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伪狂犬病及其根除:美国经历的回顾—监测和病例发现

2018-03-01译校陈慧娟穆佳毅李琦中国动物疫病预防控制中心

中国畜牧业 2018年2期
关键词:种猪猪群标本

译校│陈慧娟 穆佳毅 李琦(中国动物疫病预防控制中心)

监测是猪群的疾病状况、特点或状态信息的常规收集方法。收集此类信息的目的在于发现影响猪群的传染病学参数的变化。之后,对收集的数据进行分析,以便让兽医处官员计划并采取适当的行动,确保美国动物卫生安全。

和所有的动物疾病根除计划一样,病例发现与监测是伪狂犬病毒(PRV)计划的重要组成部分。此类活动应确定PRV的出现是否受到新的因素的影响。实施的监测方法能够发现感染猪群中的PRV阳性动物。计划官员也是通过抽样监测猪群,确保猪群为阴性。

PRV根除计划采用六种采样方法监测商品猪群。一些州还监测野生猪群将PRV传播至商品猪的风险。计划官员在决定采取何种抽样方法时,必须考虑到多种因素。这些因素包括:根除计划的阶段、可用于收集样本的经过培训的员工数量、可用于收集和检测标本的资金量、实验室的标本检测能力、猪群中预计的流行率、收集样本的目的。

在大多数病例中,组合的抽样方法可提供最佳信息。比如,在猪密度高且流行率高的地区,资金可更好地用于快速查找新病例。在预计有新暴发的地区,随机选择猪群进行检测,向动物提供平等的机会,并随时监测发病率可能是更稳健的方法。这项长期疾病监测可用于提供关于计划有效性的信息。

一、地区检测

特定时期内,在指定地区内对所有猪群进行采样被称为地区检测或“路边检测”(DTR)。这些地区被规定为州内的县、镇或区域。地区内的猪群首先由最熟悉该地区的个人进行确认,比如猪肉生产商、县推广教育负责人或兽医。由于PRV血清检测被认为具有接近100%的敏感率和特异率,计划官员决定,使用的统计学抽样方法将满足在阳性猪群中至少发现一个PRV阳性样本的需要。

在伊利诺伊州PRV试点项目实施之前和期间,州官员检测小部分种猪,确定与从猪群中转移种猪相关的疾病风险。这一小部分包括检测由最多10头猪组成的种猪群中的所有猪,由11~35头猪组成的猪群中的10头猪,以及至少由36头猪组成的猪群中30%的猪(最多30头)。之后,其他州使用统计学公式计算抽样量,根据不断变化的流行率、猪群规模和选定的概率确定样本数量。

在地区检测中,经常会使用州-联邦-行业计划标准中的官方随机标本检测,也就是“95/10检测”。若预计的PRV血清流行率至少为10%,且发现至少一个血清阳性动物的把握为95%,则下面的抽样集决定了从猪群中抽样检测的数量:若猪群规模低于100头,则对25头猪进行取样;若猪群规模在100~200头,则对27头猪进行取样;若猪群规模在201~999头,则对28头猪进行取样;若猪群的规模至少为1000头猪,则对29头猪进行取样。为了让这一子集在统计学上具备有效性,且能够准确地确定猪群的PRV资格,样本收集者必须随机选择动物,或确保组内的动物有同样的概率进行检测。只要种猪的后代为隔离饲养,这些生长育肥猪就被视为独立的猪群。这样的抽样能准确预测猪群的PRV资格,因为大多数感染猪群的血清流行率都高于10%。

在许多猪群都接种了PRV疫苗,且PRV阳性猪群数量较少的州内,上述统计学方法以满足95/5标准的官方随机检测为基础。计划官员将从猪群中收集额外的标本,确保在预期血清流行至少为5%的情况下有95%的把握检测出至少一个阳性的动物。95/5的抽样集包括:在数量低于100头的猪群中,对45头猪进行取样;在数量为100~200头的猪群中,对51头猪进行取样;在数量为201~999头的猪群中,对57头猪进行取样;在数量至少为1000头的猪群中,对59头猪进行取样。

