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蓝耳病毒受体的改变导致病毒特性差异及其对疾病诊断和控制的影响

作者:唐万勇 译来源:武汉回盛生物科技有限公司时间:2016-03-09 14:58点击:

  1980年代末期,一种引起繁殖和呼吸问题的新病在美国和欧洲出现,这是由一种猪动脉炎病毒所致,人们根据其临床症状,将其命名为猪繁殖和呼吸综合征病毒(Meulenberg et al., 1993)。在欧美两个地方,蓝耳病毒呈现不同的遗传特性和抗原特性,分别称作美洲型蓝耳病(amPRRSV)和欧洲型蓝耳病(euPRRSV)。血清学检测显示,美洲型蓝耳病比欧洲型蓝耳病出现更早。基因分析表明,美国毒株比西欧的欧洲毒株的变异程度更大,可能是由于在美国猪群中,病毒存在时间更早,以及/或者病毒进到猪群的途径更多样化。欧洲毒株起源于西德,传播途径就较为单一,因而在1990年代初,早期分离的欧洲蓝耳病毒株子在遗传上密切相关(Stadejek et al., 2002)。1990年代初期,也已证明,美洲型蓝耳病毒株的致病性较欧洲更为严重。的确,虽然欧洲和美洲型毒株皆可影响妊娠后期母猪,导致繁殖障碍,但美洲型蓝耳病毒株所致的临床症状(发热、厌食)和呼吸道问题更为严重;而欧洲型毒株,则只有和其它的病原/毒素混合,才可导致明显的呼吸道症状(Van Reeth et al., 1996)。美洲毒株经由重组和基因漂变(genetic drift)更快速发生进化,不断产生毒力更强的新毒株,使用商业化的疫苗根本搞不定(当时称“非典型蓝耳病” atypical PRRSV,或称“母猪流产死亡综合征Sow Abortion and Mortality Syndrome ”SAMS) (Mengeling et al., 1998)。2006年,美洲型蓝耳病的强毒变异株席卷中国,如今仍在危害整个亚洲养猪业(疾病表现长时间持续发热、呼吸和繁殖障碍、高死亡率),且对其它洲的养猪业构成威胁(Tian et al., 2007)。在东欧,欧洲型蓝耳病病毒出人意料地发生了很大的变化,人们发现新的欧洲2、3、4亚型和早先的欧洲1亚型有很大的不同(Stadejek et al., 2006)。现在有一个假说认为,在欧洲1型蓝耳病进入东欧之前的很长时间,欧洲型的蓝耳病毒株即已经在东欧的猪群中存在。若综合考量西欧和东欧的蓝耳病毒株,则二者的基因差异比美洲型蓝耳病之间的变异程度更为显著,这使得全球的蓝耳病毒株的差异更为复杂。东欧的蓝耳病毒株,如欧洲2亚型(标准毒株为Bor株)和欧洲3亚型(标准毒株为Lena毒株)比西欧毒株(欧洲1亚型,标准毒株为Lelystad株)更强(Karniychuk et al., 2009)的毒力更强。欧洲型Lena毒株的毒力之强,堪比导致亚洲高热病的美洲毒株。在很多年,蓝耳病西欧毒株主要引起繁殖障碍,单纯接种不出现发热和呼吸道症状。但从2013年开始,蓝耳病可导致比利时的保育猪出现流感样症状,可能这种情况在临近的几个国家也有(未发表资料)。用其中的一个分离株弗兰德斯13株(Flanders 13)进行人工接种,可复制出发热和呼吸道症状。从遗传学角度,该毒株和其它流行的蓝耳病毒株相当不一样。

