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非洲猪瘟强毒株和减毒株的感染差异竟是这个......

母猪帮 2021-01-14 11:44:02

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目前科学讨论在于:是否存在一个活的弱毒疫苗—这种疫苗,我们希望在交叉保护易感宿主方面有很好的效果,但是这种疫苗的安全性却有待商榷。

摘要:自从非洲猪瘟病毒出现以来,这种疾病便在欧亚大陆动物中迅速蔓延开来。非洲猪瘟给猪场带来了全球性的大问题。在野猪当中,这种病毒建立了自我修复系统,这就意味着研发一种对抗这种病毒的疫苗的需要是十分迫切的。目前科学讨论在于:是否存在一个活的弱毒疫苗—这种疫苗,我们希望在交叉保护易感宿主方面有很好的效果,但是这种疫苗的安全性却有待商榷。因此,本研究的目的在于比较一下野猪中的强毒株和减毒株的感染。与接种的强毒株Armenia07(n = 17)的野猪相比,接种减毒株Lv17 / WB / Rie1(n = 12)的野猪存在不同的排毒途径(口腔液和粪便)和病毒血症率。一般来说,减毒株Lv17 / WB / Rie1动物的血液、口腔液、粪便中非瘟病毒呈阳性的动物少于感染强毒株Armeniao07的数量。这种排毒途径是为了了解传播的模式。这个研究将会帮助评估野猪种群中新的减毒活疫苗的排毒途径。包括减毒活疫苗基因缺失、突变等,这十分有前景。

 

关键词:非洲猪瘟,野猪,排毒模式

 

01前言

 

非洲猪瘟是一种影响家畜及野生家畜的病毒性出血性疾病。非洲猪瘟会引起高烧、厌食、嗜睡、全身出血等临床症状。大多数情况下,家猪和野猪的死亡率达100%。非洲猪瘟病毒在一些撒哈拉以南的非洲国家以及一些高加索区域流行,非洲猪瘟病毒II型自2007年起,在东部地区流行,2014年传到欧盟,2018年到达亚洲。非洲猪瘟在亚洲国家迅速传播,并对受影响的国家造成严重的社会经济影响。一旦感染一个国家,后果是灾难性的。不仅对动物健康造成影响,而且对未接触过的动物的宰杀及贸易造成巨大的经济损失及影响。因此,全球的紧要任务就是研发一种对非洲猪瘟有效的疫苗,这种需求十分迫切。

 

从非洲猪瘟减毒株:(OURT88/3 or NH/P68)自然获得的减毒活疫苗的研究,在保护家猪对抗同源性病毒方面,表现出了一个非常有发展的前景;并对异种菌株提供了交叉保护。另一个关于减毒活疫苗的例子是:在家畜和野生家畜当中,非洲猪瘟病毒减毒株Lv17/WB/Riel在抗非洲猪瘟病毒中提供了超过92%的保护率,可以抵抗非洲猪瘟强毒株Armeniao07的毒性。然而实践证明,这类疫苗存在很多安全性及有效性的问题:来自于它们固有的感染性。比如说,减毒活病毒的排毒途径、逆转毒性或者是减毒株和其他的一些重组。非洲猪瘟在受感染动物和健康动物之间,通过与染病动物分泌物和排泄物直接或间接接触发病。间接传播也可以通过摄入受感染的肉类或接触各种污染物而发生。非洲猪瘟病毒在很长一段时间内都具有感染性。在这方面,传播途径和强度决定了病原体通过直接和间接接触传播的可能性。因此,评估不同的非洲猪瘟病毒分离株的传播途径—(特别是在主要的野生宿主体内),适当的监测和疾病控制方案就像现在非洲猪瘟在野猪中发生的一样,会更复杂。在过去的35年中,从西欧到东亚,野猪的数量疯涨,数量的增加导致了直接或间接接触的可能性和疾病传播的可能性。这种流行的改变增加了非洲猪瘟在家猪和野猪之间的传播风险。之前对具有高毒力毒株的野猪感染研究表明:高毒力的菌株在潜伏期2~6天后,开始排毒。在中毒和低毒力的情况下,这个潜伏期大概在1~7天左右。有一些情况是:感染低毒株的感染动物排泄物的感染力达70天。这些分泌排泄物可以在环境中传播并且作为感染源。非洲猪瘟病毒所有传播途径中,经口咽部传播是最常见的传播途径。从直肠排出的液体也是很大的风险,因为受感染的猪可能会得出血性肠炎,排出高感染性的血便。野猪中另一个重要的传播途径是血液传播,同类间的撕咬吞噬和打斗。此外,还有一些研究表明:鼻道、眼道、生殖道这些排泄通道被证明有较低的感染滴度。因此,本研究选择了血液、口腔液和粪便作为传播途径的研究。这篇论文研究了非洲猪瘟减毒株Lv17/WB/Riel的传播途径,以此来评估野猪群中,把它作为疫苗应用的的潜力评估。通过采集血液、口腔棉试子、粪便进行观察非洲猪瘟病毒存活的可能性及传播途径的研究,并对之前发表过的实验进行研究:1.给野猪口服接种非洲猪瘟病毒减毒株Lv17/WB/Rie1,2.给野猪肌肉注射非洲猪瘟病毒强毒株Arm07。这些信息,比较了减毒株和强毒株释放到环境中潜在的风险,并对之前Barasona和Rodríguez-Bertos 等人的研究进行了补充。

