CC BY
662
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК 619:578.522:578.42:578.828.11:599.735.51
Утанова Г. Х., Плютина Т. А., Силаев А. П. Utanova G. H., Pliutina T. A., Silaev A. P.
ВЛИЯНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕТЕРМИНАНТ
НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВИРУСА ЭНЗООТИЧЕСКОГО ЛЕЙКОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
INFLUENCE OF THE GENETIC DETERMINANTS ON SPREAD OF THE ENZOOTIC BOVINE LEUKEMIA VIRUS
В настоящее время проблема энзоотического лейкоза крупного рогатого скота является весьма актуальной в связи с широтой распространения инфекции и интенсивностью развития эпизоотического процесса. Факторами, осложняющими борьбу с этим заболеванием, являются высокая скорость формирования генетического разнообразия популяции вирусов, а также несовершенство методов контроля над эпизоотическим процессом.
Целью наших исследований явился анализ взаимосвязи генетической изменчивости BLV с эпизоотическим процессом при энзоотическом лейкозе крупного рогатого скота. Материалом для исследований явились 104 пробы цельной крови от местных и импортных (Словакия, Эстония, США) коров, а так же литературные данные. Кровь исследовали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) на наличие ДНК провируса BLV с применением набора «ЛЕЙКОЗ» производства ИнтерЛабСервис (Россия).
Известно, что все 8 генотипов вLv ^1-8), включая подтипы, распространены в мире достаточно не однородно. В России встречаются в основном генотипы G4, G7А и G8. Завоз других генетических вариантов вирусов и, как следствие, появление рекомбинантных штаммов возможны при импорте инфицированного скота. Такая вероятность подтверждается результатами наших исследований.
При исследовании методом ПЦР крови от коров благополучного по лейкозу хозяйства, провирусная ДНК была обнаружена у 11,8 %. В то время как импортный скот показал носительство вируса в 33,3 % случаев (из Европы) и 26,4 % (из Америки). При этом традиционные методы исследования показывали инфекцию лишь у 0,3 % коров из США и не констатировали инфицирования скота из Европы. Из чего следует, что избежать развития энзоотии можно лишь усилив контроль над импортом скота, сделав для ввозимых животных обязательным молекулярно-генетическое тестирование на наличие у них BLV.
Ключевые слова: энзоотический лейкоз, крупный рогатый скот, распространение, генетическое разнообразие, генетические варианты.
The problem of the enzootic leukemia in cattle is very important today. It is connected with the wideness of distribution of the infection and rapid development of the epizootic process. The high rate of the genetic diversity formation of viruses population as well as the imperfection methods of control over the epizootic process complicate the fight against the disease.
The purpose of our research is the analysis of interrelation of genetic variability of BLV with the epizootic process at the enzootic cattle leukemia. The materials for researches were 104 tests of blood from local and import cows from Slovakia, Estonia, the USA, and the literary data as well. The blood was examined through polymerase chain reaction (PCR) to detect the DNA of the provirus BLV with the using of the set «LEUKOSIS» produced by InterLabService (Russia).
It is known that all 8 genotypes of BLV (G1-8), including subtypes, are distributed in the world unevenly. For Russia the genotypes G4, G7A and G8 are mostly common. Importing of other genetic variants of viruses and, as a consequence, the emergence of recombinant strains are possible through importing infected cattle. This fact is confirmed by the results of our research.
At research through PCR blood method from cows of the free from leukemia farms, proviral DNA was detected in 11,8 %. The import cattle showed a presence of virus in 33,3 % of cases (from Europe) and 26,4 % (from America). Thus, traditional methods of research showed the infection only at 0,3 % of cows from the USA and didn't state cattle infection from the European cattle. So, to avoid the development of the enzootic process they must keep a closer control over the cattle importing, having made the molecular-genetic test on BLV obligatory for all imported animals.
Keywords: enzootic leukemia, cattle, distribution, genetic diversity, genetic variants.
