韩 青,赵丽青,许美玲,杨 娟(.临沂出入境检验检疫局,山东临沂76034;.山东出入境检验检疫局,山东青岛6600)
鸭坦布苏病毒病研究进展
韩青1,赵丽青2,许美玲1,杨娟1
(1.临沂出入境检验检疫局,山东临沂276034;2.山东出入境检验检疫局,山东青岛266001)
摘 要:2010年春,鸭坦布苏病毒病在我国东南沿海暴发,该病由鸭坦布苏病毒引起并以鸭产蛋下降为特征,对养鸭业造成了重大经济损失,对鸭坦布苏病毒病的研究也引起了动物防疫部门及研究者的日益关注。论文从病原学、反向遗传学、病理学、诊断方法、疾病传播及公共卫生安全和疫苗研究等方面对鸭坦布苏病毒病的研究进展进行了概述,有助于对鸭坦布苏病毒的进一步研究及对鸭坦布苏病毒病的预防和控制。
关键词:鸭坦布苏病毒;致病性;诊断;防控;疫苗研发
2010年春,我国东南沿海各省暴发了一种以鸭产蛋下降为主要特征的传染病。发病鸭主要表现为产蛋下降,产畸形蛋甚至停产,采食下降,生长缓慢等症状,严重者死亡。病理剖检显示,病鸭卵巢出血,卵泡破裂,全身多脏器出血发炎。经国内多个研究组确认该病由一种新病毒引起,其属于黄病毒科黄病毒属成员,并命名为鸭坦布苏病毒(Duck Tembusu virus,DTMUV)。该病传播迅速,在浙江、江苏、上海、福建、山东、河南、湖南、湖北、安徽、江西等省(市)均有本病的报道。成年鸭发病率为10%~30%,幼鸭发病率则高达90%~100%,依据治疗方法的差异,其病死率在5%~30%不等[1-2]。该病在造成巨大经济损失的同时,也给我国养鸭业带来了打击。
黄病毒是重要的人畜共患病病原,该科病毒共包含70多个成员,隶属于3个属,分别是黄病毒属、瘟病毒属和丙型肝炎病毒属。黄病毒为单股正链RNA病毒,有囊膜,病毒直径约为40nm~60nm,大多数黄病毒依靠蚊子、蜱、蛉等吸血节肢动物进行传播,也有些依靠蝙蝠等哺乳类进行传播。由于迁徙鸟类对黄病毒传播及远距离散播的巨大作用,目前黄病毒遍布除南极洲以外的各大洲,引起人及家畜发热、出血热、脑炎、流产、休克等症状,严重者甚至死亡,并发神经症状的病例其愈后不良,且有较严重的后遗症。据报道每年大约有20万人感染黄热病毒,病死率约15%;将近2亿人感染登革热,其中50万重症病例,约2万人死亡;约5万人感染日本脑炎,病死率约25%~30%[3]。鸭坦布苏病毒与登革病毒和日本脑炎病毒均属于黄病毒科,并且鸭坦布苏病毒与这两种病毒的基因同源性比较高,而后两种病毒是重要的人兽共患传染病病原。作为该科病毒新成员的鸭坦布苏病毒,不仅给养鸭业造成了严重危害,而且该病毒是否会对人类致病尚属未知,因此应引起人们足够的重视。
本文从病原学、病理学、诊断方法、疾病传播及公共卫生安全和疫苗研究等方面对鸭坦布苏病毒病的研究进展进行总结,希望能有助于该病毒的进一步研究及鸭坦布苏病毒病的预防及控制。
1.1坦布苏病毒的起源及发现
坦布苏病毒最早于1955年从吉隆坡库蚊体内分离得到。Platt G S等[4]从马来西亚蚊子体内分离到30株坦布苏病毒。2010年4月,苏敬良等最先报道从鸭体内分离到一种类似病毒,通过对NS5基因进化分析发现,其与坦布苏病毒同源性为88%~92%,属于蚊媒病毒Ntaya病毒群Tembusu病毒。说明该病毒是从东南亚传入我国,并感染新的宿主鸭进化而来,后来命名为鸭坦布苏病毒(Duck Tembusu virus,DTMUV)[1-2]。
1.2鸭坦布苏病毒的结构
鸭坦布苏病毒具有典型黄病毒结构,有囊膜,由一个开放阅读框(open reading frame,ORF)编码7个非结构蛋白和3个结构蛋白。7个非结构蛋白分别为NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B、NS5,对病毒入侵、复制及宿主因子调控等有着极其重要的作用。目前,对于非结构蛋白的具体功能及其作用机制很大程度上仍属未知。3个结构蛋白分别是囊膜蛋白(E)、膜蛋白前体(prM)、核衣壳蛋白(C)。E蛋白是参与构