 

02材料与方法

 

2.1非洲猪瘟病毒菌株

 

用减毒、非吸血、p72-II型非洲猪瘟减毒株Lv17/WB/Riel来进行免疫。该株在之前的家猪和野猪的保护性实验中均经过测试,这些实验的结果有着巨大的科研潜力,在野猪中抵抗强毒性病毒有高达92%的抵抗力。该病毒在猪的单核细胞中培养了7天,收集方法如前面所示。病毒滴度即半数细胞培养物感染量(TCID50/mL0)引起细胞病变。并且通过过氧化物酶染色来计数。用强毒、吸血、p72-II型非洲猪瘟强毒株Armenia07作为剧毒病毒。这种毒株之前是作为野猪中剧毒的毒株流行的,导致疾病迅速恶化。这种病毒在单核细胞中增殖传播。病毒滴度即在培养基中引起50%红细胞吸附(HAD50/mL/TCID50/mL)。

 

2.2动物:

 

我们评估了来自于之前独立实验的29只动物。动物为雌性野猪仔猪,3-4月龄,体重10-15Kg。这些猪来自于西班牙某个野猪场。这些实验是在生物安全3级的马德里康普敦斯大学的VISAVET中心研究中做的。这些动物在实验开展前2周就适应了环境,在适宜阶段,用二水土霉素进行预防性治疗 。用伊维菌素清除寄生虫和隐形细菌感染。这些野猪仔猪没有接种疫苗,也没有感染以下疾病:比如伪狂犬病、牛结核分枝杆菌病、肺支原体、猪圆环病毒II型。按照良好实验规范的指导进行动物护理和程序,遵循欧洲国家法规进行,在马德里联盟道德委员会监督许可下进行。

 

2.3实验设计:

 

如上述,本研究的血液、口腔液、粪便样本分析是从之前2个独立实验中获得。在第一个实验中,9头野猪口服了104 个TCID50非洲猪瘟减毒株病毒(Lv17/WB/Riel )(n=12),3头本土野猪直接接触了这些接种的带毒野猪。由于病毒性DNA的排毒途径和感染途径(经口感染、直接接触感染)中存在高度的生物学相似性。我们将9头经口接种的野猪和3头直接接触的野猪归为一组,称为:减毒组。在这个实验中让人引起关注的点在于:疫苗接种期为30天。

 

在第二个实验中,6头野猪肌肉注射了10 HAD50个非洲猪瘟强毒株(Arm07)(n=17),剩下的11头野猪直接接触了这些肌肉注射的动物。没有动物在感染后存活下来。由于缺乏临床差异性,病理观察发现:如补充表1所示:病毒存在于经过肌肉接种的动物和接触的动物肌肉组织当中。我们将6头肌肉注射的野猪和11头直接接触的野猪归为一组,称之为病毒组,研究持续了15天,像之前Rodríguez-Bertos等人做的实验描述一致。(图1)

 

非瘟

 

图1:试验时间表和实验组的示意图。减毒组由12只动物(9只经口接种和3只接触)组成。强毒组由17只动物组成(6只肌肉内接种Arm07毒株和11只接触者)。在两组中所有动物都评估了三种不同的排毒途径(血液,口腔液和粪便)。

 

2.4取样和非洲猪瘟病毒DNA检测

 

这两个实验中的所有动物一周2次采样并在实验期的最后一天进行取样。每头野猪都在样品收集期间从猪圈中移走,为避免交叉感染,所有采样材料均消毒处理。收集眼瞬膜后和海绵窦的血液并加入乙二胺四乙酸(EDTA),这些样品在收集后立即处理。用棉签采集口腔液和粪便,直到实验之前都被保存在-80°C环境下。在第0天采集阴性对照样品。使用高纯度模板混合试剂盒提取DNA,在说明书指导下进行,采用King等人之前做的实时定量PCR(q-PCR)检测非瘟病毒的不同传播排出途径。用UPLqPCR技术的方法检测口腔液和粪便中存在非瘟病毒的存在。通过鉴定阈值循环值(Ct),qPCR的阳性结果得以确定,在该阈值下,报告染料的发射在40个循环内出现目的染色条带。