Утанова Гуля Хайлятдиновна -
аспирант факультета ветеринарной медицины и биотехнологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», г. Саратов Тел: (8452)-233292 E-mail: rector@sgau.ru
Плютина Татьяна Александровна -
студентка факультета ветеринарной медицины и биотехнологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», г. Саратов Тел: (8452)-233292 E-mail: rector@sgau.ru
Utanova Gulya Haylyatdinovna -
graduate student of Faculty of veterinary medicine
and biotechnology of Federal public
budgetary educational institution
of higher education «The Saratov state
agrarian university named
after N.I. Vavilov», Saratov
Tel: (8452)-233292
E-mail: rector@sgau.ru
Pliutina Tatiana Aleksandrovna -
student of Faculty of veterinary medicine and biotechnology of Federal public budgetary educational institution of higher education «The Saratov state agrarian university named after N.I. Vavilov», Saratov
Tel: (8452)-233292 E-mail: rector@sgau.ru
Микробиология, вирусология, иммунология, инфекционные болезни
Спецвыпуск № 1,
Вестник АПК
Ставрополья
Силаев Андрей Петрович -
студент факультета ветеринарной медицины и биотехнологии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», г. Саратов Тел: (8452)-233292 E-mail: rector@sgau.ru
Silaev Andrey Petrovich -
student of Faculty of veterinary medicine and biotechnology of Federal public budgetary educational institution of higher education «The Saratov state agrarian university named after N.I. Vavilov» Saratov
Tel: (8452)-233292 E-mail: rector@sgau.ru
Энзоотический лейкоз крупного рогатого скота (ЭЛ КРС) - одно из самых распространенных во всем мире, социально значимых заболеваний, ежегодно наносящих большой экономический ущерб и представляющих биологическую опасность для населения [4, с. 124-129; 5, с 85-88].
Возбудитель ЭЛ КРС - Bovine leukemia virus (BLV) является представителем уникального семейства вирусов, Retroviridae, имеющих диплоидный геном, состоящий из двух идентичных одноцепочечных позитивных молекул РНК, нековалентно связанных друг с другом вблизи 5'-концов. Очевидно, что образование гетерозиготных частиц при смешанной инфекции может быть механизмом создания генетического разнообразия за счет рекомбинаций. При этом один вирион может содержать 2 и более диплоидных нуклеоида, что, в свою очередь, повышает вероятность возникновения рекомбинантных вирусов. Помимо структурных белков, в состав вирионов ретровирусов входит ревертаза. Вирусный фермент имеет довольно примитивную структуру, что приводит к большому количеству ошибок при его работе. Кроме того, вирусная ревертаза не обладает экзонуклеазной активностью и не устраняет неточности своей работы. Этот факт также способствует увеличению количества мутантных потомков в вирусной популяции. Ретровирусы уникальны еще и тем, что могут существовать не только в исходной РНК-овой форме, но и в форме провирусной ДНК интегрированной в геном клетки хозяина. При формировании вирусных частиц не исключено включение фрагментов ДНК инфицированной клетки в состав вириона. Таким, образом, генетическое разнообразие популяции вирусов развивается по трем направлениям: полиплоидия, ошибочное транскрибирование и смешивание с геномом зараженной клетки [7, с. 434-436].
Целью наших исследований явился анализ взаимосвязи генетической изменчивости BLV с эпизоотическим процессом при энзоотическом лейкозе крупного рогатого скота.
Материалом для исследований явились 104 пробы цельной крови от местных и импортных (Словакия, Эстония, США) коров, а так же литературные данные.
Кровь исследовали методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) на наличие ДНК провиру-са BLV с применением набора «ЛЕЙКОЗ» производства ИнтерЛабСервис (Россия).
Bovine leukemia virus генетически не однороден. На основании структуры последователь-
ности локуса gp51 различают 8 генотипов BLV (G1-8), причем G4 включает подгруппы G4A и G4B, а G7 - G7A, G7B G7a Генотип G1 представлен в основном на территории США и Японии, менее распространен он в Австралии и Иране. G3 встречается в США и Японии. G2 и G5 выделяли от аргентинского скота и на Коста-Рики. В Европе наиболее распространен генотип G4, встречается он и в Аргентине. G6 распространен в Аргентине и Бразилии. Первоначально изоляты, отнесенные к G7 были выделены от итальянского скота, затем обнаружены в Чили, а в последствии в России ^7А), Украине (G7B) и Польше (G7Q. Самой богатой по генетическому разнообразию BLV признана территория Южной Америки, здесь встречаются все 7 выше описанных генотипа Bovine leukemia virus, но наиболее распространенным является G1. Недавно обнаруженный генотип G8 был изолирован в России, Украине и Хорватии [8].
