豬輪狀病毒的研究進展

文│沈思思（黑龍江省農業科學院畜牧獸醫分院）

輪狀病毒（rotavirus，RV）是嬰兒和動物發生急性胃腸炎的主要病因。病毒通過糞口途徑傳播，破壞小腸腸細胞。RV介導的損傷以絨毛縮短、微絨毛稀疏、不規則及固有層單核細胞浸潤為特征。有助于腹瀉發展的幾種機制包括腸細胞破壞導致的營養吸收不良、絨毛缺血、受感染上皮細胞釋放血管活性物質等。此外，RV非結構蛋白4（NSP4）作為腸毒素和分泌激動劑誘導年齡和劑量依賴性腹瀉反應，表現為刺激鈣依賴性細胞通透性，改變上皮屏障的完整性。

一、概述

RV是呼腸孤病毒科，基因組由11個分節段雙鏈RNA組成，編碼6種結構蛋白（VP1～VP4、VP6和VP7）和5種非結構蛋白（NSP1～NSP5/6）。VP6蛋白抗原分為10組（A～J），感染人類和動物常見群體是A、B和C組（RVA、RVB和RVC）。從公共衛生和獸醫健康角度分析，RVA毒株流行率最高，也是急性脫水性腹瀉最重要的致病原因之一。迄今為止，已經在人類和動物中發現了27種不同的G基因型和37種P基因型的RVA。已在哺乳動物中檢測到RVB、RVC、RVE、RVH和RVI，在雞和火雞等家禽中檢測到RVD、RVF和RVG，豬中有RVA、RVB、RVC、RVE和RVH等報道。

1969年，牛RV是第一個在細胞培養中分離的A組RV，并被確認為是造成犢牛腹瀉的病因。1973年，Bishop等發現了人類RV。隨后報道了幼齡動物（包括犢牛和仔豬）RVA廣泛感染，以及其與小于1月齡動物腹瀉的關系。RVC于1980年首次在仔豬中分離出來，隨后在其他動物和人類中被發現。在豬、牛、羊和大鼠中檢測到RVB菌株。與世界范圍內描述的人類RVA和RVC不同，人類RVB菌株僅在中國、印度和孟加拉國被發現。在英國報告了非典型豬RVE，血清學調查表明，該病毒抗體在10周以上的豬中廣泛分布。最近，在日本、巴西和美國的豬中發現了RVH菌株，據報道至少從2002年開始就存在了。

二、基因型

無論仔豬是否有腹瀉癥狀，都可感染RVA。RVA的12個G基因型和16個P基因型都與豬相關，G3、G4、G5、G9和G11是豬最最常見的G基因型。與RVA相似，豬RVC在世界大部分地區均有報道。哺乳期、斷奶期和育成豬的腹瀉都可能與RVC相關，其中還包括混合感染。此外，豬的抗體流行率為58%～100%，說明RVC感染非常常見。最近對美國和加拿大豬樣本的研究表明，RVC的患病率為46%，仔豬中更高（78%，≤3日齡）。RVC共鑒定出9種G基因型（G1～G9）、7種P基因型（P1～P7）和7種I基因型（I1～I7），豬RVC有G1、G3、G5～G9基因型和新的G10基因型。

RVB毒株的快速分子表征因RVB毒株難以進行細胞培養而受到阻礙。從東南亞人身上獲得了完整的RVB毒株基因組序列，并對大鼠和牛RVB毒株進行了部分基因組測序。Kuga等分析了來自日本38個豬RVB毒株（2000—2007）的VP7基因序列，證明豬RVB的多樣性更廣泛。G1、G2和G3/G5基因型分別在大鼠、人類和牛中被發現，而G4、G7、G9、G13、G15和G19基因型在日本豬中得到確認，G10和G17基因型的豬RVB毒株在美國被發現，在印度豬中檢測到新的基因型G21。

1997～2002年，從亞洲鑒定出3株人類RVH毒株（ADRV-N、J19、B219）和一株豬RVH毒株（SKA-1）。2012年，又鑒定出3種來自巴西的豬RVH毒株BR63、BR60和BR59。Marthaler等最新研究表明，豬RVH菌株患病率為15%，主要發生在育成豬。數據表明，2006年豬RVH毒株就在美國畜群中傳播。

