猪圆环病毒跨物种传播研究进展

王卓/西北农林科技大学动物医学院 712100

1 猪圆环病毒的分类

猪圆环病毒有PCV1、PCV2、PCV3 三个血清型，和2019 年在湖南发现的一种新型猪圆环病毒（暂定名PCV4）。尽管PCV1 在野生猪和养殖猪中都有发现，但通常认为它是非致病性或致病率较低的。因为在猪自然感染或实验感染PCV1 后，未观察到猪发生明显相关疾病的症状。由于PCV1在机体内的生物学作用不明显，所以对其的深入研究较少。

PCV2 一直是猪圆环病毒研究的热点方向，因为它是导致猪患有多种疾病的致病因子，包括仔猪多系统衰竭综合征、猪呼吸系统疾病综合征、猪皮炎肾病综合征、增生性坏死性间质性肺炎、繁殖障碍性疾病等在内的“猪圆环病毒相关疾病”。PCV2 有 5 种血清亚型，分别为PCV2a，PCV2b，PCV2c，PCV2d 和 PCV2e。PCV3 有3 个血清亚型，分别是PCV3a、PCV3b、PCV3c。由此可见，与PCV2 相比，PCV3之间的遗传多样性较低。PCV2 和PCV3 的致病率都很高，并且它们都有一个重要特征：既可以在健康猪和患病猪中检测到，也可以在木乃伊胎和死胎中检测到，这表明PCV 可以进行垂直传播和水平传播。也为PCV 的跨物种传播提供了可能依据。

2 PCV1 型猪圆环病毒的跨物种传播

1974 年，德国人Tischer 在受污染的猪肾细胞系PK-15中首次发现猪圆环病毒。当时被描述为乳头状病毒或微小RNA 病毒样颗粒。基因组测序后确定其结构为单链环状DNA 分子，又因为针对它的抗体只能在猪上识别，而不能在兔子、老鼠、牛和人类身上识别，因此将其命名为猪圆环病毒。这是第一个在哺乳动物体内发现的圆环病毒（circovirus，CV）。后来又相继发现了多种不同类型的CV，所以将首次发现的PCV 命名为PCV1。

有关PCV1 跨物种传播的报道始于1995 年，德国科学家Tischer 运用间接免疫荧光法和酶联免疫吸附在30.2%的受试人类、12～69%的受试小鼠和35%的受试牛上检测到了PCV1 抗体。但由于当时PCV2 的血清亚型尚未被完全确定，所以上述发现并不能完全确定检测到的是PCV1 抗体，也可能是PCV2 抗体。之后在研制轮状病毒疫苗临床试验的各个阶段中，均发现了外源因子PCV1 及其相关颗粒。基于此，刘艳等人对PCV1 是否能感染非洲绿猴肾细胞进行了研究，实验结果证明从猪淋巴组织中分离保存的PCV1 可以存在于非洲绿猴肾细胞中。

3 PCV2 型猪圆环病毒的跨物种传播

1998 年，在患有消耗性疾病的仔猪中鉴定出PCV 的变异株，这是引起猪圆环病毒病（porcine circovirus associated diseases，PCVAD）的主要病原。为区分原株和变异株，将在猪肾细胞中复制分离出的非致病性PCV 命名为PCV1，与PCVAD 序列相关的变异株命名为PCV2。PCV2 可在猪肾细胞（PK-15）、猪睾丸细胞（ST）和猪肺泡巨噬细胞（PAM）中生长。核酸序列分析显示，PCV2 与PCV1 仅共享约68%的核苷酸序列。针对PCV1 的单克隆抗体无法识别PCV2，这表示PCV1 与PCV2 仅在遗传上相关但在抗原和表型上不同。

现已在多个物种体内发现类似PCV2 结构的DNA。2013 年，A.L.Pinheiro 等人在调查巴西商业猪场中啮齿类动物——家鼠感染PCV2 的情况时发现，PCV2 可在家鼠的脾、肺、肾中分布。基因测序结果表明，在该猪场家鼠中检测到的PCV2 基因组部分序列与猪PCV2 分离株基因序列具有很强的一致性。而R.Blunt 等人在调查农场中的苍蝇和蟑螂能否感染PCV2 时发现，在PCV2 呈阳性的断奶仔猪圈舍内生活的双翅目蝇类中可检测到PCV2，但在该猪群注射PCV2疫苗后，相同地点捕捉到的双翅目蝇类中就检测不出PCV2。蟑螂体内一直未检测出PCV2。通过以上调查结果，我们可以推断双翅目蝇类可能成为PCV2 的载体，可促使PCV2 在猪场传播。而蟑螂的机体构造可能不适宜携带PCV2。

