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中国预防兽医学报带你了解蓝耳病毒的特性

养猪公社2020-06-29 07:58:34

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目前蓝耳病地防控对于中国养猪业应该是争议最多的,尤其涉及到使用何种疫苗,选择哪个毒株进行免疫,更是出现“百家争鸣”的现象。小编资浅历薄,对于如此复杂的问题,只能“望而却步”,私底下发表点薄见。今天小编既然要把抗体依赖性增强(Antibody dependent enhancement, ADE)讲清,那小编就只讲ADE。但是在讲ADE特性之前,小编又“不知天高地厚”地替你们做了决定,还是先讲下病毒如何侵袭易感细胞吧!至于为什么?呵呵,谁让我是小编呢,要不你来。

病毒是活细胞内寄生物,只能在活细胞内繁殖。为完成其繁殖周期,其必须吸附和进入细胞。绝大多数病毒复制过程可分为下列六步:吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放(见下图:病毒侵入人体细胞的过程示意图)

不同的病毒以不同的方式进入宿主细胞,主要包括下面几种方式注射式侵入、细胞内吞、膜融合以及其他特殊的侵入方式注射式侵入:一般为有尾噬菌体的侵入方式。通过尾部收缩将衣壳内的DNA基因组注入宿主细胞内。细胞内吞动物病毒的常见侵入方式。经细胞膜内陷形成吞噬泡,使病毒粒子进入细胞质中,流感病毒感染细胞就是利用这种方式。膜融合有包膜病毒侵入过程中病毒包膜与细胞膜融合,比如今天要讲的蓝耳病毒。直接侵入大致可分为三种类型(这里不在详细介绍,有兴趣的请自行google)。

今天我们要讲的ADE特性就与病毒的吸附与侵入过程有关,因此,上面所讲的内容只是为下面的解读做了铺垫,坐好了,你们想要的“硬菜”来了。

1、究竟什么是ADE?

抗体依赖性增强(ADE):病毒感染都是从黏附于细胞表面开始的, 黏附是通过病毒表面蛋白与靶细胞上特异性受体和配体分子的相互作用来完成的。病毒表面蛋白的特异性抗体常常可以阻抑这一步骤, 将病毒“ 中和”, 使其失去感染细胞的能力然而在有些情况下, 抗体在病毒感染过程中却发挥相反的作用, 它们协助病毒进入靶细胞, 提高感染率的过程。

概念的定义很简单,可要深入理解我们还要从中和抗体的作用说起。这里补充一点常识性的知识,就是抗体的种类,主要分为5种,如下图所示:

而中和抗体是B淋巴细胞产生的某些抗体(一般情况下我们用IgG作为代表进行示意),能够与病原微生物表面的抗原结合,从而阻止该病原微生物黏附靶细胞受体,防止侵入细胞。直白点讲就是能够通过中和作用抵抗病毒感染靶细胞,而直到保护细胞被感染的作用。见下图:

小编给大家来张模拟现实版的照片:这就是抗体与病毒结合的过程,而小编今天要讲的ADE就是在此过程中发挥作用的。

谈到了ADE,小编带大家了解下AED发现的研究历史吧!1964年,来自澳大利亚国立大学的Hawkes等人首次报道,黄病毒科的日本脑炎病毒、西尼罗病毒和墨累谷脑炎病毒在相应鸡抗血清存在的情况下, 对鸡胚成纤维细胞的感染性增强, 但对猪肾细胞的感染性没有影响。1967年才证实是血清中的IgG介导诱发了ADE作用。由于时间比较久,搜索文献的过程中,只找到了Hawkes当年这篇文献的影印版,借此机会小编也给大家看看上世纪60年代研究论文的样式,请擦亮你的眼睛,好好看呦,有没有感觉出点历史的沧桑感。(见下图)


随后在多个科属的病毒中发现了ADE 作用,这些病毒基因组或为DNA、或为RNA,  或为单链或为双链, 囊膜也是或有或无, 但它们大多表现为嗜好在巨噬细胞中繁殖和容易引发宿主的持续性感染(表1)。

ADE作用一般有两种介导模式:一种为抗体Fc片段受体(FcR)介导的ADE,另一种为补体介导的抗体依赖的病毒感染增强作用(C-ADE)。

抗体Fc片段受体(FcR)介导的ADE,需病毒及FcR的共同参与,一般包括两大环节:(1)病毒与其抗体形成复合物;(2)由细胞膜FcR介导复合物跨膜进入胞内。

补体介导的抗体依赖的病毒感染增强作用(C-ADE)是由病毒与其抗体结合,然后激活补体,形成复合物,经细胞表面补体受体介导复合物进入胞内。该过程涉及到病毒、抗体、补体和补体受体。具体感染模式见下图:

而我们今天要讲的猪蓝耳病病毒的ADE,主要指的是FcR介导的ADE,就是上图中的I图。Fc 受体(FcR)介导的ADE作用最早由Halstead等于1977年在研究登革热病毒感染时提出的。

写到这里,小编突然想起了电影《无间道》,而一向有正面角色的“中和抗体”,在对抗病毒感染的过程中,却成了反叛的卧底,扮演了协助病毒感染细胞的负面角色,大大增加了病毒感染易感细胞的机率与程度。

2、猪蓝耳病病毒ADE的研究进展

大家都知道,PRRSV一个重要的免疫学特征就是抗体依赖性增强作用(ADE)。病毒的GP5、M和N蛋白在感染早期诱导产生的非中和抗体能引起PRRSV的抗体依赖性增强。最早开始研究猪蓝耳病ADE及在该研究领域比较深入的是来自美国爱荷华州立大学兽医的Kyoungjin J. Yoon教授,上次南京农业大学的中美养猪高峰论坛上,他还作了几个讲座,没有见过这位大牛的,小编奉上照片,让我们一睹其尊容。

