豬圓環(huán)病毒感染及動物模型研究進展*

鄧治邦,鄧潔汝,潘 蕎,余興龍

(湖南農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院,湖南長沙 410128)

豬圓環(huán)病毒感染及動物模型研究進展*

鄧治邦,鄧潔汝,潘 蕎,余興龍*

(湖南農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院,湖南長沙 410128)

1974年德國學者Tischer從多株連續(xù)傳代的豬腎細胞(PK-15)中發(fā)現(xiàn)了豬圓環(huán)病毒(PCV),其致病性及其疾病直到1991年才由Clark報道,稱為斷奶仔豬多系統(tǒng)衰竭綜合征(PMWS)。隨后,許多學者對PCV-2感染以及PMWS的動物模型建立進行了廣泛研究,證實了免疫激發(fā)及PCV-2與其他病原混合感染對PMWS的臨床癥狀與病理變化具有促進作用,闡述了PCV-2感染豬所表現(xiàn)的不同臨床癥狀類型。通過限菌仔豬與小鼠試驗性感染PCV-2,在病原致病性、病毒體內(nèi)分布與病理損傷等研究取得了新的進展,現(xiàn)對此作以綜述,為從事PCV-2研究者提供參考。

豬圓環(huán)病毒;病毒感染;病理損傷;動物模型

*通訊作者

豬圓環(huán)病毒2型(Porcine circovius type 2,PCV2)是斷奶仔豬多系統(tǒng)衰竭綜合征 (Post-weaning multisystemic wasting syndrome,PMWS)的主要病原[1-2],它不但引起斷奶仔豬發(fā)生衰竭、死亡、仔豬A2型先天性震顫(Congenital tremor A2,CT AII),而且還引起懷孕母豬流產(chǎn)(Productive failure)、成年豬呼吸道疾病綜合征(Porcine respiratory disease syndrome,PRDS)和豬皮炎腎病綜合征(Porcine dermatitis nephritis syndrome,PDNS)等疾病[3-4]。這些疾病的廣泛流行,嚴重影響了養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展,給許多國家和地區(qū)帶來巨大的經(jīng)濟損失[5-7]。更為嚴重的是PCV-2的感染可造成免疫抑制,引起其他各種病原的繼發(fā)感染,其經(jīng)濟損失更是難以估量。諸多試驗表明,單純的PCV-2感染往往為亞臨床型,而臨床表現(xiàn)型大多是由PCV-2與其他病原混合感染或繼發(fā)感染的結(jié)果,并表現(xiàn)出不同類型的臨床癥狀,從而給豬圓環(huán)病毒相關疾病(Porcine circovius associated diseases,PCVAD)及其動物模型的研究帶來一定的困難。為更好地探討PCV-2的致病性,現(xiàn)將有關PCVAD及其動物模型研究綜述如下。

1 PCV感染相關疾病

2006年3月,美國獸醫(yī)協(xié)會將由豬圓環(huán)病毒引起的疾病(如 PMWS,PDNS,PRDS,CT AII等)統(tǒng)一命名為PCVAD[8]。

1.1 斷奶仔豬多系統(tǒng)衰竭綜合征

PMWS的臨床癥狀表現(xiàn)為生長不良或停滯、體重顯著減輕、呼吸困難、神經(jīng)癥狀、腹瀉、黏膜蒼白或黃疸。病理特征為淋巴結(jié)腫大、肺斑點狀出血或可見灰-紅萎陷或堅實區(qū)[9]、胃潰瘍,以及不同程度的淋巴細胞缺失和肉芽腫炎癥[10]。PMWS主要發(fā)生于哺乳期和斷奶后3周～6周的仔豬,雖然PCV-2是PMWS發(fā)生的主要病原,但觸發(fā)PCV-2感染并使其發(fā)展為PMWS尚需諸多的因素,如病原體的共同感染(豬繁殖與呼吸綜合征病毒、豬細小病毒或細菌等)、免疫刺激(佐劑和疫苗)、環(huán)境因素(氨、有毒氣體)、應激因素(運輸、豬群合并)、宿主遺傳差異等。

