朱慶賀,張鵬宇,王觀悅,王 爽,陳 曦,楊旭東,史同瑞?
(1.黑龍江省獸醫(yī)科學(xué)研究所,黑龍江齊齊哈爾161000;2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),黑龍江大慶163000)
4型禽腺病毒(Fowl avianadenovirus serotype 4,F(xiàn)AdV-4)主要是以心包積水為主要臨床癥狀的雞急性傳染病,臨床中又稱(chēng)為“雞心包積水綜合征(Hydropericardium syndrome,HPS)”。 該病發(fā)病急,傳播速度快,主要引起4~8周齡肉雞感染,死亡率可達(dá)40%~90%。該病最早于巴基斯坦的安卡拉被報(bào)道,由此又成為“安卡拉病”。近年來(lái),我國(guó)河南、山東、安徽、遼寧、吉林、江西和湖北等省份出現(xiàn)大面積爆發(fā),給我國(guó)養(yǎng)雞業(yè)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文綜述了目前FAdV-4的相關(guān)研究進(jìn)展,希望能為FAdV-4的進(jìn)一步研究以及臨床防控提供參考。
腺病毒科(Adenoviridae)因最初從腺體組織分離,故名腺病毒,而根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)、免疫學(xué)特性和宿主范圍可劃分為兩個(gè)屬:哺乳動(dòng)物腺病毒屬(Mastadenivirus)和禽腺病毒屬(Avianadenovirus)。禽腺病毒屬根據(jù)其抗原性的不同可分為3個(gè)群。FAdV-4隸屬于腺病毒科禽腺病毒屬Ⅰ亞群,亞群已鑒定了5個(gè)禽腺病毒種,其名稱(chēng)用字母A~E表示,根據(jù)其血清型測(cè)試分為12個(gè)血清型。FAdV-4屬于禽腺病毒C種血清4型。病毒粒子無(wú)囊膜,直徑70~90 nm,呈 20面體對(duì)稱(chēng),由衣殼(Capsid)、纖突(Fibre)、核酸芯髓(Core)及相關(guān)蛋白構(gòu)成。其衣殼由252個(gè)殼粒(Capsomere)組成,其中20面體頂角上為12個(gè)五鄰體(Penton),每個(gè)五鄰體有兩條纖突,長(zhǎng)100A-370A,直徑2 nm,纖突由五鄰體蛋白為基底在衣殼表面伸出,纖突頂端形成頭節(jié)區(qū)(Knob)。頭節(jié)區(qū)可與細(xì)胞表面的病毒受體結(jié)合。其余240個(gè)非頂角殼粒為六鄰體蛋白(Hexon)構(gòu)成20面體的面和棱的大部分,六鄰體成棱柱狀,直徑7~11 nm。病毒粒子在感染細(xì)胞核內(nèi)經(jīng)常呈晶格狀排列。病毒核酸為雙股DNA,占據(jù)整個(gè)病毒的11.3%~13.5%[1]。 病毒對(duì)脂溶劑,如乙醚、氯仿、脫氧膽酸鈉、胰蛋白酶、2%酚以及50%乙醇等具有抵抗力,同時(shí)可耐受pH3-9,但在濃度1∶1000的甲醛中可被滅活。另外,病毒的增殖也可被DNA抑制劑 BuDR 所抑制[2]。
FAdV-4感染主要以雞包涵體肝炎和心包內(nèi)出現(xiàn)淡黃色透明液體為主要臨床癥狀,因此也被稱(chēng)為HPS。HPS最早在巴基斯坦靠近卡拉奇的安卡拉首先被報(bào)道[3]。其后,在土耳其、斯洛伐克、印度、墨西哥、秘魯、俄羅斯、孟加拉國(guó)、韓國(guó)相繼出現(xiàn)該?。?]。 2006 年第一次在中國(guó)被報(bào)道[5], 但 直 到2015年7月開(kāi)始在中國(guó)的河南、河北、遼寧、吉林、黑龍江、新疆、安徽、山東、江西、湖北和江蘇等省份迅速傳播[6-7]。該病主要發(fā)生在炎熱、濕潤(rùn)的夏季,但其他季節(jié)也可零星發(fā)生,發(fā)病率和死亡率可高達(dá)40%~90%。疾病主要4~8周黃羽肉雞中爆發(fā),2~3周齡偶發(fā),通常經(jīng)過(guò)一個(gè)24~48 h的潛伏期。特征性癥狀為心包出現(xiàn)淡黃色透明液體,肝臟腫脹,腎臟水腫,尿酸鹽沉積。通過(guò)擴(kuò)增中國(guó)分離的12株FAdV-4 Hexon基因并遺傳進(jìn)化樹(shù)分析序列顯示這些毒株可能來(lái)源于之前的印度株[8-9]。
