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鸡传染性支气管炎病毒流行情况及其变异机制研究进展

2017-02-28李广升左新桐朱优化

河南畜牧兽医 2017年24期
关键词:血清型毒株基因型

李广升,代 珊,左新桐,朱优化,王 猛

(1.河南省郑州种畜场,河南 郑州 450008;2.河南千翮牧业科技有限公司)

传染性支气管炎(IB)是由传染性支气管炎病毒(IBV)引起的急性、高度接触性的病毒性呼吸道疾病,该病在全球范围内存在并呈地方性流行。该病的主要特征是病鸡呈气管啰音、咳嗽、喷嚏;肾脏肿大、苍白,输尿管扩张、有尿酸盐沉积,外观呈典型的“花斑肾”。IBV具有广泛的组织嗜性,其原发和主要的增殖部位是呼吸道上皮细胞,还可以在输卵管、肠道、肾脏等组织的上皮细胞中进行复制。各种品种和年龄的鸡均易感,但雏鸡的致死率较高。IBV感染还可造成细菌、支原体等的继发感染或混合感染,使发病率和死亡率增加,对国内外养禽业造成巨大的经济损失。

1 传染性支气管炎国内外流行概况

1.1 国外IB的流行情况

自20世纪30年代首次发现鸡传染性支气管炎以来,该病便在世界范围内流行。传染性支气管炎最早于1930年在美国北达科塔州被发现,它主要引起呼吸道症状。1931年Schalk和Hawn首次报道其为一种“新型呼吸道疾病”,主要侵害雏鸡的呼吸道。1937年Beaudette和Hudson首次分离到IBV,即Beaudette株。1950年开始美国发现IBV变异株,1956年Jungherr报道称1951年分离的Connecticut株与之前分离的Massachussetts株不同,它们存在抗原差异且不能交叉保护,该发现证明了IBV抗原的多样性。同年,Bijlenga在荷兰分离到IBV-H株,其是目前仍被广泛使用的疫苗H52、H120的母本株。1962年Winterfield等报道在美国出现了肾型IB,同年在澳大利亚也发现肾致病型IBV毒株N1/62。当时该型IBV主要以Holte株、Gray株为代表。

到1970年通过血清学方法各国发现多种IBV变异株。1974年Johnson利用中和试验将美国之前发现的IBV毒株分为10个血清型,即Mass、conn、Holte、JMK、lowa609、lowa97、Clark333、Ark99、SE17和Florida。1985年EI-Houadfi等在摩洛哥分离到一株肠型变种IBV,即G型,对肠道有较强的侵袭性。1990年开始又出现新的变异株,1991年英国报道一种新型IBV,称之为4/91型或793/B型,并逐渐成为英国主要的血清型。1992年在美国出现了Delware072变异株,且在之后的10年间,该毒株广泛流行,对美国养殖业造成严重的危害。同时随着DE072型疫苗的应用,又出现了新的变异株Georgia98。1995年Jia等在美国纽约分离一株独特的IBV变异株CU-T2,经遗传进化分析发现,该毒株是Mass、Ark和H52的重组毒株,证明IBV基因组RNA存在重组现象。

各种因素影响,IBV变异较快,导致新的基因型不断出现。2010年左右欧洲国家出现一种新的变异株,由于该毒株与最早出现在中国的QX型毒株很相似,因此,被命名为欧洲QX-Like毒株。之后该型毒株通过俄罗斯传播到比利时、丹麦、法国、德国、意大利、匈牙利、荷兰、西班牙、悉尼等多个国家,使许多国家该病的净化愈发困难,造成了很大的经济损失。

1.2 国内IB的流行情况

我国在1953年就有关于呼吸型IB的报道。1972年邝荣禄在广东首次发现该病,证明了IB在我国的存在。随后,其他地区也相继报道了该病的发生。1988年,我国分离到致肾病变形IBV。1991年开始IB在我国大范围蔓延,到1990年中期,开始出现一些IBV变异株。如1995年杜元钊等在中国胶东地区分离到一株IBV变异株,其靶器官是卵巢和输卵管,引起蛋鸡产蛋量和蛋品质下降。1996年朱国强、王永坤等在江苏地区分离并鉴定了一株腺胃型IBV毒株,证明IBV的流行情况变得复杂。

1997年,我国分离到一株新型IBV,命名为QX型,也称为LX4型或A2型。感染病鸡表现为腺胃炎、腹泻,并致使雏母鸡生殖系统损伤,25~70日龄感染鸡体质量减轻。该型IBV在世界其他国家未见报道,之后,该血清型在我国逐渐流行。刘胜旺课题组对1994-2009年间从我国山东、江苏、吉林、黑龙江等地的免疫鸡群中分离的39株IBV进行了序列分析,发现其中有25株属于QX型;Zou等对2008-2010年间在四川地区分离到的19个IBV毒株的S1基因进行了分析,结果显示50%以上属于QX型。张小荣等对2009-2011年分离到的54株IBV毒株分析发现,其中2/3以上属于QX型;Li等对1985-2012年间从广西地区不同的发病鸡群中分离了60个IBV毒株进行了研究,发现1985-2008年间分离的毒株大都属于HN08型,而2009-2011年间分离的野毒株大多属于QX型。以上研究表明,QX型已成为中国最主要的优势基因型。

