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  • 猪流行性腹泻病毒如何逃逸宿主先天免疫?

    猪流行性腹泻病毒(PEDV)是引起猪流行性腹泻(PED)的病原体,会导致猪只呕吐、水样腹泻和严重脱水。该病毒对新生仔猪表现出极高的致死率,对全球养猪业构成重大威胁并造成巨大的经济损失。宿主先天免疫系统是抵御病毒入侵的主要防线;然而,PEDV采用多种策略来逃逸这种免疫反应。本综述系统总结了PEDV逃逸宿主先天免疫的多种分子机制,包括通过病毒编码的蛋白干扰宿主细胞内信号通路、拮抗宿主的抗病毒因子及相关免疫基因以抑制先天免疫反应、以及调控宿主细胞的自噬过程,从而实现逃逸宿主先天免疫。全面理解PEDV如何破坏先天免疫对于制定有效的控制策略和治疗方法至关重要。本综述旨在为抗击PED提供新的见解和潜在靶点。关键词:PEDV;PED;先天免疫;免疫逃逸;控制策略与治疗方法1. 引言猪流行性腹泻(PED)是一种主要由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起的急性肠道疾病,其特征是腹泻、呕吐、采食量减少和脱水。虽然所有年龄和品种的猪均易感,但该病毒对14日龄内的仔猪威胁最为严重,极大地危害养猪业并在全球范围内造成巨大的经济损失。PEDV属于甲型冠状病毒属,是一种有包膜的单股正链RNA病毒。其基因组大小约为28 kb,包含一个5'非翻译区(UTR)、至少七个开放阅读框(ORF1a, ORF1b, 以及 ORF2 至 ORF6)和一个3' UTR。ORF1a和ORF1b代表主要的非结构蛋白(NSP)编码区。这两个ORF之间存在46个核苷酸的重叠,促进了核糖体移码,从而能够翻译出一个大的多聚蛋白(pp1ab)。随后,pp1ab通过蛋白水解切割产生16个NSP(NSP1 至 NSP16)。靠近3'末端的其余ORF(ORF2 至 ORF6)编码四种结构蛋白:刺突蛋白(S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)。宿主进化出了一个复杂的免疫系统,包括先天性和适应性免疫两部分,以应对病原体威胁。先天免疫系统通过物理化学屏障——包括皮肤、黏膜表面以及酶和补体蛋白等化学物质——作为第一道防线,阻止微生物入侵。病原体突破屏障后,受感染细胞释放细胞因子和趋化因子启动炎症反应,招募吞噬细胞和抗原呈递细胞(APC)以清除病原体。对于逃逸这些机制的病原体,适应性免疫系统通过APC介导的MHC分子抗原呈递被激活,触发病原体特异性的T和B淋巴细胞反应,产生中和抗体并建立免疫记忆。这两个层级提供了广谱、快速的保护,在感染早期主要由先天免疫介导。作为专性细胞内病原体,病毒被宿主模式识别受体(PRR)检测到,这些受体识别病原体相关分子模式(PAMP),例如病毒核酸,从而诱导干扰素(IFN)和促炎细胞因子的产生,以建立抗病毒状态。然而,包括PEDV在内的病毒已经进化出对抗策略来破坏先天免疫信号传导,从而促进病毒复制和致病机制。本综述系统阐述了PEDV逃逸宿主先天免疫的多种分子机制。PEDV通过其结构蛋白、非结构蛋白和辅助蛋白的协同作用,采用复杂的免疫逃逸策略,通过破坏细胞内信号通路、拮抗抗病毒效应因子和免疫相关基因以及劫持细胞自噬过程,共同削弱宿主先天免疫。值得注意的是,PEDV逃逸宿主先天免疫的能力是其在宿主体内持续存在并在猪群中高效传播的主要原因。因此,阐明这种免疫逃逸的核心机制对于克服当前PED控制策略的瓶颈至关重要。这些机制不同但功能趋同的干预措施使PEDV能够系统性地绕过先天免疫监视,并建立一个有利于病毒复制的细胞环境。阐明这些分子策略不仅增进了我们对冠状病毒致病机制的理解,也为开发有针对性的对策提供了合理的框架,包括蛋白特异性抑制剂、自噬调节化合物以及基于结构的、具有增强效力的疫苗设计,以对抗这种造成巨大经济损失的猪病原体。2. 病毒编码蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用2.1. 结构蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用_2.1.1. S蛋白PEDV S糖蛋白,作为病毒包膜上最大的结构蛋白,通过一个复杂的两步机制协调病毒进入。这种三聚体糖蛋白由S1(残基1–789)和S2(790–1383)亚基组成,其中S1结构域含有关键的中和表位(包括S1[0], S1[A], COE, SS2, SS6, 和C末端表位)以及两个功能不同的受体结合结构域(S1-NTD 和 S1-CTD),它们共同决定了病毒的抗原性和宿主细胞附着。S1与受体结合后,构象变化暴露出蛋白水解切割位点,导致S1/S2亚基解离,随后由S2介导膜融合——这是一个由融合肽插入宿主膜启动的过程。S蛋白上免疫优势表位的战略性分布,特别是在S1结构域(氨基酸 1–219, 435–485, 499–638, 748–755, 764–771)和C末端(氨基酸 1368–1374),使这种结构蛋白成为基于表位的疫苗设计的首要靶点。这些分子特征不仅阐明了PEDV的入侵策略,也为开发针对这种具有重要经济意义的猪病原体的靶向干预措施提供了结构框架。I型干扰素(IFN-I)是触发宿主抗病毒防御的关键先天免疫细胞因子。从机制上讲,PEDV的S蛋白直接与宿主表皮生长因子受体(EGFR)结合。随后的EGFR激活启动下游JAK2-STAT3信号传导,其中STAT3作为IFN-I产生的转录抑制因子(图1)。这一级联反应因此抑制了IFN-I介导的抗病毒反应。值得注意的是,S1亚基在PEDV感染期间成为细胞凋亡的有效诱导剂。通过促进程序性细胞死亡,S1促进了病毒的释放,并使病毒能够逃逸细胞内免疫监视——这是一种增强病毒传播同时对抗宿主防御机制的策略。同时,S蛋白与EGFR相互作用,抑制黏膜抗病毒细胞因子的产生——特别是关键的黏膜干扰素IFN-λ——从而进一步损害黏膜免疫监视功能。图1:结构蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用。具体而言,这些结构蛋白抑制JAK2/STAT3、NF-κB和IRF等关键节点,干扰TLR3、TLR7和RIG-I/MDA-5等PRR,并拮抗IFN刺激因子。它们不仅能对宿主先天免疫反应产生拮抗作用,还能通过这种拮抗作用协助病毒逃逸宿主先天免疫防御。EGFR:表皮生长因子受体;poly(I:C):聚肌苷酸-聚胞苷酸;JAK2:Janus激酶2;STAT3:信号转导与转录激活因子3;TLR3:Toll样受体3;MAVS:线粒体抗病毒信号蛋白;IKKα:IκB激酶α;IKKε:核因子κB抑制因子ε激酶;STING:干扰素基因刺激物。该图由BioGDP.com创建。2.1.2 M蛋白PEDV M蛋白是一种高度保守的227个氨基酸的III型糖蛋白,在病毒粒子组装和出芽中扮演多重角色,同时也是一个关键的免疫原性结构成分。在感染过程中,M蛋白遍布细胞质,并通过下调细胞周期蛋白A诱导猪肠上皮细胞(IEC)的S期细胞周期阻滞。从机制上讲,M蛋白与真核翻译起始因子3L(eIF3L)相互作用,抑制这种病毒复制的负调控因子以增强PEDV的增殖。此外,M蛋白对包括RIG-I、TLR3、TLR7和干扰素调节因子3(IRF3)在内的先天免疫传感器表现出广泛的拮抗作用。它通过结合IRF7相互作用结构域(ID),特异性靶向IRF7——IFN-I产生的主要转录调节因子。这种相互作用阻碍了TBK1/IKKε介导的磷酸化,从而抑制了IRF7二聚化、核转位以及随后的IFN-I诱导。此外,M蛋白抑制仙台病毒诱导的IFN-β、ISG52和ISG56的表达(图1)。