猪圆环病毒感染及动物模型研究进展*

邓治邦,邓洁汝,潘 荞,余兴龙

(湖南农业大学动物医学院,湖南长沙 410128)

猪圆环病毒感染及动物模型研究进展*

邓治邦,邓洁汝,潘 荞,余兴龙*

(湖南农业大学动物医学院,湖南长沙 410128)

1974年德国学者Tischer从多株连续传代的猪肾细胞(PK-15)中发现了猪圆环病毒(PCV),其致病性及其疾病直到1991年才由Clark报道,称为断奶仔猪多系统衰竭综合征(PMWS)。随后,许多学者对PCV-2感染以及PMWS的动物模型建立进行了广泛研究,证实了免疫激发及PCV-2与其他病原混合感染对PMWS的临床症状与病理变化具有促进作用,阐述了PCV-2感染猪所表现的不同临床症状类型。通过限菌仔猪与小鼠试验性感染PCV-2,在病原致病性、病毒体内分布与病理损伤等研究取得了新的进展,现对此作以综述,为从事PCV-2研究者提供参考。

猪圆环病毒;病毒感染;病理损伤;动物模型

*通讯作者

猪圆环病毒2型(Porcine circovius type 2,PCV2)是断奶仔猪多系统衰竭综合征 (Post-weaning multisystemic wasting syndrome,PMWS)的主要病原[1-2],它不但引起断奶仔猪发生衰竭、死亡、仔猪A2型先天性震颤(Congenital tremor A2,CT AII),而且还引起怀孕母猪流产(Productive failure)、成年猪呼吸道疾病综合征(Porcine respiratory disease syndrome,PRDS)和猪皮炎肾病综合征(Porcine dermatitis nephritis syndrome,PDNS)等疾病[3-4]。这些疾病的广泛流行,严重影响了养猪业的发展,给许多国家和地区带来巨大的经济损失[5-7]。更为严重的是PCV-2的感染可造成免疫抑制,引起其他各种病原的继发感染,其经济损失更是难以估量。诸多试验表明,单纯的PCV-2感染往往为亚临床型,而临床表现型大多是由PCV-2与其他病原混合感染或继发感染的结果,并表现出不同类型的临床症状,从而给猪圆环病毒相关疾病(Porcine circovius associated diseases,PCVAD)及其动物模型的研究带来一定的困难。为更好地探讨PCV-2的致病性,现将有关PCVAD及其动物模型研究综述如下。

1 PCV感染相关疾病

2006年3月,美国兽医协会将由猪圆环病毒引起的疾病(如 PMWS,PDNS,PRDS,CT AII等)统一命名为PCVAD[8]。

1.1 断奶仔猪多系统衰竭综合征

PMWS的临床症状表现为生长不良或停滞、体重显著减轻、呼吸困难、神经症状、腹泻、黏膜苍白或黄疸。病理特征为淋巴结肿大、肺斑点状出血或可见灰-红萎陷或坚实区[9]、胃溃疡,以及不同程度的淋巴细胞缺失和肉芽肿炎症[10]。PMWS主要发生于哺乳期和断奶后3周～6周的仔猪,虽然PCV-2是PMWS发生的主要病原,但触发PCV-2感染并使其发展为PMWS尚需诸多的因素,如病原体的共同感染(猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪细小病毒或细菌等)、免疫刺激(佐剂和疫苗)、环境因素(氨、有毒气体)、应激因素(运输、猪群合并)、宿主遗传差异等。

1.2 猪皮炎和肾病综合征

PDNS最早在英国记述,被认为是一种免疫介导的水疱性疾病,临床症状为皮肤发生圆形或不规则的隆起,呈现红色或紫色、中央为黑色的病灶,病灶融合成条带和斑块状。病灶通常在后躯、后肢和腹部,有时亦可扩展到胸或耳。病理特征为肾肿大、苍白,表面常有出血点[3]。特征性的显微损害为全身性坏死性脉管炎[11]和纤维蛋白坏死性肾小球性肾炎,这种病理损害是Ⅲ型过敏反应的特征,属免疫介导性障碍,由免疫复合物在脉管和肾小球微血管管壁上沉淀引起。PDNS主要在哺乳至育肥期猪中发生,通常呈散发。与PMWS一样,其他病原体如多杀性巴氏杆菌,或者猪繁殖与呼吸综合征病毒联合PCV-2感染可诱发PDNS。

