1.3. Cỳm gia cầm và cỏc ủặc ủiểm của virus cỳm gia cầm
1.3.3.1. Sự tiến hóa của virus cúm A/H5N1 và phân loại Clade dựa trên phân tích hệ phả gen HA
Năm 1996, H5N1 ựược phân lập từ ngỗng tại một ổ dịch ở Quảng đông (Trung Quốc) và chủng này ủược coi là chủng nguyờn thủy tạo nờn cỏc dũng virus gây bệnh cúm gia cầm trong 12 năm qua (Xu và cs, 1999). Chủng virus nguyên thủy này, lỳc ủú cung cấp nguồn gen HA(H5) cho tiến trỡnh tỏi tổ hợp tạo nờn cỏc biến chủng gây dịch bệnh trên gia cầm và người ở Hong Kong năm 1997, và nguồn gen khung khỏc của virus cỳm A/H5N1 Hong Kong ủược kiến tạo từ virus cúm A có ở chim cút (Guan và cs, 2002). Riêng nguồn gen NA(N1) còn chưa biết ủược lấy từ ủõu, nhưng cấu trỳc của gen cú hiện tượng xúa ủi 57 nucleotide mó húa cho 19 axit amin, tại vựng ủầu N của protein neuraminidase, và ủột biến “xúa gen” này của N1 cú liờn quan ủến tớnh thớch ứng của virus cỳm từ thuỷ cầm lờn gia cầm trờn cạn và người (Matrosovich và cs, 1999). ðối với gen HA(H5) ủột biến giãn nở chuỗi nối giữa HA1 và HA2 mã hóa cho các axit amin kiềm (Arginine và
Lysine) cú liờn quan ủến tiến trỡnh tăng cường ủộc lực, và ở cỏc chủng thuộc dũng Quảng đông (Guangdong-like sublineage), các axit amin thông thường là - RRRKK- (Claas và cs, 1998; Matrosovich và cs, 1999).
Sau một năm gõy bệnh tại Hong Kong, do toàn bộ ủàn gia cầm bị tiờu diệt, virus cúm A/H5N1 nguyên thủy gốc Quảng đông không còn gia cầm cạn ựể gây bệnh, người ta tưởng chỳng ủó biến mất, nhưng thực tế chủng nguyờn thủy này vẫn tiếp tục tồn tại trong ngỗng ở vùng Nam Trung Quốc, trở thành nguồn gen tái tổ hợp hình thành biến chủng mới (Cauthen và cs, 2000; Wasilenko và cs, 2008).
Trong các năm 1997 - 2002, một số biến chủng virus cúm A/H5N1 mang nhiều ủặc tớnh khỏng nguyờn khỏc nhau của subtype H5 ủược hỡnh thành tạo nờn nhúm khỏng nguyờn (clade) 1 cú ủộc lực cao với gà nhưng thấp ủối với vịt, ủể rồi bị ủào thải trong những năm 2001 - 2002 (Guan và cs, 2002; Lee và cs, 2007). Tiếp tục, trong năm 2002 - 2003, gen HA(H5) cú những ủột biến mới do hậu quả của hiện tượng lệch khỏng nguyờn (antigenic drift), ủể rồi tạo nờn biến chủng cú tớnh gõy bệnh cực kỳ cao, ủặc biệt ủối với vịt, và lõy sang người (Guan và cs, 2002;
Sturm-Ramirez và cs, 2005). ðặc tính thích ứng gây bệnh trên người càng ngày càng cao dần, cựng với ủộc lực tăng cường ủối với ủa vật chủ bao gồm vịt, gà, ngan, ngỗng, chim cỳt, chim hoang dó và người, ủể rồi hỡnh thành nhiều biến chủng xõm nhập cỏc nước phớa Nam chõu Á trong ủú cú Việt Nam, Thỏi Lan, Indonesia, Lào, Campuchia…(Guan và cs, 2002; Pantin-Jackwood, 2007).