作为这些免疫逃逸策略的补充,M蛋白与热休克蛋白70(HSP70)形成复合物,调节宿主先天免疫和病毒复制效率。2.1.3 E蛋白E蛋白是PEDV最小的结构成分(76个氨基酸),促进病毒粒子的组装和出芽,同时表现出战略性的免疫颠覆。E蛋白主要定位于内质网(ER),通过上调葡萄糖调节蛋白78(GRP78)诱导ER应激(ERS)。同时,它激活NF-κB信号并增强白细胞介素-8(IL-8)和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达——尽管这些事件可能在感染后期显现。相比之下,感染早期阶段的特点是E介导的NF-κB激活抑制,可能维持病毒复制。作为一个重要的IFN-I拮抗剂,PEDV E蛋白抑制IFN-I的产生。现有证据表明,PEDV的E蛋白可以通过阻断RIG-I介导的信号通路和干扰IRF3的激活来抑制poly(I:C)诱导的IFN-β和ISG的产生(图1)。E蛋白还可以直接结合IRF3,将其滞留在细胞质中并阻断其入核,从而抑制IFN-β的转录。真核翻译起始在其限速步骤受到四种eIF2α激酶——PKR、PERK、HRI和GCN2——的关键调控,它们通过磷酸化eIF2α来控制蛋白质合成。该过程的核心是eIF4F起始复合物,包括eIF4E、eIF4G和eIF4A,其中eIF4B和多聚腺苷酸结合蛋白(PABP)作为必需的辅助因子。在PEDV感染期间,E蛋白增强GRP78和钙联接蛋白(CANX)的表达,同时增强PKR和PERK的磷酸化。这种双重作用激活了ERS反应的PERK/eIF2α通路,从而抑制宿主蛋白质翻译。从机制上讲,E诱导的eIF2α磷酸化触发了应激颗粒(SG)的形成——这是一种翻译沉默的核糖核蛋白聚集体。ER定位的E蛋白进一步将ER结构重组为点状结构,并上调G3BP1以促进SG组装。至关重要的是,E蛋白的过表达导致全局翻译停滞和内源性蛋白质合成衰减,而不改变mRNA转录水平,证实了翻译(而非转录)抑制。总的来说,PERK/eIF2α激活对于SG生物发生和翻译停滞都是必需的。2.1.4 N蛋白PEDV N蛋白是PEDV编码的表达最丰富且高度保守的结构蛋白,主要定位于宿主细胞质,负责协调病毒RNA的转录/复制并调节宿主细胞代谢。此外,N蛋白在宿主-病原体冲突期间采用多方面的策略来颠覆细胞生理学。关键的是,它延长S期进程并抑制宿主细胞增殖——从而为强大的病毒复制创造了有利条件。同时,N蛋白破坏ER稳态,引发错误折叠蛋白的积累,从而损害ER功能并诱导ERS。它还上调IL-8表达并劫持自噬以促进病毒复制。至关重要的是,N蛋白通过拮抗I型(IFN-I)和III型干扰素(IFN-λ)来执行协调的免疫逃逸。从机制上讲,它直接结合TANK结合激酶1(TBK1),抑制IRF3磷酸化和核转位以抑制IFN-I产生。N蛋白通过对抗IRF3和NF-κB激活进一步阻断IFN-β和ISG表达,同时阻碍RIG-I/MDA5/MAVS/TRAF3介导的IFN-β启动子活性(图1)。矛盾的是,尽管N蛋白通过猪肠道TLR2/3/9通路激活NF-κB,但它通过阻断NF-κB核转位来拮抗IFN-λ的产生。在表观遗传学上,N介导的组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)抑制增强了STAT1乙酰化。这种翻译后修饰抑制了STAT1磷酸化,随后损害了其核转位和抗病毒基因表达——最终实现免疫逃逸。PEDV的结构蛋白通过协同作用,共同建立了针对宿主先天免疫的多层次防御策略。例如,S蛋白通过利用EGFR-JAK2-STAT3信号轴破坏IFN-I产生,并通过诱导细胞凋亡促进病毒释放。M蛋白靶向干扰素调节因子7(IRF7)和多个PRR,从而破坏IFN介导的信号级联。同时,E蛋白通过激活PERK/eIF2α通路抑制RIG-I信号传导和宿主蛋白质翻译。N蛋白通过阻碍TBK1-IRF3和NF-κB通路来拮抗I型和III型干扰素(IFN-I/λ)。总的来说,这些结构蛋白靶向先天免疫信号传导的关键节点,同时也损害细胞稳态(例如,ER功能、细胞周期进程),从而为病毒复制创造一个优化的环境。2.2. NSPs在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用2.2.1 NSP1从pp1a的N末端加工而来的110个氨基酸的NSP1,定位于宿主线粒体、ER和高尔基体,以促进病毒基因表达。在所有21种PEDV蛋白中,NSP1构成了最有效的IFN拮抗剂。冠状病毒NSP1蛋白——在甲型和乙型冠状病毒中作为属特异性标记物保守存在——尽管序列同一性低,但作为关键的IFN抑制因子发挥作用。至关重要的是,它们共享一个保守的核心结构域,赋予其相似的生物学功能。从机制上讲,SARS-CoV(乙型冠状病毒)NSP1结合40S核糖体亚基,使翻译失活并触发宿主mRNA的内切核酸酶切割。它同时通过抑制IFN产生和先天免疫来抑制抗病毒信号传导。MERS-CoV NSP1表现出类似的宿主基因抑制功能。类似地,PEDV NSP1拮抗先天免疫,其N93/95A突变显著减弱了病毒的适应性:突变体感染的细胞表现出6.8倍升高的IFN-β mRNA、增强的IFN敏感性以及受损的复制效率——证明了NSP1在免疫逃逸中不可或缺的作用。体内新生仔猪攻毒研究表明,N93/95A突变体能够提供针对致死性感染的完全保护,防止严重的水样腹泻和死亡。这些发现确立了N93/N95残基作为PEDV毒力和免疫逃逸的结构决定因素,其中突变从根本上改变了病毒的致病机制。先前的证据表明,NSP1中包含N93和N95残基的区域可能直接参与结合宿主相关蛋白。N93/95A突变诱导该区域结构改变,损害了其与CREB结合蛋白(CBP)的相互作用。因此,该突变无法有效阻断CBP-IRF3复合物的形成,导致IFN-I和干扰素刺激基因(ISG)的表达上调。这些发现表明,N93和N95残基通过维持NSP1与宿主蛋白之间的正确结合,在NSP1介导的免疫逃逸中发挥关键作用,从而抑制宿主免疫反应。虽然MAVS主要驱动IFN-I诱导,而过氧化物酶体通过过氧化物酶体MAVS依赖性信号传导——由IRF1协调——促进IFN-λ产生,但NSP1通过阻断IRF1核转位和减少过氧化物酶体丰度来抑制IFN-III。除了IFN拮抗作用外,NSP1阻碍NF-κB核转位并抑制IFN-β和促炎细胞因子(TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-15, IL-17)的表达。在PEDV感染的LLC-PK1细胞早期,NSP1靶向IκBα磷酸化和泛素化,阻止p65核转位,从而终止NF-κB信号传导——有效地沉默抗病毒细胞因子级联反应(图2)。最近的证据表明,PEDV NSP1通过靶向NLRC5——MHC-I基因的主要反式激活因子——选择性抑制病毒诱导的MHC-I上调。值得注意的是,NSP1在生理条件下不改变NLRC5或MHC-I的基础表达,表明其专门在病毒感染期间抑制新生NLRC5 mRNA的翻译(图2)。这种靶向抑制使受感染细胞通过减少MHC-I表面表达来模拟未感染的表型,从而逃避免疫监视。由CD8+ T细胞和自然杀伤(NK)细胞的监视。因此,受感染细胞逃脱了细胞毒性清除,通过削弱适应性免疫促进了持续性病毒感染。图2:NSPs和辅助蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用。感染宿主细胞后,PEDV通过其NSPs和辅助蛋白涉及的机制拮抗宿主先天免疫反应,从而促进病毒逃逸宿主免疫防御。PEDV感染后,宿主细胞启动免疫信号级联,随后主要被病毒NSP家族蛋白和ORF3蛋白抑制。