SAT2型口蹄疫分子病原學(xué)與分子流行病學(xué)研究進(jìn)展

李國秀 丁耀忠 李茜

摘要 口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種人畜共患的高度接觸性傳染病?，F(xiàn)已確定有7種病毒血清型，即O、A、C 型，SAT1，SAT2，SAT3和Asia 1型，SAT2至少由14個遺傳拓?fù)湫秃?個血清亞型組成，SAT2主要流行于撒哈拉沙漠以南的非洲地區(qū)，主要感染野生動物尤其是非洲水牛，給發(fā)病地區(qū)的畜牧業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。主要從分子病原學(xué)和分子流行病學(xué)對SAT2口蹄疫研究情況進(jìn)行綜述，為SAT2型口蹄疫的防控提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 SAT2型口蹄疫;分子病原學(xué);分子流行病學(xué)

中圖分類號 S85文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）19-0004-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.19.002

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract Footandmouth disease is a highly contagious infectious disease caused by footandmouth disease virus. Seven virus serotypes have been identified， namely， O， A， C， SAT1， SAT2， SAT3 and Asia 1.SAT2 consists of at least 14 genetic topologies and 3 serum subtypes.SAT2 is mainly popular in subSaharan Africa，mainly infected wild animals especially African buffalo. It brought huge loss to the animal husbandry of epidemic area. Therefore， the paper mainly reviewed the research on SAT2 FMD from the aspects of molecular etiology and molecular epidemiology， and provided theoretical basis for the prevention and control of SAT2 FMD.

Key words SAT2 FMD;Molecular etiology;Molecular epidemiology

口蹄疫（footandmouth disease，F(xiàn)MD）是由口蹄疫病毒（footandmouth disease virus，F(xiàn)MDV）引起的一種急性、烈性、高度接觸性傳染病。該病毒主要感染偶蹄獸，對畜牧養(yǎng)殖業(yè)及全球的國際貿(mào)易造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并且嚴(yán)重危害人類健康。國際獸疫局（OIE）將其定義為A類動物疾病之首，我國將口蹄疫列為一類傳染病。FMDV有7種病毒血清型，即O、A、C、SAT1、SAT2、SAT3和Asia1，極易變異，但7種血清型之間幾乎無交叉反應(yīng)，即感染或接種一種血清型疫苗并不會對其他血清型產(chǎn)生免疫力。因此，必須對引起疫情的病毒進(jìn)行分離，并對其進(jìn)行特征描述，以便選擇合適的疫苗[1-3]?？谔阋卟《镜?個血清型在全球流行范圍并不均勻，其中南非型口蹄疫（southern African territory foot and mouth disease，SAT）主要在非洲和亞洲流行[4]，A和O在世界上廣泛分布，Asia1型主要分布在亞洲。近年SAT2已經(jīng)出現(xiàn)了跨境傳播的危險，其已從撒哈拉沙漠以南經(jīng)北非傳至巴勒斯坦等國家，并在中東地區(qū)開始蔓延[5-6]，從而增大了我國暴發(fā)SAT2的風(fēng)險。目前，我國在口蹄疫方面的研究只局限于 O、A、C、Asia 1型，缺乏對SAT2型口蹄疫的檢測技術(shù)及疫苗的研究[7]。筆者主要針對SAT2型口蹄疫的分子病原學(xué)與流行病學(xué)進(jìn)行綜述，旨在為SAT2型口蹄疫的防控提供理論基礎(chǔ)。

1 分子病原學(xué)

1.1 病毒基因組的結(jié)構(gòu)

南非型口蹄疫同其他FMD一樣，同屬于微RNA病毒科，口蹄疫病毒屬，是單股正鏈小RNA病毒，完整的基因組RNA具有感染性，進(jìn)入細(xì)胞之后可以復(fù)制出感染性病毒?；蚪M全長約有8 500個核苷酸，分為3個主要區(qū)域：5UTR區(qū)、ORF區(qū)和 3UTR 區(qū)[8]。3末端連接多聚腺苷酸尾巴，并且FMDV基因組的3末端非翻譯區(qū)在病毒復(fù)制中起著至關(guān)重要的作用，病毒poly（A）尾的莖環(huán)結(jié)構(gòu)與其結(jié)合蛋白PABP作用后，病毒才開始啟動轉(zhuǎn)錄與翻譯[9]。5UTR長約1 300個核苷酸，占全長基因組的12%，有多個“三葉草”二級結(jié)構(gòu)，通過第一個核苷酸U與一個23～24個氨基酸組成的基因組連接蛋白VPg（3B）共價連接，5UTR能夠穩(wěn)定病毒基因組結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)病毒的生命周期[10]。ORF編碼一個多聚蛋白，大約有7 000 nt，病毒蛋白酶將多聚蛋白切割成不同肽段，主要編碼 L 蛋白、P1 結(jié)構(gòu)蛋白、P2和P3非結(jié)構(gòu)蛋白。P1結(jié)構(gòu)蛋白在后期的病毒翻譯和修飾過程中被 3Cpro蛋白酶裂解為3個主要的病毒結(jié)構(gòu)蛋白VP0、VP1和VP3[11]。P2和P3在3C蛋白酶的作用下產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)蛋白2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D。在病毒粒子的裝配過程中，VP0、VP1和VP3先組裝成 5S 聚集體再形成 14S 顆粒體，最后由12個14S 顆粒體組裝成75S病毒的空殼蛋白體[12]。