1.2 豬皮炎和腎病綜合征

PDNS最早在英國記述,被認為是一種免疫介導的水皰性疾病,臨床癥狀為皮膚發(fā)生圓形或不規(guī)則的隆起,呈現(xiàn)紅色或紫色、中央為黑色的病灶,病灶融合成條帶和斑塊狀。病灶通常在后軀、后肢和腹部,有時亦可擴展到胸或耳。病理特征為腎腫大、蒼白,表面常有出血點[3]。特征性的顯微損害為全身性壞死性脈管炎[11]和纖維蛋白壞死性腎小球性腎炎,這種病理損害是Ⅲ型過敏反應的特征,屬免疫介導性障礙,由免疫復合物在脈管和腎小球微血管管壁上沉淀引起。PDNS主要在哺乳至育肥期豬中發(fā)生,通常呈散發(fā)。與PMWS一樣,其他病原體如多殺性巴氏桿菌,或者豬繁殖與呼吸綜合征病毒聯(lián)合PCV-2感染可誘發(fā)PDNS。

1.3 豬圓環(huán)病毒相關性繁殖障礙

PCV-2感染豬場常發(fā)生母豬繁殖障礙,其臨床癥狀包括流產(chǎn)、死產(chǎn)、木乃伊胎增多、斷奶前死亡率上升,新生仔豬中最常見的病理損害為非化膿性到壞死性或纖維素性心肌炎[12]。Madson D M等[13]證實了成年野豬精液中帶毒,并可將病毒傳遞于受交配的母豬,從而引起母豬繁殖障礙。

1.4 豬圓環(huán)病毒相關性中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病

Stevenson G W等報道PCV和先天性震顫之間有潛在聯(lián)系。近年來,仔豬A2型先天性震顫被進一步證實,在PCV-2感染的仔豬腦和脊髓中存在PCV-2核酸和抗原,試驗接種不吮乳的仔豬腦組織中PCV-2核酸也存在最多。此外,豬圓環(huán)病毒相關疾病還包括相關性肺炎、相關性腸炎,它們作為一種病理變化或癥狀存在于PMWS中,臨床難以與PMWS完全分開。

2 豬圓環(huán)病毒2型感染的動物模型

2.1 豬感染模型

關于PCV-2及其相關疾病的動物模型研究仍存在許多困難,迄今為止,還難以利用單純的PCV-2成功復制出PMWS病例[14]。PCV-2與其他病原體(如豬細小病毒,豬繁殖與呼吸綜合征病毒,豬肺炎支原體等)混合感染雖然有成功的報道,但仍存有不一致的觀點。自然感染的調(diào)查結(jié)果表明,PCVAD是由多方面的因素所引起的,并非所有感染PCV2的豬都會患有PCVAD。Li J X等[15]在患副豬嗜血桿菌病的豬群檢測到PCV2及豬繁殖與呼吸綜合征病毒,但并未導致 PMWS流行。目前認為引起PCV2感染的原因主要有以下4點,即病毒毒力、宿主易感性、并發(fā)感染以及免疫激發(fā)。試驗研究進一步證明,這4個因素是PCVAD模型中的重要組成部分[8]。

