張留君,范紅結(jié),賀紹君,鄒前明,趙 磊,馮 星,劉德義★
(1.安徽科技學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,安徽 鳳陽(yáng) 233100;2.安徽青桐農(nóng)牧有限公司,安徽 舒城 231300)
豬繁殖與呼吸綜合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)可導(dǎo)致母豬嚴(yán)重的繁殖障礙和哺乳仔豬的呼吸困難與高死亡率,是嚴(yán)重威脅生豬健康并給世界養(yǎng)豬業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失的重要傳染病。據(jù)統(tǒng)計(jì),PRRS 每年給美國(guó)的養(yǎng)豬行業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失可高達(dá)6.64 億美元,由于我國(guó)的生豬飼養(yǎng)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國(guó),從而造成的經(jīng)濟(jì)損失會(huì)更加巨大。引發(fā)本病的病原體是豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRS virus,PRRSV),隸屬于套式病毒目(Nidovirale)動(dòng)脈炎病毒科(Arteriviridae)動(dòng)脈炎病毒屬(Arterivirus),具有囊膜結(jié)構(gòu)并包含一條長(zhǎng)度約為15 kb 的單股正鏈的RNA 基因組。PRRSV 基因組包含至少12 個(gè)開放閱讀框(Open reading frame,ORF),可編碼至少16 種非結(jié)構(gòu)蛋白(non-structural protein,Nsp)和8 種結(jié)構(gòu)蛋白。根據(jù)病毒基因組核苷酸序列的同源性關(guān)系,PRRSV 可被分成歐洲型(European type)毒株和美洲型(North American type)毒株,并分別以LV 毒株和VR-2332 毒株為代表,而我國(guó)主要流行的為美洲型毒株。盡管兩種類型的病毒株的核苷酸序列的同源性僅有60%,但是其感染豬后卻能夠引起非常相似的臨床癥狀。
中國(guó)是世界上最大的生豬和豬肉生產(chǎn)國(guó),也是最大的豬肉消費(fèi)國(guó)家。數(shù)據(jù)顯示,2021 年我國(guó)屠宰生豬和圈養(yǎng)生豬的數(shù)量分別達(dá)到6.71 億頭和4.49億頭,豬肉產(chǎn)量更是高達(dá)5296 萬(wàn)t。PRRSV 能夠引起持續(xù)性感染,且很難被徹底清除掉。中國(guó)的養(yǎng)豬場(chǎng)數(shù)量眾多,規(guī)模龐大且多樣化,管理水平、生物安全水平和防控技術(shù)水平等也不盡相同,使豬場(chǎng)的疫病防控面臨巨大困難。當(dāng)前,PRRS 仍是給我國(guó)的生豬健康帶來嚴(yán)重威脅以及對(duì)我國(guó)的養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生制約的重要因素之一。本文系統(tǒng)闡述了我國(guó)PRRSV 的流行情況及防控策略,以期為我國(guó)PRRS 防控提供參考。
1.1 經(jīng)典PRRSV 毒株的流行 位于北美洲的美國(guó)于1987 年首次發(fā)現(xiàn)PRRS,并在1992 年成功分離到世界上第一株美洲型PRRSV 毒株,即VR-2332。隨后,該病開始在北美、亞洲等地區(qū)廣泛流行。1995 年年末,我國(guó)大陸華北地區(qū)某集約化豬場(chǎng)出現(xiàn)了第一例PRRS,研究人員隨后從發(fā)病豬病變組織中分離出一株病毒株CH-1a,該P(yáng)RRSV 分離株雖具有北美血統(tǒng),但與VR-2332 毒株保持較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系。1996 年,我國(guó)研究人員又從北京地區(qū)一頭母豬的流產(chǎn)胎兒中分離到一株病毒株BJ-4。相比之下,BJ-4 毒株的分離時(shí)間雖然晚于CH-1a 毒株,但卻與北美原型毒株VR-2332 保持較近的親緣關(guān)系(99.6%),提示我國(guó)PRRSV 可能為輸入性傳播,應(yīng)謹(jǐn)慎引種。在接下來的10 年里,PRRSV 從北方陸續(xù)傳播到中國(guó)其它地區(qū),并在大多數(shù)養(yǎng)豬場(chǎng)呈現(xiàn)出高度流行狀態(tài),成為我國(guó)生豬生產(chǎn)中的常見傳染病,但此段時(shí)期流行的病毒株主要是我們通常稱為的經(jīng)典PRRSV 毒株。在臨床上,經(jīng)典毒株感染后的主要特征是母豬生殖失敗,包括妊娠晚期流產(chǎn),胎兒損失增加(干尸化、死產(chǎn)和新生胎兒死亡),斷奶和育肥豬生長(zhǎng)性能下降和死亡率升高,以及所有年齡的豬呼吸障礙和容易繼發(fā)細(xì)菌感染等。
