Nghiên cứu đặc điểm di truyền gen HA và NA của vi rút cúm a(h1n1)pdm lưu hành tại miền trung việt nam, 2013 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

----------------

ĐOÀN THỊ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN GEN HA VÀ NA
CỦA VI RÚT CÚM A(H1N1)pdm LƯU HÀNH TẠI
MIỀN TRUNG VIỆT NAM, 2013-2015

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA - 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

----------------

ĐOÀN THỊ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN GEN HA VÀ NA
CỦA VI RÚT CÚM A(H1N1)pdm LƯU HÀNH TẠI
MIỀN TRUNG VIỆT NAM, 2013-2015
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngành:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60420201

Quyết định giao đề tài:

607/QĐ-ĐHNT ngày 28/8/2016

Quyết định thành lập HĐ:

685/QĐ-ĐHNT ngày 02/08/2017

Ngày bảo vệ:

21/8/2017

Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS NGUYỄN VĂN DUY
Chủ tịch Hội đồng:
PGS.TS NGÔ ĐĂNG NGHĨA
Khoa sau đại học:

LỜI CAM ĐOAN
KHÁNH HÒA – 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm di

truyền gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm lưu hành tại Miền Trung
Việt Nam, 2013-2015” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng
được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào cho tới thời điểm này.
Khánh Hòa, ngày 06 tháng 7 năm 2017
Tác giả luận văn

Đoàn Thị Thanh Thủy

iii


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của
Quý phòng ban Trường Đại học Nha Trang, Viện Công nghệ sinh học và
Môi trường, Khoa Sau đại học đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi được hoàn
thành đề tài. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Văn
Duy đã giúp tôi hoàn thành tốt đề tài. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến sự giúp đỡ này.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo Viện Pasteur Nha Trang,
Khoa Vi rút Viện Pasteur Nha Trang đã đồng ý hỗ trợ và tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi thực hiện đề tài tại Viện Pasteur Nha Trang.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn
bè đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, ngày 06 tháng 7 năm 2017
Tác giả luận văn

Đoàn Thị Thanh Thủy

iv


MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH .......................................................................................... ix
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN .......................................................................................... x
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 5

1.1. Tổng quan về vi rút cúm ..................................................................... 5
1.1.1. Phân loại vi rút cúm........................................................................ 5
1.1.2. Đặc điểm của vi rút cúm A.............................................................. 6
1.1.3. Cấu

trúc,

chức

năng

của

protein

Hemagglutinin

và

Neuraminidase ................................................................................................ 10
1.1.4. Các yếu tố quyết định độc lực ....................................................... 14
1.1.5. Các phương thức biến đổi kháng nguyên ..................................... 14
1.1.6. Sự hình thành vi rút cúm A/(H1N1)pdm ....................................... 17
1.1.7. Cơ chế xâm nhiễm và nhân lên của vi rút cúm A trong tế bào ..... 18
1.1.8. Các triệu chứng lâm sàng, điều trị và phòng ngừa bệnh cúm
A(H1N1)pdm ................................................................................................... 20
1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước về vi rút cúm A(H1N1)pdm ....... 21
1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước về vi rút cúm A(H1N1)pdm ....... 23
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 25

2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................... 25
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................... 25
2.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................ 25
2.2. Thiết bị và hóa chất chuyên dụng ..................................................... 25
2.2.1. Thiết bị chuyên dụng ..................................................................... 25
2.2.2. Hoá chất và sinh phẩm ................................................................. 25
2.3. Cách tiếp cận tổng quát của đề tài .................................................... 26
v


2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................. 27
2.4.1. Phân lập vi rút cúm A(H1N1)pdm trên tế bào MDCK ................. 27
2.4.2. Xác định hiệu giá kháng nguyên bằng kỹ thuật ngưng kết hồng cầu
....................................................................................................... 27
2.4.3. Tách chiết RNA tổng số ................................................................ 28
2.4.4. Khuếch đại gen bằng kỹ thuật RT-PCR ........................................ 28

2.4.5. Tinh sạch sản phẩm PCR .............................................................. 29
2.4.6. Giải và phân tích trình tự nucleotide ............................................ 29
2.4.7. Xử lý và phân tích số liệu.............................................................. 30
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 31

3.1. Đặc điểm của mẫu nghiên cứu .......................................................... 31
3.2. Kết quả phân lập các chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm trên dòng tế
bào MDCK ...................................................................................................... 31
3.3. Kết quả thực hiện thử nghiệm ngưng kết hồng cầu HA ................... 32
3.4. Kết quả RT-PCR và tinh sạch để tạo sản phẩm cho giải trình tự ..... 34
3.5. Kết quả giải trình tự phát hiện đột biến trên gen HA và gen NA của
vi rút cúm A(H1N1)pdm ................................................................................. 35
3.5.1. Kết quả phát hiện đột biến trên gen HA của vi rút cúm
A(H1N1)pdm ................................................................................................... 35
3.5.2. Cây phát sinh loài gen HA của vi rút cúm A(H1N1)pdm ............. 40
3.6. Kết quả giải trình tự phát hiện đột biến trên gen NA của vi rút cúm
A(H1N1)pdm .................................................................................................. 42
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................... 47

4.1. Kết luận ............................................................................................. 47
4.2. Khuyến nghị ...................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 49
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 55

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Viết đầy đủ

Viết theo tiếng Anh

BSA

Albumin huyết thanh bò

Bovine Serum Albumin

CDC

Trung tâm Kiểm soát và phòng ngừa

Center for Disease Control

bệnh tật Hoa Kỳ

and Prevention

Trung tâm cúm quốc gia Trung

Chinese National Influenza

Quốc

Center

CPE

Hiện tượng hủy hoại tế bào

Cytopathogenic effect

FBS

Huyết thanh bào thai bê

Fetal Bovine Serum

HA

Kháng nguyên Heamagglutinin

Heamagglutinin Antigen

Tế bào thận khỉ xanh

Madin-Darby Canine Kidney

CNIC

MDCK

Cells
NA

Kháng nguyên Neuraminidase

Neuraminidase Antigen

Trung tâm quốc gia về thông tin

National Center for

công nghệ sinh học

Biotechnology Information

Viện quốc gia về nghiên cứu các

National Institute of

bệnh truyền nhiễm Nhật Bản

Infectious Diseases

Viện nghiên cứu Y khoa quốc gia

National Institute for Medical

Anh

Research

Phản ứng HA

Phản ứng ngưng kết hồng cầu

Haemagglutination Assay

Phản ứng HI

Phản ứng ngăn ngưng kết hồng cầu

Haemagglutination Inhibition

NCBI

NIID

NIMR

Assay
PCR

Phản ứng khuếch đại chuỗi

Polymerase Chain Reaction

RNA

Acid ribonucleic

Ribonucleic Acid

Phản ứng phiên mã ngược khuếch

Reverse Transcription

đại chuỗi

Polymerase Chain Reaction

RT-PCR

VIDRL

Phòng thí nghiệm tham chiếu các Victoria Infectious Diseases
bệnh truyền nhiễm bang Victoria (Úc) Reference Laboratory