Cú thể núi, sau giai ủoạn 1997 - 2003, virus cỳm A/H5N1 ủó ủạt ủến mức ủộ hoàn thiện về ủặc tớnh gõy bệnh và thớch ứng ủa vật chủ, trở nờn mối nguy cơ gõy bệnh rất cao ủối với gia cầm và người trong cỏc năm 2004 - 2005 (Lee và cs, 2007; Smith và cs, 2006). Tuy nhiên, xét về di truyền học và tính kháng nguyên, cỏc chủng H5N1 giai ủoạn 1997 - 2002 vẫn mang tớnh ủồng nhất khỏng nguyờn cùng với chủng nguyên thuỷ A/Gs/Gd/1/96 của Quảng đông (Chen và cs, 2004), và bắt ủầu phõn húa ở giai ủoạn dịch cỳm ỏc liệt xảy ra năm 2003 - 2005 (De Jong và Hien, 2006). Sự xuất hiện của genotype Z với tính gây bệnh ác liệt trong những năm này ở các nước đông Nam Á là bằng chứng của sự ựột biến Ộlệch kháng nguyên” của cúm A/H5N1 (Lee và cs, 2007; WHO, 2004).
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà N
Hình 1.8. Cây phả hệ
p Hà Nội – Luận văn tiến sĩ khoa học nông nghiệp
/H5N1 ủ (WHO, 2008)
/H5N1 ủộc lực cao
Cuối năm 2005, cú nhiều dưới dũng của virus cỳm A/H5N1 cựng lỳc ủược hỡnh thành, ủú là sự xuất hiện phõn dũng Thanh Hải (Qinghai and Qinghai-like sublineage) và phân dòng Phúc Kiến (Fujian and Fujian-like sublineage), tràn ngập châu Á bao gồm Trung Quốc, Hong Kong, Việt Nam, Indonesia, Thái Lan (Lee và cs, 2007; Sim và cs, 2005, Simmons và cs, 2007), tràn sang Trung Á, chõu Âu và chõu Phi cú tớnh gõy bệnh cao ủối với người (Ducatez và cs, 2007;
Pantin-Jackwood, 2007; Zhao và cs, 2008). Các chủng thuộc dưới dòng Phúc Kiến cú cấu trỳc gen NA(N1) khụng thay ủổi nhiều, nhưng gen HA(H5) cú motif axit amin ở vựng nối của ủiểm cắt protease là -RRRK-, giảm mất một Lysine (K) so với các chủng dưới dòng Quảng đông (Simmons và cs, 2007), và do vậy kể từ 2006 ủến nay, nhiều chủng/dũng virus cỳm A/H5N1 cựng tồn tại gõy bệnh, trong ủú cú nước ta (Dung Nguyen T và cs, 2008). Trong cỏc năm 2006 - 2008, tuy bình diện dịch cúm gia cầm không ác liệt như những năm 2003-2005, nhưng do xuất hiện nhiều chủng A/H5N1 cú biến ủộng khỏng nguyờn và ủộc lực, vấn ủề dịch tễ học cỳm A/H5N1 cú thể ủó trở nờn phức tạp hơn (Zhao và cs, 2008;
Gambotto và cs, 2008).
Phõn tớch phỏt sinh loài ủược thực hiện bằng nhiều cỏch tiếp cận trờn dựa trờn tất cả cỏc trỡnh tự gen H5 HA (ủó ủược cụng bố) tiến húa từ virus H5N1 A/goose/Guangdong/96. Kết quả ban ủầu cho thấy virus H5N1 ủang lưu hành cú thể ủược nhúm lại thành nhiều loại "clades" virus dựa trờn cỏc ủặc ủiểm phỏt sinh loài và trỡnh tự tương ủồng của gen HA(H5).
ðến nay, hệ thống thống nhất danh mục H5N1 ủó xỏc ủịnh ủược 10 clades ban ủầu riờng biệt của virus (số 0-9) (Nhúm cụng tỏc tiến húa H5N1 WHO / OIE / FAO, 2008), chỳng ủược gọi là clades lớp thứ nhất. Việc xỏc ủịnh clade ủược cần ủỏp ứng ba tiờu chớ ủịnh nghĩa nhỏnh cụ thể sau ủõy ủược phỏt triển bởi nhóm công tác tiến hóa H5N1 WHO / OIE / FAO:
- Nằm trong cùng một nốt nhánh (clade);
- Tạo thành nhúm ủơn ngành với giỏ trị bootstrap ≥ 60 tại nốt nhỏnh (dựa trên giá trị boostrap 1000 lần);
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn tiến sĩ khoa học nông nghiệp
27
- Tỷ lệ phần trăm khoảng cách trung bình so sánh theo cặp nucleotide giữa các clade > 1,5% và trong cùng clade <1,5%.
