豬血凝性腦脊髓炎的研究進(jìn)展

文│呂艷峰 （山東省郯城縣畜牧發(fā)展促進(jìn)中心）

1957年秋，加拿大安大略省報(bào)道了一種以高發(fā)病率、嘔吐、厭食癥、便秘和嚴(yán)重進(jìn)行性消瘦為特征的種豬疾病。仔豬在6～7日齡前臨床表現(xiàn)正常，之后開始出現(xiàn)臨床癥狀，包括不哺乳、顫抖、蜷縮和尖叫，隨后出現(xiàn)神經(jīng)學(xué)癥狀，包括嘔吐、共濟(jì)失調(diào)、感覺亢奮和不協(xié)調(diào)。出現(xiàn)臨床癥狀2～3天后死亡，該臨床綜合征的病原因其血凝特性被命名為“血凝性腦脊髓炎病毒”。該病毒從7～8日齡仔豬的原代豬腎細(xì)胞中分離出來，顯示出病毒性脊髓灰質(zhì)炎和腦脊髓炎的組織病理，包括神經(jīng)元變性和膠質(zhì)瘤等。

豬血凝性腦脊髓炎病毒是豬神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)疾病的病原體，是最早發(fā)現(xiàn)和分離的豬冠狀病毒之一，也是惟一已知的影響豬的嗜神經(jīng)病毒。因?yàn)樨i血凝性腦脊髓炎病毒在全世界養(yǎng)豬業(yè)中報(bào)告的臨床流行率很低，所以該病毒在豬冠狀病毒中的研究較少。豬血凝性腦脊髓炎病毒可感染任何年齡的豬，但臨床癥狀是年齡依賴性的。臨床表現(xiàn)包括嘔吐、消瘦和神經(jīng)癥狀，與年齡有關(guān)，通常僅在4周齡以下的仔豬中報(bào)告。豬血凝性腦脊髓炎病毒的亞臨床癥狀幾乎在世界范圍內(nèi)都有報(bào)道，并與豬群中的高血清流行率有關(guān)。豬血凝性腦脊髓炎病毒血清陽性母豬可以通過乳原免疫傳遞給后代，并提供對(duì)該病的保護(hù)。豬血凝性腦脊髓炎病毒仍對(duì)健康狀況良好的后備母豬群構(gòu)成潛在威脅，如暴發(fā)嘔吐、消耗綜合征和腦脊髓炎，死亡率高達(dá)100%。

一、病原學(xué)

大多數(shù)冠狀病毒含有4 種結(jié)構(gòu)蛋白：棒狀刺突糖蛋白（S，180 ～200kDa）、膜蛋白（E，8～10kDa）、跨膜糖蛋白（M，20～30kDa）和核衣殼蛋白（N，50～60kDa）。結(jié)構(gòu)蛋白在數(shù)量、類型和大小上的差異導(dǎo)致了Nidovirales病毒粒子在結(jié)構(gòu)上的顯著差異，如豬血凝性腦脊髓炎病毒這樣的血凝冠狀病毒具有包膜相關(guān)的糖蛋白，即（hemagglutinin-esterase，HE）蛋白（約140kDa），它由兩個(gè)亞基（每個(gè)約65kDa）通過二硫鍵連接在一起。S蛋白是一類融合蛋白，在結(jié)構(gòu)或功能上分為兩個(gè)亞基：S1和S2，它具有與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的活性，S2負(fù)責(zé)膜融合。S蛋白在豬血凝性腦脊髓炎病毒神經(jīng)元感染過程中發(fā)揮作用。大多數(shù)冠狀病毒有一層12～25納米長(zhǎng)的S蛋白，豬血凝性腦脊髓炎病毒和其他一些Beta冠狀病毒有第二層更短的表面尖刺，即HE蛋白。E蛋白是病毒粒子中含量較低的蛋白，在病毒粒子從感染細(xì)胞的組裝和釋放中起作用。M蛋白是最豐富的結(jié)構(gòu)包膜蛋白，有助于病毒粒子的形狀，包含3個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。N蛋白與病毒RNA相互作用形成螺旋狀核糖核蛋白復(fù)合物，與M蛋白結(jié)合，在病毒粒子內(nèi)形成一個(gè)內(nèi)部二十面體核心，幫助病毒基因組整合到復(fù)制酶-轉(zhuǎn)錄酶復(fù)合體，隨后形成病毒顆粒。豬血凝性腦脊髓炎病毒相關(guān)的血凝素酯酶也可在丙型流感病毒、環(huán)狀病毒和冠狀病毒中發(fā)現(xiàn)，但HE蛋白僅存在于Beta冠狀病毒的一個(gè)亞群中，可以通過與S蛋白的相互作用促進(jìn)病毒進(jìn)入細(xì)胞和病毒傳播。

二、全球分布和流行病學(xué)

血清學(xué)調(diào)查表明，豬血凝性腦脊髓炎病毒在全世界大多數(shù)豬群中高度流行并亞臨床傳播。病毒在畜群中循環(huán)，豬可以從母豬垂直感染到新生兒。但自1958年在加拿大發(fā)現(xiàn)病毒以來，只有少數(shù)關(guān)于嘔吐、消耗綜合征和腦脊髓炎的報(bào)道。

目前世界范圍內(nèi)豬血凝性腦脊髓炎病毒的患病率大多未知。一項(xiàng)血清患病率研究確定了美國(guó)母豬群中總血清陽性率為53.34%，該研究于2016年共收集了2756只來自無新生仔豬出現(xiàn)嘔吐和消耗綜合征病史或神經(jīng)癥狀的繁殖母豬的血清樣本，樣本來自19個(gè)州的104個(gè)農(nóng)場(chǎng)。