2007年,Li等在广东分离到一新型IBV,S1基因序列分析表明,其属于基因Ⅳ型,与Mass、491和QX基因型毒株遗传距离均较远,随后,在广西、山东等地也有这一新型IBV流行株的报道。近年来,由于IBV的不断变异,国内流行的IBV毒株基因型已超过10个,Han等对过去15年分离的220个IBV毒株进行序列分析,发现这些分离毒株至少可以分为9个基因型:LX4(QX型)、Mass、LHLJ、LDL、LDT3、LSC、BJ、N1/62和793B,而现有疫苗已无法对其中部分基因型产生保护,使IB的防控越来越困难。

2 传染性支气管炎病毒变异机制

IBV为冠状病毒科冠状病毒属的代表种,其基因组为单股正链不分节段的RNA,本身具有感染性,全长约为27.6Kb,属于目前已知RNA病毒中基因组最大的一类病毒。由于病毒本身独特的不连续套式转录机制及其基因组RNA聚合酶缺乏校对功能,再加上自然选择、疫苗、饲养环境等各种选择压力的影响,导致病毒在复制过程中极易发生基因突变、缺失或插入、基因重组等变异,产生新的基因型和血清型。

2.1 基因突变

IBV的RNA依赖性的RNA聚合酶在转录过程中缺乏校对功能是病毒基因突变的主要原因。基因组的任何位置均有可能随时出现突变,其中最易发生变异的是S基因。S蛋白是IBV的主要结构蛋白,其裂解产生的S1蛋白是IBV产生感染性的主要蛋白,并决定病毒的组织嗜性,S蛋白的改变会影响病毒的致病性。有研究表明,S蛋白的第50~170位氨基酸和第250~310位氨基酸之间较易发生突变。一直被认为高度保守的M蛋白、N蛋白在病毒不断的进化过程中也发生了很大的变化。Tain J等对部分IBV毒株的N基因序列同源性分析发现,不同血清型的N基因存在差异,主要发生在基因的3,端下游,N基因的变异可能影响IBV的感染能力。

2.2 基因插入或缺失

基因插入或缺失也是引起IBV变异的一种机制。由于病毒基因组较大,基因序列较长,其RNA复制酶的保真性又相对较低,因此在病毒复制过程中,容易丢失或插入一些碱基或序列,产生新的变异毒株。Xu等对部分IBV分离株的研究发现,S基因的第120~170位氨基酸之间常见基因的插入或缺失,导致基因序列的改变,进而引起病毒二级或三级空间结构的变化,影响该蛋白的功能,并可能影响该病病毒的复制和致病力。

2.3 基因重组

同源重组主要指在一定条件下,野毒之间或野毒与疫苗毒之间发生大片段基因序列的替换而产生新的毒株,是引起IBV变异的另一重要原因,这种遗传信息的改变可能也是IBV存在的一种重要机制。与点突变的引起抗原位点变化不同,重组主要引起抗原位点的漂移而不影响抗原位点的性质。大量的研究表明,IBV像多数冠状病毒一样,存在着重组热点(hot spot),可能是脱落的RNA聚合酶重新结合的位点,从而导致重组的发生。CK/CH/LSD/03Ⅰ和CK/CH/LLN/98Ⅰ均是由不同毒株重组产生的变异毒株。尤其随着经济的发展,集约化规模化养殖已成为现在养殖业的主流,高密度鸡群是病毒重组的基础,不同活疫苗的混合免疫也为病毒重组提供了条件。有学者证明,新型IBV、AIV等毒株的出现,可能都与基因重组有关。

此外,基因重组也是获得弱毒疫苗株的一种方法。T.Hodgson,R.Casais等通过以Mass41株的S蛋白置换Beaudette株的S蛋白发现新的毒株可诱导免疫反应但无致病性,M.Armesto,D.Cavanagh等将强毒株的复制酶蛋白1a和1ab换为弱毒株的相同基因形成的新毒株但无致病性,这些均为新型弱毒疫苗的获得提供了思路。

值得注意的是,现阶段高密度养殖和免疫压力同时也是造成IBV变异的一种不容忽视的原因。

3 小结

IB是严重危害鸡群的一类重要疾病,该病在世界范围内流行,给国内外养禽业造成巨大的经济损失。病毒自身的特性及各种选择压力的影响,导致病毒变异较快,使该病的防控面临巨大的挑战。

疫苗免疫在IB的防控中起到重要作用。虽然在IB的防治方面灭活疫苗和弱毒疫苗等得到广泛使用,但由于IBV基因组极易发生变异和重组,导致新的变异株不断出现,且不同血清型之间只有部分或完全没有交叉保护作用,致使疫苗免疫失败,使IBV在世界范围内的流行日趋严重和复杂化。因此,加强对IBV流行现状、致病机理和变异机制的研究,对不同地区禽群中的IBV流行和变异情况进行实时监测,利用日益发展和完善的分子生物学技术及对IBV基因组结构和功能更深入的了解,研制针对流行毒株的新型有效的疫苗对于IB的防控显得尤为重要。同时,在日常的养殖中,加强饲养管理,建立健全生物安全体系,并结合当地和养殖场的实际情况制定合理的免疫程序,多管齐下,防控IB的发生,促进养殖业的健康发展。□

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