马属动物源十二指肠贾第虫流行研究进展

朱姝颖,张苗苗,孙静静,2,李晓迎,2,张龙现,2,李俊强,2*

(1.河南农业大学动物医学院,河南郑州 450046;2.河南省人兽共患病国际联合实验室,河南郑州 450046)

十二指肠贾第虫(Giardiaduodenalis)又称蓝氏贾第虫(G.lamblia)或肠贾第虫(G.intestinalis),是一种具有鞭毛的单细胞真核寄生性原虫[1],其感染宿主范围广泛,可感染包括人在内的多种哺乳动物,具有重要的人兽共患性[2-3]。十二指肠贾第虫生活史简单,主要通过粪-口途径传播,在发育过程中有滋养体和包囊两个时期[4]。滋养体呈倒置的梨形,前端钝圆,后端渐尖细,背面隆起,腹面扁平,主要寄生于宿主的十二指肠或小肠上端并进行二分裂增殖;包囊呈卵圆形,折光性较强,经卢戈氏碘液着色后,呈棕黄色[5]。其主要通过误食被十二指肠贾第虫包囊污染的饮水或食物而引起感染[5]。动物感染十二指肠贾第虫后向外界排出包囊感染其他宿主[6]。据统计,全球每年约有2.8×108例贾第虫病例,大多数病例在发展中国家。

马属动物主要包括马、驴、骡,已经广泛应用于农业、军事、交通、娱乐等方面。马属动物广泛应用后成为人兽共患病的重要传染源。马属动物感染贾第虫首次发生于南非,此后世界各地马属动物感染贾第虫的情况相继报道[7]。贾第虫感染常引起马属动物的腹泻症状,同时也是引起肠炎的一种常见病因[8]。鉴于十二指肠贾第虫对于马属动物的严重危害,以及马属动物在贾第虫人兽共患传播过程中的重要作用,本文通过对马属动物源十二指肠贾第虫的流行病学总结和分析,以期更好的了解十二指肠贾第虫在马属动物中的流行情况和人兽共患潜力,从而为贾第虫病的综合防控提供参考。

1 十二指肠贾第虫的分类与集聚体分布

根据贾第虫的形态结构和感染宿主范围可分为9个种,分别为十二指肠贾第虫(G.duodenalis)、鹦鹉贾第虫(G.psittaci)、瓦氏贾第虫(G.varani)、袋狸贾第虫(G.peramelis)、仓鼠贾第虫(G.cricetidarum)、微小贾第虫(G.microti)、鼠贾第虫(G.muris)、敏捷贾第虫(G.agilis)和苍鹭贾第虫(G.ardeae)[9]。其中十二指肠贾第虫是唯一可以同时感染人类和多种哺乳动物的贾第虫[10]。

20世纪80年代以来,根据贾第虫酶的电泳迁移率对十二指肠贾第虫进行了基因型鉴定,分别鉴定了集聚体A和集聚体B[11]。通过聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术对十二指肠贾第虫特异性基因位点进行基因型分析,这些常见的基因位点包括核糖体小亚基RNA(small subunit ribosomal RNA,SSUrRNA)、磷酸丙糖异构酶(triosephosphate isomerase,tpi)、谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,gdh)、β-贾第素(β-giardin,bg)等[12-13]。根据这些基因位点的特异性和序列的差异性将其分为了8个集聚体,分别为集聚体A-H[14-15]。十二指肠贾第虫不同集聚体感染宿主范围也有不同,其中集聚体A和集聚体B主要感染人类、非人灵长类、反刍动物、马属动物、家兔、雪貂、海狸等,集聚体C和集聚体D主要感染犬科动物[16],集聚体E主要感染反刍动物和猪,集聚体F主要感染猫科动物,集聚体G主要感染啮齿类动物,集聚体H主要感染海豹等。十二指肠贾第虫各集聚体感染宿主的偏好性机制有待进一步从多组学或感染机制方面进一步研究。

通过对十二指肠贾第虫多位点基因型的分析,可以将集聚体A分为3个亚型,分别为AⅠ、AⅡ、AⅢ。其中,AⅠ亚型主要感染哺乳动物,AⅡ亚型多见于人类,AⅢ亚型多见于野生反刍动物[15]。用多位点技术集聚体B可分为2个亚型,分别为BⅢ、BⅣ,其中亚型BⅢ主要感染人和其他哺乳动物,亚型BⅣ大部分感染人[17]。随着测序技术的不断提高,十二指肠贾第虫高精度基因组序列的获得,通过对全基因组筛选获得高分辨率的基因分型技术,贾第虫分类学研究和分子溯源技术也在不断的提升。

2 十二指肠贾第虫的流行病学研究

2.1 十二贾第虫的流行情况

南非首次报道了马感染贾第虫[18],之后通过显微镜形态学观察、直接荧光抗体测定法(direct fluorescence antibody,DFA)、免疫荧光技术(immunofluorescence technique,IFT)和PCR扩增等检测方法和诊断技术,相继有马属动物源十二贾第虫感染的报道,世界范围内已经有13个国家报道了马属动物源十二指肠贾第虫的感染情况,其平均感染率为9.9%(569/5753)(表1),感染率最高的是在挪威的马属动物,高达30.4%(7/23)[19];其次为加拿大,感染率为20.0%(6/35)[8];我国马平均感染率为6.7%(130/1949),驴平均感染率为15.3%(215/1414)。马属动物源十二指肠贾第虫感染率的差异受多种因素的影响,如品种、气候、宿主等因素。