大多數(shù)母豬對(duì)豬血凝性腦脊髓炎病毒免疫，并可賦予其后代被動(dòng)免疫。因此，臨床疾病的暴發(fā)比較罕見，僅限于感染豬血凝性腦脊髓炎病毒的初胎母豬或低胎次母豬。迄今為止只暴發(fā)過3次重大疫情，2001年加拿大魁北克省新生仔豬和早期斷奶仔豬出現(xiàn)嘔吐和癱瘓，2002年加拿大安大略省650頭母豬暴發(fā)了嘔吐和消耗綜合征，2006年阿根廷報(bào)告了一場(chǎng)伴有運(yùn)動(dòng)障礙和高死亡率的疫情，影響超過6000頭母豬的豬群，發(fā)病率為55%。

三、發(fā)病機(jī)制和組織學(xué)病變

豬血凝性腦脊髓炎病毒在豬體內(nèi)復(fù)制的主要部位是呼吸道，這可能導(dǎo)致輕度或亞臨床疾病。鼻黏膜、扁桃體、肺部的上皮細(xì)胞以及小腸中一些未識(shí)別的細(xì)胞都可能被感染。豬血凝性腦脊髓炎病毒可以從復(fù)制的主要部位通過外周神經(jīng)系統(tǒng)傳播到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。鼻黏膜和扁桃體中的病毒復(fù)制使病毒傳播到三叉神經(jīng)節(jié)和腦干三叉神經(jīng)感覺核。病毒通過迷走神經(jīng)傳播也使病毒感染迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)節(jié)和腦干迷走神經(jīng)感覺核。病毒還可以從腸道肌間叢向脊髓的局部感覺神經(jīng)節(jié)進(jìn)行外周傳播。電子顯微鏡還發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的病毒顆粒，從外周穿過細(xì)胞質(zhì)到達(dá)軸突，但在周圍的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞或炎癥細(xì)胞中找不到病毒顆粒。在外周病毒傳播后，病毒感染明確的延髓核，進(jìn)展到腦干、脊髓，偶爾還會(huì)感染大腦和小腦。嘔吐是由迷走神經(jīng)感覺神經(jīng)節(jié)中的病毒復(fù)制引起的，或由迷走神經(jīng)神經(jīng)節(jié)感染的神經(jīng)元引起的嘔吐中心的脈沖引起的。

豬是惟一易受豬血凝性腦脊髓炎病毒自然感染的物種，但實(shí)驗(yàn)室嚙齒動(dòng)物，如小鼠和大鼠已被用作發(fā)病機(jī)制研究的替代動(dòng)物模型。病毒復(fù)制發(fā)生在神經(jīng)元的細(xì)胞質(zhì)中，病毒粒子在粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中組裝，然后通過跨突觸傳播。體外研究表明，豬血凝性腦脊髓炎病毒通過蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用以動(dòng)態(tài)蛋白、膽固醇和pH依賴的方式進(jìn)入神經(jīng)細(xì)胞，這需要GTP酶Rab5和Rab7，它們是囊泡運(yùn)輸途徑的主要調(diào)節(jié)因子。感染的豬腎細(xì)胞的細(xì)胞病變效應(yīng)和誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的機(jī)制可歸因于胱天蛋白酶依賴性途徑，但胱天蛋白酶激活的具體機(jī)制仍然未知。在其復(fù)制過程中，豬血凝性腦脊髓炎病毒通過酶切誘導(dǎo)細(xì)胞蛋白酶、半胱氨酸依賴性蛋白酶或半胱天冬酶激活的酶活性，允許擴(kuò)散到鄰近細(xì)胞并限制宿主反應(yīng)。

四、診斷

可以通過直接和間接檢測(cè)方法的結(jié)合來診斷豬血凝性腦脊髓炎病毒。實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RTPCR）和套式PCR能檢測(cè)腦干、三叉神經(jīng)節(jié)和脊髓等不同組織中的病毒RNA。豬血凝性腦脊髓炎病毒可以從扁桃體和呼吸道（鼻拭子和咽拭子、鼻黏膜和肺）持續(xù)分離，但不規(guī)則地從腦橋和髓質(zhì)、后腦和胃壁分離。在出現(xiàn)臨床癥狀后2～3天或試驗(yàn)接種后8天以上病毒分離可能會(huì)很困難。

目前檢測(cè)豬血凝性腦脊髓炎病毒抗體的間接方法包括血凝（HA）和血凝抑制（HI）試驗(yàn)、病毒中和（VN）試驗(yàn)、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）和快速免疫層析條試驗(yàn)等。與其他冠狀病毒不同，豬血凝性腦脊髓炎病毒很容易凝集各種紅細(xì)胞，具體來說，附著在紅細(xì)胞上含有N-乙酰-9-乙酰神經(jīng)氨酸的受體上。這一特征用于豬血凝性腦脊髓炎病毒相關(guān)疾病和Aujeszky’s病的鑒別診斷。HI試驗(yàn)，在試驗(yàn)接種后第6天或第9天可以分別在血清中檢測(cè)到血凝抑制抗體和血凝中和抗體。在商業(yè)豬場(chǎng)，豬會(huì)接觸到具有共同基因和抗原特征的不同冠狀病毒。S蛋白的N末端部分（S1）是惟一允許基于完全不存在可檢測(cè)的交叉反應(yīng)性的抗體對(duì)豬冠狀病毒進(jìn)行鑒別診斷的抗原區(qū)。而N蛋白和M蛋白在豬冠狀病毒中高度保守，所以不能應(yīng)用于豬冠狀病毒相關(guān)疾病的血清診斷。