嚙齒動物畢氏腸微孢子蟲分子流行病學(xué)進展

趙 威，周換換，徐柳蓮，馬天明，呂 剛

微孢子蟲(Microsporidia)是一類專性細胞內(nèi)寄生的真核生物，以前被認為是一種腸道原蟲，現(xiàn)在被歸類為真菌[1]。該病原體廣泛寄生于節(jié)肢動物、鳥類、哺乳動物和人類。目前，已分類鑒定的微孢子蟲超過160個屬約1 300個種，確認可感染人的有17個種，其中以畢氏腸微孢子蟲(Enterocytozoonbieneusi)最常見[1]，1985年首次在AIDS患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，隨后E.bieneusi感染病例在世界各地廣泛報道，據(jù)統(tǒng)計超過90%的人體微孢子蟲病病例是由其引起的[2-3]。感染E.bieneusi的免疫功能缺陷者或低下者常出現(xiàn)致死性腹瀉及全身癥狀，免疫功能正常者一般不表現(xiàn)臨床癥狀或呈自限性腹瀉[3]。

在人體發(fā)現(xiàn)E.bieneusi11年后，Deplazes等[4]首次在動物宿主(豬)體內(nèi)鑒定到該病原體。隨后大量研究表明E.bieneusi是人和動物常見感染的人獸共患病原體[5]。感染性的孢子也廣泛存在于水源、土壤等外界環(huán)境中，可通過“人-動物”傳播和介水傳播，具有重要的公共衛(wèi)生意義?？紤]到E.bieneusi的臨床和公共衛(wèi)生重要性，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)將其列為B類生物防范病原體，引起研究者們的高度關(guān)注[6]。

近年來，國內(nèi)外有關(guān)E.bieneusi感染動物的報道多集中于豬、牛、羊等家畜或農(nóng)場動物、非人靈長類和其他大型野生動物，而有關(guān)嚙齒動物的報道較少[1,7]。嚙齒動物是最大的哺乳動物群，分布于世界各地。尤其是鼠類，住在除南極洲以外的所有大洲，具有種群數(shù)量多、活動能力強、生活區(qū)域與人類社區(qū)和飼養(yǎng)動物有廣泛重疊和緊密的聯(lián)系等特征，同時鼠類在微孢子蟲病傳播中即充當(dāng)傳播媒介機械性攜帶病原體，也作為保蟲宿主直接傳播病原體，嚴(yán)重威脅人類健康。2010年，Cama等[8]首次報道豚鼠感染E.bieneusi，調(diào)查結(jié)果表明豚鼠是兒童感染E.bieneusi的傳染源。本文就嚙齒動物E.bieneusi的感染率、基因型和人獸共患風(fēng)險等作一綜述，以期為制定微孢子蟲病防控策略提供參考。

1 感染率

到目前為止，世界范圍內(nèi)共有來自6個國家的11項研究報道了嚙齒動物E.bieneusi感染，感染率范圍為1.1%～100%，總感染率為15.7%(319/2 037)，見表1。嚙齒動物的平均感染率在中國為10.5%(105/1 004)[7, 9-12]；瑞士和德國交界處為10.7%(31/289)[13]；秘魯為87.55%(7/8)[8]；波蘭為38.9%(121/311)[14]；斯洛伐克為1.1%(3/280)[15]；美國為35.9%(52/145)[16-17]。在以上有數(shù)據(jù)的國家中除了中國和美國，其他幾個國家僅有一項研究，因此，關(guān)于這些國家嚙齒動物E.bieneusi的感染率還應(yīng)該小心解釋。目前，我國也僅有5項研究報道了嚙齒動物E.bieneusi感染，涉及了黑龍江、河南、安徽、四川、北京等部分地區(qū)[7, 9-12]。因此，無論是我國還是世界范圍內(nèi)關(guān)于嚙齒動物感染E.bieneusi的流行病學(xué)資料還相當(dāng)匱乏。

