李大帥，時(shí) 坤，姚澤慧，刁乃超，田 甜，杜 銳

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 中藥材學(xué)院，吉林 長春130118)

牛呼吸道疾病綜合癥(Bovine respiratory disease complex，BRDC)是由多種細(xì)菌和病毒感染引起的綜合性疾病，給我國乃至世界養(yǎng)牛業(yè)造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。BRDC病原體主要包括：牛皰疹病毒1型(Bovine herpes virus-1，BHV-1)、牛呼吸道合胞體病毒(Bovine respiratory syncytial virus，BRSV)、牛病毒性腹瀉病毒(Bovine viral diarrhea virus，BVDV)、牛副流感病毒3型(Bovine parinfluenza-3 virus，BPI3V)、牛冠狀病毒(Bovine corona viruses，BCV)、溶血性曼氏桿菌(Mannheimia haemolytica)、牛支原體(Mycoplasma bovis)、昏睡嗜組織桿菌(Histophilus somni)和多殺氏桿菌(Pasteurella multocida)等[2]。病原體與宿主協(xié)同進(jìn)化，針對宿主的免疫應(yīng)答，病原體形成多種復(fù)雜的免疫逃避機(jī)制，使自身能夠在宿主體內(nèi)復(fù)制并長期存活。雖然病毒和細(xì)菌的免疫逃避機(jī)制存在差異，但二者是相通的，在概念上具有相似之處[3]。同時(shí)，BRDC各病原體之間的免疫逃避機(jī)制存在協(xié)同作用，給BRDC的預(yù)防造成極大的困擾。研究表明，與感染單一病原體相比，多種病原體共同感染將導(dǎo)致更為嚴(yán)重的BRDC。本文將從各病原體的免疫逃避機(jī)制及各病原體之間的協(xié)同作用進(jìn)行詳述，為預(yù)防BRDC提供理論參考。

1 BRDC病原體的免疫逃避機(jī)制

1.1 BHV-1的免疫逃避機(jī)制 當(dāng)BHV-1進(jìn)入呼吸道時(shí)，受到上皮纖毛的阻擋，呼吸道上皮細(xì)胞分泌的黏液不斷的吸附病原體，通過上皮纖毛運(yùn)動使黏液排出體外，從而阻礙了病原體在上呼吸道表面粘附和定植。因此，BHV-1逃避宿主免疫的首要選擇是使上皮產(chǎn)生針對性損傷。

BHV-1可感染多種不同類型的牛源細(xì)胞，侵入機(jī)體后，首先感染上呼吸道上皮，造成上皮纖毛和杯狀細(xì)胞損傷，進(jìn)而導(dǎo)致上皮細(xì)胞及相鄰淋巴組織壞死，造成鼻炎和氣管炎，以確保病毒的有效釋放。然而，BHV-1感染神經(jīng)元細(xì)胞時(shí)，會抑制感染細(xì)胞的凋亡。其潛伏相關(guān)(LR)RNA在感染細(xì)胞中大量表達(dá)，LR蛋白抑制潛伏感染細(xì)胞凋亡，使病毒在感染細(xì)胞中持留，直至再激活、增殖性感染并傳播給其它動物。另外，BHV-1即刻早期蛋白通過鋅指結(jié)構(gòu)和C-末端序列抑制IFN-β啟動子活性，通過降解IFN轉(zhuǎn)錄因子IRF3[4]，逃避宿主IFN的免疫。

BHV-1編碼的病毒體宿主終止蛋白(vhs)通過誘導(dǎo)宿主mRNA可快速阻斷宿主細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成，從而下調(diào)MHCⅠ類分子，抑制抗原呈遞給CD8+細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)。BHV-1感染人黑素瘤細(xì)胞8 h時(shí)，MHCⅠ類分子表達(dá)水平開始降低，感染12 h時(shí)，其表達(dá)水平顯著降低，感染期間MHCⅡ類分子表達(dá)水平無變化，BHV-1 vhs中的UL49.5可抑制肽轉(zhuǎn)運(yùn)，促使蛋白酶體降解抗原加工相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)體(TAP)，隨后MHCⅠ類分子下調(diào)，在此期間，除UL49.5外，其它vhs蛋白能夠介導(dǎo)BHV-1抑制TAP和MHCⅠ型分子持留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)[5-6]。由此推測，在BHV-1感染過程中，MHCⅠ型分子的下調(diào)所產(chǎn)生的免疫逃避是由多種蛋白共同作用，并非是一種vhs或非vhs直接作用的結(jié)果。

1.2 BVDV免疫逃避機(jī)制BVDV急性感染期間，病毒廣泛存在于宿主的外周血細(xì)胞、骨髓和淋巴組織中。致細(xì)胞病變型(cp)和非致細(xì)胞病變型(ncp)BVDV均可以誘導(dǎo)體內(nèi)T細(xì)胞和B細(xì)胞凋亡。病毒感染細(xì)胞急性發(fā)作期，BVDV直接感染白細(xì)胞，激活了細(xì)胞凋亡程序，白細(xì)胞數(shù)量大量減少，組織腺體中CD8+T和CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)量減少。ncp BVDV感染細(xì)胞抗poly IC和IFN誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這表明ds RNA的干擾作用似乎是所有ncp株獨(dú)立于基因型或其毒力的另一特征[7]。

