張春陽(yáng),王貴升,鄭孟加,劉坤,李鵬,蘭鄒然**,李宏梅
[(1.山東省動(dòng)物疫病預(yù)防與控制中心(山東省人畜共患病流調(diào)監(jiān)測(cè)中心),山東 濟(jì)南 250100;2.邯鄲市峰峰礦區(qū)動(dòng)物疫病預(yù)防與控制中心,河北 邯鄲 056200;3.山東省畜牧總站,山東 濟(jì)南 250100 ; 4.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院(山東省動(dòng)物生物工程與疾病防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室),山東 泰安 2710183)]
雞傳染性支氣管炎病毒(Avian infectious bronchitis virus,IBV)隸屬冠狀病毒科,γ 冠狀病毒屬[1],為單股、正鏈RNA 病毒,全長(zhǎng)約27.6 kb,病毒粒子直徑約120 nm[2,3],主要由結(jié)構(gòu)蛋白(S、M、N、E)和非結(jié)構(gòu)蛋白(PP1a 和PP1ab 多聚蛋白)組成[4],,其中S 蛋白的基因堿基存在最頻繁的替換、缺失和插入等現(xiàn)象,是決定IBV 血清型特異性抗原和組織嗜性的主要蛋白[5],所以對(duì)S1 基因進(jìn)行基因分型和免疫保護(hù)顯得尤為重要。
借此,文章將深入綜述近年來(lái)全球各地區(qū)IBV 遺傳演化及其原因,以期為該病毒的防控提供科學(xué)、合理的免疫程序指導(dǎo)。
該病在深秋、冬季及初春寒冷季節(jié)感染率較高,當(dāng)外部環(huán)境氣溫較低時(shí),雞舍內(nèi)外溫差較大,為保證雞舍內(nèi)的飼養(yǎng)溫度,部分通風(fēng)設(shè)備無(wú)法全力運(yùn)轉(zhuǎn),而高密度的飼養(yǎng)和相對(duì)閉塞的養(yǎng)殖環(huán)境更加劇了該病在雞群之間的傳播。其中30 日齡內(nèi)的雞最為易感,4 周齡內(nèi)的雛雞感染后發(fā)病較為嚴(yán)重,病死率較高;而30 日齡以上免疫系統(tǒng)和機(jī)體抵抗力逐漸完善,感染后癥狀較輕微,病死率低。不過(guò),現(xiàn)經(jīng)多位學(xué)者研究證明雞并不是IBV 唯一宿主,它可以感染多種禽類動(dòng)物[6]。Parveen 等對(duì)克什米爾地區(qū)未免疫的感染肉雞進(jìn)行了鑒定分析,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)所流行的IBV 野毒株與中國(guó)和伊朗所使用的疫苗毒株同處一個(gè)分支并具有高度的同源性,由此斷定是由野生候鳥(niǎo)遷移過(guò)程中所造成的傳播[7]。此外,在宿主方面,鸚鵡[8]、野鴨、火雞、孔雀等禽類動(dòng)物均檢測(cè)到IBV 的感染[9]。
該病毒主要依靠帶毒雞或病雞的呼吸道、消化道等分泌物或排泄物排出,經(jīng)空氣飛沫、被病毒污染的飲水、飼料等方式進(jìn)行傳播[10],潛伏期通常為24~48 h 之間,這與感染病毒的劑量和感染途徑有較大聯(lián)系,通過(guò)上呼吸道感染出現(xiàn)病癥較快,而眼部感染潛伏期則相對(duì)較長(zhǎng),但無(wú)論是以何種方式感染,該病毒首先是在呼吸道上皮細(xì)胞中復(fù)制增殖,再通過(guò)機(jī)體的各種循環(huán)方式移動(dòng)至肺臟、消化道和泌尿生殖道等部位,建立系統(tǒng)性感染。目前尚未報(bào)道IBV 可以垂直感染。不過(guò),當(dāng)IBV 附著于蛋殼表面時(shí)會(huì)造成破殼雛雞的感染。所以,當(dāng)下如何徹底有效的預(yù)防IBV 仍是一大難題[11]。
