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猪繁殖与呼吸综合征病毒类NADC30毒株的新近流行

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2018-03-26 10:42:32
猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是以引起母猪流产、早产、产木乃伊胎等繁殖障碍以及各日龄猪只呼吸道疾病为特征的病毒性传染病。自20世纪80年代末,该病首次在美国和欧洲相继暴发以来,出现并流行已近30年,给世界养猪业造成巨大经济损失。
病原猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)属于动脉炎病毒科动脉炎病毒属成员,为有囊膜的单股正链RNA病毒,基因组不分节段。根据该病毒抗原性和基因组差异,可分为以LV毒株为代表的欧洲型(基因1型)和以VR-2332毒株为代表的北美型(基因2型)。Shi等基于全球PRRSV ORF5序列的遗传演化分析,可将基因2型毒株分为9个谱系(lineage),该研究其后成为同一基因型内毒株分类的重要标准。PRRSV致病性以及免疫原性在两种基因型间存在较大差异,同时,即使在同一基因型内,也存在广泛的毒株多样性。其基因组的持续变异以及异源毒株间交叉保护力较差的特性,是导致其广泛流行、难以防控的重要原因。
 
1 我国不同流行阶段的毒株特征
我国台湾地区于1991年首次报道该病的暴发,随后大陆地区于20世纪90年代中期发生和流行该病,并在短时间内便广泛传播至全国各地。自PRRS首次流行至今,基因2型毒株一直是我国的主要流行毒株,基因1型毒株仅有零星报道,且分离株致病性不高,尚未显示太大的临床危害。根据田间自然分离株的基因组及致病性特征,可人为地将我国PRRS的流行大致分为三个阶段。
第一个阶段为经典毒株流行阶段。1996年郭宝清等[8]在北京某发病猪场的流产胎儿内分离出第一株基因2型的国内流行株CH-1a,该毒株与美国最早的分离株VR-2332在基因组序列上差异较大,目前还没有确切的证据表明CH-1a是来源于北美还是我国本土演化而来的毒株。1997年杨汉春等分离到一株与VR-2332毒株高度同源的毒株BJ-4,序列分析溯源表明该毒株来源于北美的生猪引种或猪产品贸易引入我国。2004年Gao等报道了两株特征性分离株HB-1(sh)/2002以及HB-2(sh)/2002。前者后来证明是CH-1a向高致病毒株演化过程中的中间毒株,而后者则是第一个报道的nsp2编码区内含有12个氨基酸缺失的自然缺失株。该阶段PRRS在临床的发病多以母猪流产为主,兼有各日龄猪只的呼吸道症状,但对猪只特别是成年猪的致死性鲜有报道。
第二个阶段为高致病性变异株的流行阶段。2006年夏,以高热、急性死亡、高发病率和高死亡率以及妊娠母猪的严重繁殖障碍为特征的严重型PRRS(Atypical PRRS)在我国暴发和流行,造成大批猪只死亡,对我国养猪业造成了前所未有的冲击。研究表明,该病的病原是高致病性PRRSV(highly pathogenic PRRSV,HP-PRRSV),其nsp2编码区内30个氨基酸(481aa,531—561aa)的缺失模式是其重要分子标志。随后该毒株席卷全国,并传至周边东南亚国家,迅速成为田间的优势流行株。通过对之前不同年代的分离株进行遗传演化分析发现,HP-PRRSV是由我国早前毒株经历基因组的变异逐渐演化而来的。随着致弱活疫苗的广泛和大量使用,一方面在猪群中形成较强的免疫压力;另一方面,疫苗株来源的活病毒在田间仍可循环和传播,二者共同导致了PRRSV毒株变异演化速率的加快和毒株多样性的增加,表现为具有不同插入、缺失、突变和重组特性的新毒株的频繁出现。虽然随着猪群免疫水平的增加以及宿主的筛选,HP-PRRSV毒株在流行过程中致病性逐渐降低,由HP-PRRSV感染引发的急性死亡案例逐渐减少(但仍有零星发生),更多的是HP-PRRSV造成的妊娠母猪繁殖障碍,猪群免疫抑制,继发感染难以控制,从而导致的生产损失。
第三个阶段为类NADC30毒株的新近流行。2014年以来,国内多个实验室相继报道从临床母猪流产或仔猪呼吸道病发病病例中分离到属于谱系1(lineage 1)的新型毒株,该类毒株与美国的NADC30毒株高度同源,且有相同的nsp2编码区的缺失模式,因此命名为类 NADC30(NADC30-like)毒株。类 NADC30感染猪场以母猪中后期流产等繁殖障碍为特征,发病母猪群的流产率可达30%~40%左右。哺乳仔猪、保育猪和生长育肥猪以呼吸道疾病为主,猪细菌性继发感染和死淘率增高。且该毒株可在猪场持续存在很长时间,造成种猪群和生长猪群生产成绩极不稳定。
以上三个阶段仅以优势毒株和流行趋势划分,并无严格时间界限,各类毒株的流行情况均有重叠,并有单个猪场多种毒株共感染的情况存在,因此增加了毒株重组的概率以及PRRS防控的复杂性。
 
