危害畜禽養(yǎng)殖業(yè)的主要冠狀病毒

程晉龍，趙 燁，張國(guó)中

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物流行病學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 海淀 100193)

冠狀病毒(Coronavirus,CoVs)家族成員眾多，是多種哺乳動(dòng)物和家禽疾病的病原，在系統(tǒng)分類上屬于套氏病毒目(Nidovirales)、冠狀病毒科(Coronaviridae)、冠狀病毒屬(Coronavirus)。CoVs(冠狀病毒)為有囊膜病毒，直徑60～120 nm，因病毒粒子表面有皇冠狀的棒狀突起被命名為冠狀病毒。CoVs基因組為一條不分節(jié)段的正鏈RNA，長(zhǎng)度約為27～30 kb，包括5′帽子結(jié)構(gòu)和3′端poly(A)尾結(jié)構(gòu)，其中復(fù)制酶基因占據(jù)了基因組2/3的長(zhǎng)度，約20 kb，主要功能是編碼病毒的各種非結(jié)構(gòu)蛋白，另外1/3基因組編碼病毒的結(jié)構(gòu)蛋白和其他輔助蛋白。冠狀病毒粒子包含4種結(jié)構(gòu)蛋白，分別為纖突蛋白(Spike,S)、囊膜蛋白(Membrane,M)、小包膜蛋白(Envelope,E)和核衣殼蛋白(Nucleocapsid,N)[1]。三聚體形式的S蛋白介導(dǎo)了病毒對(duì)宿主細(xì)胞的吸附，在感染過(guò)程中，S蛋白被裂解為S1和S2兩個(gè)亞基，S1亞基為受體結(jié)合域，S2亞基介導(dǎo)病毒與細(xì)胞的進(jìn)一步融合[2]。M蛋白是病毒粒子中最豐富的蛋白，構(gòu)成病毒粒子的基本形態(tài)。E蛋白是病毒粒子中含量最少的蛋白，是一種跨膜蛋白，該蛋白有助于病毒的組裝和釋放，同時(shí)具有離子通道活性。N蛋白以串珠狀構(gòu)象與病毒基因組結(jié)合，主要起保護(hù)基因組的作用[3]。

CoVs的感染和其他病毒一樣，包括：吸附、穿入、合成、組裝與釋放等幾個(gè)環(huán)節(jié)。首先是S蛋白中的S1亞基與宿主細(xì)胞表面的受體發(fā)生結(jié)合。不同的CoVs利用的受體不同，目前已經(jīng)鑒定出的冠狀病毒受體有氨基肽酶N(Aminopeptidase N,APN)、血管緊張素2(Angiotensin converting enzyme 2,ACE2)、二肽酰肽酶4(Dipeptidyl peptidase 4,DPP4)和乙酰神經(jīng)氨酸等[4-7]。然后S2亞基介導(dǎo)病毒與細(xì)胞發(fā)生融合。CoVs的轉(zhuǎn)錄方式為“不連續(xù)轉(zhuǎn)錄”，即通過(guò)識(shí)別轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列轉(zhuǎn)錄出一系列相同5′端的亞基因組，這種轉(zhuǎn)錄機(jī)制也是冠狀病毒容易發(fā)生變異的原因之一。以轉(zhuǎn)錄出的亞基因組為模板在細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行病毒蛋白的翻譯與合成。合成的病毒結(jié)構(gòu)蛋白與病毒基因組在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中組裝成完整的病毒粒子。最后病毒粒子通過(guò)高爾基體被送至細(xì)胞膜表面發(fā)生膜融合，釋放到細(xì)胞外。

目前，國(guó)際病毒學(xué)分類委員會(huì)將CoVs進(jìn)一步分為α、β、γ和δ四個(gè)型。其中β型冠狀病毒對(duì)人的威脅較大，比如嚴(yán)重急性呼吸綜合征病毒(Severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)、中東呼吸綜合征冠狀病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)以及2019年底暴發(fā)的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)。而在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，α型與γ型造成的危害較大，其中常見的豬流行性腹瀉病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)與豬傳染性胃腸炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)均屬于α型冠狀病毒，而在2017年新發(fā)現(xiàn)一種豬急性腹瀉綜合征病毒(Swine acute diarrhea syndrome CoV,SADS-CoV)也屬于α型冠狀病毒；對(duì)養(yǎng)禽業(yè)危害較大的傳染性支氣管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV)則屬于γ型冠狀病毒。本文以國(guó)內(nèi)外對(duì)畜禽養(yǎng)殖中主要冠狀病毒的研究為基礎(chǔ)，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)中主要的冠狀病毒進(jìn)行簡(jiǎn)要概述。

1 傳染性支氣管炎病毒(IBV)

