牛冠狀病毒病流行病學(xué)研究進(jìn)展

劉寶柱 薩茹拉 孫衍立

摘要：牛冠狀病毒病是一種在世界范圍內(nèi)廣泛分布的疾病，可引起成年牛的冬季痢疾、犢牛腹瀉和所有日齡牛的呼吸道疾病。牛冠狀病毒病發(fā)病率高但死亡率低，對(duì)肉牛和奶牛養(yǎng)殖均可造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文對(duì)牛冠狀病毒病的病原特征、流行病學(xué)和機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，希望為牛冠狀病毒病的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供參考。

關(guān)鍵詞：牛冠狀病毒；牛冠狀病毒病；流行病學(xué)；致病機(jī)制；研究進(jìn)展；綜述

牛冠狀病毒病是由牛冠狀病毒感染引起的一類疾病，主要包括新生犢牛冠狀病毒性腹瀉、成年牛冬季痢疾、所有日齡牛冠狀病毒性呼吸道疾病[1]。牛冠狀病毒病最早的報(bào)道見(jiàn)于1973年的美國(guó)，隨后通過(guò)組織學(xué)、免疫熒光和免疫電鏡等技術(shù)鑒定出該病的病原為冠狀病毒，1984年首次從患支氣管肺炎的犢牛肺中分離出牛冠狀病毒，因此確定了牛冠狀病毒可引起牛的呼吸道疾病和腹瀉[2]。牛冠狀病毒病在全世界范圍內(nèi)廣泛傳播，并可對(duì)肉牛和奶牛養(yǎng)殖造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)報(bào)道，患冬季痢疾的奶牛與感染前相比，每日產(chǎn)奶量最高可下降70%，在患病前7 d和患病后19 d的產(chǎn)奶期間中，每頭患病奶牛產(chǎn)量減少51 L[3]。在另一項(xiàng)研究中，出現(xiàn)冠狀病毒的牛場(chǎng)犢牛體重減少了8.17 kg。此外，牛冠狀病毒病還可通過(guò)增加治療成本、病牛的護(hù)理成本、生殖障礙等給牛場(chǎng)造成經(jīng)濟(jì)損失[4]。本文對(duì)牛冠狀病毒病的病原特征、流行病學(xué)和機(jī)制研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，希望為牛冠狀病毒病的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供參考。

1 病原特征

牛冠狀病毒（BCoV）是套式病毒目、冠狀病毒科、冠狀病毒屬2a亞群的成員，同屬病毒成員有人腸道冠狀病毒、人冠狀病毒OC43、豬血凝性腦脊髓炎病毒、馬冠狀病毒、犬呼吸道冠狀病毒。牛冠狀病毒有囊膜，具有多形性，一般為圓形或橢圓形，病毒粒子直徑為65～210 nm，表面有棒狀突起，呈球形或花瓣?duì)钆帕小２《灸夷ど嫌兄笭罾w突，在反復(fù)凍融后容易丟失，因此很難通過(guò)病料分離到牛冠狀病毒。部分毒株可在原代細(xì)胞和傳代細(xì)胞中生存，目前可用于牛冠狀病毒體外培養(yǎng)的細(xì)胞有人直腸癌細(xì)胞、胎牛腎細(xì)胞、豬腎K3細(xì)胞、豬腎K15細(xì)胞、綠猴腎細(xì)胞、人胚肺成纖維細(xì)胞等。牛冠狀病毒的基因組為單股正鏈不分節(jié)的RNA，大小約為32 kb，編碼5種結(jié)構(gòu)蛋白（核衣殼蛋白N蛋白、膜蛋白M蛋白、纖突蛋白S蛋白、小衣殼蛋白E蛋白以及血凝素蛋白HE蛋白）。其中N蛋白和M蛋白羧基末端和病毒的RNA組成牛冠狀病毒的核心，M蛋白、S蛋白、小衣殼蛋白E組成牛冠狀病毒的包膜。核衣殼N蛋白是牛冠狀病毒主要的結(jié)構(gòu)蛋白，在病毒致病性、轉(zhuǎn)錄和翻譯以及增強(qiáng)細(xì)胞免疫方面發(fā)揮有重要作用，并且還可以輔助增強(qiáng)牛冠狀病毒RNA復(fù)制能力。N蛋白基因高度保守，其羧基端基因序列更為保守，常作為牛冠狀病毒診斷方法和試劑研發(fā)的候選抗原，同時(shí)N蛋白還具有極強(qiáng)的免疫原性。S基因編碼的S蛋白主要負(fù)責(zé)細(xì)胞的粘附、血凝、膜融合以及誘導(dǎo)中和抗體，S基因的改變將嚴(yán)重影響牛冠狀病毒毒株的毒力和對(duì)宿主的嗜性。S蛋白由S1和S2兩個(gè)亞單位組成，其中S1主要負(fù)責(zé)病毒與宿主識(shí)別與結(jié)合的功能，S2與病毒感染期細(xì)胞間的融合有關(guān)。S蛋白還存在著替代受體，在病毒裝配和出芽中也發(fā)揮著重要作用。牛冠狀病毒可能凝集小鼠的紅細(xì)胞，不能凝集豚鼠、雞、豬和人O型紅細(xì)胞。通過(guò)免疫電鏡和免疫熒光抗體技術(shù)驗(yàn)證，牛冠狀病毒與豬凝血性腦脊髓炎病毒有抗原交叉反應(yīng)。牛冠狀病毒對(duì)外界環(huán)境抵抗力較低，可被甲醛等消毒劑滅活，紫外線、高熱也可使牛冠狀病毒滅活。牛冠狀病毒還對(duì)乙二醇、乙醚和氯仿等有機(jī)溶劑敏感[5，6]。

