楊飛,宋志峰,劉丹,黃小潔,侯力丹,郎洪武*
(1.中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所,北京 100081;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué),哈爾濱 150000)
牛傳染性鼻氣管炎(infectious bovine rhinotracheitis,IBR)在臨床上主要以呼吸困難、氣管黏膜發(fā)炎等呼吸道癥狀為特征,又因會(huì)同時(shí)引起膿皰性外陰陰道炎,故又稱為傳染性膿皰性外陰陰道炎,還可引起公牛龜頭炎、母牛流產(chǎn)、結(jié)膜炎、幼牛腦膜腦炎等,被認(rèn)為是可由同一種病原引起的多種病癥的疫病[1]。牛傳染性鼻氣管炎病毒(infectious bovine rhinotracheitis virus,IBRV)又名牛皰疹病毒1型(bovine herpesvirus 1,BHV-1),屬于皰疹病毒科水痘病毒屬,有4個(gè)亞型和一個(gè)血清型。IBRV感染牛后可在三叉神經(jīng)形成潛伏感染和持續(xù)性感染,病牛終生帶毒。在應(yīng)激條件下,該病毒可被激活使機(jī)體排毒而引起該病在牛群中的傳播流行,這也為消滅和根除該病埋下了隱患,增加了困難。
20世紀(jì)50年代,以傳染性鼻氣管炎癥狀為特征的疾病最先見于美國科羅拉多州的育肥牛群,后因貿(mào)易交易使得IBRV廣泛流行于歐洲[2]。該病在全世界流行,目前只有少數(shù)歐洲國家采取消滅撲殺、禁止疫苗接種等方式根除了該病,如瑞士、奧地利、芬蘭等,其他國家均有該病的報(bào)道[3]。2002年至2009年的血清調(diào)查報(bào)告結(jié)果表明,歐洲牛群中IBR血清陽性率為50%~90%,比2000年的調(diào)查結(jié)果有明顯提高。2013年,巴西發(fā)現(xiàn)一例IBR病例。2015年,澳大利亞出口的活牛IBR血清陽性率已高達(dá)39%。在我國,IBR屬于外來病,首次被發(fā)現(xiàn)是在1980年,周泰沖等從新西蘭進(jìn)口奶牛中分離得到,此后該病在我國的流行趨勢(shì)也是不斷上升。2007年,gE-ELISA方法檢測(cè)奶牛血清的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,我國IBR血清學(xué)個(gè)體陽性率為35.8%[4]。2016年有文獻(xiàn)報(bào)道我國上海崇明島地區(qū)兩個(gè)規(guī)?;膛?chǎng)的IBRV抗體陽性率分別為41.2%和74.3%,新疆五個(gè)規(guī)?;翀?chǎng) IBR 血清學(xué)檢測(cè)陽性率為 80.7%,寧夏地區(qū)IBRV抗體檢測(cè)平均陽性率高達(dá)85.1%[5-7]。這些數(shù)據(jù)表明了IBR在我國牛群中感染的普遍性和嚴(yán)重性。但我國是養(yǎng)牛大國,根除IBR耗資巨大,對(duì)于發(fā)展中國家很不適用,所以為有效控制IBRV的擴(kuò)散傳播,建立有效的診斷方法以及時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)防IBR才是關(guān)鍵。本文綜述了IBRV的最新國內(nèi)外檢測(cè)方法研究進(jìn)展,以期為檢測(cè)和防控IBR提供參考。
