張家寧 崔奎青
(廣西大學動物科學技術學院,廣西 南寧 530000)
非洲豬瘟近百年來在全球范圍內持續傳播,2018年在我國暴發,對我國的生豬養殖業造成嚴重影響。非洲豬瘟是影響養豬業發展最嚴重的傳染病之一,被我國列為一類動物疫病,對所有品種和年齡的家豬和野豬都會造成影響,具有復雜的流行病學特征,是一種具有嚴重危害性的動物疫病。為此,筆者從非洲豬瘟病毒特征、流行病學、臨床癥狀等方向出發,對疫苗研究和防控措施展開綜述,以期為非洲豬瘟疫苗研發和早期預防控制提供參考。
非洲豬瘟病毒是一種線型雙鏈DNA包膜病毒,是非洲豬瘟病毒科的唯一成員。根據病毒株的不同,基因組大小有170~193 kb,含有151~167個開放閱讀框(Open Reading Frame,ORF),可以編碼150~200種蛋白質。基因組的中央是長約125 kb的保守區域,左端48 kb與右端22 kb區域的長度差異通常用于區分不同的分離株,基因組末端顯示反向重復并由發夾環閉合。非洲豬瘟病毒直徑為175~215 nm,由外膜、外衣殼、二十面體膜、二十面體內衣殼及封閉的核殼和類核組成,平均直徑約為200 nm,類核被核殼和內外衣殼包圍,衣殼由1 892~2 172個殼粒組成,每個衣殼被脂質膜包裹。病毒常見的結構蛋白有p72、p54、p15、CD2v蛋白等,外殼通過宿主細胞出芽方式生成,病毒上附著p12外膜蛋白。CD2v蛋白是EP402R基因編碼的產物,參與病毒吸附到紅細胞表面的過程,在減毒株中含有截短的CD2v蛋白可以使淋巴細胞功能喪失,CD2v蛋白與T淋巴細胞表面黏附的CD2受體具有序列同源性,是以節肢動物為傳播媒介復制的關鍵蛋白,還與銜接蛋白1(AP-1)相互作用并參與細胞重塑。衣殼的主要成分是p72蛋白,在病毒裝配中發揮重要作用,具有良好的免疫原性。外膜是一種名為p24的細胞蛋白質,內膜由內質網的p54、p17、p12膜蛋白組成,p54蛋白參與病毒感染過程。核殼被定義為內衣殼,由pp220、pp62和pS273R組成,核心核蛋白由p10和pA104R組成,p15蛋白是內衣殼的主要衣殼蛋白。非洲豬瘟病毒對外界抵抗能力較強,病毒在血液和分泌物中的存活時間很長,ASFV在血清、肌肉、脂肪和骨髓中可以存活數月。此外,在豬肉等動物的冷凍制品中,該病毒甚至能存活數年,糞便中的ASFV的耐受力與溫度有關,56 ℃下70 min或者60 ℃下20 min即可使病毒失活。ASFV在酸堿耐受中有良好表現,在pH值為3.9~11.5的范圍內均可以存活。使用0.5%次氯酸鹽和3%鄰苯酚30 min均可滅活病毒,乙醚、氯酚等有機溶劑也具有滅活病毒的作用。
1921年,肯尼亞首次報道了非洲豬瘟疫情,隨后疫情迅速蔓延到非洲其他國家。1957年,通過接觸感染產品和污染廢物的途徑,非洲豬瘟傳播到葡萄牙,將此次疫情控制后,1960年非洲豬瘟再次入侵葡萄牙;在此后的30多年里,病毒又在巴西、古巴等國傳播;直到1995年歐洲各國通過撲殺等措施才基本控制住非洲豬瘟的傳播。2007年,美國佐治亞州暴發非洲豬瘟,對毒株進行檢測和溯源,測序結果證明毒株與非洲東南部隔離的菌株相似。這次疫情造成超過30 000只動物被撲殺,另外3 900只動物被實施安樂死。同年,非洲豬瘟從格魯吉亞蔓延到俄羅斯等周邊國家。2012年,烏克蘭首次暴發非洲豬瘟,隨后幾年內在白俄羅斯、立陶宛和波蘭等國家中傳播,對其他歐盟國家養殖業發展構成嚴重威脅。2017年,非洲豬瘟在俄羅斯與蒙古接壤的地區流行,疫情中心距離俄羅斯與蒙古的邊界僅200 km,該地區位于亞洲中部,特別靠近我國。2018年,非洲豬瘟在我國暴發,全國超過22個省(自治區、直轄市)出現疫情,大多數養殖場受到疫情影響,導致大批量感染的豬群被撲殺。隨后,疫情又波及越南和柬埔寨等東南亞國家,疫情在亞洲和其他地區有進一步擴張的趨勢。
