鹿科動物慢性消耗性疾病研究進(jìn)展

吳 偉，趙德明，周向梅，喬 健，楊利峰

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，國家動物海綿狀腦病實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

鹿科動物慢性消耗性疾病研究進(jìn)展

吳 偉，趙德明，周向梅，喬 健，楊利峰

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，國家動物海綿狀腦病實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

鹿科動物慢性消耗性疾病是鹿科動物發(fā)生的一種致死性神經(jīng)退行性疾病，屬于傳染性海綿狀腦病的一種。本文從病原學(xué)、地理分布、宿主范圍、傳播方式、環(huán)境的重要作用以及人類安全、診斷、防控等方面，對最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期對該病的防控提供參考。

鹿科動物慢性消耗性疾病；病原學(xué)；地理分布；宿主范圍；診斷；防控

鹿科動物慢性消耗性疾病（Chronic wasting disease，CWD）是一種可以感染北美黑尾鹿、白尾鹿、落基山麋鹿以及駝鹿的朊病毒病，與牛海綿狀腦?。˙ovine spongiform encephalopathy，BSE）、羊癢病（Scrapie）、水貂傳染性腦?。═ransmissible mink encephalopathy，TME）、貓科動物海綿狀腦?。‵eline spongiform encephalopathy，F(xiàn)SE）、人克雅氏?。–reutzfeldt-Jakob，CJD）等，同屬于傳染性海綿狀腦病[1]。近年來，CWD逐漸成為傳染性海綿狀腦?。═SEs）研究的熱點(diǎn)。本文從病原學(xué)、地理分布、宿主范圍、傳播方式及環(huán)境的重要作用，以及CWD與人類安全、診斷、防控等方面的最新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 病原學(xué)

CWD是一種在自由放養(yǎng)動物中發(fā)生的TSEs，可引起鹿科動物（包括麋鹿、駝鹿）發(fā)生致死性的神經(jīng)退行性病變。目前，公認(rèn)的病原是一種無核酸的蛋白侵染顆粒，稱為朊病毒（PrPCWD）。它是宿主體內(nèi)正常型朊蛋白（PrPC）構(gòu)象發(fā)生改變后錯誤折疊而形成的一種異常的具有部分蛋白酶抗性的蛋白[2]。PrPC和PrPCWD一級結(jié)構(gòu)完全相同，均由Prnp基因編碼，但高級結(jié)構(gòu)不同：PrPC以α-螺旋為主，而β-折疊含量極少；PrPCWD以β-折疊為主，α-螺旋為輔。當(dāng)感染動物后，會CWD誘導(dǎo)PrPC轉(zhuǎn)化為PrPCWD，PrPCWD在體內(nèi)大量蓄積，最終導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

鹿科動物的Prnp共編碼264個氨基酸，并且具有多態(tài)性，這種多態(tài)性通常與CWD的易感性有關(guān)。北美黒耳鹿Prnp的多態(tài)性位點(diǎn)225（S/F）能影響其對CWD的易感性。225SS的鹿對CWD的易感性比225SF鹿高30倍[3]；比較威斯康星州感染與未感染CWD的白尾鹿等位基因的出現(xiàn)頻率時發(fā)現(xiàn)，G96S和Q95H多態(tài)性位點(diǎn)會降低其對CWD的易感性[4]。麋鹿Prnp在132（M/L）也存在多態(tài)性。氨基酸位點(diǎn)為132MM和132ML的麋鹿對CWD的易感性非常高，而氨基酸位點(diǎn)為132LL的麋鹿對CWD的易感性較低[5]。