1.3 猪圆环病毒相关性繁殖障碍

PCV-2感染猪场常发生母猪繁殖障碍,其临床症状包括流产、死产、木乃伊胎增多、断奶前死亡率上升,新生仔猪中最常见的病理损害为非化脓性到坏死性或纤维素性心肌炎[12]。Madson D M等[13]证实了成年野猪精液中带毒,并可将病毒传递于受交配的母猪,从而引起母猪繁殖障碍。

1.4 猪圆环病毒相关性中枢神经系统疾病

Stevenson G W等报道PCV和先天性震颤之间有潜在联系。近年来,仔猪A2型先天性震颤被进一步证实,在PCV-2感染的仔猪脑和脊髓中存在PCV-2核酸和抗原,试验接种不吮乳的仔猪脑组织中PCV-2核酸也存在最多。此外,猪圆环病毒相关疾病还包括相关性肺炎、相关性肠炎,它们作为一种病理变化或症状存在于PMWS中,临床难以与PMWS完全分开。

2 猪圆环病毒2型感染的动物模型

2.1 猪感染模型

关于PCV-2及其相关疾病的动物模型研究仍存在许多困难,迄今为止,还难以利用单纯的PCV-2成功复制出PMWS病例[14]。PCV-2与其他病原体(如猪细小病毒,猪繁殖与呼吸综合征病毒,猪肺炎支原体等)混合感染虽然有成功的报道,但仍存有不一致的观点。自然感染的调查结果表明,PCVAD是由多方面的因素所引起的,并非所有感染PCV2的猪都会患有PCVAD。Li J X等[15]在患副猪嗜血杆菌病的猪群检测到PCV2及猪繁殖与呼吸综合征病毒,但并未导致 PMWS流行。目前认为引起PCV2感染的原因主要有以下4点,即病毒毒力、宿主易感性、并发感染以及免疫激发。试验研究进一步证明,这4个因素是PCVAD模型中的重要组成部分[8]。

猪圆环病毒相关疾病从多数临床病例中可得以证实[16],限菌仔猪由于不易受到共感染因素及其他病原体的影响被广泛用作动物模型而用于PCVAD研究。Ellis J A等首次将PCV2接种限菌仔猪,他们发现在发生PMWS的病猪体内,除PCV2外还有猪细小病毒(Porcine parvovirus,PPV)感染,因此他们推测 PPV、PCV2与PMWS症状表现均有关系。Allan G M等对未吃初乳的仔猪进行PPV和PCV2混合感染,进一步证实Ellis J A等人的研究结果,不同的是在单独接种PCV2的试验组中,有1头(1/4)未吃初乳仔猪表现出PMWS临床症状和眼观病变。Krakowka S等将纯化后的PPV、PCV1和PCV2单独或混合接种到限菌仔猪体内,试验结果表明,单独感染PPV、PCV1和PCV2的限菌仔猪并未表现任何临床症状,单独接种PCV2的限菌仔猪仅有轻度的肝炎病变,但PPV和PCV2混合感染的限菌仔猪则表现很严重的PMWS临床症状和眼观病变,同时在病变部位发现大量PCV2抗原。同时还发现引起PMWS的关键因素还有免疫激发,7头感染PCV2的仔猪接种贝血蓝不完全佛氏乳化佐剂免疫2次,有5头发生轻度或明显的PMWS症状,而只接种PCV2的9头仔猪均未发生PMWS,12头感染PCV2的仔猪,接种含有矿物油的肺炎支原体疫苗有 5头猪发生了 PMWS。说明免疫激发对PCV2引起PMWS具有重要作用,而单纯的PCV2感染并不会引起PMWS。Yoon K J等[17]建立了以宫内感染PCV2试验猪模型,通过超声影像引导,将PCV2经腹腔注射到子宫,从而评价PCV2对母猪繁殖的影响,14头实验母猪在接受PCV2子宫内接种后,有10头发生死产或流产。Andraud M 等建立了PCV2传染与时间相关联的模型,发现仔猪与PCV2感染猪接触时,于第4、11、18天,感染数从0依次递增至7、8,而在感染后25、32、39天,感染数从4依次递减为2、1,说明仔猪与病猪直接接触而感染PCV2具有时间相关性,其平均感染时间为18.4 d[18]。

