王琴
(中國獸醫藥品監察所,北京市 100081)
世界動物衛生組織 (OIE)在2000年至2012年發布的豬瘟 (CSF)在全球的流行報告顯示,CSF主要于中南美洲、亞洲和歐洲三大區域流行,全球CSF的流行情況較穩定。但從2005年開始有報道在非洲南部CSF也多次發生。
CSF分子流行病學調查研究對闡明豬瘟病毒 (CSFV)的遺傳變異特征和規律,掌握當前的流行現狀,溯源和追蹤CSF疫情發生的來源和去向,監測現行使用疫苗的有效性,建立分子流行病學監測系統,提出新的防控策略具有十分重要的科學意義。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分子流行病學研究取得了很大進展。中國獸醫藥品監察所、軍事醫學院軍事獸醫研究所和中國動物衛生與流行病學中心調查了32個省市自治區,覆蓋了我國98%的國土面積,對554條中國CSFV流行毒株的基因進行了檢測。分析結果表明,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均有基因3群,應嚴密監測。近年中國獸醫藥品監察所實驗室的數據顯示,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年間處于較穩定狀態。
近十幾年,CSF在我國的大部分省市也多次發生。現國內CSF流行特點如下:流行范圍廣,呈散發流行;豬發病年齡小,成年豬帶毒現象嚴重;發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,混合感染嚴重;多見免疫失敗導致的CSF發生。由于中國存在不同的養殖模式,尤其是小型農場和散養,因此根除CSF依然是一個巨大挑戰。
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視感染宿主,并在機體內持續增殖,可不斷地或間歇性地向體外排毒。通常情況下不表現臨床癥狀,呈隱性經過,發作慢而溫和,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45%~100%,不僅可引起母體內胎兒死亡,影響胎兒發育,產木乃伊或死胎,更容易忽略的是產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,均不能消除體內的病毒,臨床上表現為仔豬發病、死亡或造成免疫失敗現象。一旦帶毒豬作為后備種豬,這種帶毒現象將持續存在并形成惡性循環。這種持續感染的病毒可在豬體內長期存在并不斷排向外界,引起易感豬感染,造成豬的發病和死亡。病理學研究還證明:這種CSFV持續感染的母豬盡管不表現臨床癥狀,但可造成卵巢病理變化,卵泡結石化,降低或失去排卵功能,嚴重影響繁殖力。CSFV對胎兒的致病作用也隨著胎次增多而加強,這就是臨床上母豬表現久配不孕現象的主要原因。
人工CSFV持續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,并經母豬垂直感染仔豬,帶毒仔豬又可繼續水平或垂直傳播CSF,這是造成CSFV持續感染的重要原因。人工構建的這種持續感染的CSFV至少可在母豬體內維持750天,這種情況常常導致CSF在豬場形成惡性循環,即無臨床癥狀的持續感染帶毒母豬→胎盤垂直感染→母豬繁殖障礙→仔豬帶毒→無臨床癥狀的持續感染帶毒后備母豬→無臨床癥狀的持續感染帶毒母豬。在臨床上,種豬有3%~33%的帶毒率,從而導致免疫失敗。這是造成我國CSF長期持續存在和散發流行惡性循環的主要根源,這種持續帶毒現象對CSF的控制產生了嚴重的影響。
國外曾報道過慢性CSF人工感染的實驗研究,但未就CSFV的致病性特征進行系統研究。我國對慢性CSF的研究更多集中在臨床癥狀的報道,而非進一步的病理機制研究;研究多集中在體外實驗,CSFV慢性感染對于豬外周血淋巴細胞亞群的影響尚不清楚;此外,CSFV慢性感染后外周單核細胞(PBMC)中抗病毒基因轉錄影響的研究較少,不能清楚的解釋CSFV慢性感染對免疫因子的影響。由此,中國獸醫藥品監察所開始從機制上研究CSF慢性感染對豬免疫功能的影響。2011年再次建立了人工CSFV持續感染動物模型并對其進行研究,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)染色技術和免疫組化進行病理學研究,通過對免疫相關因子mRNA轉錄水平的分析和淋巴細胞總數及亞群數量變化分析進行免疫因子變化的研究,通過FQPCR法檢測各組織中CSFV核酸載量的動態分布,研究各個組織器官的病毒載量,采用抗體ELISA技術檢測抗體消長情況,系統地分析中等致病力CSFV毒株感染及疫苗免疫對機體免疫系統的影響。
CSFV慢性感染后的整個病程45天,根據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,沒有出現典型臨床癥狀;7~24 DPI為發病期,呈現典型的CSF臨床癥狀;25~45 DPI是轉歸期,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,發病期病變典型,尤其是淋巴結組織表現為嚴重的出血、水腫特征,轉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進行的免疫組織化學研究顯示,在各個組織器官表現了與上述HE染色相應的病毒陽性信號和動態分布情況,3個時期的病變和免疫組織化學研究結果是一致的。
