Luận án tiến sĩ nông nghiệp khảo sát đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type a h5n1 lưu hành tại đồng bằng sông cửu long giai đoạn 2014 2016

Luận án tiến sĩ nông nghiệp phân tích nông nghiệp khảo sát đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type a h5n1 lưu, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Tiền Ngọc Tiên
• Người hướng dẫn: PGS. Lý Thị Liên Khai
• Trường học: Đại học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Bệnh lý học và chữa bệnh vật nuôi
• Đề tài: Khảo sát đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1 lưu hành tại Đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn 2014-2016
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Cần Thơ

Tóm tắt

I. Đặc điểm virus cúm gia cầm H5N1

Virus cúm gia cầm H5N1 là một loại virus thuộc họ Orthomyxoviridae, gây bệnh cúm gia cầm với khả năng lây nhiễm cao trên các loài gia cầm và nguy cơ lây sang người. Virus này có cấu trúc gene phức tạp, bao gồm các protein quan trọng như Hemagglutinin (HA) và Neuraminidase (NA), quyết định khả năng gây bệnh và biến đổi di truyền. Đặc tính gây bệnh của virus H5N1 được xác định thông qua khả năng liên kết với thụ thể tế bào vật chủ, gây ra các triệu chứng nghiêm trọng như xuất huyết, phù nề và tổn thương nội tạng. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích biến đổi di truyền của virus H5N1 tại Đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn 2014-2016, nhằm hiểu rõ hơn về sự tiến hóa và nguy cơ lây nhiễm của virus.

1.1. Cấu trúc và chức năng của virus H5N1

Virus H5N1 có cấu trúc gồm 8 đoạn gene, mã hóa các protein cần thiết cho quá trình nhân lên và lây nhiễm. Protein HA đóng vai trò quan trọng trong việc liên kết với thụ thể tế bào, trong khi protein NA giúp virus giải phóng khỏi tế bào chủ. Biến đổi di truyền ở các vị trí quan trọng trên protein HA, như vị trí 341-346, có thể làm tăng khả năng gây bệnh và lây nhiễm sang người. Nghiên cứu đã phát hiện sự biến đổi nucleotide ở các chủng virus H5N1 lưu hành tại Đồng bằng sông Cửu Long, cho thấy sự tiến hóa liên tục của virus.

1.2. Đặc tính sinh học của virus H5N1

Virus H5N1 có khả năng gây bệnh cao trên gia cầm, đặc biệt là gà và vịt. Các triệu chứng phổ biến bao gồm ủ rũ, bỏ ăn, xuất huyết da và tổn thương nội tạng. Đặc tính gây bệnh của virus được xác định thông qua các bệnh tích như xuất huyết não, phổi và gan. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng virus H5N1 có thể lây nhiễm sang người thông qua tiếp xúc trực tiếp với gia cầm bệnh. Biến đổi gen ở các vị trí acid amin như 82, 152, 185 và 282 trên protein HA có thể làm thay đổi tính gây bệnh của virus, tăng nguy cơ lây nhiễm sang người.

II. Biến đổi di truyền của virus H5N1

Biến đổi di truyền là yếu tố quan trọng quyết định sự tiến hóa và khả năng gây bệnh của virus H5N1. Nghiên cứu đã phân tích trình tự gene HA của 49 mẫu virus H5N1 lưu hành tại Đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn 2014-2016. Kết quả cho thấy sự biến đổi nucleotide tăng dần theo thời gian, đặc biệt ở các vị trí quy định độc lực trên protein HA. Các chủng virus thuộc phân nhánh 2.1d có trình tự acid amin RRR-KR tại vị trí 341-346, làm tăng khả năng liên kết với thụ thể α 2-6 và gây bệnh trên người. Phân tích di truyền cũng chỉ ra sự tương đồng và khác biệt giữa các chủng virus H5N1 tại Việt Nam và trên thế giới.

2.1. Phân tích trình tự gene HA

Nghiên cứu đã giải trình tự gene HA của các chủng virus H5N1 và so sánh với các chủng virus đã công bố. Kết quả cho thấy sự biến đổi nucleotide ở các vị trí quan trọng, làm thay đổi tính gây bệnh của virus. Biến đổi gen ở các vị trí acid amin như 82, 152, 185 và 282 có thể làm tăng khả năng lây nhiễm sang người. Các chủng virus H5N1 lưu hành tại Đồng bằng sông Cửu Long có sự tương đồng cao với các chủng virus gây bệnh trên người tại Việt Nam, cho thấy nguy cơ lây nhiễm chéo giữa gia cầm và người.