用cp和ncp BVDV分別感染妊娠早期的胎牛，感染cp BVDV的胎牛的Ⅰ型IFN升高，而感染ncp BVDV的胎牛Ⅰ型IFN未見升高，表明ncp BVDV可抑制胎牛Ⅰ型IFN的表達(dá)，使宿主在幼兒階段產(chǎn)生持續(xù)性感染。

IFN處理ncp BVDV感染細(xì)胞和先用IFN處理后再感染BVDV，兩種方法均可預(yù)防VSV、EMCV或仙臺病毒的感染[8]。但在高濃度重組牛IFN-α中BVDV感染細(xì)胞連續(xù)傳代10次仍可抵抗IFN的作用[9]。相比之下，IFN預(yù)處理在很大程度上可預(yù)防BVDV感染細(xì)胞。ncp BVDV逃避宿主的IFN防御，以建立和維持對感染病毒的“自身耐受”：①避免誘導(dǎo)IFN；②一旦感染建立，病毒(“自我”)可抵抗IFN的作用；③在相同宿主細(xì)胞中不干擾IFN對其它病毒(“非自身”)復(fù)制的作用。

1.3 BRSV免疫逃避機(jī)制BRSV是Ⅰ型IFN的弱誘導(dǎo)劑，對Ⅰ型IFN的抗病毒作用具有抗性。BRSV非結(jié)構(gòu)蛋白NS1和NS2蛋白單獨(dú)并不具有抗IFN活性，二者共同作用時(shí)導(dǎo)致病毒逃逸I型IFN誘導(dǎo)的細(xì)胞抗病毒機(jī)制。病毒感染或ds RNA刺激時(shí)，NS蛋白通過抑制IRF-3的激活來抑制IFN表達(dá)，NS蛋白阻斷了IFN-γ的表達(dá)，從而導(dǎo)致BRSV對宿主的免疫逃避，增強(qiáng)BRSV的毒力[10]。

在動物感染BRSV的實(shí)驗(yàn)中，與注射組織培養(yǎng)液的對照組相比，感染BRSV后5 d和10 d，刀豆蛋白A(ConA)誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化能力顯著降低。與感染前和對照組相比，感染后5 d的CD4+T淋巴細(xì)胞對ConA的應(yīng)答顯著降低，實(shí)驗(yàn)表明，淋巴細(xì)胞的增殖或減少與BRSV的感染有關(guān)。研究表明，用表達(dá)BRSV融合蛋白F的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染細(xì)胞，能夠抑制牛外周血淋巴細(xì)胞(PBLs)的增殖，BRSV F蛋白能夠抑制T淋巴細(xì)胞的增殖，從而實(shí)現(xiàn)免疫逃避[11]。

1.4 BPI3V免疫逃避機(jī)制 巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的超氧陰離子、過氧化氫和一氧化氮，有助于殺傷吞噬的病原體。BPI3V通過抑制細(xì)胞溶質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)而抑制肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生超氧陰離子。這種抑制作用與細(xì)胞膜對胞外鈣離子的通透性增加及胞內(nèi)鈣離子濃度升高有關(guān)。研究表明BPI3V抑制肺泡巨噬細(xì)胞的氧依賴性殺菌功能和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，這種抑制作用有助于BRDC病原體對宿主的免疫抑制及繼發(fā)性感染[12]。BPI3V的V蛋白與黑色素瘤分化相關(guān)抗原5(MDA5)相互作用，抑制MDA5傳遞及誘導(dǎo)IFN表達(dá)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)免疫逃避[13]。

1.5M.haemolytica免疫逃避機(jī)制M.haemolytica通過破壞上皮纖毛組織和抗菌因子接近細(xì)胞表面，再轉(zhuǎn)移至肺部，導(dǎo)致肺部感染[14]。感染產(chǎn)生的白細(xì)胞毒素(LktA)利用CD18作為受體，溶解巨噬細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和其它白細(xì)胞亞群。LktA能夠抑制淋巴細(xì)胞增殖，與B淋巴細(xì)胞相比，對T淋巴細(xì)胞抑制效果更顯著，添加外源性IL-1或IL-2可降低LktA的抑制作用。據(jù)報(bào)道，LktA通過下調(diào)MHCⅡ類分子的表達(dá)影響Th細(xì)胞的活化，進(jìn)而影響體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答，使細(xì)菌有效地定植于感染部位[15]。

1.6H.somni免疫逃避機(jī)制 研究表明，H.somni誘導(dǎo)肺泡巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞凋亡，同時(shí)H.somni產(chǎn)生的胞外多糖能夠抑制超氧化物陰離子的產(chǎn)生，以避免細(xì)胞內(nèi)殺傷。據(jù)報(bào)道，H.somni對一氧化氮介導(dǎo)的免疫也有抗性[16]。H.somni編碼多個(gè)免疫球蛋白結(jié)合蛋白，以非抗原特異性方式結(jié)合IgG2，阻斷了特異性抗體與H.somni結(jié)合。H.somni編碼脂寡糖(LOS)可進(jìn)行結(jié)構(gòu)和抗原相變，LOS的外核可隨機(jī)進(jìn)行糖基化和磷酸化，其多個(gè)元件的相變可使H.somni逃避宿主體液免疫應(yīng)答[17]。