WHO

Tổ chức Y tế thế giới

World Health Organization

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm thực hiện phản ứng HA
Bảng 3.2: Vị trí acid amin thay đổi trên protein HA của chủng vi rút cúm
A(H1N1)pdm
Bảng 3.3: Vị trí acid amin thay đổi trên protein NA của chủng vi rút cúm
A(H1N1)pdm

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc của vi rút cúm
Hình 1.2 Đột biến điểm của hiện tượng trôi kháng nguyên (antigenic drift) ở vi rút
cúm A .
Hình 1.3 Đột biến tái tổ hợp của hiện tượng trượt kháng nguyên (antigenic shift)
của vi rút cúm A
Hình 1.4 Sự hình thành chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm
Hình 1.5 Quá trình xâm nhiễm và nhân lên của vi rút cúm A trong tế bào
Hình 2.1 Qui trình nghiên cứu gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm.
Hình 3.1. Phân bố mẫu nghiên cứu theo độ tuổi và giới tính
Hình 3.2 Tế bào MDCK trước khi gây nhiễm vi rút cúm(A) và hiện tượng hủy hoại
tế bào (CPE) trên tế bào MDCK theo thời gian (B,C,D)
Hình 3.3 Kết quả thực hiện kỹ thuật HA trên chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm thu
thập từ nước nổi tế bào MDCK
Hình 3.4 Kết quả RT-PCR trên nước nổi tế bào của 2 chủng phân lập có CPE nhưng
không có hiệu giá HA
Hình 3.5: Kết quả RT-PCR cho giải trình tự (A) và kết quả tinh sạch phân đoạn số 1
(B) của gen HA của vi rút cúm A(H1N1)pdm
Hình 3.6. Vị trí thay đổi acid amin D222G
Hình 3.7: Cây phát sinh loài gen HA của vi rút cúm A(H1N1)pdm.
Hình 3.8: Cây phát sinh loài gen NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm

ix


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Cúm là một bệnh truyền nhiễm cấp tính lây lan theo đường hô hấp, do các
type vi rút gồm cúm A, B và C gây nên. Bệnh khởi phát đột ngột bằng sốt cao, nhức
đầu, đau mỏi toàn thân và những dấu hiệu hô hấp, dễ dẫn đến viêm phổi, tỷ lệ tử

vong cao. Bệnh có thể gây thành đại dịch, ảnh hưởng tới 50% dân số trên toàn cầu.
Vi rút cúm A(H1N1)pdm xuất hiện lần đầu tiên ở Việt Nam từ tháng 5 năm 2009 và
tiếp tục lưu hành ở Việt Nam như các vi rút cúm mùa A(H3N2), cúm B. Khánh Hòa
là địa phương đầu tiên ghi nhận ca tử vong do nhiễm vi rút cúm A(H1N1)pdm vào
năm 2009. Theo báo cáo của chương trình giám sát cúm quốc gia khu vực miền
Trung, vi rút cúm A(H3N2) cũng được ghi nhận lưu hành quanh năm và số ca mắc
ở Khánh Hòa là nhiều nhất so với các điểm giám sát khác của khu vực miền Trung.
Do đó việc giám sát phát hiện sự thay đổi ở mức độ phân tử gồm phát hiện kháng
thuốc Tamiflu, amantadine và một số đột biến khác trên các chủng vi rút cúm lưu
hành tại Khánh Hòa đóng vai trò quan trọng trong công tác giám sát cúm ở khu vực
miền Trung. Để chủ động trong công tác giám sát vi rút cúm, phát hiện theo dõi một
số thay đổi acid amin liên quan đến tình trạng kháng thuốc và một số đặc điểm sinh
học của các chủng vi rút cúm lưu hành tại miền Trung, chúng tôi đã thực hiện đề tài
“Nghiên cứu đặc điểm di truyền gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm lưu
hành tại Miền Trung Việt Nam, 2013-2015” với mục tiêu nghiên cứu các đặc điểm
di truyền gen HA, gen NA liên quan đến đặc điểm sinh học của vi rút cúm
A(H1N1)pdm lưu hành tại khu vực Miền Trung giai đoạn 2013-2015.
Nghiên cứu của chúng tôi tiến hành trên 30 chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm
phân lập được trong giai đoạn 2013-2015 tại một số tỉnh thuộc khu vực miền Trung.
Các chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm được giải trình tự gen HA và NA. Kết quả chỉ
đưa vào phân tích 29 trình tự gen HA và 28 trình tự gen NA của vi rút cúm
A(H1N1)pdm
Kết quả nghiên cứu cho thấy, so với chủng sản xuất vắc xin
A/California/07/2009, đã phát hiện được 01/29 chủng có sự thay đổi acid amin
D222G trên gen HA là đột biến có có liên quan tới tăng mật độ vi rút trong máu
gây viêm phổi nặng và có liên quan đến bệnh nhân đã tử vong do nhiễm vi rút
cúm A(H1N1)pdm năm 2014. Nghiên cứu không phát hiện chủng nào mang đột
biến G155E và N156K có liên quan đến sự giảm thấp hơn 4 bậc khả năng tương tác

x

với kháng huyết thanh chồn sương trong phản ứng HI khi so sánh với chủng vắc xin
A/California/07/2009. Sự thay đổi acid amin ở vị trí P183S, S185T, S203T, S451N
và E499K xảy ra ở tất cả các chủng nghiên cứu với tỉ lệ là 100%. Đột biến P83S,
I321V xuất hiện ở 27/28 chủng chiếm tỉ lệ 96,4%. Đột biến D97N xuất hiện ở 26/28
chủng chiếm tỉ lệ 92,9%. Ở vị trí K283E và E374K,sự sai khác acid amin xảy ra
trên 23/28 chủng nghiên cứu, chiếm tỉ lệ 82,1%. Đột biến K163Q xuất hiện ít hơn ở
17/28 chủng nghiên cứu tương ứng với tỉ lệ là 60,7%. Đột biến A256T và V234I
xảy ra lần lượt trên 13/28 và 11/28 chủng, chiếm tỉ lệ là 46,4% và 39,3%. Các đột
biến ở vị trí A141E, S162R và A186T xuất hiện ở 8/28 chủng với tỉ lệ thấp là 28,8
%. Kết quả xây dựng cây phát sinh loài của gen HA cho thấy 28 chủng vi rút cúm
A(H1N1)pdm lưu hành tại khu vực miền Trung giai đoạn 2013-2015 đều thuộc
nhóm 6 với 100% chủng đều xuất hiện đột biển mang tính chỉ điểm cho nhóm là
S185T, S203T, S451T và E499K. Các chủng vi rút này xuất hiện thêm một số đột
biến khác nhau nên được chia thành 2 phân nhóm là 6B 17/28 chủng và 6C với
11/28 chủng. Các chủng phân lập trong năm 2013 đều thuộc phân nhóm 6C, trong
khi toàn bộ các chủng phân lập trong năm 2015 lại thuộc phân nhóm 6B. Các chủng
phân lập trong năm 2014 thuộc 2 phân nhóm 6B và 6C gồm 11 chủng phân lập năm
2014 thuộc nhóm 6B, 6 chủng thuộc nhóm 6C.
Đối với gen NA, kết quả nghiên cho thấy không có sự xuất hiện của đột biến
tại vị trí acid amin H275Y kháng với thuốc điều trị cúm Tamiflu trên 29 chủng vi
rút nghiên cứu trong giai đoạn 2013-2015. Trong khi đó, đột biến N369K xuất hiện
ở hầu hết 29/29 chủng vi rút nghiên cứu. Ở vị trí N200S, có 24/29 chủng xuất hiện
đột biến chiếm tỉ lệ là 82,3%. Các đột biến N44S, V241I xuất hiện ở 22/29 chủng,
chiếm tỉ lệ 75,9%. Đột biến tại vị trí N248D xuất hiện ở 15/29 chủng với tỉ lệ là
51,7 % và đột biến K432E xuất hiện trên 13/29 chủng, chiếm tỉ lệ 44,8%. Đột biến
Y282N, I321V xuất hiện trên 10/29 chủng với tỉ lệ là 34,5%. Các đột biến khác
như I34V, S82P, N397K xuất hiện ở 9/29 chủng vi rút chiếm tỉ lệ 31,1%. Đột biến
V83A được phát hiện ở 8/29 chủng chiếm tỉ lệ 27,6%. Đột biến tại vị trí S237P xuất