非洲豬瘟病毒傳播主要有森林循環、蜱蟲—豬循環、家豬循環和野豬—家豬循環4種方式。第一種循環主要發生在撒哈拉沙漠以南的非洲地區。小疣豬在洞穴中被攜帶病毒蜱蟲感染,疣豬出現病毒血癥后將終生保持無癥狀感染狀態,但由于疣豬之間沒有水平和垂直傳播,后續病毒的散播主要依賴于蜱蟲的叮咬,而病毒在蜱蟲體內可以存活15個月,并隨著下一個分娩季節繼續感染疣豬。第二種循環是攜帶病毒的蜱蟲通過叮咬家豬造成感染。這種傳播常見于非洲和伊比利亞半島,在蜱蟲出沒的區域飼養家豬易導致其感染非洲豬瘟,并且短時間內無法根治。這種情況下,只有蜱蟲群在長時間沒有宿主后滅絕時,才會降低豬群感染ASF的風險。第三種循環是病毒在家豬之間的傳播或者動物產品傳播給家豬。這是我國疫情主要的傳播方式,持續的生豬貿易和生物安全措施不到位等問題,在很大程度上加速了非洲豬瘟的傳播。第四種循環是可能因狩獵等不確定因素導致非洲豬瘟病毒遠距離傳播,叢林豬和家豬之間的雜交也可能導致疾病傳播。此外,雖然該病毒因攝入受感染的肉類進行傳播可能性不大,但豬尸體的病毒顆粒濃度足夠高時,也可能感染接觸過的叢林豬或疣豬及捕食過的動物。此外,蜱蟲傳播途徑是從非洲野豬向家豬傳播的最可能途徑。受非洲豬瘟病毒感染的家豬、野豬、蜱蟲等,以及受污染的豬肉和飼料等均為傳染源。病毒一旦侵入家豬種群,ASFV可以通過受感染動物和健康動物之間的直接接觸來傳播,也可通過昆蟲叮咬進行傳播。另外,間接接觸已感染的動物產品或者排泄物,包括牲畜車輛或受感染的材料也是一種傳播途徑。通過蜱蟲和野豬感染的傳播途徑一般受到地域限制,不是非洲豬瘟疫情在全球傳播的主要原因。
分子流行病學可用于調查非洲豬瘟的流行病學模式及確定疾病的地區起源,采用分析樣本和分離病毒等技術手段可以解決流行病出現的其他問題。病毒分離物的表征通過對ASFV基因組進行差異性分析,起初是通過酶位點作圖,然后對不同的基因組區域進行測序,最新的檢測流程是首先對編碼p72蛋白的B646L基因進行測序,再測序中央可變區或其他幾個基因區,如編碼p54蛋白的E183L基因、編碼p30蛋白的CP204L基因,因此,可將基因區的相關差異作為區分亞組的依據。目前,通過對B646L基因的部分測序已經確定了22種主要ASFV基因型。來自西非的所有分離株均屬于基因型I,這一現象證實范圍內的傳播使病毒具有組內變異特點。有些基因型病毒傳播發生在不同地區,如在毛里求斯流行的分離株與1998—2007年在莫桑比克和馬達加斯加分離的基因型II病毒屬于一個組。基因型I除了在非洲東部和南部的森林發現外,還在歐洲、美洲和加勒比地區發現相同的病毒亞型,這說明基因型I病毒傳播范圍廣且具有極強的適應能力。通過分子分析顯示,葡萄牙的分離株和非洲西部的分離株具有高度一致性,病毒是從非洲傳播至歐洲,在蜱蟲中獲取的分離物測序存在基因型I的變異問題,是因為ASFV在非洲東部和南部野生動物宿主體內長期進化形成的遺傳多樣性。基因型II很大概率從莫桑比克侵入馬達加斯加,高加索和俄羅斯近年來才出現來自基因型II的病毒,僅有少數分離株在島上或者特定國家出現獨特的基因型。
非洲豬瘟臨床表現包括超急性、急性、亞急性和慢性4種類型。超急性病豬中有100%死亡率,短時間內突然死亡,沒有明顯損傷。急性型病豬在感染后的死亡率為90%~100%,早期表現出由淋巴細胞減少和單核細胞數量變化引起的食欲不振、不活動、高燒等癥狀,隨著病程延長出現厭食、非特異性炎癥(呼吸道和胃腸道)等癥狀,在發燒開始后7 d,豬的口鼻周圍可觀察到泡沫,病豬死亡前可能在耳朵、腹部的皮膚上觀察到發紺,可能還伴有膀胱、心外膜、心內膜和胸膜黏膜的點狀出血等臨床癥狀。