病毒识别通过细胞膜上的TLR发生,激活MyD88和TRIF等通路,而包括RIG-I和MDA5在内的细胞内PRR检测病毒RNA,触发MAVS介导的信号通路。PEDV的NSPs抑制IRF和NF-κB等关键信号分子,破坏IFN-I的产生和信号传导。此外,这些NSPs抑制核内抗病毒因子,包括ISG。此外,PEDV干扰MHC-I抗原呈递途径,进一步使NK细胞难以识别受感染细胞。总的来说,这些机制战略性地使PEDV能够逃逸宿主先天免疫系统。TLR:Toll样受体;TIRAP:Toll白介素1受体结构域衔接蛋白;TRAM:Toll样受体衔接分子;MyD88:髓样分化初级反应蛋白88;TRIF:含TIR结构域的衔接子诱导干扰素-β;IRAK4:白介素-1受体相关激酶4;TAB1:TGF-β激活激酶1和MAP3K7结合蛋白1;TAK1:转化生长因子-β激活激酶1;IKKβ:IκB激酶β;IKKα:IκB激酶α;IκBα:核因子κB抑制因子α;IKKε:核因子κB抑制因子ε激酶;ISG:干扰素刺激基因;STING:干扰素基因刺激物;ISRE:干扰素刺激反应元件。该图由BioGDP.com创建。2.2.2 NSP2FBXW7作为一种先天抗病毒因子,能增强RIG-I和TBK1的表达,同时诱导ISG以提高宿主的抗病毒状态。PEDV NSP2通过与FBXW7相互作用并将其靶向进行K48连接的泛素-蛋白酶体降解来抵消这种防御,从而抑制细胞抗病毒免疫(图2)。最近的研究进一步确定NSP2是一个靶向TBK1的毒力决定因子。从机制上讲,NSP2诱导巨自噬并招募选择性自噬受体NBR1(BRCA1基因邻接基因1),随后NBR1介导TBK1的K48连接泛素化并将其递送至自噬体进行降解。这确定了肠道冠状病毒NSP2是通过NBR1介导的TBK1选择性自噬来抑制先天免疫的主要调节因子。2.2.3 NSP3作为PEDV基因组编码的最大的跨膜蛋白,NSP3具有复杂的结构,具有两个木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)结构域,命名为PLP1和PLP2。先前的证据表明,PEDV在感染期间破坏IRF3激活,从而阻断双链RNA(dsRNA)诱导的IFN-β产生。在这种免疫逃逸范式中,PLP2通过其去泛素化酶(DUB)活性作为关键的IFN拮抗剂,该活性降低了受感染细胞中全局泛素化蛋白水平。此外,PEDV PLP2表现出严格的底物特异性——处理K48和K63连接的多聚泛素链,具有强大的DUB功能。除了这些功能外,PEDV PLP2在先天免疫调节中表现出强大的抑制活性。它物理性地与RIG-I和STING相互作用(通过免疫共沉淀证明)并对这两个分子进行去泛素化。这种修饰强烈抑制了RIG-I和STING信号通路的激活,从而减少了IFN的产生。此外,PEDV编码的PLPro作为一种免疫逃逸效应因子,对抗ISG,从而削弱宿主抗病毒防御以促进持续性病毒复制(图2)。对SARS-CoV和TGEV NSP3的补充研究揭示了保守的机制,即NSP3通过抑制IκBα泛素化以及抑制p56磷酸化和核转位来阻断NF-κB介导的细胞因子反应。PEDV是否利用相同的途径进行免疫逃逸仍是一个有待进一步研究的开放性问题。2.2.4 NSP5NSP5在冠状病毒复制中作为一种必需的3C样蛋白酶(3CLpro),执行对病毒生命周期至关重要的蛋白水解加工。鉴于其在多聚蛋白成熟中不可替代的作用,该酶也被称为主要蛋白酶,其催化活性依赖于由Cys145和His41组成的催化二聚体。值得注意的是,NSP5在所有已知的冠状病毒中表现出异常的进化保守性,保持高度保守的氨基酸序列和三级结构。在生理条件下,该蛋白酶主要作为同源二聚体运作,精确切割病毒前体多聚蛋白pp1a/pp1ab。这种加工产生非结构蛋白NSP4-NSP16,它们共同支撑病毒结构完整性和复制功能。NF-κB必需调节剂(NEMO)是宿主先天免疫中的关键分子,协调RNA病毒响应中NF-κB、IRF3和IRF7的激活,从而控制IFN的产生。先前的一项研究表明,NEMO不仅促进MAVS介导的IKKα/β激活,而且对于最佳的TBK1/IKKε磷酸化也是不可或缺的——这是先天免疫信号级联中的关键事件。值得注意的是,PEDV通过其NSP5靶向NEMO来破坏宿主免疫防御。除了其作为负责病毒多聚蛋白内大部分切割的半胱氨酸蛋白酶的既定作用外,NSP5还作为一种有效的IFN拮抗剂,利用其蛋白水解活性在PEDV感染期间在谷氨酰胺231(Q231)处切割NEMO。这个切割位点在进化上是保守的,并严重破坏了IFN诱导所需的NEMO依赖性NF-κB激活。同时,NSP5靶向转录因子STAT2进行蛋白水解切割。这些双重切割事件破坏了NEMO介导的IFN诱导能力,并破坏了IFN-I信号级联,最终导致IFN-I产生显著减弱。这种多管齐下的逃逸策略促进了PEDV逃逸宿主免疫监视(图2)。上述蛋白水解活性代表了PEDV采用的一种关键免疫逃逸策略。同时,PEDV NSP5通过抑制其TBK1上游的激活级联来破坏RIG-I/MDA5信号轴(图2)。关键的是,由于TBK1是连接病原体识别和IFN诱导的中心信号枢纽,这种上游阻断使NSP5能够在起始阶段破坏先天免疫反应。通过在最早的检查点中止抗病毒信号的启动,NSP5为病毒在宿主细胞内的复制、组装和传播创造了时间和空间优势。2.2.5 NSP6作为在PEDV感染期间协调宿主自噬的关键NSP,NSP6在劫持宿主细胞生理以促进病毒复制方面发挥着核心作用。在猪肠上皮细胞(IPEC-J2)中,NSP6通过下调mTOR及其下游效应因子p7056K的磷酸化来抑制PI3K/Akt/mTOR信号轴,从而诱导自噬体形成。关键的是,干扰内源性p53表达显著减弱了NSP6诱导的自噬并降低了病毒滴度,证实了NSP6介导的自噬依赖于PI3K/Akt/mTOR-p53轴,并且对于病毒在肠道细胞中的高效复制至关重要。值得注意的是,NSP6的自噬诱导机制表现出细胞类型特异性。在Vero细胞中,PEDV感染不会引起mTOR磷酸化的显著变化;相反,NSP6通过激活AMPK-ULK1和JNK通路触发自噬,不依赖于PI3K/Akt级联反应。这种差异可能归因于信号通路基线活性的差异以及不同细胞类型中NSP6相互作用蛋白的不同表达谱,表明PEDV灵活地调整其自噬调节策略以优化在不同宿主微环境中的感染。此外,作为冠状病毒复制-转录复合物(RTC)的一个组成部分,NSP6诱导的自噬不仅为病毒复制提供能量和底物,还降解宿主抗病毒蛋白(例如,IRF3, TBK1)以抑制先天免疫反应。这建立了一个协同的“自噬诱导-免疫抑制-病毒复制”循环,增强了PEDV逃逸宿主防御的能力。2.2.6 NSP7由83个氨基酸组成的NSP7在不同的PEDV毒株中表现出高度的序列保守性。亚细胞定位研究证实其在宿主细胞中主要具有细胞质功能。作为一种保守的病毒蛋白,NSP7在PEDV免疫逃逸中起着关键作用,特别是在破坏宿主IFN-I反应方面。通过量化启动子活性的双荧光素酶报告基因检测和基于qPCR的基因表达分析,我们证明NSP7剂量依赖性地抑制IFN-α诱导的IFN刺激反应元件(ISRE)启动子激活,从而抑制下游ISG表达(图2)。NSP7通过多层机制拮抗IFN-I信号传导。它破坏IFN-α触发的JAK-STAT信号传导,减弱ISG表达。矛盾的是,免疫印迹分析表明,NSP7既不改变JAK1、Tyk2、STAT1或STAT2的蛋白丰度或磷酸化动力学,也不阻碍干扰素刺激基因因子3(ISGF3)复合物的组装。关键的是,NSP7通过竞争性结合STAT1并破坏其被核转运蛋白α1(KPNA1)——STAT蛋白主要的核输入衔接子——识别来阻断STAT1/STAT2的核转位(图2)。这种KPNA1的隔离取消了ISGF3的核运输,最终抑制了IFN-I信号传导和下游抗病毒基因表达,以促进病毒免疫逃逸。