疾病监测, 2013, 28(5): 340-343
DOI: 10.3784/j.issn.1003-9961.2013.5.003
Grouping and evolution characteristics of rabies virus in China
TAO Xiao-yan, LI Hao, JIAO Wen-tao, TANG Qing, LIANG Guo-dong
Key Laboratory of Medical Virology, Ministry of Health, Institute for Viral Disease Control and Prevention, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 102206, China
Abstract
Objective To fully understand the grouping and evolution characteristics of rabies virus in China. Methods The phylogenetic analysis of rabies virus in China was conducted by using G gene complete sequences of China rabies street strains with clear background information obtained from GenBank and the G gene sequences of China rabies circulating strains collected by our laboratory with BEAST software. Results The analysis indicated that China rabies street strains can be classified as 6 groups:Group China Ⅰ is predominant, accounting for >80%, and circulates in 19 provinces. Group China Ⅱ, including 49 strains, circulates in 7 provinces. Group China Ⅲ, China Ⅳ, China Ⅴ and China Ⅵ include a few strains and circulate in limited areas. It is estimated that TMRCA, the common ancestor of China rabies circulating strains, was detected about 392 years ago. Conclusion Rabies virus group China Ⅰ is predominant in China, but the prevention and control of rabies caused by China Ⅱ and China Ⅵ viruses, related with wild animal rabies, should not be neglected.
Keywords:    rabies   rabies virus   evolution   circulating  

中国狂犬病病毒的分群和进化特征
陶晓燕, 李浩, 焦文涛, 唐青, 梁国栋
中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所, 卫生部医学病毒和病毒病重点实验室, 北京 102206
摘要
目的 为全面掌握我国狂犬病病毒的遗传进化特征和分群特点。 方法 对GenBank上具有明确时间、地域及宿主信息的中国街毒株G基因全序进行汇总,并结合本实验室获得的中国流行株G序列,利用BEAST软件,进行系统的时间进化分析。 结果 中国狂犬病流行株G基因的时间进化分析显示,我国流行株明显分为6群:ChinaⅠ群是我国的绝对优势群,数量占总数的80%以上,分布于19个省(自治区、直辖市);ChinaⅡ群,包括来自7个省(自治区、直辖市)的49个流行株;ChinaⅢ、 Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ群数量较少,分布地域也较为局限。中国流行株的最近共同祖先(TMRCA)可追溯至392年前。 结论 ChinaⅠ群是我国目前优势毒株群,同时应注意防范ChinaⅡ群和ChinaⅣ群野生动物来源的狂犬病流行。
关键词:    狂犬病   狂犬病病毒   进化   流行  

