病毒性疾病對(duì)奶牛繁殖力的重要影響

D. Clire Wthes * , Chike F. Oguejiofor , Crole Thoms , Zhngrui Cheng

a Royal Veterinary College, Hatfield AL9 7TA, UK

b Faculty of Veterinary Medicine, University of Nigeria, Nsukka 410001, Nigeria

1. 引言

盡管病毒性疾病仍然是造成現(xiàn)代養(yǎng)牛業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的主要原因，但人們通常低估了它對(duì)繁殖力的潛在影響，其主要作用機(jī)制也不甚清楚。貿(mào)易全球化、畜群規(guī)模擴(kuò)大和環(huán)境變化等因素促使現(xiàn)有病原體擴(kuò)散，并將疾病引入以前沒有疾病的地區(qū)和動(dòng)物種群[1]。低繁殖力和乳房健康/牛奶質(zhì)量仍然是奶制品生產(chǎn)者關(guān)注的兩大問題[2]。在繁殖方面，病毒導(dǎo)致的流產(chǎn)和胎兒畸形受到了最多關(guān)注[3]，感染結(jié)果通常取決于妊娠階段的初始感染。然而，病毒性疾病對(duì)繁殖性能的影響更為普遍，通過降低受孕率和增加因未能及時(shí)受孕而被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)，可以產(chǎn)生許多微妙的影響。除受精失敗外，大約40%的牛早期胚胎在著床或受精后的前三周死亡，而母牛在21～24 d后又回到發(fā)情期。在妊娠的第24～60 d內(nèi)又有10%～20%的胚胎死亡[4]。相比之下，牛場(chǎng)母牛的流產(chǎn)率通常很低（5%～10%），而且有許多通常難以確診的潛在病因 [5]。除了胎兒的死亡外，流產(chǎn)還會(huì)對(duì)母牛產(chǎn)生不利影響。根據(jù)妊娠期的不同，母?？赡苄枰匦屡浞N（從而增加了產(chǎn)犢間隔），也可能過早地開始下一次泌乳。例如，在一項(xiàng)研究中，7768 個(gè)荷斯坦小母牛的流產(chǎn)率為4.8%。這使它們?cè)跊]有完成第一次泌乳的情況下離群的風(fēng)險(xiǎn)增加了2.73倍。未完成第一次泌乳的動(dòng)物有1/3要么死亡，要么必須在產(chǎn)犢后50 d內(nèi)被宰殺[6]。本文大致介紹5種通過不同機(jī)制影響奶牛繁殖力的病毒性感染。

2. 牛病毒性腹瀉病毒

關(guān)于牛病毒性腹瀉病毒（bovine viral diarrhea virus,BVDV）對(duì)繁殖力的影響已經(jīng)展開了極為廣泛的研究，人們對(duì)其內(nèi)在致病機(jī)制了解得較多，因此首先對(duì)其進(jìn)行最詳細(xì)的討論。BVDV是一種黃病毒科瘟病毒屬的病毒，在世界上許多國家肆虐，個(gè)體和牛群中的流行率分別為40%～90%和28%～66%[7,8]。它的基因組是一條正義單鏈RNA，按基因組序列的差異可分為1型或2型（BVDV-1或BVDV-2）。還有第三種類型：BVDV-3（一種Hobi樣非典型瘟病毒）。該病毒以非細(xì)胞致病型（non-cytopathogenic, ncp）或細(xì)胞致病型（cytopathogenic,cp）生物型存在，其中，ncp生物型會(huì)引起大部分臨床損失[9]。BVDV表現(xiàn)出由母體至胎兒的垂直傳播，具有廣泛的組織嗜性，可以短暫或持續(xù)感染宿主[10]。此類RNA病毒表現(xiàn)出顯著的遺傳變異性，促進(jìn)了新物種的出現(xiàn)[11]。哺乳動(dòng)物細(xì)胞通常會(huì)對(duì)病毒感染應(yīng)答而產(chǎn)生I型干擾素（type I interferon, IFN），然后觸發(fā)一系列抗病毒途徑。BVDV可通過抑制IFN的產(chǎn)生而引起免疫抑制，從而延遲了宿主的反應(yīng)并增強(qiáng)了病毒完成其復(fù)制周期的能力[12,13]。

