仔豬流行性腹瀉感染機制及其調控措施※

●駱東梅 譚家健 李再山 楊大盛 邱 勇 孫海清

（廣西揚翔股份有限公司 廣西 貴港 537100）

2010年以來，豬流行性腹瀉（Porcine epidemic diarrhea，PED）成為影響畜牧業(yè)健康發(fā)展的疾病之一，造成了巨大的經濟損失。在“禁抗”背景下，提高生豬自身抗病能力是健康養(yǎng)殖的關鍵。目前，疫苗接種被認為是預防PED 的最好方法。現(xiàn)代醫(yī)學和營養(yǎng)學研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)狀態(tài)對病毒攻擊下的仔豬具有保護效應，其可通過調節(jié)機體免疫應答反應緩解病毒攻擊帶來的危害，但關于使用營養(yǎng)措施預防或治療PED 的研究較少。本文闡述了PEDV 的致病性以及感染仔豬的分子機制，并列舉了不同營養(yǎng)素及植物提取物對仔豬PED 的調控作用，旨在為生產實踐中制定仔豬PED 預防或治療策略提供新的營養(yǎng)調控思路。

1 PED 簡介

PED 是由PEDV 病原體引起的一種急性、高傳染性的腸道病毒性疾病，PEDV 主要通過糞—口途徑和糞—鼻途徑向體內傳播[1]。PEDV 可以感染所有發(fā)育階段的豬，但新生仔豬的感染最為嚴重[1]，死亡率高達100%?；疾∽胸i的癥狀是水樣腹瀉，脫水，嘔吐，體重減輕，其病理變化通常表現(xiàn)為豬的空腸和回腸部分腸絨毛萎縮和脫落。1978年，PEDV 病毒株首次在比利時分離；1982年，將該病統(tǒng)稱為“豬流行性腹瀉”（PED）；1984年，中國首次分離出PEDV 病原體，PEDV成為導致仔豬腹瀉的最常見病毒之一。早期的PED 疫情呈散發(fā)性和區(qū)域性。2010年10月，我國暴發(fā)了一起由一種高致病性PEDV 變異株引起的大規(guī)模PED 疫情，哺乳仔豬的發(fā)病率和死亡率高達100%，給養(yǎng)豬業(yè)造成了極大損失[2]。

2 PEDV 的致病性及感染機制

2.1 PEDV 的致病性

PEDV 是一種甲型冠狀病毒，具有4 種結構蛋白（S、E、M 和N）和3 種非結構蛋白[3]。S 基因編碼PEDV 最大的結構蛋白，包含中和性抗體表位和病毒進入的特異性受體結合位點[4]。根據S 基因是否包含INDEL 序列，可將中國流行PEDV 菌株的基因型分為GⅠ（經典型）和GⅡ（變異型）兩個基因組，而我國高度流行的主要是GⅡ變異型基因組。全基因組差異分析顯示，PEDV中存在四個高變區(qū)（V1、V2、V3 和V4），每個高變區(qū)內的中和表位發(fā)生突變則可增加菌株（GⅡ基因組）的毒性。研究發(fā)現(xiàn)，變異株的S 基因變化最大，尤其是在S 區(qū)。變異株S1 有3 個插入和1 個缺失位點，變異廣泛[5]。S 蛋白氨基酸的變化會影響PEDV 的毒力和致病性，有研究認為S1-NTD 是與病毒毒力相關的重要結構域，而S1-NTD 的構象變化與PEDV 株FJzz1 的高致病性有關[2]。此外，S 基因還可在結構蛋白編碼區(qū)（S 和N 基因）和非結構蛋白編碼區(qū)（復制酶1a 和ORF3）發(fā)生重組，降低PEDV 的致病性。

