仔猪流行性腹泻感染机制及其调控措施※

●骆东梅 谭家健 李再山 杨大盛 邱 勇 孙海清

（广西扬翔股份有限公司 广西 贵港 537100）

2010年以来，猪流行性腹泻（Porcine epidemic diarrhea，PED）成为影响畜牧业健康发展的疾病之一，造成了巨大的经济损失。在“禁抗”背景下，提高生猪自身抗病能力是健康养殖的关键。目前，疫苗接种被认为是预防PED 的最好方法。现代医学和营养学研究发现，营养状态对病毒攻击下的仔猪具有保护效应，其可通过调节机体免疫应答反应缓解病毒攻击带来的危害，但关于使用营养措施预防或治疗PED 的研究较少。本文阐述了PEDV 的致病性以及感染仔猪的分子机制，并列举了不同营养素及植物提取物对仔猪PED 的调控作用，旨在为生产实践中制定仔猪PED 预防或治疗策略提供新的营养调控思路。

1 PED 简介

PED 是由PEDV 病原体引起的一种急性、高传染性的肠道病毒性疾病，PEDV 主要通过粪—口途径和粪—鼻途径向体内传播[1]。PEDV 可以感染所有发育阶段的猪，但新生仔猪的感染最为严重[1]，死亡率高达100%。患病仔猪的症状是水样腹泻，脱水，呕吐，体重减轻，其病理变化通常表现为猪的空肠和回肠部分肠绒毛萎缩和脱落。1978年，PEDV 病毒株首次在比利时分离；1982年，将该病统称为“猪流行性腹泻”（PED）；1984年，中国首次分离出PEDV 病原体，PEDV成为导致仔猪腹泻的最常见病毒之一。早期的PED 疫情呈散发性和区域性。2010年10月，我国暴发了一起由一种高致病性PEDV 变异株引起的大规模PED 疫情，哺乳仔猪的发病率和死亡率高达100%，给养猪业造成了极大损失[2]。

2 PEDV 的致病性及感染机制

2.1 PEDV 的致病性

PEDV 是一种甲型冠状病毒，具有4 种结构蛋白（S、E、M 和N）和3 种非结构蛋白[3]。S 基因编码PEDV 最大的结构蛋白，包含中和性抗体表位和病毒进入的特异性受体结合位点[4]。根据S 基因是否包含INDEL 序列，可将中国流行PEDV 菌株的基因型分为GⅠ（经典型）和GⅡ（变异型）两个基因组，而我国高度流行的主要是GⅡ变异型基因组。全基因组差异分析显示，PEDV中存在四个高变区（V1、V2、V3 和V4），每个高变区内的中和表位发生突变则可增加菌株（GⅡ基因组）的毒性。研究发现，变异株的S 基因变化最大，尤其是在S 区。变异株S1 有3 个插入和1 个缺失位点，变异广泛[5]。S 蛋白氨基酸的变化会影响PEDV 的毒力和致病性，有研究认为S1-NTD 是与病毒毒力相关的重要结构域，而S1-NTD 的构象变化与PEDV 株FJzz1 的高致病性有关[2]。此外，S 基因还可在结构蛋白编码区（S 和N 基因）和非结构蛋白编码区（复制酶1a 和ORF3）发生重组，降低PEDV 的致病性。

