Erster Bericht über Hämosporidien und damit verbundene Risikofaktoren bei Rotem Dschungelgeflügel (Gallus gallus) in China

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Mar 20, 2023

Erster Bericht über Hämosporidien und damit verbundene Risikofaktoren bei Rotem Dschungelgeflügel (Gallus gallus) in China

Parasiten und Vektoren

Parasites & Vectors Band 15, Artikelnummer: 275 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Vogelhämosporidien infizieren sowohl Haus- als auch Wildvögel und führen bei Wildvögeln zu Anämie, akuter Gewebedegeneration und Entvölkerung. Geflügel und Wildvögel gelten als häufige Hämosporidienreservoirs, für das Rote Dschungelgeflügel (Gallus gallus) in China liegen jedoch nur begrenzte Informationen vor. Die vorliegende Studie untersuchte die Prävalenz und molekulare Charakterisierung von Hämosporidien bei roten Dschungelvögeln.

Von 234 roten Dschungelvögeln aus der Stadt Jinghong in der Provinz Yunnan wurden Blutproben entnommen und aus diesen Proben genomische DNA extrahiert. Die Prävalenz von Hämosporidien wurde durch Nested-PCR bestimmt, die auf das mitochondriale Cytochrom-b-Gen (cytb) abzielte. Die molekulare Charakterisierung wurde auf der Grundlage einer phylogenetischen Analyse von Cytb-Sequenzen untersucht und die damit verbundenen Risikofaktoren wurden mithilfe des Chi-Quadrat-Tests (χ2) analysiert.

Die Gesamtprävalenz von Hämosporidien betrug 74,8 % (175/234), und es wurden drei Arten identifiziert, nämlich Haemoproteus enucleator, Leucocytozoon californicus und Plasmodium juxtanucleare. Die Prävalenz von Hämosporidien bei erwachsenen Hühnern (81,1 %, 107/132) war signifikant höher (χ2 = 6,32, df = 1, P = 0,012) als bei Jungtieren (66,7 %, 68/102). Es wurden drei neue Hämosporidien-Linien entdeckt.

Diese Studie untersuchte die Prävalenz und identifizierte Arten von hämosporidischen Vogelparasiten bei roten Dschungelvögeln und lieferte neue Informationen zur molekularen Epidemiologie und geografischen Verteilung von hämosporidischen Parasiten. Unsere Ergebnisse zeigten eine hohe Prävalenz und vielfältige Artenverteilung dieser Hämosporidien bei roten Dschungelvögeln. Nach unserem besten Wissen ist dies der erste Nachweis einer Hämosporid-Infektion bei roten Dschungelvögeln in China.

Vogelhämosporidien sind eine ganze Gruppe von Organismen, die Hunderte von Arten umfasst [1]. Die Gruppe wird seit Jahrzehnten als Modell zur Untersuchung der Mechanismen der Krankheitsübertragung und der interspezifischen Koevolution verwendet [2]. Hämosporidien der Gattungen Plasmodium, Haemoproteus und Leucocytozoon sind verschiedene Gruppen vektorübertragener Blutparasiten, die in den meisten Vogelfamilien häufig vorkommen und Krankheiten verursachen können [2,3,4]. Derzeit sind mehr als 4000 Abstammungslinien basierend auf der Barcode-Sequenz des mitochondrialen Cytochrom-b-Gens (cytb) definiert. Ungefähr 2000 Vogelarten können mit Hämosporidien infiziert sein, und diese Parasiten wurden in allen Regionen der Welt außer der Antarktis gefunden und stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit und sogar das Überleben infizierter Geflügel- und Vogelarten dar [5].

Im Laufe der vielen Jahrhunderte seit der Domestizierung von Hühnern wurden sie von verschiedenen Kulturen auf der ganzen Welt respektiert. Im Vergleich zu Schafen, Rindern, Schweinen und anderen Nutztieren ist Huhn die bevorzugte Quelle für tierisches Eiweiß. Das Rote Dschungelgeflügel (Gallus gallus) wurde als wilder Vorfahre des Haushuhns (Gallus gallus Domesticus) identifiziert [6]. Aufgrund des warmen und feuchten tropischen Regenwaldklimas ist Xishuangbanna reich an Artenvielfalt, die sich hervorragend für Haushühner und deren Insektenüberträger eignet. Vogelhämosporidien werden hauptsächlich durch blutsaugende Zweiflügler-Insekten wie Mücken, Stechmücken und Kriebelmücken übertragen [7, 8]. Bei Geflügel kann Hämosporidiose zu klinischen Manifestationen wie Verletzungen mehrerer Organe, Anämie und Gewichtsverlust führen, was den wirtschaftlichen Nutzen der Geflügelzucht erheblich beeinträchtigt [9, 10]. Wenn keine rechtzeitige vorbeugende Behandlung erfolgt, führt dies zu höheren Infektions- und Mortalitätsraten [11, 12].

