豬流感分子流行病學(xué)及免疫預(yù)防研究

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摘 要：豬流感是世界性流行的呼吸系統(tǒng)傳染病之一，當(dāng)與其它病原混合感染時(shí)會(huì)造成更嚴(yán)重的損害。它的免疫機(jī)制主要為黏膜免疫和體液免疫，滴鼻和肌肉注射都能產(chǎn)生高效的免疫應(yīng)答。當(dāng)前流行的豬流感病毒亞型主要為H1N1、H1N2和H3N2，常用的疫苗都是滅活苗。因?yàn)樨i流感病毒亞型較多、抗原易發(fā)生變異和可在種間傳播，給流感疾病的預(yù)防乃至人類的健康帶來(lái)很多挑戰(zhàn)。核酸疫苗、合成肽苗和基因工程苗的研究為豬流感的預(yù)防提供了廣闊前景。
   
    關(guān)鍵詞：豬流感病毒；抗原漂移；免疫
   
    豬流感是世界上最常見的豬傳染病之一，傳播迅速，常引起急性呼吸道疾病暴發(fā)。其典型的臨床癥狀為流鼻涕、咳嗽和呼吸困難，伴有發(fā)熱、嗜睡以及隨之而來(lái)的厭食和消瘦等癥狀。因?yàn)樵趩为?dú)感染的情況下很少引起死亡，所以在國(guó)內(nèi)并沒(méi)有引起足夠的重視，使用豬流感病毒（Swine influenza virus, SIV）疫苗進(jìn)行免疫的豬場(chǎng)為數(shù)甚少。然而，SIV與豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine reproductive respiratory syndrome virus, PRRSV）、圓環(huán)病毒及肺炎支原體混合感染時(shí)，會(huì)顯著增加上述疾病的損害程度和病死率。另外， SIV也是豬呼吸道疾病綜合征（Porcine respiratory disease complex，PRDC）的主要病原。SIV與其它病原體共感染或繼發(fā)感染所造成的損害已成為制約豬場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的主要原因之一。由于豬流感在禽流感和人流感流行、傳播和分子變異中的特殊作用，它對(duì)公共衛(wèi)生也有著十分重要的意義。
   
    1 豬流感病毒的主要亞型
   
    1.1 流感病毒亞型分類的主要依據(jù)
   
    SIV是正黏病毒科流感病毒屬中A型流感病毒的成員，其基因組為8個(gè)片段的單鏈副股RNA。其中片段5編碼主要的結(jié)構(gòu)蛋白——核衣殼蛋白（Nucleocapsidprotein,NP），它的主要功能是與病毒RNA形成RNP復(fù)合體，以此來(lái)穩(wěn)定病毒RNA，使其免受RNA酶的降解作用。NP具有良好的抗原性且不易變異，因此，根據(jù)NP抗原性的不同，可將流感病毒區(qū)分為A、B、C 3型。雖然A型SIV的NP基因核苷酸序列與其它型的顯著不同（同源率為60%），但SIV的不同毒株之間卻表現(xiàn)為高度保守（同源率可達(dá)90％）。因此，以NP基因?yàn)槟０宓腞T-PCR可特異性地用于A型SIV的檢測(cè)。SIV的RNA片段4和片段6分別編碼血凝素（HA）和神經(jīng)氨酸酶（NA），它們是流感病毒亞型分類的依據(jù)。目前已發(fā)現(xiàn)的流感病毒HA亞型有15個(gè)，NA亞型有9個(gè)。盡管不同的亞型之間可以組成很多種流感病毒血清型。但目前造成世界性流行SIV血清型只有H1N1，H1N2和H3N2。也有其它血清型的零星報(bào)道，如英國(guó)的H1N7，美國(guó)的H4N6,中國(guó)的H9N2和H5N1等，但都沒(méi)有造成大規(guī)模的流行。
   