以上的发现均与PCV2 的天然宿主——猪相关，这是一个研究思路。但不止于此，2019 年，中国秦皇岛市的一个实验室在浣熊体内分离出了6 株PCV2。它们与中国境内流行的PCV2b、PCV2d 的核苷酸相似度为92.1～99.8%。可以认定该浣熊源PCV2 株属于中国流行基因型PCV2b 和PCV2d。并且此批浣熊有明显食欲不振、嗜睡、抑郁、流产、不育等症状，反映出PCV2 在浣熊体内可能致病。这项研究首次证实了中国浣熊养殖场PCV2 的流行。PCV2 可能是导致人工饲养类浣熊繁殖失败的重要因素之一。也说明了PCV2 可能从猪传给浣熊。由于被检浣熊均患有疾病，可推断PCV2 的跨物种传播将对我国毛皮畜牧业构成严重威胁。日常生活中，犬是与人接触最密切的动物之一。W.Herbst 等人在一批腹泻犬粪便样本中通过电子显微镜观察到直径约15 nm 的圆形非包膜病毒颗粒。此结构与猪圆环病毒的结构十分相似。经基因测序发现其与PCV2a 参考序列的同一性为98%。可以证实该病毒就是PCV2a。

近几年也有报道在反刍动物体内发现PCV2。M.Y.Halami等人在德国的犊牛体内检测到2 种PCV2 毒株，这些犊牛均具有典型的牛新生儿全血细胞减少症状，包括淋巴结肿大，口腔、眼粘膜变红等临床症状。检测结果表明，两种毒株的完整序列对PCV2b 的同源性分别为98.9%和99.6%，这两种毒株与PCV2b 的亲缘关系比PCV2a 和PCV2c 更为密切。在中国水牛的体内也检测出了PCV2b、PCV2d 和PCV2e 三种不同的基因型，而且在同一水牛样本中，也存在不同类型的PCV2。

随着研究的不断深入，科学家们不仅在陆生生物体内发现了PCV2，在水生生物体内也发现了PCV2。这些水生生物包括牡蛎、蛤蜊和贻贝等双壳贝类。它们通过过滤生活环境周围的水来摄取营养，而感染PCV2 的猪排出的粪便会携带PCV2，一旦水被含有PCV2 粪便污染，PCV2 可能就会感染给贝类。

上述物种个体均是生活在自然环境中，而实验室中我们经常用来做动物模型的小鼠是否能感染PCV2 呢？答案是肯定的。现有关实验用小鼠感染PCV 的研究很多，研究的小鼠种类包括SPF 昆明小鼠、NMRI 小鼠、BALB/c 小鼠、Black C57 小鼠、ICR 小鼠等。可以确定的是小鼠在感染PCV2 后，体内的免疫器官——胸腺和脾脏均会发生明显病理变化，比如生发中心扩大；大量的淋巴母细胞、生发中心的组织细胞凋亡。PCV2 感染还可影响小鼠的繁殖机能。可在合子形成之前引起精母细胞和卵母细胞的损伤；可导致睾丸间质细胞和卵巢中的颗粒细胞退化，并且使少量精母细胞和卵母细胞发生凋亡。

4 PCV3 型猪圆环病毒的跨物种传播

PCV3 是一种近几年新发现的新型圆环病毒。2015 年6月，美国北卡罗来纳州某商品化猪场暴发疫情。Palinski 等借助新一代测序技术，从患病母猪及流产胎儿体内首次鉴定出PCV3。作为新动物病原体，PCV3 对猪的致病性、在PCVAD 中的作用以及现有商品化PCV2 疫苗对其免疫效果等，均有待进一步研究。

与PCV2 类似，现已在中国的牛、犬，意大利野生的有蹄动物，包括羚羊、狍子等动物血清中检测出PCV3 的DNA。此外，在蜱类和蚊子体内也发现了PCV3。在德国近期的一份报告中，观察到PCV3 在狒狒体内传播，这些狒狒接受了转基因猪的心脏移植，这些猪可能感染PCV3。这项研究不仅在狒狒体内发现PCV3，而且发现PCV3 在狒狒体内有延长病毒复制的迹象。

5 总结与展望

新发传染病在绝大多数情况下是通过病原的基因变异、基因重组、基因重排等方式突破原有物种间的屏障，在其他物种间引发新型传染病的流行。PCV2 基因组核苷酸突变率为每年每个基因位点约1.2×10-3～6.6×10-3个碱基，高突变率和重组促进了PCV2 的进化，增强了新变异和传播的出现。而在发现PCV 的初期，由于针对PCV 的抗体未在兔子、老鼠、小牛和人类身上识别，有科学家推论PCV 不会发生跨物种传播，但越来越多的研究成果推翻了这一假设。现有的研究在除猪以外的多个物种体内分离出PCV，这给PCV 的跨物种传播提供了有力证据。但是这些实验大都是通过PCR（polymerase chain reaction，PCR）技术扩增DNA，然后将得到的序列与基因库里已知的序列进行比对，判断出新分离出的DNA 类型。很少对跨物种传播的机制进行深入研究，对不同物种感染PCV 后机体发生的生理变化描述也不详细。从细胞和动物水平研究PCV 感染不同动物后发生病变的分子机制、种间屏障突破机制和种间差异的分子机制，为PCV传播和致病机制提供新的资料。这将会是未来该领域主要的研究方向。其研究意义深远，不仅在控制猪圆环病毒的传播与流行方面，而且对人兽共患病的病原和发病机制的研究也有重要作用。