豬圓環(huán)病毒3型流行病學(xué)、發(fā)病機(jī)制和診斷

摘要：自2016年首次在家豬中發(fā)現(xiàn)豬圓環(huán)病毒3型以來，該病毒在各個(gè)國家的家豬、野豬和野外環(huán)境中廣泛分布和傳播，而該病毒在其他動物和蜱中被檢測到，表明其具有跨物種傳播能力，對養(yǎng)豬業(yè)和人類構(gòu)成威脅。本綜述提供有關(guān)豬圓環(huán)病毒3型當(dāng)前研究的相關(guān)信息，其作為潛在的病原體，亟需被重視和進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞：豬圓環(huán)病毒3型；流行病學(xué)

在豬中，已鑒定出四種不同的圓環(huán)病毒，根據(jù)其發(fā)現(xiàn)順序以連續(xù)編號命名：豬圓環(huán)病毒1型（Porcine circovirus 1，PCV1）、豬圓環(huán)病毒2型（PCV2）、豬圓環(huán)病毒3型（PCV3）和最近的豬圓環(huán)病毒4型（PCV4）[1]。PCV1在豬場的陽性率極高，豬可以產(chǎn)生對PCV1的抗體，因此PCV1通常是非致病性的。PCV2是豬圓環(huán)病毒病和相關(guān)疾病的主要致病病原體，到目前為止，發(fā)病的確切機(jī)制尚未被闡明。PCV1、PCV2和PCV3存在于全球的豬種群中，PCV4的分布目前尚不清楚，2020年首次在中國湖南省的一個(gè)養(yǎng)豬場被檢測到，其發(fā)病機(jī)制、臨床癥狀和經(jīng)濟(jì)影響的數(shù)據(jù)均有限。PCV4與三個(gè)已知PCV的遺傳相似性較低，其中與PCV3的相似性最低。PCV3是2016年在美國新發(fā)現(xiàn)的病毒，已在多個(gè)國家被報(bào)道，包括中國、日本、韓國、瑞典、俄羅斯、泰國、巴西、丹麥、意大利和西班牙，而且1993年的存檔樣本中發(fā)現(xiàn)了PCV3抗原和抗體[1]。PCV3可導(dǎo)致動物發(fā)生單次或多次感染，引起呼吸道疾病、消化障礙、生殖障礙、多系統(tǒng)炎癥和免疫反應(yīng)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失和防控成本。

1 流行病學(xué)

1.1 宿主

PCV3感染率極高，巴西和泰國的豬場分別報(bào)道過47.8%和36.70%的陽性率，中國甚至報(bào)道過一些豬場的PCV3陽性率高達(dá)100%[2]。PCV3感染的發(fā)生與動物健康狀況、性別或年齡無關(guān)，巴西曾報(bào)道豬場健康豬的PCV3陽性率高于病豬。許多研究均證實(shí)豬PCV3感染與消化系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)疾病密切相關(guān)，患有消化系統(tǒng)疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的豬有很高的可能性同時(shí)感染了PCV3。同時(shí)，患有嚴(yán)重呼吸道疾病或腹瀉的斷奶仔豬，PCV3陽性率分別顯著高于患輕度呼吸道疾?。盁o癥狀）和非腹瀉（及無癥狀）的斷奶仔豬[2]。PCV3在野豬中高度流行，野豬中報(bào)告的流行率甚至超過了家豬中的平均流行率，一般認(rèn)為在33.15%～50.00%，但對野豬致病性弱，感染的野豬往往都健康狀況良好[3]。

感染后，PCV3的DNA能在豬的幾乎所有組織和組織液中被檢測到，包括大腦、腎臟、心臟、脾臟、血清、胸腔積液、腹腔液、口腔液、鼻腔液、糞便和精液等[2]。而且在出現(xiàn)臨床癥狀和無癥狀感染豬的各種組織和器官中均能檢測到PCV3特異性抗原，包括皮膚、肺、心臟、腎臟、淋巴結(jié)、脾臟、肝臟和小腸等[2]。除PCV3病毒粒子外，PCV3的DNA也具有感染性和致病性，有研究表明PCV3的DNA克隆能夠使感染動物死亡[4]。

除豬外，在蜱、犬、牛、小鼠、羚羊、鹿和狍中檢測到PCV3[2]，這表明PCV3具有跨物種傳播能力，PCV3在野外環(huán)境中具有廣泛的分布范圍。中國養(yǎng)豬場捕獲的不同蚊子物種中，包括刺擾伊蚊、中華按蚊、三帶喙庫蚊和淡色庫蚊，PCV3的檢出率為27.1%～37.5%，同一養(yǎng)豬場的蚊子和豬中分離的PCV3毒株之間發(fā)現(xiàn)了100%的同源性[2]。因此，各種野生動物和昆蟲可能成為PCV3的載體，對養(yǎng)豬業(yè)構(gòu)成威脅。有研究表明PCV1和PCV2均能感染人類細(xì)胞[4]，PCV3能否感染人細(xì)胞尚未有定論。