2 地理分布

1967年CWD首次在美國科羅拉多州和懷俄明州被發(fā)現(xiàn)。截至2012年，根據(jù)美國動植物衛(wèi)生檢驗(yàn)局（APHIS）的報道，美國17個州（科羅拉多州、懷俄明州、猶他州、堪薩斯州、內(nèi)布拉斯州、新墨西哥州、德克薩斯州、北達(dá)科他州、南達(dá)科他州、威斯康星州、伊利諾斯州、馬里蘭州、密蘇里州、紐約、明尼蘇達(dá)州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州）和加拿大2個?。▉啿『退_斯克徹溫?。┰谧杂煞硼B(yǎng)的鹿科動物中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CWD。美國13個州（科羅拉多州、內(nèi)布拉斯加州、蒙大拿州、南達(dá)科他州、克薩斯州、俄克拉荷馬州、明尼蘇達(dá)州、愛荷華州、威斯康星州、密蘇里州、密歇根州、賓夕法尼亞州、紐約）和加拿大2個?。▉啿『退_斯克徹溫?。┰谌︷B(yǎng)鹿科動物中檢測到了CWD。此外，2002年韓國發(fā)現(xiàn)1例CWD。這是除美國和加拿大外首次在其他國家發(fā)現(xiàn)的CWD病例。調(diào)查發(fā)現(xiàn)這頭麋鹿是從加拿大進(jìn)口的[6]。2016年，挪威在南部自由放養(yǎng)的馴鹿中檢測到1例CWD。這是歐洲報道的第1例CWD病例，也是第1例馴鹿自然感染CWD的病例。目前，研究人員并不清楚挪威CWD的來源、流行以及發(fā)病率，對其相關(guān)調(diào)查正在進(jìn)行中[7]。在較密集自由放養(yǎng)的鹿群中，CWD的患病率高達(dá)30%，在圈養(yǎng)的鹿群中，CWD的患病率甚至可以達(dá)到100%[8]。

3 宿主范圍

CWD的自然宿主是北美黑尾鹿、白尾鹿、落基山麋鹿和駝鹿。在自然條件下，還未發(fā)現(xiàn)鹿以外的動物感染CWD的案例。歐洲馬鹿和馴鹿經(jīng)口接種可以感染CWD[9-10]；韓國梅花鹿已被證實(shí)存在CWD感染。Hamir等[11]將患病的麋鹿或白尾鹿的組織勻漿，腦內(nèi)接種扁角鹿，發(fā)現(xiàn)可以使其感染；但將扁角鹿暴露在患病的北美黑尾鹿及CWD污染的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)扁角鹿不會感染CWD[12]。這說明扁角鹿對CWD的易感性較低。在歐洲對獐鹿、馬鹿、扁角鹿、麂和馴鹿進(jìn)行監(jiān)測時，未發(fā)現(xiàn)任何CWD病例[13]。

對食肉動物和食腐動物進(jìn)行研究，用感染CWD黑尾鹿的組織對雪貂進(jìn)行腦內(nèi)接種，發(fā)現(xiàn)雪貂在1年后開始表現(xiàn)出臨床癥狀；對北美水貂接種，也同樣成功感染CWD；但腦內(nèi)接種浣熊，發(fā)現(xiàn)浣熊被不會感染[14]。Mathiason等[15]發(fā)現(xiàn)，CWD可以感染貓，并且病原可以適應(yīng)貓體內(nèi)，推測食腐動物或食肉動物（貓科動物）可能成為CWD傳播的中間宿主。

對嚙齒類動物進(jìn)行研究，腦內(nèi)接種試驗(yàn)小鼠500 d后，發(fā)現(xiàn)很少有小鼠被感染，但連續(xù)傳代后小鼠會表現(xiàn)出臨床癥狀[16]。腦內(nèi)接種黃金倉鼠并不會使其感染，但病原在雪貂中連續(xù)傳代后再接種入黃金倉鼠后會使其感染。這表明CWD在一些物種中連續(xù)傳代后，會擴(kuò)大其宿主范圍[17]。

4 傳播方式及環(huán)境的重要作用

CWD的自然傳播途徑和機(jī)制目前尚未明確。但可以肯定的是水平傳播是CWD病原傳播的主要傳播方式。經(jīng)口傳播被認(rèn)為是最主要的自然傳播方式[18]。近期報道表明，經(jīng)鼻傳播也是一種有效的傳播方式；煙霧化的朊病毒會促進(jìn)CWD的傳播[19]。對能表達(dá)鹿科動物PrPc轉(zhuǎn)基因的小鼠接種病原時，發(fā)現(xiàn)口腔的損傷會促進(jìn)CWD的傳播[20]。此外，母嬰傳播也可能發(fā)生[21]。

