猪繁殖与呼吸综合征病毒致病机理的研究进展

猪繁殖与呼吸综合征病毒致病机理的研究进展

摘要：猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)引起的一种以妊娠母猪严重繁殖障碍及仔猪的呼吸道症状和高死亡率为特征的传染病。现已遍及世界各主要养猪国家和地区，成为危害养猪业最严重的传染病之一。

关键词：猪繁殖与呼吸综合征病毒；病原学；致病机理

1 病原学及症状

猪蓝耳病最早于1987年在美国的北卡罗来纳州首次暴发。1991年荷兰首先分离到PRRSV，并命名为Le1ystad病毒(LV)，1992年美国也分离到VR2332毒株。我国于1996年郭宝清等专家首次从国内发病猪群中分离出PRRSV,从而证实我国存在本病，并且分离和鉴定了猪繁殖与呼吸综合征病毒。目前该病在我国广泛存在，是我国流行的主要猪病之一，主要造成母猪繁殖障碍和大量仔猪死亡，给养猪业造成严重经济损失[1]。

PRRSV为单股正链RNA病毒，国际病毒分类委员会(ICTV)第七次报告将其归于套式病毒目动脉炎病毒科动脉炎病毒属。PRRSV的病毒粒子呈球形或卵圆形，直径约为45～65 nm，呈2O面体对称，囊膜表面有较小纤突，在蔗糖中的浮密度为1.14 g/mL，在氯化铯梯度中浮密度为1．19 g/cm3。PRRSV对外界环境的抵抗力相对较弱，对脂溶剂、热、低于5或高于7的pH值敏感。研究表明PRRSV的Marc145细胞培养物能凝集禽类和哺乳动物的红细胞，而且病毒经低温-8O、乙醚处理后血凝价可提高4～8倍。

巨噬细胞是PRRSV的专嗜细胞。PRRSV也可在单核细胞、神经胶质细胞、猪睾丸细胞以及传代细胞(MA一104、MARC一145、CL2621、HS．2H)中增殖，但病毒对6～8周龄仔猪的PAM最为敏感。PRRSV在这些细胞中增殖可产生CPE，表现为细胞的圆缩，聚集脱落和迅速崩解。不同的毒株对各种细胞的敏感性不一样，欧洲型毒株对PAMs最为敏感，对传代细胞敏感性差，而美洲型毒株似乎可适应多种细胞，不同毒株在同一细胞系或不同毒株在相同的细胞系上的感染滴度也有差异PRRSV具有抗体依赖性增强作用(ADE)，但不同分离株对ADE的敏感性不尽相同。

国内外的研究表明，PRRSV抗原性差异较大，具有快速变异的特征，而且同型分离株之间的重组概率也较高。根据抗原性差异，可将PRRSV分为欧洲型和美洲型，前者主要流行于欧洲，后者主要流行于美洲和亚太地区，但近来在欧洲也分离到美洲型毒株，在北美分离到类欧洲型的美洲型毒株。我国目前的流行毒株仍属于美洲型。不同的PRRSV毒株对猪的致病力差异很大，而且PRRSV还可引起免疫抑制和持续性感染。

高致病性猪蓝耳病是由猪繁殖与呼吸综合征病毒变异株引起的一种急性高致死性传染病。不同年龄、品种和性别的猪均能感染,但以妊娠母猪和1月龄以内的仔猪最易感。仔猪感染后症状最为明显，出现呼吸困难，肌肉震颤，后肢麻痹，共济失调，食欲不振，部分出现耳朵和躯体末端皮肤发绀，发病率可达100％，死亡率可达80％。公猪表现为咳嗽，精神沉郁，呼吸急促和运动障碍，精子质量下降，射精量减少；母猪则主要出现流产、死胎、弱胎、木乃伊胎等繁殖障碍，流产率可达30％以上。育肥猪发病率较低，但也可发病死亡，易继发感染多杀性巴氏杆菌（PM）、链球菌（SS）、猪副嗜血杆菌（HP）、放线杆菌（AS）、支原体（MHR）、圆环病毒（PCV－2）等，本病与其他疾病同时存在，是死亡率大幅上升的根本原因。

2 病原结构及基因组

猪繁殖与呼吸综合征病毒为不分节段，聚腺苷酸化，有囊膜的单股正链RNA病毒，PRRS病毒粒子呈球形，直径为48～83 nm，核衣壳直径为25～30nm，外绕一脂质双层膜，含一个球形立体对称、具有电子致密性的二十面体核衣壳，表面有明显突起(Conzelmann等，1993 [2]；Meulenberg等,1994[3])。

PRRSV基因组全长为15 kb左右，含有8个开放阅读框架(ORFs)(Benfield等，1992a[4])。病毒基因组的每个读码框都和相邻的读码框有部分重叠。5’端有一段非编码区(non-coding region，NCR)序列，随后是复制酶基因ORFl(包括0RFla和ORFlb)和结构蛋白基因ORF2～7，以及3’端非编码区序列和一个Poly(A)(Benfield等，1992b[5])。

