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动物群体疫病控制理论及其应用

作者:樊福好   来源:中国猪e网时间:2004-09-15 16:27点击:

动物群体疫病控制理论及其应用

樊福好

( 农业部种猪质量监督检验测试中心  广东 广州 510500 )

摘要 本文主要以猪群发疾病的发生为例简要介绍了疫病预防控制的新理论——病原谱差异性理论,为动物群体流行病学的控制提供了新的思维方式,同时从生产实践的角度对当前群发病的预防控制模式进行了深层次的思考。

关键词  病原谱 病原谱值 病原谱差异性 病原谱变化速度

在整个人类历史的发展进程中,疾病的发生(尤其是瘟疫的发生)从未中断过,而且动物的疾病和人类的疾病也始终相互交错发生着,近期发生的SARS和高致病性禽流感使得人类再次惊慌失措。个体(individual)医学的研究几乎已经到了巅峰阶段,但群体(population )医学的研究依然显得举步维艰。问题的症结到底在哪里?此文将主要以猪病的发生为例探讨疾病在群体中发生的根本原因。

从二十世纪80年代开始,世界各地都在进行养猪生产模式变革的实验,其中涉及遗传、育种、通风、猪流(pig flow)、健康性能、栏舍面积、断奶日龄、保育方式、室外饲养、猪群群体规模、断奶-育成模式、上市决策制定,等等。在这些变革中,多点生产(Multi-loci/cite Production)和人工授精(Artificial Insemination,AI)的影响极其重大,但这些变革成功和失败各几何呢?其中不乏值得我们重新思考的地方。

1. 问题思考

以下将通过几个问题的回顾来反思为什么动物的疾病和人的疫病变得越来越难以对付,以期给我们提供新的启示。

1.1动物的饲养密度:众所周知,亚洲之所以会成为世界的流感中心(1957年、1968年、1997年和2003年亚洲和香港地区等发生禽流感和人流感),多数学者认为,其中最重要的原因是亚洲人口密度大,动物和人群混居,尤其是猪和禽类近距离饲养。

在动物养殖业中,我们是否可以不再盲目提倡单位面积的载畜量,而是强调单位动物的空间拥有量,提倡动物福利。其实,养殖业现代化不是“现大化”,规模化也不是“高密度化”。

1.2动物的封闭饲养:人们总是以为只要动物处在封闭的环境中,动物就会很少生病,但往往事与愿违。虽然动物饲养环境越来越封闭,但饲养业中被迫使用的抗生素种类却在不断增加,使用的剂量也在不断加大,人类的食品安全已经受到严重的威胁。

为了提高经济效益,人们一方面将自己饲养的动物进行封闭,但一方面又不断从外面(尤其是国外)不断引进新的品种,动物群体的病原谱平衡就这样一再被打破。

1.3 自然选择和人工选择发生矛盾:自然选择和人工选择虽然同样重要,没有人工选择,就不会有玉米、小麦和水稻,但自然选择仍然是人工选择的基础,所以没有冬天的水稻和夏天的小麦,我们不可违背自然选择这样一个基础的规律。

在动物的饲养实践中,人类为了追求动物的快速生长,不断推进育种的进程。饲养的动物(尤其是猪和鸡)在人工的保护下(尤其是在药物的保护下),虽然其生长速度越来越快,但抗病能力却每况愈下。比如在猪的选育种上,人们过度追求瘦肉率,背膘虽然越来越薄,眼肌面积也越来越大,肌间脂肪含量越来越低,而猪的抗病能力越来越差,各种综合征却接踵而来,如PRRS,PMWS,PDNS,PRDC,等等。

总之,遵从自然的选择是长久的,人为的过度干预永远是短命的。

凡此种种,都成了动物疫病周而复始的部分诱因,但动物疫病反复发生的内在规律是什么呢?引起动物和人发生疾病的直接原因到底是什么?历史上的有识之士也曾提出了各种各样的假定(Assumption)和假说(Hypothesis),这些假说对人类认识疾病和控制疾病,尤其是对传染病科学的认识起到了很好的推动作用,但随着人类对疾病认识程度的加深,这些假说也越来越显现出它们的局限性,比如Koch氏假说,Evans氏假说,自然疫源地的概念,无特定病原的概念,等等。

