口蹄疫病毒病原生物学研究

谢丰权 何浩 曾玉梅 朱庭俊

摘要：本文主要介绍了口蹄疫病毒病原生物学的特性及口蹄疫抗原位点研究进展，使其对该病的防控、净化提供理论依据，对绿色健康发展养殖，确保畜产品质量安全，保护人们生命安全起到积极的作用。

关键词：口蹄疫；病毒；研究

中图分类号： S852.5 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.15.033

口蹄疫（foot-and-mouth disease，FMD）是由具有抗原易变性、血清多样性的口蹄疫病毒引起的一种急性、热性、高度接触性传染病。病畜主要表现为口、舌、唇、蹄、乳房等部位发生水疱和溃烂，造成行动与饮食不便，从而导致发育迟缓，该病具有易感动物种类繁多、传播途径多样、四季均可发病等特点，死亡率很低，一般在2.5%左右，但发病率却可达到100%。如果是犊牛或仔猪发病，其死亡率可高达65%。从口蹄疫病毒的特点来说，口蹄疫病毒可以依附在空气中的尘埃上，随风转移，可以出现跨越几十公里的疾病流行，如果控制不好，就有可能导致局部地区的大流行，甚至能形成大规模流行。

1病毒分类及理化特性

口蹄疫病毒属于小RNA病毒科（picornaviridae）口蹄疫病毒属（aphthovirus）。口蹄疫病毒呈球形，没有囊膜，直径大约30nm。口蹄疫病毒粒子结构比较简单，是由单股的核糖核酸和蛋白质所组成。在病畜的水疱皮内及淋巴液中，口蹄疫病毒的含量是最高的，致病力也很强。口蹄疫病毒有7个主型，分别是：O型、A型、C型、南非1型、南非2型、南非3型和亚洲1型，口蹄疫病毒容易发生变异，在这个7个主型之下，至少还可以分为83个亚型，口蹄疫的不同型之间没有交叉免疫保护性，并且同型的口蹄疫的亚型之间也只有部分的交叉免疫保护性，所以这就给口蹄疫的防控带来了一定困难。

在自然条件下，含口蹄疫病毒的组织和被污染的饲料、饲喂用具以及土壤等都可以使口蹄疫病毒达到数周到数月的传染性。在低温和有蛋白质保护的条件下，能够帮助延长病毒的存活时间。但是口蹄疫病毒对日光和酸碱比较敏感，当日光直射1小时后病毒就可以死亡，pH低于6.0或者高于9.0时，口蹄疫病毒能很快被灭活。因此对口蹄疫消毒效果好的消毒剂为1%～2%的氢氧化钠，1%～2%的甲醛溶液，3%的草木灰等，但有些消毒剂对口蹄疫病毒也没有消毒的作用，例如酚、酒精、氯仿等消毒剂。

2病毒粒子结构

口蹄疫病毒粒子为正二十面体对称的球形，病毒粒子的直径为20～30nm，分子量6.9×106道尔顿，对酸碱敏感，沉降系数146S，没有囊膜。在CsCI中的浮密度为1.43克/毫升。病毒衣壳蛋白含有少量在病毒蛋白装配过程中夹带的宿主细胞肌动蛋白和非结构蛋白。其病毒粒子主要有四种衣壳蛋白VP1、VP2、VP3、VP4各60个拷贝组成。