1.1 病毒的分離鑒定 IBRV可在多種原代或傳代細(xì)胞中生長,如牛胎腎、腎上腺、甲狀腺、睪丸、鼻甲骨等細(xì)胞中生長,目前普遍使用的是牛腎傳代細(xì)胞(MDBK)和牛氣管傳代細(xì)胞(BTC)。一般根據(jù)病牛的臨床癥狀,選擇不同的部位進(jìn)行病料的采集,呼吸道型病牛主要采集鼻液或眼分泌物;眼結(jié)膜型病牛主要采集眼分泌物;腦膜腦炎型病牛主要采集腦組織;生殖道型母牛主要采集外陰陰道分泌物和外陰部黏膜,公牛主要采集精液和包皮;流產(chǎn)型病??刹杉闻K、肝臟、腎臟等實(shí)質(zhì)性器官或胸腔積液。IBRV首次分離不易出現(xiàn)典型的病變(CPE),需要盲傳2~3代后再進(jìn)行觀察。將采集的病料處理后接種到適宜的細(xì)胞上,細(xì)胞病變一般在3~5 d。典型的CPE為細(xì)胞圓縮、聚集成葡萄樣的細(xì)胞團(tuán),細(xì)胞團(tuán)之間形成空洞以及多核巨大細(xì)胞的產(chǎn)生。若要進(jìn)一步鑒定是否為IBRV感染,可用IBRV單克隆抗體或者抗血清進(jìn)行中和試驗(yàn),或間接免疫熒光試驗(yàn)??追钡碌萚8]將采集的鼻拭子和血清混合震蕩后離心,其上清液接種于單層的MDBK細(xì)胞,盲傳3代后出現(xiàn)典型CPE,IBR陽性血清作用于該單層細(xì)胞后,CPE被明顯抑制。冷雪等[9]采集內(nèi)蒙古發(fā)病牛的鼻拭子液并經(jīng)過MDBK細(xì)胞傳代培養(yǎng)以及PCR、間接免疫熒光試驗(yàn)和動(dòng)物回歸試驗(yàn)分離鑒定出一株IBRV。病毒分離鑒定方法雖然可靠,但整個(gè)過程比較復(fù)雜,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率不高,所以在臨床上不推薦使用。
1.2 病毒核酸檢測(cè)
1.2.1 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR) 1985年,Mullis等[10]向全世界推廣PCR方法以后,由于該技術(shù)快速、特異、敏感、費(fèi)時(shí)少的優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)領(lǐng)域,可用于檢測(cè)血清、組織、鼻拭子、精液中的病毒。研究者針對(duì)IBRV基因組編碼蛋白的不同,設(shè)計(jì)特異性引物,建立PCR方法,用于檢測(cè)IBRV。林梅等[11]根據(jù)IBRV TK基因設(shè)計(jì)引物,建立了可鑒別TK基因缺失株與野毒株的PCR方法。徐娜等[12]根據(jù)GenBank中IBRV gE和gB基因序列,設(shè)計(jì)了2對(duì)特異性引物,建立了特異性強(qiáng)、準(zhǔn)確、快速的PCR方法。同時(shí)還可根據(jù)病原種類的不同,建立同時(shí)檢測(cè)多種病原的多重PCR方法,可達(dá)到更高效、簡便的目的。范晴等[13]建立了同時(shí)檢測(cè)牛病毒性腹瀉病毒(BVDV)、牛支原體和IBRV的三重二溫式PCR方法,為這3種病原的診斷提供了一種方便使用的方法。楊帆等[14]建立了同時(shí)檢測(cè)牛副流感病毒3型、IBRV、BVDV和牛支原體多重PCR檢測(cè)方法,可鑒別診斷4種病原,具有特異性強(qiáng),靈敏度高的特點(diǎn)。PCR是一種用于放大擴(kuò)增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù),能將微量的DNA以指數(shù)方式增加,且對(duì)模板提取物純度要求低,能達(dá)到靈敏度高、簡便、快速的要求,但是該方法易出現(xiàn)假陽性、假陰性的結(jié)果,也有一定的缺陷。
1.2.2 熒光定量PCR(qPCR) 熒光定量PCR 是通過熒光染料或熒光標(biāo)記的特異性探針,標(biāo)記跟蹤PCR產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng),利用與之相適應(yīng)的軟件對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分析,計(jì)算待測(cè)樣品模板的初始濃度。