采用地区检测有诸多优势。在检测结果出来后,计划官员将尽快确定猪群的PRV状态。此外,他们可确定并记录动物在标本收集时的身份和类型。在标本采集时,已知动物的疫苗状态和在动物身上采用的疫苗品牌。若检测结果为疑似,可重新进行检测,或安排猪群的采样间隔时间。此外,即便标本来自于不同的大型猪群,其采样的数量也可预测。这有助于计划官员更准确地估计预算和实验室能力需求。该方法也允许从不同的年龄段的动物中进行取样。在某些情况下,以服务费来雇佣执业兽医从其客户的猪群中收集标本(见图1)。该抽样方法在PRV流行率高、疫苗使用率高以及猪的密度高的地区得到了令人满意的结果。

◎图1 收集血液样本用于PRV检测

与此同时,计划官员在采用地区检测时发现了一些不足。首先,由于需要向标本采集者支付费用,包括驱车前往农场、花时间限制动物、记录信息和收集血液样本,收集样本的总成本更高。其次,地区检测的结果仅代表这个时间段的参考,因为猪群的状态由当日采集的样本决定。虽然鼓励对动物进行随机采样,但猪群所有者可能拒绝提供猪群进行检测,除非有规定强制采样。

二、第一点检测

在动物运输和所有权发生改变的第一点采集标本被称为第一点检测。只要种猪从猪群中转移出,并出售至屠宰场或牲畜拍卖市场,则所有权发生改变。一些州选择在这些市场所在地来收集血液样本。该策略提供了定期对来自多个猪群的猪进行采样的方法,这些猪群集中到相对较少的集中点。

第一点检测有诸多优势。首先,该方法可以在猪离开来源猪群后立即进行检测。其次,计划官员可在销售之时获得来源猪群的准确身份。第三,可使用记录系统控制每年从各个农场收集的样本数量。第四,由于动物在样本采集前只会在销售渠道中停留较短的时间,动物不太可能从来自其他猪群的被感染的猪接触后发生血清转化。第五,由于从一个地方的来自多个猪群的动物身上采集样本,劳动力成本更低。因此,第一点检测同以每个猪群为基础的地区检测相比,成本更低。最后,该方法可发现此前计划官员未列出的猪群。

第一点检测也有一些不足。比如,需要雇佣额外的员工在上述市场上收集样本。另一个不足就是在收集样本时不太可能获得动物的疫苗状态。此外,第一点检测可能会对大型种猪群进行过度取样,在小型种猪群中又取样不足,这主要是因为各类猪群中出售动物的频率不同。该方法同样还需要对来源猪群进行额外追踪和检测,然后才能确定猪群的状态。最后,采用这种方法,对达到上市体重的猪进行取样的可能性较低,因为这类猪通常会被直接从农场运送至食品加工厂。因此,除非邻近的州也采用同样的样本收集方法,否则无法对运送至邻近几个州的市场上的猪进行取样。

三、屠宰监测

当猪在屠宰场处理期间收集标本的方法被称为屠宰监测或商品猪监测。来源猪群剔除种猪后直接被交付至猪市场或食品加工厂。在这两种情况下,每头猪都有防水标识的标签,每个标签都有独立的编号。标签粘贴到每头猪背部的皮上。由于标签在动物身上的位置,标识标签也被称为“背上标签”(见图2)。

◎图2 带有背部标签的选择性宰杀母猪

根据每个带编号的标签或标签系列来记录动物的所有者。在动物放血时,收集并保留血液标本和标识标签。实验室将检测为阳性的标本及其标签编号报告至市场所在州的官员。计划官员使用市场保留的记录进行追溯,一旦确定猪群来源,计划官员开展调查确定从该猪群的动物中收集多少额外的血液样本。然后,他们使用检测结果来确定猪群的PRV状态。

