如前所述,弓形虫属内只有弓形虫一个种,但基于MLEE、RFLP-PCR、MS分析以及MLST等方法,可将其分为不同基因型。流行于世界不同地区的弓形虫基因型存在差异,而且不同基因型间毒力和致病性显著不同。研究世界各地区流行的弓形虫基因型,对了解弓形虫对各种宿主,尤其是人类健康的威胁和畜牧业的危害至关重要。弓形虫有性重组是导致新的基因型虫株产生并引起虫株生物学特性改变(如毒力等)的关键因素,因此对某区域弓形虫终末宿主(猫及猫科动物)中流行的弓形虫基因型进行分析,能很好地反映该地区弓形虫的流行情况。目前至少使用5个基因位点(多数为9~12个位点)作为基因型确定标准。
弓形虫在欧洲与非洲地区的流行情况较为相似,以Ⅱ型和Ⅲ型弓形虫的流行较为普遍,其中Ⅱ型虫株占优势。
欧洲的法国、德国、葡萄牙和瑞士共报道了114株猫来源的弓形虫分离株或DNA样品(表3-4)。Ⅱ型虫株在欧洲地区流行最广泛,流行率高达87%。然而,在欧洲地区并没有检测到Ⅰ型虫株。此外,Ⅲ型虫株和非典型性虫株有少量分布,流行率分别为1.8%和2.6%。欧洲流行的基因型包括Ⅱ型及Ⅱ型变异型,以及Ⅲ型等。
欧洲各国以德国各地区猫来源的弓形虫分离株数量最多,共94株,可以较好地反映该地区流行的弓形虫基因型情况。其中确定的Ⅱ型变异型56株(59.6%)、Ⅱ型3株(3.2%)以及Ⅲ型1株(1.1%)。总体上,基因Ⅱ型弓形虫是德国乃至欧洲的主要流行的基因型。
Vilares曾于2014年报道了葡萄牙猫源弓形虫17株,几乎全部为Ⅱ型虫株(16株,94.1%);另1株基因型不确定。
法国各地区猫源弓形虫基因型相关报道很少,仅Dardé于1992年报道了1株弓形虫,为Ⅲ型虫株。早年,法国部分城市人群弓形虫血清学阳性率高达95%左右(Fromont等,2009)。Dumètre等于2006年对该地区的羔羊和母羊进行弓形虫抗体检测,血清学阳性率分别为22.0%和65.6%;从阳性个体中分离的8株弓形虫,经基因分型证实均为Ⅱ型虫株。2010年,Halos等调查成年羊群的弓形虫阳性率(89.0%)远高于羔羊(17.7%),分离的46株弓形虫中,有45株为Ⅱ型虫株,另1株为Ⅲ型虫株。2009年Richomme在野猪中分离的21株弓形虫,经分析均为Ⅱ型。另外,在对该地区免疫力低下人群、先天性弓形虫患者群以及眼弓形虫患者群的调查也发现,Ⅱ型虫株为主要感染虫株。综上可见,从法国各地的不同宿主中分离的弓形虫,Ⅱ型虫株最为普遍,也是当地优势基因型。
Berger-Schoch等和Spycher等(2011)对瑞士的2个猫源分离株进行鉴定,结果为Ⅱ型变异株;2008年Dubey对分离自意大利散养鸡的3株弓形虫进行分型鉴定,全部是Ⅱ型虫株;在波兰,Nowakowska等对患有先天性弓形虫病的患者进行检测,发现9例患者所感染的全部是Ⅱ型弓形虫。
总体而言,Ⅱ型或Ⅱ型变异型弓形虫虫株是欧洲国家和地区的优势虫株,少数为非典型基因型虫株。
对非洲地区的弓形虫基因型的研究报道较少,研究相对较多的是埃及和埃塞俄比亚;除此之外,在布基纳法索、加纳、乌干达和阿尔及利亚等国家也有少量报道。但针对终末宿主猫科动物中弓形虫流行情况和基因型特征的研究结果主要来源于埃及、埃塞俄比亚和阿尔及利亚(表3-4)。在170个猫源弓形虫虫株中,Ⅱ型(ToxoDB#1)虫株占54.1%(n=92)。此外,Ⅲ型和Ⅱ型变异虫株,以及ToxoDB #20基因型的弓形虫在该区域猫中也有流行,Ⅱ型变异型虫株相对较多。