1.2 病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)特征

電子顯微鏡觀察，口蹄疫的病毒粒子呈圓形，表面光滑，直徑為27～30 nm，沉降系數(shù)為146S，無囊膜，呈二十面體對稱，由蛋白衣殼包裹基因組RNA組成核衣殼。衣殼由60個VP1、VP2、VP3和VP4分子組成。病毒P1蛋白主要編碼病毒的衣殼蛋白，其中VPl編碼的1D蛋白大部分裸露于病毒粒子表面，是決定病毒抗原的主要成分[8]。VP1中大約10個氨基酸殘基凸出于衣殼表面所組成得G-H環(huán)，G-H環(huán)包含有精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸序列（ RGD），是病毒與細(xì)胞受體的主要結(jié)合位點，也是與中和抗體的主要結(jié)合位點。研究表明，SAT2型口蹄疫病毒至少有2個抗原位點，1個位于RGD基序下游的VP1的G-H循環(huán)中，另1個位于VP1的C端210殘基處[13]。由于FMDV的VP1分子的變異性最高，所以在病原調(diào)查、流行病學(xué)研究、基因工程疫苗研發(fā)等方面，VP1蛋白的研究具有重要的意義。VP0被3Cpro蛋白酶進(jìn)一步裂解為VP2和VP4，VP4位于衣殼內(nèi)部，3C蛋白酶能夠調(diào)控宿主細(xì)胞蛋白的轉(zhuǎn)錄和翻譯，導(dǎo)致干擾素等多種抗病毒因子的低水平表達(dá)，從而逃避宿主細(xì)胞的抗病毒防御反應(yīng)。而在口蹄疫非結(jié)構(gòu)蛋白中，3C基因、L基因和2A基因這3種蛋白水解酶，也一定程度上參與了多聚蛋白的裂解并對病毒復(fù)制中病毒衣殼的組裝也發(fā)揮著重要作用[14]。此外，SAT2 型口蹄疫病毒有較強(qiáng)的耐熱性，其熱穩(wěn)定性在48～54 ℃[15]。

2 流行病學(xué)

2.1 分子流行病學(xué)特征

FMD最早發(fā)生于意大利，17—19世紀(jì)，在英國、法國等歐洲國家多次流行。1967年英國暴發(fā)口蹄疫，導(dǎo)致42萬頭牲畜被撲殺。2001年英國口蹄疫再次暴發(fā)，波及范圍之廣，蔓延速度之快前所未有，為了控制疫情，593萬頭動物被撲殺，給英國造成的直接和間接損失高達(dá)200億英鎊。SAT1～SAT3在亞撒哈拉地區(qū)占有重要地位，南非地區(qū)1931—1990年的350次口蹄疫暴發(fā)中，南非型占73%。1962—1965和1969—1970年SAT1型侵入中東地區(qū)[16]，1990年也門出現(xiàn)了SAT2病例，2000年科威特和沙特國家暴發(fā)SAT2型，2003年利比亞暴發(fā)SAT2型口蹄疫。2012年，口蹄疫在埃及暴發(fā)[17]，并蔓延到全國各地，造成了巨大的損失，年輕動物的死亡率高達(dá)50%[18-21]。SAT2型在東非、南非、中非、西非表現(xiàn)出明顯的拓?fù)湫?，來自喀麥隆的SAT2菌株屬于第Ⅶ拓?fù)湫?，在地理上分布非常廣泛。Lycett等[22] 對334個SAT2型口蹄疫序列進(jìn)行時間分辨的系統(tǒng)地理分析，結(jié)果表明SAT2型口蹄疫的拓?fù)湫途哂卸鄻有?，與A型相比，SAT2型與最近的共同祖先的時間較長，意味著SAT2血清型在非洲已經(jīng)傳播了至少幾個世紀(jì)。第Ⅶ拓?fù)湫驮跂|非似乎有一個共同的祖先，而喀麥隆2012—2013年的最新分離株似乎都與2000年的分離株有一個共同的祖先，但顯然它們并不是直接后代。此外，Lycett[22]利用BEAST分析評估SAT2第Ⅰ、Ⅳ、Ⅶ拓?fù)湫偷姆肿舆M(jìn)化率和空間擴(kuò)散速率，數(shù)據(jù)表明，SAT2-Ⅶ比其他拓?fù)湫陀懈鼜V的空間分布和更快的進(jìn)化速度。