和其他监测方法一样,在屠宰场收集标本有诸多优势。其中最明显的优势就是,收集每个标本的成本低于其他任何收集方法。此外,在一整年中,来自于同一猪群的猪可能会被多次采样,提供了在一整年内监控猪群的机会。屠宰场监测的另一个重要优势就是,能够对所有运至屠宰场的带仔种猪群进行检测。只要遵照背部标签的程序,且标签一直固定在猪皮上直到计划官员采集标本和标识标签。最后,这种方法能够监测到计划官员未列出的种猪群。

屠宰场监测也有一些劣势。首先,这种方法需要精确地放置背上标签,保持准确的记录,充分地留存标识标签。屠宰场监测也需要联系第三方(不受雇于监管机构或猪的所有者)来检查记录,并报告与样本匹配的标识编号的所有者姓名。此外,计划官员在完成对来源农场的调查之前,无法得知猪群的PRV免疫状态。而且,将动物追踪至正确的来源猪群取决于标识标签和血液标本在食品加工厂和实验室的精准配对。

屠宰场监测的另外一些劣势包括:由于在采样时猪群的PRV状态是未知的,计划官员可能会采集和检测了比其他方法更多的样本,并且还需要额外的费用来追踪和调查已知被感染的猪群,这是因为送至屠宰场的感染PRV的种猪重复出现阳性标本。样本的质量可能更低,在夏季送到实验室时的状态不够理想。商品猪并不在接收种猪的屠宰场进行处理,因此不包括在这一类的屠宰场监测中。但是,在后来在监测计划中制定了对这些商品猪进行采样的方法。见本文“六、肌红蛋白监测”部分,该部分讲述了在其他屠宰场对商品猪进行采样的方法。

四、诊断实验室检测

另一种对猪群进行PRV监测的方法是检测从病猪或濒死的猪身上采集并提交至实验室的样本(见图3)。在计划早期就确立了这种发现PRV病例的方法。如果兽医怀疑其客户的猪群中有疑似PRV病例,将提交标本并要求进行疾病检测。许多州要求兽医和诊断实验室向州级兽医报告PRV监测为阳性的病例。在根除计划后期,PRV检测申请出现的频率更低。随着技术的进步,出现了更多的检测方法——例如免疫组织化学和聚合酶链式反应(PCV),用来发现病原的存在。在使用这些新的检测方法后,实验室很少使用细胞培养分离病毒进行诊断。因此,除非疾病排除清单上专门包括了PRV,否则可能不会进行专门的PRV检测。

◎图3 对在诊断实验室中可能涉及PRV的病例保持警戒

为了应对PRV诊断检测率的下降,几个州制定了监控计划,为实验室的诊断专家提供PRV的病例定义和资金,用于从提交的PRV疑似病例的组织上进行直接荧光抗体检测和确认PCR。计划还允许对田间病例提交的最多五个血清样本上进行PRV检测。这类监控给计划官员带来了一个重要的好处——可以用PRV相似临床症状的病例为目标。实验室能够发现涉及PRV的临床病例,如果在提交诊断标本时未要求进行PRV检测,则有可能错过这些病例。同所述的其他任何监测方法相比,这种以PRV疑似病例为目标的方法可以让计划官员在临床暴发之初以最快的速度发现PRV。此外,PRV计划的成本也降至最低,因为已经为其他原因而收集标本,计划只需支付PRV检测的费用。

在诊断实验室监控PRV的主要劣势是采集和检测的标本多为便利标本。PRV感染猪群畜主担心发现病例或可能的检疫隔离,因此可能选择不提交样本。此外,小规模的农场财力资源有限,可能因为成本而不将样本提交至诊断实验室。因此,在使用这一疾病监控方法期间可能会错过PRV病例。