    1.2 豬流感在國(guó)內(nèi)外流行的歷史和現(xiàn)狀
   
    豬流感自1918年在美國(guó)首次發(fā)生以來(lái)，已造成世界范圍內(nèi)的多次大流行。SIV于1931年由Shope首次分離并鑒定，這就是20世紀(jì)初引起美國(guó)豬流感流行的古典型H1N1病毒株。與美國(guó)不同的是，歐洲大陸豬流感發(fā)生較晚，直到20世紀(jì)70年代末才出現(xiàn)暴發(fā)式流行，其流行的毒株雖然也是H1N1,但是與美國(guó)流行的古典型SIV在抗原性和遺傳性上均有顯著差異，而與來(lái)自鴨的H1N1有著很高的同源性。為了區(qū)別2種不同的H1N1毒株，通常把后者稱為類禽型H1N1。這2種H1N1隨后都傳入亞洲等世界各國(guó)并長(zhǎng)期流行。1969年H3N2亞型SIV首次被分離于臺(tái)灣， 1970年在香港也分離到SIV的H3N2亞型毒株。這次流行的H3N2毒株及其變異株在以后的十多年間傳播到了世界各地。1984年，歐洲大陸首次報(bào)道了類人H3N2亞型毒株引起的豬流感暴發(fā)，并且整個(gè)歐洲大陸的豬群都表現(xiàn)高水平的抗體。1988年，美國(guó)許多接種了H1N1流感疫苗的豬場(chǎng)暴發(fā)嚴(yán)重的豬流感，其病原經(jīng)鑒定為H3N2亞型毒株。此后， H1N1和H3N2成為世界各國(guó)廣泛流行的2個(gè)SIV主要血清型。研究表明，近幾年發(fā)生于日本、韓國(guó)、美國(guó)的H1N2亞型SIV是H1N1和H3N2的重組產(chǎn)物，因?yàn)镠1N1和H3N2疫苗的雙重免疫豬對(duì)H1N2亞型SIV感染具有交叉保護(hù)作用。我國(guó)豬流感的血清學(xué)和病原學(xué)調(diào)查結(jié)果都表明，在我國(guó)橫跨南北的多個(gè)省市都有嚴(yán)重的豬流感流行，其主要亞型是H1N1和H3N2。值得注意的是這些流行病學(xué)調(diào)查是建立在豬場(chǎng)發(fā)生典型流感的基礎(chǔ)之上，而近年來(lái)豬流感越來(lái)越朝著多病原混合感染的方向發(fā)展。當(dāng)SIV與豬藍(lán)耳病病毒、胸膜肺炎放線桿菌、肺炎支原體等混合感染時(shí)，其危害性會(huì)顯著增加，死亡率顯著增高。
   
    2 豬流感病毒宿主特異性及其變異?
   
    2.1 流感病毒宿主特異性的分子生物學(xué)基礎(chǔ)
   
    種間傳播是SIV的顯著特點(diǎn)之一。在流感病毒的感染過(guò)程中，HA起識(shí)別和吸附細(xì)胞受體的作用，它是宿主特異性的主要決定因素。不同動(dòng)物氣管黏膜上的細(xì)胞受體與HA分子上的受體結(jié)合位點(diǎn)特異性結(jié)合，不同種類流感病毒的HA具有不同唾液酸酶分子結(jié)構(gòu)，結(jié)合不同的唾液酸受體，但這種結(jié)合又具有交叉性。禽流感病毒和馬流感病毒的受體為唾液酸α2,3-半乳糖苷，人流感病毒的受體為唾液酸α2,6-半乳糖苷，而豬流感病毒對(duì)這2種受體都具有親和性，豬的呼吸道黏膜上也同時(shí)具有這2種受體。也就是說(shuō)豬也能夠感染人、禽、馬流感病毒，豬流感病毒也能感染上述動(dòng)物。當(dāng)然，流感病毒的吸附和感染還需要宿主細(xì)胞膜表面糖蛋白及其它因素的參與。人類1918年的西班牙流感、1957年的亞洲流感和1968年的香港流感都與當(dāng)時(shí)的豬流感發(fā)生有著密切的關(guān)系。越南、泰國(guó)最近報(bào)道有多人死于禽流感病毒感染，在從禽到人的傳播過(guò)程中是否有豬的參與尚無(wú)定論，所幸的是至今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)動(dòng)物流感病毒在人之間相互傳播的證據(jù)。所以，豬流感不僅制約豬場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)整個(gè)養(yǎng)殖業(yè)乃至人類的健康都具有嚴(yán)重威脅。
   
    2.2 豬流感病毒的遺傳變異
   
    抗原變異快速是流感病毒的又一顯著特點(diǎn)。HA、NA位于病毒囊膜的表面，是變異率最高的抗原蛋白質(zhì)。流感病毒的抗原變異包括抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變?？乖D(zhuǎn)變變異的幅度較大，常導(dǎo)致新亞型的產(chǎn)生。A型流感病毒有8個(gè)基因組片段，當(dāng)2個(gè)或2個(gè)以上的不同病毒粒子同時(shí)感染1個(gè)宿主細(xì)胞時(shí)，在病毒的增殖過(guò)程中，不同病毒粒子的8個(gè)基因組片段可以隨機(jī)相互交換，重組產(chǎn)生1個(gè)新亞型的流感病毒。因此，同1個(gè)亞型的不同株之間可能存在著較大的抗原性差異。流行于北美的H3N2型SIV就是1個(gè)包含有人、豬、禽3種流感病毒基因片段的重組子；流行于日本的H1N2豬流感病毒是類禽型HA和人流感病毒的NA重組而成。HA、NA還可以因自發(fā)的點(diǎn)突變而引起小幅度的變異，我們稱之為抗原漂移。發(fā)生抗原漂移的原因是合成流感病毒RNA所需要的RNA聚合酶缺乏校正功能，病毒復(fù)制過(guò)程中核苷酸的點(diǎn)突變可能引起它所編碼的氨基酸變異，當(dāng)氨基酸變異達(dá)到一定程度時(shí)，就導(dǎo)致了抗原決定簇的改變，即抗原性發(fā)生變化。SIV的抗原變異能夠幫助其逃脫宿主已建立的免疫，給豬流感的預(yù)防帶來(lái)更大的困難。對(duì)世界各地分離的不同毒株的核苷酸測(cè)序，借助生物軟件來(lái)分析這些毒株之間的譜系及遺傳變異關(guān)系，是當(dāng)今對(duì)豬流感病毒進(jìn)行研究的熱點(diǎn)之一。
   