BVDV通常通過口鼻途徑感染，但也可以通過精液或胚胎移植直接傳播至生殖道[14,15]。急性感染的動(dòng)物通常會(huì)在10～14 d內(nèi)消除病毒，但在某些明顯康復(fù)的動(dòng)物中，具有傳播能力的病毒可以持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間[16]。在極少數(shù)情況下，公牛會(huì)持續(xù)感染睪丸（一個(gè)具有免疫特權(quán)的部位）。通常情況下，在初次急性感染后的幾個(gè)月中，可以通過逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcription polymerase chain reaction, RT-PCR）在精液中檢測(cè)到BVDV，盡管在9周后似乎不太存在病毒傳播的風(fēng)險(xiǎn)[15]。在免疫能力發(fā)育之前（即在妊娠第120天之前）感染ncp BVDV的胎兒會(huì)導(dǎo)致早期胚胎死亡、流產(chǎn)或持續(xù)感染（persistently infected, PI）的免疫耐受小牛出生[17]。PI小?？梢圆粩鄰乃蟹置谖镏猩⒉ゲ《?，因此是牛群內(nèi)的主要感染源。

急性BVD感染的影響在很大程度上取決于病毒的生物型和致病力，這可能導(dǎo)致抑制或啟動(dòng)凋亡和先天性免疫反應(yīng)。ncp BVDV可通過多種方式抑制先天免疫反應(yīng)[13,18]。該病毒首先被位于細(xì)胞內(nèi)區(qū)室的toll樣受體（TLR-3或TLR-7/TLR-8）或胞質(zhì)模式識(shí)別受體（RIG-I,DDX58）檢測(cè)單鏈RNA。TLR-3的下游信號(hào)通路包括IFN調(diào)節(jié)因子IRF-3和IRF-7，它們通常上調(diào)I型IFN的轉(zhuǎn)錄。BVDV蛋白質(zhì)Npro將IRF-3靶向蛋白酶體降解，從而抑制下游信號(hào)傳導(dǎo)并防止IFN升高[18]。鳥苷酸結(jié)合蛋白4（guanylate-binding protein 4, GBP4）是一種可誘導(dǎo)IFN的GTP酶，也可以抑制該途徑，同時(shí)保持NF-κB信號(hào)的完整性[19]。此外，分泌的BVDV結(jié)構(gòu)蛋白Erns可通過它的胞外功能，即作為核糖核酸酶降解病毒的RNA [20]。

BVDV造成的許多經(jīng)濟(jì)損失，除了在妊娠后期導(dǎo)致流產(chǎn)和胎兒畸形外，還包括低下的繁殖力[10,17]。BVDV誘導(dǎo)的免疫抑制作用增強(qiáng)了對(duì)其他疾病的敏感性，這也可能影響繁殖力。在受精前9天或受精后4天感染BVDV的實(shí)驗(yàn)中，奶牛受胎率下降了44%[21]。Fray等[22]的評(píng)述引用了在野外感染ncp BVDV的許多相似報(bào)道，盡管偶爾有相反的報(bào)道。從那時(shí)起，Rüfenacht等[23]使用個(gè)體的血清轉(zhuǎn)化率來評(píng)估可能接觸的時(shí)間，在瑞士奶牛場(chǎng)中以較高的BVDV流行率測(cè)量繁殖力參數(shù)。妊娠的前45 d感染對(duì)不返情率沒有影響，但妊娠中期的感染會(huì)導(dǎo)致流產(chǎn)率從6.1%提高到15.8%。接觸時(shí)間顯得尤其關(guān)鍵，正如Rodning等[24]所述，當(dāng)小母牛在開始繁殖前50 d被引入PI動(dòng)物時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生主動(dòng)免疫力，并且對(duì)繁殖能力沒有不利影響。Newcomer等[25]對(duì)46個(gè)研究進(jìn)行了綜合分析，以確定針對(duì)BVDV的疫苗接種對(duì)三個(gè)妊娠結(jié)局的潛在益處。與未接種疫苗的牛群相比，接種疫苗的奶牛流產(chǎn)率和胎兒感染率分別降低了近45%和85%，而懷孕的風(fēng)險(xiǎn)雖然較小，但仍提高了約5%。由于缺乏大規(guī)模的統(tǒng)計(jì)學(xué)研究，這種幅度的變化在較小的研究中可能無法達(dá)到顯著性。