自2016 年來(lái),Valastro V 等人提出了以S1 蛋白全基因序列作為IBV 譜系分類的基礎(chǔ)后,便統(tǒng)一了IBV 基因型命名標(biāo)準(zhǔn)(毒株名稱、原產(chǎn)國(guó)和收集日期),并基于全球所分離鑒定的毒株結(jié)果,將現(xiàn)有IBV 毒株歸為6 種基因型(GI-GVI),包含32 個(gè)不同的病毒進(jìn)化譜系和眾多譜系間重組體,其中GI 基因型有27 個(gè)譜系,而GII-GVI 每個(gè)基因型卻只有一個(gè)譜系[12]。在印度,Raja A 等在2003~2011 年對(duì)印度20 株IBV 分離毒株進(jìn)行測(cè)序,經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)了印度獨(dú)有的變異基因型(GI-24),這表明IBV 的流行具有一定局部區(qū)域性[13]。在日本,Mase M 等對(duì)2008~2019 年在各縣獲得的17 株IBV 進(jìn)行了基因分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在過(guò)去的10 年期間,日本未出現(xiàn)基于IBV S1 基因的新毒株,但卻在該次研究中發(fā)現(xiàn)JP-III(S1)與VII(S2)的組合,檢出率約為40%,同時(shí)還檢測(cè)到VII(S2)與各S1 基因型(JP-I 型、IV 型、Mass 型和Gray 型)之間的組合,這說(shuō)明不同的S2 和S1 蛋白之間發(fā)生了基因重組事件[14,15]。Lee HC 等在2016~2020 年對(duì)韓國(guó)60 個(gè)IBV 毒株進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)育分析,檢測(cè)出IBV GI-15、GI-19 基因型,同時(shí)利用相關(guān)地理學(xué)動(dòng)態(tài)分布總結(jié)了QX 基因型區(qū)域之間的病毒運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn),在2001~2020 年間,至少有四次不同的IBV 引入韓國(guó),導(dǎo)致了韓國(guó)IBV 基因庫(kù)的多樣化[16]。Marandino A 等在南美洲檢測(cè)發(fā)現(xiàn)GI-11 和GI-16 兩種基因型廣泛分布,GI-11 屬南美洲特有,而GI-16 廣泛分布于全球各地,經(jīng)序列對(duì)比發(fā)現(xiàn)入侵的GI-16 與本土GI-11 廣泛結(jié)合,在重組過(guò)程中,GI-11 基因型獲得GI-16 大部分序列,他們之間的重組則是接近ORF S 開(kāi)始和結(jié)束斷點(diǎn)發(fā)生的,這也是冠狀病毒中常見(jiàn)的重組熱點(diǎn)[17]。
Bali K 等人對(duì)歐洲地區(qū)的分離株及疫苗株進(jìn)行了基因組分析,確定了在不同基因型之間存在215 個(gè)重組區(qū)域,主要分布于非結(jié)構(gòu)蛋白NSP2、NSP3、NSP8 和NSP12 編碼區(qū),與以往不同的是,此次研究結(jié)果在基因組5'和3'末端附近及S 基因的片段中只發(fā)現(xiàn)了數(shù)量有限或沒(méi)有重組證據(jù)的區(qū)域,這與S 基因易發(fā)生突變、缺失和重組的以往研究有些矛盾。不過(guò)本次研究證實(shí)90%野毒株和近一半的疫苗毒株出現(xiàn)了重組事件,進(jìn)一步說(shuō)明基因重組是病毒遺傳演化多樣性的主要機(jī)制,更需要重視野毒株與疫苗株之間重組的發(fā)生[18]。
