中国特有种麋鹿MHC基因变异及对魏氏梭菌感染疾病的预判研究

Clostridium perfringens is an important zoonosis pathogens. It is the major fatal diseases of Père David′s deer. During the last 20 years, there frequently occurred the death of Père David′s deer due to the Clostridium perfringens infection. Until now, there is no an effective measures to pre-judgment the Clostridium perfringens infection. Therefore, it is time to work on pre-judgment the occurrence of the Clostridium perfringens infection. In this research, we take the Chinese endemic Père David′s deer as the research object. Through the analyzing of the MHC Class I genes (A, B, C) and MHC class II genes (the DQA, DQB, DRA and DRB), we want to compare the MHC genotype of the sick individuals to the healthy individuals, compare the MHC gene of Père David′s deer to the other deer species, and also make sure the phylogenetic position of Père David′s deer. Then, we want to find out the rare alleles and possible immunodeficiency genotypes, and investigate relative disease risk under the different MHC genotypes or immune deficiency genes. We will comprehensive analyze the relationships between the external, internal, genetic factors, and the Clostridium perfringens infection, and try to find out the selective mechanism of the Clostridium perfringens infection in the MHC genes. Finally,we want to pre-judgment the occurrence of Clostridium perfringens infection. Through this study, we will provide the scientific basis for determining the core breeding population, improving the viability and disease resistance, and developing of population management strategies of the Père David′s deer.

魏氏梭菌是一种重要的人兽共患病病原体，目前是麋鹿主要致死性疾病。20年间，曾多次发生麋鹿魏氏梭菌感染而大量死亡的事件，至今仍没有有效的疾病预判措施。因此，对预防魏氏梭菌感染病预判的研究工作已迫在眉睫。本项目以我国特有种麋鹿为研究对象，通过对麋鹿MHC I 类基因(A、B、C)和MHC II类基因(DQA、DQB、DRA 和DRB)的分析，比较魏氏梭菌感染的患病和健康个体MHC基因型差异，以及麋鹿与其它鹿科动物MHC基因序列的异同和系统分类地位；确定麋鹿MHC稀有等位基因和可能的免疫缺陷基因型；探讨不同MHC基因型或免疫缺陷基因型个体的相对患病风险。并综合外界因素，自身因素及遗传因素，分析各因素与魏氏梭菌型感染的相互关系，明确魏氏梭菌感染选择性介导MHC基因的作用机制，以对魏氏梭菌感染的发生进行预判。通过本项目研究为确定麋鹿繁殖核心种群，提高麋鹿生存力、抗病性和制定种群管理策略提供科学依据。

魏氏梭菌是一种重要的人兽共患病病原体，目前是麋鹿主要致死性病原体。20年间，曾多次发生因麋鹿魏氏梭菌感染而大量死亡的事件，至今仍没有有效的疾病预判措施。本项目以我国特有种麋鹿为研究对象，通过对麋鹿MHC I 类基因和MHC II 类基因的分析，比较魏氏梭菌感染的患病和健康个体MHC基因型及表观遗传学差异，探讨不同MHC基因型或表观遗传学基因型个体的相对患病风险。分析外界因素及遗传因素与魏氏梭菌型感染的相互关系，以对魏氏梭菌感染的发生进行预判。并对鹿科6动物MHC-DRA基因序列的系统进化关系进行了探讨。研究结果表明，导致麋鹿患魏氏梭菌感染死亡的为C型菌。对患魏氏梭菌感染死亡、治愈和健康麋鹿个体的MHC I 类基因和II 类基因的分析比较结果表明，MHC I 类和II类基因遗传变异水平较低，并未发现麋鹿MHC的稀有等位基因型。因此，本研究通过对麋鹿全基因组和MHC基因特异位点甲基化检测，探索基因与该疾病的相关性，研究结果表明，通过对患病和未患病个体的肝脏、肌肉和脾脏进行全基因组甲基化水平的检测，二者存在显著差异。在对MHC I类和II类基因的8个位点进行特异位点表观遗传学分析，结果表明，患病个体处于甲基化或半甲基化，而健康个体去甲基化，因此，可以尝试以全基因组及MHC基因的特点进一步对患病个体进行预判。这一结果验证了通过表观遗传学建立麋鹿易感魏氏梭菌感染疾病预判的可行性。通过综合分析，食物，饮用水和环境致病菌的存在和大爆发对其疾病的发生也起到了重要作用。此外，在鹿科6属动物MHC-DRA基因序列的系统进化研究中，研究结果揭示了MHC-DRA在进化历史中最早分歧时间发生在上新世晚期。而基于cyt b的系统发育分析结果表明，旧世界鹿的种间分化时间大约发生在上新世早期至上新世晚期，新世界鹿的种间分歧大约发生在上新世的中、晚期。整个DRA编码区的Ka/Ks的值表明鹿属为正向选择，其余5属均为纯化选择。上述结果将在麋鹿易感疾病预判方面取得创新性成果，将对深入理解麋鹿魏氏梭菌感染疾病的机制具有重要意义，为麋鹿多样性保护和系统进化的研究提供了科学依据。