測(cè)序結(jié)果表明,F(xiàn)AdV-4中國(guó)株與澳大利亞、墨西哥、加拿大的 KR5、ON1、MX-SH90對(duì)比分析顯示存在ORF19基因缺失。已有研究證明,ORF19基因缺失毒株比ORF19完整毒株具有更高的致病性,ORF19基因的缺失也被認(rèn)為是FAdV-4在中國(guó)造成大量流行的主要原因[10]。另外,還發(fā)現(xiàn)這些2015年分離的FAdV-4中國(guó)株與2013年分離的中國(guó)株的ORF29基因出現(xiàn)了33 nt和6 nt的基因缺失,可能暗示近年來(lái)爆發(fā)的FAdV-4株適應(yīng)了中國(guó)的宿主和環(huán)境[11]。
最近報(bào)道稱(chēng),在麻鴨中發(fā)現(xiàn)了FAdV-4發(fā)生,病毒感染25日齡麻鴨,病鴨呈現(xiàn)出與心包積液病雞相似的臨床癥狀,死亡率達(dá)40%[12]。然而,雛鴨并未出現(xiàn)死亡情況。另外,鴕鳥(niǎo)中也有Ⅰ群禽腺病毒分離的報(bào)道,利用12種標(biāo)準(zhǔn)毒陽(yáng)性血清鑒定,確定分離株為FAdV-4,血清鑒定結(jié)果也與基因系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)分析相符合[13]。利用基因序列分析進(jìn)行流行病學(xué)數(shù)據(jù)調(diào)查對(duì)于闡述FAdV-4在不同宿主之間進(jìn)化關(guān)系,以及FAdV-4的預(yù)防和控制具有重要意義。
已有研究證明,純化的FAdV-4毒株攻毒SPF雛雞24~48 h后可引起死亡,病雞表現(xiàn)精神沉郁,閉目嗜睡,出現(xiàn)臨床癥狀24 h內(nèi)死亡,剖檢可見(jiàn)明顯的心包積液癥狀。不同的肉雞毒株在田間呈現(xiàn)相似的敏感性。雞胚卵黃囊接種FAdV-4出現(xiàn)雞胚發(fā)育遲緩,出血,最終以胚胎死亡而告終。研究人員通過(guò)皮下注射,口服的方式均能復(fù)制出HPS[14],F(xiàn)AdV-4對(duì)肉雞表現(xiàn)出很強(qiáng)的致病性,在臨床中能夠橫向通過(guò)糞便途徑在雞群甚至農(nóng)場(chǎng)間傳播。在產(chǎn)蛋母雞被感染后,其后代可能出現(xiàn)先天性感染,進(jìn)一步促進(jìn)了病原的廣泛傳播。
野生鳥(niǎo)類(lèi)FAdV-4抗體檢測(cè)結(jié)果顯示,烏鴉和鴿子的血清樣本的陽(yáng)性率較高,這表明野生鳥(niǎo)類(lèi)可能是病原的攜帶者[15],在自然條件下可能成為疾病傳播的特定宿主。另外,有研究表明,F(xiàn)AdV-4毒株對(duì)淋巴組織有偏好,能夠?qū)е翨、T細(xì)胞的耗竭,從而導(dǎo)致免疫抑制[16]。而HPS發(fā)生時(shí)常常伴發(fā)其他病毒如傳染性法氏囊(IBD)及雞傳染性貧血病毒(CIA)的感染,這可能與其免疫抑制有關(guān)[17]。
4.1 臨床及病理診斷 臨床中4~8周齡的肉雞死亡率較高。對(duì)瀕死雞分析表明,受感染病雞精神沉郁,24 h內(nèi)突然死亡,外觀沒(méi)有明顯的臨床癥狀,剖檢可見(jiàn)心包內(nèi)出現(xiàn)一種淡黃色透明液體,肝臟腫脹,偶爾可見(jiàn)腎炎癥狀。病理組織切片分析顯示,攻毒試驗(yàn)雞出現(xiàn)心肌淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),肝臟中肝細(xì)胞壞死及出現(xiàn)嗜堿性核內(nèi)包涵體,其中嗜堿性核內(nèi)包涵體可作為FAdV-4感染的典型特征[18]。