hiện rải rác ở 5/29 chủng với tỉ lệ là 17,2%. Chỉ phát hiện 3/29 chủng có sự khác
biệt acid amin tại vị trí P154S. Kết quả trên cây phát sinh loài gen NA cho thấy các
chủng vi rút cúm lưu hành trong giai đoạn 2013 - 2015 trong nghiên cứu có trình tự
tương đồng với các chủng lưu hành cùng năm trên thế giới và tách ra 2 phân nhóm

xi


khác nhau gồm: phân nhóm 6B và phân nhóm 6C. Tương tự như gen HA, gen NA
của các chủng nghiên cứu năm 2015 thuộc phân nhóm 6B và các chủng phân lập
năm 2013 có gen NA thuộc nhóm 6C. Có 8 chủng phân lập năm 2014 có gen NA
thuộc nhóm 6C và 10 chủng phân lập năm 2014 có gen NA thuộc nhóm 6B. Những
kết quả nghiên cứu trên đã cung cấp một số thông tin bước đầu về sự thay đổi ở
mức độ kiểu gen trên một số chủng cúm lưu hành tại một số tỉnh khu vực miền
Trung, góp phần vào công tác giám sát cúm tại khu vực miền Trung.
Từ khóa: cúm A(H1N1)pdm, gen HA, gen NA.

xii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bệnh cúm là một bệnh truyền nhiễm đường hô hấp do vi rút cúm gây ra với
các triệu chứng sốt, ho và đau cơ. Bệnh có thể gây thành đại dịch, ảnh hưởng tới 50%
dân số trên toàn cầu. Mỗi người trong đời có thể mắc nhiều lần trong đó người già,
trẻ em và người mắc một số bệnh mãn tính dễ bị bệnh cúm và có thể bị tử vong do
biến chứng bội nhiễm vi khuẩn ở phổi. Ở những người khỏe mạnh, vi rút cúm cũng
gây bệnh dù nhẹ cũng phải nghỉ ốm nhiều ngày, gây tổn hại về mặt kinh tế xã hội. Ở
Đức, chi phí cho trận dịch cúm năm 1996-1997 ước tính khoảng 1045 triệu đô la Mỹ.
Ở Mỹ, tiêu tốn hàng năm cho cúm vào khoảng 11.000-18.000 triệu đô la Mỹ. Từ năm

1580 tới nay đã có hơn 30 đại dịch cúm bùng phát trên qui mô thế giới. Trầm trọng
nhất là dịch cúm Tây Ba Nha vào năm 1918-1919 làm gần 21 triệu người chết trên
toàn thế giới, hơn cả số người chết trong chiến tranh thế giới lần thứ nhất (trích dẫn
trong Lê Văn Hiệp, 2009). Năm 1957-1958, dịch cúm tại châu Á do H2N2 làm 1
triệu người tử vong và cúm Hồng Kông do H3N2 gây chết gần 1 triệu người nữa vào
những năm 1968-1969 (trích dẫn trong Lê Văn Hiệp, 2009). Đến tháng 3 năm 2009,
một lần nữa thế giới lại ghi nhận sự xuất hiện và gây thành đại dịch trên toàn cầu của
vi rút cúm A(H1N1)pdm.
Cũng giống như vi rút cúm gây đại dịch ở thế kỷ trước, sau khi gây bệnh và
lan truyền với tốc độ nhanh và cao trên toàn thế giới, đến ngày 10/8/2009, Tổ chức Y
tế Thế giới đã tuyên bố chấm dứt giai đoạn biểu hiện đại dịch của vi rút cúm
A(H1N1)pdm và vi rút này tiếp tục lưu hành như các vi rút cúm mùa A(H3N2), cúm
B và đã thay thế hoàn toàn cho vi rút cúm A(H1N1) cũ. Tuy nhiên, theo báo cáo của
Tổ chức Y tế thế giới, ước tính khoảng 284 000 trường hợp tử vong do cúm
A(H1N1)pdm trong 12 tháng đầu tiên lan truyền dịch.
Ở Việt Nam, theo Bộ Y tế, có tổng cộng 11 047 trường hợp mắc với 50 trường
hợp tử vong đã được báo cáo cho đến ngày 21 tháng 12 năm 2009. Theo báo cáo của
Chương trình giám sát cúm quốc gia, tính chung giai đoạn từ năm 2006-2014, có
10,7% tổng số bệnh nhân đến khám tại các cơ sở y tế có chẩn đoán mắc Hội chứng
cúm và 20% số ca xét nghiệm có kết quả dương tính với vi rút cúm. Riêng tại khu
vực miền Trung, tỉ lệ này tương ứng là 7% và 23,2%. Số ca xét nghiệm có kết quả
1


dương tính ở miền Trung là 22,7%, cao nhất so với khu vực miền Bắc là 20,1%, miền
Nam là 22,4% và Tây Nguyên là 6,1%.
Cũng theo báo cáo Chương trình giám sát cúm quốc gia, trong giai đoạn từ
năm 2009 đến năm 2013, từ 46,6% các trường hợp nhiễm vi rút cúm được xác định là
cúm A(H1N1)pdm trong năm 2009 giảm xuống còn 28% vào năm 2010 khi nó lưu
hành đồng thời với vi rút cúm A(H3N2) và cúm B, sau đó tiếp tục tăng lên 74,1%

