非洲猪瘟病毒综述
时间：2022-12-08 10:35:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
敖清莹
（六盘水职业技术学院，贵州六盘水 553000）
非洲猪瘟(African Swine Fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(African Swine Fever Virus,ASFV)引起家猪和不同种类野猪的一种病毒性、急性出血热。自1921年肯尼亚首次报道非洲猪瘟后，迅速扩散至全球许多地区，如俄罗斯、高加索、东欧、加勒比和南美等地区。2018年我国辽宁沈阳首次发现该病，在之后的1年时间里，我国报告了160余起ASF疫情，共扑杀生猪119.3万头，养猪业经济损失超过3亿美元，对养殖业和食品安全行业造成了极大的威胁[1]。
1910年，Montgomery等[2]在肯尼亚发现1起野猪(主要是疣猪)不明原因死亡的疫情，经过对病死猪的检测分析，于1921年报道此疫情是由ASFV引起，几年后，在南非进行的研究证实了这一发现，并证明了疣猪是非洲猪瘟病毒的宿主。此外，有人提出，软蜱作为一个长期的宿主可以终身携带病毒，无需反复接触病毒携带者。这不仅解释了病毒从野猪向家猪传播的机制，而且也解释了该病为何突然在此前被宣布无病的地区出现。此后ASF疫情持续在非洲大陆传播，主要集中在撒哈拉以南的非洲国家。
1957年，在西欧和拉美国家发现ASFV，且ASF第1次在非洲大陆以外的地区发生，经过流行病学调查发现此次疫情传播是由于养殖人员使用从安哥拉飞往里斯本航班产生的泔水饲喂猪群。经过对疫区猪群的扑杀，疫情得到控制和根除。1960年，葡萄牙出现ASF疫情。美洲在20世纪60年代也报道过非洲猪瘟疫情，但在20世纪80年代被根除。2017年，在俄罗斯毗邻中俄边境地区发生非洲猪瘟疫情，2018年8月，非洲猪瘟疫情蔓延至我国。
目前，已确定了至少22种不同的ASFV基因型，每一种基因型在地理上都不是均匀分布的，对基因型分析的结果表明，1957年和1960年从非洲传到葡萄牙的基因型属于Ⅰ型病毒。2007年4月，在高加索地区靠近黑海港口波蒂的地区报道的非洲猪瘟疫情中的病毒属于基因Ⅱ型。我国沈阳发生非洲猪瘟疫情后，研究人员对非洲猪瘟病毒的p72片段序列进行基因型系统进化分析，用CD2v片段序列进行血清群的系统进化分析，利用MEGA 5.0软件(https://www.megasoftware.net/)构建了系统发育树，结果发现此次分离的毒株(China 2018/1)属于基因Ⅱ型、血清8群，与格鲁吉亚毒株(Georgia 2007/1)高度同源[3]。
2.1 非洲猪瘟病毒的分类
非洲猪瘟病毒最初被认为是一种黏液病毒，随后根据其衣壳的二十面体结构，被归入虹彩病毒科。然而，进一步研究发现，在基因组结构等几个重要方面，ASFV与痘病毒更为相似。系统发育分析表明，ASFV是位于痘病毒科和虹彩病毒科之间的一个独立分支。2001年，该病毒第二次被重新归类为非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒属，是该科中已知的唯一成员[4]。目前，ASFV是唯一已知的真正的DNA虫媒病毒。
2.2 非洲猪瘟病毒的基因分析
非洲猪瘟病毒是一种超大型线性的双链DNA病毒，病毒粒子结构为二十面体，直径大约为200 nm。根据病毒分离株的不同，基因组大小约为170～190 kbp，编码 151～167个开放阅读框 (Open reading frame,ORF)，目前，这些基因的功能大多数还是未知。基因组的末端包含反向互补的发夹环，与串联反向重复序列(Tandem inverted repeats,TIR)相邻，这与痘病毒DNA结构极度相似；
在基因组中间有着一段长约125 kbp的ASFV基因组保守区，其两侧为数个多基因家族(Multigene families,MGF)组成的可变区。ASFV分离株基因组长度的不同可能是由于TIRs数量的差异，而变异主要是由于几个多基因家族(MGF100、110、300、360和505/530)的ORF减少或增加造成[5]。此外，一些不属于MGFs的基因，如DP96R和E66L，表现出不同的分离特异性存在，这2个基因在Ba71V毒株中存在，但在Malawi Lil20/1毒株中不存在。