此外,PEDV NSP7靶向MDA5并与其 caspase 募集结构域(CARD)相互作用,从而将MDA5与蛋白磷酸酶1(PP1)催化亚基PP1α和PP1γ隔离开。这种相互作用阻断抑制了MDA5 Ser828的去磷酸化,从而维持了MDA5的失活状态并损害了MDA5介导的IFN产生。2.2.7 NSP10 和 NSP14NSP14在冠状病毒家族中高度保守。所有同源物都具有双重催化活性:3'–5'外切核糖核酸酶(ExoN)校对和N7-甲基转移酶(N7-MTase)帽修饰。通过协同的ExoN介导的RNA错误校正和N7-MTase驱动的RNA帽甲基化,这种双功能酶确保了基因组复制的保真度——为稳定的病毒传播和准确的遗传信息传递提供了机制基础。通过组合过表达和RNAi策略在人和猪细胞中对NSP14功能进行的系统评估一致显示,其剂量依赖性地降低了RIG-I蛋白水平而不改变mRNA丰度,表明存在翻译后调控。放线菌酮追踪实验表明,NSP14将RIG-I的半衰期从约6小时缩短至2小时。这种降解被蛋白酶体抑制剂MG132完全阻断,但不受溶酶体抑制剂影响,明确涉及泛素-蛋白酶体途径。免疫共沉淀、共定位和截短突变分析确定了NSP14的N端1–180氨基酸结构域与RIG-I的CARD之间存在直接结合,为降解提供了结构基础。在功能上,双荧光素酶报告基因检测显示,NSP4使RIG-I介导的IFN-β启动子活性降低了约70%。作为关键的PRR,RIG-I通常检测PEDV RNA以激活MAVS通路,从而促进IRF3磷酸化和核转位,诱导IFN-I产生并建立抗病毒状态。然而,NSP14介导的RIG-I降解显著降低了宿主细胞识别PEDV RNA的能力,损害了MAVS信号激活,并破坏了IRF3依赖性IFN-I的转录起始。因此,宿主无法启动及时的早期抗病毒反应,这通过两种不同的机制起作用:(i)它减少了IFN-I诱导的ISG对病毒复制的直接抑制,这些ISG抑制病毒RNA合成并破坏病毒蛋白翻译;(ii)它减弱了IFN-I介导的旁观者细胞警报,阻止邻近细胞进入先发制人的抗病毒状态。总的来说,这些效应创造了一个关键的时间窗口和允许的环境,促进了PEDV在受感染组织内广泛的复制、组装和细胞间传播。这种级联最终破坏了宿主-病毒平衡,有利于病毒持续存在。并且,与野生型病毒相比,NSP14缺陷的PEDV突变体引发了2.3倍更高的IFN-β诱导,并表现出病毒滴度降低1个对数级。总的来说,NSP14通过靶向RIG-I进行蛋白酶体降解以抑制IFN-I通路来促进病毒免疫逃逸。133个氨基酸的NSP10蛋白(≈14.6 kDa)采用精细解析的三级结构,其特征是N端反平行α螺旋对形成紧凑核心,中央不规则的β片赋予结构可塑性,以及C端结构域包含两个锌指基序和广泛的卷曲区域,共同支撑其功能。在冠状病毒RTC内,NSP10与NSP14、NSP16和其他复制酶亚基合作以维持基因组保真度。具体来说,NSP10在病毒RNA合成过程中变构刺激NSP14的3'-5'外切核糖核酸酶(ExoN)活性和NSP16的2'-O-甲基转移酶功能——增强复制准确性以确保精确的遗传信息传递。结构和生化分析证实,NSP10和NSP14持续相互作用形成异源二聚体复合物,结构域特异性结合稳定并增强了NSP14的催化效率。功能研究确定NSP10是病毒RNA合成的重要辅助因子,其与NSP14的结合将ExoN校对活性提高了>35倍,并加速了错误掺入核苷酸的切除。2.2.8 NSP15作为一种冠状病毒内切核糖核酸酶,NSP15在病毒RNA合成过程中利用其内切核酸酶活性靶向TBK1和IRF3 RNA进行降解。鉴于TBK1和IRF3在宿主IFN调节中的核心作用,其RNA水平的降低直接抑制了IFN产生,并显著减少了ISG诱导,从而使PEDV能够破坏宿主先天免疫反应(图2)。一项研究表明,残基H226A、H241A和K282A对于PEDV NSP15的核糖核酸酶活性至关重要。通过使用双荧光素酶报告系统进行大规模筛选,研究人员确定NSP15是poly(I:C)诱导的IFN-β和IFN-λ激活的有效抑制因子——这一发现 pinpointed 了支撑PEDV免疫逃逸的关键机制。随后使用具有严格对照的感染性克隆进行的反向遗传学研究表明,NSP15对宿主IFN-I(IFN-β)和IFN-III(IFN-λ)反应的拮抗作用严格依赖于其内切核糖核酸酶活性,明确确立了其功能的分子基础。2021年,Gao等人证明传染性支气管炎病毒(IBV)NSP15通过减少宿主细胞中dsRNA的积累来逃避蛋白激酶识别并抑制SG形成。从机制上讲,EndoU核糖核酸酶活性被证明对SG抑制至关重要。对PEDV的平行研究表明,在LLC-PK1细胞中过表达NSP15显著抑制了eIF2α依赖性和非依赖性的SG组装。一致地,冠状病毒NSP15表达在多种细胞模型中普遍阻断了PKR-eIF2α-SG信号传导。鉴于催化核心结构域在冠状病毒中的高度保守性,这些发现表明NSP15介导了对宿主抗病毒反应的广泛保守的抑制。2.2.9 NSP16在冠状病毒复杂的基因表达和调控网络中,NSP16因其独特的功能性和特殊的保守性而成为病毒生命周期的重要组成部分。这种2'-O-甲基转移酶(MTase)在病毒RNA合成中起着关键作用。跨多个冠状病毒的序列分析显示,不同毒株间NSP16的氨基酸保守性异常高——表明其在病毒生存和传播中具有不可或缺且进化上保守的功能。关于PEDV介导的IFN拮抗作用的研究表明,NSP16在病毒-宿主相互作用中作为一种有效的免疫逃逸因子。从机制上讲,NSP16利用其甲基转移酶活性抑制IRF3磷酸化——这是先天免疫信号传导中的一个关键节点。受损的IRF3磷酸化直接阻断了RIG-I/MDA5触发的信号级联(图2),使PEDV能够逃逸宿主免疫监视并对抗抗病毒反应。结构和功能分析进一步证明,NSP16保守的KDKE基序是抑制IFN-β和ISRE启动子激活的关键结构域,为其免疫颠覆功能提供了机制性见解。将催化天冬氨酸残基突变为丙氨酸会消除甲基转移酶活性,显著削弱这些免疫颠覆功能。研究表明,NSP16显著下调RIG-I/MDA5介导的IFN-β和ISRE活性,从而减弱宿主抗病毒免疫。相应地,NSP16过表达显著抑制了IFIT家族成员(IFIT1, IFIT2, IFIT3)的mRNA水平——这些是关键的抗病毒效应因子,其受抑制的表达证实了NSP16的免疫抑制功能。值得注意的是,在PEDV的调控网络中,NSP10增强了NSP16介导的IFN-β抑制,揭示了协调的免疫逃逸。作为IFN-I产生途径中的核心转录因子,IRF3需要磷酸化才能进行核转位并与IFN-β启动子结合。NSP16直接抑制IRF3磷酸化,从而阻止其入核和随后的IFN-β基因转录,这显著减少了宿主细胞分泌IFN-β。从病毒的角度来看,降低的IFN-β水平减轻了复制过程中的免疫压力:病毒RNA聚合酶逃脱了IFN-β诱导的ISG的抑制,使得病毒基因组能够高效复制,而病毒蛋白翻译则不受ISG干扰,提高了病毒粒子组装效率。相反,从宿主的角度来看,不足的IFN-β无法激活邻近细胞中的抗病毒基因表达,使它们容易受到PEDV感染,并扩大了病毒在宿主体内的传播。此外,NSP16介导的RIG-I/MDA5驱动的IFN-β激活下调破坏了宿主涉及多个PRR的双重防御机制,促进了病毒在宿主细胞中的稳定定植,并促进了随后的病毒粒子释放和二次感染。这种协调的抑制例证了一种进化出的病毒策略,用于破坏先天免疫,其中NSP16在为PEDV持续存在创造允许的细胞内环境中发挥了关键作用。两种甲基转移酶NSP14和NSP16都拮抗先天免疫;然而,比较分析表明NSP16更有效地调节免疫相关基因表达并精确调控宿主反应。2.2.10 其他 NSPsPEDV NSP6通过PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导自噬并促进病毒在猪IEC中的复制。