豬流感分子流行病學及免疫預防研究

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摘 要：豬流感是世界性流行的呼吸系統傳染病之一，當與其它病原混合感染時會造成更嚴重的損害。它的免疫機制主要為黏膜免疫和體液免疫，滴鼻和肌肉注射都能產生高效的免疫應答。當前流行的豬流感病毒亞型主要為H1N1、H1N2和H3N2，常用的疫苗都是滅活苗。因為豬流感病毒亞型較多、抗原易發生變異和可在種間傳播，給流感疾病的預防乃至人類的健康帶來很多挑戰。核酸疫苗、合成肽苗和基因工程苗的研究為豬流感的預防提供了廣闊前景。
   
    關鍵詞：豬流感病毒；抗原漂移；免疫
   
    豬流感是世界上最常見的豬傳染病之一，傳播迅速，常引起急性呼吸道疾病暴發。其典型的臨床癥狀為流鼻涕、咳嗽和呼吸困難，伴有發熱、嗜睡以及隨之而來的厭食和消瘦等癥狀。因為在單獨感染的情況下很少引起死亡，所以在國內并沒有引起足夠的重視，使用豬流感病毒（Swine influenza virus, SIV）疫苗進行免疫的豬場為數甚少。然而，SIV與豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine reproductive respiratory syndrome virus, PRRSV）、圓環病毒及肺炎支原體混合感染時，會顯著增加上述疾病的損害程度和病死率。另外， SIV也是豬呼吸道疾病綜合征（Porcine respiratory disease complex，PRDC）的主要病原。SIV與其它病原體共感染或繼發感染所造成的損害已成為制約豬場經濟效益的主要原因之一。由于豬流感在禽流感和人流感流行、傳播和分子變異中的特殊作用，它對公共衛生也有著十分重要的意義。
   
    1 豬流感病毒的主要亞型
   
    1.1 流感病毒亞型分類的主要依據
   
    SIV是正黏病毒科流感病毒屬中A型流感病毒的成員，其基因組為8個片段的單鏈副股RNA。其中片段5編碼主要的結構蛋白——核衣殼蛋白（Nucleocapsidprotein,NP），它的主要功能是與病毒RNA形成RNP復合體，以此來穩定病毒RNA，使其免受RNA酶的降解作用。NP具有良好的抗原性且不易變異，因此，根據NP抗原性的不同，可將流感病毒區分為A、B、C 3型。雖然A型SIV的NP基因核苷酸序列與其它型的顯著不同（同源率為60%），但SIV的不同毒株之間卻表現為高度保守（同源率可達90％）。因此，以NP基因為模板的RT-PCR可特異性地用于A型SIV的檢測。SIV的RNA片段4和片段6分別編碼血凝素（HA）和神經氨酸酶（NA），它們是流感病毒亞型分類的依據。目前已發現的流感病毒HA亞型有15個，NA亞型有9個。盡管不同的亞型之間可以組成很多種流感病毒血清型。但目前造成世界性流行SIV血清型只有H1N1，H1N2和H3N2。也有其它血清型的零星報道，如英國的H1N7，美國的H4N6,中國的H9N2和H5N1等，但都沒有造成大規模的流行。
   