不同嚙齒動物種類E.bieneusi感染率不同。栗鼠感染率為3.6%～71.4%[9,11,16]、草原犬鼠為48.3%[17]、松鼠為16.7%～42.9%[12,16]、田鼠為20.0%～39.1%[14,16]、小鼠為1.1%～87.5%[13-16]，大鼠為4.0%～7.9%[7,10,16]。由于目前各嚙齒動物種類研究的個體數(shù)量少，因此，不同嚙齒動物種類真正的感染率還很難確定。

2 基因型

由于大多數(shù)微孢子蟲孢子較小，E.bieneusi僅有2 μm左右，且在不同發(fā)育階段形態(tài)有所不同，光學(xué)顯微鏡觀察到的形態(tài)與糞便中真菌孢子相似，很難區(qū)分鑒定。目前，主要采用PCR擴增和測序技術(shù)對E.bieneusi進行種類鑒定和基因分型。標(biāo)準(zhǔn)的分型工具是基于擴增E.bieneusi核糖體RNA基因內(nèi)部243 bp長度片段的轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer, ITS)[18]。目前已經(jīng)確定的基因型超過500種，大部分具有宿主特異性，人感染的基因型至少有143種，其中49種基因型既可感染人也可感染動物具有人獸共患風(fēng)險[3,5,19-20]。通過系統(tǒng)發(fā)育分析，已將這些基因型分成至少11個群組，即群組1至群組11，其中群組1中的基因型占所有基因型總數(shù)的90%以上，并且包含了幾乎所有可感染人的基因型、同時可感染動物和人的基因型以及大多數(shù)動物體內(nèi)鑒定到的基因型。因此，群組1常被稱作人獸共患組，群組2至群組11中的基因型主要來自特定宿主或廢水，一般被認為具有宿主特異性[21-22]。

表1 嚙齒動物畢氏腸微孢子蟲感染率和基因型分布
Tab.1 Prevalence and genotypes distribution ofEnterocytozoonbieneusiin rodents

國家鼠種(拉丁名)陽性數(shù)/檢查數(shù)(%)基因型(個數(shù))參考文獻ChinaChipmunks (Eutamias asiaticus)49/279 (17.6)SCC-1 (17); SCC-2 (9); D (6); CHY1 (5); SCC-3 (5); Nig 7 (4); CHG9 (2); SCC-4 (1)[9]Brown rats (Rattus norvegicus)19/242 (7.9)D (17); Peru6 (2)[7]Rodents (Rattus spp.)?8/199 (4.0)CHG14(3); BEB6(2); D(2); CHG2(1)[10]Chinchillas (Chinchilla lanigera)5/140 (3.6)BEB6 (3); D (2)[11]Red-Bellied Tree Squirrels (Callo-sciurus erythraeus)24/144 (16.7)D (18); EbpC (3); SC02 (1); CE01 (1); CE02 (1)[12]Czech-Ger-many borderEast-European House Mice (Mus m. musculus)14/127 (11.0)D (6); PigEBITS5 (4); EpbA (2); C (1); H (1)[13]West-European House Mice (Mus m. domesticus)17/162 (10.5)D (4); Peru 8 (4); CZ3 (4); PigEBITS5 (3); S6 (1); C (1)表1(續(xù))國家鼠種(拉丁名)陽性數(shù)/檢查數(shù)(%)基因型(個數(shù))參考文獻PeruGuineapigs (Cavia porcellus)7/8 (87.5)Preu 16 (7)[8]PolandStriped field mouse (Apodemus agrarius)79/184 (42.9)D (6); gorilla 1 (1); WR8 (2); WR5 (1); WR7 (1)[14]yellow-necked mouse (Apodemusfla-vicollis)18/60 (30.0)WR6 (6); D (2); WR4 (1); WR1 (1); WR9 (1)Bankvole (Myodesglareolus)18/46 (39.1)D (2); WR6 (2); WR10 (2); WR2 (1)House mouse (Mus musculus)6/21 (28.6)WR3 (1)SlovakiaMice (Mus musculus musculus)3/280 (1.1)Peru6 (3)[15]USAEastern gray squirrel (Sciurus caro-linensis)11/34 (32.4)WL4 (5); Type IV (3); WW6 (2); PtE-bV+WL21 (1)[16]Eastern chipmunk (Tamias striatus)5/7 (71.4)WL4 (3); Type IV (1); WL23 (1)Woodchuck (Marmota monax)5/5 (100)WL4 (2); Type IV+WL20 (1), WL22 (1), WW6 (1)Deer mouse (Peromyscus sp.)13/55 (23.6)WL4 (10), WL23 (2), WL25 (1)Boreal red-backed vole (Myodes gapperi)1/5 (20.0)WL20+WL21(1)Meadow vole (Microtus pennsylvani-cus)3/10 (30.0)Peru11 (1), Peru11+Type IV (1), WL21+unknown (1)Prairie dogs (Cynomys ludovicia-nus)14/29 (48.3)Row (14)[17]