2.2 PEDV 感染仔猪的分子机制

大量研究证实，PEDV 可通过口、鼻途径向机体传播，口腔感染途径被认为是PEDV 传播的主要途径。PEDV 的主要靶点是猪肠上皮细胞（Intestinal epithelial cells，IECs），病毒经口腔、消化道进入肠道，在肠绒毛上皮细胞和肠系膜淋巴结上定植并复制，进而感染肠道。另外，PEDV通过鼻腔引起新生仔猪肠道感染是另一条病毒感染途径[6]。仔猪鼻黏膜下的树突状细胞（Dendritic cells，DCs）可以在PEDV 鼻内感染过程中，通过形成跨上皮的树突来捕获PEDV。携带PEDV的树突状细胞，通过病毒学突触将病毒转移到CD3+T 细胞。另外，PEDV 也可在新生仔猪鼻上皮细胞（Nasal epithelial cells，NECs）中复制。受PEDV 感染的NECs 通过细胞间接触，介导病毒转移到鼻腔上皮下的CD3+T 细胞。肠道整合素α4β7 在PEDV 感染的血源性CD3+T 细胞中高水平表达，通过与MAdCAM-1 的相互作用促进携带病毒的血源性CD3+T 细胞通过血液循环到达肠道，在新生仔猪中通过细胞间接触将病毒转移到肠道上皮细胞，引起肠道感染[1]。

在病毒感染和复制过程中，核因子-κB（Nuclear factor-kappa B，NF-κB）的活化被认为是大多数感染的标志。病毒可以通过调节NF-κB的活化来逃避宿主的免疫应答，而NF-κB 激活主要取决于Toll 样受体（Toll-like receptors，TLR）信号通路。Cao 等[7]报道，TLR2、TLR3 和TLR9表达可抑制PEDV 诱导的NF-κB 活性，PEDV的N 蛋白可以激活NF-κB。同时，TLR2 还参与PEDV N 诱导的NF-κB 在IECs 中的活化。PEDV的N 和E 蛋白在IECs 中的稳定表达可以激活NF-κB 并上调IL-8 的表达，而PEDV N 蛋白的瞬时表达则可以抑制HEK-293T 细胞中的NF-κB活化[8-10]。因此，通过筛选PEDV 结构蛋白诱导NF-κB 活性的能力，可能是研究PEDV 感染诱导NF-κB 活化的分子机制的新途径。

3 PEDV 感染对仔猪肠道健康的影响

PEDV 主要通过感染猪肠道上皮细胞影响肠道健康。研究发现，PEDV 感染往往导致小肠形态改变，绒毛高度降低，损害肠道完整性[11-12]。Yang 等[13]研究也证实，PEDV 攻击会降低绒毛高度和VCR，增加隐窝深度和血清DAO 活性。血清DAO 活性是黏膜完整性的标志[14]。这些结果表明，PEDV 诱导空肠形态改变和肠道通透性增加。此外，仔猪感染PEDV 导致仔猪肠道微生物群失调，增加粪便中4 种优势菌种（融合细菌、放线菌、微疣杆菌和变形杆菌）的丰度[15]。Huang 等[16]研究发现，PEDV 感染会导致大肠杆菌-志贺氏菌、肠球菌、梭杆菌和细孔杆菌的丰度增加。并且，在腹泻仔猪中梭杆菌和细孔杆菌呈显著的年龄相关性增加。Tan 等[17]研究证实，PED 病毒感染增加了仔猪结肠中有害细菌（变形杆菌、梭状芽胞杆菌）的比例，并减少了有益细菌（拟杆菌）的比例，因此，靶向肠道菌群可能是预防PED 的一种有效方法。

4 营养素及植物提取物对仔猪PED 的调控作用

新生仔猪免疫系统发育不完全，易受到病原细菌和病毒的入侵，导致肠道功能受损和严重腹泻。PEDV 感染可引起肠道损伤，抑制仔猪生长发育，下调肠道中水通道蛋白和氨基酸转运蛋白等编码营养物质转运蛋白的基因表达[18]。据报道，营养素及植物提取物对病毒攻击下的仔猪具有保护效应，其可通过调控机体免疫机能促进抗病能力。

