豬流行性腹瀉流行病學(xué)研究進(jìn)展

牛江婷 ， 伊淑帥 ， 胡桂學(xué) ， 郭衍冰, 2 ， 張 雙 ， 郭夢茹 ， 董國英

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 ， 吉林 長春 130118 ； 2.吉林省畜牧獸醫(yī)科學(xué)研究院 ， 吉林 長春 130062 ；3.北京師范大學(xué) 全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院 ， 北京 海淀 100875)

豬流行性腹瀉(PED)是由豬流行性腹瀉病毒(PEDV)感染引起的一種以急性腹瀉、嘔吐、嚴(yán)重脫水為主要臨床癥狀的急性、高度傳染性、高致死性病毒性腸道傳染病。PEDV可感染各年齡段的豬，以哺乳仔豬最易感，經(jīng)口鼻感染后病毒直接進(jìn)入小腸，在腸絨毛上皮細(xì)胞增殖進(jìn)而對細(xì)胞器造成損傷，導(dǎo)致的細(xì)胞功能障礙引起腸黏膜細(xì)胞壞死、腸絨毛脫落，從而引起腹瀉，脫水，小腸臌氣、擴張、積液等臨床癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致仔豬死亡[1]。自PEDV首次報道至今的近40年內(nèi)，已經(jīng)給亞洲、歐洲等國家和地區(qū)的養(yǎng)豬業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，是制約養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的重要病毒性傳染病之一。

2010年，PEDV變異毒株首次在我國出現(xiàn)，并迅速在免疫豬群內(nèi)流行，造成了大規(guī)模的PED暴發(fā)，至今仍未得到有效的控制[2]。2013年，美國首次暴發(fā)大規(guī)模的PEDV變異毒株流行并迅速傳播到美國各大洲，蔓延至加拿大、墨西哥等北美國家，造成約10%豬群的死亡，累計死亡仔豬超過700萬頭[3-4]。2014年初，韓國、臺灣、日本等亞洲國家與地區(qū)相繼暴發(fā)嚴(yán)重的PED疫情，經(jīng)毒株分離與基因序列分析證明與中國、美國流行的變異毒株同源性極高，同屬PEDV變異毒株[5]。截止2016年12月，PEDV變異毒株已經(jīng)席卷亞洲、歐洲、美洲的大部分國家與地區(qū)，對世界養(yǎng)豬業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此，了解PED的病原學(xué)、流行病學(xué)、流行現(xiàn)狀以及分子流行病學(xué)特點，對該病的診斷與防治至關(guān)重要。本文綜合近年來的相關(guān)研究對PED流行病學(xué)進(jìn)行了簡要論述，并分析了2010年以來中國與其他國家PEDV變異毒株的分子流行病學(xué)特點，以期為PED有效防控策略的制定提供理論依據(jù)。

1 病原學(xué)特征

PEDV屬于尼多病毒目、冠狀病毒科、冠狀病毒屬成員，與豬傳染性胃腸炎病毒、人類新發(fā)冠狀病毒NL63同屬于α-冠狀病毒。PED病毒粒子多呈球形，直徑約120～160 nm，有囊膜，囊膜表面有長約15～23 nm的花瓣樣纖突，呈放射狀分布[6]。PEDV為單股正鏈RNA病毒，基因組全長約28 kb，基因組結(jié)構(gòu)為5′UTR - ORF1a/1b - S - ORF3-E-M-N-3′poly(A)[1]。ORF1a/1b編碼的復(fù)制酶多糖蛋白在病毒感染早期與病毒復(fù)制過程中發(fā)揮作用；ORF3與PEDV細(xì)胞適應(yīng)性與病毒毒力有關(guān)，可用于區(qū)分強弱毒株；S、M、E、N基因分別編碼結(jié)構(gòu)蛋白纖突糖蛋白、小包膜糖蛋白、膜糖蛋白與核衣殼蛋白，參與PEDV與宿主細(xì)胞的融合、病毒復(fù)制以及機體的免疫應(yīng)答，決定病毒性狀[1, 7]。其中，S與M蛋白是決定病毒侵襲與增殖的主要糖蛋白，也包含誘導(dǎo)機體產(chǎn)生中和抗體的主要抗原表位。此外，S與M基因也被廣泛應(yīng)用于PEDV的分子流行病學(xué)調(diào)查。

PEDV對有機溶劑的抵抗力較弱，乙醚、氯仿、甲醛等均可以使PEDV失去感染性；pH值<4的酸性消毒液與pH值>9的堿性消毒液處理也可使病毒滅活；但PEDV對溫度的抵抗力相對較強，4 ℃～50 ℃環(huán)境中保存6 h，仍具有感染性[5]。

2流行病學(xué)