2010年,Al-Kappany等基于基因分型证实来自埃及的115个猫源弓形虫虫株主要为Ⅱ型虫株,包括Ⅱ型变异型59株(占51.3%);Ⅱ型原型2株(占1.7%),其次是Ⅲ型虫株,42株(占36.5%),其余均为非典型虫株或杂合株,如ToxoDB#20等。在该流行区的流浪狗中分离到22株弓形虫,其中Ⅱ型变异型11株,Ⅲ型4株,ToxoDB#20基因型6株,还有一个混合感染。总体上,Ⅲ型和Ⅱ型变异型为埃及的优势弓形虫基因型。
埃塞俄比亚共报道了分离自猫的弓形虫虫株33株,包括Ⅱ型、Ⅱ型变异型、Ⅲ型和非典型(ToxoDB#20)弓形虫虫株(Dubey等,2013)。各种基因型虫株流行率和数量分别为:Ⅱ型(27.3%,9株)、Ⅲ型(15.1%,5株)、Ⅱ型变异型(30.3%,10株)及ToxoDB#20(27.3%,9株)。在埃塞俄比亚,Ⅱ型弓形虫虫株为主要流行基因型,总流行率接近60%。此外,ToxoDB#20基因型虫株在埃塞俄比亚也有较高的流行率。
与埃及和埃塞俄比亚情况类似,流行阿尔及利亚的弓形虫虫株主要是Ⅱ型虫株。Yekkour等曾于2017年共报道了22株猫源的弓形虫虫株,Ⅱ型为11株,占50%;Ⅱ型变异型1株,占4.5%。其余10株基因型不确定。
Velmurugan等(2008)对从非洲六个国家(埃及、肯尼亚、尼日利亚、刚果、马里和布基纳法索)鸡样品中分离的19个弓形虫分离株进行基因分型,共鉴定Ⅰ型虫株13株,Ⅱ型虫株5株。另有来自乌干达的20株鸡源性弓形虫虫株,包括6株Ⅰ型虫株,8株Ⅱ型虫株,1株Ⅲ型虫株。
表3-4 欧洲与非洲地区猫科动物弓形虫分离株鉴定类型和基因型特征
据统计,亚洲地区共报道猫源弓形虫分离株有186株,其中中国大陆报道弓形虫分离株数量最多,共148株;其余包括伊朗2株、卡塔尔1株、泰国8株、土耳其22株和阿拉伯联合酋长国3株(表3-5)(Amouei等,2020)。然而,亚洲地区流行的弓形虫虫株,其基因型与欧美国家大不相同:81.7%(152株)的虫株为非典型虫株,而Ⅰ型占1.6%,Ⅱ型占13.5%,Ⅲ型占2.7%。这些虫株基因型种类多样,除了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型外,还包括Ⅱ型变异型、ToxoDB #6(Africa 1型)、Chinese 1(ToxoDB#9)、#17、#20、#89、#205、#225和Ⅰ型变异型等,其中Chinese 1基因型是亚洲地区的优势基因型。
近年来,亚洲地区有关弓形虫流行及基因型分析的研究增多,尤其是中国。已报道的来自中国猫源弓形虫分离株多达148株,各地区流行的弓形虫基因型丰富多样,已确定基因型10多种,其中Chinese 1型为优势基因型。其余包括Ⅰ型及其变异型、Ⅱ型及其变异型、Ⅲ型、#17、#20、#89、#225等(Amouei等,2020)。
除中国外,其他亚洲国家也有有关猫源弓形虫分离株的报道。Can H等于2014年报道来自土耳其的猫源弓形虫分离株22株,主要是Ⅱ型虫株,占86.3%;此外还包括2株Ⅲ型(9%)和1株非典型虫株ToxoDB#6(Africa 1,4.5%)。Chemoh等于2018年报道了8株泰国猫源分离株,鉴定基因型包括Ⅰ型、Ⅲ型和非典型等。此外,伊朗、卡塔尔和阿拉伯联合酋长国也有少量猫分离弓形虫虫株报道,分别为Ⅱ型及Ⅱ型变异型及非典型株(Zia-Ali等,2007;Dubey等,2010)。
