一、猪繁殖与呼吸综合征猪繁殖与概述
猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS)于1987年首先发生于美国,主要表现为妊娠母猪发生早产、流产、产死胎、弱仔和木乃伊胎,仔猪和育肥猪发生呼吸道疾病,死亡率升高,饲料报酬率降低。该病传播速度极快,传染性强,现已遍及全球,虽被世界动物卫生组织列为B类传染病,但其危害不亚于A类传染病对养猪业的危害。该病病原为猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV),1991年在荷兰首次分离到,以后在美国、加拿大、中国及日本陆续分离到。目前根据基因同源性和血清学差异将该病病原分为美洲型和欧洲型,目前在我国流行的主要是美洲型毒株,至今在我国还未有分离出欧洲型毒株的报道。
由于PRRSV嗜好在肺巨噬细胞中大量复制,复制的直接结果是宿主的免疫系统受到攻击,导致机体的免疫功能降低,引起继发感染或加速其他疾病进程,这是导致该病危害严重的重要原因之一。另外,PRRS可逃避免疫系统的监测,可持续感染和形成长时间的病毒血症且抗原性变异较快,这些又给PRRS的免疫预防带来困难。
二、猪繁殖与呼吸综合征常规疫苗
随着PRRS的发现,PRRS的疫苗研究也就随之开展,尽管大家对现有PRRS疫苗的免疫效果评价还不一致。目前世界上商品化的PRRS疫苗有灭活疫苗和弱毒活疫苗两类。
PRRS灭活疫苗:西班牙、荷兰、加拿大、美国和中国都已研制出PRRS灭活疫苗并商品化。主要用于预防后备母猪和经产母猪感染PRRS所造成的的繁殖障碍。灭活疫苗的优点是安全性好,攻毒试验结果表明,母猪繁殖水平、产仔数、流产率、死胎数、断乳后仔猪存活数等指标都有明显改善。灭活疫苗免疫后的缺点是免疫剂量大、免疫次数多、免疫产生期较长,因而不适合仔猪免疫;Nilubol报道,灭活疫苗免疫后攻毒不能保护仔猪对PRRS病毒的感染,病毒感染后病毒血症的持续时间和病毒的滴度与非免疫组无显著差别,但是能增加中和抗体的效价和产生IFN-r的细胞数。仔猪和架子猪带毒是猪场PRRSV持续存在的最重要原因,因此,通过灭活疫苗难以控制和根除PRRSV在猪场的存在和流行。
PRRS弱毒疫苗:目前西班牙、荷兰、美国已研制出PRRS弱毒活疫苗并商品化。可供各阶段猪群使用,但主要供3~18周龄的仔猪接种使用,用于防制PRRS的呼吸障碍。据报道,接种PRRS弱毒疫苗后第110天用同源强毒攻击,动物可得到完全保护,而且对强毒攻击的保护甚至是终生的。Drcyaca等报道,尽管接种PRRS弱毒疫苗后能引起病毒血症,但对妊娠后期的母猪是安全的,也不向未接种猪传播疫苗病毒,架子猪接种7天后就激发保护性免疫应答,并可持续16周以上,与未接种的对照猪相比,接种猪攻毒后排毒时间减少,肺部病变减轻,生长发育良好。Shin等应用该疫苗接种公猪,对同源强毒攻击获得完全保护,用套式PCR也未检出精液排毒。然而,与以上相反的报道也很多。Botner等报道,在丹麦,用Resp PRRS/Repro(对1000多头PRRS血清学阴性猪使用了弱毒疫苗,可是不久后猪群发生了PRRS,而且从流产胎儿和死胎中分离到了疫苗病毒,发现疫苗病毒可经胎盘感染胎儿,并向未接种的母猪传播,有些猪群则表现出急性PRRS样综合症状。也有研究者用该疫苗接种公猪,随后以强毒攻击,发现有精液排毒和精液质量下降等现象。Opriessnig报道从一个多次接种Ingelvac PRRS MLV的猪场发生PRRS后分离到一株PRRSV 98-38803,并证实该毒株来自于Ingelvac PRRS MLV。所以PRRS弱毒疫苗的毒力返强的可能性是存在的。从以上结果来看,PRRS弱毒疫苗免疫产生期快,在控制PRRS临床症状上明显好于PRRS灭活疫苗。但PRRS强毒和弱毒在猪体内的反应过程是一致的,所以长期使用PRRS弱毒疫苗所带来的安全问题仍是目前PRRS免疫中最大的争议。
三、猪繁殖与呼吸综合征基因工程疫苗
目前正在实验室研制的PRRS新型疫苗种类很多,主要有基因疫苗、活载体疫苗和亚单位疫苗,虽然他们正处于研究阶段,但所取得的进展是喜人的,为PRRS疫苗的研制注入了活力,带来了希望。
