phylogenetic Analysis

Object Of The Study


最大似然法算法构建的系统发育树可以为我们提供许多进化历史的信息,全基因组系统发育树(图3-4)显示外群蜱媒脑炎病毒与4种血清型登革病毒明显有较远的进化距离。

Result


登革热1型

登革热1型病毒的系统发育分析包括了100条基因组序列和464条E基因序列,全基因组系统发育树可以主要划分为5个基因分型。其中,分布最密集的Ⅰ类分型泰国最多,占27.14%,分布时间为1980至2005年,在相同时段柬埔寨也有较多序列,在该分型中中国则有近2年的序列分布(2013年,KJ438293)。Ⅱ型主要为中国、印度尼西亚90年代至2005年的病毒;Ⅲ型较为早期,集中在80年代,Ⅳ型含有1型血清型代表序列NC_001477,Ⅴ型皆为印度2005年以来的序列。

在构建E基因系统发育树时,各序列被按照国家分布分别填充了代表颜色,上级分支颜色为其包含时间最早的序列的国家代表颜色。结果显示,相同国家的序列绝大部分归为相同分支。

从1型病毒的迁移图中可知,最早的可能迁移序列为泰国1960年的序列THAI/606147/1960-1,其与印度尼西亚2012年的序列SMG-SE003-1有密切关系,而从印度尼西亚1998年登革热爆发中提取的序列则与中国2002年的爆发传染病有所联系,新加坡2001至2005年则最具传播趋势,向印度、尼泊尔以及日本有过传播,1996至2001年在越南爆发的1型病毒与柬埔寨、中国、中国台湾具有传播关系。

登革热2型

登革热2型病毒的系统发育分析包括了95条基因组序列和454条E基因序列,全基因组系统发育树可以主要划分为4个登革热基因分型。其中,分布最密集的cosmopolitan类分型印度尼西亚最多,占22.73%,分布时间多为1975至2005年,泰国和柬埔寨的序列则主要组成第二密集的AsianⅠ型分型

AsianⅡ分型主要为中国80年代后期及中国台湾地区近期,还包括2014年于台湾检测的序列,American/Asian分型时间跨度较长,从1985年的中国至2004年的柬埔寨、越南。E基因系统发育树则显示主要分支最早序列为印度1960年的序列,另一主分支时间较晚,为泰国2004年,2型病毒中印度尼西亚的早期序列与泰国、印度距离较近,2000年后则转变为与马来西亚距离较近,中国序列2005年起与印度尼西亚关系较为密切,印度1960至1980年代的序列与其他国家序列有较明显的区别。

传播结果中,与发病率历史相似的是,2型病毒的转移可能大多集中于近十年,靠近热带地区的新加坡、泰国有较多向外传播可能,印度尼西亚70年代以及2000年代与新加坡、印度和中国台湾有较为可信的传播关系,根据基因组系统发育树的Cosmopolitan分型结果,中国2013年的病例极可能是印度2011年传入,两个国家的登革热发病率在当年皆处于较高水平,2014年广东省爆发的病毒传染源地可能为印度尼西亚,另一个AsianⅡ分型则说明中国1987年爆发的2型病毒极可能是与中国台湾2014年案例的传染源。

登革热3型

登革热3型病毒的系统发育分析包括了95条基因组序列和337条E基因序列,全基因组系统发育树可主要划分为3个基因分型。分布最集中的为Ⅱ型分型,该基因分型中泰国序列最多,占30.61%,分布时间为1973至2010年,1978至2004年的印度尼西亚的序列则主要组成Ⅰ型分型,Ⅲ型分型地区分布广泛,有中国、中国台湾、斯里兰卡及新加坡,2013年中国监测到的序列列于其中。

E基因系统发育树显示印度尼西亚与印度为两主分支的起源代表国家,泰国自80年代于印度分支演变、传播,与2000年以来柬埔寨和越南的序列关系密切,中国则与印度印度的序列进化距离较近。

按照筛选规则,可以看出4种血清型中3型血清型的可信传播数最多,泰国1973年为本次传播结果最早的可信源头,大部分传播集中于近20年,缅甸、泰国为集中的传出源头,90年代由缅甸传向新加坡、菲律宾,被传入的两个国家于2000至2005年爆发了该基因分型的登革热,近5年老挝、中国的登革3型病毒则与2005年缅甸的病毒密切相关,2010年的泰国3型病毒是中国2012年登革热的传出源,斯里兰卡1993年爆发的Ⅲ型基因分型病毒传播至新加坡和中国台湾,中国在2008年左右向日本传出过病毒,柬埔寨于发病率位于峰值的近15年与泰国、越南和老挝有所联系。