4.1 改善PEDV 感染仔猪生长性能和肠道损伤

大量研究表明，营养素可以改善PEDV 感染仔猪的生长性能和肠道损伤。Wang 等[19]报道，日粮中添加50 mg/kg N-乙酰半胱氨酸（NAC）可以减轻流行性腹泻病毒感染仔猪的肠道黏膜损伤，改善PEDV 感染仔猪中小肠的吸收功能，并通过提高CD4+/CD8+T 细胞与细胞因子IL-1β和IL-10 的比例来增加和调节免疫功能。Yang等[13]研究发现，饲粮添加155·5 mg/kg 25（OH）D3 可减轻PEDV 致肠损伤，提高紧密连接蛋白（claudin2）的表达，维持肠道屏障的完整性。另外，高剂量25（OH） D3 可显著降低PEDV 诱导的肠道吸收细胞标记物SI 表达，可能有利于维持正常肠道功能。

4.2 抗病毒和抗炎作用

日粮补充短链脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFAs）可刺激肠道水和离子的吸收，并减少肠道通透性和黏膜炎症。增加的SCFA 可能通过抑制腹泻仔猪中HADC 和NF-κB 途径来减轻黏膜促炎反应，进而减轻仔猪腹泻病维持肠道稳态[20-22]。Yang 等[13]研究发现，饲粮添加高剂量25（OH）D3（155 mg/kg）对PEDV 感染仔猪具有重要作用。第一，饲粮添加高剂量25（OH）D3（155 mg/kg）可抑制病毒被模式识别受体（PRRs）、促炎细胞因子IFN-λ、STAT1和MxA的表达。由此可见，饲粮中添加25（OH）D3 可抑制PEDV诱导的肠道免疫激活；第二，高剂量25（OH）D3可以抑制空肠黏膜IL6和IL8的表达，提示大剂量补充25（OH）D3 可抑制PEDV 诱导的肠道炎症，降低肠道炎症因子的表达也有利于维持肠道正常功能；第三，饲粮添加高剂量25（OH）D3对PEDV 攻毒条件下的血清C4 和IgM 水平无影响，表明25（OH）D3 可能对肠黏膜有抗病毒作用，这是PEDV 复制的主要靶点。Gao 等[23]研究发现，甘草酸（GLY）可抑制仔猪PEDV 感染，并通过HMGB1 /TLR4-MAPK p38 途径减少促炎细胞因子的分泌。葛根素（Puerarin，PR）作为一种抗菌剂，可抑制PEDV 感染仔猪肠道内N 和M 基因的mRNA 表达。Wu 等[24-25]研究证实，葛根素也可抑制PEDV 诱导的NF-κB 活化，具有抗病毒和抗炎作用，可以增强感染仔猪的肠道功能。贾淋雁[26]研究发现，饲粮添加复合精油（主要由萜烯和苯基甲烷衍生物组成）可缓解仔猪PEDV导致的日增重下降和腹泻率增高；显著提高血清IFN-γ 含量和肠道IFN-β 和IFN-γ 表达，提高抗病毒能力，表明饲粮中添加复合精油可以改善猪的免疫功能，保护肠道屏障功能，提高抗病毒能力。以上研究表明，营养素及植物提取物可以有效缓解仔猪免疫应激，具有显著的抗病毒和抗炎作用。

以上数据表明，营养素及植物提取物可以改善PEDV 感染仔猪的生长性能和肠道损伤，具有显著的抗病毒和抗炎作用，缓解免疫应激，维持正常肠道功能，进而缓解或治疗仔猪PED。

5 总结

PED 是目前中国养猪业最大的威胁之一，PEDV 的高变异性使疫情的流行更加复杂和异质，对高效疫苗开发提出了重大挑战。在中国，PEDV 变异株（GⅡ基因组）比经典株（GⅠ基因组）更流行，其主要通过感染仔猪肠道影响机体的营养吸收及免疫应答，进而导致发病。饲粮添加有效的营养素可起到预防或缓解仔猪PED 的作用。在后续的研究中需进一步开发高效精准的无抗营养技术和产品，精准研究不同营养素缓解病毒感染的作用机制和阶段，同时结合机体自身代谢和微生物菌群，对机体免疫调控达到精准化、规避免疫应激的负面效果，使营养素的抗病性能发挥最大效能。