豬圓環(huán)病毒跨物種傳播研究進(jìn)展

王卓/西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 712100

1 豬圓環(huán)病毒的分類

豬圓環(huán)病毒有PCV1、PCV2、PCV3 三個(gè)血清型，和2019 年在湖南發(fā)現(xiàn)的一種新型豬圓環(huán)病毒（暫定名PCV4）。盡管PCV1 在野生豬和養(yǎng)殖豬中都有發(fā)現(xiàn)，但通常認(rèn)為它是非致病性或致病率較低的。因?yàn)樵谪i自然感染或?qū)嶒?yàn)感染PCV1 后，未觀察到豬發(fā)生明顯相關(guān)疾病的癥狀。由于PCV1在機(jī)體內(nèi)的生物學(xué)作用不明顯，所以對(duì)其的深入研究較少。

PCV2 一直是豬圓環(huán)病毒研究的熱點(diǎn)方向，因?yàn)樗菍?dǎo)致豬患有多種疾病的致病因子，包括仔豬多系統(tǒng)衰竭綜合征、豬呼吸系統(tǒng)疾病綜合征、豬皮炎腎病綜合征、增生性壞死性間質(zhì)性肺炎、繁殖障礙性疾病等在內(nèi)的“豬圓環(huán)病毒相關(guān)疾病”。PCV2 有 5 種血清亞型，分別為PCV2a，PCV2b，PCV2c，PCV2d 和 PCV2e。PCV3 有3 個(gè)血清亞型，分別是PCV3a、PCV3b、PCV3c。由此可見(jiàn)，與PCV2 相比，PCV3之間的遺傳多樣性較低。PCV2 和PCV3 的致病率都很高，并且它們都有一個(gè)重要特征：既可以在健康豬和患病豬中檢測(cè)到，也可以在木乃伊胎和死胎中檢測(cè)到，這表明PCV 可以進(jìn)行垂直傳播和水平傳播。也為PCV 的跨物種傳播提供了可能依據(jù)。

2 PCV1 型豬圓環(huán)病毒的跨物種傳播

1974 年，德國(guó)人Tischer 在受污染的豬腎細(xì)胞系PK-15中首次發(fā)現(xiàn)豬圓環(huán)病毒。當(dāng)時(shí)被描述為乳頭狀病毒或微小RNA 病毒樣顆粒?；蚪M測(cè)序后確定其結(jié)構(gòu)為單鏈環(huán)狀DNA 分子，又因?yàn)獒槍?duì)它的抗體只能在豬上識(shí)別，而不能在兔子、老鼠、牛和人類身上識(shí)別，因此將其命名為豬圓環(huán)病毒。這是第一個(gè)在哺乳動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的圓環(huán)病毒（circovirus，CV）。后來(lái)又相繼發(fā)現(xiàn)了多種不同類型的CV，所以將首次發(fā)現(xiàn)的PCV 命名為PCV1。

有關(guān)PCV1 跨物種傳播的報(bào)道始于1995 年，德國(guó)科學(xué)家Tischer 運(yùn)用間接免疫熒光法和酶聯(lián)免疫吸附在30.2%的受試人類、12～69%的受試小鼠和35%的受試牛上檢測(cè)到了PCV1 抗體。但由于當(dāng)時(shí)PCV2 的血清亞型尚未被完全確定，所以上述發(fā)現(xiàn)并不能完全確定檢測(cè)到的是PCV1 抗體，也可能是PCV2 抗體。之后在研制輪狀病毒疫苗臨床試驗(yàn)的各個(gè)階段中，均發(fā)現(xiàn)了外源因子PCV1 及其相關(guān)顆粒?；诖?，劉艷等人對(duì)PCV1 是否能感染非洲綠猴腎細(xì)胞進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明從豬淋巴組織中分離保存的PCV1 可以存在于非洲綠猴腎細(xì)胞中。

3 PCV2 型豬圓環(huán)病毒的跨物種傳播

1998 年，在患有消耗性疾病的仔豬中鑒定出PCV 的變異株，這是引起豬圓環(huán)病毒?。╬orcine circovirus associated diseases，PCVAD）的主要病原。為區(qū)分原株和變異株，將在豬腎細(xì)胞中復(fù)制分離出的非致病性PCV 命名為PCV1，與PCVAD 序列相關(guān)的變異株命名為PCV2。PCV2 可在豬腎細(xì)胞（PK-15）、豬睪丸細(xì)胞（ST）和豬肺泡巨噬細(xì)胞（PAM）中生長(zhǎng)。核酸序列分析顯示，PCV2 與PCV1 僅共享約68%的核苷酸序列。針對(duì)PCV1 的單克隆抗體無(wú)法識(shí)別PCV2，這表示PCV1 與PCV2 僅在遺傳上相關(guān)但在抗原和表型上不同。