 

2.5数据分析

 

数据分析用到了SPSS 25(IBM,Somar,NY,美国)进行统计分析。使用单因素方差分析方法,比较测试组和实验组的qPCR的Ct值和qPCR的阳性动物数量排毒途径的不同。用Mann–Whitney U测试方法比较两组不同病毒给药途径和在血液、口腔液、粪便中样品的qPCR阳性结果。p值<0.05具有显著性。

 

03结果

 

3.1临床症状:

 

强毒株组中所有的动物在感染4±1天后出现于非洲猪瘟感染一样的症状,并在10±3天时候死亡。主要的临床症状:高热、嗜睡、厌食。有一些动物出现红斑、眼和鼻有分泌物、轻度行走困难,呼吸频率增加。Rodríguez-Bertos等人对此做了详细观察与描述。然而,弱毒株组的动物并没有出现和非洲猪瘟一样的临床症状。该组唯一的临床反应是12只中的8只的体温从40.1升到40.8°(66.66%)。在(接种后4-24天)持续了3.5天。

 

3.2接种及接触感染

 

共分析592份血液、口腔液和粪便样品,361份来自于减毒株组,231份来自于强毒株组。在两次独立实验中,接触和接种动物均成功感染。两组接种动物(经口和肌肉注射)和接触动物的qPCR的Ct值均不受病毒给药方式的影响。(Mann–Whitney U 测试, p

 

< 0.05).

 

在强毒株组,所有动物的血液qPCR结果为阳性。如表1所示,减毒株组的12只动物有8只qPCR结果为阳性(见表1)。就血液而言,qPCR阳性的动物数量在两组之间存在显着差异(见表1;单向方差分析,F = 37.20,p

 

<0.05)。我们在含有非洲猪瘟病毒DNA的口腔液中,观察到了类似数量的阳性动物。但是强毒株组粪便中阳性动物数量高于减毒株组动物数量。(Mann–Whitney U测试,Z = = 3.85,p

 

<0.05)。两组动物抗体反应的相关信息在S1表。

 

非瘟

 

表1:在实验的30天以内,弱毒组和强毒组qPCR实验中,在血液、口腔液、粪便中检测到的非洲猪瘟病毒阳性动物的结果百分比。

 

3.3 非洲猪瘟病毒的基因组和不同排毒途径的开始时间的检测:

 

在血液中的强毒组中检测到最高排毒水平(肌肉内感染Ct = 27.91±8.70;接触Ct = 31.05±9.30),在12 dpi时达到病毒血症的最高点(接触式)。在减毒组,血样通过qPCR获得高Ct值的间歇性阳性结果(口服感染Ct = 39.32±2.64;接触Ct = 38.87±2.51)(图2)。两组之间血液中qPCR的Ct值存在显着差异(见表2;单向ANOVA,F = 36.13,p

 

<0.05)。在减毒组中分析的血液样本中只有11%获得了阳性qPCR结果(图3)。粪便中,非洲猪瘟DNA偶有检测到。口腔液样品中,两组检测到的无显著差异。(图3)但是,就口腔积液和粪便中qPCR的Ct值而言,各组之间存在显着差异(表2;图2;单向方差分析,F = 19.92;F = 36.06,p<0.05)。

 

非瘟

 

非瘟

 

非瘟

 

图2: 在接种减毒株Lv17 / WB / Rie1 ASFV(蓝线)和非洲猪瘟病毒强毒Arm07 (红线)的动物中观察到病毒血症和病毒排出的结果:(a)血液中的非瘟病毒DNA;(b)口腔液中的非洲猪瘟病毒的DNA;(c)粪便中的非瘟病毒 DNA。实时荧光定量PCR的Ct值。

 

图片

 

表2: 实验期的30天内,非瘟病毒减毒组Lv17 / WB / Rie1 和非洲猪瘟病毒强毒组Arm07的DNA检测结果和实时荧光定量PCR Ct值

 

1.通过定量实时聚合酶链反应获得的结果;

 

2.该组中ASFV首次检测DNA感染后的平均天数(±标准差(SD))。

 

图片

 

图3 :减毒组(蓝色)和有毒力组(红色)中血液,口腔液体和粪便中检测到阳性非洲猪瘟病毒实时PCR(qPCR)结果的百分比。TS:样本总数。

 

