豬繁殖與呼吸綜合征及其疫苗的研究現(xiàn)狀和防控措施

湯建立，趙善廷

(1.武漢科前生物股份有限公司，湖北 武漢 430000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

1 豬繁殖與呼吸綜合征危害及流行史

豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）又稱為豬藍(lán)耳病，由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）感染引起，主要以母豬嚴(yán)重的繁殖障礙、新生及斷奶仔豬嚴(yán)重的呼吸障礙、生長遲緩、高死亡率等為特征的一類嚴(yán)重危害養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的傳染性疾病，被世界動(dòng)物衛(wèi)生組織列為法定報(bào)告B類動(dòng)物疫病，在我國屬于二類動(dòng)物疫病[1]。1987年，PRRS最早在美國暴發(fā)并迅速流行，據(jù)統(tǒng)計(jì)在1987年至1991年間，美國19個(gè)州的1 611個(gè)豬場以及加拿大3個(gè)省的187個(gè)豬場遭受PRRS侵襲，對(duì)美國養(yǎng)豬業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且由于PRRSV的不斷變異，至今美國養(yǎng)豬業(yè)仍然遭受著嚴(yán)重危害。1990年，PRRS在歐洲流行，德國最早暴發(fā)疫情，臨床癥狀與美國疫情癥狀高度相似，隨后PRRS迅速在歐洲大陸傳播流行，其中荷蘭、西班牙、英國、比利時(shí)等國家疫情較為嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)僅在1990-1993年間，僅北歐就有5 000個(gè)豬場暴發(fā)PRRS，對(duì)歐洲養(yǎng)豬也造成了嚴(yán)重的損失[2]。而在我國，郭寶清等人在1996年首次分離到了PRRSV，并命名為CH-1a株[3]，隨后，楊漢春等人分離到了BJ-4毒株并首次完成全基因組測序[4]，從而明確了PRRS在我國的流行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1996-1998年間，由于我國獸醫(yī)工作人員對(duì)PRRS的認(rèn)識(shí)不足、養(yǎng)殖水平低下、防控不利等原因，致使PRRS大規(guī)模暴發(fā)流行，給我國養(yǎng)殖農(nóng)戶和企業(yè)造成嚴(yán)重的損失；此后，隨著疫苗使用、提高防控力度等多項(xiàng)措施的實(shí)行，我國PRRS逐漸進(jìn)入平穩(wěn)期，感染豬主要呈現(xiàn)抗體陽性但不排毒的穩(wěn)定狀態(tài)。2006年，我國江西省首次暴發(fā)與PRRS相似臨床癥狀的疾病，且發(fā)病急、發(fā)病率高、死亡率高，田克恭[5]等人通過病毒分離、病毒基因組測序等技術(shù)手段確定了病原為PRRV的高度變異株，并命名為JXA1株，將該病命名為高致病性豬繁殖與呼吸綜合征（HP-PRRS），由于病毒株的高度變異、原有疫苗保護(hù)性差等原因，HP-PRRSV暴發(fā)后，造成我國南方數(shù)省豬場的大面積感染，給我國養(yǎng)豬業(yè)造成了不可挽回的嚴(yán)重?fù)p失。

2 PRRSV病原學(xué)特點(diǎn)

2.1 PRRSV理化及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

PRRSV屬于動(dòng)脈炎病毒科、動(dòng)脈炎病毒屬，直徑為：50～70 nm，衣殼蛋白外包有囊膜，呈現(xiàn)正二十面體結(jié)構(gòu)；由于囊膜的存在，故對(duì)氯仿等有機(jī)溶劑敏感，因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)南緞４送?，PRRSV對(duì)高溫和pH敏感，37°C 48 h和 56°C 45 min可完全滅活，在過酸過堿環(huán)境時(shí)，其半衰期均呈現(xiàn)顯著下降。