  蓝耳病病毒的致病性完全取决于巨噬细胞的分化情况。在过去的20年内当中,所有欧洲1型的蓝耳病毒株(标准毒株Lelystad株)在仔猪的复制特性非常一样(Duan et al., 1993),其靶位是具有唾液酸粘附素受体(sialoadhesin receptor)的分化的巨噬细胞(Duan et al., Vanderheijden et al., 2010, Karniychuk et al., 2013)。这些巨噬细胞常见于扁桃体和肺、淋巴结、脾脏、母体的子宫内膜和胎儿胎盘,但在猪只的其它组织脏器中较为少见(Karniychuk et al. 2009)。由于病毒不在上呼吸道复制,故其很难由鼻拭子检出,也难以通过猪只快速传播(Albina, 1997)。因为分化型巨噬细胞的感染数量相当有限,故在血清中病毒的抗体滴度常为102-104 TCID50/ml。欧洲3型的蓝耳病毒(标准毒株Lena株)毒株和Lelystad类似的毒株不同,因其能够感染无唾液酸粘附素受体(sialoadhesin receptor)巨噬细胞亚群(Frydas et al. 2013),很可能存在另外的受体。使用鼻粘膜外植体培养,发现在上呼吸道呼吸上皮细胞的中间和上面,上述巨噬细胞亚群的数量很多,从而使得蓝耳病新毒株在组织中更易复制(高出10-100倍),病毒排毒也更厉害,且可致爆发性的病毒血症(较老毒株高出100倍,病毒血症滴度达104-106 TCID50/ml)。根据这些易感巨噬细胞亚群的定位,故可推定新毒株可在鼻粘膜巨噬细胞内出现,这些细胞形成密集的网络,构成了防御病原的第一道防线(Vareille et al., 2011)。欧洲型蓝耳病Lena毒株既可破坏鼻粘膜巨噬细胞,又可破坏肺泡巨噬细胞,故常导致细菌的继发感染和败血症(Karniychuk et al., 2010)。新分离的弗兰德斯13类似毒株(Flanders 13-like strains)属于欧洲1型毒株,但也沿着Lena毒株同样的方向进化。使用鼻粘膜外植体培养,该病毒可以在无唾液酸粘附素受体的巨噬细胞亚群复制,其复制情况与动物感染后鼻分泌物的病毒滴度一致。从鼻分泌物中是很难分离到Lelystad样的欧洲1型蓝耳病毒株的,但是由其分离出毒力更强的欧洲3型毒株和弗兰德斯13的类似毒株却颇为容易。研究不同毒株传播特性的试验仍在进行中,旨在确定病毒在鼻粘膜巨噬细胞复制的能力与其气源性传播之间的关联性。欧洲型蓝耳病毒株感染巨噬细胞亚群数量的日益增多是个危险的进化信号。若病毒的复制能力提高十倍乃至百倍,病毒的突变也相应以同样的倍数增加。病毒的基因突变有助于逃避机体的免疫反应,增加了高致病性蓝耳病毒株出现的危险,这使得欧洲蓝耳病处于相当危险的境地。此外,由于猪的唾液酸粘附素受体和CD163和人的同系物受体之间关系密切,我们也要警惕病毒由猪传给人的风险(Van Breedam et al., 2013)。

  在发现欧洲型蓝耳病毒株这些颇有意味的结果之时,最近我们也对美洲型蓝耳病毒株开展鼻粘膜外植体培养,结果发现无论是美国的旧的毒株(VR2332)和诸多新毒株(SDSU-73, NADC, MN-184)皆很容易在各种巨噬细胞上增殖,无论细胞是否存在唾液酸粘附素受体(未发表资料)。据此可解释一些现象。美洲型蓝耳病毒株和欧洲型毒株一开始就很不一样。较之欧洲1型LV样的老毒株,美洲毒株可在更多的巨噬细胞亚群内复制,在上呼吸道的增值更厉害,而欧洲1型的毒株只在下呼吸道内复制。同理,美洲型毒株过去和现在都很容易经由空气传播(Otake et al., 2010)。美洲型蓝耳病毒株感染的巨噬细胞亚群数量更多,则其毒力/致病性较欧洲1型蓝耳病毒株更强,继发感染也更多。上述研究也解释了为何美洲型蓝耳病毒株可在唾液酸粘附素受体阴性的猪体内复制(Prather et al., 2013)。