Hình 1.9. Sự tiến hóa của các clade virus A/H5N1 theo thời gian (WHO, 2010)
Trong giai ủoạn 1996-2001, virus cỳm gia cầm ủộc lực cao H5N1 chủ yếu chỉ lưu hành ở phớa Nam Trung Quốc. Giai ủoạn này ghi nhận cú 4 clade virus A/H5N1 khỏc nhau là clade 0, clade 3, clade 5 và clade 9, trong ủú clade 0 là virus thuỷ tổ A/Goose/Guangdong/96 và những virus khỏc cựng loại. Qua sơ ủồ tiến hoỏ của virus cỳm gia cầm H5N1 ủộc lực cao (hỡnh 1.9) qua cỏc giai ủoạn khỏc nhau, cú thể nhận thấy sự biến ủổi liờn tục của virus cỳm và ủặc biệt là cú những clade virus tiếp tục tiến hoá và phân loại thành các nhánh phụ như clade 2:
Năm 2004 chỉ cú 1 lớp clade 2; ðến năm 2005 clade 2 ủó tiến hoỏ thành 5 nhỏnh phụ thuộc lớp thứ 2 từ clade 2.1 – 2.5, rồi ủến năm 2008 chỳng lại tiến hoỏ thành lớp thứ 3. Hiện nay cỏc chuyờn gia quốc tế ủang tiếp tục tổng hợp và phõn tớch sự phỏt sinh loài của virus cỳm và cú thể sự phỏt sinh loài cũn ủa dạng hơn nữa.
Hình 1.10. Sự phân bố của các clade virus cúm gia cầm trên thế giới từ 2003- 2009 (Pfeiffer và cs, 2011).
Cho ủến nay tất cả 10 clade của virus cỳm gia cầm ủộc lực cao H5N1 ủó ựược phát hiện và phân lập ở khu vực đông Á có thể cùng hoặc ở các thời ựiểm khác nhau (Pfeiffer và cs, 2011). Về trình tự gen, hầu hết các virus cúm A/H5N1của khu vực đông Á ựều bắt nguồn từ Trung Quốc và Hong Kong và cũng ủược tỡm thấy tại Nhật Bản và Hàn Quốc. Một số clade khụng phỏt hiện thấy ở đông Á là clade 2.1.2 và 2.1.3. Dường như chúng ựã tiến hóa ở Indonesia sau khi tổ tiên của chúng xâm nhập từ tỉnh Hồ Nam của Trung Quốc năm 2002- 2003 (Wang và cs, 2008). Một số clade cho ủến nay chỉ mới phỏt hiện thấy ở Trung Quốc (ví dụ các clade 4, clade 6 và clade 9) trong khi các clade khác có liờn quan ủến cỏc vụ dịch chớnh (clade 1 ở khu vực sụng Mờ Kụng từ năm 2004- 2005, clade 2.1 ở Indonesia năm 2004, clade 2.2 lan rộng từ châu Á sang châu Âu và chõu Phi từ năm 2005, và clade 2.3.4 ủó tấn cụng cỏc nước Việt Nam, Lào và Thỏi Lan từ năm 2005) ủều ủó ủược phõn lập ở Trung Quốc trước khi ủược phát hiện thấy ở những nơi khác. Clade 7 cũng mới chỉ xuất hiện ở Trung Quốc từ năm 2007 trở về trước.
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà N
Hình 1.11. Thời gian xu
Virus A/H5N1 gây nên d Tuy nhiờn, qua ủiều tra, ngư
cầm sống Việt Nam từ năm 2001 (Nguyen và cs, 2001). Phân tích phát sinh loài cỏc virus cỳm ủó từng phỏt hi
có 6 clade HA khác nhau c
lưu hành ở Việt Nam (Wallace và cs. 2007).
hệ thống danh pháp quố
ủược xỏc ủịnh trước ủú: clade 0 giống virus HK821(A/
(A/Dk/China/E319-2/03); clade 2.3. 4 clade 3-giống virus GX22 F1(A/swine/Fujian/F1/01)
thõn ủược phõn lập trướ thõn này cú thể ủược coi là t xâm nhập vào Việt Nam.
gia cầm chỉ ra rằng một s hơn, trong khi nhữ hơn. Vớ dụ, sau khi ủượ lưu hành tại Việt Nam kho năm 2004 (Wallace và cs. 2007).
p Hà Nội – Luận văn tiến sĩ khoa học nông nghiệp
i gian xuất hiện của các clade H5N1 ở Việt Nam từ (Wallace và cs. 2007).