此外,也有亚洲部分国家对从其他中间宿主分离的弓形虫虫株进行过有关的调查。2008年,韩国Quan等报道了Ⅰ型人源性弓形虫分离株;同年,Dubey等报道了来自印尼的#89型鸡源弓形虫分离株。而2013年Puvanesuaran等报道,从马来西亚野猪以及鸭中分离的弓形虫虫株全部属Ⅰ型虫株。从缅甸的蝙蝠样品中扩增到19份弓形虫DNA,分析发现其中4份是Ⅰ型,另外15份均为非典型性弓形虫(Sun等,2013)。来自越南流浪狗的8株弓形虫分离株,4株是Chinese 1型,4株是#18型(Dubey等,2007a)。已确定流行斯里兰卡的弓形虫基因型种类相对较多,从街头流浪狗中分离到的24株弓形虫虫株,有Ⅲ型、Chinese 1型和#20型,还有其他非典型基因型(Dubey等,2007b)。但对从伊朗多种宿主分离的弓形虫进行分型研究,发现几乎全部是典型Ⅱ型和Ⅲ型虫株(Zia-Ali等,2007);而流行亚洲其他国家的非典型虫株(如Chinese 1)并未发现。这些弓形虫虫株包括分离自鸭的Ⅲ型;分离自患者的Ⅱ型和Ⅲ型;分离自羊的Ⅱ型和Ⅲ型虫株;以及分离自散养鸡的Ⅲ型虫株。
表3-5 中国及其他亚洲地区猫科动物弓形虫分离株鉴定类型和基因型特征
北美地区包括美国、加拿大、墨西哥、波多黎各以及西印度群岛等均有不同基因型弓形虫虫株流行的报道。据新近的统计,北美洲地区共报道了138例猫源弓形虫分离株或DNA样品(表3-6)(Amouei等,2020)。其中Ⅰ型和Ⅰ型变异株占14.5%;Ⅱ型虫株占13.8%;Ⅲ型虫株仅有2株,占1.45%;另外Ⅱ或Ⅲ型不确定虫株7株。然而,非典型虫株多达90株,占65.9%,处于优势。北美洲地区弓形虫虫株基因型丰富多样,已鉴定的基因型近20种,包括Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅱ型变异型、#4、#5、Chinese 1型、Ⅰ型、#13、#24、#28、#74、#130、#141、#155、#164、#182、#216、#222和#225等。
美国各地区采集猫源弓形虫分离株或DNA样品85份,其中Ⅰ型虫株占5.9%;Ⅱ型虫株占14.1%;Ⅱ型变异株3株,约3.5%;Ⅲ型株仅占1.2%;ToxoDB#5(12型)虫株占25.9%;非典型虫株相对较多,占35.3%(Amouei等,2020)。已确定流行美国的弓形虫虫株基因型包括Ⅰ型、Ⅱ型及其变异型、Ⅲ型、#4、#5、#24和#216型。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型或其变异型的总流行率约27.1%,但并未见明显的优势基因型。比较而言,12型弓形虫在美国流行率较高,占相对优势。
流行加拿大的弓形虫基因型的相关数据较少,仅有两份猫源的弓形虫样品,均是非典型性虫株(Dubey等,2008)。分离自浣熊、黄鼠狼、黑熊和美洲狮的弓形虫亦为非典型虫株;鹅组织中鉴定出5种基因型,包括Ⅱ型、Ⅲ型、#4、#266和#267等。与之前报道的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型虫株在北美和欧洲地区较为流行的情况不同,在加拿大这三种基因型虫株流行并不普遍。
墨西哥各地区共分离32株弓形虫虫株,Ⅰ型仅占3.1%;Ⅱ型变异型占3.1%;Ⅲ型占3.1%。其余90.6%的虫株均为非典型虫株。已确定基因型包括Ⅱ型变异型、Chinese1、Ⅰ型、#28、#74、#155、#222、#225、#164和#182等(Amouei等,2020)。