PSSRV在結(jié)構(gòu)上主要由核衣殼蛋白(N)、病毒基因組、膜基質(zhì)蛋白（M）、囊膜蛋白（E、GP2-5）等結(jié)構(gòu)蛋白組成；此外還含有Nsp1-12等非結(jié)構(gòu)蛋白。GP5、M、N為主要的結(jié)構(gòu)蛋白，分別由病毒基 因 序 列 ORF5、ORF6、ORF7，在PRRSV增殖、感染、免疫抑制等過程中發(fā)揮重要的作用（見表1）。其中GP5蛋白是誘導(dǎo)產(chǎn)生中和抗體的主要結(jié)構(gòu)蛋白，其糖基化與體內(nèi)病毒的增殖相關(guān)。此外，GP5蛋白在體內(nèi)外均能誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生凋亡，且GP5蛋白與M蛋白形成異源二聚體并參與PRRSV對(duì)靶細(xì)胞的感染過程；在病毒分子流行學(xué)調(diào)查時(shí)，由于GP5的高度變異性，因此根據(jù)編碼GP5蛋白的ORF5的序列特點(diǎn)，對(duì)PRRSV進(jìn)行譜系劃分[6]。在非結(jié)構(gòu)蛋白中，Nsp2具有最大的基因序列，并且呈現(xiàn)高度可變性，目前國內(nèi)呈現(xiàn)廣泛流行趨勢(shì)的NADC30-like毒株的Nsp2基因編碼區(qū)就存在131氨基酸缺失，與美國分離毒株NADC30和MN184氨基酸缺失一致。Nsp2的高度變異性，使得其成為PRRSV變異、復(fù)雜化的主要原因，也成為分子流行學(xué)研究的熱點(diǎn)[7]。

2.2 PRRSV生物學(xué)特性

2.2.1 高度變異、易重組

PRRSV是單股正鏈RNA病毒，具有RNA病毒復(fù)制時(shí)缺乏校對(duì)機(jī)制的特點(diǎn)，在病毒復(fù)制時(shí)容易發(fā)生堿基缺失、插入、替換等突變現(xiàn)象，而且PRRSV具有多個(gè)高變區(qū)，使得病毒的突變率大大增加，從而使得PRRSV呈現(xiàn)多樣性、高變異的特點(diǎn)。此外，由于疫苗的不合理使用、濫用以及野毒感染等因素的作用下，PRRSV毒株間重組現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。袁世山[8]等通過在MA-104細(xì)胞上共感染兩種PRRSV毒株，分離純化子代病毒并作基因組測序，發(fā)現(xiàn)ORF3和ORF4發(fā)生嵌合的毒株，首次證實(shí)了PRRSV毒株重組現(xiàn)象的存在。PRRSV毒株間重組產(chǎn)生使PRRS的防控變得更加嚴(yán)峻，且目前在我國呈現(xiàn)廣泛流行趨勢(shì)的NADC30-like毒株雖然自身致病性弱，但其具有與多種毒株發(fā)生重組的特點(diǎn)，楊漢春等[9]通過流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)一種新型PRRSV毒株TJnh1501，就是由NADC30-like和HP-PRRSV重組產(chǎn)生，并且TJnh1501的致病性相比NADC30-like顯著增強(qiáng)。PRRSV具備的高度變異、易重組的特點(diǎn)使得PRRS防控難度不斷加大，給養(yǎng)豬業(yè)帶來了持續(xù)的、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2.2 免疫抑制

臨床上，PRRS常伴隨II型圓環(huán)病毒（PCV2）和傳染性胸膜肺炎等混合感染，這是因?yàn)镻RRSV具有導(dǎo)致機(jī)體免疫抑制的特點(diǎn)。PRRSV在體內(nèi)主要感染巨噬細(xì)胞，且隨巨噬細(xì)胞的分化發(fā)育的不同，易感性也不相同；其中，豬肺泡巨噬細(xì)胞（PAMs）是PRRSV主要的靶細(xì)胞；此外，PRRSV還可感染胸腺、扁桃體、淋巴結(jié)等部位中的巨噬細(xì)胞。PRRSV感染PAMs后，可引起PAMs的凋亡、吞噬活性下降等，從而使機(jī)體天然免疫功能降低。此外，研究表明[10]，PRRSV還可通過抑制IFN-1水平、調(diào)節(jié)TNF-a活性、降低IL水平從而抑制機(jī)體的免疫機(jī)能，造成免疫抑制，使得多種病原菌的繼發(fā)感染，嚴(yán)重?fù)p害動(dòng)物機(jī)體健康。

