摘 要：猪繁殖与呼吸综合征1987年首次于美国暴发，该病主要经胎盘感染，引起怀孕母猪流产、死胎及木乃伊胎。猪繁殖与呼吸综合征几乎存在于世界上每一个养猪" href="http://cj.zhue.com.cn/jinrijujiao/" target="_blank">养猪国家。论文就猪繁殖与呼吸综合征的病原特征、基因结构、结构蛋白、流行特征、病理变化与症状、演化、疫苗的应用等方面进行综述。
关键词：猪繁殖与呼吸综合征；病毒特征；演化
猪繁殖与呼吸综合征(Porcine productive and respiratory syndrome，PRRS)是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)引起的接触性传染病，主要引起怀孕母猪流产、早产、死胎、木乃伊胎，仔猪出现呼吸道症状和断奶前死亡率增高。猪繁殖与呼吸综合征之所以造成巨大的经济损失，主要由于该病可导致母猪晚期流产和新生仔猪剧烈的肺炎。1987年美国首次报道了此病，自此以后，迅速蔓延至美国的中西部、加拿大、欧洲、亚洲的东南部、马耳他、塞浦路斯等地，1987年刚发现此病的时候，研究人员怀疑是由感染的媒介物引起的，直到1991年，位于荷兰中部弗莱福兰省莱利斯塔德市的中央兽医学院公布了他们已经从野外采集的疑似样品中分离到了毒株，并进行了传代，不久之后，美国的科学家也报道了相似的结果，荷兰和美国把此病分别叫做莱利斯塔德病毒和猪的不育及呼吸征病毒，然而，没有任何证据能否定它们是同一病毒的不同毒株，因此，二者和以后发现的其他毒株都划归到猪繁殖与呼吸综合征病毒属[1]。PRRSV分离株引起同一种疾病，但分离株之间存在着广泛的差异。遗传变异分析证明 PRRSV至少有 2种不同基因型，即欧洲型(LV株)和北美型( ATCCVR2332株)。两个毒株间氨基酸同源性为 78%～81%。现就该病研究进展做一概述。
1 PRRSV病原特征
PRRSV属于尼多病毒目，动脉炎病毒科，动脉炎病毒属，同属成员还有马动脉炎病毒(EAV)、乳酸脱氢酶增高症病毒(LDV)和猴出血热病毒(SHFV)。PRRSV为聚腺苷酸化、有囊膜的单股正链RNA病毒，病毒粒子直径50 nm～65 nm，核衣壳25 nm～35 nm，表面有明显的纤突，核衣壳呈立体对称的20面体[2]。PRRSV 对温度和湿度较敏感，潮湿环境有利于PRRSV的存活，PRRSV在－20 ℃～－70 ℃可长期存活，但在干燥条件下病毒的感染性迅速失活。PRRSV对pH变化敏感，在pH 6.5～7.5间相对稳定，超出这个范围其感染力可下降90%以上。病毒在氯化铯中浮密度为1.19 g/mL，蔗糖中为1.14 g/mL。该病毒不能凝集猪、羊、牛、鼠、马、兔、鸭、鸡和人O型红细胞。抗体依赖性增强作用(ADE)是PRRSV的一个重要的生物学特性，在猪肺泡巨噬细胞(PAM)培养物中加入一定滴度的PRRSV抗体可显著提高病毒产生的含量。另一生物学的显著特征是对巨噬细胞亲和性，其中PAM细胞是首选靶细胞，连续传代可见细胞圆缩、聚集、脱落等。PRRSV可通过胎盘进入胎儿体内，特别是在妊娠中后期，病毒可通过胎盘感染胎儿。PRRSV在有循环抗体存在情况下，仍可持续感染[34]。
2 PRRSV的基因结构
