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浅谈猪繁殖与呼吸综合征病毒中和抗体的研究进展

2020-12-30冷超粮

饲料博览 2020年6期
关键词:中和表位糖基化

李 琳,冷超粮

(1.哈药集团生物疫苗有限公司,哈尔滨 150069;2.南阳理工学院,河南 南阳 473000)

猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是危害养猪业的一个重要传染病。该病最主要的临床症状是妊娠母猪繁殖障碍及各年龄猪的呼吸系统症状。研究表明,中和抗体在抗PRRSV 感染中发挥着重要作用,特别是治疗作用,是未来防控该病的一个重要方向。

1 PRRSV中和抗体的保护作用

中和抗体已证明在PRRSV 中有保护性免疫。

对猪只注射有中和活性的单抗或多抗血清,能够降低或消除病毒血症[1]。此外,免疫病毒的GP5和M蛋白能够为动物提供一定程度的保护作用也与中和抗体的出现有关[2]。有研究表明,猪感染PRRSV后,血清中和抗体的出现与血液及组织中病毒的清除具有一致性[3]。此外,有研究表明仅有中和抗体就能完全阻止病毒经胎盘传播,并能阻止或消除病毒在妊娠母猪上的感染。被动转移的中和抗体形成消除性免疫,并一直持续到扁桃体等器官中检测不到病毒[4]。被动转移中和抗体也能保护仔猪抵抗病毒的感染。当中和抗体的滴度提高到1∶32 时,形成消除性免疫的试验组动物保护率也只能达到50%,而在母猪上却能达到100%。因此,不同日龄的猪达到完全保护时需要的中和抗体滴度也不一样[5]。这些结果表明,通过被动注射具有中和性的免疫球蛋白可以为某些具有高感染风险的猪场提供紧急保护。此外,中和抗体还可以用来治疗感染的病猪。

PRRSV 感染后中和抗体产生较晚且效价较低,而且自然感染或疫苗免疫只能诱导机体产生较低水平的中和抗体。因此获得高效价的中和抗体涉及到一个复杂的免疫策略问题。有研究报道制备出的猪高免血清中抗PRRSV 中和抗体效价最高为1∶128。有试验将仔猪先免疫弱毒疫苗,然后在3次不同的时期接种强毒,最终获得了中和效价最高达1∶4 800 的高免血清,这为进一步研究中和抗体的保护作用及筛选主要中和表位提供了重要材料。

PRRSV 的感染可分为两个阶段,即早期感染期和持续性感染期。病毒要完全被清除需要150 d或更长的时间[6]。目前对其真正的感染机制还不清楚。病毒感染7~9 d后,机体内可检测到高水平的特异性抗体,但这些抗体不具有中和活性。中和抗体要在病毒感染的4 周左右才能产生,且效价较低[7]。由于中和抗体产生较晚且不规则,因此在PRRSV 的保护性免疫中没有发挥太大的作用。此外,关于中和抗体的作用还存在争议。PRRSV 持续性感染过程中,扁桃体等组织中存在较高滴度的病毒,而此时血清中有较高水平的中和抗体,因此认为中和抗体清除病毒的能力有限[8]。

2 PRRSV的中和表位

PRRSV 的主要结构蛋白包括GP5 蛋白、M 蛋白和N 蛋白,有研究认为,PRRSV 的主要中和表位位于GP5蛋白上,GP4和M蛋白上至少各有一个中和表位[9]。利用噬菌体展示技术及重叠合成肽等方法在美洲型PRRSV 的GP5 蛋白上发现一个线性中和表位,其最小核心区域为37~45aa,命名为B表位,在病毒的不同分离株中高度保守,但它不是一个免疫优势表位。在GP5蛋白的外功能区还发现一个线性非中和表位,命名为A表位,是免疫优势表位,其核心区域包括27~31aa,属于高度可变区。A 表位位于B 表位之前,病毒诱导的抗体首先是针对A表位的非中和抗体,而针对B表位的中和抗体却产生较晚,不能抵抗病毒的入侵。因此推测由于A表位的存在而降低了机体对B表位的免疫反应,从而延迟了中和抗体的产生。A表位的特性与诱骗表位的功能相一致,推断它是一个诱骗表位,类似于HIV-1 gp41 蛋白上的诱骗表位IEEE,该表位的存在降低了机体对中和表位ERDRD 的反应[10]。

