口蹄疫病毒病原生物學(xué)研究

口蹄疫（foot-and-mouth disease，F(xiàn)MD）是由具有抗原易變性、血清多樣性的口蹄疫病毒引起的一種急性、熱性、高度接觸性傳染病。病畜主要表現(xiàn)為口、舌、唇、蹄、乳房等部位發(fā)生水皰和潰爛，造成行動與飲食不便，從而導(dǎo)致發(fā)育遲緩，該病具有易感動物種類繁多、傳播途徑多樣、四季均可發(fā)病等特點，死亡率很低，一般在 2.5%左右，但發(fā)病率卻可達(dá)到 100%。如果是犢牛或仔豬發(fā)病，其死亡率可高達(dá) 65%。從口蹄疫病毒的特點來說，口蹄疫病毒可以依附在空氣中的塵埃上，隨風(fēng)轉(zhuǎn)移，可以出現(xiàn)跨越幾十公里的疾病流行，如果控制不好，就有可能導(dǎo)致局部地區(qū)的大流行，甚至能形成大規(guī)模流行。

1 病毒分類及理化特性

口蹄疫病毒屬于小 RNA病毒科（picornaviridae）口蹄疫病毒屬（aphthovirus）。口蹄疫病毒呈球形，沒有囊膜，直徑大約30nm。口蹄疫病毒粒子結(jié)構(gòu)比較簡單，是由單股的核糖核酸和蛋白質(zhì)所組成。在病畜的水皰皮內(nèi)及淋巴液中，口蹄疫病毒的含量是最高的，致病力也很強。口蹄疫病毒有7個主型，分別是：O型、A型、C型、南非1型、南非2型、南非3型和亞洲1型，口蹄疫病毒容易發(fā)生變異，在這個 7個主型之下，至少還可以分為 83個亞型，口蹄疫的不同型之間沒有交叉免疫保護(hù)性，并且同型的口蹄疫的亞型之間也只有部分的交叉免疫保護(hù)性，所以這就給口蹄疫的防控帶來了一定困難。

在自然條件下，含口蹄疫病毒的組織和被污染的飼料、飼喂用具以及土壤等都可以使口蹄疫病毒達(dá)到數(shù)周到數(shù)月的傳染性。在低溫和有蛋白質(zhì)保護(hù)的條件下，能夠幫助延長病毒的存活時間。但是口蹄疫病毒對日光和酸堿比較敏感，當(dāng)日光直射 1小時后病毒就可以死亡，pH低于 6.0或者高于9.0時，口蹄疫病毒能很快被滅活。因此對口蹄疫消毒效果好的消毒劑為1%～2%的氫氧化鈉，1%～2%的甲醛溶液，3%的草木灰等，但有些消毒劑對口蹄疫病毒也沒有消毒的作用，例如酚、酒精、氯仿等消毒劑。

2 病毒粒子結(jié)構(gòu)

口蹄疫病毒粒子為正二十面體對稱的球形，病毒粒子的直徑為 20～30nm，分子量6.9×106道爾頓，對酸堿敏感，沉降系數(shù) 146S，沒有囊膜。在 CsCI中的浮密度為 1.43克 /毫升。病毒衣殼蛋白含有少量在病毒蛋白裝配過程中夾帶的宿主細(xì)胞肌動蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白。其病毒粒子主要有四種衣殼蛋白VP1、VP2、VP3、VP4各60個拷貝組成。

3 病毒基因組結(jié)構(gòu)

口蹄疫病毒是正鏈單股的RNA病毒，屬于小RNA病毒科口蹄疫病毒屬，總共有 7個血清型（王永錄等 2010）。其基因組包括2個非翻譯區(qū)（UTR）和1個開放閱讀框（ORF）。5′-UTR包括了內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點（IRES）、假結(jié)節(jié)（PKs）、多聚 C（Polyc）和 S片段（S fragment），3′-端包括了3′-UTR和多聚腺苷酸尾（PolyA）（Mason PW等2003）。雖然已經(jīng)有很多的研究都報道過口蹄疫病毒的基因組，但是對口蹄疫基因組仍然還有很多的區(qū)域的功能沒有得到完全的解釋（張永光等2009）。ORF編碼1個大的多聚蛋白，翻譯為1個前體蛋白，最后水解為 12種成熟的蛋白，其為 L、1A（Vp4）、1B（Vp2）、1C（Vp3）、1D（Vp1）、2A、2B、2C、3A、3B（Vpg）、3C （Pro）和 3D（Pol）（Baranowski E等，2002）。雖然對口蹄疫病毒的復(fù)制過程進(jìn)行過大量的研究，但是仍然還不清楚病毒確切的復(fù)制機(jī)制（Steil B P等 2004，Barton D J等 2009）。5′-UTR中的對于S片段怎么會是所有小RNA病毒科中最長的片段，主要是還不大透徹它具體參與RNA復(fù)制的機(jī)制等（Murray K E等 2001，O′Donnell B J等 2001）。而且人們對2B和3A的具體作用也還不了解（Pacheco J M等 2003），所以如果仔細(xì)地去分析口蹄疫全基因組序列的一系列的特征等工作，就可以幫助我們更好、更深入地認(rèn)識口蹄疫病毒生命活動的相關(guān)機(jī)制，例如口蹄疫病毒的翻譯和復(fù)制等。