現(xiàn)已在多個(gè)物種體內(nèi)發(fā)現(xiàn)類似PCV2 結(jié)構(gòu)的DNA。2013 年，A.L.Pinheiro 等人在調(diào)查巴西商業(yè)豬場(chǎng)中嚙齒類動(dòng)物——家鼠感染PCV2 的情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，PCV2 可在家鼠的脾、肺、腎中分布。基因測(cè)序結(jié)果表明，在該豬場(chǎng)家鼠中檢測(cè)到的PCV2 基因組部分序列與豬PCV2 分離株基因序列具有很強(qiáng)的一致性。而R.Blunt 等人在調(diào)查農(nóng)場(chǎng)中的蒼蠅和蟑螂能否感染PCV2 時(shí)發(fā)現(xiàn)，在PCV2 呈陽(yáng)性的斷奶仔豬圈舍內(nèi)生活的雙翅目蠅類中可檢測(cè)到PCV2，但在該豬群注射PCV2疫苗后，相同地點(diǎn)捕捉到的雙翅目蠅類中就檢測(cè)不出PCV2。蟑螂體內(nèi)一直未檢測(cè)出PCV2。通過(guò)以上調(diào)查結(jié)果，我們可以推斷雙翅目蠅類可能成為PCV2 的載體，可促使PCV2 在豬場(chǎng)傳播。而蟑螂的機(jī)體構(gòu)造可能不適宜攜帶PCV2。

以上的發(fā)現(xiàn)均與PCV2 的天然宿主——豬相關(guān)，這是一個(gè)研究思路。但不止于此，2019 年，中國(guó)秦皇島市的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室在浣熊體內(nèi)分離出了6 株P(guān)CV2。它們與中國(guó)境內(nèi)流行的PCV2b、PCV2d 的核苷酸相似度為92.1～99.8%?？梢哉J(rèn)定該浣熊源PCV2 株屬于中國(guó)流行基因型PCV2b 和PCV2d。并且此批浣熊有明顯食欲不振、嗜睡、抑郁、流產(chǎn)、不育等癥狀，反映出PCV2 在浣熊體內(nèi)可能致病。這項(xiàng)研究首次證實(shí)了中國(guó)浣熊養(yǎng)殖場(chǎng)PCV2 的流行。PCV2 可能是導(dǎo)致人工飼養(yǎng)類浣熊繁殖失敗的重要因素之一。也說(shuō)明了PCV2 可能從豬傳給浣熊。由于被檢浣熊均患有疾病，可推斷PCV2 的跨物種傳播將對(duì)我國(guó)毛皮畜牧業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。日常生活中，犬是與人接觸最密切的動(dòng)物之一。W.Herbst 等人在一批腹瀉犬糞便樣本中通過(guò)電子顯微鏡觀察到直徑約15 nm 的圓形非包膜病毒顆粒。此結(jié)構(gòu)與豬圓環(huán)病毒的結(jié)構(gòu)十分相似。經(jīng)基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)其與PCV2a 參考序列的同一性為98%?？梢宰C實(shí)該病毒就是PCV2a。

近幾年也有報(bào)道在反芻動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)PCV2。M.Y.Halami等人在德國(guó)的犢牛體內(nèi)檢測(cè)到2 種PCV2 毒株，這些犢牛均具有典型的牛新生兒全血細(xì)胞減少癥狀，包括淋巴結(jié)腫大，口腔、眼粘膜變紅等臨床癥狀。檢測(cè)結(jié)果表明，兩種毒株的完整序列對(duì)PCV2b 的同源性分別為98.9%和99.6%，這兩種毒株與PCV2b 的親緣關(guān)系比PCV2a 和PCV2c 更為密切。在中國(guó)水牛的體內(nèi)也檢測(cè)出了PCV2b、PCV2d 和PCV2e 三種不同的基因型，而且在同一水牛樣本中，也存在不同類型的PCV2。

隨著研究的不斷深入，科學(xué)家們不僅在陸生生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了PCV2，在水生生物體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了PCV2。這些水生生物包括牡蠣、蛤蜊和貽貝等雙殼貝類。它們通過(guò)過(guò)濾生活環(huán)境周圍的水來(lái)攝取營(yíng)養(yǎng)，而感染PCV2 的豬排出的糞便會(huì)攜帶PCV2，一旦水被含有PCV2 糞便污染，PCV2 可能就會(huì)感染給貝類。