基因疫苗在PRRSV基因组中ORFF2~7编码病毒的结构蛋白,其中关于基因免疫方面研究较多的是ORF3、ORF5以及ORF7。Pirzadeh等报道说,用含编码ORF5的质粒进行DNA免疫,可使接种猪产生抗ORF5的特异性中和抗体,接种猪免于强毒攻击造成的全身性病毒血症和肺部病变,并使间质性肺炎和支气管肺泡炎明显减轻。Xue等用构建编码PRRSV ORF5、7和编码猪细胞因子的IL-2、 IFN-r真核表达质粒联合免疫仔猪,诱导出了体液免疫和细胞免疫反应,并使免疫猪抵抗了PRRS强毒的攻击。
活载体疫苗PRRS的活载体疫苗主要有以伪狂犬病毒和腺病毒为载体来表达 PRRSV的主要免疫原基因。因为它避免了PRRS灭活疫苗和弱毒疫苗的缺陷,可同时启动机体的细胞免疫和体液免疫,而且还可构建多价疫苗,因此成为PRRS疫苗的研究热点。Qiu等以PRV Bartha-K61株为载体,构建表达PRRSV主要免疫原性蛋白GP5的重组伪狂犬病病毒为疫苗,免疫后猪体可以对PRRS强毒攻击产生有效保护,且具有良好的安全性,其对仔猪和母猪免疫保护效果优于PRRSV灭活疫苗,是一株极具潜力的PRRS疫苗候选株。Gagnon 等用 5型腺病毒载体表达GP5基因免疫猪后再攻毒,免疫猪产生了针对GP5的免疫记忆反应。
亚单位疫苗PRRSV ORF3、 ORF5和ORF7是目前研制重组亚单位疫苗的主要候选基因,Bastos等用牛结核分枝杆菌(BCG)表达了截短前30个碱基的PRRSVGP5基因和全长的M基因,免疫猪后30天可以检测到ELISA和Western blot抗体,免疫后60天四分之三的猪产生了中和抗体,攻毒后病毒血症持续期明显缩短并产生了部分的临床和病理保护。Duran等用杆状病毒表达系统进行了PRRS重组亚单位疫苗的研究,他们将ORF2~7分别插人到重组的杆状病毒的多角体启动子下游,发现此病毒能表达ORF3、ORF5和ORF7,利用表达产物分别免疫妊娠母猪,通过检测断奶仔猪的健康状况以及成活率等指标来证明,ORF3和ORF5表达产物能提供一定的免疫保护。
四、我国猪繁殖与呼吸综合征现状及防制难点
我国首次发生PRRS是1995-1996年在北京、上海及其周边地区的猪场,虽然采取了一定的控制措施,但该病目前仍在我国蔓延和流行,是危害我国目前养猪业的一个最重要的传染病。西方发达国家目前通过采取包括疫苗接种在内的综合防治措施来控制PRRS,如建立严格的引种检疫制度,完善的疫病监控体系和采取多点式生产布局等。但我国大部分养殖业资金缺乏,防疫技术水平低,对PRRS的控制过分依赖于疫苗,这是我国在相当长的一段时间内防治PRRS所不得不面对的事实。所以只有研制出安全高效的PRRS疫苗才有可能真正控制我国的PRRS流行。
目前研制安全高效的PRRS疫苗的最大难题有:
1.PRRS的强毒定义问题,PRRSV在各地所引发的疫情是非常严重的,但分离出的病毒回归动物往往所引起的临床症状不如现实的严重和典型,虽然PRRS的发生可能有一定的条件因素,但它在什么样的条件下,如环境,其他病原,或者免疫状态等情况下才能发生,至今尚无定论。各地所分离的PRRSV致病力也是不一样的,甚至同一病毒的重复性也不是很好,所以至今世界上还没有统一的PRRS强毒标准。
2.缺乏敏感的动物模型。猪虽然是PRRSV的唯一宿主,但在实验室条件下它对PRRSV的敏感性较差,PRRSV对仔猪致病性非常不稳定,如果用妊娠母猪来评价PRRSV的致病性,不仅费用昂贵,且操作难度大。
3.免疫效果的评价指标难以确定。现有的PRRS疫苗尤其是灭活疫苗,抗体产生慢,抗体出现不规律,如果攻毒时间延迟,免疫的仔猪长大后对PRRS更加不敏感,攻毒后临床症状不统一,如体温升高幅度和持续期,病理变化也不统一,除肺部病理变化较为统一,其他脏器的的变化一致性不高,因此目前世界上还没有统一的PRRS疫苗保护评价标准。近几年欧美有的学者以攻毒后肺泡膈冲洗液中的病毒含量的多少和存活时间为疫苗保护的判定标准。
由于以上的问题存在,使PRRS疫苗的免疫研究遇到了巨大的困难,疫苗研究的停滞,也是直接导致PRRS泛滥的重要原因。虽然有众多问题存在,笔者认为最重要的是强毒问题,如果能从现地或通过人工驯化得到一株PRRS强毒,它能使母猪的流产死胎率达90%以上,仔猪发病率(如死亡率,呼吸道症状,高烧等)达到80%以上,那么动物模型和免疫效果评价等困难将都变得容易解决了。以此强毒为疫苗原始毒来研制PRRS灭活疫苗和弱毒疫苗可能是一条值得探索的道路。
目前PRRS的研究集中在病毒的结构与功能,病毒的致病机制等分子水平的研究,这些领域的研究虽然取得了很好的进展,但这些研究成果还没能促使PRRS疫苗研究取得突破,越难的问题越具有挑战性,我们期待着真正安全而有效的PRRS疫苗问世。