牛病毒性腹瀉病毒的病原學(xué)、致病機(jī)制及免疫反應(yīng)的研究進(jìn)展

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（烏拉特中旗德嶺山鎮(zhèn)綜合保障和技術(shù)推廣中心 內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015300）

牛病毒性腹瀉最早的報(bào)道見于1946 年的美國(guó)，1957 年首次分離到牛病毒性腹瀉病毒[1]。目前，牛病毒性腹瀉病毒在世界范圍內(nèi)廣泛分布，給全世界牛養(yǎng)殖業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。牛病毒性腹瀉病毒可感染多種家畜和野生動(dòng)物，如牛、綿羊、山羊、駱駝等。牛感染牛病毒性腹瀉病毒后可出現(xiàn)腹瀉、呼吸系統(tǒng)疾病、免疫抑制、生長(zhǎng)遲緩、流產(chǎn)、繁殖能力下降等，對(duì)牛養(yǎng)殖可造成嚴(yán)重的危害[2]。本文對(duì)牛病毒性腹瀉病毒的病原學(xué)、致病機(jī)制和免疫反應(yīng)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，希望為牛病毒性腹瀉病病毒疫苗和特效藥物的研發(fā)提供參考。

1 病原學(xué)

牛病毒性腹瀉病毒是黃病毒科瘟病毒屬的病毒，同屬的成員有邊界病毒和豬瘟病毒，并且三種病毒的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、抗原和遺傳物質(zhì)具有一定的相似性，因此三種病毒存在血清交叉反應(yīng)。牛病毒性腹瀉病毒的病毒粒子呈球形至半球形，外層有雙層脂質(zhì)囊膜，直徑為40～60 nm[3]。

1.2 分類

牛病毒性腹瀉病毒可分為3 種，分別為牛病毒性腹瀉病毒1型、牛病毒性腹瀉病毒2 型和HoBi 樣病毒。系統(tǒng)發(fā)育分析牛病毒性腹瀉病毒1 型分離為至少21 種亞基因型（1a-1u），牛病毒性腹瀉病毒2 型有4 種亞基因型（2a-2d），HoBi 樣病毒有4 種亞基因型（a-d）。牛病毒性腹瀉病毒1b 亞型一直是全球主要的亞基因型，其次是牛病毒性腹瀉病毒1a 亞型1c 亞型。牛病毒性腹瀉病毒亞基因型2a 在全球范圍內(nèi)最為普遍，而牛病毒性腹瀉病毒2b、2c 和2d 僅在歐洲和亞洲國(guó)家的部分地區(qū)檢測(cè)到。此外，迄今為止，僅在南美、歐洲和亞洲檢測(cè)到HoBi 樣病毒，而在北美未檢測(cè)到[4]。

1.3 基因組結(jié)構(gòu)

牛病毒性腹瀉病毒基因組的大小約為12.3 kb，由一個(gè)開放閱讀框組成，兩側(cè)是短的5’-和3’-非翻譯區(qū)。牛病毒性腹瀉病毒的5’-UTR 包含一個(gè)內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)，其功能是啟動(dòng)單個(gè)多蛋白的翻譯。內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)由3 個(gè)螺旋組成，其中包含兩個(gè)高度可變的區(qū)域。3’-UTR 包含保守的莖環(huán)而不是poly-A 尾巴，并具有結(jié)合多個(gè)宿主細(xì)胞microRNA 的位點(diǎn)。開放閱讀框編碼一個(gè)大的多聚蛋白，該多聚蛋白在翻譯后被加工成四種結(jié)構(gòu)蛋白和八種非結(jié)構(gòu)蛋白?；蚪M結(jié)構(gòu)如下（NH2-Npro/C/Erns/E1/E2/p7/NS2/NS3/NS4A/NS4B/NS5A/NS5B-COOH）。牛病毒性腹瀉病毒核糖體移碼主要是由于Npro 編碼區(qū)缺少一個(gè)核苷酸，這發(fā)生在牛病毒性腹瀉病毒的SD-1 株中，導(dǎo)致感染細(xì)胞中病毒RNA 和病毒蛋白減少[5]。

