王琴
(中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所,北京市 100081)
世界動物衛(wèi)生組織 (OIE)在2000年至2012年發(fā)布的豬瘟 (CSF)在全球的流行報告顯示,CSF主要于中南美洲、亞洲和歐洲三大區(qū)域流行,全球CSF的流行情況較穩(wěn)定。但從2005年開始有報道在非洲南部CSF也多次發(fā)生。
CSF分子流行病學(xué)調(diào)查研究對闡明豬瘟病毒 (CSFV)的遺傳變異特征和規(guī)律,掌握當(dāng)前的流行現(xiàn)狀,溯源和追蹤C(jī)SF疫情發(fā)生的來源和去向,監(jiān)測現(xiàn)行使用疫苗的有效性,建立分子流行病學(xué)監(jiān)測系統(tǒng),提出新的防控策略具有十分重要的科學(xué)意義。國際上將CSFV分為3個基因群 (Ⅰ群、Ⅱ群和Ⅲ群),10個基因亞群 (1.1、1.2、1.3、2.1、2.2、2.3、3.1、3.2、3.3 和 3.4)。 近年來,我國CSFV分子流行病學(xué)研究取得了很大進(jìn)展。中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所、軍事醫(yī)學(xué)院軍事獸醫(yī)研究所和中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心調(diào)查了32個省市自治區(qū),覆蓋了我國98%的國土面積,對554條中國CSFV流行毒株的基因進(jìn)行了檢測。分析結(jié)果表明,中國流行的CSFV分屬以下四個基因亞群:2.1、2.2、2.3和1.1。 以 基 因2群 ( 占73.82%) 為主, 其次是1群 (占26.18%),一直沒有監(jiān)測到基因3群的傳入與流行。但在周邊國家如韓國、泰國及我國臺灣地區(qū)均有基因3群,應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測。近年中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所實驗室的數(shù)據(jù)顯示,從2011年至今,僅檢測到2.1亞群,未檢測到1.1亞群;1999年以后未檢測到2.3亞群,2008年以后未檢測到2.2亞群。研究表明我國CSFV遺傳變異情況在32年間處于較穩(wěn)定狀態(tài)。
近十幾年,CSF在我國的大部分省市也多次發(fā)生。現(xiàn)國內(nèi)CSF流行特點如下:流行范圍廣,呈散發(fā)流行;豬發(fā)病年齡小,成年豬帶毒現(xiàn)象嚴(yán)重;發(fā)病時典型特征和非典型特征同時存在,非典型癥狀和繁殖障礙型CSF增多,混合感染嚴(yán)重;多見免疫失敗導(dǎo)致的CSF發(fā)生。由于中國存在不同的養(yǎng)殖模式,尤其是小型農(nóng)場和散養(yǎng),因此根除CSF依然是一個巨大挑戰(zhàn)。
CSFV感染的主要方式分為急性感染、亞急性感染和慢性感染。其中,CSF慢性感染指病毒逃逸免疫監(jiān)視感染宿主,并在機(jī)體內(nèi)持續(xù)增殖,可不斷地或間歇性地向體外排毒。通常情況下不表現(xiàn)臨床癥狀,呈隱性經(jīng)過,發(fā)作慢而溫和,死亡率低,其病程一般超過1~3個月,甚至更長。尤其是母豬在臨床上沒有任何癥狀,體況良好,但是攜帶病毒。這種母豬的垂直傳播率高達(dá)45%~100%,不僅可引起母體內(nèi)胎兒死亡,影響胎兒發(fā)育,產(chǎn)木乃伊或死胎,更容易忽略的是產(chǎn)下貌似健康的帶毒仔豬并長期帶毒。這種帶毒仔豬無論是吃初乳,還是免疫接種疫苗,均不能消除體內(nèi)的病毒,臨床上表現(xiàn)為仔豬發(fā)病、死亡或造成免疫失敗現(xiàn)象。一旦帶毒豬作為后備種豬,這種帶毒現(xiàn)象將持續(xù)存在并形成惡性循環(huán)。這種持續(xù)感染的病毒可在豬體內(nèi)長期存在并不斷排向外界,引起易感豬感染,造成豬的發(fā)病和死亡。病理學(xué)研究還證明:這種CSFV持續(xù)感染的母豬盡管不表現(xiàn)臨床癥狀,但可造成卵巢病理變化,卵泡結(jié)石化,降低或失去排卵功能,嚴(yán)重影響繁殖力。CSFV對胎兒的致病作用也隨著胎次增多而加強(qiáng),這就是臨床上母豬表現(xiàn)久配不孕現(xiàn)象的主要原因。