流行于波多黎各和西印度群岛的弓形虫基因型研究较少。对12株的分析结果显示,Ⅰ型虫株占41.7%;非典型虫株占58.3%(Dubey等,2007)。来自西印度群岛的弓形虫虫株多数属于Ⅱ型和Ⅲ型杂合型(71.4%);另外为非典型虫株,分别是#13和#141(Dubey等,2009)。
表3-6 北美洲猫科动物弓形虫分离株鉴定类型和基因型特征
人们最先在欧洲和北美地区发现弓形虫的种群结构,曾推测在世界其他地方弓形虫基因型结构相类似。然而,之后的多项研究却证实,流行于中南美洲的弓形虫具有丰富的遗传多样性,而且次大陆间其种群结构并不均一。采用PCR-RFLP分型技术对来自3个中美洲国家(危地马拉、尼加拉瓜、哥斯达黎加)、加勒比海的格林纳达以及南美洲北部和西部地区5个国家(委内瑞拉、哥伦比亚、秘鲁、智利和阿根廷)的164个分离株进行基因分型,发现弓形虫多样性较低。证实Ⅱ型和Ⅲ型虫株在中南美洲流行分布,其中Ⅲ型虫株流行率较高(Amouei等,2020)。
然而,流行于巴西的弓形虫虫株多样性极其丰富。巴西各地区共报道猫源性弓形虫分离株17株,大多数为非典型性虫株,占88.0%;Ⅰ型虫株和Ⅱ型变异株各占5.9%。已确定流行于猫的基因型包括Ⅱ型变异型、Ⅰ型、#67、#146、#166、#235、#255和#256等。此外,在巴西地区的其他弓形虫宿主,如散养鸡、犬、鸟类、猪以及羊等,发现多种非典型虫株,包括ToxoDB #6(BrI)、#07、#8(BrⅢ)、#11(BrⅡ)、#13、#17(BrⅣ)、#19、#21、#105、#108、#109、#111、#152、#175、#206、#270、#271、#272、#273、#274、#275、#276和#277等。可见流行于巴西的弓形虫基因型种类多样性非常丰富,而且多数是非典型虫株,其中BrⅠ、BrⅡ、BrⅢ和BrⅣ型虫株比较多见(Rocha等,2018)。
哥伦比亚地区共报道弓形虫分离株33株,其中Ⅰ型虫株3株(9.1%)、Ⅰ型变异株2株(6.1%)、Ⅱ型虫株占3.0%、Ⅰ型和Ⅲ型杂合株占33.3%;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型虫株及其杂合株等共计17株。此外,其他非典型基因型占42.4%,包括ToxoDB#14、#18、#28、#38、#40、#61、#62、#101和#128等。哥伦比亚流行的弓形虫基因型种类多样,但并无优势基因型流行(Amouei等,2020)(表3-7)。
表3-7 中南美洲猫科动物弓形虫分离株鉴定类型和基因型特征
有关大洋洲各个国家和地区流行的弓形虫及其基因型的研究报道不多。对来自澳大利亚的17只猫进行了弓形虫感染性检测及虫株分离(表3-8),共分离到8个弓形虫虫株,经基因分型检测,发现它们主要是Ⅱ型变异株,占87.5%(Brennan等,2016)。
在采集自澳大利亚的犬脑组织中检测到的弓形虫,经分型确定是Ⅱ型虫株(Al-Qassab等,2009)。另外,对该地区的46只袋鼠进行弓形虫检测,12只袋鼠为弓形虫阳性,其中9只袋鼠可能感染弓形虫Ⅱ型突变体(Parameswaran等,2010)。但是,此研究只选取了三个基因位点进行基因分型,因此,结果并不可靠。从该地区8只袋熊体内检测到两株弓形虫,基因型分别是Ⅱ型和Ⅱ型变异型(Donahoe等,2015)。另有研究证实在澳大利亚新南威尔士州的新西兰海犬中,也有Ⅱ型弓形虫虫株流行(Donahoe等,2014)。综上可见,同欧洲一样,Ⅱ型弓形虫虫株在大洋洲尤其是澳大利亚占优势,是该地区的主要流行基因型。
表3-8 大洋洲猫科动物弓形虫分离株鉴定类型和基因型特征