作为冠状病毒RNA复制机制的关键组成部分,NSP8与NSP7形成十六聚体复合物,介导核酸与NSP12的结合,构成最小的RNA聚合酶复合物。NSP8仅在相同温度下与NSP7和NSP12组装时才表现出高的RNA依赖性聚合酶活性。此外,PEDV NSP8在体外通过降低IRF1启动子活性来抑制IFN-III活性。使用感染性克隆的重构研究尝试——但未能——在重排NSP7和NSP8基因后拯救出有活力的病毒。这项工作以及积累的证据确立了NSP7和NSP8作为病毒复制必需的辅助因子,表明它们在PEDV介导的先天免疫抑制中的潜在作用,尽管其机制细节尚未解决。PEDV的非结构蛋白作为先天免疫逃逸的核心效应分子发挥作用,每种蛋白靶向宿主抗病毒信号级联的不同节点。总的来说,它们构成了一个协调的网络,不仅抑制IFN产生和阻断IFN信号传导,还逃避PRR的检测。这种多方面的策略对于PEDV在宿主细胞中建立持续性感染至关重要。2.3 辅助蛋白ORF3在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用作为PEDV中唯一已鉴定的辅助蛋白,约25 kDa的ORF3关键地调节病毒毒力和复制。ORF3主要定位于细胞质,部分分布于ER和高尔基体。它在受感染细胞的核周区域和囊泡结构中与S蛋白共定位并相互作用,共同调节病毒复制。ORF3抑制IFN-I(IFN-β)和IFN-III(IFN-λ1)的产生,尽管其精确的抑制机制有待进一步验证。Ye等人建立了稳定表达ORF3的Vero细胞来研究其亚细胞定位和宿主相互作用,同时评估其对病毒粒子产生的影响。结果显示ORF3定位于细胞质,延长S期从而破坏细胞周期进程,并且与天然Vero细胞相比增加了囊泡形成。值得注意的是,减毒PEDV在表达ORF3的细胞中比强毒株复制更有效。此外,ORF3通过细胞凋亡和自噬途径对病毒复制施加双重调节:它直接抑制受感染细胞的凋亡以增强病毒增殖,同时促进LC3-I向LC3-II的转换以诱导自噬流。ORF3在ER中积累,上调GRP78表达并激活PERK-eIF2α通路,从而触发ERS。这启动了未折叠蛋白反应(UPR)——一种恢复蛋白质稳态的保守机制——最终诱导细胞死亡和自噬。ORF3还通过调节NF-κB信号传导来拮抗宿主先天免疫,具体通过:(i)抑制IκBα和核因子p65的磷酸化,以及(ii)损害p65核转位(图2),这共同减少了促炎细胞因子的产生(例如,IL-6, IL-8)。矛盾的是,虽然ORF3增强了IκBβ介导的NF-κB启动子活性,但它反直觉地抑制了IκBβ驱动的IFN-β启动子激活和mRNA表达。过表达实验证实了ORF3抑制poly(I:C)诱导的IFN-I产生的能力。3. 自噬对PEDV逃逸宿主先天免疫的影响病毒对靶细胞的感染通常诱导细胞自噬和程序性细胞死亡。虽然病毒利用宿主ER折叠新生的病毒蛋白,但未折叠蛋白的过度积累会触发ERS,从而诱导自噬。Lin等人证明,用100 nM雷帕霉素(一种诱导自噬的mTOR通路抑制剂)处理PEDV感染的IPEC-J2细胞,可增强PEDV复制,证实了自噬的促病毒作用。3.1 PEDV通过ERS诱导自噬ERS是一种关键的细胞应激反应机制,其中UPR处理ER腔内的错误折叠蛋白。这个质量控制系统在检测到蛋白质错误折叠时启动多方面的调节措施,包括减弱进一步蛋白质向ER的转运以防止腔内过度拥挤——从而维持蛋白质稳态。从病毒学角度来看,病毒通常利用宿主ER在合成后折叠新生的病毒蛋白。然而,ER腔内未折叠蛋白的过度积累通过超载诱导的信号传导触发ERS。细胞自噬——一种溶酶体依赖性降解途径——构成了另一个可由多种刺激(包括ERS)诱导的基本生物过程。在ERS激活期间,自噬被上调以消除异常蛋白质和受损细胞器,从而维持细胞稳态。在一系列关于PEDV感染机制的研究中,Xu等人首先用PEDV感染宿主细胞,随后检测到病毒结构蛋白E和N在ER内大量积累。这一观察促使研究这些基本结构成分的亚细胞定位是否与宿主生理变化相关。为了解决这个问题,该团队设计了检查E/N蛋白与ERS之间关系的实验。结果表明,这两种蛋白都显著诱导宿主细胞中的ERS——这一结论得到了多个实验数据集的强有力支持。鉴于ER在蛋白质合成、加工和功能稳态中的关键作用,这些发现表明在PEDV感染期间,E和N蛋白可能通过触发ERS破坏ER功能,从而损害细胞生理学。这一机制为PEDV如何操纵宿主细胞过程以促进感染提供了关键见解。Zou等人揭示了一个值得注意的机制,即在PEDV感染期间主要定位于ER的ORF3蛋白通过升高GRP78表达来激活PERK-eIF2α信号轴,从而诱导ERS。此外,这种病毒蛋白通过促进LC3-I向LC3-II的转换(这是自噬体形成的关键步骤)来触发自噬。关键的是,使用4-PBA药理学抑制ERS显著抑制了LC3脂化,证明ORF3诱导的自噬在机制上依赖于ERS激活。3.2 PEDV相关蛋白对自噬的调控除了NSP6介导的通过自噬依赖性逃逸先天免疫的宿主免疫通路调节外,PEDV还部署多种病毒蛋白——包括N蛋白、NSP2和ORF3——通过不同的机制利用自噬。N蛋白诱导ERS,间接触发自噬,同时利用此过程降解抑制IFN-β产生的抗病毒宿主蛋白(例如,IRF3, TBK1)。NSP2招募选择性自噬受体NBR1来介导TBK1的自噬降解,从而瓦解关键的先天免疫信号枢纽。ORF3激活PERK-eIF2α轴以驱动ERS相关的自噬,该过程严格依赖于GRP78上调。总的来说,这些蛋白通过靶向自噬通路的不同节点,协调了一个协同的自噬依赖性免疫逃逸网络。然而,它们之间的精确相互作用和信号串扰需要进一步研究,以阐明PEDV对宿主防御的系统性破坏。4. PEDV通过隐藏PAMP逃逸宿主先天免疫在病毒-宿主相互作用过程中,病毒进化出复杂的逃逸策略以保持基因组完整性并确保生产性感染。关键策略包括病毒内切核糖核酸酶活性和5'帽结构,这些可以保护病毒RNA免受宿主识别和降解。此外,非结构蛋白NSP14的N7-MTase活性对于病毒转录/翻译是不可或缺的,同时它通过将病毒mRNA伪装成“自身”来破坏宿主防御——特别是阻止PRR启动针对病毒mRNA的先天免疫反应。PEDV NSP15具有内切核糖核酸酶活性,使其能够通过切割病毒dsRNA来实现免疫逃逸,从而减少积累并防止被宿主传感器MDA5和PKR识别。关键的是,NSP15的EndoU催化功能表现出情境依赖的可塑性——受dsRNA二级结构和转录后修饰的调节——能够动态适应细胞内条件。这种结构灵活性允许NSP15抑制dsRNA传感器的激活,最终促进持续性病毒复制。PEDV NSP16,一种甲基转移酶家族酶,催化病毒RNA帽修饰。这种生化模拟使病毒RNA在结构上与宿主mRNA无法区分,有效地逃避了MDA5的监视并减少了抗病毒免疫激活。在RNA病毒复制过程中,不可避免地产生dsRNA和5'-三磷酸RNA,通常会触发PRR介导的免疫反应。然而,通过包括NSP15和NSP16在内的NSPs的协同活动,PEDV破坏了宿主免疫监视,确保持续的病毒复制和传播。5. PEDV逃逸宿主先天免疫的其他途径MAPK信号通路通过关键介质ERK、JNK和p38协调细胞对细胞内和细胞外刺激的反应。在PEDV感染期间,ERK和p38的激活反常地增强了病毒复制,而不诱导宿主细胞周期阻滞或细胞凋亡。Guo等人证明,PEDV利用泛素-蛋白酶体途径降解磷酸化的STAT1(p-STAT1),从而抑制IFN信号传导。此外,感染触发caspase-8介导的Ras-GTP酶激活蛋白结合蛋白1的切割,并破坏SG组装以促进病毒复制。PEDV还通过蛋白酶体依赖性机制降解分区缺陷蛋白3(PARD3)——一种维持上皮紧密连接的支架蛋白——以促进病毒增殖。