PRRSV基因组全长为15 kb左右，含有8个开放阅读框架(ORF)。病毒基因组的每个读码框都和相邻的读码框有部分重叠。5′端有一段非编码区(NoncodingRegion，NCR)序列，随后是复制酶基因ORF1(包括ORF1a和ORF1b)和结构蛋白基因ORF27，以及3′端非编码区序列和一个Poly(A)序列[5]。
病毒的5′端非编码区(5′UTR)与病毒基因组的复制、转录及mRNA的翻译密切相关。ORF1位于基因组的5′端，包括ORF1a和ORF1b。ORF1是最大的一个读码框，长约12 kb，约占病毒基因组的80%。ORF1a编码起始区的核心序列为5′UAACCAUG3′，高度保守[6]。 ORF1b具有4个结构域：聚合酶元序列；富含半胱氨酸和组氨酸的锌指区；蜗牛酶基元序列和功能不明的保守序列[7]。
3′端有6个编码框(ORF27)，ORF27均从5′～3′端部分重叠。是病毒基因组的结构基因，主要编码病毒的功能性蛋白，均含有糖基化位点及C端和N端疏水序列，可能分别作为信号肽和膜锚定蛋白[8]。在ORF7终止密码子之后是3′端非编码区(NCR)，含有polyA结构，其长度在14个～23个核苷酸之间。在polyA尾的上游有一个高度保守的八核苷酸序列。
3 PRRSV的结构蛋白
PRRSV基因组序列分析表明，PRRSV至少含有 6种结构蛋白，用 PRRSV多克隆抗血清、基因特异性抗多肽血清和单克隆抗体鉴定证实，它们分别由 ORF27所编码。ORF27表达的蛋白试验表明，ORF25的表达产物是多糖基化蛋白，而ORF67的表达产物为非糖基化蛋白。通过分析发现，事实上在ORF67所编码蛋白中具有单一糖基化位点。6种结构蛋白均含有C端和N端疏水氨基酸序列，可能分别作为信号肽和膜锚定蛋白[9]。
GP2蛋白的分子质量为29 ku～30 ku，有2个明显的疏水峰和糖基化位点。GP2蛋白在病毒中的含量最少，因此认为是次要蛋白。GP2通过二硫键和其他结构蛋白形成同源或异源多聚体，其糖基化位点为N聚糖复合物所覆盖。
GP3为高度糖基化的结构蛋白，具有7个糖基化位点。其C末端为高变区，通过氨基酸序列比较，在不同分离株间差异较大[10]。研究发现，GP3的ES11抗原高度保守，与65%的 EU型野毒株有很高的反应效价，因此 ESll抗原虽然没有中和作用，但可以作为检测工具。
GP4结构蛋白分子质量为19 ku～20 ku。GP4是由ORF4编码的糖基化囊膜蛋白，有四个糖基化位点，其N端和C端具有高度的疏水区[11]。另外，GP4氨基端有一信号肽序列。在高尔基体内发生糖基化反应，加上N聚糖。尽管LV株的GP4蛋白与中和性表位相关，但针对GP4的单克隆抗体对病毒的中和作用并不十分有效[11]。
GP5又称E蛋白，属于糖基化囊膜蛋白。由PRRSV的ORF5编码的分子质量约为25 ku。该蛋白有一段很大的疏水区，可能起锚定膜的作用，GP5是PRRSV分离株间变异率最大的结构蛋白，但它们在这一疏水区序列相当地保守。GP5蛋白能够诱导产生中和抗体，其中和抗原表位既有线性表位，又有构象表位，且GP5的胞外区是最重要的中和表位。通过对GP5中和抗原表位的研究，发现GP5的糖基化与中和活性无关，但其内部构象对中和活性抗体的产生有重要作用[11]。