Informationen über die Verteilungsmuster von Hämosporidien bei Geflügel tragen zu einer besseren Prävention, Kontrolle und Behandlung der Vogelhämosporidiose bei. Bisher gibt es jedoch nur begrenzte Studien zur Hämosporid-Infektion bei roten Dschungelvögeln. Daher bestanden die Hauptziele der vorliegenden Studie darin, die Prävalenz, die molekulare Charakterisierung und die damit verbundenen Risikofaktoren von Hämosporidien bei roten Dschungelvögeln mithilfe von Molekularbiologie und Hochdurchsatzsequenzierung zu untersuchen und die mit einer Hämosporidieninfektion bei roten Dschungelvögeln verbundenen Faktoren anhand von Querschnitten zu bewerten Analyse.

Das Rote Dschungelhuhn ist ein tropisches Mitglied der Fasanenfamilie und der direkte Vorfahre des Haushuhns. Mit Hilfe der Mitarbeiter des Zentrums für die Kontrolle und Prävention von Tierseuchen der Provinz Yunnan, Technische Erweiterungsstation für Tierhaltung und Veterinärmedizin der Autonomen Präfektur Xishuangbanna Dai, wurden von November 2020 bis Mai 2021 insgesamt 234 Blutproben von roten Dschungelvögeln entnommen ein Teeplantagen-Lebensraum in der Stadt Jinghong (21°27′ ~ 22°36′N, 100°25′ ~ 101°31′E), Provinz Yunnan, Südwestchina. Diese Haushühner wurden in zwei Altersgruppen eingeteilt: Jungtiere und Erwachsene. Die Proben wurden entsprechend dem Körpergewicht in drei Gruppen eingeteilt: < 0,5 kg, 0,5–1,0 kg und > 1 kg. Jede frische Blutprobe wurde zufällig aus der Vena pterygoideus inferior jedes scheinbar gesunden Geflügels entnommen, wobei ein Vakuum-Blutentnahmeröhrchen mit gerinnungshemmenden Mitteln, einschließlich Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), verwendet wurde. Die Vakuum-Blutentnahmeröhrchen mit ca. 2–4 ml einzelnen Tierblutproben wurden dann mit Geschlecht, Gewicht, Alter, Entnahmeort und Entnahmezeitpunkt beschriftet und während des Transports sofort auf Eisbeuteln bei –80 °C aufbewahrt.

Die genomische DNA jeder Blutprobe wurde mit einem kommerziellen DNA-Kit (Tiangen Bio-tech Co., Ltd, Peking, China) gemäß den Anweisungen des Herstellers extrahiert. Die extrahierte genomische DNA wurde zur weiteren Polymerasekettenreaktionsanalyse (PCR) bei –20 °C gelagert. Eine hämosporidische Vogelinfektion bei Rotem Dschungelgeflügel wurde durch Nested-PCR-Amplifikation eines 479-Basenpaar-Fragments des mitochondrialen Cytb-Gens unter Verwendung von zuvor beschriebenen Primern und Verfahren nachgewiesen [13]. Für die erste PCR wurden die Primer HaemNFI (5′-CATATATTAAGAGAAITATGGAG-3′) und HaemNR3 (5′-ATGAAAGATAAGAAATACCATTC-3′) verwendet. In der zweiten PCR wurden zwei Primerpaare angewendet: die Primer HaemNF (5′-ATGGTGCTTTCGATATATGCATG-3′) und HaemNR2 (5′-GCATTATCTGGATGTGATAATGGT-3′) und HaemNFL (5′-ATGGTGTTTTAGATACTTACATT-3′) und HaemNR2L (5 ′-CATTATCTGGATGAGATAATGGIGC-3′). Amplifikationsprodukte wurden getestet, indem 2 μl des zweiten PCR-Produkts auf 1,5 % Agarosegel laufen gelassen wurden, das mit SYBR Green I gefärbt und mit UVP GelStudio DNA Gel Documentation Imaging Systems (Analytik Jena Company, USA, https://www.laboratory-equipment) sichtbar gemacht wurde. com/uvp-gelstudio-dna-gel-documentation-systems-analytik-jena.html). Zur Bestimmung möglicher falscher Amplifikationen wurden eine Negativkontrolle (nukleasefreies Wasser) und drei Positivkontrollen verwendet.