登革热4型

登革4型病毒于亚洲总体发病人数相对1至3型较少,故可提取的序列较少,系统发育分析包括了30条基因组序列和208条E基因序列,全基因组系统发育树可主要分为4个基因分型。Ⅰ型基因分型分布最为密集,柬埔寨1982年的GU289913为最早的可能迁移序列,而Ⅲ型、sylvatic型基因分型则都只有同一个国家的序列,分别是泰国、马来西亚,Ⅱ型分型包含中国1980至柬埔寨2008年的序列。

E基因系统发育树亦具有相同的相同国家的序列绝大部分归为相同分支特点,主分支最早序列的时间为全样本中最早的(菲律宾1956年),中国1978年的序列与其距离较短,越南和泰国大部分的序列进化距离相对接近。

迁移可能集中于2001至2010年间,中国2010年与2012年爆发的Ⅰ型基因分型病毒分别由2004年的印度尼西亚和2005年的新加坡传入,而中国1990年左右则对菲律宾进行了病患传播,印度于2007至2009年向巴基斯坦传入病毒,且巴基斯坦当年爆发了4型登革热。

传播时空地域比较

对基因组和E基因系统发育树以及传播图整理结果显示,可以得出登革热扩散的基本途径。在表3-3中,4种血清型的扩散共同点可归结为:近代的东南亚地区印度皆为病毒的初代传播源地,2000至2010年的各国之间传播地区大大增加。各型的主要区别有:1型病毒泰国、印度尼西亚亦为初代传播源地,90年代传向中国台湾、越南、柬埔寨等地区,21世纪初扩散情况严重,扩至老挝、斯里兰卡、沙特阿拉伯、尼泊尔、日本和韩国等地;2型病毒初代传播源地除印度外,还包括泰国,70年代登革热传入印度尼西亚和马来西亚,90世纪传至菲律宾、斯里兰卡、沙特阿拉伯等地,2000年起2型病毒扩散至孟加拉国、巴基斯坦、日本和文莱等地;3型病毒初代传染源单一,70年代传入泰国、印度尼西亚,80年代传入斯里兰卡,90年代来登革热覆盖地区明显增加,斯里兰卡传向新加坡、中国台湾,缅甸传向新加坡、菲律宾;4型病毒初代传染源包括马来西亚和菲律宾,70年代传向中国、泰国、印度尼西亚,90年代传入新加坡、中国台湾,2000年后扩散至越南、巴基斯坦、缅甸。

为了更具体的显示传播情况,每个国家的可能传播源地以及当地当期登革热的爆发情况被整合到表3-4中。4种血清型的爆发历史较为相似,于各国皆集中在1991至2010年,爆发最为剧烈的地区为泰国、印度尼西亚、越南以及印度。各型传播情况的类似之处包括:印度、泰国为20世纪70年代及80年代亚洲地区早期病毒扩散的传播源地,且亦为输出登革热最多的国家,2001至2010年为传播源地且最为复杂的时期,新加坡、中国为各型中传染源地最多的国家。

    各型传播历史呈不同的特征。

  • 1型病毒:东南亚中部地区70年代缅甸出现由印度传入的1型登革病毒,80年代在泰国、印度和中国间该型病毒开始传播,90年代泰国与新加坡存在传播关系,印度尼西亚向北部地区的日本传入了病例,2000年开始中国、新加坡和马来西亚、斯里兰卡、越南、文莱间的传播关系以及泰国和柬埔寨、老挝、缅甸、沙特阿拉伯、斯里兰卡、中国、新加坡的传播关系显示了1型病毒在21世纪初传播频繁、爆发剧烈的现象。
  • 2型病毒:东南亚南部地区70年代印度尼西亚2型登革热发病率大幅上升,此次系统发育的结果显示其传播源为印度1971年的病毒,80年代病毒由印度尼西亚传向中国、中国台湾,90年代中国与马来西亚、泰国及斯里兰卡存在传播关系,2000至2010年印度是孟加拉国、斯里兰卡和新加坡的传播源地,在此期间日本出现了源自越南的登革热,近5年中国与印度、马来西亚、中国台湾地区有传播关系,2014年于中国广东省爆发的病毒可能是由印度尼西亚2004年2型病毒的传入。
  • 3型病毒:由泰国、印度输入的3型病毒于80年代在东南亚西部的斯里兰卡、印度出现,90年代泰国的病毒传向中国台湾和越南,2000年起印度、柬埔寨、新加坡、斯里兰卡和印度尼西亚与中国存在传播关系,近5年沙特阿拉伯的3型病毒源自新加坡。
  • 4型病毒:该型病毒在70年代传播较广,在这个时段初始起源地菲律宾的病毒传向了泰国,又由泰国传向印度,再由印度传向中国,中国与印度尼西亚亦有传播关系,90年代新加坡的该种登革热源于柬埔寨,马来西亚的源于印度,2000年后4型病毒由泰国传向台湾、柬埔寨、缅甸。


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