禽流感致病機(jī)理及防控技術(shù)研究進(jìn)展

吉雅圖，許國(guó)洋

(1.烏拉特后旗動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543；2.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 402460；3.重慶市獸用生物制品工程技術(shù)研究中心，重慶 402460)

0 引言

禽流感(Avian Influenza，AI)在早期被稱(chēng)為雞瘟，依據(jù)報(bào)道，1878年該病在意大利最早出現(xiàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該病被證實(shí)是由甲型病毒引起的一種傳染性疾病，后被命名為禽流感。依據(jù)禽流感病毒致病性的差異，可將其分為高致病性、低致病性及非致病性3類(lèi)。禽流感可在多個(gè)季節(jié)發(fā)生，火雞和雞最易感染，感染后多呈急性致死性暴發(fā)[1]。鴨和鵝感染率較低，但均可攜帶病毒，并且可以形成隱形感染，為病毒的傳播提供了可能，感染后，情況較嚴(yán)重的也可出現(xiàn)大批死亡。禽流感病毒主要存在于病禽的分泌物、尸體、糞便和污水中，健康宿主可通過(guò)呼吸道和消化道被感染。禽類(lèi)是禽流感感染的主要對(duì)象，但隨著病毒的不斷變異，其致病性越來(lái)越大，危害對(duì)象的范圍也逐漸擴(kuò)大，高致病性的禽流感已可感染多種哺乳動(dòng)物，嚴(yán)重的可造成宿主的死亡[2]。禽流感不僅可以對(duì)禽類(lèi)健康狀況造成巨大的危害，同時(shí)也可以給人類(lèi)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危害到人類(lèi)的健康以及生命安全。對(duì)禽流感的研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

1 禽流感病毒的分子學(xué)特征及其分類(lèi)

1.1 分子生物學(xué)特征

禽流感病毒粒子呈多形性，球形為其典型形態(tài)，直徑為80～120 nm，是一種單鏈RNA病毒。其基因組包含8個(gè)片段，每個(gè)片段的5’端與3’端分別有13個(gè)和12個(gè)相對(duì)保守的核苷酸序列，與病毒的特殊位點(diǎn)的識(shí)別有關(guān)。禽流感病毒結(jié)構(gòu)包括雙層類(lèi)脂膜、糖蛋白以及基質(zhì)蛋白等，其中70%為蛋白，20%～24%為脂類(lèi)，0.8%～1.1%為RNA。禽流感病毒具有囊膜結(jié)構(gòu)，其表面具有多個(gè)由多肽組成的糖蛋白纖突禽流感病毒，為單性負(fù)鏈RNA病毒，分子量大小約為6 Mu，由8個(gè)RNA片段組成，共編碼10種蛋白，分別是核蛋白、M1、M2、血凝素、PB1、PB2、PA、神經(jīng)氨酸酶、NS1以及NS2蛋白[3]。

1.2 禽流感病毒的分類(lèi)

禽流感病毒依據(jù)其外膜血凝素和神經(jīng)氨酸酶的蛋白抗原性差異，分為多種亞型，包括16個(gè)H亞型和9個(gè)N亞型，其中H5N1、H9N2、H7N7等亞型可以感染人，H5N1的致病性較高。目前，在亞洲地區(qū)發(fā)現(xiàn)的禽流感病毒主要為H5N1，而H7N7與H9N2在美洲與歐洲比較流行[4]。

2 禽流感臨床癥狀及致病機(jī)理

2.1 臨床癥狀

禽流感病毒在危害宿主時(shí)，具有一定的潛伏期，時(shí)間長(zhǎng)短不一。其致病性的高低與其毒力的強(qiáng)弱、畜禽的種類(lèi)、感染的途徑、防治的措施等多個(gè)因素有關(guān)，因此禽流感具有不同的臨床癥狀。禽類(lèi)感染低致病性的禽流感后，往往出現(xiàn)一定程度的呼吸道及消化道癥狀，同時(shí)，其生長(zhǎng)發(fā)育水平和產(chǎn)蛋量均會(huì)有不同程度的下降[5]。當(dāng)防治不當(dāng)時(shí)，機(jī)體的免疫力水平會(huì)明顯下降，將導(dǎo)致繼發(fā)或混合感染，使其出現(xiàn)復(fù)雜的臨床表現(xiàn)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致宿主的死亡。