Virus A/H5N1 gây nên dịch cúm gia cầm ở Việt Nam từ cuố u tra, người ta ủó từng phỏt hiện thấy virus A/H5N1
năm 2001 (Nguyen và cs, 2001). Phân tích phát sinh loài ng phỏt hiện ở Việt Nam từ năm 2001-2007, ủó th
cú 6 clade HA khỏc nhau củ /H5N1 ủộc lực cao từng xu
(Wallace và cs. 2007). Sáu clade HA này khi phân tích theo ốc tế rất tương ủồng với cỏc virus A/H5N1 ti
c ủú: clade 0 - giống virus HK97(A/HK/483/97);
A/Dk/ HK/821/02); clade 2.3.2 - giống virus E319 ); clade 2.3. 4 - giống virus FJ584 (A/Ck/Fujian/584/05);
ng virus GX22 (A/Dk/GX/22/01); clade 5-gi
swine/Fujian/F1/01). Sáu clade virus này nằm cùng nhóm với các virus ti ớc ủõy tại Trung Quốc và Hồng Cụng và cỏc virus ti c coi là tổ tiờn của cỏc dũng virus cỳm gia cầm ủ
t Nam. Thời ủiểm phõn lập ủược cỏc clade virus A/H5N1 t số dũng virus ủó lưu hành trong vũng mộ
ững dòng khác tiếp tục lưu hành tại Việt Nam
ợc phỏt hiện lần ủầu tiờn trong năm 2003, virus clade 5 khoảng 1 năm và ủược thay thế bằng clade 1
(Wallace và cs. 2007).
ừ 2001-2007 ối năm 2003.
/H5N1 ở chợ gia năm 2001 (Nguyen và cs, 2001). Phân tích phát sinh loài ã thấy ít nhất ng xuất hiện và Sáu clade HA này khi phân tích theo i cỏc virus A/H5N1 tiền thõn ủó HK/483/97); clade 1 - ng virus E319 Ck/Fujian/584/05);
giống virus i các virus tiền ng Công và các virus tiền m ủộc lực cao c các clade virus A/H5N1 từ ột năm hoặc t Nam hơn lâu virus clade 5 1 virus trong
Cho ủến năm 2007, cú 2 clade virus A/H5N1 chủ yếu lưu hành ở Việt Nam là clade 1 và clade 2.3.4. Clade 1 ủó xuất hiện từ năm 2003/2004 phõn bố trong cả nước, nhưng chủ yếu chỉ còn lưu hành ở phía miền Nam từ năm 2007 cho ủến nay; cũn clade 2.3.4 xuất hiện từ năm 2007, trước ủú ủó lưu hành rộng rãi ở phía Nam Trung Quốc và xuất hiện phân bố và lưu hành chủ yếu ở miền Bắc Việt Nam, và ủó thay thế cho clade 1 kể từ năm 2007 (Dung Nguyen T và cs, 2008; Wallace và cs. 2007), nhưng từ 2010 ủến nay khụng cũn phỏt hiện ủược nữa (Cục Thú y)
Từ 2008-2010, dịch cỳm gia cầm H5N1 ủộc lực cao vẫn tiếp tục xảy ra và hầu hết cỏc mẫu virus A/H5N1 ủều ủược thu thập ủể phõn tớch và giỏm sỏt sự biến ủổi của chỳng. Kết quả cho thấy trong giai ủoạn này, cỏc virus A/H5N1 ở Việt Nam, ủặc biệt là ở phớa Bắc chủ yếu thuộc về clade 2.3.4, ủồng thời cỏc virus trong clade này tạo thành 1 lớp thứ tư thành 4 nhóm (2.3.4.1- 2.3.4.4)(Nguyen, 2010).
Từ 2009-2010, virus A/H5N1 thuộc clade 2.3.2 cũng ủó xuất hiện ở Việt Nam và về mặt di truyền những virus này tương tự các virus A/H5N1 ở chim hoang và gia cầm của nhiều nước ở đông Âu, Hồng Công, Trung Quốc, Hàn Quốc.
2007 2008 2009 2010
Hình 1.12. Sự phân bố các clade virus A/H5N1 khác nhau theo không gian (Màu ủỏ: clade 2.3.4; màu xanh lỏ cõy: clade 1;màu xanh dương: clade 7 và
màu vàng: clade 2.3.2)(Nguyen, 2010).
Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn tiến sĩ khoa học nông nghiệp
31
Một số virus A/H5N1 thuộc clade 7 ủược phõn lập ở biờn giới phớa Bắc và một số chợ gia cầm sống ở phía Bắc Việt Nam. Sự phân bố của các virus A/H5N1 thuộc cỏc clade khỏc nhau ủó ủược thu thập và phõn tớch ủược trỡnh bày trong bản ủồ phõn bố (Hỡnh 1.12).