК преципитируем добавлением 1-го объема 100% изопропанола и инкубацией при -20С, центрифугируем (10 мин. 10 тыс. g), супернатант удаляем. Осадок растворяем в 300 мкл. денатурирующего рабочего раствора и добавляем 1 объем 100% изопропанола. После 30 минутной инкубации при -20 С пробирку центрифугируем и супернатант удаляем. Осадок ресуспендируем в 75% этаноле, перемешиваем, инкубируем 10- 15 минут при комнатной температуре и центрифугируем 10 тыс. g 5 мин. Супернатант удаляем, осадок подсушиваем 5-10 мин и ресуспендируем в 15 мкл. DEPC-Н2О. Материал храним при -70 С.Консенсусные праймеры Р1 и Р2 выделяют регион пестивирусного генома ЕО (826 п.н.) который максимально гомологичен у 3-х пестивирусов (ВД-КРС 1-го и 2-го типов и BDV) и не имеет гомологии с другими регионами пестивирусных геномов (11). На этой последовательность гибридизируются 3 типоспецифических праймера ТS1, TS2 и T3. Длинна амплифицируемой ДНК для Т праймеров была следующей: TS1 (566), TS2 (488),
TS3 (223). Консенсусные праймеры ПЦР P1/Р2 амплифицируют регион длинной 826 п.н. Во второй реакции вложенной ПЦР полученный ПЦР продукт реагировал с ТS1,TS2,TS3 и Р2. ТS1/P2 продукт был специфичен для BDV, TS2/Р2 для ВД-КРС тип 2 и TS3/Р2 для ВД-КРС тип 1. Компоненты ПЦР кита, время, температурные режимы использовались в соответствии с наставлением. Реагенты включали вирус транскриптазу вируса лейкемии (Mul V) 50 ЕД/мкл., ингибитор РНК-азы 20 ед/мкл, ДНК полимеразу (5 мкг/мл), 10 мМ каждой dATP, dCTP, dGTP и dTTP и 10х ПЦР буфер II (500 мМ КСl, 100mM трис НCl pH8,3 в 25 мМ растворе MgCl2). Для постановки ОТ в пробирки вносили 20 мкл реакционной смеси содержащей: 4мкл. 25 мМ МgCl2, 2 мкл 10х ПЦР буфера, 2 мкл DEPC H2O (деионизированной), 2 мкл каждого dGTP,
dCTP, dTTP, dATP, 1 мкл ингибитора РНКазы, 1 мкл МulV обратной транскриптазы, 1 мкл образца, 1 мкл Р2. ОТ проводили при 42С 15 мин. после начальной денатурации (99С 5 мин.) и затем охлаждение 5С 5 мин. Затем в пробирку добавляли следующие компоненты: 4 мкл 25 мМ раствора МgCl2, 8 мкл 10х ПЦР буфера II, 65,5 мкл DEPC DI H2O, 0,5 мкл ДНК полимеразы, 1 мкл Р1 и 20 мкл ОТ-реакционной смеси до общего объема 100 мкл. Начальный этап реакции длился 105 сек при 95С. 35 циклов проходили при 95С 15 сек и 60С 30 сек. Заключительный этап 72С 5 мин. Продукт хранили при 4С и анализировали после электрофореза в 2% геле агарозы.Вторую реакцию осуществляли с ПЦР продуктом и типоспецифическими праймерами (11). В 100 мкл реакционной смеси содержалось: 8 мкл 25 мМ МgCl2, 10 мкл 10хПЦР буфераII, 68,5 мкл DEPC DI H2O, 2 мкл каждого дезоксирибонуклеотида, 0,5 мкл ДНК полимеразы, 1 мкл каждого праймера (Р2, TS1, TS2 и TS3) и 1 мкл образца 1:500 в DEPC DI H2O. Образец проходил 25 циклов : 94 С 1 мин, 50 С 45 сек, 72 С 45 сек. Реакционный продукт хранили при 4 С. Электрофорез проводили в 2% геле агарозы. Расположение праймеров в геноме пестивирусов таково, что каждый типоспецифический, по отношению к пестивирусам, праймер дает такой размер амплифицируемой ДНК, который характерен для каждогого типа пестивирусов.