表1 PRRSV主要結(jié)構(gòu)蛋白功能特點(diǎn)

2.2.3 抗體依賴性增強(qiáng)作用

抗體依賴的增強(qiáng)作用（Antibody dependent enhancement，ADE）指的是：某些病毒特異性抗體（一般多為非中和抗體）與病毒結(jié)合后，結(jié)合了病毒的抗體可通過其Fc段與某些表面表達(dá)FcR的細(xì)胞結(jié)合從而介導(dǎo)病毒進(jìn)入這些細(xì)胞，從而增強(qiáng)了病毒的感染性的過程。PRRSV結(jié)構(gòu)蛋白GP5具有豐富的抗原表位，可以誘導(dǎo)亞中和抗體的產(chǎn)生，這些亞中和抗體和一些非中和抗體通過借助其Fc片段與PAMs上的Fc受體結(jié)合，從而使得ADE現(xiàn)象的產(chǎn)生，增強(qiáng)PRRSV的感染。

2.2.4 持續(xù)性感染

PRRSV屬于動(dòng)脈炎病毒，具有持續(xù)性感染的特點(diǎn)，可以在豬體內(nèi)存在相當(dāng)長的時(shí)間，同時(shí)可引起病毒在豬群中的廣泛傳播和感染。研究表明，感染后9周的豬PAMs中仍然存在PRRSV；4周齡免疫接種的豬，在接種157 d后，仍然能從其唾液分泌物中分離到PRRSV[11]。雖然PRRSV持續(xù)性感染的具體機(jī)制尚不明確，但大量研究表明[12]，其持續(xù)性感染性與PRRSV感染導(dǎo)致的免疫抑制及ADE等均相關(guān)。此外，有的研究表明[13]，PRRSV感染可引起細(xì)胞免疫抑制，通過抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的產(chǎn)生，從而抑制機(jī)體免疫力，逃避機(jī)體的清除作用，形成持續(xù)性感染狀態(tài)。

3 PRRSV分子流行病學(xué)

3.1 國外PRRSV毒株流行情況

PRRS最早于1987年在美國暴發(fā)流行，隨后席卷整個(gè)北美地區(qū)；1990年開始，德國暴發(fā)PRRSV感染，隨后整個(gè)歐洲暴發(fā)大規(guī)模流行；但是，研究人員通過分離不同地區(qū)PRRSV毒株，經(jīng)全基因組測序發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的PRRSV在基因序列上存在不同程度的差異。其中，北美地區(qū)之間PRRSV序列差異較小，但相較歐洲地區(qū)流行的PRRSV則呈現(xiàn)較大的序列差異，二者核苷酸序列同源性僅為50%～80%，因此研究人員根據(jù)毒株間序列差異將PRRSV分為歐洲毒株為代表的基因I型和以北美分離毒株為代表的基因Ⅱ型。雖然將PRRSV分為2個(gè)基因型，但是由于PRRSV的高變異性、易重組的特性，因此根據(jù)編碼GP5蛋白的ORF5基因序列的差異又可將基因I型PRRSV分為3個(gè)亞型，其中荷蘭分離毒株Lelystad virus（LV）作為第一株基因I型分離株被廣為研究，并制備成疫苗用于控制歐洲PRRS疫情[14]。與之相似，根據(jù)ORF5基因序列的差異，基因Ⅱ型PRRSV可以劃分成9個(gè)譜系，經(jīng)典北美毒株VR-2332屬于第5譜系。同時(shí)，由于VR-2332相關(guān)疫苗的使用，北美地區(qū)分離到了許多同屬第五譜系的VR-2332近源毒株；此外，與我國逐漸流行的毒株NADC30-like高度同源的NADC30和MN184毒株則屬于第1譜系。近年來，由于疫苗使用不合理、PRRSV重組加劇等原因，出現(xiàn)了越來越多的毒株，形成了更多的譜系，并呈現(xiàn)不同程度的暴發(fā)流行。