亞急性型與中度毒力分離株相關,死亡率在30%~70%,特點是潛伏期長,一般在發病21 d后死亡,存活下來的豬一般在28 d內恢復。亞急性型的妊娠母畜常出現流產、發熱、短暫性出血和水腫等病理表現;病豬一般表現為高熱、腹水、心包積水,膽囊壁、膽管、腎臟周圍區域出現特征性水腫,有充血性的脾腫大,組織的局灶性梗死,肝臟、腎淋巴結、腹股溝淋巴結、頜下、咽后及腸系膜出現水腫和出血。低毒力分離株會引發慢性型非洲豬瘟。相比其他類型,慢性型非洲豬瘟雖然死亡率低且無血管病變,但有生長延遲、消瘦、關節腫脹、皮膚潰瘍和繼發性細菌感染相關病變的跡象。在西班牙和葡萄牙等國家,慢性型非洲豬瘟獨有的臨床特點是皮膚壞死損傷和關節炎,而在非洲豬瘟病毒長期存在的地區未出現這種病理特征。一般非洲豬瘟病豬的標志性特征是在耳朵、尾巴、四肢、胸部、腹部和肛門區域的皮膚上出現紅斑,還伴有黏液樣鼻涕、嘔吐等癥狀,脾臟質地易碎且顏色為紫黑色,腎臟通常在皮質和腎盂發現點狀出血,還能觀察到腎臟、膀胱和胃壁的瘀點,少數病豬患有出血性胃炎,淋巴結腫大并且出現大理石紋。此外,ASFV可在康復豬或被低毒力分離株感染的豬的組織和血液中長期存在,增大養殖場對非洲豬瘟疫情傳播的控制難度。
滅活疫苗是最常用的疫苗之一,已被廣泛用于預防多種傳染病。滅活疫苗制備方法是通過高溫或者加入相應化學試劑等方法使病毒本身失去原有毒性和感染性,但其仍對動物具有免疫原性。然而,滅活疫苗具有一定的局限性,可能只引發較低的免疫反應,因此,接種滅活疫苗時需要搭配佐劑或免疫刺激劑以增強其整體免疫原性。搭配佐劑二元乙烯亞胺(BEI)的滅活ASFV未能誘導保護性免疫反應,用戊二醛固定的ASFV感染的肺泡巨噬細胞和洗滌劑處理的抗原免疫豬未獲成功。可能由于滅活疫苗本身的特性,無法誘導細胞免疫應答,目前有關ASFV滅活疫苗的研究沒有獲得理想結果。
通過病毒在體外或非宿主動物連續傳代而開發的減毒活疫苗(LAVS)已成功地控制了許多病毒性疾病。相關研究人員也開展了用自然或體外減毒的ASFV疫苗對豬的相關免疫實驗,但部分動物會出現并發癥。特定基因缺失的ASFV突變體為提高疫苗設計的有效性提供了思路。注意到體外減毒ASFV的缺點后,研究人員通過有針對性地刪除毒力相關基因,使其保持免疫原性的同時具有生物安全性。因此,靶基因缺失的減毒活疫苗和亞單位疫苗成為有吸引力的選擇,已經有幾種基于UK、CD2v等基因缺失生產的ASF減毒疫苗正在試驗研究中,未來將再進一步擴展遺傳操作來開發更多的新基因位點。減毒活疫苗可誘導動物的免疫反應,其復制程度決定了免疫反應水平,但過度弱化會引起免疫原性抗原的刪除、復制減少等問題,可能降低其對動物的免疫保護作用。據中國農業科學院報道,用低毒力或減毒活ASFV免疫的豬會對同源攻擊產生保護性免疫反應,證明非洲豬瘟減毒株疫苗具有很好的安全性和有效性,目前進入到臨床試驗第二階段。
亞單位疫苗是較安全的特異性抗原疫苗之一,目前有多種表達系統,分別是原核表達系統、酵母表達系統、昆蟲細胞表達系統、哺乳動物細胞表達系統和植物細胞表達系統。原核表達系統可以提供相對大量的確定蛋白質,基于大腸桿菌中表達的p45蛋白是最早生產的重組疫苗。酵母表達在工業微生物中廣泛應用,與原核系統相比,其具有蛋白質翻譯后修飾的優勢,因此,重組蛋白質更有可能被正確折疊。該菌株已用于表達人類乙型肝炎疫苗。昆蟲細胞表達提供一種相對完整的表達體系,載體中有功能強大的啟動子,通過外源基因替換多角體基因,進行糖基化、磷酸化和信號肽切割等修飾,最終獲得高水平的重組蛋白。這種表達已應用于豬圓環病毒和經典豬瘟(CSF)的疫苗。雖然哺乳動物細胞表達系統的表達水平不高,但系統具有潛在的應用價值,并已經應用于牛病毒性腹瀉(BVD)等候選疫苗。植物細胞表達系統的宿主可以是細胞培養物或者是整個植物,可以加入可選擇的標記以便于重組體的鑒定,已經應用于新城疫病毒疫苗和牛皰疹病毒疫苗。為了增強ASF亞單位疫苗的保護作用,需要分析現有的病毒株多樣性,不斷研究與病毒有關的抗原,并根據病毒附著途徑,選擇幾種本身具有免疫原性的蛋白用于構建亞單位疫苗,目前已經有p54、p30、p72和CD2v蛋白的疫苗研究。對桿狀病毒表達的p54、p30和p72、EP402R、CD2v蛋白進行免疫原性評估,可以誘導體液免疫反應和中和抗體反應的產生,但大部分亞單位疫苗無法為動物提供較強的免疫保護。