4.2 病毒分離 病雞肝臟是主要的感染相關(guān)器官,病毒載量最高。因此,F(xiàn)AdV-4可以通過(guò)受感染的肝臟組織懸液接種雞胚尿囊腔或卵黃囊的方式進(jìn)行分離和純化,也能在雞胚胎腎細(xì)胞、雞胚胎肝細(xì)胞、雞胚成纖維細(xì)胞以及鵪鶉成纖維細(xì)胞(QT-35)上分離[19],細(xì)胞感染后呈現(xiàn)明顯的細(xì)胞病變,細(xì)胞脫落,感染細(xì)胞內(nèi)存在包涵體。經(jīng)純化的病毒在透射電鏡下與肝臟組織切片具有相同的形態(tài)學(xué)特征。
4.3 電鏡 利用電鏡可以對(duì)病毒、細(xì)菌、原生動(dòng)物和真菌進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)檢查,在微生物的診斷中起著至關(guān)重要的作用,從受感染動(dòng)物的血液、體液或組織中觀察到病毒粒子存在是確診病毒感染的金標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)對(duì)HPS病例中肝臟勻漿、肝細(xì)胞或病毒顆粒進(jìn)行染色,利用透射電鏡可以觀察純化后的腺病毒粒子,說(shuō)明FAdV-4是HPS的致病病原[20]。在受感染的肝細(xì)胞核中觀察病毒顆粒直徑約75 nm,無(wú)囊膜、六邊形、二十面體等典型特征,有助于對(duì)該病進(jìn)行確診。
4.4 分子生物學(xué)技術(shù) 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是實(shí)驗(yàn)室診斷最常用的檢測(cè)方式。如限制性?xún)?nèi)切酶分析(REA)、DNA探針原位雜交、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、實(shí)時(shí)熒光定量 PCR[21]和高分辨率熔解曲線(high-resolution melting,HRM),均可用于FAdV-4的檢測(cè)和鑒別。
酶切分析(REA)REA最初用于對(duì)FAdV不同毒株進(jìn)行分組和鑒別。根據(jù)DNA的基因組相似性通過(guò)BamHⅠ和HindⅢ消化后,可從17株FAdV中得到11種血清型[22]。雖然FADV-4型和10型之間存在交叉中和,但利用 HindⅢ、DraⅠ、XbaⅠ、NotⅠ、SfiⅠ、BglⅡ、SmaⅠ和NaeⅠ酶切分析能夠揭示其中的差異[23]。PCR方法是檢測(cè)FAdV-4的最常用的方法。禽腺病毒PCR檢測(cè)的主要優(yōu)點(diǎn)是快速、簡(jiǎn)便、靈敏度高。Hexon基因常被研究人員用來(lái)設(shè)計(jì)引物,通過(guò)測(cè)序分析可將病毒的A~E種區(qū)分開(kāi)來(lái),并定位到種內(nèi)特定的血清型[24],通過(guò)PCR結(jié)合REA的方法可以檢測(cè)和分化12株FAdV的參考菌株[25]。此外,F(xiàn)iber基因因?yàn)槠渚幋a特定類(lèi)型的亞基因中和表位也被用于禽腺病毒的檢測(cè)。應(yīng)用Alu I.氏酶能夠建立針對(duì)Fiber基因的聚合酶鏈反應(yīng)-限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析(PCR-RFLP)方法,可用于鑒別出現(xiàn)心包積液癥狀與不出現(xiàn)心包積液癥狀的 FAdV-4 毒株[26]。
利用熒光定量PCR方法可以達(dá)到檢測(cè)和量化FAdV-4的目的。以Hexon基因L1區(qū)設(shè)計(jì)引物,可建立一種HRM-curve檢測(cè)方法,用于FAdV-4的基因檢測(cè)和血清分型[27]。
