「解析」非洲豬瘟病毒的免疫作用機理

2020-09-09 養豬知識大課堂


ASFV 是非洲豬瘟相關病毒科非洲豬瘟病毒屬 (Asfivirus) 的唯一成員,也是唯一蟲媒DNA 病毒。


病毒從其性質上說,是生命最原始的形態,體積比細菌小得多,僅含有少數幾種酶類;病毒本身缺乏活細胞所具備的細胞器,如核蛋白體、線粒體等,也缺乏代謝必須的酶系統和能量,所以其自身不會像細菌一樣能在環境中增殖。在宿主細胞外與一般化學分子沒有什麼區別,(類似一段計算機代碼,沒有匹配的運行環境,啥都做不了)。


病毒只能在其敏感的宿主細胞內複製,一旦病毒入侵了活的細胞,藉助活(必須是活的,如同電腦病毒,必須處於開機狀態)的細胞本身的代謝環境,依賴宿主活細胞內供應的原料,能量和複製場所,開始體現出生命物質的基本特徵,如增殖子代,遺傳與變異以及與宿主細胞間的相互反應等,所以病毒大量增殖的前提是成功入侵宿主活的細胞,病毒不能脫離宿主細胞單獨在無生命的培養基中增殖。

重要提示:


1、 非瘟病毒病毒在豬和軟蜱中被複製增殖。


2、體積小、容易穿透各種防護膜、黏附在各種物資上,不容易清洗掉。


3、 病毒不會在各種物資、死豬、豬肉、豬糞、人體內增殖,只能停留,直至逐漸死亡。與敏感宿主接觸前,對物資、人員進行清洗、消毒或停留足夠長的時間、降低它們攜帶病毒數量到最低,非常重要。

控制病毒還得靠宿主的免疫系統,不管主動還是被動的獲得性免疫,一旦病毒進入細胞內,就會爆發式增殖,抗體和補體只能識別並中和細胞外游離的病毒,破壞病毒細胞,對於已經進入細胞內開始增殖的病毒則無可奈何。在病毒的控制全過程中,細胞介導的免疫應答是主力,通過細胞毒性T細胞殺死被感染的細胞,減少病毒進入體液,感染其它細胞而呈幾何數的增殖,形成病毒性症。通常情況下,活苗比滅活苗產生更強的Th1型(Th1細胞參與細胞免疫和遲發性超敏性炎症反應)為主的免疫應答,針對細胞內入侵的宿主細胞誘導幹擾素的產生,為易感染動物提供早期保護,而滅活苗更多的是激活Th2型免疫應答,參與體液免疫應答。

重要提示:


1、 針對非洲豬瘟,切斷-不接觸的生物安全措施是目前最有效的防控方式,基因缺失疫苗可以雪中送炭,藥物只是錦上添花。


2、 目前的各種藥物只能在病毒感染的前期,病毒吸附、侵入、脫殼、生物合成和裝配及釋放的這幾個過程中進行一定的幹預,均要求藥物在血液中有足夠的濃度持續足夠長的時間,但宿主病毒血症一旦形成,針對這五個過程的藥物難有效果,僅能通過其他藥物來減輕繼發感染。


3、目前最有可能的是基因缺失疫苗,臨床試驗可以提供完全保護,但卻存在殘餘毒力,免疫後可引起亞臨床症狀和病毒血症等問題,阻礙了其商業化進程,是需要著力解決的問題。而亞單位疫苗、核酸疫苗、病毒活載體疫苗的保護效力偏低 需要對ASFV 的免疫應答機制進行深入研究。

通常消毒藥主要是使病毒蛋白質變性(酸、鹼及各種鹽類),或者與蛋白進行不可逆的結合(酚、十二烷基硫酸鈉),被證明針對非洲豬瘟有效的消毒劑包括洗滌劑、次氯酸鹽和戊二醛。ASFV 對乙醚和氯仿易感。8/1000 氫氧化鈉(30 分鐘)、次氯酸鹽-2.3% 氯(30 分鐘)、3/1000 福馬林(30 分鐘)、3% 鄰苯基苯酚(30 分鐘) 和碘化合物處理可以將病毒滅活(OIE, 2013)。也可利用有效的商業產品。應該考慮這些藥劑的環境影響。不易消毒的設備應放置在陽光下暴曬。

重要提示:


1、在不同環境中,評估消毒藥的具體效果。


2、過度消毒或長期帶豬消毒可能破壞豬的黏膜屏障,增加環境的溼度,讓病毒更容易入侵。


病毒核酸的複製,是病毒增殖與感染的基礎,但核酸本身不能表現出病毒的症狀,只有通過表達即轉錄與翻譯的過程,才能真正體現病毒的表型症狀。
病毒的整個複製過程叫做複製周期。複製周期大致可以分為連續的五個階段:即吸附、侵入、脫殼、生物合成和裝配及釋放。
病毒感染時,首先是病毒表面的吸附蛋白與敏感宿主細胞表面特異的受體結合,病毒核酸,或病毒的核殼體,或整個病毒粒子侵入細胞。在後兩種情況,病毒還要脫殼釋放出病毒基因組。然後病毒基因組在細胞核或在細胞質中,進行病毒大分子的生物合成。包括病毒核酸的複製和轉錄,合成病毒的結構蛋白和非結構蛋白,最後裝配成子代病毒。若是無囊膜的病毒,裝配成熟的核殼就是子代病毒體。若是有囊膜的病毒,核殼還要在細胞質內,或通過與細胞膜的相互作用獲得囊膜才能成熟為子代病毒體。