Некоторые исследователи утверждают, что основной маршрут передачи BLV инфекции -это импорт зараженного скота. Так, охват большой географической области генотипом G4 можно объяснить обширной торговлей скотом. Во время Второй мировой войны около 70 % поголовья КРС в Польше было уничтожено и в рамках репарации после Второй мировой войны, скот импортировали из стран Западной Европы, в том числе из Германии, Нидерландов и Дании. Аналогичным образом в начале 60х годов прошлого столетия этот генотип попал из Дании на территорию бывшего СССР. Послевоенное расширение территории Советского Союза способствовало расширению ареала обитания генотипа G4 [8].
Разделение BLV на генетические варианты основано на выявлении аминокислотных замен в структуре жизненно важных вирусных белков, детерминированных локусом gp51. Всего насчитывается 21 аминокислотная замена. Наибольшее количество замен обнаруживается у генотипа G4. Биологическое значение всех этих изменений не известно. Очевидно, что выживают и получают географическое распространение положительные мутанты. Показано, что замена гистидина в позиции 142 на тирозин или лейцин влияют на способность Bovine leukemia virus к слиянию с клеткой, а следовательно, на его инфекционность в естественных условиях. Замещение изолейцина на треонин в положении 144 (наблюдается у генотипа G4), совместно с заменой серина на фенилаланин в позиции 56, изменяют специфически распознаваемый
64
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
антителами эпитоп. Замещение фенилаланина на серин в положении 146 снижает иммуноре-активность эпитопа, связывающего вирусней-трализующие антитела, так как изменяет его третичную структуру [8].
Изучение генетического разнообразия вирусов помогает понять корреляцию между трансформациями генотипа и прогрессированием заболевания, изменением инфекционности и тропизма вируса, результативностью профилактических и диагностических мероприятий, как серологических, так и молекулярно - генетических, а также установления филогенетических взаимоотношений изолятов.
На примере отдельно взятого, благополучного в течение многих лет по ЭЛ КРС хозяйства, можно проследить возможности генетического дрейфа и возникновения потенциала для различного рода рекомбинаций и мутаций.
При ежегодных плановых исследованиях методом РИД (реакция иммунодиффузии) весь скот давал отрицательный результат. Установленным является факт того, что диагностическая ценность РИД, как и других серологических методов меньше, чем молекулярно-генетических, в частности ПЦР [2, с. 59; 3, с. 29].
Связано это с тем, что ПЦР выявляет вирус или провирус как в патологическом материале,
так и в продукции, полученной от животных, в отличии от РИД, которая выявляет лишь антитела [1, с. 29-32; 6, с. 26-29].
При исследовании методом ПЦР крови от аборигенных коров, провирусная ДНК (носи-тельство ВЭЛ КРС) была обнаружена у 2 из 17 животных, что составило 11,8 %. Вскоре в хозяйство был завезен скот из Европы (Словакия и Эстония), который показал носительство в 33,3 % случаев при отрицательной РИД. Затем поступил КРС из Америки, среди которых 26,4 % оказались носителями провирусной ДНК, при этом РИД-положительными были только 2 коровы (0,3 % от обследованных).
Таким образом, можно констатировать, что с импортом скота происходит занос инфекции на территорию РФ. Учитывая географическую распространенность генетических вариантов BLV и возможности генетического дрейфа, можно предположить, что при этом будет происходить адаптация вируса в образовавшемся экологическом сообществе с появлением новых реком-бинантных штаммов.
Избежать развития энзоотии можно лишь усилив контроль над импортом скота, сделав для ввозимых животных обязательным молекулярно-генетическое тестирование на наличие у них BLV.
Литература:
1. Сравнительная диагностическая оценка серологического и молекулярно-генетического методов лабораторных исследований на лейкоз крупного рогатого скота / В. А. Агольцов, Е. С. Красникова, А. А. Щербаков, П. С. Мелкина, Е. А. Горель-никова, Н. А. Дружаева // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. Т. 90, № 4. С. 56 59.