五、猪群认证检测

在整个PRV计划期间都会进行检测来保持已知为阴性的猪群的状态,或在各州之间运输或运至展览的个体动物的阴性状态。虽然阴性猪群状态和个体动物检测通常不包括在监控或监测方法中,但结果提供了部分有用信息。

PRV监控架子猪群、合格的PRV阴性猪群(QN)和合格的疫苗接种阴性猪群(QNV)等术语向这些猪群的购买者保证,已定期完成PRV检测,且结果为阴性。这对希望能确保购买到的牲畜不受PRV感染的种猪或架子猪的购买者尤其有利。若种猪并非来自QN或QNV猪群,需要对出售的每头猪进行采样并检测为阴性。对经常出售大量种猪的猪群所有者而言,个体动物检测不仅不方便,而且成本太高。重复的阴性PRV检测记录有助于买家和监管官员相信这些猪群未被感染,且来自这些猪群的猪不可能向其他猪群传播PRV。

六、肌红蛋白检测

在全国PRV根除计划启动后,美国生猪行业经历了结构和生产实践上的最大变革。1989年之前,绝大多数农场都位于一个地点,或者都是在本地的生产业务,种猪和育肥猪之间有密切接触,接受同样的日常管理。种猪位于所有主要的生产地区内。因此,检测定点的种猪群能够为所有类型的猪提供诊断参考。随着多地饲养和早期断奶生产的建立,地理上分散的农场和猪的集中生产成为规范。育种和保育工作转移到此前猪密度较低的地区,而育肥地聚集在邻近的地理地区,促进饲养、销售、运输和管理控制。由于这些变化,集中程度较高的大型肥育猪群所在地区内没有了已经在监测计划下的PRV标记种猪。在爱荷华州、密苏里州、明尼苏达州和威斯康星州的传统架子猪来源被来自北卡罗来纳州、佐治亚州、俄克拉荷马州、科罗拉多州和加拿大的断奶猪代替。在20世纪90年代,每天都会建成新的育肥场点设施,但是当地动物卫生官员很少知道。因此,对于大量猪的移动,没有监管设备来监控PRV计划的进度。这些情况并非爱荷华州特有,已被复制到整个美国中西部、东南部的州和西南部的平原,以及加拿大西部平原的更小范围内。

与其育种区在地理上无关联的大量育肥猪的出现形成了PRV监测的真空区。检测为阴性的种猪群和架子猪(跨州或在州内)运送至育肥地后受了当地的气溶胶传播或生物安全措施被破坏后其他途径的感染,持续成为未被发现的PRV感染储主。依靠传统的种猪和移动检测来确定地区的PRV状态的意义降低。通过DTR检测监控这些猪群同样也受限,原因在于涉及的运送量和频率。在没有主动的商品猪监测系统的情况下,可能(实际上也确实)存在未被发现的重要PRV宿主。

2000年,爱荷华州立大学(ISU)的一位研究员提出了一项试点商品猪项目,通过肌红蛋白技术评估被感染猪群中的PRV抗体,正如此前在丹麦沙门氏菌控制计划中制定和实施的方法。肌红蛋白是肉类标本在冷冻后释放出的液体,可在常温下融解,包含抗体和其他细胞外和细胞内的材料,反映出临死动物的状态。

在从胴体中取出内脏后即可使用肉标本,实现了标本采购的灵活性,可在安全卫生的环境下获得,且不会对胴体的价值造成实质性影响(见图4~5)。屠宰场通常使用批次标识(印章、批次号)用于生产商付款。因此,该标识方法被认为是标本采购和追踪的最佳选择(见图6)。该方法是此前州或联邦的监管机构和生产商监督认证的机制。

同样是在2000年,ISU的研究人员同美国农业部的PRV根除加速项目合作,对196对血清和肌红蛋白标本进行初步检测,这些标本来自于4个感染PRV猪群中的育肥猪。这四个猪群中既有阴性,也有阳性血清值。