成病毒囊膜最主要的表面结构蛋白,每2个E蛋白单体反向平行排列为一个二聚体,3个二聚体构成一个“阀”样结构,30个“阀”成人字形排列于病毒表面。prM裂解为M蛋白后,间或嵌入E蛋白间,插入病毒囊膜中[5]。C蛋白与病毒基因组结合形成病毒核衣壳,外面包裹囊膜构成了完整的病毒粒子。
1.3鸭坦布苏病毒基因组分析
鸭坦布苏病毒基因组为单股正链RNA,不分节段,为10 990nt,仅一个ORF长为10 278nt,编码一个含3 425氨基酸的多聚蛋白,随后加工切割为11个病毒蛋白,病毒基因组排列5′NCR-C-PrM-E-NS1-NS2A-NS2B-NS3-NS4A-2K-NS4B-NS5-NCR3′,5′端非编码区(non-coding region,NCR)长为94nt,3′端非编码区长为618nt。5′端具有帽子结构,3′端不具有poly A尾巴结构[6-7]。对于目前报道的鸭坦布苏病毒株基因序列分析表明,各分离株之间在时间性、地域性及宿主性上并无显著性差异,提示目前我国流行毒株均为同一基因型,尚未发生较大变异[8]。说明鸭坦布苏病毒的抗原变异速度并不是很快,对于开发疫苗及防控该病有利。
反向遗传操作技术是研究病毒致病力及疫苗开发的有利工具。石迎等建立了鸭坦布苏病毒的反向遗传操作系统,吴晓刚等[9-10]建立了鸭坦布苏病毒的弱毒株的感染性克隆,为研究鸭坦布苏病毒的致病机理奠定了一定基础。利用鸡胚和鸡胚成纤维细胞连续传代获得了致弱的鸭坦布苏病毒株,发现了一些氨基酸的改变或一些片段的缺失,结合亲本病毒,可以作为一对模式病毒,利用节段替换结合氨基酸突变,可以鉴定出鸭坦布苏病毒的毒力决定因素,从而部分解释鸭坦布苏病毒的致病机理[11-12]。另外,Liu S等[13]将鸭坦布苏病毒在Vero或Hepa1-6细胞上进行传代,获得了能够在小鼠全身复制且致病力增强的坦布苏病毒株,并且与亲本病毒相比发生了一些氨基酸的改变。可以利用反向遗传操作技术鉴定出鸭坦布苏病毒对哺乳动物的致病决定因素,为坦布苏病毒的监测提供一定的理论依据。
3.1临床病理变化
鸭坦布苏病毒感染种蛋鸭主要临床症状表现为采食量下降30%~90%,产蛋量下降50%~100%,甚至停产,康复后不再产蛋,体重急剧下降,发热,羽毛凌乱,精神沉郁,眼部、泄殖腔等处分泌物增多,拉绿色稀粪。有些感染鸭会出现关节肿大、行走困难等症状。有个别病例甚至因体弱衰竭而死亡。病理剖检显示,感染鸭卵巢严重出血、破裂,卵黄流入腹腔,卵泡闭锁、破裂、脱落,发育不良、畸形,严重的病例引发卵黄性腹膜炎。感染鸭全身多脏器肿大,脾脏肿大,呈大理石样,心脏、肝脏等肿大、淤血。了解鸭坦布苏病毒病的常见临床症状有利于对该病进行初步诊断。
3.2病理组织学变化
感染鸭表现为由病毒血症引发的全身多脏器炎性反应。母鸭卵巢内可见出血,淋巴细胞浸润,卵泡闭锁、破裂,卵巢间质及肠道内充满大量异嗜颗粒。脑部呈现非化脓性脑炎症状,脑内可见神经胶质细胞灶性增生、浸润,甚至可见脑坏死灶。其他组织病理变化为肾脏变性,脾脏坏死,肺脏出血等,全身多脏器呈现轻度炎性反应及不同程度的淋巴细胞浸润[14]。
鸭坦布苏病毒感染后大体呈现三个阶段:病毒首先侵入免疫器官,随后释放入血,形成病毒血症,随着血液循环在几乎所有外周器官中进行复制,最后侵入神经系统[15]。由于该病毒感染后诱发病毒血症,常呈现为广泛性、弥漫性炎性反应,且能通过血脑屏障,入侵神经系统,因此对其治疗较为困难且愈后不良,对于感染蛋鸭最好进行淘汰处理。