豬圓環(huán)病毒相關疾病從多數(shù)臨床病例中可得以證實[16],限菌仔豬由于不易受到共感染因素及其他病原體的影響被廣泛用作動物模型而用于PCVAD研究。Ellis J A等首次將PCV2接種限菌仔豬,他們發(fā)現(xiàn)在發(fā)生PMWS的病豬體內(nèi),除PCV2外還有豬細小病毒(Porcine parvovirus,PPV)感染,因此他們推測 PPV、PCV2與PMWS癥狀表現(xiàn)均有關系。Allan G M等對未吃初乳的仔豬進行PPV和PCV2混合感染,進一步證實Ellis J A等人的研究結(jié)果,不同的是在單獨接種PCV2的試驗組中,有1頭(1/4)未吃初乳仔豬表現(xiàn)出PMWS臨床癥狀和眼觀病變。Krakowka S等將純化后的PPV、PCV1和PCV2單獨或混合接種到限菌仔豬體內(nèi),試驗結(jié)果表明,單獨感染PPV、PCV1和PCV2的限菌仔豬并未表現(xiàn)任何臨床癥狀,單獨接種PCV2的限菌仔豬僅有輕度的肝炎病變,但PPV和PCV2混合感染的限菌仔豬則表現(xiàn)很嚴重的PMWS臨床癥狀和眼觀病變,同時在病變部位發(fā)現(xiàn)大量PCV2抗原。同時還發(fā)現(xiàn)引起PMWS的關鍵因素還有免疫激發(fā),7頭感染PCV2的仔豬接種貝血藍不完全佛氏乳化佐劑免疫2次,有5頭發(fā)生輕度或明顯的PMWS癥狀,而只接種PCV2的9頭仔豬均未發(fā)生PMWS,12頭感染PCV2的仔豬,接種含有礦物油的肺炎支原體疫苗有 5頭豬發(fā)生了 PMWS。說明免疫激發(fā)對PCV2引起PMWS具有重要作用,而單純的PCV2感染并不會引起PMWS。Yoon K J等[17]建立了以宮內(nèi)感染PCV2試驗豬模型,通過超聲影像引導,將PCV2經(jīng)腹腔注射到子宮,從而評價PCV2對母豬繁殖的影響,14頭實驗母豬在接受PCV2子宮內(nèi)接種后,有10頭發(fā)生死產(chǎn)或流產(chǎn)。Andraud M 等建立了PCV2傳染與時間相關聯(lián)的模型,發(fā)現(xiàn)仔豬與PCV2感染豬接觸時,于第4、11、18天,感染數(shù)從0依次遞增至7、8,而在感染后25、32、39天,感染數(shù)從4依次遞減為2、1,說明仔豬與病豬直接接觸而感染PCV2具有時間相關性,其平均感染時間為18.4 d[18]。

PCV2感染性克隆的構(gòu)建是為了了解PCV2在感染機體中的作用,以及由PCV2感染所引發(fā)的臨床表現(xiàn)。PCV2感染性克隆可以保證動物體內(nèi)接種物的純度以及種的同一性,這樣就可以使得對病毒的基因操作可以在分子水平上評估其遺傳改變所引起的生物效應。Harding JC等將克隆的PCV2a/2b接種到無菌豬,引發(fā)了全身性PMWS病變[19],同時有證據(jù)表明PCV2b較PCV2a的毒力強,所致病變也較為嚴重[19-20],說明特定的毒株(某些強毒株)可以獨立復制出PCVAD。然而,大多數(shù)的PCV2毒株都需要其他的輔助因素共同作用才能誘導PCVAD。

2.2 小鼠感染模型

Kiupel M等(2001)以PCV2實驗性感染Balb/c小鼠,發(fā)現(xiàn)小鼠可以產(chǎn)生明顯的顯微病理變化,組織學病變以免疫器官淋巴細胞活化(大淋巴細胞增殖)、淋巴細胞凋亡與壞死為特征。Opriessnig T等[21]利用 Balb/c、C57BL/6、C3H/HeN 小 鼠,Cságola A 等[22]以NMRI鼠感染 PCV2均沒有發(fā)現(xiàn)小鼠有任何病理變化產(chǎn)生,但在接種鼠血液內(nèi)可檢出PCV2 DNA。Li J等[23]以昆明小鼠成功感染了PCV2,并在部分病例中見到淋巴結(jié)和脾臟腫大,組織學病變表現(xiàn)為淋巴器官細胞凋亡與衰減、肺毛細血管內(nèi)血栓形成,間質(zhì)性肺炎,以及肝組織內(nèi)淋巴細胞浸潤、血管內(nèi)有炎癥細胞滯留等。苗嵐飛等[24]發(fā)現(xiàn)連續(xù)攻毒的小鼠其抗體水平比一次攻毒組高,主要的病理損傷集中在淋巴結(jié)。羅玉均等[25]發(fā)現(xiàn)PCV2可以感染小鼠并對小鼠具有一定的致病性。綜合上述研究結(jié)果,小鼠作為PCV2感染模型仍存有爭議,但作為PCV2的宿主有其共識,由于小鼠感染PCV2其病理變化產(chǎn)生與否與其毒株和病毒亞型間毒力差異有關,國際上將PCV2至少分有兩個亞類,即PCV 2a和2b,多數(shù)學者認為PCV2b對豬和小鼠有較強的致病力,據(jù)筆者試驗研究表明,PCV2b對昆明小鼠具有較高的感染性,眼觀病變見頸淋巴結(jié)腫大與出血、肺出血及肝局灶性壞死、脾淤血腫脹,組織學病變以免疫器官淋巴細胞凋亡與壞死,肺支氣管周圍及肝小葉內(nèi)大量淋巴細胞增生、單核細胞聚集為特征,免疫組化和聚合酶鏈反應(Polymerase chain reaction,PCR)檢測在感染鼠多臟器內(nèi)可檢出病毒[26]。