已經(jīng)提出了多種機(jī)制來解釋因卵巢、子宮和早期胚胎的影響而導(dǎo)致的繁殖力降低。急性感染后60 d [26]，PI母牛的卵母細(xì)胞、卵泡細(xì)胞中可檢測(cè)到BVDV抗原[27]。感染BVDV的動(dòng)物會(huì)發(fā)展為卵泡炎[26]，并會(huì)影響排卵和卵巢類固醇生成[27-29]。當(dāng)母牛被ncp型BVDV急性感染時(shí)，卵泡的生長(zhǎng)方式會(huì)受到隨后兩個(gè)發(fā)情周期的影響，使優(yōu)勢(shì)卵泡的生長(zhǎng)減少[30]。同樣，當(dāng)母牛在同期發(fā)情之前9 d被感染時(shí)，黃體生成素（luteinizing hormone, LH）的波動(dòng)性降低，從排卵到孕酮升高會(huì)有延遲，隨后的孕酮水平也降低[28,31]。這些結(jié)果與研究結(jié)果相吻合，表明各種類型的壓力對(duì)排卵機(jī)制有延遲或抑制作用[32,33]，而熱應(yīng)激和乳腺感染均可減少卵泡類固醇生成，破壞卵泡優(yōu)勢(shì)并減少排卵前LH激增[34]。在發(fā)情期這個(gè)關(guān)鍵階段發(fā)生的任何急性感染都可能造成類似的影響。

子宮內(nèi)膜也被認(rèn)為是BVDV感染的主要部位[17,29]。通過尾靜脈接種或通過與PI公牛交配將小母牛感染BVDV后7～16 d，在其子宮中發(fā)現(xiàn)了BVDV [14,35]，而初次感染24 d后從宮頸黏液中分離出ncp BVDV [22]。在一次屠宰場(chǎng)調(diào)查中，65頭母牛中有23%的子宮內(nèi)膜巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞中也檢測(cè)到BVDV抗原[36]。有充分的證據(jù)表明，存在BVDV的子宮會(huì)通過兩種機(jī)制對(duì)繁殖力產(chǎn)生有害影響：其一，誘發(fā)母牛病因向子宮內(nèi)膜炎發(fā)展；其二，阻止母牛完成受孕。90%以上的母牛在產(chǎn)犢后，子宮內(nèi)定植了許多細(xì)菌[37]。這些細(xì)菌應(yīng)被黏膜免疫系統(tǒng)和固有的免疫反應(yīng)迅速清除，這些免疫反應(yīng)除了專有免疫細(xì)胞外，還包括子宮內(nèi)膜上皮和基質(zhì)細(xì)胞[38,39]。這種早期的先天反應(yīng)對(duì)于避免子宮疾病的發(fā)展至關(guān)重要。然而，許多奶牛仍舊患有子宮炎或子宮內(nèi)膜炎（估計(jì)分別占所有動(dòng)物的40%和20%）[38]。在培養(yǎng)的牛子宮內(nèi)膜細(xì)胞中，ncp型BVDV的感染抑制了多種免疫途徑，這些免疫反應(yīng)通常是在細(xì)菌脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）的攻擊下激活，包括下調(diào)許多干擾素刺激基因（interferon-stimulated gene, ISG），這是子宮防御機(jī)制的重要環(huán)節(jié)[40,41]。ncp BVDV感染還能夠?qū)⒆訉m內(nèi)膜產(chǎn)生的前列腺素（prostaglandin, PG）F2α轉(zhuǎn)化為PGE2[42]。人們認(rèn)為PGF2α是一種免疫增強(qiáng)劑，而PGE2則是一種免疫抑制劑，有促黃體的作用[43,44]。因此，這種轉(zhuǎn)換也可能會(huì)降低子宮內(nèi)膜對(duì)細(xì)菌的免疫反應(yīng)，而且會(huì)增加母牛產(chǎn)生持續(xù)性卵巢黃體的可能性[45]，這種情況通常與子宮疾病有關(guān)[46]。