    3 豬流感的免疫機(jī)制及預(yù)防
   
    3.1 豬流感的免疫機(jī)制
   
    豬流感以黏膜免疫和體液免疫為主， T細(xì)胞也以一定的方式參與其中。呼吸道是SIV感染的主要途徑，所以黏膜免疫對(duì)豬流感的預(yù)防至關(guān)重要。黏膜免疫系統(tǒng)是體內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的免疫體系，在動(dòng)物的支氣管內(nèi)存在著集合淋巴小結(jié)、彌散免疫細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞，能夠完成抗原遞呈及免疫應(yīng)答等一系列免疫反應(yīng)。黏膜上皮內(nèi)的淋巴細(xì)胞包括了M細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞及其它免疫細(xì)胞。M細(xì)胞是一種扁平上皮細(xì)胞， SIV與M細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)合后，進(jìn)入到細(xì)胞漿形成吞飲小泡而被消化，然后將抗原表位傳送到下層的淋巴組織中，產(chǎn)生免疫應(yīng)答。SIV還能被另一種黏膜上皮細(xì)胞——抗原遞呈上皮細(xì)胞所吸收，經(jīng)MHCⅡ方式完成抗原遞呈，并在CD4+T細(xì)胞的參與下誘導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體,黏膜中B細(xì)胞產(chǎn)生的免疫球蛋白以IgA為主。肌肉注射接種也能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生高水平的體液免疫應(yīng)答，保護(hù)機(jī)體免于肺組織損傷，但一般不能提高呼吸道黏膜中IgA的效價(jià)。
   
    3.2 豬流感疫苗
   
    長(zhǎng)期以來(lái)豬流感的免疫在世界各國(guó)都沒(méi)有引起足夠的重視，然而到了20世紀(jì)90年代中期，豬呼吸道疾病綜合征的發(fā)生和流行改變了這一事實(shí)。PRRS和PRDC的發(fā)生給許多豬場(chǎng)造成了嚴(yán)重的損失，各國(guó)廣泛開始了SIV疫苗的研究和應(yīng)用。目前市場(chǎng)上使用的SIV疫苗都是滅活苗，有單價(jià)苗和H1N1與H3N2雙價(jià)苗。為了得到長(zhǎng)期持續(xù)的免疫效果，國(guó)內(nèi)外的許多科研機(jī)構(gòu)都在進(jìn)行豬流感基因工程苗的研究。研究發(fā)現(xiàn)H3N2的HA中第92位～105位，127位～133位和183位～195位氨基酸是有效的抗原表位，利用這3段抗原表位的重復(fù)序列制備的合成肽疫苗免疫小鼠和家兔，都得到了高效價(jià)的抗血清，并且能夠抑制SIV在MDCK細(xì)胞系上的蝕斑形成。用腺病毒作載體表達(dá)HA、NP的基因工程苗也已構(gòu)建成功， 能快速促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生免疫，對(duì)3周齡以內(nèi)的仔豬有很好的保護(hù)作用，這種疫苗特別適用于缺乏母源抗體保護(hù)的仔豬。脂質(zhì)體包囊的編碼HA的DNA疫苗經(jīng)呼吸道接種時(shí)， 能夠誘導(dǎo)IgA、IgG體液應(yīng)答，而且增加氣管內(nèi)IgA效價(jià)。為了強(qiáng)化疫苗的免疫效果，應(yīng)該在疫苗中加入一定的免疫佐劑。IL-1能加強(qiáng)IgM應(yīng)答和CD4+ T細(xì)胞的增殖，緩解SIV感染的肺部急性炎癥、增加病畜的存活率。以干擾素為黏膜佐劑時(shí)SIV疫苗不僅能夠提供長(zhǎng)期持續(xù)的特異性免疫，還能增加鼻黏膜層內(nèi)巨噬細(xì)胞的比例，這可能是I型干擾素所表現(xiàn)的一種新的作用機(jī)制。當(dāng)今世界流行的SIV主要以H1N1和H3N2為主，在許多地方H1N2作為一個(gè)新亞型也時(shí)有發(fā)生。同時(shí)用這2個(gè)亞型的疫苗免疫豬群對(duì)H1N2亞型SIV感染有交叉保護(hù)作用。小豬呼吸道疾病綜合征通常發(fā)生在14周齡～17周齡，我們習(xí)慣上稱為18周齡墻。為了使豬群保持均一、整齊的抗體水平，通過(guò)母源抗體獲得保護(hù)不失為一種有效途徑。

寧衡

很好很專業(yè)，很好很厚道。