M蛋白即基质蛋白，分子质量为18 ku～19 ku，具有一个糖基化位点，但该位点不与寡聚糖相结合，用内切糖基化酶消化，M蛋白分子质量并不减少，说明M为非糖基化蛋白。体外转录和翻译研究也证实了ORF6编码18 ku～19 ku的非糖基化蛋白。在杆状病毒中表达的M蛋白，分子质量约21 ku。M蛋白的N端有3个疏水性跨膜区，位于第17～88位氨基酸残基。M蛋白聚集于粗面内质网上，有一个短肽段暴露于病毒粒子表面，可能与病毒的聚集和结合有关，并与GP5形成异源二聚体。通过对感染猪康复血清的Western bolt分析，M蛋白具有很强的免疫原性。用M蛋白感染后10 d即可激发产生可检测的抗体应答，表达的重组M蛋白可以作为血清学试验的靶抗原。尽管康复猪血清中具有针对该蛋白的抗体，但该蛋白并不涉及病毒中和作用[12]。
N蛋白又称核衣壳蛋白，分子质量为14 ku～15 ku，根据在SDSPAGE上迁移率、体外转录和翻译及杆状病毒表达产物估测，天然N蛋白分子质量约为15 ku。具有一个糖基化位点，但它不是糖基化蛋白。N蛋白在病毒粒子中含量较高，约占病毒蛋白总量的20%～40%，免疫原性极强。试验表明，感染PRRSV后(约11 d)首先产生的是N蛋白的抗体，随后产生的是其他蛋白的抗体，15 ku蛋白抗体可持续至少半年以上，而中和抗体直到第3周到第4周才产生。
GP2、GP3和GP4是病毒粒子的次要结构蛋白，在病毒粒子中含量低，抗原性较差，因此针对它们的抗体水平较低。GP5、M和N蛋白是病毒粒子的主要结构蛋白，它们在病毒粒子中含量较高，决定着病毒的免疫原性及大部分生物学活性。GP5蛋白是主要的囊膜蛋白，在不同毒株之间它的变异最大，是研制基因疫苗及重组亚单位疫苗最有希望的候选基因。M蛋白和N蛋白相对比较保守，有研究认为M蛋白主要参与细胞免疫，N蛋白具有很强的免疫原性，是研究抗原诊断的首选蛋白[13]。
4 流行特征
自临床上首次发现后，高效传染就是PRRS的一个标志。由于缺乏有效控制或疫苗，不能阻止病毒的排出，对携带动物亦不能消除其感染，预防控制PRRS的方法必须建立在对传染方式的透彻把握。猪可以通过口腔、鼻内、肌肉、腹膜和阴道感染PRRSV。病毒具有高度感染性，通过肌肉或鼻内接种10个或更少的病毒粒子即可感染发病。Cafruny W A等[14]通过腹腔或尾软骨注射其最小感染剂量为近1个病毒粒子。相反，通过黏膜表面接种，如眼、阴道或口腔途径，最小感染量为103.3～105.3个病粒子，其剂量有赖于特定的解剖部位。尽管PRRSV具有高感染性，仍需进一步确证最小感染剂量的有效感染途径。
感染PRRSV的猪在临床症状消失8周后仍排毒，且PRRSV可在猪上呼吸道和扁桃体存活约5个月以上的时间，因此带毒猪是病毒的主要来源。仔猪可成为自然带毒者。病毒在猪群中生存、循环及再次传播。造成感染及未感染猪之间的直接或间接接触传播。尤其是引进带病毒血症的后备种猪与原猪群的平行和垂直传播为其主要传播途径，不同的猪群还可通过感染公猪精液传播[15]。含有PRRSV的粪、尿等排泄物也是潜在的污染源。
空气传播是PRRSV的又一重要传播途径，特别是在短距离内(<3 km)传播更具有重要的作用。Lepotier等报道，在以发病点为原点，半径500 m以内的区域，有45%的猪场" href="http://js.zhue.com.cn/yangzhujishu/zhudehuanjing/200808/26-42385.html" target="_blank">猪场感染，而距暴发点1 km～2 km的区域仅2%的猪场感染。此外，病毒在低温潮湿条件下容易存活，因此气温低，湿度高，风速大和紫外线照射强度下降等皆可加快该病的传播。Komijin等认为，1991年PRRS从德国传入爱尔兰，当时的气候条件可能为空气传播提供了条件。