2.3 非洲猪瘟病毒的蛋白结构
非洲猪瘟病毒粒子包括至少68个蛋白，排列成4个同心结构域，依次为内核、核心、内包膜和衣壳。在蛋白衣壳下面是内部脂质膜，最初人们认为这是一种双膜结构。Farlow等[6]使用新型电子显微镜检测方法，发现ASFV的内质网池塌陷形成了单一脂质双分子层。由E183L基因编码的p54结构蛋白存在于内膜中，被认为是内质网膜塌陷机制的重要因素。B646L基因产物p72蛋白占病毒粒子质量的1/3，被认为是主要的衣壳蛋白。2个多聚蛋白pp220和pp62的蛋白产物形成一个大约30 nm大小的蛋白层被称为核衣壳，这些蛋白产物占病毒粒子质量的32%。多聚蛋白的裂解是由病毒蛋白酶pS273R完成的，该蛋白酶也位于核衣壳中。内核是一个直径约80 nm的密集区域，包含病毒基因组、核蛋白、RNA聚合酶和早期转录因子。此外，每个病毒粒子在通过质膜出芽时获得外部包膜[7]。研究人员利用质谱分析[8]，鉴定出23个迄今未检测到的病毒蛋白，它们功能未知，但占病毒颗粒中存在蛋白的34%。此外，一些新发现的结构蛋白在ASFV病毒粒子中大量存在。如pM1249L、pCP123L、pC129R、pC717R、pI177L，每个蛋白占病毒蛋白的含量超过1%。此外，科学家还发现了许多与病毒粒子相关的宿主蛋白，大多数是典型的质膜蛋白或与皮质肌动蛋白细胞骨架相关的蛋白。
3.1 非洲猪瘟病毒感染途径假说
非洲猪瘟病毒在机体内和机体外均表现出对单核巨噬细胞系细胞的嗜性，为了感染猪体，病毒需要与靶细胞表面的受体结合，越过质膜进入相关的细胞内开始复制。因而，受体介导的内吞作用被认为是非洲猪瘟病毒进入猪体的主要途径，然而具体的细胞内受体尚未明确。一些研究将非洲猪瘟病毒入侵与靶细胞表面受体联系起来，包括CD203a+、猪CD163、CD45和MHC-Ⅱ[8]。虽然这些分子可能扮演受体的角色，但仍然不清楚它们是否对感染至关重要。随着时间的推移，对非洲猪瘟病毒入侵的多项研究均揭示了其感染过程中对发动蛋白和网格蛋白的依赖性，并认为网格蛋白介导的内吞作用是最有可能的进入机制[9]。非洲猪瘟病毒进入的速度很快，病毒颗粒感染后1～15 min即可在猪的细胞核内检测到。此外，非洲猪瘟病毒进入猪体细胞还依赖胆固醇，药物诱导去除或打乱质膜上的胆固醇能够抑制非洲猪瘟病毒的感染。
3.2 非洲猪瘟病毒在机体细胞内的复制
尽管关于非洲猪瘟病毒入侵存在多种理论，但乃有通过内吞途径的病毒才能产生感染。在内吞途径中，腔内酸化是病毒脱壳的必要条件，内吞途径完整性的丧失，抑制非洲猪瘟病毒的早期核内体成熟为晚期核内体，导致感染率下降。衣壳脱壳后，病毒内膜与核内体膜融合，并将病毒核心粒子送入细胞质，病毒到达细胞质后会转移到细胞核周区的微管组织中心(Microtubule organizing center,MTOC)附近进行病毒的复制，这一过程依赖于结构蛋白p54和动力蛋白之间的相互作用，以促进沿微管网络的运输。待非洲猪瘟病毒完成复制、转录、翻译后，结构蛋白、病毒膜、不成熟和成熟病毒粒子以及包藏在波形蛋白中的病毒DNA在病毒工厂组装形成子病毒；
成熟的病毒颗粒通过pE120R衣壳蛋白和肌动蛋白从病毒工厂运输到细胞膜，随后病毒粒子通过质膜出芽的方式从细胞中释放出来[10]。
3.3 非洲猪瘟病毒在机体细胞内的转录
非洲猪瘟病毒基因的表达在病毒复制周期中，因感染时间的不同被分为最早期、早期、中期和晚期等4个阶段。瞬时的早期转录产物是在环己酰亚胺存在下合成的，不需要蛋白参与。早期转录对DNA合成抑制剂不敏感，而中期和晚期转录恰恰相反。非洲猪瘟病毒转录与DNA复制开始时观察到的病毒感染早期基因表达下降密切相关。非洲猪瘟病毒粒子包含足够的转录机制，至少有20个基因，可以合成成熟的转录产物，转录开始于每个基因上游富含AT的启动子序列[11]。相比之下，非洲猪瘟病毒与大多数病毒一样，完全依赖宿主翻译机制来生产病毒蛋白，感染导致宿主翻译复合物eIF4F组装增加。
了解疾病的病程变化对早期的诊断和防控有重要作用。研究表明，非洲猪瘟的感染潜伏期、临床症状和病理变化因感染毒株、感染途径、感染剂量及宿主体况等的不同而不同，主要病理变化为脾脏败血性出血和淋巴结出血性炎症，组织学病变见大量淋巴细胞凋亡。猪感染非洲猪瘟病毒后的临床症状具体分为最急性、急性、亚急性和慢性4种。
4.1 最急性症状