◎图4 从隔膜的柱状物上收集猪肉标本

◎图5 密封在容器内的猪肉标本,标有标本编号。将连夜冷冻,然后解冻,得到用于检测的肌红蛋白

◎图6 猪尸体上的印章(照片增强),确定尸体的所有者

从冷冻和解冻肉标本得到肌红蛋白,使用IDEXX HerdChek ELISA-gpE血清方法检测标本。血清和肌红蛋白使用同样的阴性-阳性判定标准,肌红蛋白标本不再进行进一步的处理。个体比较结果显示,196头接受检测的猪中,血清和肌红蛋白标本之间的一致性达到97%。除了6头猪外,所有的猪的分类都与配对的标本一致。这6头猪的血清呈阳性,肌红蛋白为5个疑似和1个阴性。基于这一数据,基于个人兴趣形成了一个包括州和联邦监管官员、州和国家猪肉生产商代表,以及ISU兽医学院在内的特别小组,其目标是为试点计划争取更多的支持。根据特别小组的考虑和对病例查找项目必要特征的构想,州和联邦的PRV官员批准了三个月的试点项目来确定肌红蛋白技术作为商品猪监测工具的潜力。

项目领导者寻求肉类企业主的合作,获得标本和数据所有权,在ISU CVM建立处理实验室。2001年3月,第一批的3家肉类企业开始采样并报告每天每一批猪的来源。ISU的兽医诊断实验室分析此类标本,报告所有的阳性结果至爱荷华州的兽医进行评估和追踪。根据其有效性的早期证据,该试点项目在三个月内扩大至爱荷华州的8个主要屠宰场,代表了约25%全国商品猪日屠宰能力。生产商识别数据显示,在接受采用这一方法的PRV监控猪群中,约66%来自于爱荷华州,剩余的猪群追踪到邻近的10个州,主要为7个邻近的州。2001年3月~10月,试点项目在爱荷华州共发现13个新感染的场点。2000年和2001年,爱荷华州处于第二阶段的县进行了半年的广泛DTR检测,期间并未发现这些阳性场点。特别小组的成员根据试点项目的调查结果修改了采样率,因为计划的需求从病例发现转移至地区监测。

在之后的三年内,动物卫生官员在爱荷华州使用市场或其他监测方法并未找到新的被感染的猪群。这证明了商品猪监测在病例寻找和地区监测方面的价值。随后的研究证明,肌红蛋白是一种令人满意的抗体检测介质,可发现猪中一系列的病毒、细菌和寄生生物。这些市场检测技术为一系列的抗体检测项目提供了数据,有助于未来控制、根除或认证计划的开发和监控。

七、野生猪监测

有野生猪的州可能存在PRV储主,继续成为将PRV引入商品猪的风险因素。在其中的几个州,动物卫生官员制定了监控和监测方法评估这一风险。此类监控计划的实施是该州野生猪管理计划的一部分。计划包括对野生猪和商品猪群进行取样,这些猪群在户外饲养且可能接触到有报告病例的地区内的野生猪。各州的自然资源部门和各州的农业部门鼓励积极诱捕和狩猎计划,指导捕兽者或狩猎者就野生猪的捕杀向监管官员提供警示。只要有可能,州或联邦官员获得血液或组织标本后会将其提交至诊断实验室进行PRV检测。由于户外饲养的猪群有直接接触野生猪的风险,因此选择其进行地区检测来重新确定PRV的状态。此外,长期存在野生猪的州认识到,野生猪有时会被当作架子猪捕获和出售。这些州了解商品猪和捕获野生猪之间的联系和可能在市场上存在的接触。因此,一些州启动了第一点检测来发现这些市场上可能通过与野生猪的接触而感染PRV的野生猪或驯养猪。

总而言之,监管官员使用一系列的方法来收集标本用于PRV监测或寻找病例。如上所述,各种方法都有一些优势和劣势。总体而言,各州能够根据其猪的数量、流行率、可用资金和个体目标来选择方法组合。

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