动物艾滋病研究进展*

景 龙,李立辉,郑世民

(东北农业大学动物医学学院,黑龙江哈尔滨150030)

慢病毒属逆转录病毒科,感染宿主细胞后,病毒RNA反转录为DNA整合到宿主细胞染色体,并长期稳定表达[1]。慢病毒包括灵长类慢病毒和非灵长类慢病毒[2]。获得性免疫缺陷综合征(Acquired immunodeficiency syndrome)简称艾滋病(AIDS),是由反转录病毒慢病毒亚科免疫缺陷病毒引起的一类传染性疾病。主要病理特征为免疫器官结构改变及免疫功能缺陷,研究表明,自1981年发现首例AIDS病例以来,该病在全球范围广泛流行。1982年9月疾病控制中心(Centers for disease control,CDS)正式命名[3]。我国自1985年发现首例AIDS病例,迄今感染人数已超过84万。AIDS已成为人类第四大死亡原因。20世纪80年代末,动物艾滋病开始得到比较明确的认识,目前报道的动物艾滋病有猴艾滋病、猫艾滋病及牛艾滋病,马传染性贫血因其与人AIDS发病过程相似,对马传染性贫血的研究同样具有重要意义。

1 猴艾滋病(SAIDS)

1983年,Henrikson等报道美国加利福尼亚灵长类动物研究中心野外饲养的恒河猴发热,此后从病猴体内分离得到病毒,现已从不同品种的猴体内分离出多株病毒,各病毒毒株间在结构和致病性上均存在差异。

1.1 病原

引起猴艾滋病(SAIDS)的病原体有猴艾滋病D型逆转录病毒(SRV)和猴免疫缺陷病毒(SIV),前者与人兔疫缺陷病毒(HIV)和SIV无相关性,因此,通常倾向于将其归入动物艾滋病相关病[4]。

1.1.1 SRV SRV属逆转录病毒科肿瘤病毒亚科D型病毒,病毒颗粒呈球形,直径80 nm～130 nm,由糖蛋白囊膜包裹,对乙醚敏感,浮密度为1.16 g/mL～1.18 g/mL。有5个血清型:即SRV1、SRV2、SRV3、SRV4和SRV5。其中SRV1～SRV3已完成分子克隆及核苷酸序列测定[5]。

1.1.2 SIV SIV与HIV亲缘关系近,两种病毒核苷酸序列具有同源性,与HIV-2核苷酸序列同源性达70%[6-7]、属慢病毒亚科,病毒颗粒呈管形,中心对称,直径100 nm～120 nm。病毒核心呈圆柱状,外部包膜具有突出结节。

1.2 流行病学

1.2.1 SRV流行病学 不同血清型的SRV流行具有地方区域性,只有猴与猴间直接接触才能完成病毒传播,病毒主要存在于唾液,在猴与猴间发生撕咬时,含有病毒的唾液经伤口传播。其他传播途径包括性传播和胎盘传播,此外,兽医人员使用的注射针头也是病毒传播途径之一。6个月至2岁半的猴最易感染。

1.2.2 SIV引起的猴艾滋病的流行病学 目前SIV在猴群中的传播方式尚未明确,推测可能是经亲昵接触及性接触传播。

1.3 发病机制

卢耀增等[8]通过SIV感染猕猴,进行猴艾滋病发病机制的病理学和免疫学研究,结果发现,猴感染SIV后,病毒进入CD4+T淋巴细胞复制释放,血浆病毒含量升高,随后抗SIV抗体含量上升,CD4+T淋巴细胞数减少。感染后2个～3个月,血浆病毒含量略下降,CD4+T淋巴细胞数回升,淋巴结生发中心细胞增生,淋巴结表现增生病变。潜伏期血浆病毒含量较低,CD4+T淋巴细胞数减少,抗SIV抗体含量上升,机体内病毒与免疫系统发生强烈反应,并形成免疫复合物,该复合物发挥3种作用:①免疫复合物与C3及颗粒白细胞抗体沉积于小血管,导致小血管炎;②病毒血症与免疫复合物共同刺激小血管内皮细胞,使其释放内皮素;③上述反应单独或共同发生,造成脏器微循环障碍,主要表现在脑、胃肠道、心、肾、眼球及气管;④诱发自身免疫。SAIDS时期,血浆病毒含量再度升高,CD4+T淋巴细胞数迅速下降,抗SIV抗体含量趋向高水平,猴淋巴细胞自身抗体及内皮细胞自身抗体含量仍处于高水平,自身免疫反应见于淋巴组织细胞大片免疫杀伤及淋巴组织耗竭,猴体重明显下降,消瘦,最终衰弱而死亡。