2.1 流行特征 PEDV感染全球分布廣泛，但并未形成大規(guī)模的流行，主要以散發(fā)或地方流行為主。流行病學(xué)調(diào)查顯示，PED的發(fā)生存在明顯的季節(jié)性，多發(fā)于寒冷的冬季與冬春交接月份，其他季節(jié)也可發(fā)病，但不會造成大規(guī)模的流行[5]。PEDV只感染豬，各年齡段的豬均可感染發(fā)病，其中以哺乳仔豬最為嚴(yán)重。歐美地區(qū)PEDV引起的腹瀉主要集中于架子豬、育肥豬與青年仔豬，發(fā)病率可達(dá)到20%，我國在內(nèi)的亞洲國家PEDV主要感染哺乳仔豬、斷奶仔豬與育肥豬，發(fā)病率達(dá)到100%，病死率約50%，部分地區(qū)與豬場病死率可達(dá)到90%以上[1,5-6]。

2.2 傳染源與傳播途徑 PEDV感染的發(fā)病豬、陰性帶毒豬以及臨床康復(fù)豬均可成為傳染源散播病毒。PEDV帶毒豬主要通過糞便排毒，也可通過口腔分泌物排出病毒。糞口傳播是PEDV的主要傳播途徑，糞便污染的飼料、飲水、器具以及飼養(yǎng)員的衣物、鞋、用具等都可以散播病毒，通過消化道感染后引起豬群發(fā)病。帶毒豬與健康豬的直接接觸也可以傳播病毒。此外，哺乳母豬乳汁PEDV病原學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示帶毒豬乳汁中也攜帶有PEDV，并可以通過哺乳垂直傳播。PEDV是否可以通過呼吸道進(jìn)行傳播一直存在爭議，但PEDV帶毒豬可以通過口腔分泌物排毒，健康豬也可以通過口腔感染空氣環(huán)境中的PEDV“氣溶膠”而發(fā)病[8]。

2.3 發(fā)病機理 PEDV感染的首要條件是病毒粒子表面的纖突糖蛋白與細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合。豬氨基肽N(porcine aminopeptidase N，pAPN)是PEDV的跨膜受體，在仔豬小腸黏膜中表達(dá)量豐富，可達(dá)到腸細(xì)胞膜蛋白總量的8%以上，主要分布于仔豬空腸、回腸的刷狀緣[9]。PEDV經(jīng)口鼻感染后，直接進(jìn)入小腸，病毒表面的S蛋白受體結(jié)合域與pAPN特異性結(jié)合，進(jìn)入腸上皮細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而在胞漿內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器內(nèi)膜上復(fù)制、組裝，最后在E蛋白與M蛋白的相互作用下促進(jìn)成熟的病毒粒子以出芽方式釋放到細(xì)胞外[10]。PEDV在增殖過程中造成細(xì)胞器的損傷，繼而出現(xiàn)細(xì)胞功能障礙，導(dǎo)致腸絨毛萎縮、吸收面積減少、小腸堿性磷酸酶含量顯著減少，從而引起營養(yǎng)物質(zhì)吸收障礙，導(dǎo)致仔豬腹瀉、脫水、死亡。此外，PEDV在疫苗免疫壓力與病毒進(jìn)化過程中形成了某些特定的機制來逃逸機體的抗病毒天然免疫，通過躲避、偽裝、攻擊等方式拮抗干擾素的產(chǎn)生，抑制宿主的抗病毒免疫應(yīng)答[11]。

3 豬流行性腹瀉流行概況

世界范圍內(nèi)PEDV造成的流行主要可以分為5個階段，分別為英國、比利時小范圍流行(1977-1988年)，歐洲與亞洲東部流行(1990-2000年)，泰國PED暴發(fā)(2007-2008年)，中國PEDV變異毒株流行(2010-2013年)與世界PEDV變異毒株流行(2013-2016年)。

PED于20世紀(jì)70年代初期在英國、比利時出現(xiàn)并造成小范圍流行，1978年首次從腹瀉仔豬體內(nèi)分離到該病病原，并命名為PEDV[12]。此后，朝鮮、韓國、日本、中國等國家與地區(qū)相繼分離到PEDV毒株，但并未形成大范圍的流行[1]。

1990-2000年，日本、韓國與中國等亞洲東部國家暴發(fā)PED，對當(dāng)?shù)仞B(yǎng)豬業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。1993年日本暴發(fā)的PED導(dǎo)致14 000只豬死亡，哺乳仔豬死亡率達(dá)到100%；韓國腹瀉仔豬病原學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，約56.3%的腹瀉豬群是由PEDV感染引起的，并造成10日齡仔豬的大量死亡；2001年，我國暴發(fā)PED，造成多個省份約50.4%的哺乳仔豬感染發(fā)病[5-6]。同時期，荷蘭、匈牙利、英格蘭等歐洲國家雖沒有出現(xiàn)PED的大規(guī)模流行，但病原學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，豬群中PEDV陽性率高達(dá)50%以上，分析發(fā)現(xiàn)病毒以一種特有的形式在豬群中持續(xù)傳播并不斷發(fā)生變異[5]。

2007年，泰國暴發(fā)PED，新生仔豬的死亡率高達(dá)100%，流行毒株基因的遺傳進(jìn)化分析證明，泰國流行毒株與2006年中國多地區(qū)流行毒株同源性達(dá)到96.5%～99.7%，提示一種新型PEDV在亞洲地區(qū)出現(xiàn)，并威脅著養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展[13]。