感染CWD動物的唾液、尿液、糞便、血液以及鹿茸均可以攜帶病原[22]。此外，感染動物的腦、脊髓、眼睛、周圍神經(jīng)組織、淋巴組織、骨骼肌、心肌、膀胱、鼻上皮、腸道末端等均可檢測出朊病毒。因此，CWD病原可以通過從發(fā)病或死亡動物體內(nèi)的排出或釋放，進(jìn)入環(huán)境造成污染，從而間接傳播該病。

環(huán)境能夠傳播CWD已經(jīng)被證實(shí)。將幼齡鹿暴露在曾經(jīng)感染過CWD的牧場后，可以使幼齡鹿感染本病[23]。幼齡鹿接觸感染鹿用過的水、水桶、寢具等也會被感染[24]。土壤可以作為傳染性朊病毒的天然貯存體。朊病毒可以結(jié)合在土壤微粒上，多年后仍具有傳染性[25]。在朊病毒污染的土壤中種植大麥草，3周后可在植物莖中檢測出少量朊病毒。這說明朊病毒可從土壤傳播到植物。將植物的根和葉浸泡在含朊病毒的腦稀釋液中，16 h后在植物的根和葉中均可檢測到朊病毒；用這些食物飼喂金黃地鼠，會使其表現(xiàn)出典型的朊病毒病癥狀[26]。

5 CWD與人類安全

CWD對于北美洲的鹿和麋鹿來說是一種高致死性的朊病毒病。但CWD是否會感染人類，目前仍存在很大爭議。Mawhinney等[27]發(fā)現(xiàn)在美國CWD高發(fā)病率的地區(qū)，因CJD患病死亡人數(shù)的比率并沒有因CWD的流行而發(fā)生改變。Malin等[28]將感染CWD的北美黑尾鹿腦勻漿和脊髓勻漿，注射入對人CJD和BSE敏感的轉(zhuǎn)基因小鼠腦內(nèi)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因小鼠均未發(fā)病。Wilson等[29]用BSE、CWD以及羊癢病病原；對能夠表達(dá)人朊病毒的轉(zhuǎn)基因小鼠進(jìn)行感染性試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，反芻動物TSEs與人之間存在一定的種間屏障。Race等[30]用松鼠猴和獼猴作為實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行感染試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無論是腦內(nèi)接種，還是口服，均不會使其表現(xiàn)明顯的癥狀。Kurt等[31]利用不同的轉(zhuǎn)基因小鼠模型，從氨基酸水平上證明了CWD與人之間存在著種間屏障。因此，無論是近似人類易感性的非人靈長類模型，還是流行病學(xué)檢測、轉(zhuǎn)基因小鼠驗(yàn)證，以及分子水平驗(yàn)證，均表明人類易感CWD的危險性是很低的。但是，由于環(huán)境中有大量CWD污染物，仍存在發(fā)生跨種傳播和出現(xiàn)新型病毒的可能性，因此應(yīng)持續(xù)進(jìn)行檢測，盡可能減少與CWD污染物接觸。

6 診斷

常規(guī)的CWD診斷方法包括：臨床癥狀識別（體重減輕和行為異常）、組織病理學(xué)診斷（大腦出現(xiàn)海綿狀空泡樣變化、大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞大量增生、大腦出現(xiàn)淀粉樣病變）、免疫組織化學(xué)診斷、免疫印跡診斷、ELISA診斷等。但這些診斷方法不能滿足早期檢測和微量檢測的需要。近年發(fā)展起來的蛋白質(zhì)錯誤折疊循環(huán)擴(kuò)增（Protein misfolding cyclic amplification，PMCA）技術(shù)和震動誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化（Quaking-induced conversion，QuIC），可以檢測到動物各組織及血液和腦脊液中微量的PrPSc，具有更高的靈敏度，對疾病早期診斷具有重大意義。PMCA是一種在體外進(jìn)行的人為加速朊病毒錯誤折疊過程的技術(shù)，將含有PrPSc的腦勻漿和含有大量PrPC的正常腦勻漿，按照一定的比例混勻，然后進(jìn)行恒溫孵育，誘導(dǎo)PrPC轉(zhuǎn)變成PrPSc并生成聚集體，再通過超聲破碎技術(shù)，將PrPSc聚集體破碎成更多的感染單元，將其作為新的“種子”，繼續(xù)誘導(dǎo)產(chǎn)生新的PrPSc。經(jīng)過上述“孵育-超聲破碎”的多次循環(huán)，生成大量的PrPSc，從而提高組織中的PrPSc量，使其達(dá)到可檢測的水平。通過這種高效的方法，可以檢測到朊蛋白感染模型中動物各組織及血液和尿液中微量的PrPSc[32-33]。QuIC的原理是將倉鼠朊病毒疾病模型的腦勻漿作為“種子”，以大腸桿菌人工表達(dá)的倉鼠細(xì)胞型朊蛋白作為底物，在含有多孔的振勻器上快速振勻操作。相對于PMCA所應(yīng)用的超聲波裂解，QuIC的優(yōu)勢是振動/攪拌可以更容易并均勻地裂解樣品，而超聲波具有樣品傳遞振動能量不同的問題，可一次性檢測多個樣品[34-35]。