1.2 高致病性PRRSV 毒株的流行 2006 年5 月,我國(guó)江西省某養(yǎng)豬場(chǎng)最先發(fā)生了一場(chǎng)病因不明的豬“高熱病”疫情,其臨床特征是發(fā)病豬體溫升高(41~42℃)、全身皮膚發(fā)紅、嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病以及較高的發(fā)病率(50%~100%)和死亡率(20%~100%)。它能夠影響幾乎所有年齡階段的豬,并具有高度的傳染性。疫情首先在散養(yǎng)和中小型養(yǎng)豬場(chǎng)發(fā)生,然后逐步向集約型養(yǎng)豬場(chǎng)擴(kuò)散。很快,疫情就蔓延到我國(guó)東南部和中部的大部分省份。截至2007年春季,疫情已率先蔓延至西南和華北的大多數(shù)養(yǎng)豬場(chǎng)。在不到一年的時(shí)間里,疫情已導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)頭豬死亡,摧毀了中國(guó)的許多養(yǎng)豬場(chǎng)。疫情的暴發(fā)造成短時(shí)間內(nèi)生豬數(shù)量急劇下降,大量中小型養(yǎng)豬場(chǎng)破產(chǎn),特別是在疫情嚴(yán)重的地區(qū),給我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)果,由于整個(gè)豬肉產(chǎn)量的急劇下降,市場(chǎng)上的豬肉價(jià)格大幅上漲。直到2007年6 月,本輪“高熱病”的病原才被確定為美洲型PRRSV 毒株的一種新變體,并以分離自江西省的JXA1 株為代表毒株。在仔豬體內(nèi)做攻毒實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),分離的PRRSV 變異株高度重現(xiàn)了與疫情現(xiàn)場(chǎng)觀察到的相似的臨床癥狀。與經(jīng)典PRRSV 毒株相比,由于該變異毒株具有高致病性,因此該病被稱非典型PRRS,其變異病原體被稱為高致病性PRRSV(HP-PRRSV)。對(duì)2006~2008 年在中國(guó)流行的所有HP-PRRSV 毒株的基因組分析表明,它們均屬于美洲型,其典型特征是具有獨(dú)特的基因組缺失標(biāo)記,即與經(jīng)典PRRSV 毒株相比,其非結(jié)構(gòu)蛋白2(Nsp2)存在30 個(gè)(1+29)氨基酸的不連續(xù)缺失(見圖1),但該缺失與病毒的毒力并不相關(guān)。目前,HP-PRRSV 毒株仍是我國(guó)很多養(yǎng)豬場(chǎng)流行的優(yōu)勢(shì)毒株,并且新的HP-PRRSV 毒株仍在不斷出現(xiàn)。
圖1 代表性PRRSV 毒株NSP2 蛋白氨基酸序列比對(duì)結(jié)果。
1.3 NADC30-樣PRRSV 毒株的流行 PRRSV NADC30 毒株于2008 年從美國(guó)愛荷華州暴發(fā)呼吸道疾病的豬群中首次分離出來,該分離株是一種中等毒力的毒株。根據(jù)序列信息,NADC30 毒株在Nsp2 蛋白中出現(xiàn)131 個(gè)氨基酸的間斷性缺失(見圖1)。2012 年,周峰等首次報(bào)道并在我國(guó)河南省分離到一株與NADC30 毒株高度同源(95.4%),并且具有相同Nsp2 基因缺失模式的PRRSV 毒株,即HENAN-XINX 毒株,該P(yáng)RRSV 分離株也被稱作NADC30-樣或類NADC30 毒株。NADC30-樣PRRSV 毒株自2013 年以來,迅速在我國(guó)的北京、天津、山西、湖南、安徽、浙江、福建、黑龍江和吉林等近十個(gè)省市的豬場(chǎng)豬群中流行擴(kuò)散開來,其中河南省地區(qū)NADC30-樣毒株的檢出率一度超過50%。后來證實(shí),NADC30-樣毒株是造成我國(guó)自2013 年以來PRRS 再度流行和擴(kuò)散的主要原因,尤其是導(dǎo)致一些曾經(jīng)穩(wěn)定的豬場(chǎng)出現(xiàn)大量母豬流產(chǎn)和保育仔豬嚴(yán)重呼吸道疾病,并且現(xiàn)有的商品化疫苗接種后并不能為豬群提供有效的免疫保護(hù)以抵抗NADC30-樣毒株感染。