豬繁殖與呼吸綜合征及其疫苗的研究現狀和防控措施

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.西北農林科技大學動物醫學院，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，主要以母豬嚴重的繁殖障礙、新生及斷奶仔豬嚴重的呼吸障礙、生長遲緩、高死亡率等為特征的一類嚴重危害養豬業發展的傳染性疾病，被世界動物衛生組織列為法定報告B類動物疫病，在我國屬于二類動物疫病[1]。1987年，PRRS最早在美國暴發并迅速流行，據統計在1987年至1991年間，美國19個州的1 611個豬場以及加拿大3個省的187個豬場遭受PRRS侵襲，對美國養豬業造成巨大的經濟損失，并且由于PRRSV的不斷變異，至今美國養豬業仍然遭受著嚴重危害。1990年，PRRS在歐洲流行，德國最早暴發疫情，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、比利時等國家疫情較為嚴重，據統計僅在1990-1993年間，僅北歐就有5 000個豬場暴發PRRS，對歐洲養豬也造成了嚴重的損失[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。據統計，在1996-1998年間，由于我國獸醫工作人員對PRRS的認識不足、養殖水平低下、防控不利等原因，致使PRRS大規模暴發流行，給我國養殖農戶和企業造成嚴重的損失；此后，隨著疫苗使用、提高防控力度等多項措施的實行，我國PRRS逐漸進入平穩期，感染豬主要呈現抗體陽性但不排毒的穩定狀態。2006年，我國江西省首次暴發與PRRS相似臨床癥狀的疾病，且發病急、發病率高、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、原有疫苗保護性差等原因，HP-PRRSV暴發后，造成我國南方數省豬場的大面積感染，給我國養豬業造成了不可挽回的嚴重損失。

2 PRRSV病原學特點

2.1 PRRSV理化及結構特點

PRRSV屬于動脈炎病毒科、動脈炎病毒屬，直徑為：50～70 nm，衣殼蛋白外包有囊膜，呈現正二十面體結構；由于囊膜的存在，故對氯仿等有機溶劑敏感，因此應選擇適當的消毒劑。此外，PRRSV對高溫和pH敏感，37°C 48 h和 56°C 45 min可完全滅活，在過酸過堿環境時，其半衰期均呈現顯著下降。

PSSRV在結構上主要由核衣殼蛋白(N)、病毒基因組、膜基質蛋白（M）、囊膜蛋白（E、GP2-5）等結構蛋白組成；此外還含有Nsp1-12等非結構蛋白。GP5、M、N為主要的結構蛋白，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揮重要的作用（見表1）。其中GP5蛋白是誘導產生中和抗體的主要結構蛋白，其糖基化與體內病毒的增殖相關。此外，GP5蛋白在體內外均能誘導細胞產生凋亡，且GP5蛋白與M蛋白形成異源二聚體并參與PRRSV對靶細胞的感染過程；在病毒分子流行學調查時，由于GP5的高度變異性，因此根據編碼GP5蛋白的ORF5的序列特點，對PRRSV進行譜系劃分[6]。在非結構蛋白中，Nsp2具有最大的基因序列，并且呈現高度可變性，目前國內呈現廣泛流行趨勢的NADC30-like毒株的Nsp2基因編碼區就存在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、復雜化的主要原因，也成為分子流行學研究的熱點[7]。

2.2 PRRSV生物學特性

2.2.1 高度變異、易重組

PRRSV是單股正鏈RNA病毒，具有RNA病毒復制時缺乏校對機制的特點，在病毒復制時容易發生堿基缺失、插入、替換等突變現象，而且PRRSV具有多個高變區，使得病毒的突變率大大增加，從而使得PRRSV呈現多樣性、高變異的特點。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毒株間重組現象越來越嚴重。袁世山[8]等通過在MA-104細胞上共感染兩種PRRSV毒株，分離純化子代病毒并作基因組測序，發現ORF3和ORF4發生嵌合的毒株，首次證實了PRRSV毒株重組現象的存在。PRRSV毒株間重組產生使PRRS的防控變得更加嚴峻，且目前在我國呈現廣泛流行趨勢的NADC30-like毒株雖然自身致病性弱，但其具有與多種毒株發生重組的特點，楊漢春等[9]通過流行病學調查發現一種新型PRRSV毒株TJnh1501，就是由NADC30-like和HP-PRRSV重組產生，并且TJnh1501的致病性相比NADC30-like顯著增強。PRRSV具備的高度變異、易重組的特點使得PRRS防控難度不斷加大，給養豬業帶來了持續的、嚴重的經濟損失。