病原学理论已经到了必须充实变革的时候了。

2. 病原谱差异性理论简介

病原学也叫病因学(Etiology),是一门研究疾病发生机理和规律的学科。

什么叫病原(Pathogen)? 凡是能够引起动物和人正常生理机能改变的一切因素都应该称为病原。其中包括:

细菌、真菌、放线菌、螺旋体、霉形体、立克次氏体、衣原体、病毒以及原虫、蠕虫(绦虫、吸虫、线虫)和节肢动物等生物体;

力、热、电、光、原子能、声音、环境等物理因素;

药物、激素、毒素、营养物质(过敏和缺乏)等化学因素;

社会心理因素(幼小动物离开母亲、断奶对心理造成的应激、惊吓等)。

根据上述病原和机体的相互作用方式,为了研究的方便,我们又可以将病原归为以下两大类:

表观病原(Apparent Pathogen,AP):能引起明显的临床症状和生理机能改变的病原(病原体),如猪瘟病毒,口蹄疫病毒,禽流感病毒,鸡新城疫病毒,过度饥饿等。

潜在病原(Potential Pathogen,PP):一般情况下不能引起疾病,但在一定条件的促发下可能引起疾病或导致正常生理机能发生改变的病原(病原体),如某些血清型的大肠杆菌,猪副嗜血杆菌,某些流感病毒,人在感染人类免疫缺陷病毒(HIV)和猪在感染猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)时发生的细菌和真菌的继发感染,寒冷,断奶等。切记:潜在病原和条件性致病菌不是等同的概念。

当然,表观病原和潜在病原的划分也不是一成不变的,在一定条件下,两者可以相互转化,而且这种转化是动态的。如在疫苗接种的情况下,某些病原对机体的致病力逐渐下降,这些病原要么从机体中消失,要么成为潜在病原。如机体在饥饿和寒冷等病原的作用下,某些潜在病原也可能乘虚而入成为表观病原。

动物群或动物个体及其周围环境中所有的病原(表观病原和潜在病原)就构成了该动物群或动物个体的病原谱(Pathogenic Spectrum,PS)。

构成病原谱(PS)的所有病原(表观病原,AP和潜在病原,PP)依据其数量、种类、毒力和空间位置的综合致病能力,称之为病原谱值(Value of Pathogenic Spectrum,VPS)。

病原谱值(VPS)是一种多维值,即是一种非线性值,不可以进行简单的数学运算。

每一个动物或动物群与其他的动物或动物群在病原谱的构成上均可能存在着一定的差异,称为病原谱差异性(Disparity of Pathogenic Spectrum,DPS)。

计算方式可以模拟为:

DPS ≈∣VPS 1   VPS 2(这里的双向箭头表示比较,而不是加减)

病原谱或病原谱值随时间变化的快慢程度又称为病原谱变化速度(Speed of Pathogenic Spectrum,SPS),病原谱变化速度也是衡量疾病发生可能性的一个极其重要的指标。

SPS=DPS/t(时间) ≈(VPS 1   VPS 2)/t

如冷空气的突然降临,突然的高温,病原体数量的急剧增加,病原谱变化速度(SPS)就比较大,动物就很容易罹患各种疾病。

另外,病原谱的差异性也同时表现在动物的基因水平、细胞器、细胞、组织、器官、系统、种属、区域、时序等层次上。如流感病毒主要感染细胞质,新城疫病毒主要感染细胞核,PRRS病毒主要感染巨噬细胞,HIV主要感染CD4+细胞,口蹄疫病毒主要感染上皮组织,HAV、HBV和HCV(人甲型、乙型、丙型肝炎病毒)主要感染肝脏,猪瘟只感染猪和野猪,非洲猪瘟只位于非洲地区,公猪在青春期最容易发生副睾炎等。

即使地方品种和外来品种在病原谱的构成上也存在着一定的差异(尤其是地域上的差异),因此在引进外来品种时必须谨慎小心。今年来动植物中新出现的许多疾病都是由引种造成的。

此外,野生动物与周围环境间在病原谱的构成上差异较小,所以野生动物可以其乐融融地在野生的环境中生活,但家养的动物和野生动物接触就很危险,容易发生各种疾病。给动物创造一种与自然和谐的环境尤其重要,即将动物和周围环境之间的病原谱差异减少到最低限度是一种理想的选择。

总之,病原谱差异性的存在始终是疾病发生的基础。即:DPSVPS 1 ≠ VPS 2

为了消除病原谱的差异性,我们既可以通过采用减少一方的病原谱值或增加另一方的病原谱值的方法,又可以通过降低病原谱变化速度的方法来预防和控制疾病。

例如:

VPS1  ≌ VPS2       DPS=│VPS1-VPS2│≈0

VPS1≌ VPS2     DPS=│VPS1-VPS2│≈0

VPS1≌ VPS2     DPS=│VPS1-VPS2│≈0

当然增加一方的病原谱值,有时虽可以减少病原谱差异性,但增加病原谱值亦有一定的风险,病原谱值也不是越大越好,如,

例一:VPS1=2,VPS2=3 则DPS=1

例二:VPS1=20,VPS2=30 则DPS=10

结论是:虽然例一和例二中VPS1/VPS2=2/3,但DPS相差很大(1:10),所以VPS不是越大越安全!

以上所述,即为病原谱学(Pathospectrology)的主要内容。

3. 病原谱差异性理论应用的思考

病原谱差异性原理在猪的群体疾病预防控制中的实践应用要点可简述如下:

3.1 关于疫苗:按照DPS理论,接种疫苗的目的是为了减少动物体和周围环境之间以及与其它动物群之间的病原谱差异性,但疫苗(活疫苗或死疫苗)也是一种潜在的病原,疫苗接种实际上是增加了某机体或某动物群体的病原谱值(VPS)。疫苗接种虽然是一种控制疾病的良好方法,但也不是万能的,尤其是使用活疫苗更要慎重,因此建议在条件许可时,我国可尽早创造条件停止猪瘟和口蹄疫等疫苗的接种计划。

接种疫苗的目的就是为了最终不再接种疫苗!

3.2 由于发病动物和病人的病原释放量和病原毒力远远大于亚临床感染者,其病原谱值(VPS)较大,所以不可将发病的动物和健康的动物接触,对病人和发病动物进行隔离尤其重要,隔离患病动物的目的在于防止其他机体的病原谱值(VPS)的迅速增大,即降低病原谱变化的速度。

生产实践中将腹泻猪的粪便反过来饲喂母猪,或者将流产母猪的胎儿和胎衣饲喂母猪的做法都是危险的。同样将病死猪的内脏制成灭活组织匀浆注射到猪体内的做法也是不足取的,尤其当存在病变组织灭活不彻底的风险的时候。但是在生产实践中将引进动物与本场健康动物生活环境逐渐接触的做法在一定程度上是可以容忍的。

3.3 按照动物的生长阶段分成多阶段饲养,表面上看,动物获得了很好的照顾(包括营养、疫苗注射,环境设施等),但由于动物经常改变居住环境,如果环境状况不佳,病原谱值(VPS)不断改变,病原谱差异(DPS)不可消除,疫病也将不会终止。

建议要精心设计并慎重进行分阶段饲养和原居住地饲养的对比实验,不可轻率地得出结论。

3.4断奶后并群:由于在现代养猪生产中,每个母猪及其所产仔猪被封闭在一个单元内,属于一个相对独立的整体,其病原谱值(VPS)相对固定,但断奶以后,不同母猪的后代混合在一起,由断奶应激、心理应激、营养应激、环境应激、社会群体结构改变应激(这些都可以称为病原)综合作用,导致并群后的仔猪病原谱差异性(DPS)增加,导致近几年猪断奶后多系统衰竭综合征(PMWS)病例增多。

控制仔猪疾病的主动方法应该是让仔猪在母源抗体的保护下接触病原(生物的、物理的、化学的和社会心理的)。

具体做法:在仔猪断奶前10——15天,先并群。

益处:、提前建立猪群社会结构心理;、消除病原谱差异性。

所以,仔猪断奶前,将其混合并群,在母源抗体的保护下,使不同母猪所产仔猪的病原谱值(VPS)接近相等,断奶后的病原谱差异性(DPS)减少,降低疾病发生的可能性。

作者据此提出的“断奶前并群技术”已经在某些猪场显示出了较好的生产效益。

总之,早期断奶、多点饲养、饲料加药和饮水加药、早期接种疫苗、注射灭活组织匀浆、注射血清、闭群饲养、清群、建群等可能都是控制疾病的方法之一,但都是一些被动的方法,而且效果不能确定;