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為,我國(guó)NADC30-樣PRRSV 毒株很大概率是在種豬貿(mào)易時(shí)由北美地區(qū)輸入進(jìn)來的。NADC30-樣PRRSV 毒株不僅造成了我國(guó)臨床PRRS 廣泛的暴發(fā)和流行,而且該病毒還涉及到重組事件,從而導(dǎo)致了具有不同毒力水平的新的變異病毒株的產(chǎn)生及循環(huán)出現(xiàn),在中國(guó)越來越多的變異毒株和重組毒株已經(jīng)被許多研究人員相繼檢測(cè)到。當(dāng)前,NADC30-樣毒株已成為我國(guó)優(yōu)勢(shì)流行毒株并仍在不斷發(fā)生新的變異,且與HP-PRRSV JXA1-樣毒株及其它毒株(經(jīng)典毒株和疫苗株)發(fā)生頻繁的自然重組,這更加加劇了我國(guó)PRRSV 毒株的遺傳多樣性和感染復(fù)雜程度,從而給PRRS 整體防控帶來了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
1.4 NADC34-樣PRRSV 毒株的流行 2018 年,我國(guó)學(xué)者首次報(bào)道了兩株NADC34-樣或類NADC34的新的PRRSV 變異毒株,均分離自遼寧省發(fā)生嚴(yán)重繁殖障礙的母豬,并將其分別命名為L(zhǎng)NWK96 和LNWK130。遺傳進(jìn)化分析顯示,這兩株P(guān)RRSV 分離株與在2014 年分離自美國(guó)愛荷華州的高毒力PRRSV IA/2014/NADC34 株高度同源,并且與PRRSV VR-2332 株相比在Nsp2 蛋白的328~427位氨基酸處存在100 個(gè)氨基酸的連續(xù)缺失(見圖1)。隨后,NADC34-樣PRRSV 毒株相繼在我國(guó)的黑龍江、河南、福建、江蘇等多個(gè)省份及地區(qū)被頻繁地檢測(cè)到,并有進(jìn)一步擴(kuò)大蔓延至全國(guó)的趨勢(shì)。NADC34-樣PRRSV 毒株目前已成為我國(guó)部分地區(qū)主要的流行毒株,并很有可能會(huì)成為我國(guó)下一個(gè)優(yōu)勢(shì)PRRSV 流行毒株。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),研究人員對(duì)美國(guó)的PRRSV NADC34 毒株和中國(guó)的NADC34-樣PRRSV 毒株的致病性分別進(jìn)行了系統(tǒng)性的評(píng)估。結(jié)果顯示,感染IA/2014/NADC34 毒株的豬出現(xiàn)持續(xù)性的發(fā)熱(40℃以上),時(shí)間從感染后3~12d,其中14 頭被感染的豬中有2 頭豬分別死于感染后9d和12d,死亡率為14.28%。另外,與對(duì)照組(342g/d)相比,感染豬的平均日增重也出現(xiàn)大幅度下降,僅為5.5g/d。而當(dāng)前出現(xiàn)在我國(guó)的NADC34-樣毒株,如從江蘇的一個(gè)養(yǎng)豬場(chǎng)分離出的JS2021NADC34毒株,可引起母豬的高流產(chǎn)率和乳豬的高死亡率。在不同受感染的中國(guó)豬場(chǎng)中,由NADC34-樣PRRSV 毒株引起的母豬群的流產(chǎn)率普遍在10%~30%,而仔豬的死亡率在10%~80%。以上研究表明,美國(guó)的NADC34 毒株和中國(guó)的NADC34-樣毒株均具有較高的致病性。然而,Song 等人報(bào)道了一株NADC34-樣HLJDZD32-1901 毒株,其感染的豬僅表現(xiàn)出輕微的臨床癥狀,包括輕度咳嗽和厭食,表明了該毒株是一株低致病性的NADC34-樣PRRSV 毒株。我們推測(cè),中國(guó)NADC34-樣PRRSV毒株的致病性存在較大差異可能與其快速的變異有關(guān),病毒基因組變異導(dǎo)致毒力基因相關(guān)位點(diǎn)改變,從而造成病毒致病能力發(fā)生變化。
