猪轮状病毒的研究进展

文│沈思思（黑龙江省农业科学院畜牧兽医分院）

轮状病毒（rotavirus，RV）是婴儿和动物急性胃肠炎的主要病因。病毒通过粪口途径传播，破坏小肠肠细胞。RV介导的损伤以绒毛缩短、微绒毛稀疏、不规则及固有层单核细胞浸润为特征。有助于腹泻发展的几种机制，包括肠细胞破坏导致的吸收不良、绒毛缺血、受感染上皮细胞释放血管活性物质的神经调节。此外，RV非结构蛋白4（NSP4）作为肠毒素和分泌激动剂诱导年龄和剂量依赖性腹泻反应，表现为刺激钙依赖性细胞通透性，破坏上皮屏障的完整性。

一、概述

R V 是呼肠孤病毒科，基因组由11个分节段双链RNA组成，编码6种结构蛋白（VP1～VP4、V P 6 和V P 7）和5 种 非 结 构 蛋 白（NSP1～NSP5/6）。VP6蛋白抗原分为10组（A～J），感染人类和动物常见群体是A、B和C组（RVA、RVB和RVC）。从公共卫生和兽医健康角度分析，RVA毒株流行率最高，也是发生急性脱水性腹泻最重要的诱因之一。迄今为止，已经在人类和动物中发现了27种不同的G基因型和37种P基因型的RVA。已在哺乳动物中检测到RVB、RVC、RVE、RVH和RVI，在鸡和火鸡等家禽中检测到RVD、RVF和RVG，猪中有RVA、RVB、RVC、RVE和RVH等报道。

1969年，牛RV是第一个在细胞培养中分离的A组RV，并被确认为是犊牛腹泻的病因。1973年，Bishop等发现了人类RV。随后报道了幼龄动物（包括犊牛和仔猪）RVA广泛感染，以及其与小于1个月动物腹泻的关系。RVC于1980年首次在仔猪中分离出来，随后在其他动物和人类中被发现。在猪、牛、羊和大鼠中检测到RVB菌株。与世界范围内描述的人类RVA和RVC不同，人类RVB菌株仅在中国、印度和孟加拉国被发现。在英国报告了非典型猪RVE，血清学调查表明，该病毒抗体在10周以上的猪中广泛分布。最近，在日本、巴西和美国的猪中发现了RVH菌株，据报道至少从2002年开始就存在了。

二、基因型

无论仔猪是否有腹泻症状，都可感染RVA。RVA的12个G基因型和16个P基因型都与猪相关，G3、G4、G5、G9和G11是猪最最常见的G基因型。与RVA相似，猪RVC在世界大部分地区均有报道。哺乳期、断奶期和育成猪的腹泻都与RVC相关，其中还包括混合感染。此外，猪的抗体流行率为58%～100%，说明RVC感染非常常见。最近对美国和加拿大猪样本的研究表明，RVC的患病率为46%，仔猪中更高（78%，≤3日龄）。RVC共鉴定出9种G基因型（G1～G9）、7种P基因型（P1～P7）和7种I基因型（I1～I7），猪RVC有G1、G3、G5～G9基因型和新的G10基因型。

RVB毒株的快速分子表征因RVB毒株难以进行细胞培养而受到阻碍。从东南亚人身上获得了完整的RVB毒株基因组序列，并对大鼠和牛RVB毒株进行了部分基因组测序。Kuga等分析了来自日本38个猪RVB毒株（2000—2007）的VP7基因序列，证明猪RVB的多样性更广泛。G1、G2和G3/G5基因型分别在大鼠、人类和牛物种中被发现，而G4、G7、G9、G13、G15和G19基因型在日本猪中得到确认，G10和G17基因型的猪RVB毒株在美国被发现，在印度猪中检测到新的基因型G21。

1997—2002年，从亚洲鉴定出3株人类RVH毒株（ADRV-N、J 1 9、B 2 1 9）和一株猪R V H 毒株（SKA-1）。2012年，又鉴定出3种来自巴西的猪RVH毒株BR63、BR60和BR59。Marthaler等最新研究表明，猪RVH菌株患病率为15%，主要发生在育成猪。数据表明，2006年猪RVH毒株就在美国畜群中传播。