除了使用常规临床诊断方法及病毒分离外,还可以采用多种实验室快速诊断方法,从而提高对疾病的诊断效率及准确性。Yun T等[16]利用3′端非编码区序列设计探针,建立了RT-PCR一步诊断法。颜丕熙等[17]利用E基因序列,建立了套式RT-PCR诊断方法,其检测灵敏度较一般PCR方法高10倍。姬希文等[18]利用纯化的鸭坦布苏病毒建立了间接ELISA检测方法。Chen H等[19]利用E蛋白单克隆抗体建立了双抗体夹心ELISA诊断方法。以上方法均能简单快速、准确、高效地诊断出鸭坦布苏病毒,为该病的防控提供了有利保障。
虽然目前建立了鸭坦布苏病毒病的诊断方法,但是对方法进行标准化,提高稳定性、特异性、准确性及快速简单易操作仍是今后研发需要考虑的一个方面。另外,对鸭坦布苏病毒病与其他多种鸭病的鉴别诊断以及研发可以同时诊断多种鸭病的生物芯片也是有待进一步研究的问题。
5.1坦布苏病毒的传播方式
坦布苏病毒属蚊媒病毒,当蚊子等传播媒介叮咬带毒宿主后,病毒进入其体内,于肠上皮细胞进行复制,随后释放进入血液,引发病毒血症并进入其唾液
腺增殖,通过叮咬易感宿主将病毒注入宿主体内,从而完成其传播周期[20]。目前,鸭坦布苏病毒的传播方式尚属未知,但有报道称从库蚊体内分离到了鸭坦布苏病毒[21],表明蚊媒传播可能是鸭坦布苏病毒的传播方式之一。马来西亚鸭坦布苏病毒(Parak病毒)在青年北京鸭中引起本病暴发并引起神经症状,显示该病毒在没有蚊媒存在的情况下也可以传播,表明鸭坦布苏病毒可能还有其他的传播途径,确切的传播方式和途径仍需进一步研究[22]。对传播途径的了解及掌控,有助于有效地切断该病的传播及扩散,在疾病暴发的早期将其控制在一个较小的范围内,从而避免造成较大的损失。
5.2鸭坦布苏病毒的潜在威胁
对于此类蚊媒病毒而言,鸟类为其生活周期中的储存宿主,感染鸟后能诱发高病毒血症,鸭坦布苏病毒感染鸭体内也能检测到高水平病毒血症,鸟类可能是该病毒的储存宿主,但这一推断仍有待进一步证实。目前,已经陆续有报道称从北京鸭、樱桃谷鸭、番鸭、鸡、鹅、麻雀、鸽子等体内分离到鸭坦布苏病毒。这些家禽的市场流通及野鸟的迁徙也能实现病毒的远距离传播,从而为疾病的防控带来了一定困难与隐患。黄病毒科70多个成员中,超过半数成员对人类致病。虽然截至目前还没有鸭坦布苏病毒感染人的报道,但Liu Z等[23]研究发现,鸭坦布苏病毒可以在Vero细胞及Hepa1-6上连续传代。Li S等[13]发现鸭坦布苏病毒感染后能导致Balb/c小鼠出现神经症状。Tang Y等[24]报道鸭场工人抗鸭坦布苏病毒血清抗体检测呈现阳性。由此显示鸭坦布苏病毒能适应哺乳动物并且引发相应的临床反应及症状,加之其传播途径的复杂性及感染鸟类的远距离迁徙,这说明鸭坦布苏病毒对人类公共卫生安全存在的潜在威胁不容忽视,应该引起人们足够的关注与重视。因此,对该病的防控也具有重要的公共卫生意义。
1937年Max Theiler利用组织传代弱化的方法研制了疫苗YFV 17D,开启了黄病毒的疫苗研发史。Li G等[12]将鸭坦布苏病毒在鸡胚成纤维细胞中进行连续传代,获得了一株弱毒疫苗FX2010-180P,该疫苗株能对家禽及小鼠提供较好免疫保护。Zou Z等[25]以鸭瘟病毒为载体插入病毒主要表面抗原E蛋白,研制了一株抗鸭瘟病毒及鸭坦布苏病毒重组疫苗。Sun L等[26]将一株具有致病性的鸭坦布苏病毒株Du/ CH/LSD/110128通过鸡胚传代后获得一株致弱的疫苗候选株。Chen P等[27]报道了利用反向遗传技术构建了以鸭瘟病毒为载体表达鸭坦布苏病毒截短分泌型E蛋白及PrM蛋白的重组二价弱毒疫苗候选株可以对鸭坦布苏病毒的攻击提供良好的保护。另外,鸭坦布苏病毒的DNA疫苗或亚单位疫苗等也都是研究者可以进行开发的方向。
