Molecular evaluation of M2 protein of Iranian avian influenza viruses of H9N2 subtype in order to find mutations of adamantane drug resistance

Document Type: Infectious agents- Diseases- Surgery

Authors

1 1Department of Avian Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

2 Department of Avian Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Department of Microbiology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

4 Department of Virology, School of Public Health, Tehran University of Medical Science, Tehran, Iran

5 Department of Poultry Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

Abstract

Background: The H9N2 subtype of influenza A viruses is considered to be widespread in poultry industry. Adamantane is a group of antiviral agents which is effective both in prevention and treatment of influenza A virus infections. These drugs inhibit M2 protein ion channel which has role on viral replication. OBJECTIVES: The main objective of this study is to evaluate M gene of avian influenza viruses (AIVs) of H9N2 subtype in order to find adamantane drug resistance mutations. METHODS: Over 100 suspected samples were collected from different geographical regions of Iran during 2012-2013. Samples were injected via allantoic sac of 9-11 day-old chicken embryos. A total of 11 out of 100 were AIV. The H9N2 subtype was confirmed by specific RT-PCR. The RT-PCR was conducted for full length M gene. PCR amplified products were purified and then conducted for commercial direct sequencing. Finally, sequences were checked for possible sites of adamantane resistance mutations. RESULTS: Overall, 8 out of 11 viruses harbored the adamantane resistance-associated mutations. Of which, four viruses were isolated in 2013 and four viruses in 2012. Two different resistance-associated mutations were observed during different years. CONCLUSIONS: The present study provided clear evidence concerning resistance AIVs of H9N2 subtype that were circulating in Iranian poultry sector. This concern is always present as M segment might be introduced into human influenza viruses by reassortment phenomenon.

Keywords


Article Title [Persian]

ارزیابی مولکولی پروتئین M2 ویروسهای آنفلوانزای تحت تیپ H9N2 ایران به منظور ردیابی موتاسیون های مقاومت به داروهای گروه آدمانتان

Authors [Persian]

  • محمد ملکان 1
  • مهدی وصفی مرندی 2
  • عباس برین 3
  • طلعت مختاری آزاد 4
  • محمد مهدی رنجبر 3
  • محسن بشاشتی 5
1 گروه بیماریهای طیور، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران
2 گروه بیماریهای طیور، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 گروه میکروبیولوژی، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
4 گروه ویروس شناسی، دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران
5 گروه بیماریهای طیور، دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران، تهران، ایران
Abstract [Persian]

زمینه مطالعه: ویروس‌های آنفلوانزای A تحت تیپ H9N2 دارای گسترش جهانی می‌باشند. آدمانتان‌ها گروهی از داروهای ضدویروس می‌باشند که هم در پیشگیری و هم درمان عفونت‌های ناشی از ویروس‌های آنفلوانزای تیپ A کاربرد دارند. این داروها کانال یونی پروتئین M2 را مهار کرده و از این طریق بر تکثیر ویروس تأثیر می‌گذارند. هدف: هدف اصلی این مطالعه ارزیابی ژن M ویروس‌های آنفلوانزای پرندگان تحت تیپ H9N2 به منظور ردیابی موتاسیون‌های مقاومت به داروهای گروه آدمانتان می‌باشد. روش کار: در طول سال‌های 2012 تا 2013، بیش از 100 نمونه مشکوک به آنفلوانزا از مناطق مختلف جغرافیایی ایران جمع‌آوری شد. نمونه‌ها پس از آماده سازی از طریق کیسه آلانتوئیک به جنین‌های 11-9 روزه ماکیان تلقیح شدند. 11 نمونه ویروس آنفلوانزای پرندگان بودند. تحت تیپ H9N2 ویروس‌های جدا شده توسط تست RT-PCR اختصاصی تأیید شدند. سپس کل ژن M جدایه‌ها توسط RT-PCR اختصاصی تکثیر شده و برای تعیین توالی نوکلئوتیدی ارسال شدند.  نهایتاً، سکانس‌های بدست آمده جهت ارزیابی وجود موتاسیون‌های مقاومت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج: 8 نمونه از 11 نمونه مورد بررسی دارای موتاسیون‌های مقاومت دارویی بودند. از این تعداد 4 ویروس در سال 2013 و 4 ویروس در سال 2012 جدا شده بودند. سایت‌های متفاوت موتاسیون در سال‌های مختلف مشاهده شد. نتیجهگیرینهایی: مطالعه اخیر شواهدی محکمی از حضور مقاومت دارویی در ویروس‌های آنفلوانزای تحت تیپ H9N2 در حال گردش در صنعت طیور ارائه نموده است. از اینرو نگرانی خطر بازآرایی ژنتیکی و انتقال قطعه M ژنوم ویروس‌های آنفلونزای طیوری و انسانی وجود دارد.