人工CSFV持續(xù)感染動物模型的建立和研究也表明,帶毒母豬不僅可以垂直或水平傳播CSFV,帶毒種公豬也會傳播CSFV。帶毒種公豬既可水平傳播CSF,又可通過配種或精液傳播給母豬,并經(jīng)母豬垂直感染仔豬,帶毒仔豬又可繼續(xù)水平或垂直傳播CSF,這是造成CSFV持續(xù)感染的重要原因。人工構(gòu)建的這種持續(xù)感染的CSFV至少可在母豬體內(nèi)維持750天,這種情況常常導(dǎo)致CSF在豬場形成惡性循環(huán),即無臨床癥狀的持續(xù)感染帶毒母豬→胎盤垂直感染→母豬繁殖障礙→仔豬帶毒→無臨床癥狀的持續(xù)感染帶毒后備母豬→無臨床癥狀的持續(xù)感染帶毒母豬。在臨床上,種豬有3%~33%的帶毒率,從而導(dǎo)致免疫失敗。這是造成我國CSF長期持續(xù)存在和散發(fā)流行惡性循環(huán)的主要根源,這種持續(xù)帶毒現(xiàn)象對CSF的控制產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。
國外曾報道過慢性CSF人工感染的實驗研究,但未就CSFV的致病性特征進(jìn)行系統(tǒng)研究。我國對慢性CSF的研究更多集中在臨床癥狀的報道,而非進(jìn)一步的病理機(jī)制研究;研究多集中在體外實驗,CSFV慢性感染對于豬外周血淋巴細(xì)胞亞群的影響尚不清楚;此外,CSFV慢性感染后外周單核細(xì)胞(PBMC)中抗病毒基因轉(zhuǎn)錄影響的研究較少,不能清楚的解釋CSFV慢性感染對免疫因子的影響。由此,中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所開始從機(jī)制上研究CSF慢性感染對豬免疫功能的影響。2011年再次建立了人工CSFV持續(xù)感染動物模型并對其進(jìn)行研究,采用一株中等致病力的毒株 (HeBHH1/95)感染16頭實驗用豬,同時設(shè)豬瘟兔化弱毒疫苗(HCLV)組和空白對照組。然后記錄臨床癥候,定期采集前腔靜脈血和隨機(jī)剖殺1~2頭感染豬,采集26種組織器官樣本。通過蘇木精—伊紅 (HE)染色技術(shù)和免疫組化進(jìn)行病理學(xué)研究,通過對免疫相關(guān)因子mRNA轉(zhuǎn)錄水平的分析和淋巴細(xì)胞總數(shù)及亞群數(shù)量變化分析進(jìn)行免疫因子變化的研究,通過FQPCR法檢測各組織中CSFV核酸載量的動態(tài)分布,研究各個組織器官的病毒載量,采用抗體ELISA技術(shù)檢測抗體消長情況,系統(tǒng)地分析中等致病力CSFV毒株感染及疫苗免疫對機(jī)體免疫系統(tǒng)的影響。
CSFV慢性感染后的整個病程45天,根據(jù)臨床記分和體溫曲線將病程分為三個時期: 1~7 DPI(感染后 1~7天)是潛伏期,沒有出現(xiàn)典型臨床癥狀;7~24 DPI為發(fā)病期,呈現(xiàn)典型的CSF臨床癥狀;25~45 DPI是轉(zhuǎn)歸期,可見斷尾、斷耳、毛焦體瘦的僵豬特點。HE染色顯示,大部分組織器官在潛伏期病理變化基本正常,發(fā)病期病變典型,尤其是淋巴結(jié)組織表現(xiàn)為嚴(yán)重的出血、水腫特征,轉(zhuǎn)歸期除淋巴器官外其它組織的病變均有減輕的趨勢。采用豬瘟單抗WH303進(jìn)行的免疫組織化學(xué)研究顯示,在各個組織器官表現(xiàn)了與上述HE染色相應(yīng)的病毒陽性信號和動態(tài)分布情況,3個時期的病變和免疫組織化學(xué)研究結(jié)果是一致的。