我國(guó)IBV 流行毒株存在一定程度的變異重組。冷梅等在2019 年對(duì)江蘇地區(qū)IBV 進(jìn)行了鑒定分型,其中HN08 型檢出率高達(dá)30.4%,為此次研究第二大優(yōu)勢(shì)毒株。研究發(fā)現(xiàn)HN08 型SAIBK 毒株與QX 型(QXL87 疫苗株)的S1 基因發(fā)生了重組,揭示了江蘇部分地區(qū)減毒活疫苗的使用是造成IBV 發(fā)生重組的關(guān)鍵因素之一[19]。陳良珂等在2013~2017 年,對(duì)來(lái)自全國(guó)17 個(gè)省市的700多份疑似病料進(jìn)行鑒別診斷,共檢測(cè)出390 株IBV,經(jīng)S1 基因分型發(fā)現(xiàn)主要為QX 型、4/91 型、CH Ⅲ型、CH Ⅳ型、CH Ⅴ型、CH Ⅵ型和Mass型,腎型毒株占比82%(320 株),呼吸型毒株占比13%(43 株),生殖型毒株占比5%(27 株),QX 型和CHV 型分別占分離毒株的55%(218 株)和15%(62 株),為此次研究的優(yōu)勢(shì)毒株[20]。苗中立于2014~2016 年對(duì)山東地區(qū)所采集的病料進(jìn)行IBV 的鑒別分型,其中QX 型占46 株,為山東地區(qū)的最大的優(yōu)勢(shì)毒株,而QX 型與當(dāng)下普及常用的H52(AF352315)和H120(EU822341)兩種弱毒疫苗的同源性僅為77.41%~80.9%,這表明現(xiàn)在廣泛使用的Mass 型疫苗對(duì)QX 型優(yōu)勢(shì)毒株的保護(hù)能力有限[21]。Li S 等首次對(duì)國(guó)內(nèi)H120 和4/91 疫苗接種雞進(jìn)行QX 型IBV 毒株的分離,并將分離毒株的抗原性和致病性進(jìn)行了系統(tǒng)對(duì)比,其中5 種QX 型分離株對(duì)10 日齡SPF 雞表現(xiàn)出不同的致病性。DYW/16 致死率為50%;MS/17致死率為30%;GH/15 致死率為20%;DYYJ/17和PZ/17 株僅引起臨床癥狀和組織病變。在剖檢過(guò)程中,DYW/16、MS/17 和GH/15 毒株要比DYYJ/17 和PZ/17 毒株在氣管和腎臟中造成更嚴(yán)重的病變,然而這五種QX 型毒株的S1 基因卻有95.2%~99.2%的同源性,而與H120 和4/91 疫苗毒株的同源性僅有76.5%~78.7%,這表明在西南地區(qū)流行的QX 型表現(xiàn)出抗原變異和致病性差異[22]。李彬等在2019~2021 年間,對(duì)我國(guó)29 個(gè)省級(jí)行政區(qū)送檢的病料進(jìn)行IBV 的鑒別分型,結(jié)果發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)陽(yáng)性檢出率呈逐年遞增趨勢(shì)(12.5%、16.4%、21.0%),其中白羽雞的陽(yáng)性檢出率最高(28.9%),此次研究共包含5 種基因型,分別為QX 型、GVI 型、LDL 型、TW Ⅰ型和重組型,QX 型占比最高為66.5%,GVI 型次之。通過(guò)三年分析發(fā)現(xiàn)QX 型陽(yáng)性檢出率呈逐年下降趨勢(shì)(從72.4%降到66.4%),而GVI 型由2019 年19.6%提升至2021 年28.7%;目前我國(guó)尚未研發(fā)GVI 型疫苗,而各基因型疫苗之間無(wú)交叉保護(hù)性,這是極其值得警覺(jué)的一點(diǎn)[23]。相關(guān)研究表明N 蛋白有助于重建IBV 進(jìn)化路徑。范文勝等人對(duì)IBV N 基因進(jìn)行了遺傳變異趨勢(shì)以及時(shí)空傳播動(dòng)態(tài)的分析。研究發(fā)現(xiàn)與疫苗株相比,N 基因同樣存在廣泛的氨基酸突變,四川IBV LX4 型分離株與次親本Mass型毒株發(fā)生了N基因的C端(773~1 230 bp)的重組,它們之間的相似性高達(dá)99.8%。在時(shí)空傳播動(dòng)態(tài)方面發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)可能存在3 個(gè)流行中心(東北地區(qū)、華北和華東地區(qū)及華南地區(qū)),而山東可能為IBV 毒株來(lái)源庫(kù),因?yàn)檫@里存在著最為頻繁的活禽貿(mào)易與運(yùn)輸[24]。