7 防控

CWD的主要流行地區(qū)美國和加拿大，已經(jīng)采取一系列防控措施來控制該病的蔓延。如，加強(qiáng)疾病的監(jiān)測，對污染區(qū)域進(jìn)行消毒，嚴(yán)格控制放養(yǎng)鹿群進(jìn)入CWD高污染區(qū)域，頒布捕獵者在捕獲麋鹿以及發(fā)現(xiàn)臨床癥狀的麋鹿時需要采取措施的相關(guān)條例，并制訂了嚴(yán)格的撲滅措施，要求一旦發(fā)現(xiàn)CWD感染的動物，必須及時隔離、撲殺、焚燒，并對周圍環(huán)境進(jìn)行消毒。美國一些CWD高發(fā)的州還采取了大面積撲殺以及監(jiān)測的措施，但成果并不顯著，僅有明尼蘇達(dá)州和紐約取得了成功。未能成功清除CWD的主要原因是CWD病原已經(jīng)長期存在于鹿群和環(huán)境中。健康鹿一旦接觸污染的環(huán)境很容易被感染[36-37]。通過人類的行動來控制CWD的傳播是一種更有效的手段?？刂坡谷旱幕顒臃秶p少鹿的聚集以及對疑似CWD的動物尸體的妥善處理，均可在一定程度上控制CWD的流行。降低CWD復(fù)發(fā)的最佳方式是完全撲殺，嚴(yán)格限制散養(yǎng)鹿群進(jìn)入，以及對所有暴露病原進(jìn)行滅菌消毒。然而，即使是最全面的凈化方式，也難以保證CWD不會再次暴發(fā)?？紤]到當(dāng)前CWD的流行程度、缺乏有效的治療方法以及環(huán)境在CWD傳播中起到巨大的作用等因素，對CWD的持續(xù)監(jiān)測和防控非常重要。我國雖然尚未發(fā)現(xiàn)該病，但鑒于CWD對公共衛(wèi)生的潛在危害，應(yīng)該嚴(yán)禁從發(fā)生CWD的國家或地區(qū)進(jìn)口鹿及其產(chǎn)品，防止CWD傳入我國；同時監(jiān)測我國CWD狀況，做好檢測及防控技術(shù)儲備，以便應(yīng)對可能的突發(fā)情況。

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（責(zé)任編輯：杜憲）

Research Progress of Chronic Wasting Disease in Cervids

Wu Wei，Zhao Deming，Zhou Xiangmei，Qiao Jian，Yang Lifeng
（College of Veterinary Medicine，Agricultural University，National Animal Transmissible Spongiform Encephalopathy Laboratory，Beijing 100193）

Chronic wasting disease（CWD）is a fatal neurodegenerative disease occurring in deer，which belongs to infectious spongiform encephalopathy. Some important aspects were analyzed in this paper，including the etiology，geographical distribution，host range，transmission mode，environment and human safety，diagnosis，prevention and control aspects of the latest research progress，in order to provide reference for the prevention and control of the disease.

Chronic wasting disease；etiology；geographical distribution；host range；diagnosis；prevention and control

S852.23

A

1005-944X（2017）11-0065-05

10.3969/j.issn.1005-944X.2017.11.018

國家科技支撐計(jì)劃（2015BAI07B02）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC1200500）

楊利峰