1.2 共同感染

與PCV2類似，PCV3也通常與豬的其他致病病原體發(fā)生共同感染。PCV3與PCV2、豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）、豬流行性腹瀉病毒（PEDV）、豬細(xì)環(huán)病毒（TTSuV）和豬細(xì)小病毒（PPV）的混合感染率較高。在這些病原體中，PCV3與TTSuV的共同感染率最高，83.3%的PCV3陽性樣本是PCV3與TTSuV1共同感染，71.2%是PCV3與TTSuV2共同感染，50.0%是PCV3、TTSuV1和TTSuV2共同感染[2]。PCV3與PCV2的共同感染率、PCV3與PRRSV的共同感染率均為61.54%[2]。PCV3陽性樣本中有30.76%同時(shí)感染了PCV2和PRRSV[2]。已報(bào)道的臨床樣本中還出現(xiàn)了三重感染，PCV3、PCV2和PEDV的三重感染率高達(dá)48.68%[2]。PCV3與PCV1的共同感染也有報(bào)道，PCV3、PCV1、PCV2三者也存在共同感染。PCV3和各種病原體的共同感染會導(dǎo)致更嚴(yán)重的臨床癥狀，更加難以防控、診斷和治療，因此有必要系統(tǒng)地評估和研究PCV3和其他病原體的致病性和多重感染，并開發(fā)有效的復(fù)合感染疫苗。

2 發(fā)病機(jī)制

目前對PCV3發(fā)病機(jī)制的了解非常有限，因?yàn)榇蠖鄶?shù)研究大多是現(xiàn)場觀察，而各種混雜因素都會影響感染豬的臨床表現(xiàn)和病理變化。病毒株、感染水平、共同感染、免疫狀態(tài)、感染途徑、豬品種和微生物群等原因均有可能影響感染結(jié)果和感染豬的臨床表現(xiàn)。其中，肌注、鼻滴、口服等感染途徑，哪種途徑最能代表現(xiàn)場情況，目前尚不清楚。感染途徑的影響可能與病毒的主要復(fù)制組織有關(guān)，在感染的早期階段，病毒可能在某一組織中復(fù)制，但沒有明顯的組織病理學(xué)變化。豬品種會影響PCV2誘發(fā)疾病的嚴(yán)重程度，與杜洛克豬、大白豬和皮特蘭豬相比，長白豬在實(shí)驗(yàn)性PCV2感染后出現(xiàn)更嚴(yán)重的淋巴細(xì)胞損耗，因此豬品種也會影響PCV3的感染結(jié)果，具體的影響機(jī)制還需要進(jìn)一步地研究。呼吸道和胃腸道的微生物群可以通過各種機(jī)制影響各種病毒感染的結(jié)果，增強(qiáng)或抑制病毒感染的進(jìn)行，已證實(shí)豬感染PCV3改變了腸道微生物群，腸道微生物失調(diào)可能導(dǎo)致腹瀉加重和小腸病理變化，但微生物群在PCV3感染中的作用還不清楚。

PCV3感染的豬，常發(fā)心肌炎、腎炎和血管炎，這些疾病是否由PCV3引起，以及PCV3感染后，豬為何從心肌炎、腎炎和血管炎轉(zhuǎn)為更嚴(yán)重的其他疾病，如豬皮炎和腎病綜合征（PDNS）。PDNS是一種全身性血管炎，皮膚和表皮壞死，纖維蛋白性腎小球腎炎和系統(tǒng)性血管炎是PDNS的標(biāo)志性病變?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)PCV3感染后的豬常發(fā)生PDNS，但還沒有足夠的研究表明PCV3能夠誘發(fā)PDNS。炎癥和細(xì)胞凋亡可能是PCV3感染后導(dǎo)致豬心臟、腎臟和血管組織損傷的主要原因。PCV3能夠垂直傳播，流產(chǎn)胎兒中高PCV3滴度，在胎兒心臟、胎盤和內(nèi)皮細(xì)胞中能檢測到PCV3復(fù)制[4]，表明PCV3可能直接導(dǎo)致生殖障礙。病毒感染的滋養(yǎng)層可能在胎盤功能障礙中起主要作用，導(dǎo)致并發(fā)癥，最終導(dǎo)致胎盤脫離和胎兒死亡。在感染PCV3的豬中常發(fā)現(xiàn)呼吸道疾病和腹瀉，但此類臨床癥狀在豬中本身就很常見，PCV3是否在呼吸道疾病和腹瀉的發(fā)生中發(fā)揮作用尚有爭論，PCV3誘發(fā)呼吸道疾病和腹瀉的能力仍值得懷疑。

3 診斷

到目前為止，PCV3的確切發(fā)病機(jī)制仍不清楚，診斷和防治該疾病的方法效率低下，重要的原因在于該病毒尚未在體外成功分離，因此分離PCV3病毒、監(jiān)測臨床樣本中PCV3的分子流行病學(xué)、研究PCV3感染機(jī)制和研發(fā)長效安全疫苗是極為緊迫的任務(wù)。