3.5引种问题:封闭饲养可以使动物群内的病原谱值(VPS)保持相对稳定,但该动物群却不是一个真正封闭的群体,它需要不断从外界引进动物,这样原来相对稳定的病原谱值(VPS)就会不断出现波动。科学研究发现,新动物的引进(Introduction of new animals into a herd)仍然是当前PRRS发生的主要原因。

引进新动物后发病的原因就是新动物群和原动物群的病原谱值(VPS)相差较大。

在引种问题上,我们必须强调健康匹配(Health Match)的概念,即“门当户对”,不可盲目地不加选择地引进外地或外国所谓高度健康(High Health Status)猪群,否则也就可能“红颜薄命”。因为管理良好的动物场和管理不良的动物场之间病原谱值(VPS)相差很大,即存在悬殊的病原谱差异性(DPS)。利用病原谱差异性理论来指导引种,努力降低双方的病原谱差异尤为必要。

所以对引进的猪只必须进行环境适应(Acclimatization)是一种最理想的方法,对这些猪只可以通过自然接触(Natural Exposure)的方式,来达到驯化(Acclimatization)的目的,动物群最终会处于稳定(Stabilization)状态,即消除了病原谱差异性(DPS)。

积极的方法也包括通过严格的管理降低本场的病原谱值(VPS),使其接近所引动物场的病原谱值(VPS)。

同样道理,饲养的动物接触野生动物(如野鸟,老鼠等)确实也很危险,但不接触也很困难。蚊、蝇和老鼠都是自然界的物种,完全消灭它们不容易,也不可能,况且这些动物不一定都带有病原,比较理想的办法是将这些动物控制在尽可能小的范围之内,即使饲养动物接触这些动物,病原谱值(VPS)也不会迅速增大,即病原谱改变的速度会降低。

另外,很多猪场在引进新的猪只后立即注射疫苗(如口蹄疫、猪瘟等),以为这样就会万事大吉,但往往也是事与愿违。因为引进猪只时,本身病原谱差异性比较大,加上中途运输和地域病原谱的差异,如果再接种疫苗,DPS会迅速增大,往往促使动物群发生新的疫情。

3.6母源抗体保护:由于对母源抗体的错误认识导致了一些错误免疫程序的出现,如有些农场反复注射疫苗使机体的抗体水平始终处于很高的状态,再有如实验室中用攻毒的方法来模拟自然感染的过程等。

因此,我们应该重新考虑母源抗体影响疫苗接种效果这一结论。

研究发现,血液中母源抗体低的幼小动物是不易存活的。抗体保护下的自然感染建立的免疫是长久的,抗体保护下的免疫是牢固的;让仔猪和母猪病原(尤其是潜在病原,PP)渐近性接触,使其建立稳固的免疫力远远比将仔猪和母猪过早隔开更为重要。

现在有些饲养场试图采用过早断奶来割断母猪病原传递给仔猪,但采用早期断奶实际上是延长了幼小动物微生物区系的建立时间,反而导致机体对更多的微生物(包括潜在病原)更加敏感,在过早断奶后免疫力严重不足;使得混群后的动物群之间病原谱差异性(DPS)加大,即病原谱变化速度(SPS)加大。

很多专家认为,营养充足就可以消除过早断奶带来的不利影响,但即使如此,也并不能代替机体免疫力的主动建立。过早期断奶,既降低了母猪的使用年限,又降低了仔猪对疾病的抵抗能力。因为动物任何一种行为的改变都需要成千上万年的时间,不可能一蹴而就,否则就会弄巧成拙。因此,我们不要试图再对猪只实施过早期断奶。

3.7消毒策略:我们应该改变频繁使用消毒液冲洗栏舍的做法,尽量使动物栏舍内的病原谱值(VPS)保持相对稳定性,减少病原谱差异性(DPS)对机体的刺激;即:不要经常去扰乱动物群的病原稳定(Stabilization)状态;消毒应该主要针对外部,尤其是针对外部的表观病原;针对外部的消毒可防止猪群内的病原谱值(VPS)扩大,而对内部来说,保持猪群内的病原谱(表观的和潜在的病原)稳定性,防止病原谱差异性(DPS)增加也同样重要;

3.8病猪栏(Hospital pen)的设立:现实情况是,很多病猪隔离后的生活条件反而更差,病猪栏反而成了猪淘汰栏,其病原谱值(VPS)不断加大。设立病猪栏的实际目的是提供给病猪温暖舒适的环境,提供垫草或木屑,提供给病猪充足的饮水、电解质和维生素等,逐渐降低其病原谱差异性(DPS)。每个病猪栏只可存放2-3头猪(不超过5-6头),同时设立专人负责管理。