上述物種個(gè)體均是生活在自然環(huán)境中，而實(shí)驗(yàn)室中我們經(jīng)常用來(lái)做動(dòng)物模型的小鼠是否能感染PCV2 呢？答案是肯定的。現(xiàn)有關(guān)實(shí)驗(yàn)用小鼠感染PCV 的研究很多，研究的小鼠種類包括SPF 昆明小鼠、NMRI 小鼠、BALB/c 小鼠、Black C57 小鼠、ICR 小鼠等?？梢源_定的是小鼠在感染PCV2 后，體內(nèi)的免疫器官——胸腺和脾臟均會(huì)發(fā)生明顯病理變化，比如生發(fā)中心擴(kuò)大；大量的淋巴母細(xì)胞、生發(fā)中心的組織細(xì)胞凋亡。PCV2 感染還可影響小鼠的繁殖機(jī)能?？稍诤献有纬芍耙鹁讣?xì)胞和卵母細(xì)胞的損傷；可導(dǎo)致睪丸間質(zhì)細(xì)胞和卵巢中的顆粒細(xì)胞退化，并且使少量精母細(xì)胞和卵母細(xì)胞發(fā)生凋亡。

4 PCV3 型豬圓環(huán)病毒的跨物種傳播

PCV3 是一種近幾年新發(fā)現(xiàn)的新型圓環(huán)病毒。2015 年6月，美國(guó)北卡羅來(lái)納州某商品化豬場(chǎng)暴發(fā)疫情。Palinski 等借助新一代測(cè)序技術(shù)，從患病母豬及流產(chǎn)胎兒體內(nèi)首次鑒定出PCV3。作為新動(dòng)物病原體，PCV3 對(duì)豬的致病性、在PCVAD 中的作用以及現(xiàn)有商品化PCV2 疫苗對(duì)其免疫效果等，均有待進(jìn)一步研究。

與PCV2 類似，現(xiàn)已在中國(guó)的牛、犬，意大利野生的有蹄動(dòng)物，包括羚羊、狍子等動(dòng)物血清中檢測(cè)出PCV3 的DNA。此外，在蜱類和蚊子體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了PCV3。在德國(guó)近期的一份報(bào)告中，觀察到PCV3 在狒狒體內(nèi)傳播，這些狒狒接受了轉(zhuǎn)基因豬的心臟移植，這些豬可能感染PCV3。這項(xiàng)研究不僅在狒狒體內(nèi)發(fā)現(xiàn)PCV3，而且發(fā)現(xiàn)PCV3 在狒狒體內(nèi)有延長(zhǎng)病毒復(fù)制的跡象。

5 總結(jié)與展望

新發(fā)傳染病在絕大多數(shù)情況下是通過(guò)病原的基因變異、基因重組、基因重排等方式突破原有物種間的屏障，在其他物種間引發(fā)新型傳染病的流行。PCV2 基因組核苷酸突變率為每年每個(gè)基因位點(diǎn)約1.2×10-3～6.6×10-3個(gè)堿基，高突變率和重組促進(jìn)了PCV2 的進(jìn)化，增強(qiáng)了新變異和傳播的出現(xiàn)。而在發(fā)現(xiàn)PCV 的初期，由于針對(duì)PCV 的抗體未在兔子、老鼠、小牛和人類身上識(shí)別，有科學(xué)家推論P(yáng)CV 不會(huì)發(fā)生跨物種傳播，但越來(lái)越多的研究成果推翻了這一假設(shè)。現(xiàn)有的研究在除豬以外的多個(gè)物種體內(nèi)分離出PCV，這給PCV 的跨物種傳播提供了有力證據(jù)。但是這些實(shí)驗(yàn)大都是通過(guò)PCR（polymerase chain reaction，PCR）技術(shù)擴(kuò)增DNA，然后將得到的序列與基因庫(kù)里已知的序列進(jìn)行比對(duì)，判斷出新分離出的DNA 類型。很少對(duì)跨物種傳播的機(jī)制進(jìn)行深入研究，對(duì)不同物種感染PCV 后機(jī)體發(fā)生的生理變化描述也不詳細(xì)。從細(xì)胞和動(dòng)物水平研究PCV 感染不同動(dòng)物后發(fā)生病變的分子機(jī)制、種間屏障突破機(jī)制和種間差異的分子機(jī)制，為PCV傳播和致病機(jī)制提供新的資料。這將會(huì)是未來(lái)該領(lǐng)域主要的研究方向。其研究意義深遠(yuǎn)，不僅在控制豬圓環(huán)病毒的傳播與流行方面，而且對(duì)人獸共患病的病原和發(fā)病機(jī)制的研究也有重要作用。