2.2 PEDV 感染仔豬的分子機制

大量研究證實，PEDV 可通過口、鼻途徑向機體傳播，口腔感染途徑被認為是PEDV 傳播的主要途徑。PEDV 的主要靶點是豬腸上皮細胞（Intestinal epithelial cells，IECs），病毒經口腔、消化道進入腸道，在腸絨毛上皮細胞和腸系膜淋巴結上定植并復制，進而感染腸道。另外，PEDV通過鼻腔引起新生仔豬腸道感染是另一條病毒感染途徑[6]。仔豬鼻黏膜下的樹突狀細胞（Dendritic cells，DCs）可以在PEDV 鼻內感染過程中，通過形成跨上皮的樹突來捕獲PEDV。攜帶PEDV的樹突狀細胞，通過病毒學突觸將病毒轉移到CD3+T 細胞。另外，PEDV 也可在新生仔豬鼻上皮細胞（Nasal epithelial cells，NECs）中復制。受PEDV 感染的NECs 通過細胞間接觸，介導病毒轉移到鼻腔上皮下的CD3+T 細胞。腸道整合素α4β7 在PEDV 感染的血源性CD3+T 細胞中高水平表達，通過與MAdCAM-1 的相互作用促進攜帶病毒的血源性CD3+T 細胞通過血液循環(huán)到達腸道，在新生仔豬中通過細胞間接觸將病毒轉移到腸道上皮細胞，引起腸道感染[1]。

在病毒感染和復制過程中，核因子-κB（Nuclear factor-kappa B，NF-κB）的活化被認為是大多數(shù)感染的標志。病毒可以通過調節(jié)NF-κB的活化來逃避宿主的免疫應答，而NF-κB 激活主要取決于Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLR）信號通路。Cao 等[7]報道，TLR2、TLR3 和TLR9表達可抑制PEDV 誘導的NF-κB 活性，PEDV的N 蛋白可以激活NF-κB。同時，TLR2 還參與PEDV N 誘導的NF-κB 在IECs 中的活化。PEDV的N 和E 蛋白在IECs 中的穩(wěn)定表達可以激活NF-κB 并上調IL-8 的表達，而PEDV N 蛋白的瞬時表達則可以抑制HEK-293T 細胞中的NF-κB活化[8-10]。因此，通過篩選PEDV 結構蛋白誘導NF-κB 活性的能力，可能是研究PEDV 感染誘導NF-κB 活化的分子機制的新途徑。

3 PEDV 感染對仔豬腸道健康的影響

PEDV 主要通過感染豬腸道上皮細胞影響腸道健康。研究發(fā)現(xiàn)，PEDV 感染往往導致小腸形態(tài)改變，絨毛高度降低，損害腸道完整性[11-12]。Yang 等[13]研究也證實，PEDV 攻擊會降低絨毛高度和VCR，增加隱窩深度和血清DAO 活性。血清DAO 活性是黏膜完整性的標志[14]。這些結果表明，PEDV 誘導空腸形態(tài)改變和腸道通透性增加。此外，仔豬感染PEDV 導致仔豬腸道微生物群失調，增加糞便中4 種優(yōu)勢菌種（融合細菌、放線菌、微疣桿菌和變形桿菌）的豐度[15]。Huang 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，PEDV 感染會導致大腸桿菌-志賀氏菌、腸球菌、梭桿菌和細孔桿菌的豐度增加。并且，在腹瀉仔豬中梭桿菌和細孔桿菌呈顯著的年齡相關性增加。Tan 等[17]研究證實，PED 病毒感染增加了仔豬結腸中有害細菌（變形桿菌、梭狀芽胞桿菌）的比例，并減少了有益細菌（擬桿菌）的比例，因此，靶向腸道菌群可能是預防PED 的一種有效方法。

4 營養(yǎng)素及植物提取物對仔豬PED 的調控作用

新生仔豬免疫系統(tǒng)發(fā)育不完全，易受到病原細菌和病毒的入侵，導致腸道功能受損和嚴重腹瀉。PEDV 感染可引起腸道損傷，抑制仔豬生長發(fā)育，下調腸道中水通道蛋白和氨基酸轉運蛋白等編碼營養(yǎng)物質轉運蛋白的基因表達[18]。據報道，營養(yǎng)素及植物提取物對病毒攻擊下的仔豬具有保護效應，其可通過調控機體免疫機能促進抗病能力。