3.9重新思考初生动物处理程序:为了片面追求生产效益,很多养殖业者对猪只实施剪牙(Teeth clipping)、断尾 (Tail docking)、打耳号 (Ear notching、Ear nibbling)、去势  (Castration),补铁等处理。实际上,科学研究发现:、这些处理会引起动物短期或长期的疼痛;引起过敏反应;引起动物心率的改变;减少动物的增重;降低动物的免疫力;影响动物的内分泌和动物的行为;、剪牙尽管可以减少母猪和仔猪的损伤,但生长速度和死亡率并没有得到改善;、断尾虽然可以部分减少猪场的咬尾症发生的数目,但根本不能清除咬尾的发生,况且尚有其他方面的因素需要考虑。随着中国成为WTO成员国后,这些涉及动物福利的问题更有慎重考虑的必要。

另外,这些处理措施实际上也是提高了动物群的病原谱值(VPS)。

3.10 由于精液可以携带很多病原,而且有些微生物病原体更容易通过粘膜感染,“人工授精”虽然提高了雄性动物的使用效率,但导致动物群的病原谱值(VPS)波动更快,所以应该提倡“相对固定配偶技术”,不可盲目“滥交”,应该在一定范围之内提倡“从一而终”。应该对人工授精建立配种档案记录制度,追索健康问题的发生原因。

3.11抗体监测:抗体水平参差不齐,远远比畜群整体处于低水平抗体的危害更大。统计研究表明抗体水平不一致的猪群中猪只的淘汰率远远大于抗体水平一致(无论高或低)的猪群。

建议检测机构提供猪群抗体水平的离散程度估测,如采用标准差的办法:

公式

以下为四个猪场的抗体水平分析

场名

数据1

数据2

数据3

数据4

数据5

数据6

数据7

数据8

数据9

数据10

SD值

FARM A

1.40

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50

1.80

2.10

2.80

3.20

0.81

FARM B

1.10

0.90

1.00

1.10

0.90

1.20

1.20

1.10

1.20

1.00

0.12

FARM C

2.10

2.40

2.30

2.10

1.10

1.80

1.20

0.90

0.80

1.30

0.61

FARM D

1.30

1.20

1.20

1.40

1.30

1.30

1.30

1.20

1.10

1.30

0.08

上表中,B猪场和D猪场的抗体水平比较趋于一致,使动物机体免疫状态趋于一致的目的就在于减少群体中的病原谱差异性(DPS)。

在血清学监测中,我们也必须强调动态监测概念的重要性。

另外,紧急接种的目的也在于迅速扩大健康和假定健康动物群的病原谱值(VPS),减小动物群中的病原谱差异性(DPS)(但这是不得已的办法)。

3.12 从表面上看,使用药物好像也是减少了病原谱值(VPS),但滥用药物导致的一个耐药的菌株的致病强度比普通菌株的致病强度更大,而致病强度是构成病原谱值(VPS)的主要因素。所以科学合理地有计划地用药将是人类的明智之举,尤其要谨慎使用广谱抗菌药和消毒药

使用药物的最终目的就是不再使用药物!

总之,为了提高动物群的安全性,确保动物健康,既要减小其病原谱值(VPS),又要减少病原谱差异性(DPS),同时也要降低病原谱改变的速度(SPS)。

病原谱差异性(DPS)理论只是理论化的探讨,其焦点依然是处理群体流行病学问题,该理论既可适用于除猪以外其它动物的疾病控制,也可适用于人类疫病的预防控制模式。

病原谱差异性理论尚处于初始阶段,其内容还需要不断丰富、完善和发展。最后作者声明,病原谱差异性理论不是解决和思考一切问题的灵丹妙药,也不代表任何标准,其中的错误和偏颇只能请读者自鉴。

主要参考文献

Michael R. Muirhead ,Thomas I. L. Alexander.  Management pig health and the treatment of disease. 5M Enterprises Limited. United Kingdom 1997

Barbara E. Straw, Sylvie DAllaire , William L. Mengeling, David J. Taylor,8th Edition,Diseases of Swine, Iowa State University Press/Ames,Iowa,U.S.A.1999

 

注:作者投稿(转贴请注明来源与作者) 中国猪网 Http://www.zhue.com.cn

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