3病毒基因组结构

口蹄疫病毒是正链单股的RNA 病毒，属于小RNA病毒科口蹄疫病毒属，总共有7个血清型（王永录等2010）。其基因组包括2个非翻译区（UTR）和1个开放阅读框（ORF）。5′-UTR包括了内部核糖体进入位点（IRES）、假结节（PKs）、多聚C（Polyc）和S片段（S fragment），3′-端包括了3′-UTR 和多聚腺苷酸尾（PolyA）（Mason PW等2003）。虽然已经有很多的研究都报道过口蹄疫病毒的基因组，但是对口蹄疫基因组仍然还有很多的区域的功能没有得到完全的解释（张永光等2009）。ORF编码1个大的多聚蛋白，翻译为1个前体蛋白，最后水解为12种成熟的蛋白，其为L、1A（Vp4）、1B（Vp2）、1C（Vp3）、1D（Vp1）、2A、2B、2C、3A、3B（Vpg）、3C（Pro）和3D（Pol）（Baranowski E等，2002）。虽然对口蹄疫病毒的复制过程进行过大量的研究，但是仍然还不清楚病毒确切的复制机制（Steil B P等2004，Barton D J等2009）。5′-UTR中的对于S片段怎么会是所有小RNA病毒科中最长的片段，主要是还不大透彻它具体参与RNA复制的机制等（Murray K E等2001，O′Donnell B J等2001）。而且人们对2B和3A的具体作用也还不了解（Pacheco J M等2003），所以如果仔细地去分析口蹄疫全基因组序列的一系列的特征等工作，就可以帮助我们更好、更深入地认识口蹄疫病毒生命活动的相关机制，例如口蹄疫病毒的翻译和复制等。

4 口蹄疫病毒主要蛋白及功能

P1是口蹄疫病毒的结构蛋白前体，P1最终裂解成4种结构蛋白VP4（1A）、VP2（1B）、VP3（1C）和VP1（1D）（宋帅等，2010），这四种结构蛋白各自由60个拷贝组成口蹄疫病毒的衣壳蛋白。口蹄疫病毒感染宿主后病毒RNA被翻译成为单股长的开放读码框，从而形成一个多聚蛋白。Lprβ会抑制宿主mRNA的翻译，切断了宿主的蛋白质的合成，同时也包括了干扰素β/α的mRNA，因此减少或者说阻止了对病毒感染的自身免疫应答的能力。实验表明Lpro还是引起发病的因素中的非常重要的因素。L蛋白在病毒的致病过程中也起到了相当重要的作用。3种病毒编码的蛋白酶leader（Lpro），2A和3Cpro将多聚蛋白裂解成为四种结构蛋白和很多种非结构蛋白，在病毒的复制周期中起到了特别重要的作用（Grubman M J，2003；Kleina L G ，1992），经翻译所产生的第一个蛋白，即Lpro，是一种类似于木瓜蛋白酶的物质（Kleina L G，1992；Rieder E，1995；Robert s P J，1995；Guarne A，1998），它从多聚蛋白前体上切割下来之后，又切割了宿主的翻译起始因子eIF—4G，从而来切断宿主依赖性帽子mRNA 的翻译（Devaney M A，1988；Kirchweger R，1994；Domingo E，1993；Strebel K，1986）。

一个结构非常稳定的、特别长的G-H环位于VP1第140-160位的氨基酸处，此环上的氨基酸的构成能够刺激正在免疫应答的T、B细胞的抗原表位，也称作病毒表面的主要抗原位点，在其顶部形成了一个供宿主细胞的受体与口蹄疫病毒相结合的位点高度保守Arg-Gly-Asp（RGD）序列（Baxt B，2004；Sobrino F，2001）。VP1蛋白是口蹄疫病毒中的主要的结构蛋白，它位于衣壳的表面，主要的作用就是刺激动物机体产生特异性抗体。

DC是到目前为止已知的功能最强大的专职性的抗原提呈细胞，并且还能激活CD8+T细胞，具体是以交叉途径来提呈非复制性的抗原，从而发挥对病原体的强烈的杀伤作用（Valladeau J，2002）。基因转染的DC可以激活CD8+T细胞的产生（IFN K losterm ann B，2004），并且还能诱导CD4+T细胞产生更多的Th1型细胞因子，所以基于DC的基因工程的研究已经成为了抗病毒免疫的一个非常热点问题（Bellinghausen I，2007）。口蹄疫病毒中能够惟一产生中和抗体的最重要的结构蛋白就是VP1蛋白，它主要是以突起的形式暴露在病毒粒子的表面，在免疫应答中将会发挥主要的并且必不可少的作用（Abu-Ghazaleh R ，1993）。也有其他的相关报道表示，DC在机体抗口蹄疫病毒感染免疫中发挥着很重要的作用（Wang X， etal，2008），但是野毒的感染可能会严重地损伤DC的功能。