Регистрация наблюдаемых случаев.
Образцы забирали от живых животных или во время аутопсии. В ОADL при вскрытии полностью регистрируют данные макро и микроскопических исследований и данные по изоляции вирусов и бактерий. Дополнительные данные включали: возраст животного, время заболевания, врямя взятия пробы, вакцинации (если известно), тип вакцин, бактериальные и вирусные изоляты найденные помимо ВД-КРС.
Стат. анализ.
Сравнивали между собой генотипы (1 и 2 типы), биотипы (СP и NCP). Для каждой представленной категории применяли биноминальный тест, переформируя в тест нулевой гипотезы в котором соотношение сp и образцов было эквивалентно 0,5. Этот тест повторяли для тестирования нулевой гипотезы где пропорция 1-го типа эквивалентна
0,5.Результаты.
Время и место происхождения. 103 образца от КРС полученны OADDL из 8 различных штатов. Штаты и число образцов: Оклахома (71), Канзас (14), Миссури (7), Аркканзас (3), Вуоминг (3), Техас (3), Нью-мексика (1), Айова (1).
Возраст 82 из 103 животных, отмечен в таблице 1. В ней возраста распределены по различным презентациям. 4 презентации с наибольшим количеством животных: диспансеризация (20), респираторные заболевания (24), диарея (17) и аборты (10). Диарея наблюдалась в 2-х возрастных группах (молодняк и старые животные). Все респираторные болезни и часть диарей наблюдались у молодого скота (менее 2-х лет). Диспансеризацию проводили у животных в возрасте от 3 до 36 месяцев, за исключением одного 8 летнего животного.
Изоляция вирусов. 103 образца были положительны на ВД-КРС при изоляции вируса на культуре клеток и идентификации вирусного антигена (таб 2-4). 29 из 103 образцов (27,2%) были получены при диспансеризации (таб.2), 32 (31,1%) на вскрытиях ОАDDL и 43 (41,7%) от скота с различными патологическими состояниями и писмертно (таб.2).
Биотипы и генотипы.
При проведении ПЦР 60 проб из 103 дали полосы консенсусного ПЦР продукта. Тем не менее, все 103 образца дали полоски типоспецифического ПЦР-продукта. 2 образца давали полосы, как 1-го типа, так и 2-го типа, ВД-КРС. Так, ПЦР-анализом было выявлено 105 ВД-КРС позитивных объектов (Табл.2). Из 105 образцов ВД-КРС 26 были 1-го типа цитопатогенного штамма (24,8%), 38 отнесены к 1 типу нецитопатогенного штамма (36,2%), 10 были 2 типа СР штамма (9,5%)
и 31 - 2-го типа нецитопатогенного штамма (29,5%). NCP биотип изолировали чаще (65,7), чем СР, и 1-й тип генотипа чаще (61%), чем 2-й. BDV - 3 тип пестивирусовАнамнестические данные обьектов.
Вся выборка для исследований OADDL включала несколько клинических состояний, в т.ч. диспансерное обследование на ВД-КРС инфекцию скота, животных с единичными и множестваенными органическими поражениями, павших и вынужденно убитых животных, и абортирававших животных. NCP-биотипы встречались чаще при скрининге стад. Этот биотип также преимущественно встречался при респираторных заболеваниях сопровождающихся фибринозной пневмонией. 1-тип встречался чаще у скота с энтероколитами без системных повреждений. СР-встречался преимущественно у скота с энтероколитами и системными
повреждениями. СР биотипы также изолировали из образцов сыворотки.Источники образцов полученных для изоляции вируса/генотипирования. Компоненты тканей для изоляции вируса и определения ВД-КРС отражены в таблицах 4 и 5. 2 образца от пат. материала содержали NCP штаммы как 1-го так и 2-го типа. Одни образцы были получены в процессе диспансеризации, другие от животных с признаками респираторных заболеваний (табл.2). Но статистической зависимости, между биотипом/генотипом вируса и источником его получения, выявить не удалось, за одним исключением из сыворотки мы изолировали только NCP штаммы (табл. 4 и 5).
