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猪圆环病毒3型研究进展及防控措施

日期:2023-02-24 10:49:09

摘要:猪圆环病毒3型(PCV3)是近年来新发现的一种病毒,感染后会导致猪呼吸、消化等多系统炎症和免疫、繁殖系统障碍,引起混合感染、继发感染等。目前PCV3在国内外已逐渐呈现流行趋势,给生猪养殖产业造成相当大的经济损失。本文综述了PCV3发现、分离鉴定及流行情况,为该疾病的防控提供参考。

关键词:猪圆环病毒3型;断奶仔猪多系统衰竭综合征;繁殖障碍;感染

猪圆环病毒病(porcine circovirus  diseases,PCV)是由圆环病毒引起的一种多系统性疾病,包括断奶仔猪多系统衰竭综合征(post-weaning multisystemic wasting syndrome,PMWS)、猪皮炎和肾病综合征(porcine dermatitis and nephropathy syndrome,PDNS)、增生性坏死性肺炎(proliferative necrotizing pneumonia,PNP)和繁殖障碍性疾病等,主要表现为呼吸、泌尿、肠道、淋巴、心血管、神经、繁殖系统以及皮肤的功能紊乱,同时可导致免疫抑制,进而导致继发感染或混合感染,给全球养猪业造成了巨大的经济损失。

圆环病毒属于圆环病毒科(circoviridae)圆环病毒属(circovirus)成员,无囊膜、单股正链环状DNA病毒,是目前己知的能感染哺乳动物的最小病毒之一。迄今为止已经发现并鉴定了4种圆环病毒:PCV1、PCV2、PCV3和PCV4。PCV1于1974年首次在体外培养的猪肾细胞系(PK15)中作为一种污染物被鉴定发现,对猪无致病性。1998年首次报道了从渐进性消耗性的病猪体内分离、鉴定的PCV2,并被陆续证实是PCVD的主要病原。2015年,美国堪萨斯州立大学Palinski等采用宏基因组测序技术在美国北卡罗来纳州患病母猪及流产胎儿、猪皮炎和肾病综合征、心脏和多系统炎症发病猪的组织首次检测发现PCV3。经检测排除了PCV2、PRRSV等其他常见病原体,故PCV3被认定为这些疾病发生的假定病原体。2019年,湖南大学兽禽病毒学研究团队在有严重临床症状的猪只中检测发现了PCV4,进一步确认PCV4和其他猪病原混合感染导致猪群发病,排除了非洲猪瘟感染的可能,从而避免了该猪群被屠杀销毁,减少了养殖户的损失。该报道同时指出PCV4是一个全新的圆环病毒,其基因组的大小为1,770个核苷酸,它与已知引起水貂腹泻圆环病毒的基因组同源性最高(66.9%),与其他PCV基因组的同源性仅为43.2%~51.5%。

1 PCV3病原学特性及遗传多样性

PCV3病毒粒子呈二十面体,无囊膜,直径13~25 nm,衣壳蛋白由60个蛋白质亚基组成,属于共价闭合环状单链DNA基因组结构,基因组全长约为2,000nt,主要包括3个开放性阅读框(opening reading frame,ORF),其中ORF1是最保守的区域,主要编码与病毒的复制相关Rep蛋白;ORF2是变异最大的区域,编码唯一的结构蛋白(Cap蛋白),与病毒的感染和免疫有较强的相关性。Cap蛋白为PCV3病毒的主要保护性抗原表位,是制备PCV3疫苗的理想靶抗原;ORF3位于ORF1的相反方向,编码一种非结构蛋白,具有引发感染细胞凋亡的作用,有利于病毒的传播,但ORF3编码的蛋白功能目前尚不清楚。

遗传进化分析表明,PCV3与PCV1和PCV2的基因组核苷酸同源性仅为37%左右,系统发育树上距离非常远,处于不同的进化分支,属于新型的猪圆环病毒。PCV2与PCV3病毒的rep蛋白氨基酸同源性只有48%,Cap蛋白氨基酸同源性仅26%。已报道的国内外PCV3毒株的核苷酸同源性较高(94.44%~100%),变异较小,与中国蝙蝠圆环病毒毒株同源性为54%。在264~564位和714~1,148位核酸有2个重组区域,进化关系密切,提示PCV3可能来源于蝙蝠圆环病毒重组。根据全基因组DNA序列可将PCV3分为三个主要进化群(PCV 3a、PCV 3b和PCV 3c),国内的PCV3毒株主要属于PCV3a、3b亚群。

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2 流行情况

2016年美国首次报道了PCV3,随后中国、巴西、德国、波兰、瑞典、俄罗斯、丹麦、意大利、西班牙、日本、韩国、马来西亚、泰国等国陆续报道存在PCV3感染,表明该病毒在全球范围内广泛分布和传播,属于世界流行性病毒。回顾性研究表明,巴西在1967年采集的病料中检出了PCV3病毒,提示PCV3多年来一直存在于猪群中。