5 口蹄疫抗原位点研究进展

5.1 T细胞和B细胞抗原位点

口蹄疫病毒的VP1G-H环内，有激发产生Th细胞的位点，也有诱导生成B细胞的位点，很多实验结果发现了在 VP41aa～209aa残基位上至少存在着11个不同的T 细胞表位。口蹄疫病毒感染机体产生中和性抗体需要B细胞和T细胞的参与，感染口蹄疫病毒的小鼠血清中既存在T细胞依赖性IgG1和IgG2 ，也存在非T细胞依IgG3，由此表明T细胞在口蹄疫病毒的抗原构成和免疫应答中起着非常重要的作用（Zhang HY等2003）。Sanz-ParraA（2001）通过试验发现，含有T细胞表位的多肽能协同诱导机体产生相应的抗病毒抗体，并且能同时增强Th细胞的活性。Zhang ZY等（2003）试验发现，含有Asia1型口蹄疫病毒的B细胞和T细胞表位的融合蛋白，能引起豚鼠免疫反应，该融合表位给抗Asia1型口蹄疫病毒提供了很好的选择。

5.2口蹄疫病毒抗原位点

口蹄疫病毒有A、C、O、Asia1（亚洲Ⅰ型）、SAT1、SAT2和SAT3型等7个血清型， O型、C型、A型和Asia1型是研究最多的几个血清型。

5.2.1 O型口蹄疫病毒 由VP1的G-H环和C端氨基酸残基的线性表位组成了位点1，从病毒中分离的VP1能够诱导动物产生相应的中和性抗体，口蹄疫病毒最重要的抗原位点即为该位点，也是口蹄疫病毒抗原变异的关键所在。至少有5个中和性抗原位点（Barnett PV等2002）。位于五重轴周围VP3的B-B 结节上的为位点4。位于VP1的G-H环内，和位点1相互独立的为位点5。位于病毒表面VP2的E-F环和B-C环上的位点2，在三重轴的附近，由4个表位所组成。位于病毒表面五重轴周围VP1的B-C环的为位点3。它们的功能都是非常独立的，但在单拓扑结构上有可能会重叠。抗体竞争的试验表明，在拓扑结构上来说，位点1、2和3都是独立的，位点2和4是有关联的。

5.2.2 C型口蹄疫病毒 HernandezJ等（1994）报道， 位于VP1中的G-H环上的由多个连续的表位所组成是位点A，它包含了一个高度保守的RGD基序 。位于1D的C端末端（大概15个残基），是一个小而且相对独立的抗原位点是位点C。位于衣壳蛋白三重轴周围的一个不连续的抗原区上面的是位点D， 这是一个非常重要的抗原位点，包括了VP1、重要VP2（ B-C环） 和VP3（ B-B结节） 的残基。另一个独立的抗原位点接近于衣壳的五重轴，由1D的βH-I环和1D的βB-C环环所组成。所以，一共有4个抗原位点。

5.2.3 A型口蹄疫病毒 应用了不同的A型口蹄疫病毒的株系，不同的研究者就得出了不同的结果。在株系的A5Spain株有2个中和抗原位点，分别位于VP1的C端和VP2上。BlakemoreW等（1996）对A22Iraq株的抗原微点进行了分析。主要有2个主要的位点和2个较次要的位点构成了A10口蹄疫病毒，VP1的140～160序列被包含于第1个主要位点里，对胰酶很敏感，对胰酶不敏感的包含了主要的VP3残基是第2个主要位点，分别位于VP1的C端和靠近于VP1的169位的是2个次要位点（Woortmeijer RJ，1988）。

通过以上概述让我们了解了口蹄疫病毒病原生物学的特性，这为我国对该病的防控、净化提供理论依据，对倡导绿色健康养殖确保畜产品安全，保护人们生命安全起着积极的作用。

作者简介：谢丰权，大专学历，重庆市荣昌区广顺街道畜牧兽医站，兽医师，研究方向：动物疫病预防控制。