豬輪狀病毒的研究進(jìn)展

文│沈思思（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)分院）

輪狀病毒（rotavirus，RV）是嬰兒和動(dòng)物發(fā)生急性胃腸炎的主要病因。病毒通過糞口途徑傳播，破壞小腸腸細(xì)胞。RV介導(dǎo)的損傷以絨毛縮短、微絨毛稀疏、不規(guī)則及固有層單核細(xì)胞浸潤為特征。有助于腹瀉發(fā)展的幾種機(jī)制包括腸細(xì)胞破壞導(dǎo)致的營養(yǎng)吸收不良、絨毛缺血、受感染上皮細(xì)胞釋放血管活性物質(zhì)等。此外，RV非結(jié)構(gòu)蛋白4（NSP4）作為腸毒素和分泌激動(dòng)劑誘導(dǎo)年齡和劑量依賴性腹瀉反應(yīng)，表現(xiàn)為刺激鈣依賴性細(xì)胞通透性，改變上皮屏障的完整性。

一、概述

RV是呼腸孤病毒科，基因組由11個(gè)分節(jié)段雙鏈RNA組成，編碼6種結(jié)構(gòu)蛋白（VP1～VP4、VP6和VP7）和5種非結(jié)構(gòu)蛋白（NSP1～NSP5/6）。VP6蛋白抗原分為10組（A～J），感染人類和動(dòng)物常見群體是A、B和C組（RVA、RVB和RVC）。從公共衛(wèi)生和獸醫(yī)健康角度分析，RVA毒株流行率最高，也是急性脫水性腹瀉最重要的致病原因之一。迄今為止，已經(jīng)在人類和動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了27種不同的G基因型和37種P基因型的RVA。已在哺乳動(dòng)物中檢測到RVB、RVC、RVE、RVH和RVI，在雞和火雞等家禽中檢測到RVD、RVF和RVG，豬中有RVA、RVB、RVC、RVE和RVH等報(bào)道。

1969年，牛RV是第一個(gè)在細(xì)胞培養(yǎng)中分離的A組RV，并被確認(rèn)為是造成犢牛腹瀉的病因。1973年，Bishop等發(fā)現(xiàn)了人類RV。隨后報(bào)道了幼齡動(dòng)物（包括犢牛和仔豬）RVA廣泛感染，以及其與小于1月齡動(dòng)物腹瀉的關(guān)系。RVC于1980年首次在仔豬中分離出來，隨后在其他動(dòng)物和人類中被發(fā)現(xiàn)。在豬、牛、羊和大鼠中檢測到RVB菌株。與世界范圍內(nèi)描述的人類RVA和RVC不同，人類RVB菌株僅在中國、印度和孟加拉國被發(fā)現(xiàn)。在英國報(bào)告了非典型豬RVE，血清學(xué)調(diào)查表明，該病毒抗體在10周以上的豬中廣泛分布。最近，在日本、巴西和美國的豬中發(fā)現(xiàn)了RVH菌株，據(jù)報(bào)道至少從2002年開始就存在了。

二、基因型

無論仔豬是否有腹瀉癥狀，都可感染RVA。RVA的12個(gè)G基因型和16個(gè)P基因型都與豬相關(guān)，G3、G4、G5、G9和G11是豬最最常見的G基因型。與RVA相似，豬RVC在世界大部分地區(qū)均有報(bào)道。哺乳期、斷奶期和育成豬的腹瀉都可能與RVC相關(guān)，其中還包括混合感染。此外，豬的抗體流行率為58%～100%，說明RVC感染非常常見。最近對(duì)美國和加拿大豬樣本的研究表明，RVC的患病率為46%，仔豬中更高（78%，≤3日齡）。RVC共鑒定出9種G基因型（G1～G9）、7種P基因型（P1～P7）和7種I基因型（I1～I(xiàn)7），豬RVC有G1、G3、G5～G9基因型和新的G10基因型。

RVB毒株的快速分子表征因RVB毒株難以進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)而受到阻礙。從東南亞人身上獲得了完整的RVB毒株基因組序列，并對(duì)大鼠和牛RVB毒株進(jìn)行了部分基因組測序。Kuga等分析了來自日本38個(gè)豬RVB毒株（2000—2007）的VP7基因序列，證明豬RVB的多樣性更廣泛。G1、G2和G3/G5基因型分別在大鼠、人類和牛中被發(fā)現(xiàn)，而G4、G7、G9、G13、G15和G19基因型在日本豬中得到確認(rèn)，G10和G17基因型的豬RVB毒株在美國被發(fā)現(xiàn)，在印度豬中檢測到新的基因型G21。

1997～2002年，從亞洲鑒定出3株人類RVH毒株（ADRV-N、J19、B219）和一株豬RVH毒株（SKA-1）。2012年，又鑒定出3種來自巴西的豬RVH毒株BR63、BR60和BR59。Marthaler等最新研究表明，豬RVH菌株患病率為15%，主要發(fā)生在育成豬。數(shù)據(jù)表明，2006年豬RVH毒株就在美國畜群中傳播。