4 口蹄疫病毒主要蛋白及功能

P1是口蹄疫病毒的結(jié)構(gòu)蛋白前體，P1最終裂解成 4種結(jié)構(gòu)蛋白VP4（1A）、VP2（1B）、VP3（1C）和VP1（1D）（宋帥等，2010），這四種結(jié)構(gòu)蛋白各自由 60個拷貝組成口蹄疫病毒的衣殼蛋白。口蹄疫病毒感染宿主后病毒RNA被翻譯成為單股長的開放讀碼框，從而形成一個多聚蛋白。Lprβ 會抑制宿主mRNA的翻譯，切斷了宿主的蛋白質(zhì)的合成，同時也包括了干擾素β/α的mRNA，因此減少或者說阻止了對病毒感染的自身免疫應(yīng)答的能力。實驗表明 Lpro還是引起發(fā)病的因素中的非常重要的因素。L蛋白在病毒的致病過程中也起到了相當(dāng)重要的作用。3種病毒編碼的蛋白酶 leader（Lpro），2A和3Cpro將多聚蛋白裂解成為四種結(jié)構(gòu)蛋白和很多種非結(jié)構(gòu)蛋白，在病毒的復(fù)制周期中起到了特別重要的作用（Grubman M J，2003；Kleina L G，1992），經(jīng)翻譯所產(chǎn)生的第一個蛋白，即Lpro，是一種類似于木瓜蛋白酶的物質(zhì)（Kleina L G，1992；Rieder E，1995；Robert s P J，1995；Guarne A，1998），它從多聚蛋白前體上切割下來之后，又切割了宿主的翻譯起始因子eIF—4G，從而來切斷宿主依賴性帽子mRNA的翻譯（Devaney M A，1988；Kirchweger R，1994；Domingo E，1993；Strebel K，1986）。

一個結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定的、特別長的 G-H環(huán)位于 VP1第140-160位的氨基酸處，此環(huán)上的氨基酸的構(gòu)成能夠刺激正在免疫應(yīng)答的T、B細(xì)胞的抗原表位，也稱作病毒表面的主要抗原位點，在其頂部形成了一個供宿主細(xì)胞的受體與口蹄疫病毒相結(jié)合的位點高度保守 Arg-Gly-Asp（RGD）序列（Baxt B，2004；Sobrino F，2001）。VP1蛋白是口蹄疫病毒中的主要的結(jié)構(gòu)蛋白，它位于衣殼的表面，主要的作用就是刺激動物機(jī)體產(chǎn)生特異性抗體。

DC是到目前為止已知的功能最強大的專職性的抗原提呈細(xì)胞，并且還能激活CD8+T細(xì)胞，具體是以交叉途徑來提呈非復(fù)制性的抗原，從而發(fā)揮對病原體的強烈的殺傷作用（Valladeau J，2002）。基因轉(zhuǎn)染的 DC可以激活CD8+T細(xì)胞的產(chǎn)生（IFN K losterm ann B，2004），并且還能誘導(dǎo) CD4+T細(xì)胞產(chǎn)生更多的Th1型細(xì)胞因子，所以基于DC的基因工程的研究已經(jīng)成為了抗病毒免疫的一個非常熱點問題（Bellinghausen I，2007）。口蹄疫病毒中能夠惟一產(chǎn)生中和抗體的最重要的結(jié)構(gòu)蛋白就是 VP1蛋白，它主要是以突起的形式暴露在病毒粒子的表面，在免疫應(yīng)答中將會發(fā)揮主要的并且必不可少的作用（Abu-Ghazaleh R，1993）。也有其他的相關(guān)報道表示，DC在機(jī)體抗口蹄疫病毒感染免疫中發(fā)揮著很重要的作用（Wang X，etal，2008），但是野毒的感染可能會嚴(yán)重地?fù)p傷 DC的功能。

5 口蹄疫抗原位點研究進(jìn)展

5.1 T細(xì)胞和 B細(xì)胞抗原位點

口蹄疫病毒的VP1G-H環(huán)內(nèi)，有激發(fā)產(chǎn)生Th細(xì)胞的位點，也有誘導(dǎo)生成B細(xì)胞的位點，很多實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)了在VP41aa～209aa殘基位上至少存在著 11個不同的 T細(xì)胞表位。口蹄疫病毒感染機(jī)體產(chǎn)生中和性抗體需要B細(xì)胞和T細(xì)胞的參與，感染口蹄疫病毒的小鼠血清中既存在T細(xì)胞依賴性IgG1和 IgG2，也存在非 T細(xì)胞依 IgG3，由此表明 T細(xì)胞在口蹄疫病毒的抗原構(gòu)成和免疫應(yīng)答中起著非常重要的作用（Zhang HY等 2003）。Sanz-ParraA（2001）通過試驗發(fā)現(xiàn)，含有T細(xì)胞表位的多肽能協(xié)同誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生相應(yīng)的抗病毒抗體，并且能同時增強 Th細(xì)胞的活性。Zhang ZY等（2003）試驗發(fā)現(xiàn)，含有 Asia1型口蹄疫病毒的 B細(xì)胞和 T細(xì)胞表位的融合蛋白，能引起豚鼠免疫反應(yīng)，該融合表位給抗 Asia1型口蹄疫病毒提供了很好的選擇。