1.4 蛋白構(gòu)成

牛病毒性腹瀉病毒編碼一種多蛋白，該多蛋白在翻譯后被切割成四種結(jié)構(gòu)蛋白（C、Erns、E1 和E2）和8 種非結(jié)構(gòu)蛋白（Npro、p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A、NS5B）。牛病毒性腹瀉病毒的結(jié)構(gòu)蛋白可分為三種包膜蛋白（Erns、E1 和E2）和一種衣殼蛋白（核衣殼蛋白C）。在結(jié)構(gòu)蛋白中，C 蛋白是最豐富的蛋白質(zhì)，其次是Erns，而E1 和E2 的含量又較低。在病毒表面，E2 是最豐富的表面蛋白，可誘導(dǎo)針對(duì)牛病毒性腹瀉病毒的免疫反應(yīng)，其次是Erns。所有包膜蛋白均作為前體蛋白Erns/E1 E2 產(chǎn)生，后者通過兩步切割反應(yīng)產(chǎn)生游離包膜蛋白Erns、E1 和E2。E1 和E2 都包含跨膜結(jié)構(gòu)域，而Erns 僅錨定在膜上.。牛病毒性腹瀉病毒的脂質(zhì)含有更多的膽固醇、鞘磷脂和己糖基神經(jīng)酰胺，而甘油磷脂則更少，脂質(zhì)分選機(jī)制未知，但膽固醇和鞘磷脂被證明對(duì)牛病毒性腹瀉病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞具有重要作用。Erns 蛋白是瘟病毒基因組中獨(dú)特的蛋白質(zhì)之一，可以與核苷酸底物結(jié)合并具有核糖核酸酶活性。Erns 蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上與來自植物和真菌的T2 核糖核酸酶高度相似。Erns 被認(rèn)為在病毒復(fù)制的早期形成異二聚體，這表明其在病毒附著于靶細(xì)胞中的發(fā)揮作用。牛病毒性腹瀉病毒的表面主要由E2-E2 同二聚體和E1-E2 異二聚體組成，這種異二聚體是病毒與宿主細(xì)胞融合的最重要的蛋白質(zhì)。N pro 蛋白是第一個(gè)從病毒多聚蛋白的N 端產(chǎn)生的蛋白，分子量約為20 kDa，是瘟病毒特有的蛋白。牛病毒性腹瀉病毒的N pro 蛋白可以調(diào)節(jié)I 型干擾素的產(chǎn)生或抑制，并影響病毒的復(fù)制能力，導(dǎo)致感染動(dòng)物的先天免疫抑制。病毒蛋白p7 是一種源自E2 的6～7 kDa 多肽，可參與感染性BVDV 顆粒的形成并促進(jìn)病毒釋放，然而該功能的機(jī)制仍不清楚。NS4B 是一種具有NTPase 活性的35 kDa 疏水蛋白，參與牛病毒性腹瀉病毒的基因組復(fù)制。NS4B 含有高度保守的表位，可在病毒感染后誘導(dǎo)體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)，因此，NS4B 是疾病診斷、疫苗開發(fā)和感染治療的主要目標(biāo)蛋白[6]。

2 致病機(jī)制

懷孕母牛感染牛病毒性腹瀉病毒后可導(dǎo)致多種癥狀，包括早期胚胎死亡、胎兒畸形以及胎兒的持續(xù)感染。持續(xù)感染牛在環(huán)境中可持續(xù)排毒，其在牛病毒性腹瀉病毒的傳播中有著重要的作用。持續(xù)性感染的牛在生長(zhǎng)過程中可通過分泌物和排泄物排出牛病毒性腹瀉病毒，從而導(dǎo)致環(huán)境被污染，其他易感染物接觸被污染的環(huán)境或物品后感染風(fēng)險(xiǎn)升高。持續(xù)性感染的牛在整個(gè)飼養(yǎng)周期中不易被發(fā)現(xiàn)，尤其是在持續(xù)感染犢牛在出生后由于初乳中含有的抗體作用下，更不易被發(fā)現(xiàn)。牛更易感染牛病毒性腹瀉病毒，主要是與其2 號(hào)和26 號(hào)染色體上某些基因座有關(guān)，這些區(qū)域在牛的易感性和持續(xù)性感染中有著重要的功能。