*該研究檢測了168只褐家鼠和31只亞洲家鼠

迄今為止，已在嚙齒類動物中鑒定到E.bieneusi基因型有48個[7-17]。不同嚙齒動物種類以及不同地理來源的動物感染的E.bieneusi基因型分布存在差異，可能存在地理和宿主隔離特征，見表1。基因型D和TypeIV是目前地理分布最廣、宿主范圍最大的兩個基因型[3,5]?；蛐虳在我國[7,9-11]、波蘭[14]、瑞士和德國交界處[14]的嚙齒動物中廣泛存在，而在美國[16-17]、斯洛伐克[15]和秘魯[8]的嚙齒動物中并未出現(xiàn)?；蛐蚑ypeIV則在美國嚙齒動物中常見而其他國家嚙齒動物中未出現(xiàn)[16-17]。此外，不同宿主來源的研究也鑒定到了一些獨特的基因型，如波蘭的研究發(fā)現(xiàn)小鼠類和田鼠類感染10個新的基因型，定義為WR1到WR10[14]；美國的研究發(fā)現(xiàn)14只草原犬鼠存在一個特殊的基因型定義為Row[17]；美國紐約飲用水源頭流域附近的野生嚙齒動物中發(fā)現(xiàn)嚙齒動物特有的基因型命名為WL20至WL26[16]；秘魯?shù)?只豚鼠感染特殊基因型Peru16[8,15]。筆者先前在黑龍江省野生褐家鼠體內(nèi)鑒定到兩個已知的基因型D和Peru6，其中基因型D為優(yōu)勢基因型占89.5%[7]。最近本課題組在海南的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，4種野生大鼠類感染E.bieneusi基因型有PigEBITS7、D、Peru8、HNR-I到HNR-III，其中基因型PigEBITS7呈現(xiàn)出優(yōu)勢性。一方面證實了基因型D分布廣泛，另一方面也支持了不同地理/宿主來源的嚙齒動物基因型構(gòu)成存在差異。

近年來，越來越多研究采用多位點序列分型技術(shù)(multilocus sequence typing, MLST)對E.bieneusi進行基因亞型結(jié)構(gòu)的鑒定和分析。Feng等[23]基于MS1、MS3、MS4和MS7位點，建立了E.bieneusi的MLST法，到目前為止，僅有一篇研究報道了嚙齒動物源E.bieneusi分離株多位點分型數(shù)據(jù)，該研究運用MLST法擴增了24只來自我國四川E.bieneusi感染的紅腹樹松鼠，MS1、MS3、MS4和MS716 位點分別擴增成功16、14、7和14個，測序結(jié)果顯示這四個位點分別出現(xiàn)8、3、3和2個亞型，4個位點全部成功的樣本僅有6個且均為基因型D，經(jīng)分析顯示它們之間存在5個MLG亞型[13]。接下來應(yīng)重點開展嚙齒動物源E.bieneusi的MLST研究，從而進一步評估嚙齒動物攜帶畢氏腸微孢子蟲的遺傳變異和群體遺傳學(xué)，為研究其傳播動力學(xué)奠定基礎(chǔ)。