CSFV感染組豬的外周血淋巴細(xì)胞及其亞群數(shù)量總數(shù)呈下降趨勢。淋巴細(xì)胞在感染早期的數(shù)量顯著降低,2 DPI具有直接殺傷能力的Tc細(xì)胞、γδT細(xì)胞和Th細(xì)胞的數(shù)量開始降低,9 DPI不具有直接殺傷能力的活化記憶T細(xì)胞數(shù)量開始降低。在不同感染時期,CSFV誘導(dǎo)不同類型的T淋巴細(xì)胞數(shù)量的降低,導(dǎo)致后期機(jī)體免疫能力下降,臨床癥狀的出現(xiàn)及病癥加重。相反,HCLV免疫組在5 DPV(免疫后5天)時淋巴細(xì)胞數(shù)量上升,尤其在12 DPV達(dá)到高峰,且與對照組差異顯著 (P<0.05),而后逐漸下調(diào)并趨于穩(wěn)定,Tc細(xì)胞、γδT細(xì)胞變化不明顯,Th細(xì)胞在5~12 DPV略有增加。表明HCLV免疫能夠促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增加,對細(xì)胞免疫功能具有增強(qiáng)作用。
深入到分子水平,感染組在感染HeBHH1/95豬瘟病毒后,所有抗病毒因子轉(zhuǎn)錄水平顯著上升,在后期轉(zhuǎn)錄水平趨于穩(wěn)定,這表明CSFV具有逃避機(jī)體抗病毒細(xì)胞因子介導(dǎo)免疫保護(hù)的能力。而免疫組在免疫后期,IL-2、IL-4、IFN-α、IFN-β、OAS (寡腺苷酸合成酶)轉(zhuǎn)錄水平顯著上升,顯示HCLV能夠提高機(jī)體的細(xì)胞免疫能力。IL-8在5 DPV轉(zhuǎn)錄水平顯著上升,可促進(jìn)Th細(xì)胞增殖,從而協(xié)助成熟的B細(xì)胞活化成漿細(xì)胞,分泌抗體。因此通常在12 DPV采用ELISA可檢測到抗體。相比CSF急性感染,雖然慢性感染病程中各個組織器官中的病毒載量明顯低于急性感染,但要指出的是在扁桃體中病毒載量較高。
綜上所述,通過構(gòu)建CSF慢性感染動物模型,系統(tǒng)研究了慢性感染臨床癥候、病理學(xué)、組織學(xué)、病毒載量、外周血細(xì)胞及免疫相關(guān)因子轉(zhuǎn)錄的變化。慢性感染中CSFV的主要復(fù)制場所為淋巴器官,且對淋巴器官具有持續(xù)性的、不可恢復(fù)性的損傷,對其他組織的損傷具有可恢復(fù)性;扁桃體依然是檢測慢性感染豬的最敏感、方便的組織之一;系統(tǒng)分析了CSFV在逃避宿主免疫因子作用和形成特異性抗體中起關(guān)鍵作用細(xì)胞因子,為探索細(xì)胞因子作用奠定了基礎(chǔ),為闡述CSFV慢性感染和免疫的機(jī)制提供科學(xué)的理論依據(jù)。
通過上述CSFV分子流行病學(xué)研究,弄清了中國CSFV的遺傳衍化背景,填補(bǔ)了國際上CSFV分子流行病學(xué)研究缺乏中國數(shù)據(jù)這一空白,表明CSFV基因組穩(wěn)定,變異頻率低,只有一個血清型,對該病毒的清除是一個有利的條件。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新性的建立了CSF流行病學(xué)信息系統(tǒng) (CSFinfo),使我們成為全球繼德國之后第二個有這種數(shù)據(jù)庫的國家。CSFinfo對加強(qiáng)CSF流行病學(xué)信息的統(tǒng)一管理,掌握全球CSF數(shù)據(jù),分析CSF傳播來源,建立一整套連續(xù)、可靠、完整、系統(tǒng)的國內(nèi)外CSF流行病學(xué)資料,對我國CSF防控具有十分重要的意義。CSF慢性感染對豬免疫功能影響的細(xì)胞與分子機(jī)制研究從理論上闡明了我國豬瘟長期存在的原因,為制定免疫程序、淘汰抗體水平低下的帶毒豬提供了理論依據(jù)。對HCLV進(jìn)行再評價研究,證明了我國目前使用的HCLV能抵抗全世界流行的3個基因群的攻擊,還證明目前我國國內(nèi)生藥廠家生產(chǎn)的HCLV是穩(wěn)定的,HCLV種毒并不像人們懷疑的那樣發(fā)生了變異。為我國使用HCLV進(jìn)行高密度 (100%)強(qiáng)制免疫的政策提供了堅實的理論基礎(chǔ)。