免疫系統對自然界中存在的許多大分子,包括組成病毒的蛋白質、糖、核酸、脂質,都具有抗原性,即當這些物質被進入動物體內時能誘導出抗體的形成。


在病毒侵入細胞時,蛋白質在入侵細胞的整個結構中佔有很大的比例,病毒的蛋白組分與糖或脂肪結合在一起(稱為糖蛋白或脂蛋白),在病毒的血清學和免疫學現象中擔當了重要的角色。抗病毒的免疫應答主要是針對病毒的衣殼和囊膜蛋白發生反應,抗體能與這些物質特異地結合,以多種方式阻止病毒入侵靶細胞,幹擾病毒的複製周期,例如抗體阻斷對病毒靶細胞的吸附、活化巨噬細胞對病毒的吞噬作用,激發補體介導的病毒溶解,以及使病毒聚集等等方式,減少體液中可入侵細胞的病毒數量。


能中和病毒的免疫球蛋白包括血清中的IgG、IgM和分泌液中的IgA,IgG在數量上最為顯著,但IgM免疫效力更佳。但抗體與病毒的結合併不能破壞病毒,病毒-抗體複合物解體後仍可釋放傳染的病毒子。


抗體和補體如果沒能中和和破壞體液中游離的病毒細胞,病毒入侵宿主細胞後,在病毒生產子代之前,病毒抗原可能已經在被入侵細胞的表面表達,識別並清除這些被感染的細胞才可能阻止病毒的增殖擴散,這需要依賴T細胞介導的細胞毒性,清除病毒的核衣殼顆粒,包括內含的基因組;破壞病毒RNA的穩定性。


病毒被巨噬細胞吞入,通常情況下是被破壞,但有些病毒,例如非洲豬瘟病毒,是非細胞病變性的,病毒能通過幹擾Th1細胞產生幹擾素-γ,限制巨噬細胞的活化,不讓巨噬細胞產生抗病毒活性,從而促進病毒的存活,並在單核細胞和巨噬細胞中進行複製增殖,隨著被感染的單核細胞和巨噬細胞,經血液/淋巴轉移至新的複製場所淋巴結、骨髓、脾、肺、肝和腎等部位大量增殖,導致出血和淋巴損傷,由於缺乏中和抗體,感染後4-8天出現病毒血症,排毒過程可持續數周或數月,病毒隨著體液排到環境中,被感染的豬成為活動的感染源。


重要提示:


1、ASFV非洲豬瘟的這一入侵機制,決定了病毒首先主要在入侵部位附近淋巴結的單核細胞和巨噬細胞中進行複製,通過口鼻接觸感染的前期能在唾液中檢出,是拔牙的黃金時期。


2、肺血管內巨噬細胞的活化造成肺泡水腫,是ASFV致死的主要原因。


3、ASFV易於血液細胞膜和血小板相互作用,能夠引起感染豬的血細胞吸附現象,表現為暫時性血小板減少,亞急性病例的出血機理主要是因為血管壁的通透性升高而引起的。


核酸是病毒遺傳的物質基礎,親代病毒能將自身的形態結構、宿主範圍、 毒力、 對理化因子的敏感性準確地傳遞給子代病毒,但由於病毒不具有細胞結構, 其遺傳物質易受外在環境的影響, 病毒在以基因組的分子形式在細胞內複製繁殖的過程中, 病毒核酸更易受細胞內分子環境的影響而發生改變,在選擇壓力不大的情況下這種自發突變率並不高,DNA病毒為 10^-8~10^-11,在RNA病毒中,由於RNA複製酶中缺少校正閱讀活性,其自發突變率為10^-3~10^-4。但病毒之間還會通過分子內重組、拷貝選擇、基因重配等遺傳重組機制產生新的毒株,逃避宿主的免疫應答,更新原有的逃避機制1、對體液免疫的抑制(抗原發生變異、能產生免疫應答,但不能形成中和抗體、形成慢性病毒感染)。2、對幹擾素的幹擾。3、對細胞毒性T細胞和NK細胞的抑制。


重要提示:


1、對病毒性疾病,不能使用不同毒株的疫苗進行免疫,防止重組形成新的毒株。


2、ASF 基因缺失疫苗是要刪除ASFV 強毒株或弱毒株中形成毒力,對宿主造成傷害的那部分基因;或者刪除非洲豬瘟的免疫逃避相關基因,但不是隨便刪除就能刺激宿主能產生有效的免疫應答,讓宿主可在免疫後抵抗親本毒株的攻擊(同源保護作用),或抵抗異源毒株的攻擊(異源保護作用 )


3、ASFV 基因組集成了抑制幹擾素產生、抑制細胞凋亡和自噬等多種免疫逃避機制;編碼了多種病毒蛋白參與調控宿主的免疫應答,ASFV 感染引起的保護性免疫還沒搞清楚,對缺失那一段DNA,才能找到有保護力的基因缺失株,需要足夠深入的研究,獲得海量的試驗數據支持。

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