該方法已廣泛應(yīng)用于分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品檢測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域,且與普通PCR相比,具有更高的特異性和敏感性。目前實(shí)驗(yàn)室常用的熒光化學(xué)方法有兩種,分別是DNA結(jié)合染料(SYBR Green I)和標(biāo)記上熒光染料的特異性寡核苷酸探針(TaqMan探針、雜交探針)。季新成等[15]根據(jù)BHV-1 gB基因序列,設(shè)計(jì)高度保守的引物和熒光探針,建立了含有內(nèi)標(biāo)物的熒光定量PCR檢測(cè)體系,靈敏度比常規(guī)PCR和病毒分離高出10~100倍,與不加內(nèi)標(biāo)的熒光PCR檢測(cè)靈敏度相當(dāng),且內(nèi)標(biāo)模板可監(jiān)測(cè)、指示并校正假陰性結(jié)果,從而提高PCR檢測(cè)準(zhǔn)確率。該方法的建立可實(shí)現(xiàn)臨床樣品中BHV-1的快速檢測(cè),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量控制。謝志勤等[16]根據(jù)IBRV gB基因序列和BVDV 5′端非編碼區(qū)序列的保守區(qū)域,分別設(shè)計(jì)1對(duì)IBRV的特異性引物和1條FAM標(biāo)記的TaqMan探針,1對(duì)BVDV的特異性引物和1條ROX標(biāo)記的TaqMan探針,建立了雙重?zé)晒舛縋CR方法,適用于臨床樣品的鑒別檢測(cè)。宋爽等[17]根據(jù)高度保守的BVDV的5’UTR基因、IBRV的gB基因和口蹄疫病毒(FMDV)的3D基因,分別設(shè)計(jì)了3對(duì)對(duì)應(yīng)的特異性引物和3種不同發(fā)光基團(tuán)標(biāo)記的TaqMan探針,建立了同時(shí)檢測(cè)這3種病毒的多重?zé)晒舛縋CR方法,可同時(shí)快速鑒別檢測(cè)BVDV、IBRV和FMDV。張穎慧等[18]首次建立了檢測(cè)IBRV核酸的恒溫隔絕式PCR(iiPCR)方法,該方法配合PetNAD核酸萃取試劑盒,從核酸提取到報(bào)告檢測(cè)結(jié)果僅需1 h,具有操作簡便、快速、可現(xiàn)地化的特點(diǎn)。Shubhada K Chothe等[19]開發(fā)了一種新型的基于核苷酸多態(tài)性(SNP)的PCR檢測(cè)方法,通過illumina Miseq平臺(tái)對(duì)來自賓夕法尼亞州和明尼蘇達(dá)州的18株BHV-1分離株和5株BHV-1疫苗株進(jìn)行全基因組測(cè)序,基于SNP可將序列分為兩個(gè)不同的疫苗株組和一個(gè)野毒株組。該方法可以區(qū)分疫苗株和野生型毒株,幫助準(zhǔn)確確定BHV-1的發(fā)病率以及疫苗接種與牛臨床發(fā)病的關(guān)系。
1.2.3 等溫?cái)U(kuò)增技術(shù) 環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增技術(shù)(loop-mediated isothermal amplification,LAMP),能在等溫(60~65 ℃)條件下,短時(shí)間(通常是1 h內(nèi))內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增,是一種簡便、快速、精確、低價(jià)的基因擴(kuò)增方法。與常規(guī)PCR方法相比,該方法不需要模板的熱變性、溫度循環(huán)、電泳及紫外觀察等過程,是一種全新的核酸擴(kuò)增方法,可不依賴任何專門的儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高通量快速檢測(cè),檢測(cè)成本遠(yuǎn)低于熒光定量PCR,也為IBRV的快速檢測(cè)提供了新的技術(shù)。