关键的是,HSP27通常通过激活NF-κB来诱导IFN-β和下游ISG,从而增强抗病毒反应。然而,PEDV在Marc-145细胞中抑制HSP27功能,减弱IFN-β和ISG表达以逃逸宿主免疫。6. 结束语近年来,关于PEDV逃逸宿主先天免疫系统已取得显著进展。研究揭示了PEDV采用多种复杂机制来破坏宿主免疫监视或拮抗先天免疫反应。这些包括直接或间接抑制宿主IFN产生、隐藏其PAMP以避免被宿主PRR识别,以及通过NF-κB信号传导等途径减弱炎症反应。此外,PEDV利用宿主细胞生理过程,包括自噬、ERS、细胞凋亡和各种宿主细胞信号通路,以促进病毒复制和逃逸先天免疫。虽然当前研究揭示了PEDV免疫调控的部分机制,但该领域仍存在显著的知识空白,这同时描绘了未来研究的有希望的方向。一方面,不同免疫逃逸机制在体内的层级贡献尚未确定。例如,在自然感染期间,E蛋白介导的ERS、IL-8表达调控、NF-κB信号调节或其他潜在未知策略是否在病毒感染和传播中起主导作用,需要通过动物模型中的动态追踪实验来验证。另一方面,病毒蛋白之间是否存在协同或拮抗效应(例如,NSP10增强NSP14活性以协同抑制IFN反应),从而形成更高效的免疫逃逸网络,这是一个未解的难题。此外,宿主异质性对免疫逃逸的影响仍不清楚——PEDV的逃逸效率是否会因宿主年龄、品种或不同感染部位导致的免疫分子(如RIG-I和IRF3的表达水平)差异表达而改变?这些问题的答案需要在未来研究中建立更真实的感染模型。从技术角度来看,多组学整合分析可能是一个关键的解决方案。通过结合转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据,这种方法可以系统地识别PEDV感染后宿主免疫通路中的核心调控节点,同时发现新的病毒-宿主相互作用靶点。超分辨率成像技术(例如,STED, SIM)将能够直接可视化病毒蛋白与宿主分子之间的原位结合动力学,阐明亚细胞定位对免疫调节的机制性影响。此外,基于已知相互作用位点的靶向干预实验可以功能性验证关键机制,为开发新的预防和控制策略提供直接证据。总之,未来的研究应采用“机制阐明—技术验证—转化应用”的框架。通过不断发现和解决未解问题,不仅可以加深我们对PEDV如何突破宿主先天免疫屏障的理解,还可以为设计更有针对性和适应性的对策(如多表位疫苗和免疫调节剂)奠定基础。最终,这些努力将有助于保障动物健康,促进畜牧业的可持续发展。
    12-04

    2025

  • 哈兽研揭示非洲猪瘟病毒B169L蛋白具有形成阳离子通道和调控病毒复制的“双重作用”

    近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所揭示了非洲猪瘟病毒(ASFV)内膜蛋白B169L的功能,该蛋白可在细胞的内质网膜上形成阳离子通道并促进钙离子外流,从而激活NLRP3炎症小体,促进病毒诱导的炎症反应。相关研究成果在线发表在《PLoS Pathogens》上。ASFV感染猪诱导大量促炎细胞因子的产生,并导致严重的炎症反应是造成非洲猪瘟高致死率的重要原因,但其机制尚未完全明确。该研究发现,B169L蛋白可形成寡聚化的钙渗透性阳离子通道,即功能性病毒孔蛋白,引起内质网钙离子外流进而激活NLRP3炎症小体。其中,B169L蛋白的第29、55 和 57位氨基酸残基是离子通道形成和促炎信号转导的关键位点。进一步研究发现,B169L蛋白定位于病毒粒子内膜,敲低B169L基因显著降低了病毒的复制水平,并抑制炎症小体的激活。该研究发现了内膜蛋白B169L具有形成离子通道和调控病毒复制的“双重作用”,系统揭示了其通过调控内质网钙离子外流进而驱动炎症小体激活的新机制,为ASFV的致病机制和潜在抗病毒靶点研究提供了新见解。 哈兽研猪烈性传染病创新团队博士生李佳琪、中科院上海药物研究所博士生李齐光为论文共同第一作者,哈兽研猪烈性传染病创新团队仇华吉研究员、李素研究员,中科院上海药物研究所高召兵研究员、夏冰清副研究员为通讯作者。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金和黑龙江省自然科学基金研究团队项目的资助。原文链接:https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1013686
    12-04

    2025

  • 猪流行性腹泻病毒如何逃逸宿主先天免疫?

    要猪流行性腹泻病毒(PEDV)是引起猪流行性腹泻(PED)的病原体,会导致猪只呕吐、水样腹泻和严重脱水。该病毒对新生仔猪表现出极高的致死率,对全球养猪业构成重大威胁并造成巨大的经济损失。宿主先天免疫系统是抵御病毒入侵的主要防线;然而,PEDV采用多种策略来逃逸这种免疫反应。本综述系统总结了PEDV逃逸宿主先天免疫的多种分子机制,包括通过病毒编码的蛋白干扰宿主细胞内信号通路、拮抗宿主的抗病毒因子及相关免疫基因以抑制先天免疫反应、以及调控宿主细胞的自噬过程,从而实现逃逸宿主先天免疫。全面理解PEDV如何破坏先天免疫对于制定有效的控制策略和治疗方法至关重要。本综述旨在为抗击PED提供新的见解和潜在靶点。关键词:PEDV;PED;先天免疫;免疫逃逸;控制策略与治疗方法1. 引言猪流行性腹泻(PED)是一种主要由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起的急性肠道疾病,其特征是腹泻、呕吐、采食量减少和脱水。虽然所有年龄和品种的猪均易感,但该病毒对14日龄内的仔猪威胁最为严重,极大地危害养猪业并在全球范围内造成巨大的经济损失。PEDV属于甲型冠状病毒属,是一种有包膜的单股正链RNA病毒。其基因组大小约为28 kb,包含一个5'非翻译区(UTR)、至少七个开放阅读框(ORF1a, ORF1b, 以及 ORF2 至 ORF6)和一个3' UTR。ORF1a和ORF1b代表主要的非结构蛋白(NSP)编码区。这两个ORF之间存在46个核苷酸的重叠,促进了核糖体移码,从而能够翻译出一个大的多聚蛋白(pp1ab)。随后,pp1ab通过蛋白水解切割产生16个NSP(NSP1 至 NSP16)。靠近3'末端的其余ORF(ORF2 至 ORF6)编码四种结构蛋白:刺突蛋白(S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)。宿主进化出了一个复杂的免疫系统,包括先天性和适应性免疫两部分,以应对病原体威胁。先天免疫系统通过物理化学屏障——包括皮肤、黏膜表面以及酶和补体蛋白等化学物质——作为第一道防线,阻止微生物入侵。病原体突破屏障后,受感染细胞释放细胞因子和趋化因子启动炎症反应,招募吞噬细胞和抗原呈递细胞(APC)以清除病原体。对于逃逸这些机制的病原体,适应性免疫系统通过APC介导的MHC分子抗原呈递被激活,触发病原体特异性的T和B淋巴细胞反应,产生中和抗体并建立免疫记忆。这两个层级提供了广谱、快速的保护,在感染早期主要由先天免疫介导。作为专性细胞内病原体,病毒被宿主模式识别受体(PRR)检测到,这些受体识别病原体相关分子模式(PAMP),例如病毒核酸,从而诱导干扰素(IFN)和促炎细胞因子的产生,以建立抗病毒状态。然而,包括PEDV在内的病毒已经进化出对抗策略来破坏先天免疫信号传导,从而促进病毒复制和致病机制。本综述系统阐述了PEDV逃逸宿主先天免疫的多种分子机制。PEDV通过其结构蛋白、非结构蛋白和辅助蛋白的协同作用,采用复杂的免疫逃逸策略,通过破坏细胞内信号通路、拮抗抗病毒效应因子和免疫相关基因以及劫持细胞自噬过程,共同削弱宿主先天免疫。值得注意的是,PEDV逃逸宿主先天免疫的能力是其在宿主体内持续存在并在猪群中高效传播的主要原因。