trong năm 2011. Sau khi lưu hành với tỉ lệ thấp vào năm 2012 thì vi rút cúm
A(H1N1)pdm lại chiếm ưu thế vào năm 2013 với khoảng 30% các trường hợp bị
nhiễm được báo cáo.
Vi rút cúm A(H1N1)pdm là một phân type trong nhóm vi rút cúm A thuộc
họ Orthomyxoviridae, có protein Hemagglutinin (HA) và Neuraminidase (NA)
trên bề mặt capsid của hạt vi rút mang tính kháng nguyên tham gia quá trình đáp
ứng miễn dịch. Kháng nguyên HA có 16 type (ký hiệu từ H1 đến H16) và kháng
nguyên NA có 9 type (ký hiệu từ N1 đến N9). Kháng nguyên HA được mã hóa bởi
phân đoạn 4 của hệ gen vi rút cúm A, có đặc tính kết hợp với thụ thể đặc hiệu trên
bề mặt màng của tế bào nhiễm. HA có khả năng đột biến trong gen tạo nên sự
khác biệt làm thay đổi tính kháng nguyên, hoặc tái tổ hợp biến chủng làm thay đổi
kháng nguyên bề mặt dẫn đến sự thay đổi tương quan đáp ứng miễn dịch. Kháng
nguyên NA do phân đoạn 6 mã hóa, đây là một protein bề mặt làm nhiệm vụ
enzym phân giải thụ thể tế bào và cắt liên kết glycosid của phân tử acid sialic (N acetylneuramic acid) giải phóng vi rút trong quá trình lây nhiễm.
Sự thay đổi kháng nguyên HA và NA của vi rút cúm dẫn đến sự xuất hiện
của các chủng vi rút cúm mới, làm giảm hiệu quả của vaccin phòng bệnh. Sự thay
đổi kháng nguyên này cũng làm xuất hiện tình trạng kháng các loại thuốc điều trị
cúm hiện nay như Tamiflu và amantadine, gây bệnh tiến triển nặng trên bệnh nhân
nhiễm cúm và ảnh hưởng đến kết quả điều trị. Kể từ khi sự xuất hiện của vi rút cúm
A(H1N1)pdm, có nhiều nghiên cứu phân tích phân tử đã xác định được một số đột
biến liên quan tới biểu hiện lâm sàng, bệnh sinh, và đáp ứng miễn dịch đối với vi
rút cúm. Ví dụ, thay thế acid amin ở vị trí D222G / E / N trong phân tử HA có liên
quan tới tăng mật độ vi rút trong máu gây viêm phổi nặng và tử vong; đột biến ở vị
trí I219K ở vị trí gắn kết thụ thể của HA làm gia tăng số lượng thụ thể gắn kết của

2


người (Hang K. L. Nguyen và cs, 2015). Ngoài ra, thay đổi acid amin ở vị trí
I117V, I223R, và H275Y trên protein NA làm giảm tính nhạy cảm với oseltamivir

(Doherty và cs, 2006). Hơn nữa, vi rút cúm A(H1N1)pdm cũng có khả năng tái tổ
hợp với các vi rút cúm mùa khác để tạo ra chủng vi rút mới làm tăng khả năng gây
bệnh. Do tính chất thay đổi của vi rút cúm A(H1N1)pdm, hệ thống cảnh báo và
giám sát cúm toàn cầu (GISRS) của WHO đã yêu cầu các quốc gia trên thế giới
giám sát sự thay đổi về kiểu gen, và tính kháng nguyên của vi rút cúm.
Để chủ động trong công tác giám sát cúm, phát hiện theo dõi một số thay đổi
acid amin liên quan đến tình trạng kháng thuốc và một số đặc điểm sinh học của các
chủng vi rút cúm lưu hành tại khu vực miền Trung, tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên
cứu đặc điểm di truyền gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm lưu hành tại
Miền Trung Việt Nam, 2013-2015”.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu đặc điểm di truyền gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm
lưu hành tại khu vực miền Trung, 2013-2015
3. Nội dung của đề tài
- Phân lập một số chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm lưu hành tại khu vực miền
Trung giai đoạn 2013-2015 trên tế bào MDCK.
- Kiểm tra hiệu giá kháng nguyên của các chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm
bằng thử nghiệm ngưng kết hồng cầu HA
- Khuếch đại gen HA và NA bằng kỹ thuật RT-PCR
- Xác định trình tự gen HA và NA của vi rút cúm A(H1N1)pdm
- Xây dựng cây phát sinh loài và phân tích các thay đổi acid amin trên protein
HA và NA liên quan đến đặc tính sinh học của vi rút cúm A(H1N1)pdm.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học: Xác định trình tự gen HA và NA của vi rút cúm
A(H1N1)pdm lưu hành tại khu vực miền Trung giai đoạn 2013-2015, làm cơ sở dữ
liệu cho việc xác định đặc tính kháng nguyên của vi rút cúm cũng như phân tích các
đặc điểm vi rút học của các vi rút này.
 Ý nghĩa thực tiễn: Nâng cao kỹ năng phân lập vi rút cúm trên tế bào cảm
nhiễm trong phòng thí nghiệm. Việc phân tích trình tự nucleotide của gen HA và NA
của các chủng vi rút cúm A(H1N1)pdm còn có ý nghĩa lớn trong việc xác định biến

3


đối di truyền của các chủng tại các địa phương khác nhau của khu vực miền Trung,
so sánh với các quốc gia và các vùng địa lý khác nhau, giúp cho việc sưu tập và duy
trì các chủng theo đặc tính di truyền và nghiên cứu tiến hoá, từ đó có thể biết dịch tễ
học ở mức độ sinh học phân tử. Mặt khác, do vi rút cúm có khả năng biến đổi kháng
nguyên cao, có thể chủng vi rút cúm phân lập ở đầu và cuối ổ dịch đã khác nhau về
đặc điểm di truyền và đặc tính kháng nguyên, vì vậy, cần phải có một số lượng các
chủng đa dạng theo thời gian tạo tiền đề định hướng giám sát nguồn gốc dịch bệnh.
Do đó, việc so sánh các trình tự nucleotide và acid amin từ các chủng phân lập hàng
năm giúp chúng ta tìm hiểu những vùng gen thường thay đổi và không thay đổi trong
toàn bộ hệ gen, góp phần xác định được loại vaccine phù hợp cho công tác phòng
chống dịch cúm A(H1N1)pdm. Cuối cùng, kết quả giải trình tự các chủng vi rút cúm
có thể ứng dụng để nghiên cứu tính kháng thuốc của vi rút cúm, tiến tới xác định đặc
tính kháng nguyên của vi rút cúm.

4


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về vi rút cúm
1.1.1. Phân loại vi rút cúm
Vi rút cúm chủ yếu gây bệnh đường hô hấp ở người và động vật được phân
thành các nhóm:
1/ Nhóm vi rút cúm A (Influenza A virus) thường tồn tại trong các loài động
vật (gia cầm, ngựa, gà, vịt, ngỗng, ngan và các loài chim di cư hoang dã) sau đó tiếp
xúc với con người và gây bệnh cho người. Vi rút cúm A có thể gây nên những vụ
dịch hoặc những trận đại dịch toàn cầu.