    1.2 豬流感在國內外流行的歷史和現狀
   
    豬流感自1918年在美國首次發生以來，已造成世界范圍內的多次大流行。SIV于1931年由Shope首次分離并鑒定，這就是20世紀初引起美國豬流感流行的古典型H1N1病毒株。與美國不同的是，歐洲大陸豬流感發生較晚，直到20世紀70年代末才出現暴發式流行，其流行的毒株雖然也是H1N1,但是與美國流行的古典型SIV在抗原性和遺傳性上均有顯著差異，而與來自鴨的H1N1有著很高的同源性。為了區別2種不同的H1N1毒株，通常把后者稱為類禽型H1N1。這2種H1N1隨后都傳入亞洲等世界各國并長期流行。1969年H3N2亞型SIV首次被分離于臺灣， 1970年在香港也分離到SIV的H3N2亞型毒株。這次流行的H3N2毒株及其變異株在以后的十多年間傳播到了世界各地。1984年，歐洲大陸首次報道了類人H3N2亞型毒株引起的豬流感暴發，并且整個歐洲大陸的豬群都表現高水平的抗體。1988年，美國許多接種了H1N1流感疫苗的豬場暴發嚴重的豬流感，其病原經鑒定為H3N2亞型毒株。此后， H1N1和H3N2成為世界各國廣泛流行的2個SIV主要血清型。研究表明，近幾年發生于日本、韓國、美國的H1N2亞型SIV是H1N1和H3N2的重組產物，因為H1N1和H3N2疫苗的雙重免疫豬對H1N2亞型SIV感染具有交叉保護作用。我國豬流感的血清學和病原學調查結果都表明，在我國橫跨南北的多個省市都有嚴重的豬流感流行，其主要亞型是H1N1和H3N2。值得注意的是這些流行病學調查是建立在豬場發生典型流感的基礎之上，而近年來豬流感越來越朝著多病原混合感染的方向發展。當SIV與豬藍耳病病毒、胸膜肺炎放線桿菌、肺炎支原體等混合感染時，其危害性會顯著增加，死亡率顯著增高。
   
    2 豬流感病毒宿主特異性及其變異?
   
    2.1 流感病毒宿主特異性的分子生物學基礎
   
    種間傳播是SIV的顯著特點之一。在流感病毒的感染過程中，HA起識別和吸附細胞受體的作用，它是宿主特異性的主要決定因素。不同動物氣管黏膜上的細胞受體與HA分子上的受體結合位點特異性結合，不同種類流感病毒的HA具有不同唾液酸酶分子結構，結合不同的唾液酸受體，但這種結合又具有交叉性。禽流感病毒和馬流感病毒的受體為唾液酸α2,3-半乳糖苷，人流感病毒的受體為唾液酸α2,6-半乳糖苷，而豬流感病毒對這2種受體都具有親和性，豬的呼吸道黏膜上也同時具有這2種受體。也就是說豬也能夠感染人、禽、馬流感病毒，豬流感病毒也能感染上述動物。當然，流感病毒的吸附和感染還需要宿主細胞膜表面糖蛋白及其它因素的參與。人類1918年的西班牙流感、1957年的亞洲流感和1968年的香港流感都與當時的豬流感發生有著密切的關系。越南、泰國最近報道有多人死于禽流感病毒感染，在從禽到人的傳播過程中是否有豬的參與尚無定論，所幸的是至今還沒有發現動物流感病毒在人之間相互傳播的證據。所以，豬流感不僅制約豬場經濟效益，對整個養殖業乃至人類的健康都具有嚴重威脅。
   
    2.2 豬流感病毒的遺傳變異
   
    抗原變異快速是流感病毒的又一顯著特點。HA、NA位于病毒囊膜的表面，是變異率最高的抗原蛋白質。流感病毒的抗原變異包括抗原漂移和抗原轉變。抗原轉變變異的幅度較大，常導致新亞型的產生。A型流感病毒有8個基因組片段，當2個或2個以上的不同病毒粒子同時感染1個宿主細胞時，在病毒的增殖過程中，不同病毒粒子的8個基因組片段可以隨機相互交換，重組產生1個新亞型的流感病毒。因此，同1個亞型的不同株之間可能存在著較大的抗原性差異。流行于北美的H3N2型SIV就是1個包含有人、豬、禽3種流感病毒基因片段的重組子；流行于日本的H1N2豬流感病毒是類禽型HA和人流感病毒的NA重組而成。HA、NA還可以因自發的點突變而引起小幅度的變異，我們稱之為抗原漂移。發生抗原漂移的原因是合成流感病毒RNA所需要的RNA聚合酶缺乏校正功能，病毒復制過程中核苷酸的點突變可能引起它所編碼的氨基酸變異，當氨基酸變異達到一定程度時，就導致了抗原決定簇的改變，即抗原性發生變化。SIV的抗原變異能夠幫助其逃脫宿主已建立的免疫，給豬流感的預防帶來更大的困難。對世界各地分離的不同毒株的核苷酸測序，借助生物軟件來分析這些毒株之間的譜系及遺傳變異關系，是當今對豬流感病毒進行研究的熱點之一。
   