Пат. вскрытия. 32 изолята были получены от трупов (табл.3). Они включали 15 штаммов 1 го типа СР, 9 NCP 1 типа, 2 СP 2 типа, 6 NCP 2 типа. Среди всех этих случаев 1-го генотипа было больше, чем 2-го (Р< 0,05). Статистически явные различия между генотипами и биотипами были выявлены для нескольких органов и систем. Значительно чаще генотип 1 го типа, выявляли при фибринозной пневмонии (Р<0,05). Скот с энтеро-колитом без системных повреждений чаще имел 1-й тип чем 2-й (P<0,05). Скот с энтероколитом и системными повреждениями, такими как язвы пищеварительного тракта и некрозы лимфатической ткани чаще имел CP биотип, чем NCP (P<0,05). При проведении исследований у
одного животного были обнаружены геморрагические поражения (пневмония), у него изолировали NCP штамм 2-го типа. Все 4 ВД-КРС изолята от фетальных тканей были нецитопатогенными.Изоляция бактерий и других вирусов в ВД-КРС позитивном пат. материале. Другие инфекционные агенты помимо ВД-КРС были выделенны в 8 из 11 случаев фибринозной пневмонии. В 5 случаях это была Pasterella haemolytica. В одном случае вирус парагриппа-3. И Haemophillus somnus тоже в одном случае. У 3-х животных с фибринозной пневмонией бактерий не выделили. В 2-х случаях от телят выделяли Р. haemolytica, P. Multocida и Actinomyces piogenes. Среди 15 случаев энтеро-колита 3 были положительны на Salmonella spp. Двое из этих животных имели простую диарею без системных повреждений, тогда как другое животное имело кровавый понос и язвы слизистой ротовой полости.
Вакцинальные истории.
Вакцинальные истории были получены путем обзора регистрируемых данных. 54 образца были получены от вакцинированного скота. В нескольких случаях данные о вакцинации и типе вакцины отсутствовали. Наличие взаимосвязи между вакцинным штаммом и выделяемыми изолятами, установить не удалось. В вакцинированной группе изолировали как цитопатогенные так и нецитопатогенные штаммы, 1-го и 2-го типа. 5 образцов было получено от животных провакцинированных живой аттенуированной вакциной. От телят 30-90 дней после вакцинации было изолированно 3 цитопатогенных штаммов 1-го типа, 1 штамм 1-го типа нецитопатогенного биотипа от теленка спустя 17 дней после вакцинации, и 1 штамм 2-го типа
нецитопатогенного биотипа от теленка в 4 дня после вакцинации. 4 образца были от телят привитых инактивированной вакциной. 1 CP штамм 1-го типа от теленка 150 дней после вакцинации, 1 NCP штамм 1-го типа ,был получен от теленка с неизвестными вакцинальными даннными, 1 NCP штамм 2 типа был от теленка спустя 14 дней после вакцинации и 1 СР штамм 2-го типа был от теленка с неизвестными вакцинальными данными. 5 образцов были от телят у которых не был зарегистрирован тип вакцины. 3 СЗ штамма 1-го типа были от телят 32-131 дней после вакцинации, 1 NCP штамм 1 типа - от теленка 14 дней после вакцинации, и 1 NCP штамм 1-го типа от теленка с неизвестными вакцинальными данными.Обсуждение.