自1930 年雞傳染性支氣管炎病毒被首次發(fā)現(xiàn)以來(lái),本病憑借分布范圍廣、傳染性較強(qiáng)、不同基因型或血清型交叉保護(hù)性弱等原因,始終給家禽養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。由于該病毒獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與活疫苗盲目使用所發(fā)生的重組事件,致使該病毒不斷產(chǎn)生新的變異株,而商品化的疫苗始終無(wú)法與時(shí)俱進(jìn),存在一定的保護(hù)局限性,所以深入調(diào)查IBV 流行情況、掌握前沿最新流行動(dòng)態(tài)、提高疫苗免疫保護(hù)能力就顯得尤為重要[25]。
國(guó)內(nèi)相關(guān)研究表明,IBV 陽(yáng)性檢出率呈逐漸上升趨勢(shì),優(yōu)勢(shì)毒株仍以QX 型為主,但需要注意的是GVI 型和HN08 型毒株占比逐年提升,需盡快研制相關(guān)疫苗用于防控。腎型毒株為目前國(guó)內(nèi)主要臨床表現(xiàn)型,由于毒株之間不斷重組突變,QX 型毒株已經(jīng)表現(xiàn)出抗原變異和致病性的差異。在江蘇HN08 型首次成為主流優(yōu)勢(shì)毒株之一,揭示了江蘇部分地區(qū)減毒活疫苗的濫用是IBV 發(fā)生重組的關(guān)鍵因素之一。此外,研究發(fā)現(xiàn)N 基因同樣存在廣泛的疫苗株與野毒株之間的重組事件,而山東可能為國(guó)內(nèi)IBV 毒株來(lái)源庫(kù),種種跡象均說(shuō)明IBV 在不斷的演化,需對(duì)IBV 進(jìn)行長(zhǎng)期的分子流行病學(xué)監(jiān)測(cè)。
與此同時(shí),IBV 在國(guó)外的遺傳演化也表現(xiàn)出一定的多樣性。在印度通過(guò)IBV 擴(kuò)增分析發(fā)現(xiàn)了獨(dú)有的變異毒株(GI-24),說(shuō)明該病毒的流行具有一定的局部區(qū)域性。在日本,IBV 不同S1 蛋白和S2 蛋白發(fā)生了廣泛的基因重組事件,這一現(xiàn)象可能促使病毒的進(jìn)化和更多變異株的出現(xiàn)。在韓國(guó),發(fā)現(xiàn)了至少四次IBV GI-19 基因型的侵入,造成了韓國(guó)IBV 毒株的多樣性。在南美洲主要流行GI-11、GI-16 基因型,GI-11 為南美洲特有基因型,這也進(jìn)一步印證了該病毒區(qū)域流行性的特征,然而本土GI-11 已與GI-16 廣泛重組,重組位點(diǎn)集中于ORF S。在歐洲,有研究發(fā)現(xiàn)了集中于非機(jī)構(gòu)蛋白編碼區(qū)的215 個(gè)基因重組區(qū),證實(shí)了野毒株與疫苗株發(fā)生了廣泛的基因重組事件,種種跡象均表明基因重組是該病毒遺傳演化多樣性的主要機(jī)制,需隨時(shí)提防野毒株與疫苗株之間重組的發(fā)生。
未來(lái)家禽養(yǎng)殖業(yè)仍需繼續(xù)加強(qiáng)飼養(yǎng)管理工作,做好養(yǎng)殖場(chǎng)生物安全防控措施,盡量采取“全進(jìn)全出”養(yǎng)殖管理模式,定期監(jiān)測(cè)雞群健康狀態(tài),一旦發(fā)病盡快隔離和治療。此外,還需合理控制飼養(yǎng)密度,保持良好的通風(fēng)環(huán)境,定期做好雞舍消毒工作。這些措施均可降低雞傳染性支氣管炎的感染率[26,27]。除自然選擇之外,外部高強(qiáng)度的免疫壓力更是催動(dòng)IBV 發(fā)生變異重組的主要原因[28],養(yǎng)殖戶在開(kāi)展免疫工作之前應(yīng)先咨詢當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的專業(yè)人士,根據(jù)建議并綜合養(yǎng)殖場(chǎng)飼養(yǎng)情況、動(dòng)物健康和生產(chǎn)力等因素制定科學(xué)、合理的免疫程序,以期達(dá)到高效防控的效果[29]。