4.5 血清技術(shù) 瓊脂擴(kuò)散試驗(yàn)作為一種經(jīng)典血清學(xué)檢測(cè)方法,也被用于檢測(cè)FAdV-4,該方法操作簡(jiǎn)便,實(shí)驗(yàn)要求較低,適于較為簡(jiǎn)單的臨床及實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。
FAdV-4不具備使雞、大鼠以及小鼠紅細(xì)胞凝集的能力,但Manzoor S利用人O型紅細(xì)胞血凝抑制試驗(yàn)檢測(cè)了野生鳥(niǎo)類(lèi)中FAdV-4血清抗體情況[15],得到了很好的試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)然,最準(zhǔn)確的診斷手段依然是病毒的中和試驗(yàn)(VN),但試驗(yàn)要求較高,費(fèi)時(shí)費(fèi)力且價(jià)格比較昂貴。
ELISA檢測(cè)是FAdV-4血清學(xué)診斷的重要方法,早期研究中應(yīng)用全病毒包被抗原檢測(cè)自然感染和試驗(yàn)感染的雞血清樣本中FAdV的抗體。但是病毒抗原的制備相對(duì)繁瑣且效率低下,敏感性和特異性較低。后期研究人員利用Hexon蛋白具備抗原決定簇的特點(diǎn),利用FAdV-4的Hexon蛋白包被抗原,建立了FAdV-4的抗體檢測(cè)方法,但由于Hexon蛋白是群禽腺病毒的群特異性抗原,可能影響血清型特異性的鑒別[28]。因此,研究人員利用FAdV-4的Fibre蛋白進(jìn)行表達(dá)并作為包被抗原,能夠做到針對(duì)4型禽腺病毒檢測(cè)的目的[29],另外,非結(jié)構(gòu)蛋白100K、33K等也都有成功表達(dá)并做為包被抗原建立ELISA檢測(cè)方法的報(bào)道[30]?;谥亟M蛋白包被建立的間接ELISA被證明是敏感、特異和準(zhǔn)確的,但更重要的是,這些方法更容易標(biāo)準(zhǔn)化,因此適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。
做好養(yǎng)殖場(chǎng)所以及養(yǎng)雞設(shè)備的消毒工作,適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度、通風(fēng)處理,均能影響雞心包積水的發(fā)病情況,但由于引發(fā)雞HPS的主要病原FAdV-4存在,所以最行之有效的控制該病的發(fā)生仍然是疫苗的預(yù)防。目前,已報(bào)道的用于預(yù)防FAdV-4的疫苗主要分為滅活苗、弱毒苗以及基因亞單位疫苗三類(lèi)。
5.1 滅活疫苗 Afzal等[31]利用感染 HPS 病雞的肝臟組織制備滅活疫苗,田間試驗(yàn)結(jié)果表明,接種疫苗組死亡率為0.52%,而未接種疫苗的禽類(lèi)死亡率為5.34%。另外,在疾病爆發(fā)時(shí)緊急接種滅活疫苗結(jié)果顯示,未接種疫苗組死亡率達(dá)到了10.27%,接種疫苗組后死亡率僅為2.33%。韋悠等[32]利用FAdV-4和FAdV-8制備了禽腺病毒的雙價(jià)油乳劑滅活苗,免疫保護(hù)期可達(dá)6個(gè)月以上。
Kim M S等[33]通過(guò)對(duì)不同 FAdV-4毒株相關(guān)免疫原性等方面進(jìn)行鑒定,篩選了適合制備全病毒滅活疫苗的優(yōu)勢(shì)毒株,并研制了FAdV-4油乳劑滅活苗。通過(guò)免疫攻毒試驗(yàn)證實(shí),F(xiàn)AdV-4油乳劑滅活苗能夠產(chǎn)生對(duì)血清4型,8a型以及11型的多血清型交叉保護(hù)。Pan Q等[34]針對(duì)在中國(guó)爆發(fā)的FAdV-4型毒株,分離制備了滅活疫苗,疫苗免疫后能夠產(chǎn)生高水平的抗體,其中,Th2(白細(xì)胞介素-4)免疫應(yīng)答優(yōu)于Th1(γ干擾素)。