郭利等[20-21]從NCBI數(shù)據(jù)庫中獲得的IBRV的保守gE序列,分別建立了LAMP可視化檢測(cè)方法和應(yīng)用金納米顆粒與PCR結(jié)合的納米PCR(nano-PCR)新型檢測(cè)方法。LAMP方法可檢測(cè)到2.23×103copies/μL的BHV-1基因含量,其臨床樣品的陽性檢出率高于普通PCR。Nano-PCR方法的敏感性是LAMP和普通PCR方法的10倍,其敏感性和特異性更適合于臨床樣品的檢測(cè),且可與 LAMP 配合使用,為IBR 的篩查和治療預(yù)防提供了技術(shù)支撐。高峰等[22]根據(jù) GenBank 中發(fā)表的 IBRV 全基因序列,利用 MEGA 3.1 進(jìn)行同源性比對(duì),選擇基因中的高度保守區(qū)域設(shè)計(jì)了LAMP引物,建立了可視化IBRV LAMP檢測(cè)方法,適用于口岸進(jìn)出口動(dòng)物的 IBR 快速檢疫。董世娟等[23]根據(jù)IBRV gB基因保守序列設(shè)計(jì)了3對(duì)LAMP引物建立了IBRV可視化LAMP方法,該方法可以檢測(cè)到10 copies/μL的質(zhì)粒 DNA,與 nested-PCR 方法的敏感性相當(dāng),比 PCR 方法敏感1000倍,適合基層和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)臨床樣本進(jìn)行快速檢測(cè)。聚合酶螺旋反應(yīng)(PSR)是等溫技術(shù)領(lǐng)域的新成員,Malla J A等[24]已成功建立了PSR方法,用于檢測(cè)流產(chǎn)的牛胎兒組織和牛精液中的BHV-1。該方法比傳統(tǒng)PCR靈敏100倍,與實(shí)時(shí)PCR相當(dāng),可在冷凍精液站和奶牛群中快速、準(zhǔn)確、靈敏地檢測(cè)BHV-1。
1.2.4 基因芯片技術(shù) 隨著人類基因組計(jì)劃的逐步實(shí)施以及分子生物學(xué)相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展,越來越多的動(dòng)植物、微生物基因組序列得以測(cè)定,一種新型、高效、快速檢測(cè)和分析遺傳信息的雜交和測(cè)序方法得以建立,即基因芯片技術(shù)。季新成[25]將標(biāo)有熒光染料的 PCR產(chǎn)物變性后與芯片上寡核苷酸探針雜交,對(duì)IBRV重組DNA 的檢測(cè)靈敏度均為 103copies/μL;同時(shí)還建立了IBRV、BVDV和犬新孢子蟲3種病原的懸浮液態(tài)芯片檢測(cè)技術(shù),對(duì)IBRV的檢測(cè)靈敏度為103copies/μL,具有較好的特異性和可重復(fù)性。陳圣軍等[26]根據(jù) IBRV gB 基因和赤羽病病毒 S 基因序列設(shè)計(jì)合成了 2 對(duì)特異引物和探針,建立了同時(shí)快速檢測(cè)這兩種病毒的基因芯片檢測(cè)方法。魏春霞等[27]建立了牛布魯氏菌病、結(jié)核、炭疽、FMD、BVD、副流感、IBR可視化基因芯片檢測(cè)方法,根據(jù)已公布的各病原核酸序列,設(shè)計(jì)了引物和探針,并將PCR產(chǎn)物與探針特異性雜交,從而實(shí)現(xiàn)了一次試驗(yàn)即可對(duì)7種病原的同時(shí)快速檢測(cè)。該基因芯片檢測(cè)方法單一病原靈敏度檢測(cè)可達(dá)1.0×10-6ng/μL,混合病原靈敏度檢測(cè)可達(dá)1.4×10-5ng/μL,具有高通量、高靈敏度、高特異性等特點(diǎn)。