2.2 致病機(jī)理

禽流感的致病性的強(qiáng)弱主要由禽流感病毒的類(lèi)型和宿主的種類(lèi)決定，而其致病機(jī)制主要與血凝素、聚合酶復(fù)合體、神經(jīng)氨酸酶與核蛋白等多種因素有關(guān)。①血凝素是禽流感病毒表達(dá)的一種特殊的糖蛋白，主要在病毒與宿主細(xì)胞識(shí)別結(jié)合過(guò)程中起著重要作用。HA在發(fā)揮作用時(shí)主要以HA1與HA2 亞單位的形式存在，而HA2在整個(gè)過(guò)程中發(fā)揮著更重要的作用，其N(xiāo)端可以介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞的膜融合，是病毒的感染過(guò)程的關(guān)鍵。低致病性禽流感病毒的HA基因片段的酶裂解位點(diǎn)處有1個(gè)堿性氨基酸，而高致病性禽流感病毒存在較多的堿性氨基酸，這一關(guān)鍵位點(diǎn)的差異，導(dǎo)致后者的HA可以在多種細(xì)胞內(nèi)被分解為HA1和HA2，更有助于病毒對(duì)宿主細(xì)胞的感染，從而決定了禽流感病毒的致病性。②聚合酶復(fù)合體，聚合酶主要由PB1、PB2與PA三個(gè)亞單位構(gòu)成，PB1能夠表現(xiàn)出一定的聚合酶活性，與RNA的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制有關(guān)。PB2具有一定內(nèi)切酶的活性，對(duì)mRNA具有校對(duì)的作用，此外，PB2還與禽流感病毒感染的對(duì)象范圍有關(guān)，而關(guān)于PA的具體功能相關(guān)的研究報(bào)道較少，還有待進(jìn)一步研究。③神經(jīng)氨酸酶，是一種位于禽流感病毒囊膜上的重要抗原，屬于Ⅱ型糖蛋白，主要參與禽流感病毒的復(fù)制過(guò)程。其在病毒對(duì)細(xì)胞的識(shí)別過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，可以介導(dǎo)病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞。同時(shí)，在病毒進(jìn)行出芽增殖的過(guò)程中，可以促進(jìn)病毒的成熟，并參與病毒粒子的釋放過(guò)程。研究表明，神經(jīng)氨酸酶特定部位的氨基酸的改變，會(huì)引起禽流感病毒的致病性的改變，同時(shí)，與神經(jīng)氨酸酶抑制劑類(lèi)藥物的耐藥性有關(guān)。④核蛋白主要參與構(gòu)成病毒的核衣殼，是病毒結(jié)構(gòu)蛋白的重要組成部分，具有多種生物活性。核蛋白可以與聚合酶相互作用，將病毒RNA轉(zhuǎn)入到宿主細(xì)胞核中，同時(shí)，具有磷酸化蛋白的作用[6-7]。

3 禽流感防治技術(shù)研究進(jìn)展

目前，禽流感的防治主要包括2個(gè)方面:疫苗和抗病毒藥物。注射疫苗是目前應(yīng)用最廣的一種防治手段，用于防治禽流感病毒的疫苗主要包括全病毒滅活疫苗、基因工程疫苗和減毒活疫苗。其中，滅活疫苗在禽流感防治方面起著重要作用，在國(guó)內(nèi)流行的所有亞型的禽流感病毒均有對(duì)應(yīng)的滅活疫苗產(chǎn)品，且在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具有較好的效果。而用來(lái)防止禽流感病毒的藥物主要包括化學(xué)藥物、生物藥物和中草藥，其防治機(jī)理多樣，作用效果也各不相同[8]。