PRRS的发生无明显的季节性，一年四季均可发生。初发地区呈暴发式流行，发生过的地区则要缓和些。发病主要与母猪妊娠有关。病猪和无症状的带毒猪、康复猪和病母猪所产的仔猪以及被污染的环境和用具等具有传染性，其中，病猪和带毒猪是本病的主要传染源，亚临床感染的猪群是PRRSV不明传播的潜在传染源。猪是PRRSV的惟一自然宿主，各种品种、年龄和各种饲养条件下的猪均可感染。急性暴发期可持续2月～4月，急性期过后转为慢性或亚临床感染[16]。
呼吸道是PRRSV侵害的靶器官，鼻腔内接种病料可成功复制本病，母猪怀孕30 d时经口鼻感染会引起生殖机能减退。
PRRS临床表现的显著特征是产前1周发生流产或分娩提前，生产成绩显著下降。在同一猪场内暴发PRRS停息后，还易再度暴发，其发病率显著增高。潜伏期因饲养环境不同有很大差异，该病的潜伏期在仔猪为2 d～4 d，孕猪为4 d～7 d。不同毒株致病性的差异或许会造成不同的潜伏期。一般流行期为70 d～100 d，最长可达4月～6月。青年猪感染后症状较为温和，母猪和仔猪症状较严重，母猪的死亡率较低，乳猪的死亡率很高(7%～75%)。
PRRS在仔猪之间的传播比成年猪之间的传播更为容易。流行后隐性感染病例增多，无临床症状的猪也能传播PRRS，并持续数月。
PRRSV与其他病原微生物的双重感染己是普遍现象。PRRSV可成为其他病原体感染的诱因，猪链球菌有毒菌体可加重感染，单纯的PRRSV感染导致哺乳仔猪死亡现象极少见，因而认为，PRRSV伴发其他病原微生物的感染会使症状加剧而引起死亡。另据报道，猪细小病毒、猪呼吸道冠状病毒及猪肺炎支原体与PRRSV经常混合感染，其机理尚未完全清楚。
5 发病机理与临床症状
5.1 发病机理
PRRSV侵染细胞的方式首先是与猪肺泡巨噬细胞上的受体结合，然后经胞吞作用进入细胞。已经鉴定出猪肺泡巨噬细胞(PAMS)上具有所推断的病毒受体。PRRSV嗜好在PAMS和肺内皮细胞巨噬细胞(PIMS)内复制，结果造成这些细胞大量破坏。PRRSV感染猪2 h后，PAMS的吞噬作用增强。但是，在感染后7 d，PAMS的吞噬作用显著减弱，其释放超氧负离子的能力也下降，PAMS依赖于超氧负离子而发挥杀菌作用的功能也就下降。这样就为病原微生物的继发感染创造了有利条件。
PRRSV在PAMS大量复制后，随着细胞的崩解，进入血液循环和淋巴循环。结果可导致病毒血症的形成及全身淋巴结的感染。Yoon K J等[19]认为猪感染PRRSV后，血清中中和抗体的滴度较低，不能有效地清除血液中的病毒，这是造成病毒血症持续性存在的主要原因。
5.2 病理变化
随着病毒在PAMS和淋巴结等处的大量增殖，可在数小时至数天内造成肺和淋巴结的损伤，主要呈现特征性间质性肺炎和淋巴结的轻度或中度肿大。
流产或死产的胎儿及胎盘很少发现显微病变。对流产胎儿进行病理组织学检查可发现，在血管周围出现以巨噬细胞和淋巴细胞浸润为特征的动脉炎、心肌炎和脑炎[17]。Harms P A等[18]对繁殖母猪进行攻毒试验，发现母猪感染PRRSV后可导致胎儿脐带出血、扩张，呈现坏死性脐动脉炎的变化，使脐血管的正常血液循环受损，结果胎儿由于缺氧而死亡。
本病的病理剖检变化意义不大，缺乏特征性。一般剖检发现皮下水肿，体表淋巴结肿胀。仔猪胸腹腔内有暗红色积液。肺尖叶或心叶有面积较大、界限清楚的肉变区。肺脏充血，肺泡间隔增厚，肺脏硬化。肝脏充血、出血，肝细胞脂肪变性，少数肝细胞坏死。脾头部明显肿大，切面红髓增生。