傳染性支氣管炎(Infectious bronchitis,IB)是由傳染性支氣管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV)引起的一種急性、高度接觸性呼吸道傳染性疾病，被世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(OIE)歸類為法定上報(bào)的動(dòng)物疫病，在我國(guó)屬于二類動(dòng)物疫病[8]。1936年，Beach和Schalm確定IB的病原為病毒，并命名為IBV，IBV是人類發(fā)現(xiàn)的首個(gè)冠狀病毒[9]，后被歸入γ型冠狀病毒，IBV可以感染不同日齡的雞。目前主要流行的是于1997年在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的QX型(QX-like)IBV[10]。對(duì)我國(guó)從1994—2014年分離毒株序列的進(jìn)化分析顯示，我國(guó)IBV疫苗相關(guān)基因型的分離率從50.4%下降到4.4%，QX型毒株的分離率上升至近70%，說(shuō)明QX型IBV已替代了之前的Mass型毒株，成為我國(guó)目前的流行型毒株[11]。目前，亞洲、歐洲及非洲等許多地區(qū)都報(bào)道了QX型IBV的流行[12]。

在致病性上，QX型與經(jīng)典的Mass型IBV存在較大的差異。QX型IBV感染不僅會(huì)引起明顯的呼吸道癥狀，發(fā)病雞還會(huì)出現(xiàn)精神沉郁、排白色稀糞，死亡率明顯高于Mass型。病死雞剖檢可見腎臟蒼白、腫大，輸尿管中大量尿酸鹽沉積[13]。蛋雞在感染后，會(huì)造成卵巢及輸卵管的永久性損傷[14]，在到達(dá)產(chǎn)蛋期時(shí)出現(xiàn)“假母雞”現(xiàn)象，對(duì)生產(chǎn)養(yǎng)殖造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而Mass型IBV單獨(dú)感染時(shí)，通常只引起呼吸道癥狀，包括咳嗽、氣管啰音，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能下降。有研究者通過(guò)反向遺傳操作系統(tǒng)，將QX型強(qiáng)毒株S蛋白中的S2′位點(diǎn)突變?yōu)楦チ值鞍酌噶呀馕稽c(diǎn)后，突變毒株對(duì)雞的致病性增強(qiáng)并出現(xiàn)神經(jīng)嗜性。通過(guò)缺失輔助基因，證明了輔助蛋白5a對(duì)病毒的致病性有明顯影響[15-16]。

除了生物安全措施以外，疫苗接種是當(dāng)前IB防控的主要措施之一，根據(jù)當(dāng)?shù)豂BV流行情況制定合理的免疫程序?qū)ζ浞揽刂陵P(guān)重要。目前使用的疫苗類型主要包括弱毒活疫苗、滅活疫苗。制定合理的免疫程序，不僅需要確定疫苗的類型，更要注意疫苗毒株的選擇。因?yàn)镮BV不同血清型毒株之間的交叉保護(hù)較差[17]，單獨(dú)免疫傳統(tǒng)的Mass型IBV疫苗并不能達(dá)到較好的保護(hù)效果。只有免疫與當(dāng)前主要流行毒株相同血清型的疫苗，才能對(duì)IB起到較好的防控作用。同時(shí)，為了達(dá)到最佳的免疫效果，防止IB的發(fā)生，還應(yīng)該加強(qiáng)飼養(yǎng)管理和環(huán)境控制，注意雞舍的溫度、濕度、通風(fēng)與光照等條件，合理飼喂飼料。養(yǎng)殖過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行防疫措施。

2 豬流行性腹瀉病毒(PEDV)

豬流行性腹瀉(Porcine epidemic diarrhea,PED)是由豬流行性腹瀉病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)引起的一種急性、高度傳染性腸道疾病，所有年齡段的豬均易感，癥狀嚴(yán)重程度不同，7日齡以內(nèi)仔豬感染后死亡率最高可達(dá)100%[18]。該病毒在2010—2011年造成了我國(guó)大量新生仔豬的死亡，研究顯示此次流行的PEDV之所以致病性更強(qiáng)，是由于發(fā)生了新的變異[19]。目前，PEDV呈世界性分布，已經(jīng)廣泛傳播到歐洲、亞洲、美洲和大洋洲等許多地區(qū)，其中在亞洲的流行呈現(xiàn)出復(fù)雜化的趨勢(shì)[20]，對(duì)世界的生豬產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

關(guān)于PEDV的致病性與致病機(jī)制，PEDV感染豬只以水樣腹瀉、嘔吐、脫水為主要臨床癥狀，剖檢可見急性腸炎的癥狀。研究發(fā)現(xiàn)，將PEDV流行毒株在Vero細(xì)胞上連續(xù)傳代可以降低毒株致病性。對(duì)傳代后的病毒進(jìn)行測(cè)序以及反向遺傳操作，證明了S基因是影響PEDV致病性的關(guān)鍵基因，但需要與其他非結(jié)構(gòu)基因協(xié)同發(fā)揮作用[21]。

目前，針對(duì)PEDV還沒有有效的疫苗和特效藥，發(fā)病后要注意防止其他微生物的繼發(fā)感染，同時(shí)進(jìn)行抗病毒治療。養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)該病的防治主要為環(huán)境控制，對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行定期消毒。當(dāng)有疫情發(fā)生時(shí)，應(yīng)將病豬隔離，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)撒生石灰，阻斷傳染途徑，再對(duì)病豬進(jìn)行治療。在日常養(yǎng)殖中，應(yīng)積極觀察豬群狀態(tài)，做到早發(fā)現(xiàn)，早治療。