2 类NADC30毒株分子特征与毒株溯源
本实验室通过对2014年8月期间分离的类NADC30代表性毒株CHsx1401进行全基因组序列测定和分析发现,在不统计Poly(A)的情况下,该毒株基因组全长15 020 nt,与NADC30一致,且含有其nsp2编码区内标志性片段缺失,即与基因2型原型株VR-2332相比,其nsp2编码区在第323—433位,第481位和第533—551位共计缺失131个氨基酸,该缺失方式与同属 lineage 1的MN184A、MN184B和MN184C一致。
全基因组核苷酸同源性分析表明,CHsx1401与NADC30的亲缘性最高,核苷酸同源性为95.7%;与NADC30同一谱系的美国株 MN184A、MN184B、MN184C的同源性分别为87.1%、87.4%、87.3%;与VR-2332株的同源性为85.8%;与国内高致病性毒株亲缘性最低,与JXwn06的同源性仅为83.8%。在基于全基因组核苷酸序列绘制的进化树中,新分离的类NADC30毒株与北美的 lineage 1毒株 NADC30、MN184A、MN184B和MN184C同属一个独立分支。该结果证实了类NADC30毒株应该是由美国传入我国的外来毒株。
回顾性分析发现,早于2011年5月本实验室就从山西某猪场的PRRSV阳性病料中扩增出与MN184A同属一个谱系的ORF5基因。2013年,河南农业大学王川庆老师团队分离到两株类NADC30毒株HENAN-XINX和HENAN-HEB,全基因组序列分析发现,与CHsx1401同源性分别为93.0%和93.2%,这两个分离株虽与NADC30株的同源性最高,但跟NADC30的亲缘性稍微远于CHsx1401,说明其在河南省的出现应该早于2013年,从美国传到中国后已经在国内猪群中低水平流行了一段时间,发生了变异。
 
3 类NADC30毒株的致病性及当前疫苗对其保护性
为了探明类NADC30毒株的致病性,本实验室参照HP-PRRSV致病性的评价体系,用42日龄SPF仔猪系统测定了代表性毒株CHsx1401的致病性,结果表明,其感染猪在感染初期体温很快升高至40℃以上,出现食欲不振、精神沉郁、咳嗽打喷嚏等症状,但在实验室条件下攻毒感染,21天内猪只并没有出现死亡,致病性低于HP-PRRSV毒株。血清中病毒滴度、N蛋白抗体水平与NADC30的较为相似。CHsx1401感染猪只剖检可见典型的间质性肺炎和淋巴结充血肿胀,与Li等报道的另一株类NADC30毒株HNjz15致病性实验结果一致。
为评估当前商用疫苗对类NADC30新近流行株的交叉保护效果,本实验室分别选取了应用较广的谱系5(lineage 5)经典毒株、谱系8(lineage 8)HP-PRRSV传代致弱毒株以及本实验室分离的谱系8(lineage 8)经典毒传代致弱毒株进行免疫攻毒实验。在平行使用病毒含量相同(2×105TCID50)的三种疫苗免疫28天后,对仔猪进行CHsx1401毒株(2×105TCID50)攻毒感染,结果表明,三个疫苗免疫组和疫苗空白对照组猪只,在体温反应、临床症状、肺脏眼观病变、肺脏显微病变,肺脏中抗原分布多个维度均呈现大致相同的结果,但三种疫苗免疫均对加速感染后病毒血症的清除具有一定作用。同时,Bai等也系统评估了五种商用疫苗对类NADC30毒株HNjz15的保护效果,发现疫苗免疫对缩短攻毒猪的发热时间、临床表现和提升日增重有一定效果,但对病毒血症、组织病理损伤和病毒载量并无影响。虽然两个试验所用免疫剂量、攻毒毒株和攻毒剂量并不相同,其结果也略有差异,但结论却是一致的:由于遗传演化关系较远,当前商用疫苗对新近流行的类NADC30毒株缺乏有效的交叉保护性。
 
4 类NADC30毒株的变异与重组
类NADC30毒株自传入我国以来,已开始在猪群中广泛传播,对该类毒株的分离鉴定以及序列测定的报道逐年增加,其数据表明,我国类NADC30毒株与美国分离株NADC30的亲缘关系逐渐降低,但在基于ORF5或全基因组的进化树中,类NADC30毒株仍然与NADC30、MN184A、MN184B以及MN184C等谱系1(lineage 1)的美国分离株处于同一分支。在类NADC30毒株变异过程中,除了核苷酸(氨基酸)的替换以及新近发现的ORF5编码区单个氨基酸的缺失,最主要的是与其他毒株的重组。Zhao等在2015年最早报道了类NADC30毒株与HP-PRRSV毒株的重组毒JL580,在人工感染试验中该毒株对6周龄仔猪呈现100%的致死率,作者推测类NADC30的传入以及与国内毒株的重组是导致2013—2014年间大量PRRS案例暴发的重要原因。其后本实验室也在2015年分离到一株类NADC30与HP-PRRSV致弱活疫苗重组的嵌合毒TJnh1501,其致病性高于两株亲本毒。近期,我们对2015—2017年间登陆GenBank的292株中国毒株进行分析,发现30株重组毒株,其中24株为类NADC30毒株重组毒,且随着年份的推进,重组毒的比例逐年增加。结果表明,类NADC30毒株极易与其他病毒重组,但其分子机制目前尚有待研究。
 
5 展望与思考
类NADC30毒株为何流行比例会迅速上升,甚至有成为田间主要流行株的可能,推测有以下几个原因:⑴当前疫苗对其保护性不足,所免疫猪群仍能够感染发病,并进一步排毒,利于毒株扩散。⑵推测类NADC30毒株有可能复制保真性更差,更容易变异,这样的毒株在适应宿主的过程中有更大的优势。⑶类NADC30毒株容易重组,重组之后,经宿主筛选,可能出现增殖能力更强、更能免疫逃逸的毒株。
总之,临床流行毒株的多样性,以及自身的易变异性和目前商用疫苗对其交叉保护效率的不足,是导致新近类NADC30毒株广泛流行、难以控制的重要原因。
文章录入:xinhai    责任编辑:xinhai 
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