感染SIV猴淋巴结病变与人艾滋病淋巴结病变基本相同,比较发现,两者同样具有增生、退化及耗竭变化,而一些重要病变也相似,如免疫球蛋白沉着、中期滤泡副皮质和生发中心消失及淋巴组织耗竭[9-12]。

1.4 临床症状及病理特征

SAIDS主要临床症状包括体表淋巴结病;发热,贫血,体重减轻;皮肤多发性脓肿及坏疽,皮疹,纤维瘤(卡氏肉瘤)等;唾液腺炎,口腔溃疡,坏死性齿龈炎,坏疽性口炎,持续性或反复发作性腹泻等消化系统症状;心包炎,心肌炎,肺炎,间质性肺炎,卡氏肺囊虫肺炎等循环呼吸系统症状;脑膜炎/脑炎,肌炎,关节炎等神经肌肉关节系统症状;间质性肾炎,肾小球肾炎乃至肾小球硬化症等泌尿系统症状;骨髓炎,骨髓增生和脾肿大等造血系统症状。

2 猫艾滋病(FAIDS)

猫艾滋病(FAIDS)是由猫免疫缺陷病毒(Feline immunodeficiency virus,FIV)引起的危害猫类的慢性接触性传染病。第一株FIV由Pedersen N C等[13]从一群发病家猫中分离获得。经试验验证,FIV具T淋巴细胞嗜性,因此命名为猫嗜T淋巴细胞病毒(FT LV),后来重新命名为FIV。2002年3月22日,第一个用于预防猫艾滋病(Fort Dodge Animal Health公司生产)的疫苗被美国农业部(U.S.Department of Agriculture,USDA)批准进行商业生产和临床应用。

2.1 病原

FIV为单股RNA病毒,外部有囊膜包裹,以出芽方式释放病毒粒子,成熟病毒粒子呈圆形或椭圆形,病毒直径105 nm～125 nm,具有囊膜纤突,病毒核心由锥形壳围绕一个电子致密的偏心拟核构成,在核心壳和病毒外膜内侧的颗粒状物之间有一多边的电子疏松间隙[14]。病毒RNA基因组全长约9.4 kb,具有典型慢病毒结构特征,除结构基因gag-polenv外,还有6个小开放阅读框架,他们与病毒基因表达、复制有关[15]。

2.2 流行病学

FAIDS呈现地方性流行,在美国、加拿大、日本以及澳大利亚等国均有流行,呈世界分布。流浪猫是高危群体,流浪猫与家养猫的感染率在日本为19∶1,北美洲为7.2∶1;雄性猫感染率通常比雌性猫高2倍以上;猫感染FIV年龄在几个月至18岁,4岁猫感染几率较大,10岁猫发病几率较高。由此得知,猫感染FIV后可经历多年潜伏后发病。研究表明,撕咬经唾液及血液是FIV传播最主要途径,雄性与雌性猫交配未发现FIV传播,同时也未见FIV的垂直传播。FIV具有高度种适应性,不感染其他动物及人类。

2.3 发病机制

FIV诱导的免疫缺陷为慢性进行性过程。Taniguchi等发现,猫在无症状带毒期,淋巴细胞对Con A母细胞化反应明显降低,而后进一步下降,到FAIDS阶段几乎完全缺失。CD4+T淋巴细胞亚群选择性消耗是FIV诱导免疫缺陷的基础,导致感染FIV猫T淋巴细胞功能衰竭,伴有机会性感染以及恶性肿瘤。Torten等发现,感染FIV猫免疫缺陷还表现在对T-依赖免疫原抗体反应呈进行性下降,非T-依赖抗体反应正常。