3.1 疫苗對(duì)禽流感的防治

疫苗免疫在防治禽流感病毒方面起著至關(guān)重要的作用，隨著禽流感疫苗研究技術(shù)的不斷成熟，疫苗被廣泛應(yīng)用于禽類(lèi)的強(qiáng)制免疫，并在禽流感疫情防控方面取得了顯著成效[9]。目前，應(yīng)用于防治禽流感病毒的適應(yīng)癥較為廣泛的疫苗主要有H5N1、H7N1和H9N2亞型3個(gè)類(lèi)型，臨床上應(yīng)用最多的是H5N1亞型的滅活苗。依據(jù)疫苗的制備方法的差異，可以將禽流感疫苗分為全病毒滅活苗、基因工程疫苗和減毒活疫苗[10]。

禽流感全病毒滅活苗是通過(guò)對(duì)在雞胚中增殖的禽流感病毒進(jìn)行滅活處理后，與佐劑配比而成的油乳劑疫苗。其可以成功誘導(dǎo)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而達(dá)到防治禽流感病毒在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)繁殖的目的，并有效控制禽流感疫情的蔓延。同時(shí)，禽流感全病毒滅活苗能夠有效降低禽流感對(duì)雞群造成的損失，可以控制疫區(qū)潛在的禽流感病毒的數(shù)量，為禽流感的防控提供了有力的保障。因?yàn)椴《酒毡榇嬖谟锌乖频默F(xiàn)象，所以單一的疫苗對(duì)機(jī)體的保護(hù)力是有限的，為了解決這一難題，禽流感病毒滅活疫苗研制的主要方向是多價(jià)疫苗。研究表明，禽流感病毒滅活疫苗通常由4種以上不同的病毒亞型構(gòu)成，且各亞型之間不會(huì)相互干擾，并能夠達(dá)到有效的保護(hù)作用[9]。

基因工程疫苗是將具有特殊功能的外源基因片段導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞中，通過(guò)機(jī)體細(xì)胞表達(dá)功能，產(chǎn)生特殊的抗原蛋白，與其他表達(dá)系統(tǒng)相比，此表達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生的抗原蛋白具有更好的天然構(gòu)象，能夠更好地激活機(jī)體的免疫保護(hù)系統(tǒng)。依賴(lài)于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，基因工程疫苗具有多種優(yōu)勢(shì)，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。首先，基因工程疫苗具有用量少、免疫效果好、保護(hù)周期久等特點(diǎn)，且不易引起機(jī)體感染或病毒毒力的回升[9]。其次，基因工程疫苗構(gòu)建方法簡(jiǎn)單，成本較低，更容易保存，且使用方法簡(jiǎn)便。另外，基因工程疫苗所使用的質(zhì)?？梢酝瑫r(shí)包含多種抗原的基因片段，從而達(dá)到多次免疫的效果。

目前，獲得減毒疫苗的途徑主要包括冷適應(yīng)法和反向遺傳法。前者主要是通過(guò)溫度變化，來(lái)篩選對(duì)溫度較為敏感的毒株，利用溫度來(lái)控制毒株生長(zhǎng)條件，從而達(dá)到降低毒株毒性的目的。而后者，是利用反向遺傳技術(shù)，對(duì)毒株的特殊抗原位點(diǎn)基因片段進(jìn)行改造，從而達(dá)到減毒的目的，不但可以達(dá)到疫苗對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的免疫保護(hù)作用，還可以抑制毒株在動(dòng)物機(jī)體細(xì)胞中的增殖[11]。

3.2 藥物對(duì)禽流感的防治

應(yīng)用于治療禽流感的藥物主要包括化學(xué)藥物、生物藥物和中草藥?；瘜W(xué)藥物主要是一些神經(jīng)氨酸抑制劑、NRA聚合酶抑制劑和離子通道抑制劑等[12]。此外，具有不同活性的物質(zhì)聯(lián)合以上藥物或疫苗同時(shí)使用，對(duì)禽流感的防治也具有一定效果。生物藥物主要包括干擾RNA和寡核苷酸、干擾素、抗體等。在中草藥方面，主要一些包含有多酚類(lèi)物質(zhì)和多糖類(lèi)物質(zhì)的藥物。目前，借助藥物對(duì)禽流感進(jìn)行防治具有很大的研究?jī)r(jià)值。