Alle positiven sekundären PCR-Produkte wurden von Kunming Sangon Biotech (Shanghai) Co., Ltd. gereinigt und sequenziert. Die erhaltenen Sequenzen wurden zunächst mit ihrem DNA-Peak-Form-Diagramm unter Verwendung von Chromas 2.6 Korrektur gelesen. Unter Verwendung von MEGA /Malavi/blast.html) [5, 14]. Haplotypen wurden als neue Abstammungslinien definiert, wenn sie sich um ein Basenpaar von Abstammungslinien unterschieden, die in der MalAvi-Datenbank (http://mbio-serv2.mbioe kol.lu.se/Malavi) hinterlegt waren. Die phylogenetische Analyse wurde mit der Neighbor-Joining-Methode (NJ) mit MEGA X durchgeführt; Das Kimura-2-Parameter-Modell wurde ausgewählt und in dieser Studie wurden 1000 Bootstrap-Replikate angewendet. Die Zahlen an den Knoten geben die Bootstrap-Unterstützung an, die durch 1000-maliges Wiederholen der Analyse erreicht wird, und es werden Werte über 50 % angezeigt.

Die Prävalenz von hämosporidischen Vogelparasiten in verschiedenen Rotwildgeflügelgruppen nach Geschlecht, Alter, Gewicht und Probenahmesaison wurde durch Chi-Quadrat-Tests (χ2) unter Verwendung von SPSS 22.0 (IBM Corporation, https://www.ibm.com/cn) berechnet -zh) und wurden als statistisch signifikant angesehen, wenn P < 0,05. Die Odds Ratios (ORs) und ihre 95 %-Konfidenzintervalle (95 %-KIs) wurden mit GraphPad Prism Version 8.02 für Windows (GraphPad Software, Inc., https://www.graphpad.com/) berechnet und analysiert.

Hämosporidien der Gattungen Haemoproteus, Plasmodium und Leucocytozoon wurden im roten Dschungelgeflügel nachgewiesen (Tabellen 1 und 2, Abb. 1). Wie in Tabelle 1 gezeigt, waren 175 von 234 DNA-Proben positiv für Vogelhämosporidien, was einer Gesamtprävalenz von 74,8 % entspricht.

Phylogenetischer Baum der Vogelhämosporidien (Plasmodium, Haemoproteus und Leucocytozoon) basierend auf Cytb-Sequenzen. Eine Abstammungslinie von Hepatocystis spp. wurde als Außengruppe genutzt. Die Namen der Parasitenarten und die GenBank-Zugangsnummern sind im Baum angegeben. Die in dieser Studie gemeldeten Parasitenlinien sind durch blaue Quadrate, grüne Punkte bzw. gelbe Dreiecke gekennzeichnet. Der Bootstrap-Wert wird angezeigt, wenn der Wert größer als 50 % ist.

Unter den Proben, die positiv auf eine Hämosporid-Infektion waren, befanden sich 107 bei erwachsenen Hühnern, mit einer Infektionsrate von 81,1 % (107/132), während die Infektionsrate bei Jungtieren 66,7 % (68/102) betrug. Zwischen den beiden Altersgruppen wurde ein signifikanter Unterschied beobachtet (χ2 = 6,32, df = 1, P = 0,012). Die positive Rate der im Sommer entnommenen Blutproben (80,9 %, 106/131) war höher als die im Winter (67,0 %, 69/103). Gemäß Chi-Quadrat-Tests identifizierten wir die Risikofaktoren für die Prävalenz von Hämosporidien bei Geflügel als Alter (OR 0,47, 95 %-KI 0,26–0,58, P 0,012) und Jahreszeit (OD 2,09, 95 %-KI 1,15–3,80, P 0,015). ).

Wir fanden einzelne und gemischte hämosporidische Infektionen bei roten Dschungelvögeln (Tabelle 2). Von 175 Blutproben, die mit der PCR-Technik positiv getestet wurden, handelte es sich bei 153 (153/175, 87,4 %) Proben um Einzelerregerinfektionen, davon waren sieben Proben Haemoproteus-Infektionen, 32 Leucocytozoon-Infektionen und 114 Plasmodium-Infektionen. Darüber hinaus gab es 22 (22/175, 12,6 %) Proben, bei denen es sich um Mischinfektionen handelte, wobei 16 Proben mit zwei Krankheitserregern infiziert waren und sechs Proben mit drei Krankheitserregern infiziert waren.