2.4 临床症状及病理特征

FAIDS主要临床症状包括发热,体表淋巴结肿大,体重减轻,厌食,不食,贫血等全身性症状;口腔炎,齿龈炎,牙周炎,扁桃体炎,舌溃疡,呕吐,腹泻等消化系统症状,这些炎症反复发生或持续存在,顽固难治;鼻炎,呼吸困难等呼吸系统症状;头歪斜,颤动,持久性舔唇,易怒,攻击人畜,不怕寒冷,脑膜脑炎及脊髓炎等神经症状;眼部疾病,外耳道炎,皮肤慢性感染,皮炎,脱毛以及螨病等被毛及感觉系统症状;关节肿胀,僵硬,跛行及腰痛等运动系统症状。各种肿瘤及继发感染。

3 牛艾滋病(BAIDS)

牛艾滋病(BAIDS)是由牛免疫缺陷病毒引起的一种传染性疾病。1972年首次在美国患淋巴细胞增生症的奶牛白细胞中分离出BIV,当时认为是一种类似绵羊Visna病毒的慢病毒,称为牛Visna病毒及Maedi病毒。1987年,研究证实BIV在抗原性上与人HIV相关,将其命名为牛免疫缺陷样病毒。

3.1 病原

BIV为单股RNA病毒,直径110 nm～130 nm。

3.2 流行病学

BIV自然传播方式尚未见报道,牛群中感染率高达69.2%,可与牛白血病病毒、牛肉瘤病毒混合感染。

3.3 发病机制

BIV可选择性感染CD4+T淋巴细胞及巨噬细胞,对B淋巴细胞系统也有一定影响,尽管循环系统中B淋巴细胞总数正常,但IgG含量却升高1倍以上。病理学涉及各组织器官慢性炎症、脾肿大、淋巴结肿大及中枢神经系统病变。

3.4 临床症状及病理特征

BAIDS主要临床症状为持续性淋巴细胞增生,淋巴结病,进行性虚弱和消瘦及中枢神经系统损害转归于死亡。动物艾滋病与人艾滋病一样,潜伏期长,病程缓慢,预后不良。目前尚无特异预防及治疗方法。

4 马传染性贫血(EIA)

马传染性贫血病毒(Equine infectious anemia virus,EIAV)与人免疫缺陷病毒、猴免疫缺陷病毒、猫免疫缺陷病毒、牛免疫缺陷病毒同属逆转录病毒科慢病毒属,是人类最早发现的慢病毒,可引起马属动物以持续感染、反复发热及贫血为特征的烈性传染病—马传染性贫血病(Equine infectious anemia,EIA),临床表现为高热稽留或间歇热,黄疸,贫血,出血,浮肿,消瘦及心脏衰弱等症状。目前,世界各大洲均已发现马传染性贫血病的存在,世界动物卫生组织(OIE)将其列为必须报告的传染病。

5 结语

1983年,法国科学家首先证实艾滋病(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)感染引起[16],HIV攻击人体免疫系统中重要的T4淋巴细胞,大量吞噬、破坏T4淋巴细胞,从而破坏人免疫系统,使免疫系统崩溃。抗HIV药物体外筛选最理想的方法是采用HIV及T细胞系统。国内外都在积极探索条件相对宽容的反转录病毒代替HIV进行筛选[17]。近来,SIV[18]模型已成功用于病毒与宿主细胞间相互作用机理研究、抗AIDS药物和疫苗效果评价、组织特异性疾病发病机理探索以及病毒传播机制研究等方面[19-20]。国内已有学者将SIV模型系统用作抗艾滋病药物筛选、病原学及AIDS疫苗的研究[21]。慢病毒也可应用于真核基因表达的转移载体,Susan L等[19]构建双启动子自我失活载体研究干扰素激活反应元件(interferonstimulated response element,ISRE)的作用机制,为同一组织出现复杂疾病的基因治疗提供有力工具;中国马传贫驴白细胞弱毒疫苗(DLV)是我国自行研制,也是目前世界惟一大规模应用的慢病毒疫苗,揭示该疫苗免疫保护机制及减毒机理对研究HIV疫苗具有重要价值,我国学者对DLV和野毒诱导机体的体液、细胞免疫做了大量研究,发现两者分别在马体内诱导适应性免疫应答的差异,并推断这样的差异可能与机体的保护性免疫相关[22-23]。通过对动物艾滋病的病原学、流行病学、病理学研究,探究人艾滋病的发病机制,为开发艾滋病药物及疫苗提供理论基础以及动物实验模型,具有重要的理论意义及应用价值。

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