Из 105 образцов ВД-КРС было выявленно большее число нецитопатогенных биотипов и генотипов 1 типа, чем цитопатогенных биотипов и генотипов 2 типа. В этой работе впервые показанно присутствие обоих геноипов, 1-го и 2-го типа среди изолятов ВД-КРС. Недавно в Канаде стало наблюдатся увеличение частоты случаев ВД-КРС среди скота (4). Использование тестов на основе ПЦР или моноклональных антител позволяеет выявить присутствие 2-х генотипов ВД-КРС с антигенными различиями между собой (7,9). Более ранние исследования базировались на раздедении ВД-КРС на цитопатогенный и нецитопатогенный биотипы. Например, изучение изоляции вируса ВД-КРС диагностическими лабораториями с 1989 по 1995 годы выявило разброс встречаемости NCP от 66,1% до 87,7% в сравнении с 12,3%-33,9% CР штаммов (4). В нашем исследовании NCP биотип изолировали чаще (65,7%), чем СР
. 95,3% образцов из Канады были 2-го типа (ранние исследования). Типирование ВД-КРС методом ПЦР, дает дополнительную информацию об эпидемиологии этого вируса среди КРС и, в частности о встречаемости его генотипов/биотипов в лабораторной практике. Частота генотипов/биотипов может увеличиватся за счет увеличения поражаемости органов или систем. NCP биотипы и генотипы 1-го типа больше встречались у скота с респираторными заболеваниями. Также, скот с патологоанатомическими признаками фибринозной пневмонии имел преимущественно 1 генотип. Интересно что, скот с патологоанатомическими признаками энтерита/колита (с системными повреждениями), перимущественно имел СР штаммы. Такие различия должно быть связанны с тем, чтопатологоанатомические повреждения скота соответствуют БС (2). Скот с БС имел СР штамм в течение всего периода заболевания. Патогенез БС обусловленной ВД-КРС вероятно запускается когда СР штамм вызывает суперинфекцию персистентно инфицированного NCP ВД-КРС скота. Таким образом выдна явная зависимость наблюдаемой патологии и совместной репродукции NCP/CP штаммов.
Зависимости между биотипами и параженными тканями выявить не удалось. Однако из сыворотки изолировали преимущественно NCP штаммы. Хотя мы наблюдали единичный случай выделения СР штамма из крови. Очевидно, что набор вирусов из образцов тканей от трупов соответствует наблюдаемым микроскопическим изменениям.
Вакцинальный статус у животных мы определяли интерпретимруя результаты диагностических исследований. Нахождение ВД-КРС в образцах от вакцинированных животных, является спорным для клинической интерпретации. Это особенно важно в течении 2-х недель после вакцинации живой аттенуированной ВД-КРС вакциной. Возможная интерпретация такого сценария включает: 1) вирус может быть вакцинного происхождения 2) вакцина как живая, так и инактивированная может не дать протективного эффекта против виремии. 3) вакцина содержащая только 1-й генотип может не защищать от вируса 2-го генотипа. 4) вакцина может содержать посторонний NCP ВД-КРС штамм, ввиду вирусной контаминации культуры клеток (3). В представленном исследовании от скота вакцинированного живой вакциной было выделенно 5 изолятов. Причем 2 типа был только один изолят среди полученных в течении 2-х недель после вакцинации. Так как живая культуральная вакцина содержала только вирус 2-го типа, то остальные изоляты несомненно были не вакцинного происхождения.
Ценность данных исследований заключается в определении наличия 1-го и 2-го типов в материале поступающем в диагностические лаборатории. Также определяли биотип вируса на культуре клеток. Соотношения
биотип/геноип, вакцинальные истории , клинические и патолого анатомические изменения, возраст животных, даты исследований, так же учитывались в данной работе. Хотя данная работа не может рассматриватся как эпидемиология вируса в таких штатах как Оклахома, данная информация важна для диагностических лабораторий для диагностики инфекций и заболеваний скота которые могут быть вызваны ВД-КРС и дифференциальной диагностики. В добавок данная работа подтверждает что 2-й тип вызывает различные клинические формы , часто вызывая тяжелые патологии и гибель. Вероятно необходимы контральные исследования выявляющие протективные свойства вакцин против 2 типа ВД-КРС.
Мы благодарим ОADDL за предоставленные вирусные изоляты и данные учета. Также мы благодарны за поддержку Диане Моффит за редактирование данной статьи.
NCP-биотипы встречались чаще при скрининге стад. Этот биотип также преимущественно встречался при респираторных заболеваниях сопровождающихся фибринозной пневмонией. 1-тип встречался чаще у скота с энтероколитами без системных повреждений. СР-встречался преимущественно у скота с энтероколитами и системными повреждениями. СР биотипы также изолировали из образцов сыворотки.