迄今為止,關(guān)于PRRSV 在發(fā)病機(jī)理、免疫學(xué)特征及流行病學(xué)等諸多方面的研究仍處于初級(jí)階段,大量的謎團(tuán)仍未被完全揭開。自PRRSV 在20 世紀(jì)80 年代末首次出現(xiàn)以來,全世界的科學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了大量的努力工作來控制它的感染。如何有效控制和徹底根除PRRSV 一直都是全球養(yǎng)豬業(yè)面臨的共同問題。中國(guó)與其它發(fā)達(dá)國(guó)家在生產(chǎn)方式上的巨大差異,對(duì)養(yǎng)豬場(chǎng)整體飼養(yǎng)管理水平也較低,防控該病的困難將會(huì)更大。在眾多控制措施中,疫苗接種被認(rèn)為是一種可行且低成本的策略,已被廣泛用以減少PRRS 造成的相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失。因此,疫苗接種也是我國(guó)大部分生豬生產(chǎn)者預(yù)防和控制PRRS 的首要選擇。為了控制中國(guó)PRRS 的流行,我國(guó)科學(xué)家早期曾利用國(guó)內(nèi)的第一個(gè)PRRSV 分離株CH-1a 毒株先后研制出了滅活疫苗與減毒活疫苗,同時(shí)還在2005年從國(guó)外引入了商品化的Ingelvac.MLV(親本為VR-2332 毒株)弱毒疫苗。然而,這幾種疫苗在控制PRRS 時(shí)的效果并未達(dá)到預(yù)期效果,妊娠母豬生產(chǎn)失敗和哺乳仔豬呼吸障礙相關(guān)的臨床病例在已接種的豬場(chǎng)中仍頻繁地發(fā)生。這些疫苗僅能對(duì)基因同源的PRRSV 毒株產(chǎn)生良好的免疫保護(hù)效果,可在一定程度上減少臨床疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度,改善豬的生長(zhǎng)性能,并可縮短母豬病毒血癥和病毒感染持續(xù)的時(shí)間。
2006 年一種新型PRRSV 毒株,即HP-PRRSV毒株在中國(guó)出現(xiàn),給中國(guó)養(yǎng)豬業(yè)造成了重大經(jīng)濟(jì)損失。原因是近年來使用最多的Ingelvac.MLV 商業(yè)化疫苗只能保護(hù)生豬HP-PRRSV 毒株侵害。因此,HP-PRRS 在中國(guó)暴發(fā)后不久,國(guó)內(nèi)幾個(gè)HP-PRRS V 分離株(如JXA1、HuN4、TJM等)的減毒活疫苗被緊急研制并迅速投入使用,如 JXA1-R、HuN4-F112、TJM-F92 等。研究表明這些疫苗也僅能對(duì)各自的親本HP-PRRSV 毒株感染產(chǎn)生有效抵抗力。與此同時(shí),這類弱毒疫苗的安全問題也引起人們的注意。研究人員在實(shí)施疫苗接種的農(nóng)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)了許多疫苗株和田間野毒株之間的重組毒株。另外,由疫苗毒株JXA1-P80 引發(fā)的被接種豬感染也不斷被發(fā)現(xiàn)。即大規(guī)模和多次的疫苗接種以及各種弱毒疫苗的無限使用可能是中國(guó)美洲型PRRSV 毒株多樣性增加的主要原因之一。因此,應(yīng)高度重視HP-PRRSV 弱毒疫苗的安全性,在接種此類疫苗時(shí),生豬生產(chǎn)者應(yīng)合理、有限地使用疫苗。此外,中國(guó)還有相當(dāng)多沒有接種疫苗的種豬場(chǎng)和商業(yè)養(yǎng)豬場(chǎng)。除了安全問題外,目前的弱毒疫苗還并不具備對(duì)各種現(xiàn)有病毒株和新出現(xiàn)毒株提供強(qiáng)有力保護(hù)的能力。例如,目前國(guó)內(nèi)市面上正在廣泛使用的PRRSV 疫苗,包括JXA1-P80、HuN4-F112、GDr180、TJM-F92 和Ingelvac.MLV 等,均不能對(duì)新近出現(xiàn)的NADC30-樣和NADC34-樣PRRSV 毒株感染提供完全的保護(hù)。因此,需要加快設(shè)計(jì)和開發(fā)一種較為理想的PRRS 疫苗的進(jìn)程以用于防控我國(guó)PRRSV感染。
美洲型NADC30-樣毒株現(xiàn)已成為我國(guó)田間流行的優(yōu)勢(shì)毒株,并與經(jīng)典毒株、高致病性毒株、最新發(fā)現(xiàn)的NADC34-樣毒株及各種變異毒株和重組毒株共存,并且新的變異及重組毒株仍在不斷出現(xiàn)。在我國(guó)的PRRSV 基因組中,缺失、插入和重組頻繁的發(fā)生,其中缺失是病毒進(jìn)化的主原因之一,也可能進(jìn)一步促進(jìn)了病毒在相對(duì)封閉或毒株多樣性較低的環(huán)境下的進(jìn)化。近年來重組毒株的增多和高重組率表明,重組在PRRSV 的進(jìn)化過程中也發(fā)揮了非常重要的作用。疫苗接種僅可有效預(yù)防同型病毒株引發(fā)的感染或減輕其臨床發(fā)病癥狀,但缺乏交叉免疫保護(hù)作用。由于PRRSV 的遺傳多樣性特點(diǎn),加強(qiáng)飼養(yǎng)管理水平、強(qiáng)化生物安全控制措施、實(shí)施封群凈化方案等可能是未來消滅PRRS 的主要努力方向。