两组中直接接种和接触的动物之间排毒的开始时间略有延迟,强毒组的动物比减毒组的动物更早排毒。检测非洲猪瘟病毒DNA的第一天开始,感染3天后至少有一个来自强毒组的动物的血液,口腔液体和粪便开始有结果。另外,减毒组不仅在排毒开始时间有差别,排毒途径也有差别。减毒组第一次检测到是在感染后10天的口腔液中,感染后14天的血液中,感染21天的粪便中。在血液、口腔液、粪便中检测到非瘟病毒基因的两组有很大的不同。Mann-Whitney U测试;Z = = 4.35,Z = = 3.91,Z = = 3.77,p<0.05)。而且在整个采样期间,(从首次出现直到死亡或安乐死之日)减毒组中非洲猪瘟病毒基因检测是不变的。

 

04讨论

 

本研究的目的是进一步评估:野猪中非洲猪瘟减毒株 Lv17/WB/Rie1(作为一个有前景疫苗)与强毒株Arm07比较,其排毒途径的安全性,我们观察到了在减毒组合强毒组动物排毒途径的显著差异。总的来说,口腔液、血液、粪便中,减毒株Lv17/WB/Rie1动物中感染非洲猪瘟病毒呈阳性动物的数量少于强毒株Armenia07感染非洲猪瘟病毒呈阳性的动物数量。而且,与强毒组相比,减毒组排毒途径开始的时间较晚,Ct值较高(高于39)。所以这些都表明:减毒的非洲猪瘟病毒株株少量排出或者就是残留病毒的DNA。有趣的是,减毒株组,口腔液中病毒DNA检出量高于其他排出途径的检出量。(图2)而且,口腔液中排毒途径所用时间久于血液、粪便排毒途径。这就表明动物经口感染减毒株的动物在扁桃体和淋巴结的入口处有局部感染,并且不会通过病毒血症传播。像一个研究曾指出的那样;口腔液中的非洲猪瘟病毒可能被唾液中存在的抑制剂所抑制。这可能就是为什么我们能够在口腔液中检测出病毒基因,但是这些动物既没有临床症状也没有病毒血症的原因。另一个原因可能在于:在2次实验中,动物被饲养在受污染的区域中,因此已有了多次再感染,但受到保护并可以控制经口腔复制。所有原因都证明了一点:尽管口腔液是减毒株主要的排毒途径,但是在我们的实验条件下仍然被高估了。这些观察结果以及之前研究中获得的结果表明:非洲猪瘟病毒感染中这种排毒途径是非常重要的,在检测感染数量和估测环境污染中,作为非侵入式采样方法是非常有用的。在强毒组中粪便样本呈阳性(占样本的29%),在减毒组中粪便样本呈阳性(仅占样本的7%)。这就充分解释了根据McVicar解释的那样:我们没有在接种强毒株或减毒株的那些动物中观察到出血性肠炎的现象。最可能的原因是通过粪便清除了病毒。我们的结果类似于另一项研究的结果:在该研究中,从病毒血症动物收集的粪便中只有8.7%为阳性。而且,之前观察到的粪便样品中非洲猪瘟病毒毒株很少有阳性结果。通过粪便排出非洲猪瘟病毒是受限的,高致病性非瘟病毒急性期感染更为重要。尽管在口腔接种途径中,减毒组中粪便被证明是不常见的排泄途径。

 

而且,血液是众所周知的非洲猪瘟病毒传播途径,因为它在被感染动物中有很高的病毒载量。由于交配的雄性之间的争斗,狩猎活动和清除行为,这一因素在野猪种群中尤其重要。有趣的是,在整个研究期间,我们的研究在减毒组中获得的阳性血样数量很少(11%),该组的病毒血症时期是间歇性的,qPCR Ct值较高(口服感染39.32±2.64)。高毒组的阳性血样数量较高(38%),病毒血症较高(肌内感染27.91±8.70),与收集阳性排泄物的可能性更高相关。所有这些表明:与减毒株的自然感染相比。通过污染血液接触的减毒株分离感染传播风险要低得多,这对于安全疫苗来说是一个有用的功能。病毒分离可能是这项研究中补充非瘟病毒排毒的辅助技术。然而,用之前的病毒分离方法对野猪样品分析并不能达到一个满意的效果。在单核细胞中确定非洲猪瘟病毒生存力的方法包括病毒分离技术和红细胞吸附实验,而且,这些测试已通过野猪的单核细胞进行了评估,以提高敏感性。然而,两种方法在使用野猪排泄物样品研发过程中均出现困难。一些作者认为,从野猪样品中分离ASFV的困难可能是由于该物种的样品质量差,我们的结果表明,使用高质量的野猪样品并不能提高非洲猪瘟病毒分离的成功率。无论是在病毒分离还是在红细胞吸附试验中,野猪样品的敏感性降低都应在以后的工作中解决。