因此,阐明这种免疫逃逸的核心机制对于克服当前PED控制策略的瓶颈至关重要。这些机制不同但功能趋同的干预措施使PEDV能够系统性地绕过先天免疫监视,并建立一个有利于病毒复制的细胞环境。阐明这些分子策略不仅增进了我们对冠状病毒致病机制的理解,也为开发有针对性的对策提供了合理的框架,包括蛋白特异性抑制剂、自噬调节化合物以及基于结构的、具有增强效力的疫苗设计,以对抗这种造成巨大经济损失的猪病原体。2. 病毒编码蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用2.1. 结构蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用_2.1.1. S蛋白PEDV S糖蛋白,作为病毒包膜上最大的结构蛋白,通过一个复杂的两步机制协调病毒进入。这种三聚体糖蛋白由S1(残基1–789)和S2(790–1383)亚基组成,其中S1结构域含有关键的中和表位(包括S1[0], S1[A], COE, SS2, SS6, 和C末端表位)以及两个功能不同的受体结合结构域(S1-NTD 和 S1-CTD),它们共同决定了病毒的抗原性和宿主细胞附着。S1与受体结合后,构象变化暴露出蛋白水解切割位点,导致S1/S2亚基解离,随后由S2介导膜融合——这是一个由融合肽插入宿主膜启动的过程。S蛋白上免疫优势表位的战略性分布,特别是在S1结构域(氨基酸 1–219, 435–485, 499–638, 748–755, 764–771)和C末端(氨基酸 1368–1374),使这种结构蛋白成为基于表位的疫苗设计的首要靶点。这些分子特征不仅阐明了PEDV的入侵策略,也为开发针对这种具有重要经济意义的猪病原体的靶向干预措施提供了结构框架。I型干扰素(IFN-I)是触发宿主抗病毒防御的关键先天免疫细胞因子。从机制上讲,PEDV的S蛋白直接与宿主表皮生长因子受体(EGFR)结合。随后的EGFR激活启动下游JAK2-STAT3信号传导,其中STAT3作为IFN-I产生的转录抑制因子(图1)。这一级联反应因此抑制了IFN-I介导的抗病毒反应。值得注意的是,S1亚基在PEDV感染期间成为细胞凋亡的有效诱导剂。通过促进程序性细胞死亡,S1促进了病毒的释放,并使病毒能够逃逸细胞内免疫监视——这是一种增强病毒传播同时对抗宿主防御机制的策略。同时,S蛋白与EGFR相互作用,抑制黏膜抗病毒细胞因子的产生——特别是关键的黏膜干扰素IFN-λ——从而进一步损害黏膜免疫监视功能。图1:结构蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用。具体而言,这些结构蛋白抑制JAK2/STAT3、NF-κB和IRF等关键节点,干扰TLR3、TLR7和RIG-I/MDA-5等PRR,并拮抗IFN刺激因子。它们不仅能对宿主先天免疫反应产生拮抗作用,还能通过这种拮抗作用协助病毒逃逸宿主先天免疫防御。EGFR:表皮生长因子受体;poly(I:C):聚肌苷酸-聚胞苷酸;JAK2:Janus激酶2;STAT3:信号转导与转录激活因子3;TLR3:Toll样受体3;MAVS:线粒体抗病毒信号蛋白;IKKα:IκB激酶α;IKKε:核因子κB抑制因子ε激酶;STING:干扰素基因刺激物。该图由BioGDP.com创建。2.1.2 M蛋白PEDV M蛋白是一种高度保守的227个氨基酸的III型糖蛋白,在病毒粒子组装和出芽中扮演多重角色,同时也是一个关键的免疫原性结构成分。在感染过程中,M蛋白遍布细胞质,并通过下调细胞周期蛋白A诱导猪肠上皮细胞(IEC)的S期细胞周期阻滞。从机制上讲,M蛋白与真核翻译起始因子3L(eIF3L)相互作用,抑制这种病毒复制的负调控因子以增强PEDV的增殖。此外,M蛋白对包括RIG-I、TLR3、TLR7和干扰素调节因子3(IRF3)在内的先天免疫传感器表现出广泛的拮抗作用。它通过结合IRF7相互作用结构域(ID),特异性靶向IRF7——IFN-I产生的主要转录调节因子。这种相互作用阻碍了TBK1/IKKε介导的磷酸化,从而抑制了IRF7二聚化、核转位以及随后的IFN-I诱导。此外,M蛋白抑制仙台病毒诱导的IFN-β、ISG52和ISG56的表达(图1)。作为这些免疫逃逸策略的补充,M蛋白与热休克蛋白70(HSP70)形成复合物,调节宿主先天免疫和病毒复制效率。2.1.3 E蛋白E蛋白是PEDV最小的结构成分(76个氨基酸),促进病毒粒子的组装和出芽,同时表现出战略性的免疫颠覆。E蛋白主要定位于内质网(ER),通过上调葡萄糖调节蛋白78(GRP78)诱导ER应激(ERS)。同时,它激活NF-κB信号并增强白细胞介素-8(IL-8)和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达——尽管这些事件可能在感染后期显现。相比之下,感染早期阶段的特点是E介导的NF-κB激活抑制,可能维持病毒复制。作为一个重要的IFN-I拮抗剂,PEDV E蛋白抑制IFN-I的产生。现有证据表明,PEDV的E蛋白可以通过阻断RIG-I介导的信号通路和干扰IRF3的激活来抑制poly(I:C)诱导的IFN-β和ISG的产生(图1)。E蛋白还可以直接结合IRF3,将其滞留在细胞质中并阻断其入核,从而抑制IFN-β的转录。真核翻译起始在其限速步骤受到四种eIF2α激酶——PKR、PERK、HRI和GCN2——的关键调控,它们通过磷酸化eIF2α来控制蛋白质合成。该过程的核心是eIF4F起始复合物,包括eIF4E、eIF4G和eIF4A,其中eIF4B和多聚腺苷酸结合蛋白(PABP)作为必需的辅助因子。在PEDV感染期间,E蛋白增强GRP78和钙联接蛋白(CANX)的表达,同时增强PKR和PERK的磷酸化。这种双重作用激活了ERS反应的PERK/eIF2α通路,从而抑制宿主蛋白质翻译。从机制上讲,E诱导的eIF2α磷酸化触发了应激颗粒(SG)的形成——这是一种翻译沉默的核糖核蛋白聚集体。ER定位的E蛋白进一步将ER结构重组为点状结构,并上调G3BP1以促进SG组装。至关重要的是,E蛋白的过表达导致全局翻译停滞和内源性蛋白质合成衰减,而不改变mRNA转录水平,证实了翻译(而非转录)抑制。总的来说,PERK/eIF2α激活对于SG生物发生和翻译停滞都是必需的。2.1.4 N蛋白PEDV N蛋白是PEDV编码的表达最丰富且高度保守的结构蛋白,主要定位于宿主细胞质,负责协调病毒RNA的转录/复制并调节宿主细胞代谢。此外,N蛋白在宿主-病原体冲突期间采用多方面的策略来颠覆细胞生理学。关键的是,它延长S期进程并抑制宿主细胞增殖——从而为强大的病毒复制创造了有利条件。同时,N蛋白破坏ER稳态,引发错误折叠蛋白的积累,从而损害ER功能并诱导ERS。它还上调IL-8表达并劫持自噬以促进病毒复制。至关重要的是,N蛋白通过拮抗I型(IFN-I)和III型干扰素(IFN-λ)来执行协调的免疫逃逸。从机制上讲,它直接结合TANK结合激酶1(TBK1),抑制IRF3磷酸化和核转位以抑制IFN-I产生。N蛋白通过对抗IRF3和NF-κB激活进一步阻断IFN-β和ISG表达,同时阻碍RIG-I/MDA5/MAVS/TRAF3介导的IFN-β启动子活性(图1)。矛盾的是,尽管N蛋白通过猪肠道TLR2/3/9通路激活NF-κB,但它通过阻断NF-κB核转位来拮抗IFN-λ的产生。在表观遗传学上,N介导的组蛋白去乙酰化酶1(HDAC1)抑制增强了STAT1乙酰化。这种翻译后修饰抑制了STAT1磷酸化,随后损害了其核转位和抗病毒基因表达——最终实现免疫逃逸。PEDV的结构蛋白通过协同作用,共同建立了针对宿主先天免疫的多层次防御策略。