2. Красникова Е. С., Курако У. М. Применение полимеразнойцепной реакции для исследования продуктов животного происхождения // Вестник Саратовского го-сагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. 2011. № 1. С. 29-32.
3. Красникова Е. С., Агольцов В. А., Мелки-на П. С. Диагностическая оценка серологического и молекулярно-генетического методов лабораторных исследований на ретровирусные инфекции крупного рогатого скота // Ветеринарная патология. 2013. Вып. 45, № 3. С. 23-29.
4. Красникова Е. С., Плютина Т. А. Новые аспекты необходимости ужесточения мер контроля над энзоотическим лейкозом крупного рогатого скота // Современные проблемы ветеринарной онкологии и иммунологии : материалы Междунар. науч.-практ. конф. Саратов, 2014. С. 124-129.
5. Красникова Е. С., Ларионова О. С. Биологическая безопасность продукции животных, инфицированных вирусами энзоотического лейкоза и иммунодефицита
References:
1. Comparative diagnostic assessment of serological and molecular - genetic methods of laboratory researches on cattle leukemia / V. A. Agoltsov, E. S. Krasnikova, A. A. Scherbakov, P. S. Melkina, E. A. Goreln-ikova, N. A. Druzhayeva // The Messenger of the Altai state agrarian university. 2012. T. 90, №. 4. P. 56-59.
2. Krasnikova E. S., Kurako U. M. Application of polymerase chain reaction for research of products of an animal origin // Messenger of the Saratov state agrouniversity of N. I. Vavilov. 2011. № 1. P. 29-32.
3. Krasnikova E. S., Agoltsov V. A., Melkina P. S. Diagnostically assessment of serological and molecular - genetic methods of laboratory researches on retrovirus infections of cattle // Veterinary pathology. 2013. Issue 45, № 3. P. 23-29.
4. Krasnikova E. S., Plyutina T. A. New aspects of needing of toughening of control measures over an enzootic leukemia of cattle // Materials of the International scientific and practical conference «Modern Problems of Veterinary Oncology and Immunology». Saratov, 2014. P. 124-129.
5. Krasnikova E. S., Larionova O. S. Biological safety of production of the animals infected with viruses of an enzootic leukemia and an immunodeficiency of cattle // Vestnik Veteri-narii. 2014. Issue 69, № 2. P. 85-88.
6. Krasnikova E. S., Utanova G. H. Application of polymerase chain reaction for detection of
в
естник АПК
Ставрополья
-Спецвыпуск № 1, 2015
Микробиология, вирусология, иммунология, инфекционные болезни
КРС // Вестник Ветеринарии. 2014. Вып. 69, № 2. С. 85-88.
6. Красникова Е. С., Утанова Г. Х. Применение полимеразной цепной реакции для детекции возбудителя энзоотического лейкоза в молоке коров // Вестник Ветеринарии. 2014. Вып. 70, № 3. С. 27-29.
7. Филдс Б. Вирусология. Т. 1. М. : Мир, 1989. 492 с.
8. The Molecular Characterization of Bovine Leukaemia Virus Isolates from Eastern Europe and Siberia and Its Impact on Phylogeny / Marzena Rola-Luszczak, Aneta Pluta, Monika Olech, Irina Donnik, Maxim Petropavlovskiy, Anton Gerilovych, Irina Vinogradova, Bhudipa Choudhury, Jacek Kuzmak // PLoS One. 2013; 8(3) : e 58705.
65
the causative agent of an enzootic leukemia
in milk of cows // Vestnik Veterinarii. 2014.
Issue 70, № 3. P. 27-29.
Fields B. Virology. M. : Mir, 1989. Vol. 1. 492
P.
The Molecular Characterization of Bovine Leukaemia Virus Isolates from Eastern Europe and Siberia and Its Impact on Phylogeny / Marzena Rola-Luszczak, Aneta Pluta, Monika Olech, Irina Donnik, Maxim Petropavlovskiy, Anton Gerilovych, Irina Vinogradova, Bhudipa Choudhury, Jacek Kuzmak // PLoS One. 2013; 8(3): e58705.