孕體分化的滋養(yǎng)外胚層可以產(chǎn)生干擾素tau蛋白（interferon tau, IFNT），用以實(shí)現(xiàn)母牛的母體妊娠識(shí)別[47,48]，從而抑制子宮內(nèi)膜催產(chǎn)素受體的產(chǎn)生，防止黃體溶解[49,50]。IFNT是一種I型干擾素，與干擾素α（IFN-α）和干擾素β（IFN-β）有相似的結(jié)構(gòu)，但在其啟動(dòng)中缺乏病毒反應(yīng)元件，因此不會(huì)被病毒感染導(dǎo)致上調(diào)[51]。然而，IFNT卻可以與子宮內(nèi)膜上的相同IFN-α/IFNA-β受體結(jié)合。IFNT與孕酮一起作用于子宮內(nèi)膜，以形成一個(gè)可以接受植入物的環(huán)境，包括多種ISG的正向調(diào)節(jié)[50,52,53]。子宮免疫的調(diào)節(jié)、間質(zhì)重塑、子宮內(nèi)膜腺體增生和子宮脈管系統(tǒng)的發(fā)育在母牛受孕中起決定性作用[52,54]。在體外，單一ncp型BVDV急性感染對(duì)子宮內(nèi)膜基因的表達(dá)有一定的影響[40]。但是，感染確實(shí)干擾了由ISG調(diào)節(jié)的IRF-STAT1和STAT2抑制IFNT誘導(dǎo)的ISG表達(dá)的途徑，包括ISG15、HERC5、USP18（有類泛素化修飾參與的蛋白質(zhì)修飾），DDX58、IFIH1（病毒RNA的胞漿檢測(cè)）及IFIT3、MX2、RSAD2和SAMD9（具有抗病毒活性的免疫調(diào)節(jié)劑）[41]。子宮內(nèi)膜類泛素化修飾途徑的上調(diào)是早期妊娠的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，貫穿于整個(gè)哺乳動(dòng)物的妊娠過程中[55]。因此，BVDV引起的抗病毒干擾素應(yīng)答失調(diào)無疑會(huì)干擾子宮內(nèi)膜中的IFNT信號(hào)傳導(dǎo)，因此可能存在另一種機(jī)制，即在妊娠早期BVDV的感染使受胎率降低。

人們擔(dān)心小母?？赡軙?huì)在胚胎移植后產(chǎn)生BVDV，因此便針對(duì)BVDV對(duì)牛胚胎的影響進(jìn)行了大量研究。由體內(nèi)和體外技術(shù)產(chǎn)生的胚胎在從卵母細(xì)胞到孵化囊胚的所有階段均已被ncp或cp病毒感染。BVDV對(duì)體內(nèi)移植胚胎的親和性隨BVDV菌株的不同而變化[56,57]。在同期發(fā)情的第7天，在用于胚胎移植的培養(yǎng)基中接種1型ncp BVDV子宮，導(dǎo)致10頭小母牛中有6頭在30 d后懷孕，但是這些母體中的胎兒在接下來的30 d即死亡[58]。盡管BVDV在牛卵母細(xì)胞周圍的卵丘細(xì)胞中有效復(fù)制，但這并不影響隨后通過體外受精產(chǎn)生的囊胚發(fā)育[59]。同樣，當(dāng)卵母細(xì)胞、受精卵、8細(xì)胞胚胎、桑椹胚和孵化囊胚感染了ncp或cp病毒，同時(shí)透明帶還未成型時(shí)，cp BVDV僅對(duì)發(fā)育產(chǎn)生不利影響[60]。在最近的一項(xiàng)研究中，將卵母細(xì)胞復(fù)合體用不同劑量的BVDV-1、BVDV-2或BVDV-3感染[57]。BVDV-1對(duì)已經(jīng)發(fā)育的胚胎并無影響，而BVDV-2感染增加了卵裂率，但不影響囊胚發(fā)育率。在這兩種情況下，退化的胚胎均檢測(cè)為陽性?？傊腥綛VDV-1和BVDV-2的卵母細(xì)胞可以正常發(fā)育，但攜帶病毒。BVDV-3（Hobi樣病毒）降低了卵裂率和囊胚發(fā)育率，因此可能導(dǎo)致胚胎移植入體內(nèi)前即死亡。Bielanski等[35]在超排母牛體內(nèi)移入了來自PI公牛的精液，收集了第7天的胚胎，并將清洗過的胚胎轉(zhuǎn)移到未感染的母牛身上。盡管在移植前的胚胎中檢測(cè)到了BVDV，但它并未感染新宿主。由此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可得出，如果按照國際胚胎移植學(xué)會(huì)的建議[61]，采用了正確的洗滌程序，那么BVDV通過胚胎移植傳播到宿主母牛的風(fēng)險(xiǎn)很小。這也通過靈敏的定量聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative polymerase chain reaction, qPCR）技術(shù)證實(shí)了檢測(cè)的病毒拷貝數(shù)較低[62]。

總而言之，ncp BVDV急性感染通過調(diào)節(jié)免疫途徑的綜合作用，使卵巢和子宮內(nèi)膜組織發(fā)生細(xì)胞內(nèi)變化。這會(huì)影響發(fā)情周期不規(guī)則、早期胚胎死亡和免疫抑制，從而降低母牛的繁殖能力。妊娠中期感染則會(huì)使流產(chǎn)率提高或?qū)е翽I犢牛出生。