2.2. Sự tiến hóa của virus H5N1

Virus H5N1 liên tục biến đổi và tiến hóa, tạo ra các chủng virus mới có khả năng gây bệnh cao hơn. Nghiên cứu đã xây dựng cây phả hệ của các chủng virus H5N1, cho thấy sự phân nhánh và tiến hóa của virus theo thời gian. Biến đổi di truyền ở các vị trí quan trọng trên protein HA làm tăng khả năng liên kết với thụ thể tế bào và gây bệnh trên người. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giám sát và kiểm soát sự lưu hành của virus H5N1 để ngăn ngừa dịch bệnh bùng phát.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus H5N1 tại Đồng bằng sông Cửu Long có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin chi tiết về sự lưu hành và biến đổi của virus, giúp xây dựng các chiến lược tiêm phòng và kiểm soát dịch bệnh hiệu quả. Phân tích di truyền của virus H5N1 cũng góp phần vào việc phát triển vaccine mới, đảm bảo khả năng bảo vệ cao hơn trước các chủng virus biến đổi.

3.1. Giám sát dịch tễ và kiểm soát dịch bệnh

Nghiên cứu đã xây dựng bản đồ dịch tễ của virus H5N1 tại Đồng bằng sông Cửu Long, giúp xác định các khu vực có nguy cơ cao và triển khai các biện pháp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả. Điều tra dịch tễ cho thấy sự lưu hành của virus chủ yếu ở các chợ và lò giết mổ, trong khi không phát hiện virus tại các hộ chăn nuôi. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc giám sát và kiểm soát dịch bệnh tại các khu vực buôn bán gia cầm.

3.2. Phát triển vaccine và biện pháp phòng ngừa

Nghiên cứu về biến đổi di truyền của virus H5N1 cung cấp thông tin quan trọng cho việc phát triển vaccine mới. Phân tích trình tự gene HA giúp xác định các vị trí biến đổi quan trọng, từ đó thiết kế vaccine có khả năng bảo vệ cao hơn trước các chủng virus biến đổi. Kết quả nghiên cứu cũng góp phần vào việc cải thiện các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh, đảm bảo an toàn cho ngành chăn nuôi và sức khỏe cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: GIỚI THIỆU Bệnh cúm gia cầm bắt đầu xuất hiện tại Việt Nam từ cuối năm 2003 tại một số tỉnh như Hà Tây, Tiền Giang và Long An sau đó lan rộng ra hầu hết các tỉnh, thành trong cả nước làm chết và tiêu hủy hàng triệu gia cầm, gây thiệt hại lớn cho ngành chăn nuôi gia cầm của nước ta. Đặc biệt đối với các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) với đặc điểm chăn nuôi vịt theo phương thức chạy đồng; chăn nuôi gà với quy mô hộ gia đình chiếm đa số và chăn nuôi nhiều loại gia cầm trong cùng một hộ gia đình nên nguy cơ lây truyền và nhiễm bệnh cúm gia cầm là rất cao. Đồng thời, với đặc điểm chăn nuôi như vậy nên gây rất nhiều khó khăn cho công tác tiêm phòng vaccine phòng bệnh cúm gia cầm cho các đàn gia cầm. Bên cạnh đó, theo kết quả giám sát sự lưu hành của virus cúm gia cầm cho thấy luôn có sự hiện diện của virus cúm gia cầm trên các đàn gia cầm nuôi và gia cầm bán tại các chợ buôn bán gia cầm sống.

Trong những năm gần đây theo kết quả theo dõi sự biến đổi đặc tính di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1 của Cục Thú y cho thấy chủng virus này đã thay đổi liên tục tạo ra các phân nhánh virus khác nhau (Cục Thú y, 2015). Do đó, công tác tiêm phòng vaccine phòng bệnh cúm gia cầm H5N1 cho các đàn gia cầm gặp rất nhiều khó khăn do khả năng đáp ứng miễn dịch giữa các phân nhánh virus H5N1 là khác nhau. Theo Cục Thú y (2015), về cơ bản virus cúm H5N1 phân nhánh 2.1 hiện lưu hành chủ yếu tại các tỉnh miền Bắc, miền Trung và một số tỉnh miền Nam; phân nhánh 1.1 lưu hành chủ yếu tại các tỉnh Miền Nam. Cụ thể phân nhánh virus 2.1 a hiện lưu hành tại các tỉnh gồm Bình Thuận, Cà Mau, Tây Ninh, Long An; phân nhánh virus 2.1b lưu hành tại tỉnh Lạng Sơn; phân nhánh virus 2.1c lưu hành tại các tỉnh Sơn La, Thái Nguyên, Hải Phòng, Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Quảng Ninh, Nghệ An, Thừa Thiên-Huế, Khánh Hòa, Đăk Lăk, Lâm Đồng, Bình Thuận, TP.