尤其是CSF診斷技術(shù)取得了突破性進(jìn)展,大量實驗結(jié)果顯示,中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所研制的系列方法彌補(bǔ)了我國CSF病原檢測的空白, CSF病原檢測試劑盒相關(guān)指標(biāo)達(dá)到歐盟參考實驗室技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),抗體檢測試劑盒相關(guān)指標(biāo)達(dá)到了進(jìn)口商品化試劑盒的標(biāo)準(zhǔn),可實現(xiàn)CSF病原檢測和CSF抗體檢測試劑盒的國產(chǎn)化,提升我國CSF診斷水平,為獲得國際貿(mào)易認(rèn)可鋪平了道路,具有很好的推廣應(yīng)用前景和極大的產(chǎn)業(yè)化價值。利用這些技術(shù)建立并完善我國系列CSF診斷技術(shù),進(jìn)而改進(jìn)和完善我國CSF預(yù)防控制策略。至此,本實驗室在CSF診斷、疫情監(jiān)測、分子流行病學(xué)調(diào)查分析等所需的檢測方法已經(jīng)系統(tǒng)建立,已經(jīng)成為國內(nèi)建立和掌握CSF診斷技術(shù)最全的實驗室之一。在此基礎(chǔ)上,國家 “十一五”科技支撐計劃實施了 《規(guī)?;i場豬瘟、豬偽狂犬病綜合防控技術(shù)集成與示范實施方案》項目,研究提出了針對我國CSF流行狀況的新型CSF凈化模式。
CSF是我國政府計劃要根除的重要傳染病,通過 “十一五”科技支撐計劃《豬瘟、豬偽狂犬病綜合防空集成與示范》項目的實施,集成上述系列技術(shù),按照準(zhǔn)備階段→控制階段→強(qiáng)制凈化階段→監(jiān)測階段→認(rèn)證階段等五個凈化程序,通過對CSF快速診斷試劑盒,疫苗毒株和致病毒株鑒別診斷方法的篩選和整合,免疫程序的調(diào)整,生物安全措施的綜合實施,取得了很好的效果。對CSF嚴(yán)重污染場,CSF病原陽性率分別從 2006年的 7.08%~11.49%下降至2010年的0%~2.07%,達(dá)到基本清除CSF的目標(biāo);對CSF一般污染場,陽性率分別從0.87%~3.09%下降至0%,清除CSF;CSF免疫合格率總體上升,從2006年的 67.30%~90.67%上升至 2010年的85.00%~96.32%,達(dá)到了基本無疫或無疫,成功地在15個規(guī)?;B(yǎng)豬示范場使7個場凈化了CSF,示范場生產(chǎn)指標(biāo)得到了全面改善,提升了養(yǎng)豬場的疫病防控能力,經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提高。通過項目的實施,構(gòu)建了符合我國國情的規(guī)?;i場CSF的不同凈化模式,形成了一系列的指導(dǎo)方案,制定了 《規(guī)?;i場豬瘟、豬偽狂犬病綜合防控技術(shù)集成與示范實施方案》、《規(guī)模化豬場豬瘟凈化技術(shù)指南》、《集約化、規(guī)?;i場生物安全體系的實施方案》和《“豬瘟、豬偽狂犬病綜合防控技術(shù)集成與示范”課題種豬凈化認(rèn)證方案建議》等指南,取得的重要創(chuàng)新性成果,可用于指導(dǎo)我國CSF的防控和凈化。
長期以來,CSF是困擾我國養(yǎng)豬業(yè)最主要的疫病,目前依然是各級政府計劃要根除的重大豬病。上述研究表明CSF的病毒基因組比較穩(wěn)定,且只有一個血清型,這對該病毒的清除是一個有利條件。CSF慢性感染對豬免疫功能影響的細(xì)胞與分子機(jī)制研究從理論上闡明了我國豬瘟長期存在的原因,為制定免疫程序、淘汰抗體水平低下的帶毒豬提供了理論依據(jù)。豬瘟疫苗的再評價研究為我國繼續(xù)使用HCLV進(jìn)行高密度(100%)強(qiáng)制免疫政策奠定了重要的基礎(chǔ)。同時我們研發(fā)的診斷技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并被國際上認(rèn)可。尤其是 “十一五”期間對我國部分養(yǎng)豬場凈化CSF的成功先例表明,在我國目前豬病流行狀態(tài)下,在規(guī)?;i場和部分區(qū)域開展CSF的凈化,逐步根除是完全可行的。