Die molekulare Analyse ergab Parasiten, die zu drei verschiedenen Gattungen gehörten: Haemoproteus, Plasmodium und Leucocytozoon (Abb. 1). Die drei Abstammungslinien der Hämosporidien gruppierten sich mit ihren genetisch ähnlichsten Abstammungslinien innerhalb der entsprechenden Parasitengattungen. Unsere drei repräsentativen Abstammungslinien hGALGAL01, lGALGAL01 und pGALGAL01 waren H. ennucleator, L. californicus bzw. P. juxtanucleare ähnlicher (Abb. 1).

Die weltweite Prävalenz von Hämosporidien bei roten Dschungelhühnern betrug 74,8 % (175/234), was viel höher ist als bei Kampfhähnen aus Thailand (20,8 %, 52/250) [15], aber niedriger als bei Haushühnern aus Nan. Prachinburi und Chachoengsao in den Provinzen Thailand (79,6 %, 125/157) [16] und bei einheimischen Hühnern aus dem nördlichen zentralen Teil Nigerias (75,0 %, 81/108) [17]. Der Grund dafür könnte die üppige Vegetation in tropischen Gebieten sein, in der Arten von Culicoides und Vogelhämosporidien durch Stechmücken und andere Insektenüberträger übertragen werden [18, 19]. Darüber hinaus ist der Grund für die Variation der Prävalenz kompliziert und viele Faktoren beeinflussen die Erkennungsrate, wie z. B. Probenahmezeitpunkt, Altersgruppe, Probenahmeanzahl und geografische Bedingungen [20]. Darüber hinaus war, ähnlich wie in früheren Studien, der Anteil der Einzelinfektionen viel höher als der der Mischinfektionen [21, 22], und bei Mischinfektionen traten mehrere Kombinationen auf [23, 24].

Geflügelhämosporidien wurden bei jungen und erwachsenen Hühnern mit einer Infektionsrate von 66,7 % (68/102) bzw. 81,1 % (107/132) (P 0,012) nachgewiesen. Frühere Studien zeigten, dass die Infektionsraten bei Jungvögeln höher waren als bei Erwachsenen, möglicherweise aufgrund der geringeren Immunresistenz bei Jungvögeln [25, 26]. Die größere Fläche nackter Haut junger Haushühner macht sie für die Erregerüberträger leichter zugänglich [27]. Das Gewicht des roten Dschungelgeflügels schien keinen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Haemoproteus spp. zu leisten. Infektion. Es stimmt, dass viele Studien gezeigt haben, dass unterschiedliche Wirtsmerkmale und abiotische Faktoren wichtige Determinanten einer Wirt-Parasit-Interaktion sind [28, 29]. Faktoren wie Pflanzenreichtum, Vektorarten, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Wildvogellebensräumen tragen erheblich zur Prävalenz und Vielfalt von Haemoproteus spp. bei. [30,31,- 32].

Vogelhämosporidien bei Vögeln sind genetisch vielfältig [33, 34]. Das repräsentative Haemoproteus-Gen (Zugangsnummer OM965002) ist eng mit Haemoproteus spp. verwandt. bei Vögeln aus Indien (99–100 % Ähnlichkeit) [34]. Die in der vorliegenden Studie entdeckte Abstammungslinie ist neu und könnte eine neuartige Abstammungslinie des roten Dschungelgeflügels sein. Wir haben herausgefunden, dass die in dieser Studie gefundenen bekannten und neuen Abstammungslinien in China biologisch übertragen werden und auf andere Vögel übertragen werden können.

Unter Verwendung eines PCR-basierten molekularen Ansatzes zeigte die vorliegende Studie die hohe Prävalenz (74,8 %) und Arten von aviären Hämosporidien bei roten Dschungelvögeln unterschiedlichen Geschlechts und Alters aus der Provinz Yunnan im Südwesten Chinas auf. Drei Arten (H. ennucleator, L. californicus und P. juxtanucleare) wurden identifiziert. Dies ist die erste Aufzeichnung einer aviären Hämosporidia-Infektion bei rotem Dschungelgeflügel in China, die das Wirtsspektrum und die genetische Vielfalt von aviären Hämosporidia-Infektionen erweitert und Auswirkungen auf die Kontrolle der aviären Hämosporidia-Infektion bei rotem Dschungelgeflügel hat.