CSFV感染組豬的外周血淋巴細胞及其亞群數量總數呈下降趨勢。淋巴細胞在感染早期的數量顯著降低,2 DPI具有直接殺傷能力的Tc細胞、γδT細胞和Th細胞的數量開始降低,9 DPI不具有直接殺傷能力的活化記憶T細胞數量開始降低。在不同感染時期,CSFV誘導不同類型的T淋巴細胞數量的降低,導致后期機體免疫能力下降,臨床癥狀的出現及病癥加重。相反,HCLV免疫組在5 DPV(免疫后5天)時淋巴細胞數量上升,尤其在12 DPV達到高峰,且與對照組差異顯著 (P<0.05),而后逐漸下調并趨于穩定,Tc細胞、γδT細胞變化不明顯,Th細胞在5~12 DPV略有增加。表明HCLV免疫能夠促進淋巴細胞的增加,對細胞免疫功能具有增強作用。
深入到分子水平,感染組在感染HeBHH1/95豬瘟病毒后,所有抗病毒因子轉錄水平顯著上升,在后期轉錄水平趨于穩定,這表明CSFV具有逃避機體抗病毒細胞因子介導免疫保護的能力。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)轉錄水平顯著上升,顯示HCLV能夠提高機體的細胞免疫能力。IL-8在5 DPV轉錄水平顯著上升,可促進Th細胞增殖,從而協助成熟的B細胞活化成漿細胞,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,通過構建CSF慢性感染動物模型,系統研究了慢性感染臨床癥候、病理學、組織學、病毒載量、外周血細胞及免疫相關因子轉錄的變化。慢性感染中CSFV的主要復制場所為淋巴器官,且對淋巴器官具有持續性的、不可恢復性的損傷,對其他組織的損傷具有可恢復性;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鍵作用細胞因子,為探索細胞因子作用奠定了基礎,為闡述CSFV慢性感染和免疫的機制提供科學的理論依據。
通過上述CSFV分子流行病學研究,弄清了中國CSFV的遺傳衍化背景,填補了國際上CSFV分子流行病學研究缺乏中國數據這一空白,表明CSFV基因組穩定,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。在此基礎上創新性的建立了CSF流行病學信息系統 (CSFinfo),使我們成為全球繼德國之后第二個有這種數據庫的國家。CSFinfo對加強CSF流行病學信息的統一管理,掌握全球CSF數據,分析CSF傳播來源,建立一整套連續、可靠、完整、系統的國內外CSF流行病學資料,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胞與分子機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。對HCLV進行再評價研究,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生藥廠家生產的HCLV是穩定的,HCLV種毒并不像人們懷疑的那樣發生了變異。為我國使用HCLV進行高密度 (100%)強制免疫的政策提供了堅實的理論基礎。尤其是CSF診斷技術取得了突破性進展,大量實驗結果顯示,中國獸醫藥品監察所研制的系列方法彌補了我國CSF病原檢測的空白, CSF病原檢測試劑盒相關指標達到歐盟參考實驗室技術標準,抗體檢測試劑盒相關指標達到了進口商品化試劑盒的標準,可實現CSF病原檢測和CSF抗體檢測試劑盒的國產化,提升我國CSF診斷水平,為獲得國際貿易認可鋪平了道路,具有很好的推廣應用前景和極大的產業化價值。利用這些技術建立并完善我國系列CSF診斷技術,進而改進和完善我國CSF預防控制策略。至此,本實驗室在CSF診斷、疫情監測、分子流行病學調查分析等所需的檢測方法已經系統建立,已經成為國內建立和掌握CSF診斷技術最全的實驗室之一。在此基礎上,國家 “十一五”科技支撐計劃實施了 《規模化豬場豬瘟、豬偽狂犬病綜合防控技術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,按照準備階段→控制階段→強制凈化階段→監測階段→認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,免疫程序的調整,生物安全措施的綜合實施,取得了很好的效果。對CSF嚴重污染場,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%,達到基本清除CSF的目標;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%,達到了基本無疫或無疫,成功地在15個規模化養豬示范場使7個場凈化了CSF,示范場生產指標得到了全面改善,提升了養豬場的疫病防控能力,經濟效益穩步提高。通過項目的實施,構建了符合我國國情的規模化豬場CSF的不同凈化模式,形成了一系列的指導方案,制定了 《規模化豬場豬瘟、豬偽狂犬病綜合防控技術集成與示范實施方案》、《規模化豬場豬瘟凈化技術指南》、《集約化、規模化豬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集成與示范”課題種豬凈化認證方案建議》等指南,取得的重要創新性成果,可用于指導我國CSF的防控和凈化。
長期以來,CSF是困擾我國養豬業最主要的疫病,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胞與分子機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。豬瘟疫苗的再評價研究為我國繼續使用HCLV進行高密度(100%)強制免疫政策奠定了重要的基礎。同時我們研發的診斷技術已經達到國際技術標準,并被國際上認可。尤其是 “十一五”期間對我國部分養豬場凈化CSF的成功先例表明,在我國目前豬病流行狀態下,在規模化豬場和部分區域開展CSF的凈化,逐步根除是完全可行的。