之前的研究认为,PRRSV 感染的猪血清中针对B 表位肽的抗体水平与血清中抗PRRSV 中和抗体水平具有一致性。最近研究发现,一株针对B表位区域的GP5蛋白单抗不具有中和活性,推测可能是抗体不能与天然状态下的B表位结合,从而不能中和病毒[11]。此外,该研究还认为欧洲型PRRSV分离株GP5 蛋白上不存在与B 表位类似的中和表位。最近研究报道将针对B 表位区域的抗体进行纯化,中和试验结果表明这些抗体也不具有中和活性[12]。综合这些结果推断B表位不是中和表位。

3 PRRSV的糖基化位点与中和抗体的延迟产生

研究发现,PRRSV GP5 蛋白上N-糖基化作用对病毒的正确组装、靶向作用及生物学活性均起着重要作用[13-14]。病毒GP5 蛋白上的糖基化在逃避机体免疫或降低机体产生特异性中和抗体方面发挥着重要作用[15]。之前提及在GP5蛋白的外功能区鉴定出一个非中和表位(A 表位)和一个中和表位(B表位),并且A 表位扮演着“诱骗”角色。除了A 表位导致的机体降低对B表位的反应外,B表位上及其周围的糖基化位点也可能降低了其免疫原性。PRRS 病毒粒子免疫小鼠不能诱导产生病毒特异性的中和抗体,说明其在异源动物上具有较低的免疫原性。因此推测病毒主要的中和作用决定子位于GP5蛋白上的N端外功能区,而这个蛋白上的一些特性如“诱骗”表位和异质的糖基化作用隐藏了关键性中和作用位点,从而阻碍或降低了机体对病毒GP5蛋白上中和表位的体液免疫反应。这种N端聚糖遮蔽中和作用的特点在同属的LDV 上也被观察到,在其他常见病毒如HBV,流感病毒和人免疫缺陷病毒乙肝病毒(HIV)上也观察到了类似的现象,被认为是病毒免疫逃避及形成持续性感染的主要机制之一[16-20]。

4 小 结

综合以上分析,设定这样一个PRRSV 感染的模型。PRRSV 感染后,机体会出现一个急剧的,长期的感染反应。初期抗病毒的保护性免疫在感染后4周产生并在随后的几周内建立。病毒随后出现可选择性的机制来逃避免疫监视。例如,感染后诱导产生的低水平的a-IFN以降低风险信号的水平[21-22];诱导机体产生非中和活性的多个克隆抗体,并通过GP5蛋白上N端糖基化位点掩盖中和表位,延迟中和抗体的产生,为病毒建立持续性感染提供支持[23]。同时还发现中和抗体在防控PRRSV感染中发挥的重要作用。高免血清纯化浓缩后获得的免疫球蛋白不仅能够阻断妊娠母猪的胎盘传播,对仔猪也有一定的保护作用,可以为某些高感染风险的猪场提供紧急保护,并且抗体工业化生产的实现也为该方法的推广提供了可能。此外,病毒GP5蛋白包含主要的中和作用决定子,能够诱导产生较高水平的中和抗体。病毒的其他几个囊膜蛋白也能诱导产生中和抗体,免疫动物后能提供部分免疫保护反应。但是GP5融合蛋白(如M-GP5和GP3-GP5,GP4-GP5,或GP3-GP4-GP5)作为免疫原与单独的GP5蛋白相比,能够诱导更高免疫保护反应。因此,GP5蛋白通过与其他囊膜蛋白融合表达或者降低N端的糖基化作用,诱导中和抗体,是疫苗的一个发展方向。

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