病毒的复制是从复制酶基因ORFla、ORFlb的表达开始，然后PRRSV的RNA通过产生6个mRNA进行基因表达，其转录机制为先导一引物转录机制。转录过程中，先导序列连接到每个mRNA中，产生相同的长度超过200个碱基的5’端先导序列亚基因组smRNA，且3’末端也有相同序列(CCGG／AAATT)的嵌套式结构(Pastemak等，2004[6])。

3 致病机理

PRRSV通过呼吸道或生殖道侵入猪体后，主要侵害肺泡及血液等组织的巨噬细胞。首先通过呼吸道与猪肺泡巨噬细胞(PAM)上的受体结合，再经胞吞作用进入PAM，并在PAM内迅速增殖(特别是尚未成熟的PAM最适合PRRSV繁殖)，使PAM破裂、溶解、崩溃，数量减少，存活的PAM也表现功能低下，使肺泡功能发牛障碍，进而仔猪表现典型的呼吸道症状。这种对未成年猪PAM的嗜好与发病严重常见于仔猪相一致(Mengeling等，1995[7])。感染猪的PAM显著减少，其比例可由正常的90％降至50％甚至更少。在PAM中增殖的PRRSV还可转移到局部淋巴组织的巨噬细胞和单核细胞内进一步增殖(Bautisa等，1996[8])。有试验表明感染PRRSV后3～14 d内血液中的淋巴细胞及单核细胞也显著降低。由于巨噬细胞的大量破坏，使其对异物的非特异性吞噬清除功能大为降低，机体的非特异性免疫功能下降。同时因PRRSV的增殖导致PAM减少，PAM依赖于超氧负离子而发挥杀菌作用的功能也随之下降，易继发其它细菌或病毒感染，而使疾病的症状加重，如PRRS患猪可继发感染猪伪狂犬病、副猪嗜血杆菌病、猪链球菌病、猪圆环病毒2型等(Van Alistine等，1996[9])，这是PRRS常和其它疾病同时存在的根本原因。

PRRSV随着PAM的大量崩解而进入血液循环及淋巴循环，在血液巨噬细胞和单核细胞内增殖，并分布到全身各组织器官的巨噬细胞内，导致病毒血症的出现及全身淋巴结的肿大和相应器官不同程度的损伤。猪在接种病毒后24h可出现病毒血症，平均持续约28d，最长可达56d。随着病毒在PAM、淋巴结等处的大量增殖，可在数小时至数天内造成肺、淋巴结的损伤和微循环障碍，主要表现为特征性间质性肺炎和淋巴结的肿大，支气管坏死和肺的广泛性出血，下颌淋巴结、肠淋巴结及扁桃体弥散出血及水肿，但较少出现耳部发绀的症状。PRRSV可感染公猪生殖系统，导致睾丸内精子数量减少，公猪表现繁殖性能降低，并通过精液将PRRSV传染给母猪，引起母猪的繁殖障碍(Sur等，1998[10])。

PRRSV在感染猪体内能诱发中和抗体的产生，但低滴度的中和抗体(亚中和水平抗体)不但不能有效清除血液中的病毒，反而与病毒形成病毒--抗体复合物，病毒借助抗体的Fc片段与Fc受体阳性细胞(如PAM等)结合，促进病毒进入细胞而建立感染(Yoon等，2001[11])，亦即所谓的抗体依赖性增强作用(antibody-dependent enhancement，ADE)，进而导致持续性感染。在妊娠后期的胎儿已出现主动免疫应答，产生的抗体对经胎盘感染的PRRSV出现ADE效应，这可能是PRRSV感染以妊娠母猪在怀孕后期流产为特征的主要原因之一；另外，仔猪对PRRSV的易感性与亚中和水平母源抗体之间有关，说明PRRSV的致病机理与ADE有关(仇华吉等，1999[12])。PRRSV的ADE现象在体内和体外都已被证实，在PAM培养物中加入一定滴度的PRRSV抗体，可使PRRSV增殖滴度提高10～100倍；在病毒中加入一定的PRRSV抗体，再注射妊娠中期的胎儿，结果致病性显著高于单独注射PRRSV，同时在临床上常见到刚断奶仔猪呼吸道症状比育成猪严重得多，表明ADE对PRRSV的致病性有重要影响，也说明PRRSV抗体在不同水平时所起的作用完全不同，就象一把“双刃剑”，妨碍了PRRS的免疫防制和根除。