Hồ Chí Minh, Long An, Tây Ninh, Cà Mau, Cần Thơ, Sóc Trăng, Tiền Giang, Vĩnh Long, Trà Vinh; phân nhánh virus 1.1 lưu hành tại các tỉnh Bắc Ninh, TP. HCM, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Hậu Giang, An Giang, Kiên Giang, Sóc Trăng, Vĩnh Long, Trà Vinh. Theo kết quả trên cho thấy một vài phân nhánh virus H5N1 mới đã xuất hiện ở một số tỉnh vùng ĐBSCL làm cho công tác phòng chống dịch cúm gia cầm ngày càng gặp nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, công tác lựa chọn vaccine phòng bệnh cúm gia cầm H5N1 không đạt hiệu quả cao do có sự xuất hiện của nhiều nhánh virus H5N1 mới tại một số địa phương.

Bên cạnh khả năng lây 1 nhiễm bệnh trên các loài gia cầm của virus cúm H5N1, chúng còn có khả năng lây nhiễm và gây tử vong trên người. Đặc biệt trong những năm trước đây tại một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long như Đồng Tháp, Kiên Giang, Sóc Trăng liên tục xảy ra các ca bệnh cúm gia cầm H5N1 trên người và gây tử vong với tỷ lệ cao, cụ thể từ năm 2012 đến 2013 có 03 ca nhiễm bệnh cúm gia cầm H5N1 trên người tại 03 tỉnh Đồng Tháp, Kiên Giang, Sóc Trăng và tỷ lệ tử vong là 100%. Trong tháng 01/2014 đã liên tục xảy ra 02 trường hợp nhiễm virus cúm gia cầm type A H5N1 trên người tại tỉnh Bình Phước và Đồng Tháp và cả 02 ca nhiễm bệnh đều đã tử vong (Cục Y tế Dự phòng, 2015). Với đặc điểm lây lan nhanh, lưu hành trên các đàn gia cầm khỏe mạnh, xuất hiện các phân nhánh virus mới có khả năng biến đổi gây bệnh với tỷ lệ tử vong cao trên người của bệnh cúm gia cầm type A H5N1 thì việc phát hiện sớm, khống chế các ổ dịch, tiêu hủy gia cầm bị nhiễm bệnh, thực hiện các biện pháp an toàn sinh học trong chăn nuôi gia cầm, xác định đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1 là rất cấp thiết và có ý nghĩa rất quan trọng nhằm hạn chế tổn thất về kinh tế cho ngành chăn nuôi gia cầm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Do vậy, nghiên cứu “Khảo sát đặc tính gây bệnh và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1 lưu hành tại Đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn 2014-2016” được tiến hành. Mục tiêu của đề tài - Xác định các đặc điểm dịch tễ, triệu chứng, bệnh tích của bệnh cúm gia cầm type A H5N1 và tỷ lệ lưu hành của virus cúm gia cầm type A H5N1 trên các đàn gia cầm khỏe mạnh nuôi tại các hộ chăn nuôi, buôn bán tại các chợ và tại các lò giết mổ gia cầm. - Xác định sự biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1 gây bệnh và lưu hành tại các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long. - Xác định mối tương quan di truyền giữa các chủng virus cúm gia cầm type A H5N1 gây bệnh và lưu hành trên gia cầm; giữa các virus cúm gia cầm type A H5N1 phát hiện được trong nghiên cứu và các chủng virus cúm type A H5N1 đã công bố ở Việt Nam và thế giới.

- Xác định đặc tính gây bệnh của các virus cúm gia cầm type A H5N1 tại các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long dựa trên trình tự acid amin của protein HA. 2 Ý nghĩa của luận án Đây là công trình nghiên cứu về tình hình dịch tễ của bệnh cúm gia cầm type A H5N1 và biến đổi di truyền của virus cúm gia cầm type A H5N1, là cơ sở khoa học cho việc xây thực hiện các biện pháp phòng chống dịch bệnh có hiệu quả, giúp ngành chăn nuôi gia cầm phát triển và góp phần bảo vệ sức khỏe con người. Những điểm mới của luận án - Xác định được phân nhánh virus cúm gia cầm type A H5N1 lưu hành và gây bệnh trên gia cầm trong giai đoạn 2014-2016 tại các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long thuộc phân nhánh 2. - Xác định được sự biến đổi ở các vị trí acid amin trên protein HA là yếu tố nguy cơ làm tăng khả năng liên kết với thụ thể α 2-6 gắn kết vào tế bào và gây bệnh trên người.