2/ Nhóm vi rút cúm B (Influenza B virus) thường tồn tại trong cơ thể con
người, chủ yếu gây bệnh ở người, một số ít tồn tại trong loài hải cẩu.
3/ Nhóm vi rút cúm C (Influenza C virus) tồn tại trên người và lợn.
Ba nhóm vi rút cúm A, B, C được nhận diện bởi sự khác nhau trong cấu trúc
kháng nguyên bề mặt, phức hợp protein cũng như vai trò gây bệnh khác nhau trên
động vật có xương sống. Vi rút cúm A và B có kháng nguyên bề mặt là protein
hemagglutinin (HA), còn ở cúm C là HEF (hemagglutinin esterase fusion).
4/ Nhóm Thogoto vi rút gây bệnh cho động vật, người và động vật không
xương sống (muỗi, rận biển). Kháng nguyên bề mặt của Thogotovi rút là GP
(glycoprotein).
Vi rút cúm A được định type phụ dựa vào phản ứng huyết thanh học của các
glycoprotein bề mặt HA và NA. Hiện nay, người ta đã xác định được 16 sub-type HA
(H1 - H16) và 9 sub-type NA (N1 - N9). Từ năm 1980, việc xác định phân type HA
đã được chuẩn hóa cho tất cả các vi rút cúm type A từ gia cầm, chim, ngựa và người.
Huyết thanh từ gia cầm và chồn sương hồi phục sau khi mắc bệnh và kháng thể đơn
dòng được thu thập dùng để xác định sự có mặt kháng nguyên của vi rút cúm trong
từng phân type. Kháng thể đơn dòng được dùng trong nghiên cứu chi tiết về các
epitope trong từng kháng nguyên như so sánh HA của các vi rút H1N1 từ gà tây và
lợn để thiết lập mối quan hệ về tính kháng nguyên của các HA của chúng (Frederick
G Hayden, 2009)

5


1.1.2. Đặc điểm của vi rút cúm A
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái
Dưới kính hiển vi điện tử, hầu hết các hạt của vi rút (virion) có dạng hình cầu
đường kính từ 50 - 100 nm (Hình 1.1A). Một số ít có dạng hình sợi đường kính 20
nm và dài từ 200 - 300 nm. Hạt vi rút có cấu tạo đơn giản gồm vỏ (capsid), vỏ bọc
ngoài (envelope) và lõi chứa RNA. Vỏ vi rút với bản chất là protein có nguồn gốc từ

màng tế bào nhiễm đã được đặc hiệu hóa để gắn protein màng của vi rút vào, bao
gồm một số protein được glycosyl hoá (glycoprotein) và một số protein dạng trần
không được glycosyl hoá (non-glycosylated protein). Protein bề mặt có cấu trúc từ
glycoprotein, bao gồm protein gây ngưng kết hồng cầu HA, protein enzym cắt thụ thể
NA và protein đệm M (matrix). Lipid tập trung ở màng vi rút, chủ yếu là lipid có gốc
photpho, số còn lại là cholesterol, glucolipid và một ít carbohydrate gồm các loại
đường galactose, mannose, ribose, fructose, glucosamin. Bên trong vi rút có cấu trúc
phức tạp gồm protein capsid và các sợi RNA nối với nhau thành các nucleocapsid có
cấu trúc đối xứng xoắn. Vỏ của vi rút được cấu tạo bởi 2 lớp lipid, trên bề mặt có
khoảng 500 các gai khác nhau nhú lên từ bề mặt của vi rút, mỗi gai có độ dài từ 10 14 nm. Các gai này được cấu tạo bởi các glycoprotein. Có hai loại glycoprotein là
hemagglutinin (HA) và neuraminidase (NA). Các gai HA thường nhiều hơn và xen
kẽ với các gai NA với tỷ lệ là (4-5):1.
Hệ gen vi rút cúm A là RNA sợi đơn âm, gồm 8 phân đoạn gen riêng biệt
(Hình 1.1B), mã hoá cho 11 protein khác nhau của vi rút, các phân đoạn được sắp
xếp theo trật tư: PB2, PB1, PA, HA, NP, NA, M (gồm M1 và M2), NS (gồm NS1 và
NS2) (Murphy, 1996 và Rabadan, 2006). Mỗi phân đoạn RNA của vi rút cúm A có
cấu trúc xoắn bậc 2 α đối xứng dài 50 - 100 nm, đường kính 9 - 10 nm, được bao bọc
bởi nucleoprotein (NP) với bản chất là lipoprotein, tạo thành cấu trúc
ribonucleoprotein (RNP) (Hình 1.1C).
Các phân đoạn của hệ gen vi rút cúm A nối với nhau bằng các cầu nối peptide
tạo nên vòm (loop) tại giới hạn cuối của mỗi phân đoạn và tạo thành một sợi RNA
duy nhất có độ dài từ 10.000 - 15.000 nucleotide (tuỳ theo từng chủng vi rút cúm A)
và có cấu trúc xoắn α (α-helix) bên trong vỏ vi rút.
HA có chức năng giúp vi rút bám dính vào tế bào cảm thụ và làm xâm nhập
vật liệu di truyền của vi rút vào bên trong tế bào. NA có chức năng thúc đẩy sự lắp
6


ráp để giải phóng vi rút từ các tế bào cảm thụ. Các glycoprotein HA và NA quyết
định tính kháng nguyên đặc hiệu của từng phân type vi rút khác nhau và cũng là vị trí

để các loại thuốc kháng vi rút trong điều trị bệnh sẽ gắn kết và phát huy tác dụng diệt
vi rút. Đồng thời HA và NA còn có vai trò quan trọng trong việc quyết định tính
kháng nguyên trong sản xuất vaccine. Phân tích thành phần hoá học các hạt vi rút
cúm A có chứa khoảng 0,8 - 1,1% RNA, 70-75% là protein, 20 - 24% lipid và 5 - 8%
là carbohydrate (Murphy, Webster 1996).

(A)

(B)

(C)

Hình 1.1. Cấu trúc của vi rút cúm A
(A) Ảnh các dạng hình thái của vi rút cúm A được nhuộm âm tính trên kính hiển vi
điện từ truyền qua. (Nguồn: Centers for Disease Control and Prevention Public
Health Image Library); (B) Mô hình cấu tạo hạt vi rút cúm A (hemagglutinin: phân
tử kháng nguyên HA, neuraminidase: phân tử kháng nguyên NA, PB2, PB1, PA: ba
dưới đơn vị phức hợp enzym polymerase của vi rút), (C) Cấu trúc của phức hợp
ribonucleoprotein RNP của vi rút cúm (Nguồn: © Paul Digard, Dept Pathology,
University of Cambridge).
Về mặt dịch tễ học, theo Webster (1998), Ito T, Couceiro và cs (1998), vi rút
cúm A có nhiều biến chủng khác nhau, thích ứng hầu như với mọi loài vật chủ và hệ
gen luôn luôn biến đổi, định kỳ gây nên những vụ dịch cúm trong lịch sử ở động vật
và người. Do đặc tính biến đổi nội gen nhanh chóng và trao đổi gen để tái tổ hợp tạo
biến thể mới truyền lây trong quần thể sinh vật, cho nên vi rút cúm A thuộc nhóm vi
rút nguy hiểm gây bệnh động vật sang người (zoonotic infections).
1.1.2.2. Cấu trúc hệ gen của vi rút cúm A
Nhóm vi rút cúm A đều có hệ gen là RNA chứa 8 phân đoạn mã hoá cho 11
protein, có độ dài tùy từng phân type, được nối với nhau thành một sợi RNA liên
7

tục, nhưng hệ gen lại phân thành nhiều đoạn, mỗi phân đoạn chịu trách nhiệm mã
hóa cho một loại protein của vi rút. Hai đầu 5' và 3' của RNA của hệ gen có hai
chuỗi

nucleotide

bảo

tồn,

đó

là

5'-

AGUAGAACAAGG...