目前,对于鸭坦布苏病毒病尚无有效药物进行治疗,疫苗研发对本病的防控具有重要意义,不仅可以降低养鸭者的经济损失,也有助于我国养殖业的健康发展。
鸭坦布苏病毒病在我国依然持续存在,给养鸭业带来了严重危害并造成了巨大的经济损失。目前,有关鸭坦布苏病毒及相关疾病的研究虽然取得了一些进展,但有很多问题尚不清楚,如鸭坦布苏病毒的致病机理。鸭坦布苏病毒的反向遗传操作系统已经建立,在此基础上,以传代致弱毒株与亲本毒株作为一对模式病毒,利用节段替换和定点突变可以鉴定出该病毒的致病关键位点,从而有利于进一步阐明鸭坦布苏病毒的致病机理并有利于相关疫苗的研发。另外,已经有证据证明该病毒除了蚊子传播,还有其他的传播途径,进一步研究清楚相关传播途径也有利于对该病的防控。针对该病毒的疫苗虽然已经有研究报道,但是这些疫苗的临床应用还为时尚早,因此开发出安全有效的疫苗对鸭坦布苏病毒病的防控仍然具有重大意义。
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Progress of Duck Tembusu Viral Disease
HAN Qing1,ZHAO Li-qing2,XU Mei-ling1,YANG Juan1
(1.Linyi Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Linyi,Shandong,276034,China;2.Shandong Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Qingdao,Shandong,266001,China)
Abstract:In the spring of 2010,duck Tembusu viral disease broke out in Southeast of China,which was cause by duck Tembusu virus and was characterized by decline of egg production in ducks.This disease caused significant economic losses in duck industry,so great attention is paid by people.In this study,we overviewed the recent research progress in terms of etiology,reverse genetics,pathology,diagnostic methods,the spread of disease and public health and vaccine development of duck Tembusu viral disease. And we hope it is helpful for further study on duck Tembusu virus and the prevention and control of duck Tembusu viral disease.
Key words:Duck Tembusu virus;pathogenicity;diagnosis;control and prevention;vaccine development
通讯作者
作者简介:韩 青(1972-),女,山东临沂人,工程师,主要从事微生物研究。*
收稿日期:2014-10-28
中图分类号:S852.659.6
文献标识码:A
文章编号:1007-5038(2015)05-0104-04