宿主細(xì)胞的CD46 是牛病毒性腹瀉病毒結(jié)合的受體，部分毒株可通過CD46 獨(dú)立機(jī)制從感染的細(xì)胞傳播到易感細(xì)胞中。在牛病毒性腹瀉病毒感染中，E2 蛋白與CD46 受體的結(jié)合起主要作用，但是在其他研究中發(fā)現(xiàn)該結(jié)合并非是必需的步驟，表明其他蛋白可能也參與病毒和宿主結(jié)合過程。在進(jìn)入細(xì)胞后，牛病毒性腹瀉病毒需要8～9h 才能完成整個(gè)復(fù)制過程，病毒滴度峰值出現(xiàn)在感染后16h。牛病毒性腹瀉病毒的復(fù)制還需要通過NS2-3 的切割機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)，NS2-3 的切割機(jī)制由需要DNAJC14（一種限制性細(xì)胞輔助因子）的NS2 蛋白酶活性作用。NS2-3 的切割導(dǎo)致NS3 的產(chǎn)生，這是復(fù)制的重要部分。在復(fù)制過程中，牛病毒性腹瀉病毒的5’UTR 會(huì)阻止5’-3’核糖核酸外切酶并抑制其活性，從而導(dǎo)致許多正常情況下壽命較短的細(xì)胞mRNA 的半衰期顯著增加[7]。

3 免疫反應(yīng)

牛病毒性腹瀉病毒感染后可導(dǎo)致宿主出現(xiàn)持續(xù)性感染和免疫抑制。自然感染牛病毒性腹瀉病毒后的保護(hù)性免疫以激活病毒特異性體液和細(xì)胞免疫反應(yīng)為特征，在體液和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中，主要針對(duì)NS3 和E2 蛋白的CD4+T 輔助細(xì)胞是針對(duì)病毒的保護(hù)性免疫發(fā)展的關(guān)鍵參與者。B 細(xì)胞激活后，從感染的第14 d 開始可檢測(cè)到中和抗體。最有效的中和抗體主要針對(duì)表面蛋白E2，而對(duì)Erns特異的抗體具有較低的中和活性。雖然一些抗體靶向E1，但牛病毒性腹瀉病毒的主要結(jié)構(gòu)蛋白不會(huì)誘導(dǎo)B 細(xì)胞活化和抗體產(chǎn)生。此外，非結(jié)構(gòu)蛋白NS2-3 也可誘導(dǎo)強(qiáng)烈的抗體反應(yīng)[8，9]。

牛病毒性腹瀉病毒誘導(dǎo)的免疫抑制已在自然感染的動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，包括短暫或持續(xù)感染，以及實(shí)驗(yàn)性人工感染后。牛病毒性腹瀉病毒的免疫抑制作用包括免疫細(xì)胞組成的變化、白細(xì)胞免疫表型的改變以及免疫細(xì)胞功能的一些缺陷，導(dǎo)致其他病原體繼發(fā)感染的疾病嚴(yán)重程度增加。牛病毒性腹瀉病毒還顯示出對(duì)幾種適應(yīng)性免疫細(xì)胞功能的抑制作用，如與來自健康動(dòng)物的細(xì)胞相比，來自受感染動(dòng)物的牛淋巴細(xì)胞的多克隆促有絲分裂刺激誘導(dǎo)增殖反應(yīng)降低。病毒RNA 會(huì)誘導(dǎo)IFN 的產(chǎn)生和合成，但牛病毒性腹瀉病毒的Erns 會(huì)抑制病毒RNA 較早觸發(fā)的IFN 產(chǎn)生途徑。此外，Npro 在細(xì)胞培養(yǎng)中的病毒復(fù)制過程中誘導(dǎo)IRF3（必需IFN 激活因子）的降解[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來，牛病毒性腹瀉病毒感染率持續(xù)增加，給世界各國(guó)牛養(yǎng)殖業(yè)造成了不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)外已有多種牛病毒性腹瀉疫苗或與其他疫病的聯(lián)合疫苗上市，對(duì)于牛病毒性腹瀉的防控有著關(guān)鍵的作用。但是，牛病毒性腹瀉病毒的感染機(jī)制、免疫逃逸機(jī)制、跨物種傳播機(jī)制等仍存在較多的知識(shí)盲區(qū)，不利于牛病毒性腹瀉的防控方法、特效藥物以新型疫苗的研制，因此仍需進(jìn)一步研究牛病毒性腹瀉病毒的分子特征、病原特點(diǎn)、傳播機(jī)制、致病機(jī)制以及免疫反應(yīng)，以為新型診斷試劑的研發(fā)以及疫苗、藥物的研制奠定基礎(chǔ)?！?/p>