2.2.2 免疫抑制

臨床上，PRRS常伴隨II型圓環病毒（PCV2）和傳染性胸膜肺炎等混合感染，這是因為PRRSV具有導致機體免疫抑制的特點。PRRSV在體內主要感染巨噬細胞，且隨巨噬細胞的分化發育的不同，易感性也不相同；其中，豬肺泡巨噬細胞（PAMs）是PRRSV主要的靶細胞；此外，PRRSV還可感染胸腺、扁桃體、淋巴結等部位中的巨噬細胞。PRRSV感染PAMs后，可引起PAMs的凋亡、吞噬活性下降等，從而使機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、調節TNF-a活性、降低IL水平從而抑制機體的免疫機能，造成免疫抑制，使得多種病原菌的繼發感染，嚴重損害動物機體健康。

表1 PRRSV主要結構蛋白功能特點

2.2.3 抗體依賴性增強作用

抗體依賴的增強作用（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）與病毒結合后，結合了病毒的抗體可通過其Fc段與某些表面表達FcR的細胞結合從而介導病毒進入這些細胞，從而增強了病毒的感染性的過程。PRRSV結構蛋白GP5具有豐富的抗原表位，可以誘導亞中和抗體的產生，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受體結合，從而使得ADE現象的產生，增強PRRSV的感染。

2.2.4 持續性感染

PRRSV屬于動脈炎病毒，具有持續性感染的特點，可以在豬體內存在相當長的時間，同時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持續性感染的具體機制尚不明確，但大量研究表明[12]，其持續性感染性與PRRSV感染導致的免疫抑制及ADE等均相關。此外，有的研究表明[13]，PRRSV感染可引起細胞免疫抑制，通過抑制細胞毒性T細胞的產生，從而抑制機體免疫力，逃避機體的清除作用，形成持續性感染狀態。

3 PRRSV分子流行病學

3.1 國外PRRSV毒株流行情況

PRRS最早于1987年在美國暴發流行，隨后席卷整個北美地區；1990年開始，德國暴發PRRSV感染，隨后整個歐洲暴發大規模流行；但是，研究人員通過分離不同地區PRRSV毒株，經全基因組測序發現，不同地區的PRRSV在基因序列上存在不同程度的差異。其中，北美地區之間PRRSV序列差異較小，但相較歐洲地區流行的PRRSV則呈現較大的序列差異，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個基因型，但是由于PRRSV的高變異性、易重組的特性，因此根據編碼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ORF5基因序列的差異，基因Ⅱ型PRRSV可以劃分成9個譜系，經典北美毒株VR-2332屬于第5譜系。同時，由于VR-2332相關疫苗的使用，北美地區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，出現了越來越多的毒株，形成了更多的譜系，并呈現不同程度的暴發流行。

3.2 國內PRRSV毒株流行情況

1995年，PRRSV在我國暴發流行，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，經基因組測序發現，CH-1a與經典LV毒株和VR-2332均存在較大的序列差異，后來經毒株譜系分析發現，CH-1a屬于基因II型PRRSV，并在我國流行數年，對我國養豬業造成了巨大損失。1997年，楊漢春等人分離得到一株PRRSV毒株，命名為BJ-4，經基因序列測定比對發現，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，我國暴發嚴重的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，在我國首次發現了高度變異導致高致病性的PRRSV，并命名為JXA1。此外，通過序列比對，研究人員發現JXA1與CH-1a存在較高的同源性，因此我國HP-PRRSV的產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]等人通過流行病學調查獲得1株PRRSV，通過基因組測序發現其Nsp2區域存在133個氨基酸缺失，這一結構與基因Ⅱ型第5譜系NADC30及MN184相似，并命名為NADC30-like；而進一步的在體攻毒實驗結果表明，NADC30-like致病性較強，并且當前的經典疫苗不能對其產生有效的免疫保護作用。此外，NADC30-like具備易與其他毒株重組的特點，從而增強毒株的復雜性，為PRRS防控帶來了更大的挑戰，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不同程度的增強。

4 PRRS疫苗研究現狀及應用

4.1 滅活苗

自PRRS在北美暴發后，科研人員便投入到PRRS疫苗的制備生產中，并實現了商品化，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，因此最初的PRRS疫苗主要是滅活苗，其中西班牙學者研制的油佐劑滅活苗具有良好的免疫效果，對仔豬同源病毒的免疫保護率能達到70%以上[16]。雖然滅活疫苗具有制備工藝簡單、安全性高的優點，但是在實際應用中其免疫保護作用仍然不夠理想，而且免疫接種量大、次數多又會進一步引起動物應激從而加劇疫情，因此在實際畜牧生產中滅活苗的使用并不廣泛。