2016年,华中农业大学何启盖教授研究团队发现在辽宁、江西、重庆三个农场的356头母猪出现繁殖障碍、新生仔猪死亡率骤升等问题。在这三个农场中,怀孕母猪的流产率为5.2%~20.1%,而母猪的死亡率为5.4%~10.5%,采用RT-PCR技术检测了繁殖障碍、腹泻等相关的猪瘟、猪伪狂犬等多种常见病原,仅PCV3呈阳性,这被认为我国PCV3感染的首次报道。该团队进一步对安徽、重庆、福建、河南等11个省市的临床样品进行PCV3检测,结果猪场阳性率为68.6%(24/35),个体阳性率为34.7%(77/222)。同年Shen等[12]在中国南方临床表现为厌食、高热、黄疸和腹式呼吸的仔猪组织和血清中检测到PCV3,且PCV2、PRRSV和PRV为阴性。2021年,河南农大张改平院士团队评估了患有严重水样腹泻病的仔猪肠道样本中PCV2、PCV3和PEDV的共感染状态,结果显示PCV2、PCV3和PEDV存在非常高的混合感染率,PCV2与PCV3混合感染与保育猪的肠道临床疾病有关,Zhai等、Zhang等在广东、江西等发生腹泻的猪场发现了同样的现象,即PCV3在腹泻的哺乳仔猪和断奶仔猪中广泛传播。2021年湖南农大王乃东研究团队基于2016—2018年在7个猪场中收集到的血清样本中调查研究了中国湖南猪场样本中PPV7和PCV3之间的共感染情况,并评估PPV7对PCV3病毒血症的潜在影响。研究结果显示,PCV3阳性的流产胎儿样本中PPV7阳性率较高,PPV7阳性样本中PCV3的拷贝数明显高于PPV7阴性样本中的拷贝数,提示PPV7可能会刺激PCV3复制,两种病毒混合感染会加重母猪繁殖障碍的病情。此后,山东、广西、新疆等地兽医工作者相继检出PCV3。

新疆两个集团化猪场在2021年陆续发生了较为严重的母猪繁殖障碍疾病,流产、死胎、木乃伊胎率显著升高,脑部、肺部剖解异常,脾脏有梗死。同批次存活的断奶猪呈典型的PMWS症状,发育缓慢、背骨突出、被毛凌乱、精神沉郁、目光呆滞,渐进性消瘦,部分猪只耳朵发绀、上吐下泻、最终脱水死亡,死淘率较高。采样检测了猪瘟、伪狂犬、蓝耳、PCV2、PEDV等可能的病原,均为阴性,仅PCV3呈核酸阳性。

截至目前全国已有26个省报道存在PCV3感染,阳性率呈逐年上升趋势,而且报道了多种混合感染、继发感染的案例,引发母猪的繁殖障碍与仔猪的腹泻、断奶仔猪多系统衰竭综合征等,造成了发病场严重的经济损失,给养猪业带来了巨大的威胁,对该病的防控工作带来了巨大挑战。

综上,PCV3已在我国广泛流行及传播,并在部分母猪更新率较高、后备猪较多的猪场引发了较为典型的临床症状,造成较大的经济损失。

3 传播途径及易感动物

国内外研究结果表明,在繁殖障碍母猪及其所产死胎、木乃伊胎、PMWS病猪或健康动物的脑、肾、心脏、脾脏、血清、乳汁、胸腔积液、腹腔液、唾液、粪便和精液等几乎所有组织和体液中能均检测到PCV3特异性核酸,表明PCV3分布在所有类型的猪组织中,存在持续、隐性感染的情况,能够通过水平和垂直两种方式进行广泛传播。

PCV3感染宿主广泛,家猪和野猪是主要的宿主,有较强的易感性,与动物健康状况、性别或年龄无关,各阶段猪均可感染,对育肥猪、后备母猪的危害最为严重。病毒在猪体内的分布范围也很广泛,可在包括淋巴结、肺脏等组织器官和血清、唾液、粪便、鼻拭子、初乳、精液等样品中检出。对捕获的无症状野猪进行的一项跟踪检测研究表明,PCV—3在野猪的检出率很高(42.66%),广泛流行而且会持续感染数月。此外,国内外学者在狗、牛、驴、小鼠、盘羊、鹿、羚羊、蜱等动物上均检出了PCV3,即该病毒可能具有跨物种传播的能力,对养猪业和其他动物构成严重威胁。