Keywords [Persian]

  • مقاومت به داروهای آدمانتان
  • ویروس آنفلوآنزای پرندگان
  • پروتئینM2
  • H9N2
  • طیور
 

Amir, U.B., Wernery, U., Ilyushina, N., Webster, R.G. (2007) Characterization of avian H9N2 influenza viruses from United Arab Emirates 2000 to 2003. Virology. 361: 45-55.##

Barr, I.G., Hurt, A.C., Iannello, P., Tomasov, C., Deed, N., Komadina, N. (2007) Increased adamantane resistance in influenza A (H3) viruses in Australia and neighboring countries in 2005. Antiviral Res. 73: 112-117.##

Bashashati, M., Vasfi Marandi, M., Bozorgmehri Fard, M.H., Hematzadeh, F., Sabouri, F. (2013) Genetic and phylogenetic analysis of the ribonucleoprotein complex genes of H9N2 avian influenza viruses isolated from commercial poultry in Iran. Iranian Journal of Veterinary Medicine. 7: 159-168.##

Bright, R.A., Shay, D.K., Shu, B., Cox, N.J., Klimov, A.I. (2006) Adamantane resistance among influenza A viruses isolated early during the 2005-2006 influenza season in the United States. J Am Med Assoc. 295: 891-894.##

Cheung, C.L., Rayner, J.M., Smith G.J., Wang, P., Naipospos, T.S.P., Zhang, J., Yuen, K.Y., Webster, R.G., Peiris, J.S.M., Guan, Y., Chen, H. (2006) Distibution of amantadine resistant H5N1 avian variant in Asia. J Infect Dis. 193: 1626-1629.##

Davison, S., Benson, C.E., Ziegler, A.F., Eckroade, R.J. (1999) Evaluation of disinfectants with the addition of anti-freezing compounds against nonpathogenic H7N2 avian influenza virus. Avian Dis. 43: 533-537.##

Emadi Chashmi, H., Vasfi Marandi, M., Bozorgmehri Fard, M.H., Bashashati, M., Barin, A. (2013) Molecular characterization of non-structural gene of H9N2 subtype of avian influenza viruses isolated from broiler chickens in Iran. Iranian Journal of Veterinary Medicine. 7: 23-34.##

Furuse, Y., Suzuki, A., Kamigaki, T., Oshitani, H. (2009) Evolution of the M gene of the influenza A virus in different host species: large-scale sequence analysis. Virol J. 6: 67.##

Higgins, R.R., Eshaghi, A., Burton, L., Mazzulli, T., Drews, S.J. (2009) Differential patterns of amantadine-resistance in influenza A (H3N2) and (H1N1) isolates in Toronto, Canada. J Clin Virol. 44: 91-93.##

Homayounimehr, A.R., Dadras, H., Shoushtari, A., Pourbakhsh, A.A. (2010) Sequence and phylogenetic analysis of the haemagglutinin genes of H9N2 avian influenza viruses isolated from commercial chickens in Iran. Trop Anim Health Prod. 42: 1291-1297.##

Ilyushina, N.A., Govorkova, E.A., Webster, R.G. (2005) Detection of amantadine-resistant variants among avian influenza viruses isolated in North America and Asia. Virology. 341: 102-106.##

Iwahashi, J., Tsuji, K., Ishibashi, T., Kajiwara, J., Imamura, Y., Mori, R., Hara, K., Kashiwagi, T., Ohtsu, Y., Hamada, N., Maeda, H., Toyoda, M., Toyoda, T. (2001) Isolation of amantadine-resistant influenza A viruses (H3N2) from patients following administration of amantadine in japan. J Clin Microbiol. 39: 1652-1653.##

Karimi, V., Bozorgmehri Fard, M.H., Shabazzadeh, D., Esmaeilzaded, M., Pourbakhsh, S.A. (2004) Sequence analysis and phylogenetic study of hemagglutinin gene of H9N2 subtype of Avian influenza virus isolated during 1998-2002 In Iran. Iran Biomed J. 8: 167-172.##

Kitahori, Y., Nakano, M., Inoue, Y. (2006) Frequency of amantadine-resistanat influenza A virus isolated from 2001-02 to 2004-05 in Nara Prefecture. Jpn J Infect Dis. 59: 197-199.##

Lamb, R.A., Krug, R.M. (2001) Orthomyxoviridae: the viruses and their replication. In: Fields Virology. Fieldds, B.N., Knipe, D.M., Howley, P.M., Chanock, R.M., Melick, J.L., Momath, T.P., Roizman, B. (eds.). (4th ed.) Lippincott-Raven. Philadelphia. PA, USA. p. 1487-1531.##

Lee, J., Song, Y.J., Park, J.H., Lee, J.H., Baek, Y.H., Song, M.S., Oh, T.K., Han, H.S., Pascua, P.N., Choi, Y.K. (2008) Emergence of amantadine-resistant H3N2 avian Influenza A virus in south korea. J Clin Microbiol. 46: 3788-3790.##