và

3'-

UCG(U/C)UUUCGUCC... (Ito T và cs, 1998) . Cũng theo Ito T và cs (1998), sáu
phân đoạn (từ 1- 6) mỗi phân đoạn chịu trách nhiệm mã hoá cho một loại protein
riêng biệt, phân đoạn 7 và 8 mã hoá cho từng phần của gen, mỗi gen mã hoá cho
một phân tử RNA thông tin và mỗi phân tử RNA thông tin này sau khi được xử lý
nhờ cơ chế nối-ghép (splicing) sẽ được dịch mã tổng hợp protein. Mỗi đoạn RNA
được bao xung quanh bởi nucleoprotein (NP) tạo thành cấu trúc ribonucleoprotein

(RNP). RNP kết hợp với 3 loại polymerase PB2, PB1, PA chịu trách nhiệm cho sự
phiên mã và sao chép RNA của vi rút. Protein kháng nguyên bề mặt là HA thuộc
protein màng type I liên quan đến sự bám dính của vi rút và là thụ thể của vi rút, có
khả năng gây ngưng kết hồng cầu gà, hợp nhất vỏ vi rút với màng tế bào nhiễm và
tham gia vào phản ứng trung hoà vi rút.
Nucleocapsid protein (NP) là một loại protein được photphoryl hoá, có biểu
hiện đặc tính kháng nguyên đặc hiệu theo nhóm và tồn tại trong hạt vi rút theo dạng
liên kết với mỗi phân đoạn RNA, cho nên NP còn được gọi là ribonucleoprotein.
Protein mang hoạt tính enzym là NA thuộc protein màng type II có chức năng của
một enzym cắt thụ thể để vi rút thực hiện quá trình giải phóng ra khỏi tế bào. Chỉ có
các phân đoạn HA, NA (glycoprotein màng) của vi rút có chức năng "gắn" vào màng
tế bào chủ bị tấn công rồi sau đó tiếp tục thực hiện quá trình nhân lên và giải phóng
vi rút. Protein màng không được glycosyl hóa là MA mang tính chất protein đệm,
bao gồm M1 và M2 có vai trò bao gói RNA của hệ gen vi rút và là kênh vận chuyển
các thành phần của vi rút qua màng. Một protein khác là protein không cấu trúc NS
(non-structural protein) gồm hai tiểu phần NS1và NS2, có vai trò bảo vệ hệ gen của
vi rút, nếu thiếu chúng vi rút sinh ra không hoàn chỉnh, trở thành vi rút thiểu năng.
1.1.2.3. Chức năng các phân đoạn trong hệ gen của vi rút cúm A
Phân đoạn 1 mã hoá cho enzym polymerase PB2 (polymerase basic protein 2) là
tiểu đơn vị của polymerase (RNA transcriptase) chịu trách nhiệm khởi đầu phiên mã, có
độ dài 2341 nucleotide, có trọng lượng phân tử theo tính toán là 84 kDa (thực tế là: 87
kDa) (Ito T và cs, 1998). Phân đoạn 2 mã hoá cho enzym polymerase PB1 (polymerase
basic protein 1) là tiểu đơn vị xúc tác của polymerase (RNA transcriptase), có độ dài
8


2341 nucleotide, với trọng lượng phân tử tính toán là 87 kDa (thực tế: 96 kDa) (Biswas
S.K, Nayak D.P, 1996). Phân đoạn 3 mã hoá cho enzym kéo dài phiên mã PA
(polymerase acidic protein 2) là tiểu đơn vị của polymerase (RNA transcriptase) tham
gia tổng hợp RNA, có độ dài 2233 nucleotide, trọng lượng phân tử theo tính toán là 83

kDa (thực tế: 85 kDa) (Biswas S.K, Nayak D.P ,1996). Phân đoạn 4 mã hóa cho
hemagglutinin (HA) điều khiển quá trình tổng hợp hemagglutinin (protein gây ngưng kết
hồng cầu). Có 16 loại HA, trong đó chỉ có H1, H2, H3 tìm thấy ở các vi rút gây bệnh cho
người. Vi rút mang gen H5, H7 và H9 có thể lây nhiễm từ chim sang người. HA được
phân bố rải rác trên bề mặt của vi rút, là protein gắn vi rút vào thụ thể của tế bào, gây
ngưng kết hồng cầu và tham gia vào quá trình khởi đầu xâm nhiễm của vi rút. HA có
phân tử lượng là 63 kDa (nếu không được glycosyl hoá), 77 kDa (nếu được glycosyl
hoá, trong đó HA1 là 48 kDa và HA2 là 29 kDa) (Steinhaure D.A, 1999), chuỗi
nucleotide có độ dài thay đổi tùy từng phân type vi rút, đối với H5N1 là 1704 - 1707 bp,
H7N1 là 1683 - 1695 bp, H9N1 là 1683 bp, H1N1 là 1701 bp. Phân đoạn 5 mã hoá cho
protein nucleoprotein (NP) có trọng lượng phân tử tính toán là 56 kDa, gen NP của
H5N1 có độ dài là 1497 bp (Ito T và cs, 1998). Phân đoạn 6 mã hóa cho protein
neuraminidase (NA). NA là các gai hình nấm trên bề mặt của vi rút, NA vừa có vai trò
kháng nguyên vừa có hoạt tính enzym phân cắt liên kết giữa thụ thể acid sialic và HA,
nhờ vậy mà đẩy nhanh quá trình lan truyền vi rút trong tế bào chủ. NA có trọng lượng
phân tử theo tính toán 50 kDa (thực tế: 48 - 63 kDa), độ dài cũng rất thay đổi, đối với
H1N1 là 1350 – 1410 bp (Castrucci M.R và Kawaoka Y., 1993) Phân đoạn 7 mã hoá
cho phần đệm matrix protein MA, gồm 2 tiểu phần M1 và M2. Tiểu phần M1 là protein
nền, là thành phần chính của vi rút, có chức năng bao gói và tham gia vào quá trình nảy
chồi của vi rút. Tiểu phần M2 là protein nội màng, có chức năng là kênh ion vận chuyển
sản phẩm của vi rút, trọng lượng phân tử tính toán của M1 là 28 kDa (thực tế: 25 kDa),
và M2 là 11 kDa (thực tế: 15 kDa), phân đoạn M có độ dài khoảng 1027 bp (Holsinger L
và cs, 1994). Phân đoạn 8 là gen NS có độ dài ổn định trong tất cả các chủng cúm A, mã
hoá cho hai tiểu phần protein không cấu trúc NS1 và NS2. Tiểu phần NS1 có chức năng
vận chuyển mRNA ra tế bào chất, dịch mã, là protein kháng interferon và tiểu phần NS2
có vai trò vận chuyển RNP ra khỏi nhân, trọng lượng phân tử tính toán NS1 là 27 kDa
(thực tế: 25 kDa), của NS2 là 14 kDa (thực tế: 12 kDa), NS có độ dài 890 bp (Luo G,
Palese, 1992).
9