4.2 弱毒苗

由于PRRS滅活苗免疫保護作用差的特點，研究人員開始轉向弱毒苗的研究，大量研究表明PRRS弱毒苗能夠快速誘導機體產生免疫保護作用[17]。此外，弱毒苗不但能誘導機體產生持續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作用，而且免疫注射劑量小、成本低等優點使得PRRS弱毒苗在養豬生產中廣泛應用，有效控制了PRRS的暴發和流行。但是，PRRS弱毒苗的使用也存在著一定的風險，尤其是PRRSV毒力返強和毒株間重組現象，此外，弱毒苗在使用時也要根據群體種類和健康狀況的不同而進行選擇；例如，種豬要嚴格禁止PRRS弱毒苗的使用，因為PRRSV可經精液傳播；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對機體的傷害。

表2 國內主要流行的PRRSV毒株及其特點

4.3 基因工程苗

PRRS滅活苗和弱毒苗都各有優缺點，保證疫苗良好的免疫保護作用和安全性是疫苗研制的兩大核心原則。隨著分子生物學研究技術和手段的不斷進步，基因工程苗因其具備可控性，已經成為研究人員的靶標。通過對基因水平改造，不但能保證其免疫原性又能提高其安全性，實現真正的安全高效。研究人員通過利用真核表達系統，表達PRRSV主要的結構蛋白GP5、M、N，通過純化后免疫動物，對抗體滴度以及免疫效果進行測定和評估，結果表明GP5蛋白疫苗可使機體產生50%的免疫保護率，而其抗體水平及出現時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用前景，但目前階段，其科學研究仍然存在較大的技術短板，仍需科研工作者做進一步的研究和推動。

5 PRRS防控措施

5.1 提高生物安全防控

多年來，PRRS防控的失敗經驗讓人們逐漸認識到提高生物安全的重要性。由于感染PRRSV豬可經多種途徑排毒，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的進一步擴散。因此，養殖場內日常消毒環節必不可少，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內消毒，研究表明PRRSV可通過氣溶膠的方式擴散，擴散距離可達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防[18]。此外，豬只的引入、運輸、流出要嚴格做好檢測流程，避免PRRSV的引入和擴散。除此之外，人員、車輛等流動性因素也是影響PRRSV防控的重要因素，尤其是人員操作、流動對PRRS防控影響最為重要，人員進出場區要嚴格遵守消毒原則，在不同生產區流動時也要根據不同群體的感染情況執行不同的消毒程序，工作服、手套等工作用具也要經常進行消毒處理，堅持更換注射針頭的原則，對豬只運輸用具要執行嚴格的消毒標準。此外，保證豬只的健康狀況對于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、干燥、適宜的溫度和濕度、經常消毒是預防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，不但能夠保證豬舍通風，還能夠有效過濾掉PRRSV、PCV、SIV(豬流感病毒)等病原菌，實現可控、安全、、高效的養殖模式。

表3 國內常見的PRRS疫苗及其特性

5.2 合理使用疫苗

疫苗免疫經歷史驗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、規范使用PRRS疫苗使其發揮最大的免疫保護作用顯得尤為重。要根據全體感染狀態和健康狀況，進行選擇性免疫（見表4）；其中，陰性豬場以及種豬要堅決禁止PRRS免疫，對于處于穩定感染狀態的豬場，也不建議進行PRRS疫苗免疫，以免PRRS弱毒苗注射后引起毒株的返強、重組等導致PRRS的暴發和致病性增強。對于處于不穩定感染狀態的豬場，可以使用PRRS弱毒苗，但是要根據豬群的實際感染情況的健康狀況制定合理的免疫程序。對于妊娠母豬，可在產前1～3個月進行PRRS弱毒苗免疫，研究表明母豬產前免疫PRRS弱毒苗相比仔豬超免具有更好的免疫保護作用[19]。但是，要特別注意疫苗免疫需考慮豬只的個體健康狀況，以免因免疫力低下導致嚴重的不良后果。

表 4 不同環境條件下的 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，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，根據美國在PRRS防控方面的多年探索和經驗表明，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，同時淘汰PRRSV血清陽性的種豬，此外閉群期間對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性能，還可以避免豬群內PRRSV毒株的變異、重組等，從而穩定豬群，進行正常的生產。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：首先進行群體封閉，然后通過血清學檢測對于PRRSV陽性的豬只進行撲殺，此外，對于疫苗則禁止使用，有的國家則允許滅活苗的使用，但是PRRS弱毒活疫苗堅決杜絕使用。同時，對于陽性豬場的豬舍和周邊區域以及各種生產用具、器械要嚴格執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重災國家已經通過群體凈化的措施，在國內實現了部分地區凈化，并且通過成功的經驗正在為其全國范圍內的PRRS凈化做進一步努力。