三、人畜共患病潛力

RVA毒株具有人畜共患病的潛力，如G9和G12，可能是通過豬的基因組重組，因?yàn)樵谧胸i中經(jīng)常觀察到G9和G12 VP7特異性。此外，許多研究報(bào)告表明，物種間傳播導(dǎo)致不同宿主RV引起的散發(fā)性的人類病例。至今，人類共鑒定出10個(gè)豬源G基因型（G1～G5、G9～G12和G26）和7個(gè)豬源P基因型（P4、P6、P8、P13、P14、P19和P25），其中一些基因型（G10、G11、G12、G26、P13、P14、P19和P25）顯示出地域特征，僅在亞洲或非洲國家出現(xiàn)。

最近，在孟加拉國的嬰兒腹瀉散發(fā)病例中發(fā)現(xiàn)了RVB毒株，在中國和印度發(fā)現(xiàn)了與RVB相關(guān)的成人腹瀉病例。Medici等提供的一些豬RVB毒株人畜共患病潛力的證據(jù)，人類和豬NSP2基因序列之間存在高度的核苷酸同源性。

四、免疫反應(yīng)

由人類RVA毒株誘導(dǎo)的豬被動(dòng)和主動(dòng)免疫應(yīng)答，因仔豬可以感染豬和人類的RV，并發(fā)展成臨床疾病。就先天免疫而言，最近研究表明，人類RV感染的嚴(yán)重程度與漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（pDC）和自然殺傷細(xì)胞（NK）的功能和頻率增強(qiáng)有關(guān)，這些細(xì)胞在全身、局部和全身IL-12反應(yīng)中表現(xiàn)明顯，類似于人類和小鼠中的觀察結(jié)果。盡管干擾素（IFN）-α在預(yù)防同源/異源RV感染中的作用存在爭議，但之前研究表明，IFN-α產(chǎn)生不平衡與人類RV感染嚴(yán)重程度一致。此外，toll樣受體3（識(shí)別雙鏈RNA）的表達(dá)增加與Gn仔豬對(duì)人類RV感染和疾病的保護(hù)增強(qiáng)有關(guān)，表明其可能是進(jìn)行治療的一個(gè)靶點(diǎn)。最后，最近研究發(fā)現(xiàn)，Gn仔豬中人類RV復(fù)制的減少與全身和局部組織中總Ig反應(yīng)的增加有關(guān)。

口服人RV疫苗誘導(dǎo)的免疫保護(hù)效果和血清和腸道中RV特異性IgA抗體或抗體分泌細(xì)胞（ASC）的存在和濃度，以及產(chǎn)生IFN-γ的CD4＋T細(xì)胞的頻率有關(guān)。用減毒RV疫苗口服給藥可為仔豬提供保護(hù)，這種保護(hù)作用與VP4和VP7的免疫反應(yīng)有關(guān)。雖然母源抗體介導(dǎo)了對(duì)RV疾病的高水平被動(dòng)保護(hù)，腸道中ASC數(shù)量的減少表明RV疫苗的主動(dòng)免疫反應(yīng)受到抑制。

五、防控

目前，疫苗防控仍然是最有效的手段。在動(dòng)物中，疫苗接種的重點(diǎn)是誘導(dǎo)主動(dòng)和被動(dòng)免疫。但給仔豬和犢?？诜p毒RV疫苗的效果并不是很好。豬RV抗體顯示需提高母豬的泌乳免疫性才能使初乳和乳汁為新生仔豬提供被動(dòng)免疫。母豬RV疫苗的免疫效率受疫苗接種量、基因型、滅火劑、佐劑和給藥途徑的影響?；蚬こ蘓LP疫苗增很有前景，因?yàn)樗鼈兪仟?dú)立復(fù)制，可避免其他因素的干擾，但其誘導(dǎo)的免疫效率低，需要減毒疫苗先進(jìn)行初步免疫。

六、結(jié)論

豬RV的顯著多樣性和遺傳可塑性表明，需對(duì)豬RV的地方性、新興豬RV基因型和流行病學(xué)進(jìn)行進(jìn)一步研究。最近世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了不常見的豬RVAG和P基因型，在不同地理區(qū)域發(fā)現(xiàn)了新的豬RV群，與預(yù)估的相比，豬RV患病率和遺傳多樣性逐漸增加，這表明豬RV流行病學(xué)變得非常復(fù)雜。這些結(jié)論提示我們，應(yīng)經(jīng)常更新和擴(kuò)展分子診斷方法，包括新的豬RV變種，以確保準(zhǔn)確地進(jìn)行流行病學(xué)監(jiān)測。并且需要更好地了解豬RV的分子發(fā)病機(jī)制和免疫機(jī)制，以優(yōu)化和更新疫苗接種方法，控制豬RV的感染和傳播。盡管在該領(lǐng)域不是非常有效，但減毒豬RVA疫苗可能會(huì)直接促進(jìn)豬RV的遺傳多樣性，以及逃避疫苗株群體免疫新基因型的出現(xiàn)。大規(guī)模使用益生菌或針對(duì)病毒復(fù)制周期的治療可以增強(qiáng)先天免疫反應(yīng)，減少RV脫落造成的環(huán)境污染，減輕豬RV介導(dǎo)的腸道損傷。最后，應(yīng)在同一地區(qū)進(jìn)行人類和豬RV流行病學(xué)研究，仔細(xì)評(píng)估各種豬RV基因型的人畜共患病潛力，了解某些基因型的重組和跨物種傳播的傾向。