表1 世界范围内马属动物十二指肠贾第虫流行情况及集聚体分布

近年我国已有14个省(市)报道了马属动物(马和驴)源十二指肠贾第虫的感染情况,其平均感染率为10.3%(345/3363)(表2)。其中马感染率最高的为湖北(20.0%,4/20);其次为河北,感染率为16.2%(22/136);在山西和浙江2地区未见贾第虫感染的报道(0/15、0/23)。在已报道的14个省(市)马源十二指肠贾第虫的平均感染率为6.4%(130/1949)。驴源十二指肠贾第虫感染率最高为新疆17.3%(154/890);其次为青海(15.4%,2/13)、山东(14.7%,38/258)、辽宁(13.8%,4/29)、吉林(10.4%,5/48)、内蒙古(6.8%,12/176),平均感染率为15.3%(215/1414)。不同地区马属动物感染十二指肠贾第虫有差异,可能与饲养管理、地域、年龄、采样数量、宿主营养状况及免疫状态等因素有关。同时也与采样时的气候、温度和湿度有关(表3)。

表2 中国马属动物十二指肠贾第虫流行情况及集聚体分布

表3 马属动物十二指肠贾第虫在不同因素下流行和集聚体分布情况

2.2 感染风险因素分析

不同品种、年龄、性别、饲养方式下,马属动物的感染率各有不同(表3)。不同种类对马属动物十二指肠贾第虫的感染率差异显著(χ2=59.747,P<0.001),其中以驴的感染率最高(15.3%,215/1414),马次之(8.1%,350/4273),骡的感染率最低(6.1%,4/66)。马属动物不同品种对贾第虫的感染耐受性不同。

不同年龄对马属动物源十二指肠贾第虫的感染率差异显著(χ2=96.769,P<0.001),<1岁的感染率最高(16.1%,245/1525),其次是1～3岁(10.6%,74/701),感染率最低的为>3岁(7.3%,113/1556)。幼龄马属动物比成年马属动物更易感。不同性别的马属动物源十二指肠贾第虫的感染率差异显著(χ2=51.336,P<0.001),其中雌性马属动物的感染率最高(15.6%,172/1101),骟马(7.9%,48/610)和雄性马属动物(7.8%,58/748)次之。规模化养殖和散养的十二指肠贾第虫感染率差异亦显著(χ2=73.136,P<0.001),其中规模化养殖的马属动物源感染率(11.7%,421/3598)显著高于散养的马属动物源的感染率(2.1%,18/871)。这些不同风险导致的十二指肠贾第虫感染率的显著差异,对于临床上针对性防控马属动物源十二指肠贾第虫具有重要意义。

2.3 十二指肠贾第虫基因型分布

马属动物中共检测到4种十二指肠贾第虫集聚体(分别为A、B、E、G)和2种混合集聚体感染(A/B和B/E)。其中,集聚体B为优势集聚体,占总鉴定样品的67.8%(307/453);其次为集聚体A,占总鉴定样品的25.2%(114/453);集聚体E占总鉴定样品的5.1%(23/453);集聚体G占总鉴定样品的0.7%(3/453),以及混合感染A/B占1.1%(5/453)、B/E占0.2%(1/453)。马属动物源十二指肠贾第虫鉴定的4种集聚体中,集聚体A和集聚体B具有显著的人兽共患性,集聚体E主要感染反刍动物和猪,集聚体G主要感染啮齿动物。由此可见,马属动物在十二指肠贾第虫人兽共患传播过程,以及在不同动物之间跨物种传播中过程中可能起到重要作用。

不同地区马属动物源十二指肠贾第虫集聚体分布也存在差异,大多数地区报道的马属动物源十二指肠贾第虫感染,均以集聚体B为优势基因型(表1和表2)。意大利地区马属动物感染报道的是以集聚体A为优势基因型,波兰和土耳其地区马属动物感染中,仅分别检测到集聚体E[28]和集聚体A[29]的感染,并未检测到集聚体B。在我国的马属动物中,所有鉴定集聚体的地区,均鉴定了集聚体B(表2)。导致这些基因型分布差异的因素可能是与马属动物的饲养环境、品种、自身健康状态,以及样本量等因素有关。

3 小结

马属动物源十二指肠贾第虫的感染率和流行性都比较高,鉴定的4种集聚体中,以集聚体B为优势基因型,其次为集聚体A,均具有显著的人兽共患性。目前马属动物仍是牧区人民生活重要组成部分。马属动物感染十二指肠贾第虫可严重危害牧马的健康,还可跨地区、跨物种传播,应该引起足够的重视。研究发现,马属动物感染的十二指肠贾第虫均是以集聚体B为主,具有显著的宿主适应性特征,那么其宿主适应性的分子机制值得深入研究。同时,对于十二指肠贾第虫不同集聚体(A-H)基因组特征及比较基因组学研究,有助于进一步了解贾第虫的分类学和遗传进化,对贾第虫病传播动力学和防控措施的制定起到积极作用。