2.2 SAT2的流行傳播特點和防控現(xiàn)狀

在發(fā)展中國家，口蹄疫分布廣泛，具有獨特的流行病學(xué)模式，尤其是非洲與亞洲。在非洲，SAT2 型口蹄疫主要感染水牛，此外還涉及野生動物，在南非地區(qū)，家畜和野生動物與3種南非血清型（即SAT1、SAT2、SAT3）具有多種拓?fù)漕愋?，從而增加水牛之間感染的機(jī)會[23]。撒哈拉沙漠以南的口蹄疫控制依賴于在高風(fēng)險地區(qū)對易感動物進(jìn)行定期接種、在野生動物和家畜交界處設(shè)置隔離圍欄、限制動物的行動和定期監(jiān)測[24]。Brito等[25]對贊比西區(qū)（KAZA）和林波波區(qū)（GL）兩大野生動物保護(hù)區(qū)交界處水牛和家牛之間的傳播動態(tài)進(jìn)行研究，研究表明，SAT2型口蹄疫病毒偶爾會從KAZA傳播到GL，并且家畜的暴發(fā)源頭通常是野生水牛，但家牛偶爾也會傳播給水牛;此外，該項研究還表明，近10年來，水牛感染SAT2型口蹄疫的基因多樣性有所下降，這項研究有助于了解SAT2型口蹄疫傳播和遺傳變異的主要動態(tài)，最終有助于制定控制口蹄疫傳播的有效戰(zhàn)略?？谔阋呤菫醺蛇_(dá)的地方病，Namatovu等[26]調(diào)查了在烏干達(dá)牛群中流行的口蹄疫病毒的血清型，研究結(jié)果顯示，烏干達(dá)地區(qū)的SAT2型口蹄疫的血清中和抗體水平較高，針對VP1編碼區(qū)域測序表明該病毒屬于SAT2血清型中的譜系Ⅰ。

2012年2月，埃及暴發(fā)了一場新的大規(guī)模的口蹄疫疫情，檢測表明該分離株與2012年巴勒斯坦和利比亞的分離株的關(guān)系比較密切，它們之間的同源性為88.1%～903%[27]。2012年8月，肯尼亞納庫魯縣一個大型奶牛場發(fā)生SAT2口蹄疫疫情，該項研究主要評估口蹄疫對臨床乳腺炎和撲殺率的影響，結(jié)果表明，口蹄疫的暴發(fā)與臨床乳腺炎之間存在相關(guān)性[28]。

2013—2015年，從尼日利亞北部4個州（卡杜納、克瓦拉、高原、包奇）分離出SAT2型口蹄疫，與利比亞病毒亞型關(guān)系最為密切。Nsamba等[29]對SAT型FMDV分離株的非結(jié)構(gòu)蛋白氨基酸異質(zhì)性的研究顯示，其氨基酸變異在29%～62%。Bertram 等[30]調(diào)查了喀麥隆地區(qū)跨界貿(mào)易牛在FMDV流行病學(xué)中的作用，研究表明，喀麥隆的病毒與來自西非、東非和北非的病毒有共同之處，系統(tǒng)發(fā)育分析顯示了喀麥隆與鄰國之間存在區(qū)域性的持續(xù)傳播模式，但傳播方向尚不清楚。

2015—2016年，在埃及北部的牛群中發(fā)現(xiàn)了FMDV的暴發(fā)，通過血清學(xué)與病毒學(xué)方法的檢測，SAT2的檢出率最高，為18.5%。研究發(fā)現(xiàn)，2組不同的O型口蹄疫病毒（拓?fù)湫蜑镋A-3）的血清與蘇丹境內(nèi)流行的病毒以及SAT2（拓?fù)湫廷餍停┑腇MDV毒株關(guān)系較為密切。檢測到的SAT2菌株在Ⅶ型中分枝聚集，表明有新的入侵，因此要及時建立主動檢測系統(tǒng)，以確定新出現(xiàn)的病毒株[31]。據(jù)OIE報道，2017—2018年期間，非洲的部分國家再次發(fā)生SAT2型口蹄疫，分別是南非、津巴布韋、納米比亞、莫桑比克、馬拉維、博茨瓦納等國家，造成數(shù)千頭牛被撲殺，其中大部分是通過放牧、飲水或與野生動物接觸而導(dǎo)致的。所以控制野生動物宿主對于這些國家的口蹄疫防控具有非常重要的作用。

3 結(jié)語

由于我國尚未暴發(fā)過SAT2型口蹄疫，所以對其研究較少。目前，國外疫情有了新的變化，SAT2型口蹄疫有抬頭的趨勢，并且在發(fā)病國家的周邊國家都有發(fā)生，應(yīng)給予高度重視和警戒。FMDV SAT2作為一種重要的動物疫病，其病原結(jié)構(gòu)和流行病學(xué)復(fù)雜。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，與世界各國的貿(mào)易往來也日益頻繁，而且，中東地區(qū)已相繼出現(xiàn)SAT2型口蹄疫疫情，這增大了我國暴發(fā)FMDV SAT2的風(fēng)險;同時，該病具有傳播速度快、傳播途徑多、呈世界范圍內(nèi)流行的趨勢。因此，開展對FMDV SAT2的相關(guān)研究，尤其是防控和檢測方法、病原學(xué)以及流行病學(xué)研究顯得尤為重要，這將為我國FMDV SAT2的防控奠定理論基礎(chǔ)，提供數(shù)據(jù)支撐。

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