核酸疫苗是將重組表達載體直接免疫生豬,使編碼的蛋白抗原在體內產生細胞和體液免疫反應。雖然核酸疫苗已經在豬偽狂犬病等疫苗中應用,但設計p54和p30蛋白作為抗原的疫苗無法為生豬提供免疫保護。病毒載體疫苗是利用載體的感染性使動物獲得特異性免疫反應和非特異性免疫反應的疫苗,在非洲豬瘟疫苗中的研究甚少,其功能和免疫保護效率有待進一步考究。
為防控非洲豬瘟的傳播,動物疫病防控相關部門需加大對非洲豬瘟知識的普及力度,向獸醫和養殖戶提供非洲豬瘟相關的最新信息,特別是關于傳播途徑、如何避免引入及臨床癥狀等信息,應在傳單、海報和其他宣傳活動中詳細說明,提高他們的安全防控意識,以解決動物疾病控制中現場檢測延遲問題。
相關部門要加強監督,對進口的豬肉及豬肉制品進行全面檢疫,尤其是來自重點疫情地區的豬肉產品;定期對生豬屠宰場和交易市場進行檢查,每日監督各項指標的變化情況,一經發現疫情,及時采取病毒檢測、強制撲殺和封閉疫區等一系列行動;根據疫情不同形勢制訂有效的應對方針,落實各級單位的疫情防控工作;還要與市場監督管理部門協同合作,及時整頓并關閉疫區周邊豬肉屠宰場和販賣攤位,追溯正在流通的豬肉制品,對受感染的物品集中處理,切斷病毒傳播途徑。
生豬養殖場出現疑似病例時,需及時上報有關部門,由當地動物疫情防控部門對病例的臨床特征和病理病變進行全方面檢查,判斷疫病防控的風險等級。同時,根據非洲豬瘟應急預案對病豬、糞便和受污染飼料進行規范化統一處置,對疫情涉及的全部場區立即實施封鎖,及時對場內環境展開全面消毒,嚴格限制人員流動。對于屠宰廠區中受感染的豬群,禁止私自用藥處理,禁止在受感染地區移動豬和豬衍生產品。根據相關法律法規制定獎懲條例,對積極上報并主動配合的人員進行獎勵,對謊報和隱瞞動物疫情或疫病的個人和單位要嚴厲懲處,制定全方位的疫情防控政策。
通過科學的設計布局展開生豬場建設,合理劃分出生活區、管理區、生產區、隔離區,對應區域應該配套相關硬件設施,建立起良好的生物安全屏障。嚴格把關豬場的進出管理,進入生豬場的人員要進行多次清洗消毒,及時更換場內的衣物和鞋子,場內的車輛禁止外出,限制外來人員和車輛的出入,對運輸物資的車輛、場內道路均要進行全面清洗和消毒,禁止疫區的生豬和豬制品進入,對飼料、水源和外來引進豬要加強檢疫。對引進的豬群至少有1個月的觀察隔離期,引進的豬群各項檢測通過后才可混合飼養,對豬群采取同批次管理的措施,采用全進全出的飼養管理模式。封閉建設能提高生產養殖的安全性,通過建立圍欄防止生豬生產區與野豬區發生交叉感染。生豬圈舍和場地要定期進行清掃和消毒,來自受感染地區的食物垃圾應該被焚燒,絕不能飼喂生豬,并對糞污和病死豬群采取集中無害化處理。
非洲豬瘟是一種可嚴重危害社會經濟的復雜疾病。目前,該疾病在許多國家流行并繼續傳播到新的國家。這對全球豬肉食品系統的飼料、生豬和豬肉產品的供應和價格將會產生負面影響。一旦較晚發現并未采取嚴格的控制措施,這種疾病將迅速傳播并持續存在。因此,需要全面加快疫苗的研發,提高豬的免疫抵抗力,采取必要的預防評估、信息共享、測試診斷和臨床檢查措施,以有效控制早期疫情。完善各級單位的疫情應對方案,落實豬場日常管理等政策,均有利于控制非洲豬瘟疫情的傳播,將疫情對養豬產業造成的影響降到最低。