4.1 改善PEDV 感染仔豬生長性能和腸道損傷

大量研究表明，營養(yǎng)素可以改善PEDV 感染仔豬的生長性能和腸道損傷。Wang 等[19]報道，日糧中添加50 mg/kg N-乙酰半胱氨酸（NAC）可以減輕流行性腹瀉病毒感染仔豬的腸道黏膜損傷，改善PEDV 感染仔豬中小腸的吸收功能，并通過提高CD4+/CD8+T 細胞與細胞因子IL-1β和IL-10 的比例來增加和調節(jié)免疫功能。Yang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加155·5 mg/kg 25（OH）D3 可減輕PEDV 致腸損傷，提高緊密連接蛋白（claudin2）的表達，維持腸道屏障的完整性。另外，高劑量25（OH） D3 可顯著降低PEDV 誘導的腸道吸收細胞標記物SI 表達，可能有利于維持正常腸道功能。

4.2 抗病毒和抗炎作用

日糧補充短鏈脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFAs）可刺激腸道水和離子的吸收，并減少腸道通透性和黏膜炎癥。增加的SCFA 可能通過抑制腹瀉仔豬中HADC 和NF-κB 途徑來減輕黏膜促炎反應，進而減輕仔豬腹瀉病維持腸道穩(wěn)態(tài)[20-22]。Yang 等[13]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加高劑量25（OH）D3（155 mg/kg）對PEDV 感染仔豬具有重要作用。第一，飼糧添加高劑量25（OH）D3（155 mg/kg）可抑制病毒被模式識別受體（PRRs）、促炎細胞因子IFN-λ、STAT1和MxA的表達。由此可見，飼糧中添加25（OH）D3 可抑制PEDV誘導的腸道免疫激活；第二，高劑量25（OH）D3可以抑制空腸黏膜IL6和IL8的表達，提示大劑量補充25（OH）D3 可抑制PEDV 誘導的腸道炎癥，降低腸道炎癥因子的表達也有利于維持腸道正常功能；第三，飼糧添加高劑量25（OH）D3對PEDV 攻毒條件下的血清C4 和IgM 水平無影響，表明25（OH）D3 可能對腸黏膜有抗病毒作用，這是PEDV 復制的主要靶點。Gao 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸（GLY）可抑制仔豬PEDV 感染，并通過HMGB1 /TLR4-MAPK p38 途徑減少促炎細胞因子的分泌。葛根素（Puerarin，PR）作為一種抗菌劑，可抑制PEDV 感染仔豬腸道內N 和M 基因的mRNA 表達。Wu 等[24-25]研究證實，葛根素也可抑制PEDV 誘導的NF-κB 活化，具有抗病毒和抗炎作用，可以增強感染仔豬的腸道功能。賈淋雁[26]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧添加復合精油（主要由萜烯和苯基甲烷衍生物組成）可緩解仔豬PEDV導致的日增重下降和腹瀉率增高；顯著提高血清IFN-γ 含量和腸道IFN-β 和IFN-γ 表達，提高抗病毒能力，表明飼糧中添加復合精油可以改善豬的免疫功能，保護腸道屏障功能，提高抗病毒能力。以上研究表明，營養(yǎng)素及植物提取物可以有效緩解仔豬免疫應激，具有顯著的抗病毒和抗炎作用。

以上數(shù)據表明，營養(yǎng)素及植物提取物可以改善PEDV 感染仔豬的生長性能和腸道損傷，具有顯著的抗病毒和抗炎作用，緩解免疫應激，維持正常腸道功能，進而緩解或治療仔豬PED。

5 總結

PED 是目前中國養(yǎng)豬業(yè)最大的威脅之一，PEDV 的高變異性使疫情的流行更加復雜和異質，對高效疫苗開發(fā)提出了重大挑戰(zhàn)。在中國，PEDV 變異株（GⅡ基因組）比經典株（GⅠ基因組）更流行，其主要通過感染仔豬腸道影響機體的營養(yǎng)吸收及免疫應答，進而導致發(fā)病。飼糧添加有效的營養(yǎng)素可起到預防或緩解仔豬PED 的作用。在后續(xù)的研究中需進一步開發(fā)高效精準的無抗營養(yǎng)技術和產品，精準研究不同營養(yǎng)素緩解病毒感染的作用機制和階段，同時結合機體自身代謝和微生物菌群，對機體免疫調控達到精準化、規(guī)避免疫應激的負面效果，使營養(yǎng)素的抗病性能發(fā)揮最大效能。