3. 牛皰疹病毒1型

牛傳染性鼻氣管炎（infectious bovine rhinotracheitis,IBR）是一種由牛皰疹病毒1型（bovine herpesvirus-1,BHV-1）引起的高度傳染性呼吸系統(tǒng)疾病，其特征是上呼吸道發(fā)生急性炎癥。BHV-1是皰疹病毒科α-皰疹病毒亞科病毒。雖然一些國家已經(jīng)消滅了IBR [63]，但在英國和愛爾蘭等許多地方，該病仍是奶牛的地方病[8,64]。最近的一項(xiàng)薈萃分析發(fā)現(xiàn)，中國的牛中，BHV-1的總患病率為40% [65]。BHV-1是造成犢牛肺炎的主要因素，而犢牛肺炎仍然是1～5個(gè)月齡奶牛死亡和發(fā)病的最常見原因[66]。BHV-1還可引起結(jié)膜炎、流產(chǎn)、腦炎和全身感染[5,63]。首次感染后，該病毒不能被完全消滅，而是潛伏在大腦的神經(jīng)細(xì)胞中。在應(yīng)激狀態(tài)下，它可以通過糖皮質(zhì)激素的增加而被重新激活 [67-69]。BHV-1是導(dǎo)致牛呼吸道疾?。╞ovine respiratory disease, BRD）的多種病原體之一，還包括其他幾種病毒[即牛呼吸道合胞病毒（bovine respiratory syncytial virus, BRSV）、副流感病毒3型（parainfluenza III virus, PI3）、BVDV和冠狀病毒]、細(xì)菌（如溶血性曼氏桿菌、嗜血桿菌、巴氏桿菌和支原體）和真菌（如曲霉菌） [70]。

世界各國進(jìn)行了大量的流行病學(xué)研究，研究表明高達(dá)46%的犢牛患有BRD [70,71]。對(duì)于存活下來的犢牛，越來越多的證據(jù)表明，在幼年時(shí)期患有的疾病對(duì)成年表現(xiàn)有長(zhǎng)期影響[72,73]。受BRD影響的動(dòng)物生長(zhǎng)速度降低[71,74]，因此，首次繁殖和首次產(chǎn)犢的年齡也延遲了。這通常與支氣管肺損傷和胸膜粘連有關(guān)[75]。例如，在出生后三個(gè)月內(nèi)患有BRD的母牛中，首次分娩推遲時(shí)間的中位數(shù)是6個(gè)月[76]。Bach [74]報(bào)道說，與健康小牛相比，首次產(chǎn)犢前發(fā)生4次BRD的小牛，首次泌乳失敗的概率要高（1.87±0.14）倍。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，出生后三個(gè)月內(nèi)經(jīng)歷嚴(yán)重BRD的母牛，成熟后產(chǎn)犢間隔增加了12%[77,78]。在某季節(jié)性產(chǎn)犢的愛爾蘭牛群中，與大缸奶經(jīng)BHV-1酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）確認(rèn)為陰性的牛群相比，BHV-1陽性的牛群的經(jīng)產(chǎn)奶牛三周產(chǎn)犢率明顯較低[79]。埃塞俄比亞兩項(xiàng)相關(guān)的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)BHV-1血清反應(yīng)呈陽性的母牛，子宮感染率和胎膜殘留率明顯更高[80,81]。對(duì)7500多只動(dòng)物進(jìn)行的薈萃分析顯示，接種BHV-1疫苗后，懷孕母牛的流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)總體降低了60% [82]。

許多研究調(diào)查了在配種期間用改良的IBR活疫苗治療牛的效果。發(fā)情期接種[83]、發(fā)情期后第1天接種[84]、配種后第7天或第14天接種[85]的小母牛出現(xiàn)輕度的卵巢炎，其特征是黃體中有壞死灶、少量壞死卵泡和單核細(xì)胞集聚。在配種后第21天或第28天后接種的小母牛，黃體沒有病變，但有大量壞死的卵泡[85]。在未分離出BHV-1的卵巢中未發(fā)現(xiàn)此類病變[84]。在發(fā)情期接種疫苗后，循環(huán)黃體酮減少[84,86]；受孕率也降低[86,87]。雖然這一綜述主要涉及奶牛，但有證據(jù)表明，6個(gè)月大時(shí)感染BHV-1的青年公牛在6個(gè)月后精子質(zhì)量下降[88]。Givens [89]最近回顧了一些病毒性疾病對(duì)公牛的影響以及這些疾病通過精液傳播的風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，犢牛發(fā)生BRD的比例高，常與BHV-1感染相關(guān)。這減慢了生長(zhǎng)，導(dǎo)致初產(chǎn)年齡增加。繁殖力、被撲殺的風(fēng)險(xiǎn)和流產(chǎn)率都隨之增加。關(guān)于感染對(duì)生殖道的直接影響的資料很少，但有一些證據(jù)表明感染對(duì)卵巢功能有直接影響。