PCV2感染性克隆的构建是为了了解PCV2在感染机体中的作用,以及由PCV2感染所引发的临床表现。PCV2感染性克隆可以保证动物体内接种物的纯度以及种的同一性,这样就可以使得对病毒的基因操作可以在分子水平上评估其遗传改变所引起的生物效应。Harding JC等将克隆的PCV2a/2b接种到无菌猪,引发了全身性PMWS病变[19],同时有证据表明PCV2b较PCV2a的毒力强,所致病变也较为严重[19-20],说明特定的毒株(某些强毒株)可以独立复制出PCVAD。然而,大多数的PCV2毒株都需要其他的辅助因素共同作用才能诱导PCVAD。

2.2 小鼠感染模型

Kiupel M等(2001)以PCV2实验性感染Balb/c小鼠,发现小鼠可以产生明显的显微病理变化,组织学病变以免疫器官淋巴细胞活化(大淋巴细胞增殖)、淋巴细胞凋亡与坏死为特征。Opriessnig T等[21]利用 Balb/c、C57BL/6、C3H/HeN 小 鼠,Cságola A 等[22]以NMRI鼠感染 PCV2均没有发现小鼠有任何病理变化产生,但在接种鼠血液内可检出PCV2 DNA。Li J等[23]以昆明小鼠成功感染了PCV2,并在部分病例中见到淋巴结和脾脏肿大,组织学病变表现为淋巴器官细胞凋亡与衰减、肺毛细血管内血栓形成,间质性肺炎,以及肝组织内淋巴细胞浸润、血管内有炎症细胞滞留等。苗岚飞等[24]发现连续攻毒的小鼠其抗体水平比一次攻毒组高,主要的病理损伤集中在淋巴结。罗玉均等[25]发现PCV2可以感染小鼠并对小鼠具有一定的致病性。综合上述研究结果,小鼠作为PCV2感染模型仍存有争议,但作为PCV2的宿主有其共识,由于小鼠感染PCV2其病理变化产生与否与其毒株和病毒亚型间毒力差异有关,国际上将PCV2至少分有两个亚类,即PCV 2a和2b,多数学者认为PCV2b对猪和小鼠有较强的致病力,据笔者试验研究表明,PCV2b对昆明小鼠具有较高的感染性,眼观病变见颈淋巴结肿大与出血、肺出血及肝局灶性坏死、脾淤血肿胀,组织学病变以免疫器官淋巴细胞凋亡与坏死,肺支气管周围及肝小叶内大量淋巴细胞增生、单核细胞聚集为特征,免疫组化和聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)检测在感染鼠多脏器内可检出病毒[26]。

3 结语

目前,PCV-2已经成为严重阻碍我国养猪业发展的主要病原之一,国内关于PCV-2感染及其相关疾病的研究已有众多报道,对PCV-2感染的动物模型也做了很多研究,特别是优化诊断方法和PCV-2疫苗研制取得了可喜的成就,但在生产实践中,仔猪圆环病毒病依然流行甚广,危害严重,经济损失极大,因此,关于该病的流行病学、发病机理、免疫防控等方面仍存有大量的问题待人们去继续探究。为此,深入了解PCV-2致病机理和建立理想的PCV-2感染动物模型对猪圆环病毒病的研究与防控具有重要意义。

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Advance in Porcine Circovirus Infection and It＇s Animal Models

DENG Zhi-Bang,DENG Jie-ru,PANG Qiao,YU Xing-long

(College of veterinary medicine of Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan,410128,China)

Tischer an Germany scholar have found porcine circovirus(PCV)from PK-15 cells since 1974,up to1991 the pathogenicity of PCV2 and PMWS were reported by Clark.From then,many studies on PCV2 infection and animal models of PMWS were carried out,the results appealed that immune stimulation and PCV2 with other pathogen co-infection had contributed to clinical signs or pathological lesions in PCV2-infected pigs and mice.Porcine circovius associated diseases(PCVAD)were reported worldwide.Pigs and mice as animal models were used in PCV2 infection and the advanced results of viral pathogenicity,lesions and distribution in these animal models have been demonstrated either.With the aim of contributing to researchers who worked on the studies of PCV2 or porcine circoviurs associated diseases,the latest research about PCV2 and PCV2-associated diseases were summarized.

Porcine circovirus;Porcine circovirus infection;viral lesions;Animal models

S852.659.2

A

1007-5038(2011)08-0085-04

2011-12-20

国家自然科学基金项目(30972167)

邓治邦(1963-),男,湖南邵东人,教授,博士,主要从事动物病理子研究。