3 結(jié)語

目前,PCV-2已經(jīng)成為嚴重阻礙我國養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的主要病原之一,國內(nèi)關于PCV-2感染及其相關疾病的研究已有眾多報道,對PCV-2感染的動物模型也做了很多研究,特別是優(yōu)化診斷方法和PCV-2疫苗研制取得了可喜的成就,但在生產(chǎn)實踐中,仔豬圓環(huán)病毒病依然流行甚廣,危害嚴重,經(jīng)濟損失極大,因此,關于該病的流行病學、發(fā)病機理、免疫防控等方面仍存有大量的問題待人們?nèi)ダ^續(xù)探究。為此,深入了解PCV-2致病機理和建立理想的PCV-2感染動物模型對豬圓環(huán)病毒病的研究與防控具有重要意義。

[1]Ha Y,Lee Y H,Ahn K K,et al.Reproduction of postweaning multisystemic wasting syndrome in pigs by prenatal porcine circovirus 2 infection and postnatal porcine parvovirus infection or immunostimulation[J].Vet Pathol,2008,45(6):842-848.

[2]Wallgren P,Brunborg I M,Blomqvist G,et al.The index herd with PMWS in Sweden:presence of serum amyloid A,circovirus 2 viral load and antibody levels in healthy and PMWS-affected pigs[J].Acta Vet Scand,2009,51(1):13-22.

[3]Johnstone A C,Lawton D E.Porcine dermatitis and nephropathy syndrome in New Zealand[J].N Z Vet J,2008,56(2):94-99.

[4]Phaneuf L R,Ceccarelli A,Laing J R,et al.Porcine dermatitis and nephropathy syndrome associated with porcine circovirus 2 infection in a Yorkshire pig[J].J Am Assoc Lab Anim Sci,2007,46(3):68-72.

[5]Cheung A K,Lager K M,Kohutyuk O I,et al.Detection of two porcine circovirus ty pe 2 genotypic groups in United States swine herds[J].Arch Virol,2007,152(5):1035-1044.

[6]Grau-Roma L,Hjulsager C K,Sibila M,et al.Infection,excretion and seroconversion dynamics of porcine circovirus type 2(PCV2)in pigs from post-weaning multisy stemic wasting syndrome(PMWS)affected farms in Spain and Denmark[J].Vet Microbiol,2009,135(3-4):272-282.

[7]Kawashima K,Katsuda K,T sunemitsu H.Epidemiological investigation of the prevalence and features of postweaning multisy stemic wasting syndrome in Japan[J].J Vet Diagn Invest,2007,19(1):60-68.

[8]Opriessnig T,Meng X J,Halbur P G.Porcine circovirus type 2-associated disease:Update on current terminology,clinical manifestations, pathogenesis, diagnosis, and intervention strategies Pathogenesis of PCVAD[J].Vet Diagn Invest,2007,19(6):591-615.

[9]Palzer A,Ritzmann M,Wolf G,et al.Associations between pathogens in healthy pigs and pigs with pneumonia[J].Vet Rec,2008,162(9):267-271.

[10]Harding J C,Baker C D,Tumber A,et al.Porcine circovirus-2 DNA concentration distinguishes wasting from nonwasting pigs and is correlated with lesion distribution,severity,and nucleocapsid staining intensity[J].Vet Diagn Invest,2008,20(3):274-282.

[11]Langohr I M,Stevenson G W,Nelson E A,et al.Vascular lesions in pigs experimentally infected with porcine circovirus type 2 serogroup B[J].Vet Pathol,2010,47(1):140-147.

[12]Pescador C A,Bandarra P M,Castro L A,et al.Co-infection by porcine circovirus type 2 and porcine parvovirus in abo rted fetuses and stillborn piglets in southern Brazil[J].Pesq Vet Bras,2007,27:425-429.

[13]Madson D M,Ramamoorthy S,Kuster C,et al.Characterization of shedding patterns of Porcine circovirus ty pes 2a and 2b in experimentally inoculated mature boars[J].J Vet Diagn Invest,2008,20(6):725-734.