1.1.3. Cấu trúc, chức năng của protein Hemagglutinin và Neuraminidase
1.1.3.1. Protein hemagglutinin (HA)
Protein hemagglutinin (HA) và neuraminidase (NA) là kháng nguyên bề mặt
đặc trưng cho bản chất của từng chủng vi rút cúm A (Larisa V Gubareva và cs,
2000), có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình gây nhiễm và góp phần rất lớn
quyết định tính gây bệnh của vi rút. Gen mã hóa kháng nguyên HA là một
glycoprotein có khả năng gây ngưng kết hồng cầu gà trong ống nghiệm (in vitro),
kháng thể đặc hiệu với HA có thể ngăn cản sự ngưng kết đó, được gọi là kháng thể
ngăn ngưng kết hồng cầu (HI, Hemagglutinin Inhibitory test). Theo Murphy B.R và
Webster R.G (1996), vi rút cúm A có 16 phân type HA đã được phát hiện, trong đó
có 3 phân type (H1, H2 và H3) thích ứng lây nhiễm gây bệnh ở người liên quan đến
các đại dịch cúm đã xảy ra trong lịch sử.
Phân tử HA có dạng hình trụ, dài khoảng 130 ăngstrom (Å), cấu tạo gồm 3
đơn phân (trimer) (Hình 1.5), mỗi đơn phân (monomer) được tạo thành từ hai tiểu
đơn vị HA1 (36 kDa) và HA2 (27 kDa). Các đơn phân sau khi tổng hợp đã được
glycosyl hóa (glycosylation) và gắn vào mặt ngoài capsid là tiểu đơn vị HA2, phần
đầu tự do hình chỏm cầu được tạo bởi dưới đơn vị HA1 chứa vị trí gắn thụ thể thích
hợp của HA trên bề mặt màng tế bào đích (Bosch F.X và cs, 1981).
Gen HA gồm 2 đoạn là HA1 và HA2 nối với nhau bằng chuỗi oligopeptide.
Phần HA1 và HA2 bộc lộ ra ngoài màng và có khả năng làm ngưng kết hồng cầu.
Màng bao lipid kép và chịu trách nhiệm cho việc gắn kết vi rút vào thụ thể trên bề
mặt tế bào chủ trong giai đoạn đầu tiên của quá trình xâm nhiễm (Tiffany G. Sheu và
cs, 2011). Trên phân tử HA có hai vùng kỵ nước ở tận cùng đầu N và đầu C. Vùng kỵ
nước ở đầu tận cùng N định hướng cho protein ra khỏi màng tế bào và bị cắt bỏ khỏi
HA trưởng thành, còn vùng tận cùng đầu C (gốc acid amin từ 186-211 của HA2) có
nhiệm vụ neo giữ phân tử protein trên vỏ vi rút (Chen J, Skehel J và Wiley D.C,
1999). Sự biến đổi trong gen mã hoá cho kháng nguyên HA là nguyên nhân gây ra
các vụ dịch hằng năm.
Sự kết hợp của HA với thụ thể đặc hiệu (glycoprotein chứa sialic acid) trên bề

mặt màng tế bào, khởi đầu quá trình xâm nhiễm của vi rút trên vật chủ giúp cho vi rút
xâm nhập, hòa màng và giải phóng RNA hệ gen thực hiện quá trình nhân lên ở trong
10


tế bào cảm nhiễm. Quá trình kết hợp phụ thuộc vào sự phù hợp cấu hình không gian
của thụ thể chứa acid sialic của tế bào đích với vị trí gắn với thụ thể này trên phân tử
HA của vi rút cúm, quyết định sự xâm nhiễm dễ dàng của vi rút ở các loài vật chủ
khác nhau (Wagner R, Maosovich M, Klenk H, 2002). Nghiên cứu cấu trúc không
gian ba chiều của gen kháng nguyên hemagglutinin H5 của vi rút gây bệnh ở gà và
H9 ở lợn, cũng như H5 của vi rút thích ứng gây bệnh trên người cho thấy : vi rút cúm
gà thích hợp với loại tế bào có thụ thể HA chứa acid sialic liên kết với đường
galactose góc quay α-2,3, trong khi ở lợn và người vi rút cúm có thụ thể thich hợp ở
góc quay α-2,6. Vị trí acid amin 226 (aa 226) của tiểu đơn vị HA1 được xác định là
vị trí quyết định phù hợp gắn HA với thụ thể đặc hiệu. Ở hầu hết các chủng vi rút
cúm A lưu hành trong tự nhiên vị trí này là glycine, thích ứng với thụ thể Gal α-2,3
sialic acid (chứa sialic acid liên kết với nhóm hydroxyl (4-OH) của galactose ở góc
quay α-2,3) của tế bào biểu mô đường hô hấp của chim và gia cầm (vật chủ tự nhiên
của vi rút cúm A). Ở các chủng vi rút cúm A/H1N1, A/H2N2 và A/H3N2 gây bệnh ở
người, vị trí này trên protein HA là leucine, thích ứng với thụ thể Gal α-2,6 sialic acid
có mặt ở tế bào biểu mô đường hô hấp dưới của người (Steinhaure D.A, 1999). Cũng
theo Stainhaure D.A (1999), các tế bào cảm thụ với vi rút cúm A của lợn có cả hai
loại thụ thể này, do đó lợn được coi là vật chủ trung gian để vi rút cúm A tiến hóa
thích ứng lây nhiễm sang người. Trình tự mã hóa chuỗi nối và thành phần chuỗi nối
trên protein HA cũng như các vị trí acid amin liên quan đến khả năng gắn với thụ thể
thích ứng, được coi là các chỉ thị phân tử trong nghiên cứu phân tích gen kháng
nguyên HA (Keawcharoen và cs, 2005). Protein HA kích thích cơ thể sinh ra đáp ứng
miễn dịch dịch thể đặc hiệu với từng type HA và tham gia vào phản ứng trung hòa vi
rút. Vì thế HA được coi là protein vừa quyết định tính kháng nguyên, vừa quyết định
độc lực của vi rút vừa là đích của bảo vệ miễn dịch nhằm ngăn chặn sự xâm nhiễm

