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    充电课堂:如何防范非洲猪瘟,首先要了解它的病原学与致病机理!

    【摘要】:
    非洲猪瘟(Africanswinefever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的一种急性、热性、高度接触性传染病,主要表现出全身出血、呼吸障碍和神经症状等临床症状,因该病发生具有病程短、死亡率高等特征,给养猪业造成严重的经济损失,因此,世界动物卫生组织(OIE)将其列为法定报告动物疫病之一,我国将其列为一类动物传染病。尽管在病原学和致病机理方面的研究奠定了很多重要的理论基础,但截至目前,防
     
           非洲猪瘟 (African swine fever, ASF) 是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的一种急性、热性、高度接触性传染病, 主要表现出全身出血、呼吸障碍和神经症状等临床症状,因该病发生具有病程短、死亡率高等特征, 给养猪业造成严重的经济损失,因此,世界动物卫生组织 (OIE)将其列为法定报告动物疫病之一,我国将其列为一类动物传染病。尽管在病原学和致病机理方面的研究奠定了很多重要的理论基础,但截至目前, 防控该病仍缺乏有效的疫苗和治疗手段。本文就ASF病原学及致病机理方面的主要研究进展进行阐述。
     
    1、病原学
     
    1.1 形态结构
     
           ASFV是一种有囊膜包裹的线性双链DNA病毒, 属于双链DNA病毒目、非洲猪瘟病毒科、 非洲猪瘟病毒属,是ASFV家族中的唯一成员。病毒粒子在透射电镜下呈二十面体,由外而内分别为外囊膜、衣壳、内囊膜及核心构成。外囊膜为六角形,其来源可能是宿主的细胞膜,是病毒感染所必须的结构;衣壳直径为172~191nm的二十面体,对应1892~2172个衣壳粒,衣壳粒长13nm,宽5~6nm,直径13nm,衣壳粒间距7.4~8.1nm,呈中间有空的六边形棱柱体;病毒粒子内部是由包含基因组核酸的核蛋白以及类核构成的病毒核心,直径为70~100nm(图1)。
     
     
    1.2 基因组
     
     
    非洲猪瘟病毒的“真身”(电镜照片)| Wikipedia
     
           ASFV基因组结构与痘病毒类似,病毒基因组末端以共价键闭合,长度为170~190kb,含151个开放性阅读框 (ORFs),可编码150~200种蛋白质。基因组中央是长约125kb的保守区,该序列常作为ASFV的基因分型依据。 中央保守区的左端48kb和右端22kb中间区域存在差异, 这是不同分离株基因组长度差异的主要原因,与病毒的变异及免疫逃逸等机制密切相关。目前, 全病毒基因组序列已被测定的ASFV共有11株, 其中1株为适应Vero细胞培养的无毒力的西班牙BA71V分离株, 是当前用做实验室研究的常用毒株。
     
    1.3 基因组编码蛋白
     
           按ASFV编码蛋白的功能进行区分,可将这些蛋白分成四类。(1)组成病毒的结构蛋白,共有17种蛋白,主要包括P72, P49, P54, P220, P62, CD2v蛋白等。其中,P72蛋白表达于ASFV感染晚期, 位于病毒衣壳的表面, 具有良好的免疫原性和抗原性, 是病毒二十面体衣壳的重要组成成分,此外,P72编码基因具有较高的同源性, 常用于ASFV基因的分型;(2)参与病毒复制、转录及翻译过程起主要作用的酶和相关因子,如dUTPase、UBC酶、DNA聚合酶等;(3)影响宿主细胞功能的蛋白,如PA238L、IAP、BCL-2样凋亡抑制因子、P54等。其中,P54在ASFV诱导宿主细胞凋亡中发挥重要作用;(4)与病毒免疫逃逸机制相关的蛋白,如A238L与细胞IKB蛋白具有同源性, 可以抑制机体钙调蛋白磷酸酶的活性。
     
    1.4 流行毒株
     
           过去认为ASFV只有一个血清型,但最近研究报道发现,基于红细胞吸附抑制试验(HAI)可将32个ASFV毒株分成8个血清组。通过对所有已知的ASFV毒株进行遗传特征分析,可分为23个与地理相关的基因型(图2),说明了ASF 流行病学的复杂性。
     
     
           其中,22个基因型系从东非、南非的家猪或野生动物(包括野猪、散养猪及软蜱)体内分离获得;第23个基因型(genotype XXIII)系从东非埃塞俄比亚分离获得。当前我国流行的 ASFV 属于基因Ⅱ型,曾在莫桑比克、赞比亚和马达加斯加的家猪群流行 (Bastoset al., 2003; Bastos et al., 2004; Penrith et al., 2007),2007 年传入高加索地区的格鲁吉亚和俄罗斯。
     