3 公共衛(wèi)生風(fēng)險

利用E.bieneusiITS基因型序列構(gòu)建系統(tǒng)進化分析樹，結(jié)果顯示E.bieneusi基因型可分為至少11個組群[9]，組群1中的基因型數(shù)量占總基因型數(shù)90%以上[3]。大多數(shù)可感染人和動物的基因型均屬于組群1，因此，推測組群1中的基因型具有潛在人獸共患性[3]；其他組群中的基因型多數(shù)具有宿主特異性[16]，但也有一些在人體中發(fā)現(xiàn)[3,5]。已鑒定嚙齒動物感染的48個E.bieneusi基因型中有15個基因型(CZ3、Peru6、BEB6、C、D、EbpA、EbpC、H、Peru8、Peru11、Peru16、PigITS5、S6、TypeIV、Nig7)可以感染人，具有人獸共患性。其余33個人體未見報道的基因型中，在組群1中的有11個，分別為CHG2、CHG9、CHG14、SC02、WR1-WR4、gorilla1、WL20、WL21，這些基因型也具有潛在的人獸共患性。22基因型(SCC-1到SCC-4、CHY1、WL4、WW6、WL22-WL26、RW5-RW10、Row、CE01、CE02)目前僅在嚙齒動物中被鑒定到，具有一定的宿主適應(yīng)性，人獸共患性較小。嚙齒動物中廣泛存在人獸共患以及組群1中的基因型，提示嚙齒動物感染的E.bieneusi具有一定人獸共患風(fēng)險。

2010年，Cama等[8]利用顯微鏡檢測方法發(fā)現(xiàn)秘魯一名2歲大的嬰兒感染了E.bieneusi，隨后分子鑒定為一個罕見的基因型，定義為Peru16。為了追溯該嬰兒E.bieneusi感染的來源，研究者檢測了其家庭中飼養(yǎng)的幾種動物，在7只豚鼠檢測到E.bieneusi且均是基因型Peru16，隨后又檢測了其他不同家庭來源的豚鼠，結(jié)果顯示豚鼠是Peru16的自然保蟲宿主。這些證據(jù)表明該嬰兒感染E.bieneusi可能是由豚鼠傳播的。

最近，張龍現(xiàn)課題組[10]開展河南某奶牛繁育中心奶牛以及該中心附近大鼠和蒼蠅E.bieneusi感染情況，發(fā)現(xiàn)大鼠和奶牛交叉攜帶基因型BEB6和CHG2，表明這兩個基因型存在大鼠和奶?；鞯目赡苄?。筆者課題組也在黑龍江某糧倉附近的褐家鼠體內(nèi)檢測到人獸共患的基因型D，表明攜帶E.bieneusi的褐家鼠可能造成糧倉糧食的污染而導(dǎo)致人體感染，因此，應(yīng)注意鼠類防控，減少對糧食的污染和破壞[7]。

4 結(jié) 語

嚙齒動物可攜帶多種病原體，目前人們對鼠體內(nèi)感染的一些新現(xiàn)的人獸共患的腸道原蟲寄生蟲病的了解還比較少，近年來，鑒于E.bieneusi食源性和水源性傳播，其在公共衛(wèi)生健康方面越來越受到關(guān)注，但仍缺乏人和動物E.bieneusi流行病學(xué)調(diào)查資料。越來越多的證據(jù)表明，鼠類等嚙齒動物糞便很容易造成水源污染，增加了E.bieneusi人獸共患的傳播風(fēng)險。應(yīng)改善不良的衛(wèi)生和飲食習(xí)慣，加強對鼠類傳播微孢子蟲病的認識，建立健全的鼠類的防控體系。此外，有關(guān)E.bieneusi對動物的入侵機制、致病性和傳播途徑等方面仍不清楚，應(yīng)進一步對E.bieneusi群體遺傳學(xué)開展更多的調(diào)查研究。

利益沖突：無