内容大纲
1 材料与方法
1.1 本研究分析数据
1.2 时间进化分析
2 结果
2.1 中国流行株种系发生分析
2.2 中国流行株的时间进化分析
3 讨论
　　狂犬病为一种以急性进行性脑脊髓炎为临床特征的人兽共患病，一旦发病几乎不可逆转，给人类生命安全带来了巨大威胁[1]。人和犬狂犬病主要由狂犬病病毒(rabies virus, RABV)引起，其中RABV的5个结构蛋白之一的糖蛋白(Glycoprotein,G)是病毒主要的致病决定因子，是研究病毒自然进化的理想目标[2]。
虽然基于一定数量中国毒株G基因序列的RABV变异分析和时空进化分析已有报道 ，但目前可用于分析的中国G序列数量比原有分析多出近2倍(现有300多条)，流行株的地域分布和宿主范围也有所扩大。
了解病原体的遗传进化特征是预防控制疾病的关键步骤[8]。本研究对GenBank上具有明确时间、地域及宿主信息的中国街毒株G基因全序进行汇总，并结合本实验室获得的中国流行株G序列，利用BEAST软件，进行系统的时间进化分析，以全面掌握我国RABV遗传进化特征和分群特点，为制定有效的狂犬病预防控制措施提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 本研究分析数据
　　本研究分析引用的狂犬病病毒G基因序列资料均来自GenBank，从本实验室建立的RABV数据库(与GenBank数据库同步更新至2011年1月6日)检索所有G基因全序或包含G基因全序的核苷酸序列，整理序列背景信息，挑选出有明确时间、地域及宿主背景的中国街毒株序列共208条。以上数据经ClustalX v2.1软件[9]完全比对后，利用BioEdit v7.0.4软件[10]将所有序列统一剪切为G基因编码区。来自GenBank的208条中国毒株序列与本实验室测定的112条序列共同组成中国毒株G序列数据集。
1.2 时间进化分析
　　数据集用ClustalX完全比对后，利用Modeltest软件[11]分析数据的最适碱基替换模型。利用BEAST软件包[12]中的贝叶斯MCMC(Bayesian Markov chain Monte Carlo)法对数据集进行分析，得到基于毒株分离时间的种系发生树，并计算得到不同分支的最近共同祖先(the time to most recent common ancestor,TMRCA)。
2 结果
2.1 中国流行株种系发生分析
　　本研究分析的中国流行株G基因全序共320条，来自23个省(自治区、直辖市)，6种宿主动物(犬、人、鼬獾、鼠、鹿、牛)。如图1所示，我国狂犬病病毒流行株明显分为6群：ChinaⅠ群是我国的绝对优势群，数量最多，占总数的80%以上(254/320)，且分布范围最广，来源于19个省(自治区、直辖市)；其次是ChinaⅡ群，包括来自7个省(自治区、直辖市)的49个流行株；ChinaⅢ、 Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ群数量较少，分布地域也较为局限。
ChinaⅠ群又可分为A、B两个亚群，B亚群由4个来自湖南的毒株构成，数量占绝对优势的A亚群则可细分为A1~A8共8个分支(图1)：A1分支主要来源于安徽(n=6)，还包括来源于湖南省和浙江省的毒株各1株；A2分支包括来源于9个省(自治区、直辖市)的59个流行株，主要是西南部(四川、重庆和云南)和中东部(安徽和河南)两个流行区的毒株，还掺杂个别东部(山东)和南部(湖南、广西和贵州)省(自治区、直辖市)的毒株；A3分支湖南毒株占绝对优势，另外还包括重庆、贵州、广西、江苏和河南毒株各1株；A4分支只包括5个流行株，其中3株来自山西，另外2株分别来自江西和湖南；A5分支除了1株湖南和1株云南毒株外，全部来自广西、贵州和江西；A6分支具有明显的地域特征，10个毒株全部来自湖北；A7分支中5株来自湖南，另外2株分别来自广西和河南；A8分支是ⅠA亚群中数量最多(106株)分布最广(15省区)的分支，主要包括我国东部(上海、浙江、江苏、山东和福建)及北部(北京、天津和河北)省区的流行株，还包括少量四川、重庆和陕西毒株，以及江西、安徽、云南和广西毒株各1株。

图1 BEAST软件构建我国320个流行株G基因进化树
Figure 1 Phylogenetic tree of G gene of 320 circulating strains constructed with BEAST software
BEAST软件构建我国320个流行株G基因进化树