2.1 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) ELISA方法已被廣泛應(yīng)用于多種細(xì)菌和病毒等疾病的診斷。在動(dòng)物檢疫方面,ELISA在豬傳染性胃腸炎、牛副結(jié)核病、牛傳染性鼻氣管炎、豬偽狂犬病、藍(lán)舌病等的診斷中已為廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法,也是OIE指定的檢測(cè)IBRV的方法之一。該方法是將已知的抗原或抗體吸附在固相載體 (聚苯乙烯微量反應(yīng)板) 表面,使酶標(biāo)記的抗原抗體反應(yīng)在固相表面進(jìn)行,用洗滌法將液相中的游離成分洗除,具有靈敏、快速、特異、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。常用的 ELISA 法有雙抗體夾心法和間接法,目前在市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位的是間接ELISA試劑盒。IBRV的gB、gC、gD、gE和gG為其主要的免疫原性蛋白,這些蛋白已先后被學(xué)者研究作為IBRV檢測(cè)的靶蛋白用于建立ELISA方法。曹翀等[28]建立了IBRV gB蛋白為檢測(cè)抗原的間接ELISA方法。Bertolotti等[29]建立了檢測(cè)IBRV gE抗體的間接ELISA方法。馬輝[30]、周躍輝[31]等分別制備了gC和gD的單克隆抗體,建立了雙抗體夾心ELISA方法。向文杰[32]制備了IBRV VP8蛋白單克隆抗體并以全病毒為抗原制備了阻斷ELISA方法。張帆[33]對(duì)我國IBR的流行情況做了Meta分析并建立了gE間接ELISA方法,可用于奶牛場(chǎng)中IBR的流行病學(xué)調(diào)查。Barbara Colitti等[34]利用IBRV gE間接ELISA方法檢測(cè)混合牛奶樣品中的IgG濃度,該方法顯現(xiàn)出了非常好的診斷性能,且降低了檢測(cè)成本,可用于控制游離和接種標(biāo)記的奶牛群中的IBR。
2.2 中和試驗(yàn)(VN) 中和試驗(yàn)是最標(biāo)準(zhǔn)、最經(jīng)典的血清抗體檢測(cè)方法,也是OIE指定的試驗(yàn)檢測(cè)方法之一。由于IBRV只有一個(gè)血清型,只要用標(biāo)準(zhǔn)毒株的免疫血清在細(xì)胞培養(yǎng)后進(jìn)行中和試驗(yàn)就可鑒定,但受病毒效價(jià)、血清與病毒的孵育時(shí)間長短等因素的影響,使得該方法具有耗時(shí)費(fèi)力結(jié)果易受外界因素影響等缺點(diǎn)。因?yàn)镮BRV可以潛伏感染,所以,即使牛群血清抗體檢測(cè)為陰性,仍不能保證牛無病毒感染[35]。
2.3 間接血凝試驗(yàn)(IHA) 間接血凝試驗(yàn)是一種簡單易行的血清抗體檢測(cè)方法,可用常規(guī)的試管凝集法和微量凝集法進(jìn)行。但I(xiàn)HA易受諸多因素影響,出現(xiàn)假陽性的結(jié)果。陳天祥[36]、楊春明[37]等分別建立了IBRV的IHA方法,結(jié)果較好。
2.4 間接免疫熒光試驗(yàn)(IFA) IFA主要用于檢測(cè)抗原,是一種操作簡便、快速、特異性高的檢測(cè)方法。該方法中可用BALB/c小鼠制備的IBRV單克隆抗體為一抗,加到接種IBRV的細(xì)胞培養(yǎng)物中,以FITC(異硫氰熒光素)標(biāo)記的抗鼠免疫球蛋白為二抗,置熒光顯微鏡下觀察熒光結(jié)果即可。IBRV單克隆抗體的高特異性使得IFA方法可不局限于只用IBR陽性血清作為一抗才能檢測(cè)出抗原,更加豐富了該方法的內(nèi)容。
2.5 瓊脂擴(kuò)散試驗(yàn)(AGP) AGP既可用于檢測(cè)抗原,也可檢測(cè)抗體,操作簡便,但敏感性較低,只有感染??贵w呈現(xiàn)出很高的滴度時(shí)才能被檢出,應(yīng)用價(jià)值不高。