3.2 國內(nèi)PRRSV毒株流行情況

1995年，PRRSV在我國暴發(fā)流行，1996年郭寶清等人首次分離到我國流行的PRRSV毒株，并命名為CH-1a，經(jīng)基因組測序發(fā)現(xiàn)，CH-1a與經(jīng)典LV毒株和VR-2332均存在較大的序列差異，后來經(jīng)毒株譜系分析發(fā)現(xiàn)，CH-1a屬于基因II型PRRSV，并在我國流行數(shù)年，對(duì)我國養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大損失。1997年，楊漢春等人分離得到一株P(guān)RRSV毒株，命名為BJ-4，經(jīng)基因序列測定比對(duì)發(fā)現(xiàn)，BJ-4與VR-2332存在較高的同源性，同屬基因Ⅱ型第5譜系。2006年，我國暴發(fā)嚴(yán)重的PRRS流行，而且之前的疫苗接種控制效果差，田克恭等人在江西省通過毒株分離、全基因組測序，在我國首次發(fā)現(xiàn)了高度變異導(dǎo)致高致病性的PRRSV，并命名為JXA1。此外，通過序列比對(duì)，研究人員發(fā)現(xiàn)JXA1與CH-1a存在較高的同源性，因此我國HP-PRRSV的產(chǎn)生可能是由于較原始的CH-1a毒株變異、重組得來。2014年，楊漢春[15]等人通過流行病學(xué)調(diào)查獲得1株P(guān)RRSV，通過基因組測序發(fā)現(xiàn)其Nsp2區(qū)域存在133個(gè)氨基酸缺失，這一結(jié)構(gòu)與基因Ⅱ型第5譜系NADC30及MN184相似，并命名為NADC30-like；而進(jìn)一步的在體攻毒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，NADC30-like致病性較強(qiáng)，并且當(dāng)前的經(jīng)典疫苗不能對(duì)其產(chǎn)生有效的免疫保護(hù)作用。此外，NADC30-like具備易與其他毒株重組的特點(diǎn)，從而增強(qiáng)毒株的復(fù)雜性，為PRRS防控帶來了更大的挑戰(zhàn)，有研究表明NADC30-like與其他PRRSV毒株的重組，還可使毒株致病性呈現(xiàn)不同程度的增強(qiáng)。

4 PRRS疫苗研究現(xiàn)狀及應(yīng)用

4.1 滅活苗

自PRRS在北美暴發(fā)后，科研人員便投入到PRRS疫苗的制備生產(chǎn)中，并實(shí)現(xiàn)了商品化，通過合理利用疫苗有效控制了PRRS疫情。滅活苗具有制備簡單、安全性高等特點(diǎn)，因此最初的PRRS疫苗主要是滅活苗，其中西班牙學(xué)者研制的油佐劑滅活苗具有良好的免疫效果，對(duì)仔豬同源病毒的免疫保護(hù)率能達(dá)到70%以上[16]。雖然滅活疫苗具有制備工藝簡單、安全性高的優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際應(yīng)用中其免疫保護(hù)作用仍然不夠理想，而且免疫接種量大、次數(shù)多又會(huì)進(jìn)一步引起動(dòng)物應(yīng)激從而加劇疫情，因此在實(shí)際畜牧生產(chǎn)中滅活苗的使用并不廣泛。