一般来说，强毒株会导致最急性的非洲猪瘟症状，其特征是非常迅速的临床病程，高烧(高达42℃)、厌食、嗜睡，有时无疾病迹象猝死。此外，由于高热会引起呼吸道损坏，但通常在剖检时没有发现明显的损伤[12]。
4.2 急性症状
高等或中等毒力的非洲猪瘟病毒毒株会导致急性症状，发病猪的临床特点是高烧、体温40～42℃，嗜睡、厌食和不活动。感染猪往往聚集在一起，并且耳部、尾部、腹部和肛周出现向心性发绀。在高致病性毒株感染中，通常可见发病猪呼吸困难，伴有严重的肺水肿；
皮肤存在点状出血或瘀斑；
其他临床症状还有流鼻涕且有时带血(鼻出血)、呕吐和腹泻，呕吐物和粪便也可带血(黑变)。怀孕母猪一般在发病7 d内会发生流产，感染猪场的猪死亡率可能高达100%。剖检可见急性非洲猪瘟最典型的病变是出血性脾脏肿大，此外，还有多灶性出血性淋巴结炎，淋巴结发生广泛出血，形成大理石样外观。受影响最严重的淋巴结为肝胃淋巴结、肾淋巴结及腹部淋巴结(如回肠淋巴结和肠系膜淋巴结)。下颌骨淋巴结、咽后淋巴结或腹股沟淋巴结等也可观察到较少的出血。肾脏表面和切面常可见点状出血。也可观察到其他病变，多见黏膜或其他脏器浆膜出血，如大肠、小肠、心外膜、膀胱等黏膜出血[13]。
4.3 亚急性症状
被中毒力非洲猪瘟病毒毒株感染的猪通常会出现亚急性临床症状，其临床症状与急性非洲猪瘟的症状相似。受感染猪乃表现为中、高热，死亡率为30%～70%，感染后能够存活7～20 d。亚急性期病猪的血管变化主要是出血和水肿，可能比急性期更严重。受感染猪的死亡发生在2个不同的阶段，一是在最初的血小板减少和白细胞减少期间，另一个是“恢复”阶段，在感染仔猪中能观察到血管舒张引起的红细胞膨出。在病例剖检中，病猪表现为心包积液、腹水和多灶性水肿。一些病猪可能出现出血性脾脏肿大，还有病猪出现部分脾脏肿大，脾脏斑块受影响，其他部位不受影响。非洲猪瘟亚急性症状还包括多灶性出血性淋巴结炎，即可观察到病猪全身多个淋巴结出血和“大理石”花纹；
肾脏可见点状出血；
肺脏多灶性肺炎，肺呈斑片状实变，颜色较深。这种病变也可归因于非洲猪瘟病毒诱导的免疫抑制引起的继发性感染。
4.4 慢性症状
慢性非洲猪瘟是低等毒力毒株引起的，主要表现为患病猪关节炎、呼吸困难和皮肤坏死。据推测，这种低等毒力毒株和相关的慢性病毒，是20世纪60年代伊比利亚半岛疫苗试验使用的非洲猪瘟病毒分离株进化而来的。在非洲猪瘟病毒已存在很长时间的其他地区，高等毒力和中等毒力分离株的进化并没有导致慢性症状。在慢性非洲猪瘟病猪中未观察到血管改变，能观察到的病变与细菌继发感染、诱导纤维性多浆膜炎、坏死或慢性肺炎、皮肤、舌头和扁桃体坏死有关[14]。
研究人员对非洲猪瘟疫苗的研究经历了从灭活疫苗、重组蛋白/多肽疫苗、DNA疫苗到基因缺失疫苗的发展历程。但目前仍没有有效、安全的非洲猪瘟疫苗上市，非洲猪瘟病毒基因组和蛋白的复杂性是影响疫苗研发的主要因素。亚单位疫苗需要先确定潜在的保护性抗原，研究发现非洲猪瘟病毒的p30/CP204L、p54/E183L和CD2v/EP402R等基因的重组蛋白对病毒抗原具有部分保护作用。Salguero[15]从HEK-293T细胞中成功纯化出5种非洲猪瘟病毒抗原，并将其构建到重组经修饰痘苗病毒安卡拉(MVA)病毒载体中，通过对猪的安全性和免疫原性试验，首次证明了从哺乳动物细胞中纯化的非洲猪瘟病毒亚单位抗原以及在MVA载体中表达的非洲猪瘟病毒亚单位抗原是安全的，并且可以在猪的初始增强免疫方案中诱导非洲猪瘟病毒特异性抗体和T细胞反应。
随着对非洲猪瘟病毒编码基因功能的深入研究，通过靶向基因缺失来生产理想的弱毒非洲猪瘟疫苗成为可能。研究表明，缺失I型干扰素抑制基因的非洲猪瘟弱毒疫苗可以诱导猪体细胞产生免疫保护[16]，这些基因的缺失并不会影响病毒在细胞中的复制，所以能够在不断培养中获得相应基因缺失的弱毒株，但其免疫猪乃后均出现不同程度的副作用，免疫猪主要表现为关节炎、跛行。此外，研究还表明，同时缺失9GL和MGF360/505基因可使得非洲猪瘟病毒格鲁吉亚毒株(Georgia 2007/1)毒力大幅度降低，但是用其接种猪并不能对亲代病毒的攻击提供保护[17]。因此，寻找其他的靶基因来生产有效和安全的非洲猪瘟疫苗，仍需要对病毒调节宿主免疫应答的分子机制进行详细且深入研究。
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