Kyoungjin J. Yoon 在1997年研究文献中指出,在猪肺泡巨噬细胞(PAMs)培养物中加入一定效价的PRRSV抗体,可以促进病毒的增殖与复制,甚至可以提高病毒含量10~100倍。在某些情况下,免疫所产生的抗体不但不能提供保护作用,反面有助于病毒的复制与增殖,病毒液中加入PRRSV抗体可使病毒在胎儿体内的复制显著增强。低水平的中和抗体不仅不能有效地清除血液中的病毒,而且还能促进病毒的增殖,这是造成PRRSV持续性感染的重要原因。具体的AED特性示意图见下图:

PRRSV在体内外均表现出ADE现象, 而妊娠后期的胎儿已经出现主动免疫应答,但此时形成的抗体对跨胎盘感染的PRRSV的ADE,可能是母猪妊娠后期流产的主要原因之一。另外,仔猪对PRRSV的高易感性归咎于亚中和抗体水平母源抗体的存在,这些都提示PRRSV致病机制可能与ADE有关,其原因可能就是下图展示的那样,病毒与抗体形成免疫复合物后,借助细胞表面的Fc受体与PAMs结合,从而有助于病毒侵染细胞。

我们知道,PRRSV感染早期,基本在1周左右产生的抗体均于针对GP5、M和N蛋白的非中和抗体,这些非中和抗体可以与入侵的PRRSV结合形成免疫复合物,进而与宿主细胞表面的IgG Fc受体结合,从而起到促进病毒感染的作用,因此,在进行疫苗免疫时,我们一定要注意免疫时间的把握。

3、ADE导致的结果

(1)引起相应病毒性疾病的进一步恶化:最显著的例子是登革热病毒(Dengue virus, DV),机体中存在低水平登革抗体者与血清阴性者相比,一旦感染DV,前者出现严重的临床症状,在人体可出现“登革休克综合征”,在实验免疫动物引起“早期死亡现象”。HIV(获得性免疫综合征,俗称”艾滋病“)的研究也发现,血清中检出感染增强抗体,无论在HIV感染早、中、晚期均与机体免疫抑制状况显著相关。在PRRSV的研究中,也出现上述在人类病毒上表现出的特性。

(2)在病毒的垂直传播中起一定作用:在人类胎盘滋养层细胞、Hofbauer细胞、胎儿毛细血管内皮细胞中均证实存在FcγR,母体内的病毒与其抗体形成复合物,然后由FcγR介导复合物内化,从而导致胎盘细胞的病毒感染。2011年,中国工程院院士张改平的研究团队发现:在稳定表达猪FcγRII基因的MARC-145细胞系上当有亚中和抗体的存在时,PRRSV感染MARC-145细胞系的子代病毒产量显著高于正常细胞。见下图。这也可以用来解释为什么PRRSV感染怀孕母猪会出现流产、死胎等症状。

(3)对某些病毒疫苗的应用可能产生影响:ADE的体外研究证实,病毒抗体在亚中和滴度水平可增强病毒感染。因此,从理论上讲,疫苗应用于机体后产生抗体。如果机体随后暴露于相应的病毒,不是中和病毒而是增强病毒感染性,这将直接给有关疫苗如PRRSV、DV和HIV疫苗的研制和应用产生影响。

4、我们如何应对呢?

ADE确实会影响疫苗的使用效果,PRRSV减毒活疫苗诱导的抗体可能增强野毒株在猪体内的复制,同时,野毒株产生的抗体可可能会增加疫苗毒株的复制。这些都表明,体液免疫的保护作用对于抵御PRRSV感染是有限的,有时甚至是危险的,这可能也是尽管普通应用PRRSV减毒活疫苗或灭活疫苗,但PRRSV临床疫苗仍然频发的原因之一。大量研究已经表明,细胞介导的免疫在抗PRRSV感染中的作用远远大于体液免疫。综上,对于疫苗的免疫,时机把握非常重要。

从下图可以看出,当抗体水平处于线1与线2之间时,产生ADE的概率非常大,这也提示我们在免疫疫苗时,要避开这两个时间段。

我们通过疫苗免疫想要达到的效果是上图中蓝色曲线的状态,只有持续保持这样的抗体水平状态,才能将感染风险降至最小,为猪群提供较好的免,疫保护水平。

在PRRS防控实践中,免疫PRRSV疫苗后的10~30天有可能诱发蓝耳病,这可能是猪群已经有了PRRSV的潜伏感染,接种疫苗后机体产生的亚中和抗体,出现了ADE现象。因此在选择疫苗进行免疫时,抗原含量高是一个重要的标准,最好TCID50的105.0以上,足够的抗原含量才能保证产生较高水平的中和抗体,用于后期抵抗病毒的感染,另外,对于疫苗免疫前,最好对其整个猪群的抗体消长规律有所了解,后期才能制定合理的免疫方案与计划。

5、小结             

经意间,小编写了这么多,希望大家可以有所收获。今天的内容总结起来就一句话:亚中和抗体非但不能起到保护作用,反面会出现角色反转,协助病毒感染细胞,增加病毒的感染与复制。

后期小编会抽时间带大家详细了解PRRSV的六大特点,如下图。

参考文献:

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[10]  生物谷,http://www.bioon.com/Article/physiology/65512.shtml 

(资料来源:蓝耳病研究前沿)