4.2 弱毒苗

由于PRRS滅活苗免疫保護(hù)作用差的特點(diǎn)，研究人員開始轉(zhuǎn)向弱毒苗的研究，大量研究表明PRRS弱毒苗能夠快速誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫保護(hù)作用[17]。此外，弱毒苗不但能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生持續(xù)高水平的抗同源毒株免疫作用外，還具備較好的異源免疫保護(hù)作用，而且免疫注射劑量小、成本低等優(yōu)點(diǎn)使得PRRS弱毒苗在養(yǎng)豬生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，有效控制了PRRS的暴發(fā)和流行。但是，PRRS弱毒苗的使用也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是PRRSV毒力返強(qiáng)和毒株間重組現(xiàn)象，此外，弱毒苗在使用時(shí)也要根據(jù)群體種類和健康狀況的不同而進(jìn)行選擇；例如，種豬要嚴(yán)格禁止PRRS弱毒苗的使用，因?yàn)镻RRSV可經(jīng)精液傳播；而健康狀況差的和陰性妊娠母豬也要禁止PRRSV弱毒苗的使用，從而避免PRRSV對(duì)機(jī)體的傷害。

表2 國內(nèi)主要流行的PRRSV毒株及其特點(diǎn)

4.3 基因工程苗

PRRS滅活苗和弱毒苗都各有優(yōu)缺點(diǎn)，保證疫苗良好的免疫保護(hù)作用和安全性是疫苗研制的兩大核心原則。隨著分子生物學(xué)研究技術(shù)和手段的不斷進(jìn)步，基因工程苗因其具備可控性，已經(jīng)成為研究人員的靶標(biāo)。通過對(duì)基因水平改造，不但能保證其免疫原性又能提高其安全性，實(shí)現(xiàn)真正的安全高效。研究人員通過利用真核表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)PRRSV主要的結(jié)構(gòu)蛋白GP5、M、N，通過純化后免疫動(dòng)物，對(duì)抗體滴度以及免疫效果進(jìn)行測定和評(píng)估，結(jié)果表明GP5蛋白疫苗可使機(jī)體產(chǎn)生50%的免疫保護(hù)率，而其抗體水平及出現(xiàn)時(shí)間均與弱毒苗存在顯著差異。因此，雖然基因工程疫苗具備良好的應(yīng)用前景，但目前階段，其科學(xué)研究仍然存在較大的技術(shù)短板，仍需科研工作者做進(jìn)一步的研究和推動(dòng)。

5 PRRS防控措施

5.1 提高生物安全防控

多年來，PRRS防控的失敗經(jīng)驗(yàn)讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到提高生物安全的重要性。由于感染PRRSV豬可經(jīng)多種途徑排毒，包括：糞便、尿液、唾液、鼻腔分泌物、血液、乳汁等，此外還可通過污染器械、飼料、飲水等使得PRRSV的進(jìn)一步擴(kuò)散。因此，養(yǎng)殖場內(nèi)日常消毒環(huán)節(jié)必不可少，而消毒劑也要合理選擇脂溶性的；尤其是PRRSV陽性豬場，更要注意陽性群體與陰性群體間的有效隔離和場區(qū)內(nèi)消毒，研究表明PRRSV可通過氣溶膠的方式擴(kuò)散，擴(kuò)散距離可達(dá)3 km以上，因此與PRRSV陽性豬場距離近的豬場也要注意消毒和預(yù)防[18]。此外，豬只的引入、運(yùn)輸、流出要嚴(yán)格做好檢測流程，避免PRRSV的引入和擴(kuò)散。除此之外，人員、車輛等流動(dòng)性因素也是影響PRRSV防控的重要因素，尤其是人員操作、流動(dòng)對(duì)PRRS防控影響最為重要，人員進(jìn)出場區(qū)要嚴(yán)格遵守消毒原則，在不同生產(chǎn)區(qū)流動(dòng)時(shí)也要根據(jù)不同群體的感染情況執(zhí)行不同的消毒程序，工作服、手套等工作用具也要經(jīng)常進(jìn)行消毒處理，堅(jiān)持更換注射針頭的原則，對(duì)豬只運(yùn)輸用具要執(zhí)行嚴(yán)格的消毒標(biāo)準(zhǔn)。此外，保證豬只的健康狀況對(duì)于PRRS防控也具有重要意義。因此，做好豬只的保健，保證豬舍通風(fēng)、干燥、適宜的溫度和濕度、經(jīng)常消毒是預(yù)防PRRS的重要措施。此外，有條件的豬場還可安裝正壓空氣過濾系統(tǒng)，不但能夠保證豬舍通風(fēng)，還能夠有效過濾掉PRRSV、PCV、SIV(豬流感病毒)等病原菌，實(shí)現(xiàn)可控、安全、、高效的養(yǎng)殖模式。