4. 牛皰疹病毒4型

牛皰疹病毒4型（BHV-4）是一種雙鏈DNA病毒，在某些奶牛群中高度流行，與繁殖力降低有關(guān)[90,91]。與其他皰疹病毒一樣，感染某些類型的細(xì)胞（包括巨噬細(xì)胞）后，該病毒可以潛伏在宿主體內(nèi)。這導(dǎo)致了持續(xù)感染[92]，可以通過糖皮質(zhì)激素在體外重新激活[93,94]。通過血清型的檢測(cè)，有證據(jù)表明該病毒也可以在圍產(chǎn)期的體內(nèi)重新激活[95]，并與臨床子宮炎[96]相關(guān)。

與BVDV相同的是，BHV-4可以輕易感染子宮，被認(rèn)定為與子宮炎和子宮內(nèi)膜炎相關(guān)。但是，該病毒對(duì)于繁殖力的影響還不清楚，因?yàn)樗?jīng)常出現(xiàn)在未發(fā)生子宮感染的對(duì)照牛體內(nèi)。此外，被檢測(cè)的母牛通常也對(duì)已知細(xì)菌病原體呈陽性，包括大腸桿菌、化膿隱秘桿菌、鏈球菌和索氏嗜血桿菌[97-100]。但是，有證據(jù)表明BHV-4可能與繁殖力下降有關(guān)。將需要一次或兩次授精才能受孕的奶牛同需要兩次以上授精的奶牛進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)需要更多授精的奶牛BHV-4的發(fā)生率更高[101]。Klamminger等[100]也記錄了受感染動(dòng)物在產(chǎn)犢后80 d內(nèi)授精或200 d內(nèi)受孕的風(fēng)險(xiǎn)降低。

與ncp BVDV不同的是，BHV-4具有細(xì)胞病變作用，感染后可以殺死子宮內(nèi)膜上皮和基質(zhì)細(xì)胞[102,103]。越來越多的證據(jù)表明，BHV-4可以與某些已確定的子宮病原體共同促進(jìn)子宮內(nèi)膜炎發(fā)展[99,104,105]。BHV-4的復(fù)制取決于立即早期基因2（immediate early gene 2,IE2）的反式激活，該啟動(dòng)子可以被PGE2、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、大腸桿菌和LPS上調(diào)，這些物質(zhì)均與子宮內(nèi)膜的細(xì)菌感染有關(guān)[104,106]。相反，BHV-4可以激活子宮內(nèi)膜細(xì)胞中的白介素（interleukin, IL）-8基因啟動(dòng)子[103,107]。這是將粒細(xì)胞吸引到子宮的關(guān)鍵趨化因子。在最近的一項(xiàng)研究中，Tebaldi等[108]在培養(yǎng)的牛子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞上測(cè)量了BHV-4感染引起的全局基因轉(zhuǎn)錄。除IL-8外，另一個(gè)主要的激活途徑是基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase, MMP）-1的上調(diào)。MMP參與產(chǎn)后子宮內(nèi)膜的重塑[109]，對(duì)于控制免疫調(diào)節(jié)方面也很重要。一方面，它們的蛋白水解活性可以促進(jìn)免疫細(xì)胞遷移并激活細(xì)胞因子，如IL-1、IL-8、TNF-α和防御素[110]。另一方面，MMP的過度活化與許多免疫病理結(jié)果相關(guān)（參見文獻(xiàn)[108]）。

總之，迄今為止的證據(jù)表明，BHV-4感染在奶牛中非常普遍。該病毒本身可能不會(huì)引起臨床子宮疾病，但是在奶牛產(chǎn)犢后，該病毒在子宮內(nèi)膜中可以從潛伏狀態(tài)被重新激活，然后與細(xì)菌性病原體共同作用，通過破壞先天免疫力并削弱子宮修復(fù)機(jī)制，增加患子宮疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