临床中PCV3单一感染阳性率较高,但主要以混合感染为主,如PCV2、PRRSV、PEDV、PPV、猪细环病毒、猪博卡病毒等,提示这几种病原在感染致病过程中可能存在协同作用,即一种病毒诱导的淋巴细胞增殖或免疫抑制可增强对其他病毒复制和感染的易感性、致病性,导致消化系统疾病、呼吸系统疾病病情加重。一项流行病学调查表明,患有严重呼吸道疾病(63.75%)或腹泻(17.14%)的断奶猪的PCV3阳性率显著高于患有轻度呼吸道疾病(13.14%)、非腹泻(2.86%)或无症状的断奶猪(1.85%)。

4 临床症状与病理变化

由于采用常规的细胞培养方法较难分离出PCV3病毒,无法通过科赫法则证明其致病性。在该病毒发现之初,关于其是否存在致病性还存在一定的争议,该病毒被认为是一种假定的病原体。近年来越来越多的团队陆续提供了病毒与致病性相关的临床和实验室证据。国内外多位学者在繁殖障碍母猪及其死胎、木乃伊胎样中检出PCV3是唯一的病原体,证明该病毒与繁殖障碍相关,同时可引起仔猪的多系统炎症病变。

PCV3临床症状与PCV2相似,可导致多种疾病和综合征,母猪感染会导致流产、死胎和木乃伊胎、围产期脑炎和心肌炎,仔猪感染会导致心脏和多系统炎症、呼吸系统疾病、断奶仔猪腹泻、新生仔猪先天性震颤、新生儿非化脓性脑炎、猪皮炎和肾病综合征(PDNS)和断奶仔猪多系统衰竭综合征(PMWS)等。此外在无症状动物中也发现了PCV3感染。

2019年Jiang等在国际上首次利用反向遗传技术拯救获得PCV3病毒,其可在PK15细胞中稳定传代培养。为了评估PCV3的致病性,将拯救的PCV3毒株接种于经活化血蓝蛋白免疫刺激的4周龄无特定病原体仔猪鼻腔,观察到了发热、厌食、咳嗽、打喷嚏、腹泻、嗜睡、皮肤和耳朵发绀、多灶性丘疹、震颤或痉挛等类似于PDNS疾病的典型临床症状,在接种后28d的观察期内,攻毒猪的死亡率为40%,血清、肺、心脏、肾脏、淋巴结、脾脏、肝脏和小肠等各种组织和器官中均可检测到病理损伤和PCV3特异性抗原。该实验首次表明PCV3感染成功复制了PDNS样疾病,并提供了PCV3在仔猪中的发病机制的重要信息。

2020年Juan等从繁殖障碍疾病的母猪及其所产死胎、木乃伊胎上采集的PCV3核酸阳性病料经处理后接种于PK-15细胞,并进行传代培养,经qPCR、IFA和原位杂交证实了病毒的有效增殖;用在细胞传代的病毒接种了CD/CD生长猪,接种猪最早在7dpi次检测到病毒血症,在28dpi时在所有猪中均可检测到PCV3病毒,同时接种猪表现出以心肌炎和全身性动脉周围炎为特征的多系统炎症导致的组织学病变,并进一步通过原位杂交证实了病毒在所有组织中的复制,首次表征了该病毒在传代细胞、CD/CD猪体内的感染和增殖。

2021年,哈兽研蔡雪辉团队从发病猪的肺组织样中分离获得了在PK-15细胞上能够传代培养的PCV3 DB-1分离株,用低代次毒株经鼻腔和肌肉注射人工感染了9头CD/CD猪,9头攻毒猪未表现出明显的临床症状或肉眼可见的病变,但PCV3病毒表现出广泛的组织嗜性,在心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏、脑、淋巴结和扁桃体均可检出,其中肺和淋巴结病毒载量最高。

5 预防和控制

随着对PCV3的了解越来越多,发现它是有独特特征的病毒型别,而且PCV3与PCV2仅具有37%~40%的序列同源性,与人类乳头瘤病毒(HPV)等多种病毒相似,PCV-VLP往往诱导针对同型别/亚型的抗体,产生针对同型别/亚型的PCV的免疫保护性效果。PCV的型别和亚型较多,不时有新的型别/亚型或疫苗逃逸株出现,疫苗必须能够提供针对多型病毒的免疫力才能够有效达到防控PCV相关疾病的目的。

目前尚未见到市售PCV2疫苗对PCV3存在交叉保护的报道,部分猪场目前使用PCV2疫苗或其他药物,通过控制混合感染或继发感染来降低PCV3带来的经济损失。当前国内外研究团队表达PCV3重组Cap蛋白用于开发疫苗或诊断试剂盒的报道较多,但未见靶动物上免疫保护效力方面的报道,市场亟待PCV3疫苗的问世,但商品化疫苗上市之路任重道远。建议猪场加强生物安全管理,重点做好外引种猪的检测及驯化。

参考文献:略
作者:李天增,王遵宝,孙俊平,王华龙,潘晓梅,曹辉,王元,宁慧波,贺笋/天康生物制药有限公司
来源:《中国动物保健》2023年01月刊


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