- Đã xác định được một số vị trí acid amin 82, 152, 185, 282 có vai trò quan trọng đối với đặc tính gây bệnh của virus cúm gia cầm type A H5N1, sự biến đổi loại acid amin ở những vị trí này có khả năng làm thay đổi tính gây bệnh, virus cúm gia cầm type A H5N1 có thể chuyển đổi khả năng từ gây bệnh trên gia cầm sang gây bệnh trên người và ngược lại. 3 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược về bệnh cúm và bệnh cúm gia cầm Bệnh cúm do virus cúm thuộc họ Orthomyxoviridae gây ra, được chia thành 3 type là A, B và C. Virus cúm type A gây bệnh trên rất nhiều loài như gia cầm, chim, heo, chồn, ngựa, con người,… trong khi đó virus cúm type B và C chỉ gây bệnh trên người và heo. Sự khác biệt giữa các type A, B và C của virus cúm dựa trên sự khác biệt về tính kháng nguyên do các protein nội sinh như nucleoprotein và matrix quy định (Swayne and Suarez, 2000).

Bệnh cúm gia cầm là bệnh truyền nhiễm cấp tính của loài gia cầm do virus cúm type A gây ra và được phân làm hai loại: HPAI (High Pathogenic Avian Influenza) là loại có độc lực cao và LPAI (Low Pathogenic Avian Influenza) là loại có độc lực thấp. Sự phân loại này dựa trên cơ sở khả năng của virus gây bệnh cho gia cầm (OIE, 2015). Bệnh cúm gia cầm độc lực cao (HPAI) là một bệnh truyền nhiễm cấp tính rất nguy hiểm, lây lan rất nhanh với tỷ lệ chết cao, do đó bệnh được tổ chức Dịch tễ thế giới (OIE) xếp vào bảng A–bảng danh mục các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm. Bệnh này có thể lây nhiễm cho hầu hết các loài gia cầm như gà, vịt, ngan, ngỗng, gà tây, đà điểu, chim hoang dã, nhiều loài động vật có vú và con người (OIE, 2015).2 Lịch sử bệnh cúm gia cầm Bệnh cúm gia cầm lần đầu tiên được phát hiện ở Italia và các nước Châu Âu khác được Perroncito mô tả đầu tiên vào năm 1878.

Tiếp đến có một số báo cáo về sự bùng phát dịch cúm gia cầm tiếp theo vào năm 1884 và năm 1901 tại Italia, sau đó lây lan sang miền Đông nước Áo và Đức và tiếp tục lan sang Bỉ và Pháp. Dịch cúm gia cầm độc lực cao đã trở thành dịch địa phương ở Italia trước khi chúng biến mất vào khoảng giữa năm 1930. Trong thập niên đầu tiên của thế kỷ 20 (1900s) dịch cúm gia cầm độc lực cao đã được báo cáo ở hầu khắp Châu Âu, Nga, Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Trung Đông, Châu Phi và Châu Á (Lupiani and Reddy, 2009). Các ổ dịch cúm gia cầm độc lực cao đầu tiên xảy ra trong suốt thời gian mùa thu và mùa đông năm 1924-1925 tại Hoa Kỳ.

Dịch bệnh xuất hiện đầu tiên đã gây thiệt hại nghiêm trọng tại các chợ buôn bán gia cầm sống tại New York. Sau đó bệnh lan truyền nhanh chóng đến New Jersey, Pennsylvania và Connecticut. Các ổ dịch cúm gia cầm cũng đã được báo cáo ở Indiana, Michigan, West Virginia, Missouri và Illinois trong tháng hai đến tháng tư 4 năm 1925. Các ổ dịch cuối cùng xuất hiện ở Illinois vào tháng 4 của năm 1925.

Nó chỉ giới hạn trong một số đàn nhỏ ở ngoại ô Chicago. Đến cuối tháng 4 năm 1925 các ổ dịch đã được kiểm soát, tuy nhiên sau đó dịch bệnh xuất hiện trở lại ở một số đàn gia cầm ở New Jersey vào năm 1929. Cả hai đợt dịch bệnh được kiểm soát thành công nhờ áp dụng các biện pháp như kiểm soát việc vận chuyển gia cầm, kiểm dịch, giảm đàn và tiêu độc khử trùng (Lupiani and Reddy, 2009). Một kỷ nguyên mới cho dịch cúm gia cầm bắt đầu vào giữa những năm 1900 khi phân lập được virus cúm có độc lực thấp hơn.

Virus “N” phân lập được trên gà tại nước Đức (A/chicken/Germany/49 (H10N7)) nhưng nó không được công nhận là virus cúm gia cầm cho đến năm 1960. Tương tự có một số virus khác được phân lập từ vịt có biểu hiện bệnh hô hấp ở Manitoba, Canada (A/Duck/Canada/52 (H10N7)), Czechoslovakia (A/duck/Czechoslovakia/56 (H4N6) ở Anh (A/duck/England/56 (H11N6)) và Ukraine (A/duck/Ukraine/60 (H11N8). Đến giữa những năm 1950, tất cả virus cúm độc lực cao phân lập được đã được xác định là virus subtype H7 (Lupiani and Reddy, 2009).