2 流行病學(xué)研究進(jìn)展

自從美國(guó)首次發(fā)現(xiàn)牛冠狀病毒病以后，全世界各大洲均有該病的報(bào)道，但是牛冠狀病毒病的發(fā)病率在各國(guó)之間不同。據(jù)報(bào)道，在2000年以前，牛冠狀病毒主要出現(xiàn)于美洲、歐洲和亞洲，并以腹瀉癥狀為主，其中每周的美國(guó)、加拿大、阿根廷的牛群陽(yáng)性率為2.41%～84%，歐洲的英國(guó)和比利時(shí)的陽(yáng)性率為14%和8%。2000—2009年，亞洲土耳其和韓國(guó)的牛冠狀病毒陽(yáng)性率分別為10.8%～28.1%和5.6%～58.2%，歐洲的荷蘭和意大利陽(yáng)性率分別為2.80%和46.74%，南美巴西的陽(yáng)性率高達(dá)68.6%。從2010—2019年，BCoV傳播到整個(gè)大洋洲，澳大利亞和新西蘭的糞便樣本中牛冠狀病毒的陽(yáng)性率分別為21.6%和14.0%。此外，牛冠狀病毒也出現(xiàn)在非洲、阿爾及利亞和加納的糞便樣本中的陽(yáng)性率分別為20.73%和0.30%。與此同時(shí)，亞洲也報(bào)告了牛冠狀病毒病疫情，在伊朗、中國(guó)、泰國(guó)、印度和越南等多個(gè)國(guó)家的腹瀉糞便樣本中檢測(cè)到牛冠狀病毒，陽(yáng)性率分別為7.2%、12.20%～69.05%、12%、8.88%～16.00%和6.9%。可以看出，牛冠狀病毒最先在美洲發(fā)現(xiàn)，然后相繼出現(xiàn)在亞洲、歐洲、大洋洲和非洲，特別是2010年后，牛冠狀病毒在五大洲多個(gè)國(guó)家呈現(xiàn)流行趨勢(shì)[7]。

牛冠狀病毒自然宿主主要為牛，各日齡的牛感染后均可發(fā)病，但臨床癥狀可存在較大差異，如1～2周齡的牛主要出現(xiàn)腹瀉癥狀，成年牛則出現(xiàn)冬季痢疾，而所有日齡的牛均可出現(xiàn)呼吸道癥狀。馬、駱駝、鹿、駝鹿等家養(yǎng)或野生動(dòng)物也可感染牛冠狀病毒。此外，在許多家養(yǎng)動(dòng)物和野生動(dòng)物的糞便、腸道內(nèi)容物或呼吸道分泌物中發(fā)現(xiàn)了許多與牛冠狀病毒具有生物學(xué)、抗原性和遺傳相似性的冠狀病毒毒株，因此該類種冠狀病毒有被命名為類牛冠狀病毒[8]。牛冠狀病毒可通過(guò)消化道和呼吸道進(jìn)行傳播，其中消化道是主要的傳播途徑。攜帶病原體的動(dòng)物是主要的傳染源，其呼吸道黏膜分泌物和消化道排泄物中可含有大量病毒，可感染同群的其他動(dòng)物患病。牛冠狀病毒在冬、春兩季發(fā)病率較高，因?yàn)樵摃r(shí)節(jié)環(huán)境溫度低，紫外線強(qiáng)度較弱，牛冠狀病毒在這樣的環(huán)境中更加穩(wěn)定，生存時(shí)間長(zhǎng)。