  上述结论在蓝耳病诊断上有重要作用。发生繁殖失败时若进行蓝耳病的病原学诊断,可直接考虑所有的蓝耳病毒株。在妊娠后期,细胞呈唾液酸粘附素阳性(Karniychuk et al., 2009) ,蓝耳病毒可在胎儿胎盘的巨噬细胞复制,导致严重的胎盘炎,病毒向胎儿传播,而胎盘炎是引起胎儿致病和死亡的主要原因(Karniychuk et al., 2013)。由于胎盘很大,蓝耳病毒复制呈散在性,故用胎盘组织作蓝耳病诊断是不容易的(你取胎盘的哪一块?)。又因胎儿死亡之前尚未产生抗体,故用胎儿体液做血清学诊断也不可能。考虑上述因素,建议在发生繁殖失败时,做蓝耳病的诊断可使用流产胎儿的脐带(与胎儿胎盘相连)和脏器混合样品(肺/脾脏)作定量RT-PCR。在发生呼吸道问题时,围绕欧洲型蓝耳病Lelystad样毒株做出诊断是很困难的。这些毒株常在小猪上造成持续感染,无论仔猪的是否健康,这样我们搞不清楚阳性的结果(在肺和血液中查到病毒)是什么意思。同样也不好解释血清转阳意味着什么。并非猪只对蓝耳病产生抗体转阳的反应,而是病毒的持续感染导致猪只血清转阳。这使得在西欧,很多猪场至今仍不愿给仔猪注射蓝耳疫苗。不过,由美洲型蓝耳病毒株、欧洲株中的2、3型和新的弗兰德斯13株等,可致猪只出现流感样症状,此时采集鼻拭可很容易证实这些毒株在上呼吸道增殖滴度很高;若采血作定量RT-PCR,则血中的病毒载荷很高,鼻分泌物滴度达105 TCID50/ml,血中病毒滴度达104-6 TCID50/ml。

  针对蓝耳病毒产生免疫是很困难的,有些免疫应答要么不产生,要么功能低下。蓝耳病感染后干扰素水平很低(Van Reeth et al., 1999)。接种后8天开始产生抗体,但病毒中和作用要等到数周才能产生,且很微弱(Labarque et al., 2000)。自然杀伤细胞和细胞毒T细胞不够有效(Cao et al., 2013; Costers et al., 2009)。只有中和抗体(感染后1个月,滴度很低)和一种尚未鉴定的猪杀伤细胞发挥免疫作用,且能够在免疫后被激活。病毒的遗传漂变使免疫的靶位迁移,致使免疫策略更为复杂(Labarque et al, 2004)。接下来,找到和现有田间毒株相适应和密切相关的毒株开发疫苗是颇为重要的(Nauwynck et al., 2012)。现在研制有效灭活苗(Geldhof et al., 2012)和弱毒苗(未发表资料)的技术已经可用,接下来要务是将这些技术用于田间。最终是希望开发出一种能适应需求的标记载体疫苗,能够诱导呼吸道的局部免疫。

  总之,现在尽快更有效地控制蓝耳病非常重要,而不是要等到大麻烦出现了再想办法。开发有效的、与流行毒株相适应的标记灭活疫苗或弱毒疫苗,并改进生物安全措施,以全方位控制蓝耳病流行,是目前很紧迫的任务。养猪生产者、蓝耳病研究人员、药厂应当联合起来,共同提出解决方案,以对付这个多变的对手,免得使其真的变成我们的梦魇。由此而论,各方都应把对蓝耳病研究的支持放在优先的地位,若不如此,我们就可能对动物和人类的健康犯下不可原谅的错误。

  参考文献:24篇

责任编辑:王妍琪  

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