5.3 临床症状
妊娠母猪感染主要见于妊娠100 d以后，尤其是妊娠107 d～112 d，主要症状为厌食，体温升高(40 ℃～41 ℃)，沉郁，呼吸困难。部分猪耳尖、耳边呈蓝紫色，触摸发凉。妊娠母猪发生流产、早产、死胎或木乃伊胎，死产率可达80%～100%。
空怀母猪感染后可出现厌食、呼吸困难、咳嗽、发热等症状，可见配种率、怀孕率和产仔率下降。种公猪则出现精液量减少和精子活力下降。
初生仔猪可以在窝内感染，表现为呼吸加快，厌食，发热，被毛粗乱，生长缓慢和丧失吮奶能力。病仔猪常因二次感染而使病情恶化。仔猪死亡率30%～50%，高的可达80%～100%。
育肥猪感染本病后症状较缓和。如短时间的厌食、轻度咳嗽。若出现继发感染，可使症状加重，生长缓慢，死亡率增高[19]。
6 PRRSV的演化
自20世纪80年代末出现猪繁殖与呼吸综合征以来，其病原一直在不断地演化。PRRSV为RNA病毒，这类病毒复制依赖于RNA聚合酶，RNA聚合酶缺乏校正功能，使RNA合成有天然固有的错误倾向。在PRRSV感染过程中，其遗传特性会随感染和感染传递而发生演化，从而导致RNA病毒基因组有极高的突变频率，如点突变，缺失突变、插入突变、替代突变；另一方面是因为环境因素的作用，特别是疫苗的选择压力和弱毒疫苗的诱导突变下，使PRRSV发生了演化。因此导致了PRRSV出现毒力和分子结构等方面的变化[20]。
7 疫苗的应用
目前对该病尚无有效的治疗手段，主要靠综合防控措施来控制该病的发生和传播，现在预防该病的疫苗主要是灭活苗和弱毒苗。 灭活苗一般是将免疫原性强的完整病原灭活，用以接种动物。由于灭活苗不能高效进入MHCⅠ类途径，所以难于诱导产生细胞毒性T细胞(CTL)。弱毒苗可以很好地刺激机体产生细胞免疫和体液免疫。但弱毒苗毕竟是一种活的微生物，具有潜在的危险，而且通过常规的血清学方法一般与自然感染无法区分。
随着基因工程技术的发展，各国学者也试图研制基因工程疫苗用于该病的防控，取得了一定的成果。Wang等将编码的ORF47基因导入PCD2NA311(＋)后，免疫猪可激发较强的体液免疫和细胞免疫。 Boroushon等用大肠埃希菌表达的GSTGP5融合蛋白免疫猪后，不仅能检测出针对GP5的中和性抗体，而且可以产生针对GP5的特异性细胞免疫，此外还可有效阻止肺泡巨噬细胞的损伤，因此GP5有望成为亚单位疫苗的候选者[21]。随着PRRSV感染性克隆的构建成功，通过基因的缺失或替换基因组的某些部分等基因工程技术而研制出安全、有效的基因工程疫苗已成为可能。
8 结语
由于PRRS的广泛传播给养猪业带来的严重危害，世界各国对PRRS给予了高度重视，并投入了大量的人力物力对其研究。现在已取得了很大的成绩，但是仍有许多问题尚不清楚。如PRRSV来源于何处？不同地区各分离毒株之间为什么存在广泛的抗原差异性？ PRRSV在猪群中持续感染的机制如何？鉴于PRRSV的生物学特性和流行病学特征，目前要在一个PRRS流行的国家和地区消灭该病几乎无法实现，从长远观点看，这也将是一项非常艰巨的任务。对于一些未用PRRSV疫苗的大型种猪场，可以采取ELISA检测抗体、RTPCR检测病毒RNA的方法连续跟踪监测，对淘汰阳性猪，用PRRSV阴性的公猪进行配种或用无PRRSV污染的精液进行人工授精。另外，针对PRRS的流行传播方式，加强兽医管理制度，最后达到猪场的净化。小型猪场可以从阴性猪场引种，并加强检疫，达到区域性乃至更大范围内消灭该病。
责任编辑：