5.2 口蹄疫病毒抗原位點

口蹄疫病毒有A、C、O、Asia1（亞洲Ⅰ型）、SAT1、SAT2和SAT3型等 7個血清型，O型、C型、A型和 Asia1型是研究最多的幾個血清型。

5.2.1 O型口蹄疫病毒 由 VP1的 G-H環(huán)和 C端氨基酸殘基的線性表位組成了位點1，從病毒中分離的VP1能夠誘導(dǎo)動物產(chǎn)生相應(yīng)的中和性抗體，口蹄疫病毒最重要的抗原位點即為該位點，也是口蹄疫病毒抗原變異的關(guān)鍵所在。至少有 5個中和性抗原位點（Barnett PV等 2002）。位于五重軸周圍 VP3 的B-B結(jié)節(jié)上的為位點4。位于VP1的G-H環(huán)內(nèi)，和位點1相互獨立的為位點5。位于病毒表面VP2的E-F環(huán)和B-C環(huán)上的位點2，在三重軸的附近，由4個表位所組成。位于病毒表面五重軸周圍VP1的B-C環(huán)的為位點3。它們的功能都是非常獨立的，但在單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上有可能會重疊。抗體競爭的試驗表明，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來說，位點 1、2和 3都是獨立的，位點2和4是有關(guān)聯(lián)的。

5.2.2 C型口蹄疫病毒 HernandezJ等（1994）報道，位于 VP1中的G-H環(huán)上的由多個連續(xù)的表位所組成是位點A，它包含了一個高度保守的RGD基序 。位于1D的C端末端（大概15個殘基），是一個小而且相對獨立的抗原位點是位點C。位于衣殼蛋白三重軸周圍的一個不連續(xù)的抗原區(qū)上面的是位點D，這是一個非常重要的抗原位點，包括了 VP1、重要 VP2（B-C環(huán)）和VP3（B-B結(jié)節(jié)）的殘基。另一個獨立的抗原位點接近于衣殼的五重軸，由1D的βH-I環(huán)和1D的βB-C環(huán)環(huán)所組成。所以，一共有4個抗原位點。

5.2.3 A型口蹄疫病毒 應(yīng)用了不同的 A型口蹄疫病毒的株系，不同的研究者就得出了不同的結(jié)果。在株系的 A5Spain株有2個中和抗原位點，分別位于VP1的C端和VP2上。BlakemoreW等（1996）對A22Iraq株的抗原微點進(jìn)行了分析。主要有2個主要的位點和2個較次要的位點構(gòu)成了A10口蹄疫病毒，VP1的 140～160序列被包含于第 1個主要位點里，對胰酶很敏感，對胰酶不敏感的包含了主要的VP3殘基是第2個主要位點，分別位于VP1的C端和靠近于VP1的169位的是 2個次要位點（Woortmeijer RJ，1988）。

通過以上概述讓我們了解了口蹄疫病毒病原生物學(xué)的特性，這為我國對該病的防控、凈化提供理論依據(jù)，對倡導(dǎo)綠色健康養(yǎng)殖確保畜產(chǎn)品安全，保護(hù)人們生命安全起著積極的作用。

口蹄疫病毒病原生物學(xué)研究

謝豐權(quán)1，何浩2，曾玉梅3，朱庭俊4
（1.重慶市榮昌區(qū)廣順街道畜牧獸醫(yī)站；2.西南大學(xué)榮昌校區(qū)；3.重慶市榮昌區(qū)峰高畜牧獸醫(yī)站；4.重慶市榮昌區(qū)遠(yuǎn)覺畜牧獸醫(yī)站，重慶402460）

本文主要介紹了口蹄疫病毒病原生物學(xué)的特性及口蹄疫抗原位點研究進(jìn)展，使其對該病的防控、凈化提供理論依據(jù)，對綠色健康發(fā)展養(yǎng)殖，確保畜產(chǎn)品質(zhì)量安全，保護(hù)人們生命安全起到積極的作用。

口蹄疫；病毒；研究

S852.5

A

10.14025/j.cnki.jlny.2016.15.033

謝豐權(quán)，大專學(xué)歷，重慶市榮昌區(qū)廣順街道畜牧獸醫(yī)站，獸醫(yī)師，研究方向：動物疫病預(yù)防控制。