1.7M.bovis免疫逃避機(jī)制M.bovis侵入機(jī)體后，與中性粒細(xì)胞膜相互作用，在蛋白激酶C的激發(fā)點(diǎn)或其遠(yuǎn)端，抑制中性粒細(xì)胞呼吸爆發(fā)，表現(xiàn)為抑制其化學(xué)發(fā)光，證明M.bovis感染能夠抑制中性粒細(xì)胞的表達(dá)。體外研究表明，M.bovis能夠誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞凋亡。在M.bovis感染肺臟時(shí)，M.bovis分泌的淋巴抑制肽可抑制淋巴細(xì)胞的活化，與此同時(shí)，M.bovis通過阻止淋巴細(xì)胞中DNA的合成而抑制PBLs增殖[18]，從而在肺臟中實(shí)現(xiàn)免疫逃避。其另有研究表明，M.bovis可快速改變表面膜蛋白結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其免疫逃逸。M.bovis感染牛后，牛血清中的抗M.bovis抗體與M.bovis表面蛋白特異性反應(yīng)后，抗M.bovis抗體抑制M.bovis靶蛋白的表達(dá)、縮短其表達(dá)長度、誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)換成表達(dá)抗原性不同的突變體蛋白質(zhì)[19]。

2 BRDC病原體間協(xié)同作用

BRDC病原體在侵入宿主機(jī)體后存在一定的協(xié)同作用，任何一種BRDC病原體感染宿主時(shí)，均可以破壞宿主的免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞凋亡或損傷，從而利于其它病原體對宿主的感染和定植。研究表明，多種病原體并發(fā)感染會導(dǎo)致嚴(yán)重的BRDC。BHV-1與M.haemolytica均能夠?qū)ι虾粑涝斐蓳p傷，破壞宿主免疫系統(tǒng)，從而使自身及其它BRDC病原體在上呼吸道感染定殖，并轉(zhuǎn)移至其它組織器官。BPI3V感染導(dǎo)致氣管和支氣管黏膜上皮細(xì)胞脫落，留下非纖毛細(xì)胞，增加了M.haemolytica和P.multocida等BRDC細(xì)菌病原體的感染風(fēng)險(xiǎn)，容易產(chǎn)生繼發(fā)性感染，導(dǎo)致嚴(yán)重的BRDC[20-21]。

BPI3V抑制肺泡巨噬細(xì)胞產(chǎn)生超氧陰離子，有助于其它BRDC病原體對宿主的免疫抑制作用和繼發(fā)性感染的發(fā)生[22]。另外，M.haemolytica感染產(chǎn)生的LktA可下調(diào)MHCⅡ類分子，與其類似，BHV-1感染產(chǎn)生的UL49.5可下調(diào)MHCⅠ類分子，二者均抑制了CTL對BRDC病毒病原體的免疫反應(yīng)，使宿主對BRDC其它病原體的易感性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致病情加重。

研究表明，一種病原體的感染有助于其它病原體對淋巴細(xì)胞的免疫抑制。BVDV感染有助于BHV-1對淋巴細(xì)胞的免疫抑制[23]。BVDV感染小牛后接種BHV-1，與單獨(dú)感染BVDV或單獨(dú)感染BHV-1小牛相比，CD4+T、CD8+T細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的消耗顯著升高，表明BVDV可以促進(jìn)BHV-1感染，加劇疾病進(jìn)程[24]。小牛感染BRSV后，僅形成支氣管炎，而BVDV與BRSV共感染會導(dǎo)致其嚴(yán)重的呼吸道疾病，包括肺小葉水腫、肺氣腫和支氣管炎等癥狀，在共感染小牛的胸腺和派耶爾淋巴結(jié)中CD8+和CD4+淋巴細(xì)胞顯著降低，證明BVDV與BRSV之間存在協(xié)同作用，BVDV的感染有助于BRSV對淋巴細(xì)胞的免疫抑制。

3 結(jié)語

由于BRDC各個(gè)病原體已形成復(fù)雜多樣的免疫逃避機(jī)制，相互之間存在協(xié)同作用，多種病原體并發(fā)感染會導(dǎo)致嚴(yán)重的BRDC。另外，由于導(dǎo)致BRDC的病原體較多及其病因的復(fù)雜，病原體間免疫逃避的協(xié)同作用使得單純使用疫苗并不能完全預(yù)防BRDC的發(fā)生，給養(yǎng)牛業(yè)中的BRDC的預(yù)防造成了極大的困擾。因此，針對BRDC免疫逃避機(jī)制的研究有可能為有效預(yù)防BRDC提供新的防治手段和策略，為養(yǎng)牛業(yè)的健康發(fā)展提供安全保障。