Die Datensätze, die die Ergebnisse dieses Artikels unterstützen, sind im Artikel enthalten. Repräsentative Nukleotidsequenzen, die in dieser Studie erhalten wurden, wurden in der GenBank unter den Zugangsnummern OM965002–OM965004 hinterlegt.

Cytochrom-b-Gen

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Vertrauensintervalle

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Wir möchten Sangon Biotech (Shanghai) für die technische Unterstützung danken.

Diese Arbeit wurde von den Yunnan Fundamental Research Projects (Grant-Nr. 202101AU070064, 202201AT070067), dem Scientific Research Fund-Projekt des Bildungsministeriums der Provinz Yunnan (Grant-Nr. 2022J0011), dem Veterinary Public Health Innovation Team der Provinz Yunnan (Grant-Nr. 202105AE160014) und der Fonds für Shanxi „1331 Project“ (Grant No. 20211331–13). Die Geldgeber spielten keine Rolle bei der Gestaltung der Studie; bei der Sammlung, Analyse oder Interpretation von Daten; beim Verfassen des Manuskripts oder bei der Entscheidung, die Ergebnisse zu veröffentlichen.

Tierforschungs- und Ressourcenzentrum, Yunnan-Universität, Kunming, Provinz Yunnan, 650500, Volksrepublik China

Zhao Li, Xiao-Xia Ren, Yin-Jiao Zhao, Lian-Tao Yang und Qi-Shuai Liu

Staatliches Schlüssellabor für die Erhaltung und Nutzung von Bioressourcen in Yunnan, Zentrum für Biowissenschaften, Fakultät für Biowissenschaften, Universität Yunnan, Kunming, Provinz Yunnan, 650500, Volksrepublik China

Zhao Li, Xiao-Xia Ren, Yin-Jiao Zhao, Lian-Tao Yang und Qi-Shuai Liu

Yunnan Province Center for Animal Disease Control and Prevention, Kunming, Yunnan Province, 650201, Volksrepublik China

Bo-fang Duan

Technische Erweiterungsstation für Tierhaltung und Veterinärmedizin der Autonomen Präfektur Xishuangbanna Dai, Jinghong, Provinz Yunnan, 666100, Volksrepublik China

Na-Ying Hu

Schlüssellabor für Veterinärmedizin der Provinz Yunnan, Hochschule für Veterinärmedizin, Yunnan Agricultural University, Kunming, Provinz Yunnan, 650201, Volksrepublik China

Zhao Li, Feng-Cai Zou, Xing-Quan Zhu und Jun-Jun He

Hochschule für Veterinärmedizin, Shanxi Agricultural University, Taigu, Provinz Shanxi, 030801, Volksrepublik China

Zhao Li & Xing-Quan Zhu

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ZL und QSL konzipierten und gestalteten die Studie, und JJH und XQZ überarbeiteten das Manuskript kritisch. ZL, XXR, YJZ und LTY führten das Experiment durch, ZL analysierte die Daten und verfasste das Manuskript. ZL, BFD und NYH führten die Probenentnahme durch. JJH, FCZ, XQZ und QSL halfen bei der Umsetzung der Studie. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Zhao Li, Jun-Jun He oder Qi-Shuai Liu.

Das Protokoll der vorliegenden Studie wurde vom Tierethik- und Tierschutzausschuss der Yunnan-Universität überprüft und genehmigt. Alle Blutproben wurden von Rotem Dschungelgeflügel nach Einholung der Genehmigung der Geflügelzüchter und Funktionsmanagementabteilungen ohne andere Behörden entnommen und alle Verfahren wurden in strikter Übereinstimmung mit den gesetzlichen Anforderungen der Tierethikverfahren und -richtlinien der Volksrepublik China durchgeführt. Es wurden alle Anstrengungen unternommen, um das Leid der Vögel zu minimieren.

Unzutreffend.

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben. Der Co-Autor Prof.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Li, Z., Ren, XX., Zhao, YJ. et al. Erster Bericht über Hämosporidien und damit verbundene Risikofaktoren bei Rotem Dschungelgeflügel (Gallus gallus) in China. Parasites Vectors 15, 275 (2022). https://doi.org/10.1186/s13071-022-05389-2

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Eingegangen: 07. April 2022

Angenommen: 28. Juni 2022

Veröffentlicht: 01. August 2022

DOI: https://doi.org/10.1186/s13071-022-05389-2

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