三、人畜共患病潛力

RVA毒株具有人畜共患病的潛力，如G9和G12，可能是通過豬的基因組重組，因為在仔豬中經常觀察到G9和G12 VP7特異性。此外，許多研究報告表明，物種間傳播導致不同宿主RV引起的散發性的人類病例。至今，人類共鑒定出10個豬源G基因型（G1～G5、G9～G12和G26）和7個豬源P基因型（P4、P6、P8、P13、P14、P19和P25），其中一些基因型（G10、G11、G12、G26、P13、P14、P19和P25）顯示出地域特征，僅在亞洲或非洲國家出現。

最近，在孟加拉國的嬰兒腹瀉散發病例中發現了RVB毒株，在中國和印度發現了與RVB相關的成人腹瀉病例。Medici等提供的一些豬RVB毒株人畜共患病潛力的證據，人類和豬NSP2基因序列之間存在高度的核苷酸同源性。

四、免疫反應

由人類RVA毒株誘導的豬被動和主動免疫應答，因仔豬可以感染豬和人類的RV，并發展成臨床疾病。就先天免疫而言，最近研究表明，人類RV感染的嚴重程度與漿細胞樣樹突狀細胞（pDC）和自然殺傷細胞（NK）的功能和頻率增強有關，這些細胞在全身、局部和全身IL-12反應中表現明顯，類似于人類和小鼠中的觀察結果。盡管干擾素（IFN）-α在預防同源/異源RV感染中的作用存在爭議，但之前研究表明，IFN-α產生不平衡與人類RV感染嚴重程度一致。此外，toll樣受體3（識別雙鏈RNA）的表達增加與Gn仔豬對人類RV感染和疾病的保護增強有關，表明其可能是進行治療的一個靶點。最后，最近研究發現，Gn仔豬中人類RV復制的減少與全身和局部組織中總Ig反應的增加有關。

口服人RV疫苗誘導的免疫保護效果和血清和腸道中RV特異性IgA抗體或抗體分泌細胞（ASC）的存在和濃度，以及產生IFN-γ的CD4＋T細胞的頻率有關。用減毒RV疫苗口服給藥可為仔豬提供保護，這種保護作用與VP4和VP7的免疫反應有關。雖然母源抗體介導了對RV疾病的高水平被動保護，腸道中ASC數量的減少表明RV疫苗的主動免疫反應受到抑制。

五、防控

目前，疫苗防控仍然是最有效的手段。在動物中，疫苗接種的重點是誘導主動和被動免疫。但給仔豬和犢牛口服減毒RV疫苗的效果并不是很好。豬RV抗體顯示需提高母豬的泌乳免疫性才能使初乳和乳汁為新生仔豬提供被動免疫。母豬RV疫苗的免疫效率受疫苗接種量、基因型、滅火劑、佐劑和給藥途徑的影響。基因工程VLP疫苗增很有前景，因為它們是獨立復制，可避免其他因素的干擾，但其誘導的免疫效率低，需要減毒疫苗先進行初步免疫。

六、結論

豬RV的顯著多樣性和遺傳可塑性表明，需對豬RV的地方性、新興豬RV基因型和流行病學進行進一步研究。最近世界范圍內出現了不常見的豬RVAG和P基因型，在不同地理區域發現了新的豬RV群，與預估的相比，豬RV患病率和遺傳多樣性逐漸增加，這表明豬RV流行病學變得非常復雜。這些結論提示我們，應經常更新和擴展分子診斷方法，包括新的豬RV變種，以確保準確地進行流行病學監測。并且需要更好地了解豬RV的分子發病機制和免疫機制，以優化和更新疫苗接種方法，控制豬RV的感染和傳播。盡管在該領域不是非常有效，但減毒豬RVA疫苗可能會直接促進豬RV的遺傳多樣性，以及逃避疫苗株群體免疫新基因型的出現。大規模使用益生菌或針對病毒復制周期的治療可以增強先天免疫反應，減少RV脫落造成的環境污染，減輕豬RV介導的腸道損傷。最后，應在同一地區進行人類和豬RV流行病學研究，仔細評估各種豬RV基因型的人畜共患病潛力，了解某些基因型的重組和跨物種傳播的傾向。