3.1 原位雜交（ISH）

由于子宮脫水或死胎木乃伊化，死胎的檢查受影響，許多病例在胎兒心臟、肺、脾臟、肝臟、腎臟和胎盤的組織學(xué)檢查中結(jié)果表現(xiàn)不顯著。因此臨床檢查的診斷方式并不可靠，而ISH法的已報(bào)道檢出率高達(dá)100%[4]。ISH對特定基因進(jìn)行定量定位，可以在細(xì)胞或組織上進(jìn)行。PCV3感染豬淋巴細(xì)胞性心肌炎的心臟切片中存在最豐富的PCV3。在心臟動脈平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞、腎動脈和小動脈平滑肌細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和腸道相關(guān)淋巴細(xì)胞中均能觀察到PCV3的復(fù)制。胚胎滋養(yǎng)層細(xì)胞、結(jié)腸平滑肌細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中也存在PCV3。但在出現(xiàn)呼吸道病征的病豬中，肺泡壁巨噬細(xì)胞和淋巴濾泡中很少檢測到PCV3[4]。

3.2 免疫組織化學(xué)（IHC）

已開發(fā)出針對PCV3 Cap蛋白的單克隆抗體，并證明其與重組PCV3 Cap蛋白反應(yīng)強(qiáng)烈，與PCV2 Cap蛋白無交叉反應(yīng)，并已成功應(yīng)用于PCV3陽性扁桃體和淋巴結(jié)組織樣本中PCV3 Cap蛋白的IHC檢測[3]。

3.3 PCR和qPCR

針對PCV3的Cap或Rep基因的常規(guī)PCR和qPCR方法可用于檢測PCV3抗原，是PCV3診斷當(dāng)前最常用的方法。Franzo等[5]開發(fā)出了一種直接PCR方法，該方法無需DNA提取，樣品處理時(shí)間短，因?yàn)闃悠分恍柰ㄟ^添加稀釋緩沖液和DNA釋放添加劑進(jìn)行預(yù)處理，培養(yǎng)時(shí)間小于10 min，該檢測方法成功地從各種類型的樣本（包括肺、血清、口腔液、鼻拭子和環(huán)境樣本）中鑒定出34.17%的PCV3陽性樣本。

3.4 酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）

至少有三種開放閱讀框（ORF）被提議用于PCV3檢測，包括ORF1、ORF2和ORF3。PCV3 ORF2序列編碼的重要結(jié)構(gòu)蛋白Cap具有良好的免疫原性，能夠誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，用其作為抗原可研制出適于現(xiàn)場大規(guī)模檢測的ELISA試劑盒，該檢測方法快速可靠，重復(fù)性和再現(xiàn)性高。

4 小結(jié)

PCV3是一種與PDNS等臨床疾病、生殖衰竭和多系統(tǒng)炎癥密切相關(guān)的病原體。該病毒在各國家豬和野豬中廣泛傳播，與其他病原體的共同感染在豬群中十分常見。盡管PCV3流行率的數(shù)據(jù)已有很多報(bào)道，但需要考慮由于低病毒滴度和亞臨床感染而使真實(shí)流行率被低估的可能性。PCV3還可感染其他動物，如狗、牛和小鼠，與蝙蝠圓環(huán)病毒密切相關(guān)，這些動物成為PCV3傳播和進(jìn)化的宿主和感染源，對養(yǎng)豬業(yè)和人類健康構(gòu)成威脅。但迄今為止，PCV3的確切發(fā)病機(jī)制仍然未知，預(yù)防該疾病的方法效率低下。病毒分離一直是研究PCV3發(fā)病機(jī)制的主要障礙，因?yàn)樵谶B續(xù)細(xì)胞系中分離和增殖大多不成功。體外分離病毒并監(jiān)測臨床樣本中PCV3的分子流行病學(xué)和遺傳多樣性是當(dāng)下最為緊迫的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永寧，梅琳，張舟，等.豬圓環(huán)病毒3型研究進(jìn)展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，48（9）：89-96.

[2] 李勇，姜辰龍，劉剛，等. 2011-2017年華東地區(qū)豬圓環(huán)病毒3型分子流行病學(xué)調(diào)查簡[J].中國獸醫(yī)科學(xué)，2018，48（8）：985-990.

[3] 劉曉東，王全溪，楊旭兵，等.我國部分?。▍^(qū)）豬圓環(huán)病毒3型的分子流行病學(xué)研究[J].動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2017，38（11）：18-21.

[4] 咸文，梁海英，曾智勇.豬圓環(huán)病毒3型的鑒定與遺傳特征分析[J].豬業(yè)科學(xué)，2017，34（7）：32-33.

[5] Franzo G， Grassi L， Tucciarone C M， et al. A wild circulation： High presence of Porcine circovirus 3 in different mammalian wild hosts and ticks[J]. Transboundary and Emerging Diseases， 2019， 66（4）：1548-1557.