2.6 膠體金檢測(cè)技術(shù) 膠體金檢測(cè)方法也是一種快速簡單的檢測(cè)抗原或抗體的方法。王武軍等[38]建立了斑點(diǎn)免疫金滲濾法(DIGFA)檢測(cè)IBRV抗體,僅需5 min即可判定結(jié)果。梅力等[39]用膠體金將sf9昆蟲細(xì)胞-桿狀病毒系統(tǒng)重組表達(dá)的IBRV-gD蛋白標(biāo)記作為示蹤抗原,未標(biāo)記的gD蛋白作為捕獲抗原,以羊抗牛IgG抗體作為質(zhì)控抗體,建立了IBRV雙抗原夾心法膠體金檢測(cè)試紙條,該試紙條與IDEXX的IBRV抗體ELISA檢測(cè)試劑盒的陽性符合率為93.5%,陰性符合率為96%,可用于臨床IBRV抗體的檢測(cè)和診斷。
IBR在我國區(qū)域內(nèi)分布不均,且在奶牛中陽性率呈上升趨勢(shì),說明近年來我國IBRV在奶牛群中感染越來越嚴(yán)重。我國是養(yǎng)牛大國,養(yǎng)牛業(yè)正向集約化、規(guī)模化發(fā)展迅速,且進(jìn)出口奶牛數(shù)量巨大,貿(mào)易頻繁,這更加速了IBR的流行與傳播,給我國養(yǎng)牛業(yè)帶來了巨大損失。歐洲幾個(gè)國家采取了根除IBR的計(jì)劃,也取得了顯著成效,但綜合考慮各種因素,根除計(jì)劃并不適用于我國。國內(nèi)商品化的IBR疫苗近兩年才獲得新獸藥證書并上市,為牛病毒性腹瀉/黏膜病、牛傳染性鼻氣管炎二聯(lián)滅活疫苗,這為國內(nèi)IBR疫苗的研發(fā)打下了基礎(chǔ),同時(shí)也說明加強(qiáng)病原檢測(cè)技術(shù)和方法研究對(duì)預(yù)防和控制該病的重要性。
綜上所述,檢測(cè)IBRV的方法各種各樣,但是每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性,qPCR方法、LAMP方法和基因芯片技術(shù)相較于PCR方法,敏感性高、特異性強(qiáng)、高效、不易出現(xiàn)假陰性結(jié)果,且LAMP方法和基因芯片技術(shù)是近期出現(xiàn)的較為先進(jìn)和有代表性的新型檢測(cè)方法,操作簡便,臨床上可達(dá)到高通量、快速檢測(cè)的目的。血清學(xué)檢測(cè)中ELISA方法為OIE指定的檢測(cè)IBRV的方法之一,且在國外也有商品化的試劑盒應(yīng)用,而間接免疫熒光方法雖然需要病毒接種細(xì)胞后才能進(jìn)行,但該方法相較于ELISA方法特異性強(qiáng),敏感性高,不會(huì)出現(xiàn)假陽性,這兩種方法均成本低,可實(shí)現(xiàn)大批量檢測(cè)。但在實(shí)際情況下還應(yīng)因地制宜,具體情況具體分析。膠體金檢測(cè)技術(shù)和LAMP方法特別適合于廣大基層檢驗(yàn)人員以及大批量檢測(cè)和大面積普查等, 其結(jié)果快速且肉眼可見,具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。而qPCR、ELISA、間接免疫熒光和中和試驗(yàn)等需要在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行,中和試驗(yàn)結(jié)果雖然易受多種因素影響,耗時(shí)費(fèi)力,但卻是最標(biāo)準(zhǔn)、最經(jīng)典的血清抗體檢測(cè)方法,也是OIE指定的試驗(yàn)檢測(cè)方法之一。以上方法均可推薦使用,并且隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與革新,IBRV的檢測(cè)方法會(huì)越來越具有高效、敏感、快速、特異的特點(diǎn),能在IBR的控制和根除中起到重要作用,同時(shí)我國也應(yīng)該制定更嚴(yán)格的進(jìn)口檢疫政策,及時(shí)實(shí)施免疫預(yù)防措施,并加強(qiáng)飼養(yǎng)管理,控制環(huán)境衛(wèi)生,從而使養(yǎng)牛業(yè)向著更加健康的方向發(fā)展。