5.2 弱毒疫苗 Mansoor M K等[35]利用雞胚連續(xù)傳代12次后致弱一株FAdV-4毒株,并與商品化的組織滅活苗共同免疫14日齡無(wú)母源抗體的肉雞,24日齡時(shí)應(yīng)用10倍劑量ELD50進(jìn)行攻毒實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,弱毒疫苗比商品化滅活苗保護(hù)率更高,肝臟、心臟等組織器官傷害性更小,也證明了該弱毒疫苗具備免疫原性,有制備商品化弱毒苗的潛質(zhì)。
2004年,一株沒(méi)有HPS臨床癥狀的FAdV-4毒株被分離出來(lái),命名為FAdV-4 ON1,SPF雞經(jīng)口服和肌肉內(nèi)感染接種FADV-4 ON1后,都能產(chǎn)生強(qiáng)烈的抗FADV-4特異性抗體反應(yīng)。同時(shí),禽類(lèi)抗感染細(xì)胞因子如干擾素(IFN)和白細(xì)胞介素(IL)-10在肝臟中的表達(dá)量也明顯增加[36]。
目前,滅活疫苗的接種是防治HPS較為有效的方式,具備制備簡(jiǎn)單、免疫效果確實(shí)的優(yōu)點(diǎn),但是同時(shí)也存在刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體時(shí)間短,需重復(fù)免疫的缺點(diǎn)。弱毒疫苗維持免疫時(shí)間長(zhǎng),但可能存在弱毒毒力返強(qiáng),遺傳不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究人員試圖開(kāi)發(fā)一種亞單位疫苗,即利用大腸桿菌原核表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)FAdV-4的Penton蛋白,肉雞的免疫原性及攻毒保護(hù)試驗(yàn)證實(shí)原核表達(dá)的Penton蛋白能夠提供90%的保護(hù)力[37]。
FAdV-4對(duì)肉雞有很高的致病性,目前已經(jīng)擴(kuò)散至亞洲、中美洲、南美洲以及一些歐洲國(guó)家,鑒于其擴(kuò)散迅速,F(xiàn)AdV-4對(duì)肉雞養(yǎng)殖業(yè)造成的巨大損失,受影響的各個(gè)國(guó)家和地區(qū)應(yīng)制定預(yù)防方案,避免更嚴(yán)重的損失。
增強(qiáng)雞對(duì)FAdV-4的感染抵抗力是控制HPS發(fā)生的關(guān)鍵。一方面,環(huán)境因素起著至關(guān)重要的作用,控制好飼養(yǎng)環(huán)境溫度、濕度以及通風(fēng)情況能夠有效地控制心包積液癥狀的發(fā)生,另外做好雞舍環(huán)境的整體消毒工作,能夠減少FAdV-4在環(huán)境中的數(shù)量,抑制疾病的爆發(fā)。另一方面,疫苗接種仍是控制該病爆發(fā)的最有效方式,目前,研究人員正致力于滅活疫苗、弱毒疫苗以及亞單位疫苗的研究,并取得了一定的研究進(jìn)展,更有研究人員指出,可以嘗試?yán)脺p弱沙門(mén)氏菌菌株為載體制備口服疫苗,口服疫苗對(duì)于雞群免疫具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),雞群免疫通常費(fèi)時(shí)費(fèi)力,如果口服疫苗能夠研制成功,相信一定具備廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。
除了針對(duì)FAdV-4的應(yīng)用研究外,對(duì)于FAdV-4的基礎(chǔ)研究也不應(yīng)忽視,ORF19基因缺失導(dǎo)致致病性增高還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。新分離FAdV-4中國(guó)株ORF29出現(xiàn)了33nt和6nt的基因缺失,是否為適應(yīng)中國(guó)宿主與環(huán)境的表現(xiàn)也需要繼續(xù)探索。