Lee, M.S., Chang, P.C., Shein, J.H., Cheng, M. C., Shieh, H. K. (2001) Identification and subtyping of avian influenza viruses by reverse transcription-PCR. J Virol Methods. 97: 13-22.##

Nili, H., Asasi, K. (2003) Avian Influenza (H9N2) Outbreak in Iran. Avian Dis. 47: 828-831.##

Pabbaraju, K., Ho., K.C., Wong, S., Shokoples, S., Pang, X., Fonseca, K., Fox, J.D. (2008) Adamantane resistance in circulating human influenza A viruses from Alberta, Canada (1970-2007). Antiviral Res. 79: 81-86.##

Peiris, M., Yam, W.C., Chan, K.H., Ghose, P. Shortridge, K.F. (1999) Influenza A H9N2: Aspects of laboratory diagnosis. J Clin Microbiol. 37: 3426-3427.##

Qiu, B.F., Liu, W.J., Peng, D.X., Hu, S.L., Tang, Y.H., Liu, X.F. (2009) A reverse transcription-PCR for subtyping of the neuraminidase of avian influenza viruses, J Virol Methods. 155: 193-198.##

Saito, R., Li, D., Suzuki, Y., Sato, I., Masaki, H., Nishimura, H., Kawashima, T., Shirahige, Y., Shimomura, C., Asoh, N., Degawa, S., Ishikawa, H., Sato, M., Shobugawa, Y., Suzuki, H. (2007) High prevalence of amantadine-resistance influenza A (H3N2) in six prefectures, Japan, in the 2005-2006. J Med Virol. 79: 1569-1576.##

Saito, R., Oshitani, H., Masuda, H., Suzuki, H. (2002) Detection of amantadine-resistant influenza A virus strains in nursing homes by PCR-restriction fragment length polymorphism analysis with nasopharyngeal swabs. J Clin Microbiol. 40: 84-88.##

Schmidke, M., Zell, R., Bauer, K., Krumbholx, A., Schreder, C., Suess, J., Wutzler, P. (2006) Amantadine resistance among porcine H1N1, H1N2 and H3N2 influenza A viruses isolated Germany between 1981 and 2001. Interviro. 49: 286-293.##

Schnell, J.R., Chou, J.J. (2008) Structure and mechanism of the M2 proton channel of influenza A virus. Nature. 451: 591-595.##

Shalaby, A.A., Slemons, R.D., Swayne D.E. (1994) Pathological studies of A/chicken/ Alabama/7395/75 (H4N8) influenza virus in specificpathogen-free laying hens. Avian Dis. 38: 22-32.##

Shiraishi, K., Mitamura, K., Sakai-Tagawa, Y., Goto, H., Sugaya, N., Kawoaka, Y. (2003) High frequency of resistant viruses harboring different mutations in amantadine-treated children with influenza. J Infect Dis. 188: 57-61.##

Swayne, D.E., Suarez, D.L., Sims, L.D. (2013) Influenza. In: Disease of Poultry. Swayne, D.E., Glisson, J.R., McDougald, L.R., Nolan, L.K., Suarez, D.L., Nair, V. (eds.). (13th ed.) Wiely-Blackwell. Iowa. USA. p. 181-218. ##

Swayne, D.E., Senne, D.A., Suarez, D.L. (2008) A laboratory manual for the isolation, identification and characterization of avian pathogens. Dufour-Zavala, L., Swayne, D.E., Glisson, J.R., Pearson, J.E., Reed, W.M., Jackwood, M.W., Woolcock, P.R. (eds.). (15th ed.) Am Assoc Avian Pathologists, USA. p. 128-133.##

Tang, J.W., Ngai, K.L., Wong, J.C., Lam, W.Y., Chan, P.K. (2008) Emergence of adamantane-resistanat influenza A (H3N2) Viruses in Hong Kong between 1997 and 2006. J Med Virol. 80: 895-901.##

VasfiMarandi, M., Bozorgmehri Fard, M.H. (2002) Isolation of H9N2 Subtype of Avian Influenza Viruses during an Outbreak in Chickens in Iran. Iran Biomed J. 6: 13-17.##

Yavarian, J., Mokhtari Azad, T., Zheng, X., Gregory, V., Lin, P., Hay, A. (2010) Amantadine resistance in relation to the evolution of influenza A(H3N2) viruses in Iran. Antiviral Res. 88: 193-196.##

Yavarian, J., Mokhtari Azad, T., Jandaghi, N.Z., Nategh, R. (2009) Amantadine-resistant influenza A (H3N2) viruses in Iran. Acta Virol. 53: 135-138.##

Zambon, M.C. (1999) Epidemiology and pathogenesis of influenza. J Antimicrobiol Chemother. 44: 3-9.##