5. 施馬倫貝格病毒

施馬倫貝格病毒（Schmallenberg virus, SBV）最早于2011年在歐洲出現(xiàn)。系統(tǒng)發(fā)育分析表明，它屬于正布尼亞病毒屬（Orthobunyavirus）的Simbu血清群[111]。SBV由庫蠓屬（Culicoides）昆蟲傳播，會(huì)影響家養(yǎng)和野生反芻動(dòng)物，包括綿羊、山羊和牛。成年母牛感染后的臨床癥狀相當(dāng)輕微，包括發(fā)燒、產(chǎn)奶量下降、感染后4～7 d出現(xiàn)腹瀉，并且病毒血癥達(dá)到高峰[112]。SBV可以在胎盤中持續(xù)存在，也可以穿過胎盤在胎兒體內(nèi)進(jìn)行復(fù)制[113]。根據(jù)暴露時(shí)間的不同，這可能會(huì)導(dǎo)致流產(chǎn)或嚴(yán)重的先天畸形，從而導(dǎo)致難產(chǎn)和死胎的出生[114,115]。一項(xiàng)針對(duì)瑞士奶牛場(chǎng)的病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)，2012年SBV感染開始后，流產(chǎn)率上升至6.5%，而上一年的流產(chǎn)率則為3.7%[116]。

雖然這些對(duì)胎兒的影響是該病最明顯的癥狀，但也有證據(jù)表明該病對(duì)受孕和（或）早期胚胎發(fā)育有不利影響。與BVDV類似，懷孕初期感染SBV可能會(huì)干擾IFNT的產(chǎn)生，從而危害孕體的存活。與BVDV一樣，SBV使用一種非結(jié)構(gòu)蛋白來降解細(xì)胞RNA聚合酶II，從而抑制I型IFN產(chǎn)生，并增強(qiáng)毒性[117]。Veldhuis等[118]在一項(xiàng)研究中從牛群水平評(píng)估了2011年該流行病對(duì)荷蘭和德國部分地區(qū)奶牛生產(chǎn)力的影響，該研究將疾病流行期間的牛奶產(chǎn)量、繁殖力和死亡率與較早時(shí)期的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在這兩個(gè)國家中，該病流行期間的繁殖參數(shù)都有小幅但顯而易見的下降，包括所需重復(fù)授精次數(shù)顯著增加，56 d不返情率下降了約5%（從61.5%降至55.7%）?；赟BV對(duì)瑞士奶牛的影響，進(jìn)行了進(jìn)一步分析[119]。該分析對(duì)個(gè)體動(dòng)物層面進(jìn)行，并類似地發(fā)現(xiàn)，疾病流行期間，與來自病例組和對(duì)照組的非臨床動(dòng)物相比，具有癥狀母牛的人工授精次數(shù)更高。在這項(xiàng)研究中，不返情率沒有受到影響，盡管這可能是由于農(nóng)場(chǎng)的干預(yù)，即停止了對(duì)感染的動(dòng)物在感染期間的授精。

6. 藍(lán)舌病病毒

藍(lán)舌病病毒（BTV）是一種重要的環(huán)狀病毒屬病毒，可能感染家養(yǎng)和野生反芻動(dòng)物。該病毒的地理分布主要取決于昆蟲媒介庫蠓屬昆蟲[120]。BTV存在許多血清型，包括目前在歐洲使用的BTV-8菌株[121]。除了可能導(dǎo)致高發(fā)病率和高死亡率并降低產(chǎn)奶量外，BTV還會(huì)影響奶牛的繁殖力[122,123]。該病毒可以穿過胎盤，在妊娠130 d之前被感染的牛胎會(huì)形成致命的中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形[124]。后來對(duì)BTV-8的研究也發(fā)現(xiàn)新生犢牛先天畸形的發(fā)生率更高[122]。在加利福尼亞的一項(xiàng)研究中，BTV血清學(xué)陽性的母牛首次產(chǎn)犢的年齡明顯更大[125]。2007年比利時(shí)暴發(fā)BTV-8期間，牛胎死亡率增大了[126]。一項(xiàng)早期的流行病學(xué)研究證實(shí)牛的受胎率降低，產(chǎn)犢間隔時(shí)間延長(zhǎng)[124]。最近，荷蘭BTV-8暴發(fā)后獲得的數(shù)據(jù)證實(shí)了這一點(diǎn)[127]。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，受感染的母牛在第一次人工授精（artificial insemination, AI）后56 d內(nèi)復(fù)配的可能性是普通母牛的5倍，而所需人工授精的次數(shù)則是1.7倍。Nusinovici等[123]使用了另一種分析方法，其提供的證據(jù)表明，如果感染BTV-8的法國奶牛在疾病發(fā)現(xiàn)日前四周到后五周期間內(nèi)接受授精，那么其受精能力下降?？傊@些研究提供了良好的證據(jù)，表明BTV-8感染會(huì)阻止初始受孕和（或）對(duì)早期胚胎產(chǎn)生不利影響。