[14]Lager K M,Gauger P C,Vincent A L,et al.M ortality in pig s given porcine circovirus type 2 subg roup 1 and 2 viruses derived from DNA clones[J].Vet Rec,2007,161(12):428-429.

[15]Li J X,Jiang P,Wang Y,et al.Genotyping of Haemophilus parasuis from diseased pigs in China and prevalence of two coexisting virus pathogens[J].Prev Vet Med,2009,91(2-4):274-279.

[16]McIntyre L,Chaiyakul M,Clark E G,et al.Genomic analysis of porcine circovirus type-2 isolates in Alberta pigs demonstrating clinical po rcine circovirus associated disease(PCVAD)[J].Can J Vet Res,2010,74(2):149-152.

[17]Yoon K J,Jepsen R J,Pogranichniy R M,et al.A novel approach to intrauterine viral inoculation of swine using PCV type 2 as a model[J].Theriogenology,2004,61(6):1025-1037.

[18]Andraud M,Grasland B,Durand B,et al.Modelling the time-dependent transmission rate for porcine circovirus type 2(PCV2)in pigs using data from serial transmission experiments[J].J R Soc Interface,2009,6(30):39-50.

[19]Harding J C,Ellis J A,McIntosh K A,et al.Dual heterologous porcine circovirus genogroup 2a/2b infection induces severe disease in germ-free pigs[J].Vet Microbiol,2010,145(3-4):209-219.

[20]Wiederkehr D D,Sydler T,Buergi E,et al.A new emerging genotype subgroup within PCV-2b dominates the PMWS epizooty in Switzerland[J].Vet Microbiol,2009,136(1-2):27-35.

[21]Opriessnig T,Patterson A R,Jones D E,et al.Limited susceptibility of three different mouse(M us musculus)lines to Porcine circovirus-2 infection and associated lesions[J].The Canadian Journal of Veterinary Research,2009,73(2):81-86.

[22]Cságola A,Cadar D,Tuboly T.Replication and transmission of porcine circovirus type 2 in mice[J].Acta Vet Hung,2008,56(3):421-427.

[23]Li J,Yuan X,Zhang C,et al.A mouse model to study infection against porcine circovirus ty pe 2:viral distribution and lesions in mouse[J].Virol J,2010,7(1):158.

[24]苗嵐飛,崔尚金,張超范.豬圓環(huán)病毒2型感染昆明小鼠模型的建立[J].中國獸醫(yī)科學,2008,38(06):475-478.

[25]羅玉均,張桂紅,陳建紅.豬圓環(huán)病毒2型對BALB/c小鼠的感染試驗研究[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2008(10):55-57.

[26]Deng Z B,Wang N D,Xu D J,et al.Viral distribution and lesions in Kunming mice experimentally infected with porcine circovirus type 2b[J].Vet Res Commun,2011,35(3):181-192.

Advance in Porcine Circovirus Infection and It＇s Animal Models

DENG Zhi-Bang,DENG Jie-ru,PANG Qiao,YU Xing-long

(College of veterinary medicine of Hunan Agricultural University,Changsha,Hunan,410128,China)

Tischer an Germany scholar have found porcine circovirus(PCV)from PK-15 cells since 1974,up to1991 the pathogenicity of PCV2 and PMWS were reported by Clark.From then,many studies on PCV2 infection and animal models of PMWS were carried out,the results appealed that immune stimulation and PCV2 with other pathogen co-infection had contributed to clinical signs or pathological lesions in PCV2-infected pigs and mice.Porcine circovius associated diseases(PCVAD)were reported worldwide.Pigs and mice as animal models were used in PCV2 infection and the advanced results of viral pathogenicity,lesions and distribution in these animal models have been demonstrated either.With the aim of contributing to researchers who worked on the studies of PCV2 or porcine circoviurs associated diseases,the latest research about PCV2 and PCV2-associated diseases were summarized.

Porcine circovirus;Porcine circovirus infection;viral lesions;Animal models

S852.659.2

A

1007-5038(2011)08-0085-04

2011-12-20

國家自然科學基金項目(30972167)

鄧治邦(1963-),男,湖南邵東人,教授,博士,主要從事動物病理子研究。