 

关于潜伏期,我们在家猪中的研究结果和其他的研究结果有一些不同。一项对猪进行肌肉内接种佐治亚州2007/1的研究表明,在血液、口腔液和粪便中的潜伏期持续了5天,在另一项研究中,使用先前描述的三种不同的分离株也获得了相似的结果。在目前的研究中,我们观察到:在强毒组的任何动物中,血液,口腔液体和粪便中感染后3 天都发现非洲猪瘟病毒DNA,但肌肉注射动物的平均数量分别为口腔液中5天后,血液和粪便中8 天后,其原因可能是我们使用了较低的感染剂量和不同毒力的非洲猪瘟病毒分离株。尽管在减毒或强毒株感染的动物之间有显著差异,但是需要注意的是两组均通过不同的给药途径感染,这可能会影响结果。然而目前的研究尚未显示肌肉注射而且或接触性感染动物之间在qPCR的Ct值相关的排毒方面有显著差异。而且,在减毒组中,口服和接触感染的动物的排毒没有观察到显著差异。

 

但接触动物略有延迟。这在生物学上是有道理的,因为接触的动物模仿自然感染,口服给药也一样。这些观察结果是根据其他研究得出的,自然感染的猪在接种动物的不同排毒途径中表现出相似的模式。很清楚的一点是非瘟病毒株的毒力和剂量会影响排毒开始的时间和能力。接种高毒力株的动物目前表现出非洲猪瘟病毒感染的特征性亚急性临床形式。尽管有病毒血症,但在这些动物中很少通过其他途径排毒。重要的是,不仅要考虑从减毒或强毒株感染的动物身上获得的病毒排毒水平,还要考虑这些排泄物对环境造成的污染。环境污染在持续的感染循环中扮演重要角色,在此期间动物会不断暴露于少量源自排泄物的非洲猪瘟病毒中。之前的研究证明:被非洲猪瘟病毒感染的猪的排泄物污染的饲料和垫料(秸秆)可能会感染仔猪。事实上,实际上,病毒从受污染的环境传播到仔猪可以在一天内发生。但是,另一项研究证明:在21ºC时,感染了Georgia 2007/1株的动物中的非洲猪瘟病毒可以在粪便中3天、在尿液中5天被检测到。因此,需要进行更多的研究来评估环境污染以及野猪种群中不同病毒分离株的能力。

 

目前,减毒活疫苗是最有前景的,包括基因缺失突变。对于不同非洲猪瘟病毒株排毒途径最有趣的是,由于减毒株可以诱导高抗体反应,并能保护接种疫苗的动物免受非洲猪瘟病毒强毒II型的感染,因此受到极大关注。而且,减毒活疫苗排毒能力低,作为非洲猪瘟病毒减毒NH/P68的候选疫苗。有助于扩大疫苗的接种范围。从而减少了野猪疫苗的昂贵生产和大规模管理需求。这项研究不仅证明了减毒的非洲猪瘟病毒Lv17 / WB / Rie1 株作为接种和接触野猪的候选疫苗是有效和安全的,而且受感染动物的排毒受限,并且对环境相对安全。目前欧盟(EU)和一些东欧国家的当前状况表明,野猪是受影响最严重的寄主,因此它在非洲猪瘟传播和维护中的重要作用。我们的研究提供了有关非洲猪瘟病毒减毒株:Lv17 / WB / Rie1排毒途径的有趣信息,这在野猪中抵抗非洲猪瘟的有前景的候选疫苗。

 

05结论

 

总的来说,这项研究为野猪中非洲猪瘟病毒排毒模式的研究提供了有价值的信息。口腔液、血液、粪便中,减毒株Lv17/WB/Rie1动物中感染非洲猪瘟病毒呈阳性动物的数量少于强毒株Armenia07感染非洲猪瘟病毒呈阳性的动物数量。动物中,非洲猪瘟病毒减毒株的主要排出途径是通过口腔液排出,并且在间断的病毒血症时期观察到了很高的qPCR Ct值。在两组中,通过粪便排出的非洲猪瘟病毒很少产生阳性结果。这项研究会很好的帮助评估野猪中群中活的新的减毒活疫苗受体的排毒途径,包括与基因缺失突变型减毒活疫苗的比较,当前的结果是非常有前景的。

 

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