3 豬δ冠狀病毒(PDCoV)

豬δ冠狀病毒(Porcine deltacoronavirus,PDCoV)是引起豬腹瀉的一種新發(fā)病原，屬于δ冠狀病毒。該病原于2012年首次在我國(guó)香港被檢測(cè)出[22]。2014年，該病在美國(guó)多個(gè)州暴發(fā)。在之后的短時(shí)間內(nèi)，加拿大、日本、墨西哥、韓國(guó)等國(guó)家均檢測(cè)到了PDCoV[23-25]。我國(guó)大陸在2015年首次發(fā)現(xiàn)PDCoV[26]。PDCoV可以感染不同日齡的豬，其中哺乳仔豬的臨床癥狀最為嚴(yán)重，與其他豬腸道疾病病原共同感染的現(xiàn)象較為普遍。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)，PDCoV可以感染牛，在牛的糞便中可以持續(xù)檢測(cè)到病毒核酸，血清抗體也呈陽(yáng)性，但無(wú)明顯臨床癥狀[27]。體外試驗(yàn)顯示，PDCoV可以感染人源、禽源細(xì)胞，表現(xiàn)出比較廣泛的細(xì)胞適應(yīng)性[28]。同時(shí)，由于PDCoV的S基因與夜鶯冠狀病毒BuCoV HKU11的同源性較高，而基因組整體同源性與麻雀冠狀病毒SpCoV HKU17較高，所以有研究者推測(cè)PDCoV可能來(lái)源于鳥類冠狀病毒的重組[29]，所以對(duì)PDCoV的跨物種傳播也是以后研究需要關(guān)注的。

PDCoV引起的臨床癥狀與其他豬腸道冠狀病毒相似，對(duì)哺乳仔豬危害較大，引起嚴(yán)重的腹瀉、嘔吐與死亡，但致死率比PEDV和TGEV低。病理剖檢可見腸壁變薄、透明，腸絨毛萎縮；組織學(xué)可見小腸上皮細(xì)胞壞死、脫落[30-31]。對(duì)于斷奶仔豬，發(fā)病豬主要表現(xiàn)為腹瀉、體重減輕，之后癥狀逐漸緩解。

目前尚無(wú)針對(duì)PDCoV的有效疫苗，所以防控以環(huán)境控制為主，確認(rèn)選購(gòu)種豬的健康情況，定期對(duì)豬群進(jìn)行檢疫，對(duì)發(fā)病豬應(yīng)立即隔離。定期對(duì)圈舍進(jìn)行消毒，維持圈舍的潔凈。對(duì)病死豬及時(shí)進(jìn)行無(wú)害化處理。

4 其他冠狀病毒

豬急性腹瀉綜合征病毒(Swine acute diarrhea syndrome coronavirus,SADS-CoV)，屬于α冠狀病毒。該病毒于2017年首次從我國(guó)分離得到，引起的臨床癥狀與其他豬腸道冠狀病毒的臨床癥狀相似，主要為嘔吐、腹瀉，新生仔豬體重下降，脫水死亡。研究發(fā)現(xiàn)該病毒可能來(lái)源于一種蝙蝠冠狀病毒HKU2(Rhinolophus bat coronavirus,HKU2)[32-33]。

牛冠狀病毒(Bovine coronavirus,BCoV)，屬于β冠狀病毒，會(huì)引起新生犢牛腹瀉和成年牛的冬季血痢，腹瀉嚴(yán)重的病牛如果不及時(shí)補(bǔ)液，易發(fā)生酸中毒導(dǎo)致死亡[50]。該病毒經(jīng)糞口傳播和呼吸道傳播，可從糞便與鼻拭子中分離到病毒[51]。1972年，美國(guó)研究人員從犢牛糞便中發(fā)現(xiàn)了BCoV[34]。1995年，我國(guó)首次分離到該病毒[35]，之后該病毒在我國(guó)多地流行，有些地區(qū)的BCoV陽(yáng)性率高達(dá)86.4%。

5 展望

隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展，人們對(duì)于冠狀病毒的認(rèn)識(shí)已經(jīng)越來(lái)越深入。而2019年年底暴發(fā)的新型冠狀病毒疫情又一次讓冠狀病毒進(jìn)入了人們的視野，這是自2003年SARS疫情以來(lái)第3次冠狀病毒疫情。新冠疫情的溯源工作目前還沒有完成，但是前2次疫情已經(jīng)證明為野生動(dòng)物攜帶的病毒發(fā)生了跨物種傳播，這種現(xiàn)象說(shuō)明了動(dòng)物冠狀病毒潛在的公共衛(wèi)生學(xué)意義。某些動(dòng)物冠狀病毒可以作為模式病毒進(jìn)行基礎(chǔ)研究，所以明確動(dòng)物冠狀病毒的分類地位、感染情況和致病機(jī)制，不僅利于養(yǎng)殖業(yè)對(duì)疫情的防控，也利于人類對(duì)冠狀病毒的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)以及對(duì)相關(guān)疾病的防治。