在著床前的實(shí)驗(yàn)性感染中，只有具有透明帶的牛胚胎具有細(xì)胞病變性。沒有證據(jù)表明在患有病毒血癥的母體中，BTV傳播到了早期胚胎[128]。然而，第8～9天孵化的囊胚易受BTV-8感染表現(xiàn)出生長(zhǎng)停滯和凋亡增加[129]。證據(jù)再次表明BTV具有抑制IFN合成的能力。在這種情況下，病毒NS4蛋白能夠通過下調(diào)1型干擾素和ISG的表達(dá)來抵消宿主的免疫反應(yīng)[130]。如上文對(duì)BVDV的討論所述，這可能會(huì)消除與母體妊娠識(shí)別相關(guān)的信號(hào)。

7. 結(jié)論和展望

本文的文獻(xiàn)綜述證實(shí)，許多常見的牛病毒感染對(duì)奶牛的繁殖力有不利影響。人工流產(chǎn)和胎兒異常很容易量化，盡管在許多情況下致病因素仍然未知。相反，難以可靠地檢測(cè)受胎率的降低。疾病的影響取決于動(dòng)物被感染時(shí)生殖周期的確切階段，并受畜群和季節(jié)的影響。一些病毒可能會(huì)保持潛伏狀態(tài)，產(chǎn)犢前后的重新激活很可能與泌乳早期的代謝應(yīng)激有關(guān)。其他病毒通過直接或間接地促進(jìn)宿主的免疫抑制，與其他傳染源產(chǎn)生協(xié)同作用。這可能會(huì)中斷繁殖過程，如排卵和著床，同時(shí)使動(dòng)物容易被生殖道細(xì)菌感染。在這一領(lǐng)域，決定對(duì)繁殖力的顯著影響取決于在研究中是否有顯著的力量來發(fā)現(xiàn)潛在的小變化。我們無法獲得影響繁殖力的許多其他因素的可靠數(shù)據(jù)，如疾病史、疫苗接種史，以及母牛個(gè)體當(dāng)前的代謝狀況，這也使情況變得復(fù)雜。主要使用子宮內(nèi)膜細(xì)胞和胚胎的體外研究為作用機(jī)制提供了有用的證據(jù)。然而，很少對(duì)病毒在體內(nèi)感染對(duì)生殖道的影響進(jìn)行全面的研究?？紤]到所涉及的成本和在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將感染奶牛維持在隔離設(shè)施中的實(shí)際情況，這是可以理解的。盡管存在這些局限性，但現(xiàn)有數(shù)據(jù)確實(shí)表明，病毒性疾病在降低奶牛的繁殖力中起著關(guān)鍵的作用，但目前尚未得到充分研究。

考慮到病毒性疾病在全球牛生產(chǎn)中的重要性，消除或至少減少此類疾病的流行至關(guān)重要。嚴(yán)格的檢疫程序可以有助于防止新型疾病在國家之間傳播。國家政策可以激勵(lì)農(nóng)民增加常規(guī)檢測(cè)和疫苗接種的頻率。地方監(jiān)管組織必須保持警惕，在新發(fā)病毒性疾病或現(xiàn)有病毒的變異株出現(xiàn)后盡快進(jìn)行檢測(cè)。新技術(shù)也可以促進(jìn)疾病監(jiān)測(cè)，如基于全血RNA測(cè)序數(shù)據(jù)的生物信息學(xué)分析的病原體發(fā)現(xiàn)計(jì)算方法[131]。此類措施應(yīng)該通過提高牛群的受胎率和使用年限來獲得回報(bào)。

Acknowledgements

The work in the authors’ laboratory was funded by contributions from the Royal Veterinary College, the China Scholarship Commission, and the Commonwealth Scholarship Commission. The authors thank Professor Joe Brownlie and Miss Olivia Anstaett for their generous provision of BVDV for use inin vitroexperiments. RVC manuscript number is PPS_01849.

Compliance with ethics guidelines

D. Claire Wathes, Chike F. Oguejiofor, Carole Thomas,and Zhangrui Cheng declare that they have no conflict of interest or financial conflicts to disclose.