2010年，中國廣東、廣西、四川等南部省份先后暴發(fā)PED，在免疫豬群中造成了大規(guī)模流行，經(jīng)毒株分離與基因分析，證明新流行毒株為不同于以往經(jīng)典毒株的PEDV變異毒株[2]。2010-2013年，PEDV變異毒株逐漸向北散播，在我國29個省造成大范圍流行，發(fā)病率達(dá)到57.8%～92.7%，對我國豬養(yǎng)殖業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

2013年，美國23個州相繼發(fā)生PEDV變異毒株的流行，并蔓延至加拿大、墨西哥等北美國家；2014年，PEDV變異毒株在世界范圍內(nèi)大規(guī)模流行，導(dǎo)致德國、意大利、法國等歐洲國家與日本、朝鮮、韓國等亞洲國家哺乳仔豬與育肥豬的大面積死亡，對全球養(yǎng)豬業(yè)造成嚴(yán)重的威脅[1, 5, 14-15]。

4 國內(nèi)外PEDV分子流行病學(xué)特征

S、M、ORF3基因以及PEDV全基因序列的系統(tǒng)進(jìn)化分析常用于衡量不同地區(qū)與不同階段PEDV變異毒株的親緣關(guān)系。2001年以前，世界范圍內(nèi)流行的PEDV毒株主要以經(jīng)典毒株CV777及其親緣關(guān)系較近的毒株為主。2001-2010年，PEDV毒株的不斷變異形成各地區(qū)特有的流行毒株，如我國流行的JS-2004-2、LJB/03、JS2008毒株，泰國07NP01、08NP04、08RB04毒株，韓國BI1482、KNU-0802、MF3809毒株等[5-6, 16]。雖然各地區(qū)的流行毒株存在穩(wěn)定的遺傳變異并形成特有的基因型，但經(jīng)典毒株的相關(guān)疫苗仍可發(fā)揮充分的保護作用。S、M與ORF3基因遺傳進(jìn)化分析表明，2001-2010年，我國PEDV流行毒株與韓國毒株、泰國流行毒株具有較近的親緣關(guān)系，并與JS-2004-2毒株形成了一個單獨的分支，進(jìn)一步證明亞洲地區(qū)出現(xiàn)了新型PEDV流行毒株[5, 17]。2010年，PEDV變異毒株的再次大規(guī)模暴發(fā)致使疫苗株CV777免疫失敗，基因比對發(fā)現(xiàn)PEDV變異毒株相比經(jīng)典毒株，S基因出現(xiàn)了15個堿基的插入與6個堿基的缺失，并伴有大量點突變。其中S基因突變率最高，為6.1%，其次為E基因(4.0%)，N基因突變率達(dá)到3.6%[18]。根據(jù)S基因高變區(qū)S1區(qū)的基因序列差異，將PEDV毒株劃分為兩個基因組：GⅠ與GⅡ。GⅠ基因組包括PEDV疫苗株CV777、DR13，2001-2010年亞洲流行毒株；GⅡ基因組主要是2010年以后世界范圍內(nèi)流行的PEDV變異毒株以及2001-2010年流行的部分毒株(JS-2004-2株等)。GⅡ基因組又分為兩個分支，我國2010-2013年流行的變異毒株HB-2012-1、GHGD-01毒株形成了GⅡa分支；2013-2016年我國流行的毒株CH/GD-22/2014、CH-SHC-12-2014、CH-JPYC-02-2015，美國Colordo毒株以及歐洲、韓國、日本流行的變異毒株形成了GⅡb分支[18-19]。進(jìn)一步的基因分析發(fā)現(xiàn)，2010年出現(xiàn)的變異毒株與JS-2004-2、07NP01、08NP04、KNU-0802等亞洲流行毒株同源關(guān)系較近，存在相同的基因變異，進(jìn)一步說明PEDV變異毒株的出現(xiàn)并非偶然，而是經(jīng)過長期的不斷變異進(jìn)化而來的。此外，GⅡb分支的毒株與GⅡa、GⅠ均具有較高的同源性，可能為兩個基因組毒株發(fā)生基因重組的結(jié)果，提示PEDV變異毒株仍在發(fā)生基因變異與基因重組，可能形成新的毒株再次引起PED的暴發(fā)流行。

5 結(jié)語

PEDV作為豬的一種急性、高度傳染性、高致死性病毒性傳染病病原，對世界養(yǎng)豬業(yè)造成了嚴(yán)重的威脅。目前，2010年出現(xiàn)的PEDV變異毒株已得到了階段性的控制，但PEDV高頻的基因變異與基因重組仍會進(jìn)化出新的變異毒株造成再次流行或暴發(fā)。因此，進(jìn)行全面而廣泛的PEDV流行病學(xué)與病原學(xué)研究，對PEDV新型毒株的預(yù)警與PED綜合防控策略的制定至關(guān)重要。此外，與其他冠狀病毒相比，PEDV的研究相對比較落后，PEDV新型疫苗、反向遺傳操作、黏膜免疫機理、病毒變異機制以及抗PEDV藥物靶標(biāo)等方面都有待進(jìn)一步深入的研究。

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