của vi rút ở cơ thể nhiễm và là cơ sở trong điều chế các vaccine phòng cúm hiện nay
(Horimoto T, Kawaoka Y, 2006 và Keawcharoen và cs, 2005). Chuỗi oligopeptide
nối giữa HA1 và HA2 thuộc loại hình riêng biệt, đặc trưng cho các biến thể H trong
quá trình tái tổ hợp tạo nên biến chủng (Ha Y. và cs, 2001, Vey M và cs, 1992).
Chuỗi này chứa một số acid amin mang tính kiềm (basic acid amin) làm khung, thay
đổi đặc hiệu theo từng loại hình phân type. Sự biến đổi thành phần của chuỗi nối
11


quyết định tính độc lực của vi rút thuộc biến chủng mới (Horimoto T, Kawaoka Y,
2006). Nếu ở điểm cắt của protease càng có nhiều acid amin kiềm (arginine và
lysine) thì khả năng HA được phân cắt càng lớn, và quá trình xâm nhập nội bào
nhanh dẫn đến tăng độc lực của vi rút cúm A (Bosch F và cs, 1981, Vey M và cs,
1992). Mức độ gây bệnh của vi rút cúm A còn phụ thuộc rất lớn đến chức năng hoạt
động của vùng tiếp nhận enzym protease để cắt rời HA khỏi thụ thể sialic acid
(Steinhaure D.A, 1999). Vi rút cúm A không có gen tổng hợp enzym protease, mà
phải nhờ vào hỗ trợ của tế bào cơ thể bị nhiễm vi rút. Càng có điểm cắt protease hoàn
chỉnh và cắt đặc hiệu, càng có nhiều enzym tham gia cắt thụ thể, thì vi rút mới nhanh
chóng xâm nhập vào tế bào thực hiện quá trình nhân lên tạo nhiều vi rút mới và mức
độ gây bệnh cũng vì thế mà nặng nề hơn.
Theo báo cáo của WHO, kể từ khi xuất hiện vào tháng 3/2009 và lưu hành đến
nay, gen HA của vi rút cúm A(H1N1)pdm được nhóm thành 8 nhóm chính, trong đó
nhóm 6 được tách thành các phân nhóm: 6A, 6B và 6C. Đối với gen HA của vi rút
cúm A(H3N2) được phân thành 7 nhóm, trong đó các chủng lưu hành năm 20122014 tập trung trong nhóm 3C. Các chủng H3 lưu hành năm 2013 và 2014 tương
đồng với chủng vaccin A/Texas/50/2012, tuy nhiên các chủng năm 2014 có xu hướng
tách thành nhóm riêng từ phân nhóm 3C.3.
1.1.3.2. Protein neuraminidase (NA)
Protein neurominidase còn gọi là sialidase (mã số quốc tế là E.C 3.2.1.18), là
một protein enzyme có bản chất là glycoprotein được gắn trên bề mặt capsid của vi
rút cúm A, mang tính kháng nguyên đặc trưng theo từng phân type NA (Baigent S.J,

McCauley J.W, 2001 và Wagner R. Masovich M., Klenk H., 2002). Theo Wagner R.
Masovich M., Klenk H., 2002, phân tử NA có dạng nút lồi hình nấm, đầu tự do (chứa
vùng hoạt động) gồm 4 tiểu đơn vị giống như hình cầu nằm trên cùng một mặt phẳng,
và phần kị nước gắn vào vỏ capsid (Castrucci M. R., Kawaoka Y., 1993). Protein
NA có 3 chức năng chính:
- NA cắt acid sialic ra khỏi phân tử HA và cắt những phân tử NA khác ra
khỏi các glycoprotein và glucolipit ở bề mặt tế bào, đẩy nhanh sự lây nhiễm của vi
rút trong cơ thể vật chủ và ngăn cản sự tập hợp của các hạt vi rút mới trên màng tế
bào. Vi rút cần phải có NA thì mới có thể xâm nhập được qua lớp màng mucin của
12


biểu mô hô hấp. Hai phân type N1 và N2 được tìm thấy ở vi rút cúm người liên quan
đến các đại dịch cúm trong lịch sử (Chen H., 2009).
- Tham gia vào phân cắt liên kết này trong giai đoạn “hòa màng”, đẩy nhanh quá
trình cởi vỏ bọc “uncoating” giải phóng hệ gen của vi rút vào trong bào tương tế bào
nhiễm, giúp cho quá trình nhân lên của vi rút diễn ra nhanh hơn (Wang J. và cs, 2009).
- Ngoài ra, NA còn phân cắt các liên kết glycoside, giải phóng neuraminic
acid làm tan loãng màng nhầy bề mặt biểu mô đường hô hấp, tạo điều kiện cho vi rút
nhanh chóng tiếp cận tế bào biểu mô và thoát khỏi các chất ức chế không đặc hiệu.
Vi rút cúm hình thành nên cơ chế để vượt qua sự bảo vệ của mucin đường hô
hấp. Colman P.M. (1994) và Moscona A. (2005) cho rằng, chức năng của NA liên
quan đến khả năng của vi rút xuyên qua màng nhầy do phân cắt liên kết giữa mucin và
sialic acid, vốn là mối liên kết ngăn cản sự xâm nhập của vi rút vào các thụ thể chức
năng trên tế bào đích. Mặt khác, NA có thể phá vỡ trục liên kết màng nhầy và IgA, tạo
nên trạng thái ức chế miễn dịch cục bộ từng phần, nâng cao khả năng lây nhiễm của vi
rút cúm và viêm phổi kế phát do vi khuẩn (Bhatia A, Kast R.E, 2007). Đột biến trong
gen NA thường làm thay đổi hoạt tính của enzym này (Keawcharoen J và cs).
Nghiên cứu của Hasan Zaraket và Reiko Saito (2010) chỉ ra rằng, cùng với vai
trò của kháng nguyên HA, cả 3 khâu tác động trên của NA đều tham gia làm gia tăng

độc lực gây bệnh của vi rút cúm A ở cơ thể vật chủ. Do đó, NA là đích tác động của
các loại thuốc, hóa dược ức chế vi rút không đặc hiệu hiện nay, đặc biệt là
Oseltamivir (biệt dược là Tamiflu) phong tỏa enzym này, ngăn cản sự giải phóng hạt
vi rút mới khỏi các tế bào đích, bảo vệ cơ thể Bên cạnh đó, NA còn là một kháng
nguyên bề mặt của vi rút, tham gia kích thích hệ thống miễn dịch của cơ thể chủ, sinh
ra kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên NA của các chủng vi rút đương nhiễm có tác
dụng phong tỏa protein NA.
Trong hệ gen của vi rút cúm A, chức năng của gen NA chịu trách nhiệm trong
quá trình tổng hợp neuraminidase. Gen NP chịu trách nhiệm quá trình tổng hợp
nucleoprotein (giúp phân biệt 3 loại A, B, C). Gen M chịu trách nhiệm quá trình tổng
hợp matrix protein. Gen NS chịu trách nhiệm quá trình tổng hợp protein không cấu
trúc (non- structural protein). Các gen còn lại là PA, PB1, PB2 là các thành phần tạo
nên các RNA polymerase.
13