神經(jīng)氨酸酶在禽流感病毒感染機(jī)體時(shí)發(fā)揮著一定作用，其可以促進(jìn)新增殖的病毒粒子向其他器官擴(kuò)散，故神經(jīng)氨酸酶抑制劑類(lèi)藥物在破壞和抑制神經(jīng)氨酸酶活性的情況下，可以防止病毒對(duì)其他組織的感染。其次，RNA聚合酶抑制劑類(lèi)藥物可以抑制RNA聚合酶的活性，從而影響其增殖過(guò)程，這一類(lèi)藥物在防治禽流感病毒方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，很有可能成為禽流感病毒的一類(lèi)新型藥物。另外，離子通道抑制劑也是一種有效的防治禽流感的藥物，最為經(jīng)典的一種藥物為金剛烷胺類(lèi)藥物。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多種金剛烷胺類(lèi)藥物的衍生物被發(fā)現(xiàn)具有抗禽流感病毒的作用，且作用效果更明顯。同時(shí)，將不同活性的藥物聯(lián)合使用為禽流感疾病的治療提供一種的可能，不同的成分可以相互協(xié)同作用，加強(qiáng)治療效果，提高藥效，降低用藥量，節(jié)約成本[13]。

近年來(lái)，除了化學(xué)藥品常被用于治療禽流感，一些生物藥品也在治療禽流感病毒方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。目前，研究最多的生物藥物主要包括干擾RNA和寡核苷酸、干擾素、抗體等。①干擾RNA類(lèi)藥物可以有效抑制禽流感病毒的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄過(guò)程，而寡核苷酸與特殊的載體結(jié)合后能有效控制H1N1、H2N2、H3N2、H3N8等亞型的禽流感病毒的發(fā)病趨勢(shì)。②干擾素治療禽流感疾病的機(jī)制主要是影響病毒的復(fù)制過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)，人α干擾素能夠抑制H1N1和H5N1亞型的禽流感病毒。③利用抗體來(lái)控制禽流感病毒的感染，已成為禽流感預(yù)防與治療的一個(gè)熱點(diǎn)。單克隆抗體和多克隆抗體均對(duì)禽流感病毒具有控制作用。

除了以上藥物對(duì)禽流感的具有防治作用外，中草藥在禽流感的防治方面也具有明顯的效果?？捎糜诜乐吻萘鞲械闹胁菟幹饕且恍┚哂刑岣邫C(jī)體免疫力、清熱解毒、抗菌抗病毒的藥物。中草藥的作用機(jī)理主要包括2個(gè)方面，即直接或間接抑制病毒。直接對(duì)病毒具有抑制的作用的中草藥主要是依賴(lài)于多酚類(lèi)物質(zhì)，中草藥中的多酚類(lèi)的物質(zhì)可以對(duì)禽流感病毒的蛋白質(zhì)的合成和RNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生抑制，從而達(dá)到控制病毒感染的效果。中草藥可以間接抑制病毒，主要是因?yàn)橹胁菟幍膶?duì)動(dòng)物機(jī)體的免疫系統(tǒng)具有保護(hù)作用，其可以增強(qiáng)機(jī)體的細(xì)胞免疫、體液免疫的效應(yīng)，此類(lèi)中草藥均含有多糖類(lèi)成分。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)禽流感病毒研究的不斷深入，禽類(lèi)感染禽流感概率和感染后的危害程度，雖然得到了一定程度的控制，但還存在很大的局限性。油乳劑滅活疫苗雖然應(yīng)用廣泛，但往往引發(fā)一些副作用，使其只在禽流感暴發(fā)時(shí)的緊急情況下使用，不適合作為一種常規(guī)疫苗被應(yīng)用。亞單位疫苗雖然對(duì)禽流感具有一定的防治作用，但其生產(chǎn)成本較高，不適合大規(guī)模應(yīng)用，達(dá)不到理想疫苗的基本要求。此外，核酸疫苗的研究依然處于初級(jí)階段，要想達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，還要克服諸多方面的不足。目前，雖然主要依靠接種疫苗來(lái)對(duì)禽流感進(jìn)行防治，但多數(shù)疫苗的免疫力并不能達(dá)到預(yù)期的效果，并且，由于病毒的突變特性，導(dǎo)致禽流感防治工作的更加艱難，所以如何提高疫苗的免疫效果成為需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。