表3 國內(nèi)常見的PRRS疫苗及其特性

5.2 合理使用疫苗

疫苗免疫經(jīng)歷史驗(yàn)證是有效防控傳染性疾病的重要手段，但PRRSV防控中常用的弱毒疫苗種類較多，加之商品化PRRS疫苗夸大宣傳等因素，因此合理、規(guī)范使用PRRS疫苗使其發(fā)揮最大的免疫保護(hù)作用顯得尤為重。要根據(jù)全體感染狀態(tài)和健康狀況，進(jìn)行選擇性免疫（見表4）；其中，陰性豬場以及種豬要堅(jiān)決禁止PRRS免疫，對(duì)于處于穩(wěn)定感染狀態(tài)的豬場，也不建議進(jìn)行PRRS疫苗免疫，以免PRRS弱毒苗注射后引起毒株的返強(qiáng)、重組等導(dǎo)致PRRS的暴發(fā)和致病性增強(qiáng)。對(duì)于處于不穩(wěn)定感染狀態(tài)的豬場，可以使用PRRS弱毒苗，但是要根據(jù)豬群的實(shí)際感染情況的健康狀況制定合理的免疫程序。對(duì)于妊娠母豬，可在產(chǎn)前1～3個(gè)月進(jìn)行PRRS弱毒苗免疫，研究表明母豬產(chǎn)前免疫PRRS弱毒苗相比仔豬超免具有更好的免疫保護(hù)作用[19]。但是，要特別注意疫苗免疫需考慮豬只的個(gè)體健康狀況，以免因免疫力低下導(dǎo)致嚴(yán)重的不良后果。

表 4 不同環(huán)境條件下的 PRRS的防治措施及免疫程序

5.3 閉群及凈化

由于PRRSV具有高變異、易重組等特點(diǎn)，因此目前PRRS防控的主要措施即疫苗免疫并非解決問題的根本之道，根據(jù)美國在PRRS防控方面的多年探索和經(jīng)驗(yàn)表明，閉群和PRRS凈化是從根本解決PRRS問題的唯一途徑。閉群即PRRSV陽性豬場停止引入外來種豬，同時(shí)淘汰PRRSV血清陽性的種豬，此外閉群期間對(duì)于陰性種豬要免疫同源毒株的PRRS疫苗，從而杜絕外來毒株以及不同毒株間的重組等，閉群措施不但可以提高豬群的生產(chǎn)性能，還可以避免豬群內(nèi)PRRSV毒株的變異、重組等，從而穩(wěn)定豬群，進(jìn)行正常的生產(chǎn)。豬群凈化相比閉群在PRRS防控上則顯得更為徹底，主要措施為：首先進(jìn)行群體封閉，然后通過血清學(xué)檢測對(duì)于PRRSV陽性的豬只進(jìn)行撲殺，此外，對(duì)于疫苗則禁止使用，有的國家則允許滅活苗的使用，但是PRRS弱毒活疫苗堅(jiān)決杜絕使用。同時(shí)，對(duì)于陽性豬場的豬舍和周邊區(qū)域以及各種生產(chǎn)用具、器械要嚴(yán)格執(zhí)行消毒程序以及空欄期，保證PRRSV的徹底滅活和清除。目前，以美國為代表的PRRS重災(zāi)國家已經(jīng)通過群體凈化的措施，在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了部分地區(qū)凈化，并且通過成功的經(jīng)驗(yàn)正在為其全國范圍內(nèi)的PRRS凈化做進(jìn)一步努力。