3 致病機(jī)制

3.1 入侵與復(fù)制

動(dòng)物通過(guò)糞口途徑或經(jīng)呼吸道感染后，牛冠狀病毒通過(guò)S蛋白與宿主細(xì)胞表面的膜受體結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞，隨后通過(guò)細(xì)胞胰蛋白酶樣蛋白酶裂解S蛋白進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，形成蛋白質(zhì)主干的S2蛋白介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞膜的融合。牛冠狀病毒的復(fù)制場(chǎng)所目前還尚不明確，但有兩種假說(shuō)，一種是牛冠狀病毒在呼吸道進(jìn)行復(fù)制，然后通過(guò)呼吸道黏液保護(hù)大量病毒被宿主吞咽后進(jìn)入腸道感染，而另一種是胃腸道感染后病毒擴(kuò)散至呼吸道并形成病毒血癥。牛冠狀病毒感染后可通過(guò)糞便和鼻腔分泌物排出，病毒脫落可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，有研究表明在牛感染后牛冠狀病毒后鼻腔分泌物中可檢測(cè)出病毒的時(shí)間可持續(xù)932 d，而糞便中可長(zhǎng)達(dá)1 058 d[9]。

3.2 腸道感染

牛冠狀病毒感染后可導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞壞死、脫落，隨后被未成熟的腸上皮細(xì)胞代替，出現(xiàn)發(fā)育不良和融合的小腸絨毛，代償性隱窩增生和液體分泌進(jìn)一步加劇了腹瀉癥狀，而成熟的腸上皮細(xì)胞的壞死降低了腸道的吸收、代謝和分泌功能。病牛小腸中無(wú)法消化的物質(zhì)會(huì)在大腸中堆積發(fā)酵，導(dǎo)致大腸中液體急劇，細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，有機(jī)酸過(guò)度產(chǎn)生，加劇了腹瀉癥狀[10]。

3.3 呼吸道感染

早在1982年就有研究人員認(rèn)為牛冠狀病毒是導(dǎo)致牛肺炎的病原體之一，而隨后的許多研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，并且腸道和呼吸道檢測(cè)的毒株屬于同一種。從流行病學(xué)和呼吸道病原的診斷檢測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)了患有呼吸道癥狀的病牛鼻腔分泌物中牛冠狀病毒具有較高的檢出率，并且病毒滴度較高，但牛冠狀病毒在牛呼吸道綜合征中的作用仍存在疑慮，因?yàn)橥ㄟ^(guò)人工感染試驗(yàn)重現(xiàn)臨床呼吸系統(tǒng)疾病尚無(wú)成功案例，因此牛冠狀病毒引起的呼吸系統(tǒng)臨床癥狀和相關(guān)病理變化仍尚不明確，并且呼系統(tǒng)癥狀和病理變化還與牛冠狀病毒毒株、動(dòng)物的年齡、混合感染、氣候和環(huán)境因素有著密切的關(guān)系。因此，目前的研究表明，單獨(dú)的牛冠狀病毒可能通常不會(huì)導(dǎo)致下呼吸道感染，但在混合感染的情況下，該病毒可能是一種重要的呼吸道病原體，并且在引發(fā)疾病中起著重要作用。因此，需要有關(guān)牛冠狀病毒呼吸道分離株感染SPF的牛冠狀病毒血清陰性牛相關(guān)研究，以更好地證實(shí)牛冠狀病毒在呼吸道疾病中的作用[11]。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)的研究表明，牛冠狀病毒病的傳播范圍越來(lái)越大，牛群發(fā)中感染牛冠狀病毒的陽(yáng)性牛占比較高，可對(duì)牛養(yǎng)殖業(yè)造成嚴(yán)重的危害。目前，對(duì)于牛冠狀病毒的流行病學(xué)和致病機(jī)制方面的基礎(chǔ)研究已取了一定的成果，但對(duì)于牛冠狀病毒的復(fù)制場(chǎng)所、呼吸道致病機(jī)制以及免疫學(xué)方面的研究仍存在知識(shí)盲區(qū)，不利于新型防控方法、高效疫苗和特效藥物的研制。因此，仍需進(jìn)一步加強(qiáng)牛冠狀病毒病原學(xué)、致病機(jī)制和傳播途徑等方面的基礎(chǔ)研究，為新型高效的防控方法奠定理論基礎(chǔ)。

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