    1.5 理化特性
     
           ASFV对温度敏感,抵抗力不强。加热56℃(70min)或60℃(20min),即可使病毒灭活;无血清介质中,pH<3.9或>11.5可使ASFV灭活;0.8%的氢氧化钠(30min)、含2.3%有效氯的次氯酸盐溶液(30min)、0.3%福尔马林(30min)、3%苯酚(30min)和碘化合物可灭活ASFV(表1)。
     
     
           ASFV在不同环境下的存活状态见表2。不同ASFV在死亡野猪尸体中可以存活长达1年;粪便中至少存活11天;在腌制干火腿中可存活5个月;在未经烧煮或高温烟熏的火腿和香肠中能存活3~6个月;4℃保存的带骨肉中至少存活5个月,冷冻肉中可存活数年;半熟肉以及泔水中也可长时间存活。
     
     
    2 致病机理
     
    2.1 ASFV与宿主细胞的相互作用
     
           猪的单核-巨噬细胞是ASFV感染的主要靶细胞,其次,ASFV也可感染树突状细胞、内皮细胞、巨核细胞、中性粒细胞等。ASFV通过与细胞表面的相关受体结合而侵入细胞,研究表明,病毒编码的许多蛋白参与了病毒与细胞表面受体的结合过程,如P54 、 P72等蛋白,细胞脂质胆固醇也参与了ASFV的感染过程。另外,Franzoni等研究表明,巨噬细胞表面的CD163受体与细胞对ASFV的易感性密切相关,但其是否介导ASFV感染还需进一步验证。ASFV与细胞表面受体结合后,进而介导宿主细胞发生胞吞作用,使病毒得以进入,随后则利用病毒囊膜与宿主细胞膜的相似相融机制逐步将病毒粒子释放到宿主细胞内,完成感染。
     
           ASFV进入细胞后,病毒核心在p37蛋白的介导作用下,被转运至细胞核周围。首先以自身携带的酶和相关因子进行早期mRNA的转录和翻译,从而为病毒复制和加工提供所需的各种酶,然后在细胞的胞浆内完成自我复制。Freitas等研究发现,在ASFV体外感染的早期阶段,细菌拓扑异构酶抑制剂可干扰ASFV病毒的复制,为相关药物潜在靶标的筛选和疫苗的研发提供了新的思路。
    ASFV病毒粒子组装是在胞浆中完成的,在病毒粒子装配阶段,被病毒蛋白修饰后的宿主内质网膜形成病毒粒子内膜,随后P72蛋白被装配到病毒粒子之中,在多种非结构蛋白的调节下,病毒晚期蛋白P49的表达最终形成二十面体病毒粒子。组装完成后,成熟的病毒颗粒在驱动蛋白提供的动力下,借助细胞骨架微管运输转移到细胞膜,通过细胞膜出芽的方式分泌到细胞外。
     
    2.2 ASFV与宿主动物的相互作用
     
           呼吸道和消化道是ASFV侵入家猪或野猪的主要门户,病毒侵入机体后,首先在扁桃体和下颌淋巴结的单核细胞和巨噬细胞中进行增殖,经2~15天孵育大量增殖后,伴随血液循环进入循环系统,引起病毒血症,病毒血症持续时间一般于感染后4~8天出现,可持续数周或数月。进入血液循环的ASFV可进一步在二次复制场所——骨髓、肺脏、肝脏中进行复制。
     
           ASFV病毒颗粒可侵袭毛细血管、动脉、静脉、淋巴结等的内皮细胞,病毒在感染过程中可诱导一些细胞因子释放,如IL-1、TNF-α及氧自由基等,从而导致相应组织、器官出现出血、浆液性渗出、血栓和梗死等病理变化。ASFV强毒株能导致大量的淋巴细胞凋亡,这种凋亡是由病毒感染的巨噬细胞表面或释放的细胞因子引起的,并最终导致T细胞和B细胞数量显著减少,从而影响对ASFV免疫应答,引起免疫抑制。
     
           ASFV对不同宿主的致病性差异主要取决于其与不同宿主间的相互作用。对家猪而言,不同ASFV毒株感染后可呈现急性死亡到亚临床感染等不同的临床症状;对野猪而言,感染ASFV后常表现为无临床症状且仅伴有低病毒血症;对蜱而言,主要是通过吸食带毒猪血液而感染ASFV,感染4周后,其体内就出现病毒复制,且保持较高的病毒滴度,通过叮咬又可将病毒从蜱体内传播到易感猪体内。
     
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