  ChinaⅡ群中有8株来源于江西和浙江，宿主为鼬獾，命名为ⅡA亚群；其余41株主要来源于广西、湖南、贵州和广东，只有1株来自河南，构成ⅡB亚群。ChinaⅢ群只包括来源于河南、贵州和江苏的毒株各1株。ChinaⅣ群地域特征明显，4株全部来自内蒙古的狸(Raccoon dog)。ChinaⅤ群由4个重庆毒株和2个宁夏毒株构成。ChinaⅥ群由2个云南毒株和2个广西毒株构成。
2.2 中国流行株的时间进化分析
　　中国流行株的TMRCA可追溯至392年前，即公元1608年(95%HPD: 224-637年前)。ChinaⅠ~Ⅵ群的TMRCA分别为110 、92 、113 、6 、70 、76 年前。
ⅠA1亚群可能约51年前即在安徽出现，但ⅠA1亚群的安徽毒株都是1989年以前的，2004年以后安徽出现的毒株均属ⅠA2亚群，提示ⅠA1亚群可能已经在安徽消失，在浙江(2008)和广西(1998)尚有残存。ⅠA5亚群均为1997年以后的毒株，TMRCA可追溯至约37年前(1973年)，出现较早并延续至今。除ⅠA6和ⅠB亚群来源于同一省区外，ⅠA2、ⅠA3、ⅠA4、ⅠA7、ⅠA8均在多省区流行，而这5个亚群的TMRCA均在26年前内出现，即约1984年以后才开始传播扩散。与我国开展全国性的灭犬活动的时间相吻合。
3 讨论
狂犬病很早即在我国流行传播，早在2500年前的《左传》中即有公元前556年国人驱逐疯犬的描述。尽管人们从来没有停止过对狂犬病的认识和征服，但直至今日这一烈性传染病依然是我国人民生命安全的巨大威胁[13]。尤其是近十年来，我国人狂犬病发病率在20世纪90年代得到较好控制以后，又呈现了严重流行态势，狂犬病的预防和控制工作受到极大挑战。
通过对狂犬病流行株的遗传变异特点及可能的起源及传播方向的了解和推测，有助于我们制定更加有效的预防控制措施。通过对来源于我国23个省区(覆盖我国狂犬病主要流行区)的320个流行株的G基因的种系发生分析可知(图1)，目前流行于我国的RABV可以分为6群，与我国学者[3]之前的分群个数一致，其中ChinaⅠ群数量最多、流行范围最广，为优势毒株群。不同毒株群的流行范围和特点不尽相同。
ChinaⅠ群是我国的绝对优势群，数量占总数的80%以上，分布于19个省区。而ChinaⅠ群中的A亚群同源性极高，却数量最多、分布范围最广，可能是对我国目前狂犬病流行影响最大的亚群。ChinaⅠA亚群的TMRCA仅可追溯到约38年前，也就是20世纪80年代初，我国这一时期的狂犬病流行背景是全国上下开始统一开展灭犬行动，从而使我国居高不下的狂犬病发病率在90年代中期降至最低。灭犬行动直接导致了RABV宿主的缺失及大部分病毒的覆灭，我国目前呈广泛流行的狂犬病可能是由小范围残存的病毒传播扩散而来。
ChinaⅡ群不仅包括南方省区(湖南、广西、贵州、广东)的犬毒株，还包括分布于江西、浙江的鼬獾毒株(图1)。1994-1995，2002-2004 以及2007-2008年我国浙江和江西的局部地区，先后出现3次鼬獾狂犬病的流行，我国野生动物狂犬病的防治工作亦不可忽略[14]。
ChinaⅢ群参与世界分布群(Cosmopolitan)的循环[15]。目前世界分布群的形成可能与近200年资本主义的全球殖民扩展有较大关联,我国近200年内遭受殖民侵略，对外开放东部沿海，很可能由殖民者引入的毒株群仍在我国东部(江苏)及中部(河南)流行。
ChinaⅣ群均来自内蒙古的狸,与分离自韩国狸和犬的毒株亲缘关系较近 。韩国通过实施大规模免疫，于1985年即消除了狂犬病，然而1993年野生动物狸中又开始暴发狂犬病[17]，使得韩国重新陷入狂犬病的威胁之中。我国尚缺乏对野生动物狂犬病的监测，狸狂犬病的相关数据也非常有限，是我国狂犬病防控工作中的薄弱环节，亟待重视和加强。
ChinaⅤ群虽分布于宁夏、重庆两地，但宁夏这2个病例标本来自1985和1986年，1996-2010年间，宁夏除2002年有2例狂犬病病例报道外，一直处于无疫情状态，且2011年新发病例已证实由ChinaⅠ群引起[18]，所以ChinaⅤ群极有可能在宁夏已经消失，而重庆在1992和2005年均有该群毒株出现，说明重庆存在ChinaⅤ群。
ChinaⅥ群与东南亚毒株构成共同的循环圈，循环范围包括东南亚国家马来西亚、缅甸、泰国、老挝、越南、柬埔寨及中国的云南、广西[15]。东南亚与我国直接接壤，且边境交流频繁，不论是宿主动物的直接活动还是人类交往引起的宿主流动均比较容易实现，使得RABV在东南亚国家RABV与我国之间传播成为可能。
综上所述，我国目前狂犬病病毒宿主丰富、种群多样，不同种群的循环范围不尽相同。以犬为主要贮存传播宿主的ChinaⅠ群是我国目前优势毒株群。ChinaⅢ群与ChinaⅥ群的进化与亚洲或世界范围毒株有交叉，可能不仅在我国境内循环。同时应注意防范ChinaⅡ群和ChinaⅣ群野生动物来源的狂犬病流行。

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