    3 豬流感的免疫機制及預防
   
    3.1 豬流感的免疫機制
   
    豬流感以黏膜免疫和體液免疫為主， T細胞也以一定的方式參與其中。呼吸道是SIV感染的主要途徑，所以黏膜免疫對豬流感的預防至關重要。黏膜免疫系統是體內相對獨立的免疫體系，在動物的支氣管內存在著集合淋巴小結、彌散免疫細胞及樹突狀細胞，能夠完成抗原遞呈及免疫應答等一系列免疫反應。黏膜上皮內的淋巴細胞包括了M細胞、B細胞、T細胞及其它免疫細胞。M細胞是一種扁平上皮細胞， SIV與M細胞的細胞膜結合后，進入到細胞漿形成吞飲小泡而被消化，然后將抗原表位傳送到下層的淋巴組織中，產生免疫應答。SIV還能被另一種黏膜上皮細胞——抗原遞呈上皮細胞所吸收，經MHCⅡ方式完成抗原遞呈，并在CD4+T細胞的參與下誘導B細胞產生特異性抗體,黏膜中B細胞產生的免疫球蛋白以IgA為主。肌肉注射接種也能誘導機體產生高水平的體液免疫應答，保護機體免于肺組織損傷，但一般不能提高呼吸道黏膜中IgA的效價。
   
    3.2 豬流感疫苗
   
    長期以來豬流感的免疫在世界各國都沒有引起足夠的重視，然而到了20世紀90年代中期，豬呼吸道疾病綜合征的發生和流行改變了這一事實。PRRS和PRDC的發生給許多豬場造成了嚴重的損失，各國廣泛開始了SIV疫苗的研究和應用。目前市場上使用的SIV疫苗都是滅活苗，有單價苗和H1N1與H3N2雙價苗。為了得到長期持續的免疫效果，國內外的許多科研機構都在進行豬流感基因工程苗的研究。研究發現H3N2的HA中第92位～105位，127位～133位和183位～195位氨基酸是有效的抗原表位，利用這3段抗原表位的重復序列制備的合成肽疫苗免疫小鼠和家兔，都得到了高效價的抗血清，并且能夠抑制SIV在MDCK細胞系上的蝕斑形成。用腺病毒作載體表達HA、NP的基因工程苗也已構建成功， 能快速促進機體產生免疫，對3周齡以內的仔豬有很好的保護作用，這種疫苗特別適用于缺乏母源抗體保護的仔豬。脂質體包囊的編碼HA的DNA疫苗經呼吸道接種時， 能夠誘導IgA、IgG體液應答，而且增加氣管內IgA效價。為了強化疫苗的免疫效果，應該在疫苗中加入一定的免疫佐劑。IL-1能加強IgM應答和CD4+ T細胞的增殖，緩解SIV感染的肺部急性炎癥、增加病畜的存活率。以干擾素為黏膜佐劑時SIV疫苗不僅能夠提供長期持續的特異性免疫，還能增加鼻黏膜層內巨噬細胞的比例，這可能是I型干擾素所表現的一種新的作用機制。當今世界流行的SIV主要以H1N1和H3N2為主，在許多地方H1N2作為一個新亞型也時有發生。同時用這2個亞型的疫苗免疫豬群對H1N2亞型SIV感染有交叉保護作用。小豬呼吸道疾病綜合征通常發生在14周齡～17周齡，我們習慣上稱為18周齡墻。為了使豬群保持均一、整齊的抗體水平，通過母源抗體獲得保護不失為一種有效途徑。

寧衡

很好很專業，很好很厚道。