三、人畜共患病潜力

RVA毒株具有人畜共患病的潜力，如G9和G12，可能是通过猪的基因组重组，因为在仔猪中经常观察到G9和G12 VP7特异性。此外，许多研究报告，物种间传播导致不同宿主RV引起的散发性的人类病例。至今，人类共鉴定出10个猪源G基因型（G1～G5、G9～G12和G26）和7个猪源P基因型（P4、P6、P8、P13、P14、P19和P25），其中一些基因型（G10、G11、G12、G26、P13、P14、P19和P25）显示出地域特征，仅在亚洲或非洲国家出现。

最近，在孟加拉国的婴儿腹泻散发病例中发现了RVB毒株，在中国和印度发现了与RVB相关的成人腹泻病例。Medici等提供的一些猪RVB毒株人畜共患病潜力的证据，人类和猪NSP2基因序列之间存在高度的核苷酸同源性。

四、免疫反应

由人类RVA毒株诱导的猪被动和主动免疫应答，因仔猪可以感染猪和人类的RV，并发展成临床疾病。就先天免疫而言，最近研究表明，人类RV感染的严重程度与浆细胞样树突状细胞（pDC）和自然杀伤细胞（NK）的功能和频率增强有关，这些细胞在全身、局部和全身IL-12反应中表现明显，类似于人类和小鼠中的观察结果。尽管干扰素（IFN）-α在预防同源/异源RV感染中的作用存在争议，但之前研究表明，IFN-α产生不平衡与人类RV感染严重程度一致。此外，toll样受体3（识别双链RNA）的表达增加与Gn仔猪对人类RV感染和疾病的保护增强有关，表明其可能是治疗开发的一个靶点。最后，最近研究发现，Gn仔猪中人类RV复制的减少与全身和局部组织中总Ig反应的增加有关。

口服人RV疫苗诱导的免疫保护是血清和肠道中RV特异性IgA抗体或抗体分泌细胞（ASC）的存在和浓度，以及产生IFN-γ的CD4＋T细胞的频率。用减毒RV疫苗口服给药可为仔猪提供保护，这种保护作用与VP4和VP7的免疫反应有关。虽然母源抗体介导了对RV疾病的高水平被动保护，肠道中ASC数量的减少表明RV疫苗的主动免疫反应受到抑制。

五、防控

疫苗防控仍然是最有效的手段。在动物中，疫苗接种的重点是诱导主动和被动免疫。但给仔猪和犊牛口服减毒RV疫苗的效果并不是很好。猪RV抗体显示需提高母猪的泌乳免疫性能才能使初乳和乳汁为新生仔猪提供被动免疫。母猪RV疫苗的免疫效率受疫苗接种量、基因型、灭火剂、佐剂和给药途径的影响。基因工程VLP疫苗很有前景，因为它们是独立复制，可以避免其他因素的干扰，但其诱导的免疫效率低，需要减毒疫苗先进行初免。

六、结语

猪RV的显著多样性和遗传可塑性表明，需对猪RV的地方性、新兴猪RV基因型和流行病学进行进一步研究。最近世界范围内出现了不常见的猪RVAG和P基因型，在不同地理区域发现了新的猪RV群，与预估相比，猪RV患病率和遗传多样性逐渐增加，这表明猪RV流行病学变得非常复杂。这些结论提示我们，应经常更新和扩展分子诊断方法，包括新的猪RV变种，以确保准确地进行流行病学监测。并且需要更好地了解猪RV的分子发病机制和免疫机制，以优化和更新疫苗接种方法，控制猪RV的感染和传播。尽管在该领域不是非常有效，但减毒猪RVA疫苗可能会直接促进猪RV的遗传多样性，以及逃避疫苗株群体免疫的新基因型的出现。大规模使用益生菌或针对病毒复制周期的治疗可以增强先天免疫反应，减少RV脱落造成的环境污染，减轻猪RV介导的肠道损伤。最后，应在同一地区进行人类和猪RV流行病学研究，仔细评估各种猪RV基因型的人畜共患病潜力，了解某些基因型的重组和跨物种传播的倾向。