PRRSV另一个重要生物学特征是在猪体内存在持续感染(persistent infection)，即病毒在猪体内持续存在，但不表现临床症状，可持续数月甚至更长时间，导致长期的病毒血症。研究结果表明，PRRSV引起的病毒血症在猪群中可持续6～7周，甚至达16个月。持续感染与宿主因素、病毒因素等有关：①处于亚临床感染的猪常伴有病毒血症，这常被人们所忽视，尽管病毒血症持续时间长短不一，但亚临床感染的猪已成为PRRSV的主要携带者和重要的传染源，不仅有向外界排毒的可能，且在孕后感染胎儿，产下病毒血症的仔猪，感染健康猪，导致PRRSV在猪群中的循环传播，成为PRRSV持续性感染的重要原因；②在病毒方面，PRRSV嗜好在PAM、单核细胞等免疫相关细胞中增殖，导致免疫细胞的损伤，造成猪的免疫抑制(SUR)；③因PRRSV具有广泛的抗原变异性，特别是在病毒粒子表面具有诱导中和抗体功能的囊膜糖蛋白(GP5/E、GP4、GP3)抗原表位发生抗中和突变时，使之得以逃避免疫系统的识别和清除，造成长期的病毒血症和持续性感染，并诱发继发感染；④具有诱导中和抗体功能的囊膜糖蛋白(GP5/E、GP4)如过度糖基化，会影响中和抗体发挥中和病毒的作用。在持续性感染期间，PRRSV仍以较低的速度复制，病毒基因组5’非编码区、3’非编码区和核衣壳蛋白基因(0RF7)都保持高度的遗传稳定性，表明持续性感染的出现并不是多聚酶识别位点或转录起始位点突变的结果，而是糖蛋白基因(ORF2～5)和膜基质蛋白基因(ORF6)的突变与持续性感染有关。

PRRSV第3个重要的生物学特征是存在较强的基因突变，除病毒基质蛋白M基因和核衣壳蛋白N基因较保守外，其他基因的保守性较低。各分离株的毒力、抗原性差异较大，所引起的呼吸道症状、繁殖障碍的能力和病变的差异也较大。这种变异性使机体被动免疫和主动免疫对PRRSV的识别能力降低，从而PRRSV能逃避免疫系统的识别及中和抗体或细胞毒T细胞的杀伤作用。一般而言，欧洲分离到的毒株为欧洲型。美洲及其他地区分离到的毒株为美洲型。目前中国分离到的PRRSV毒株经鉴定均为美洲型，但推测欧洲型毒株在中国的出现只是时间问题。

由于PRRSV具有独特的ADE作用、持续性感染及较强的抗原基因变异性的生物学特性，加之社会因素(不良饲养管理、引种等)与自然因素(空气传播、鸟类带毒等)的影响，使得PRRS成为极难控制与净化的猪传染病之一。

4 结语

目前，随着分子生物学、分子免疫学等学科的发展，对PRRSV的研究正在不断深入。但很多尚未解决的问题仍然困扰着许多兽医工作者，特别是PRRSV的进化与来源、致病的分子机制、病毒在体内的复制与免疫学机制、病毒结构蛋白与功能的关系以及抗原变异的分子基础等，将是对PRRSV进行进一步研究的重点。

参考文献

[1] 童光志，周艳君，郝晓芳等.高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒的分离鉴定及其分子流行病学分析[J].中国预防兽医学报，2007，29（5）：323 ～327.

[2] Conzelmann K,Visser N,Van Woensel P,et a1.Molecular characterization of porcine epidemic abortion and respiratory virus.Amember of the arterivirus group[J].Virology,1993，329～339．

[3] Meulenberg J,Hulst M M,De Meijer E J,et a1.Lelystad virus-belongs to a new family，comprising lactate dehydrogenase elevating virus,equine arteritis virus,and simian haemorrhagic fever virus[J].Arch Virol(suppl),1994，9：441～448．

[4] Benfield D,Harris L,Nelson E,et a1.Properties of SIRS virus isolate ATCC VR-2332 in the United states and preliminary characterization of a monoantibody to this virus[J].Am Assoc Swine Pract Newsletter,1992a,4(4)：19～21．

[5] Benfield D,Nelson E,Collins J E,et a1.Characterization on swine infertility and respiratory syndrome (SIRS) virus (isolate ATCC VR-2332)[J].Vet Diagn Invest,1992b,4：127～133．

[6] Pastemak A O,Gultyaev A P,Spaan W J M,et a1.Gentic manipulation of arterivius alternative mRNA leader-body junction sites reveals tight regulation of structural protein expression[J].Virol,2004,74：11642～11653．

[7] Mengeling W L,Vorwald A C,Lager K M,et a1.Diagnsis of porcine reproductive and respiratory[J].Vet Diagn Invest,1995-7：3～16．

[8] Bautisa E M,Meulenberg J M,Choi C S,et a1.Structural polypeptides of the American(VR-2332)strain of porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) virus[J].Arch Virol,1996,141:1357～1365.

[9] Van Alistine W G.Stevenson G,Kanitz C L.Porcine reproductive and respiratory syndrome virus dose not exacerbate hyopneumoniae infection in young pigs[J].Vet Microbiol,1996,49:297～303．

[10] Sur J H,Doseter F A,Zimmerman J J,et a1.Excretion of porcine of porcine reproductive and respiratory syndrome virus[J].Vet Pathol,1998.36:506～514．

[11] Yoon K J,Wu L L,Zimmerman J J,et a1.Field isolate of porcine reproductive and respiratory syndrome virus(PRRSV)vary in their susceptibility to the humoral immune response to porcine reproductive and respiratory syndrome virus parental and attenuated strains[J].Virus Res,2001.79:189～200．

[12] 仇华吉，童光志．抗体依赖增强作用的免疫生物学特点及意义[J]．中国兽医科技，1999，29(7)：19～20．

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/bb17edd4240c844769eaee7f.html