例如,S蛋白通过利用EGFR-JAK2-STAT3信号轴破坏IFN-I产生,并通过诱导细胞凋亡促进病毒释放。M蛋白靶向干扰素调节因子7(IRF7)和多个PRR,从而破坏IFN介导的信号级联。同时,E蛋白通过激活PERK/eIF2α通路抑制RIG-I信号传导和宿主蛋白质翻译。N蛋白通过阻碍TBK1-IRF3和NF-κB通路来拮抗I型和III型干扰素(IFN-I/λ)。总的来说,这些结构蛋白靶向先天免疫信号传导的关键节点,同时也损害细胞稳态(例如,ER功能、细胞周期进程),从而为病毒复制创造一个优化的环境。2.2. NSPs在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用2.2.1 NSP1从pp1a的N末端加工而来的110个氨基酸的NSP1,定位于宿主线粒体、ER和高尔基体,以促进病毒基因表达。在所有21种PEDV蛋白中,NSP1构成了最有效的IFN拮抗剂。冠状病毒NSP1蛋白——在甲型和乙型冠状病毒中作为属特异性标记物保守存在——尽管序列同一性低,但作为关键的IFN抑制因子发挥作用。至关重要的是,它们共享一个保守的核心结构域,赋予其相似的生物学功能。从机制上讲,SARS-CoV(乙型冠状病毒)NSP1结合40S核糖体亚基,使翻译失活并触发宿主mRNA的内切核酸酶切割。它同时通过抑制IFN产生和先天免疫来抑制抗病毒信号传导。MERS-CoV NSP1表现出类似的宿主基因抑制功能。类似地,PEDV NSP1拮抗先天免疫,其N93/95A突变显著减弱了病毒的适应性:突变体感染的细胞表现出6.8倍升高的IFN-β mRNA、增强的IFN敏感性以及受损的复制效率——证明了NSP1在免疫逃逸中不可或缺的作用。体内新生仔猪攻毒研究表明,N93/95A突变体能够提供针对致死性感染的完全保护,防止严重的水样腹泻和死亡。这些发现确立了N93/N95残基作为PEDV毒力和免疫逃逸的结构决定因素,其中突变从根本上改变了病毒的致病机制。先前的证据表明,NSP1中包含N93和N95残基的区域可能直接参与结合宿主相关蛋白。N93/95A突变诱导该区域结构改变,损害了其与CREB结合蛋白(CBP)的相互作用。因此,该突变无法有效阻断CBP-IRF3复合物的形成,导致IFN-I和干扰素刺激基因(ISG)的表达上调。这些发现表明,N93和N95残基通过维持NSP1与宿主蛋白之间的正确结合,在NSP1介导的免疫逃逸中发挥关键作用,从而抑制宿主免疫反应。虽然MAVS主要驱动IFN-I诱导,而过氧化物酶体通过过氧化物酶体MAVS依赖性信号传导——由IRF1协调——促进IFN-λ产生,但NSP1通过阻断IRF1核转位和减少过氧化物酶体丰度来抑制IFN-III。除了IFN拮抗作用外,NSP1阻碍NF-κB核转位并抑制IFN-β和促炎细胞因子(TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-15, IL-17)的表达。在PEDV感染的LLC-PK1细胞早期,NSP1靶向IκBα磷酸化和泛素化,阻止p65核转位,从而终止NF-κB信号传导——有效地沉默抗病毒细胞因子级联反应(图2)。最近的证据表明,PEDV NSP1通过靶向NLRC5——MHC-I基因的主要反式激活因子——选择性抑制病毒诱导的MHC-I上调。值得注意的是,NSP1在生理条件下不改变NLRC5或MHC-I的基础表达,表明其专门在病毒感染期间抑制新生NLRC5 mRNA的翻译(图2)。这种靶向抑制使受感染细胞通过减少MHC-I表面表达来模拟未感染的表型,从而逃避免疫监视。由CD8+ T细胞和自然杀伤(NK)细胞的监视。因此,受感染细胞逃脱了细胞毒性清除,通过削弱适应性免疫促进了持续性病毒感染。图2:NSPs和辅助蛋白在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用。感染宿主细胞后,PEDV通过其NSPs和辅助蛋白涉及的机制拮抗宿主先天免疫反应,从而促进病毒逃逸宿主免疫防御。PEDV感染后,宿主细胞启动免疫信号级联,随后主要被病毒NSP家族蛋白和ORF3蛋白抑制。病毒识别通过细胞膜上的TLR发生,激活MyD88和TRIF等通路,而包括RIG-I和MDA5在内的细胞内PRR检测病毒RNA,触发MAVS介导的信号通路。PEDV的NSPs抑制IRF和NF-κB等关键信号分子,破坏IFN-I的产生和信号传导。此外,这些NSPs抑制核内抗病毒因子,包括ISG。此外,PEDV干扰MHC-I抗原呈递途径,进一步使NK细胞难以识别受感染细胞。总的来说,这些机制战略性地使PEDV能够逃逸宿主先天免疫系统。TLR:Toll样受体;TIRAP:Toll白介素1受体结构域衔接蛋白;TRAM:Toll样受体衔接分子;MyD88:髓样分化初级反应蛋白88;TRIF:含TIR结构域的衔接子诱导干扰素-β;IRAK4:白介素-1受体相关激酶4;TAB1:TGF-β激活激酶1和MAP3K7结合蛋白1;TAK1:转化生长因子-β激活激酶1;IKKβ:IκB激酶β;IKKα:IκB激酶α;IκBα:核因子κB抑制因子α;IKKε:核因子κB抑制因子ε激酶;ISG:干扰素刺激基因;STING:干扰素基因刺激物;ISRE:干扰素刺激反应元件。该图由BioGDP.com创建。2.2.2 NSP2FBXW7作为一种先天抗病毒因子,能增强RIG-I和TBK1的表达,同时诱导ISG以提高宿主的抗病毒状态。PEDV NSP2通过与FBXW7相互作用并将其靶向进行K48连接的泛素-蛋白酶体降解来抵消这种防御,从而抑制细胞抗病毒免疫(图2)。最近的研究进一步确定NSP2是一个靶向TBK1的毒力决定因子。从机制上讲,NSP2诱导巨自噬并招募选择性自噬受体NBR1(BRCA1基因邻接基因1),随后NBR1介导TBK1的K48连接泛素化并将其递送至自噬体进行降解。这确定了肠道冠状病毒NSP2是通过NBR1介导的TBK1选择性自噬来抑制先天免疫的主要调节因子。2.2.3 NSP3作为PEDV基因组编码的最大的跨膜蛋白,NSP3具有复杂的结构,具有两个木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)结构域,命名为PLP1和PLP2。先前的证据表明,PEDV在感染期间破坏IRF3激活,从而阻断双链RNA(dsRNA)诱导的IFN-β产生。在这种免疫逃逸范式中,PLP2通过其去泛素化酶(DUB)活性作为关键的IFN拮抗剂,该活性降低了受感染细胞中全局泛素化蛋白水平。此外,PEDV PLP2表现出严格的底物特异性——处理K48和K63连接的多聚泛素链,具有强大的DUB功能。除了这些功能外,PEDV PLP2在先天免疫调节中表现出强大的抑制活性。它物理性地与RIG-I和STING相互作用(通过免疫共沉淀证明)并对这两个分子进行去泛素化。这种修饰强烈抑制了RIG-I和STING信号通路的激活,从而减少了IFN的产生。此外,PEDV编码的PLPro作为一种免疫逃逸效应因子,对抗ISG,从而削弱宿主抗病毒防御以促进持续性病毒复制(图2)。对SARS-CoV和TGEV NSP3的补充研究揭示了保守的机制,即NSP3通过抑制IκBα泛素化以及抑制p56磷酸化和核转位来阻断NF-κB介导的细胞因子反应。PEDV是否利用相同的途径进行免疫逃逸仍是一个有待进一步研究的开放性问题。2.2.4 NSP5NSP5在冠状病毒复制中作为一种必需的3C样蛋白酶(3CLpro),执行对病毒生命周期至关重要的蛋白水解加工。鉴于其在多聚蛋白成熟中不可替代的作用,该酶也被称为主要蛋白酶,其催化活性依赖于由Cys145和His41组成的催化二聚体。值得注意的是,NSP5在所有已知的冠状病毒中表现出异常的进化保守性,保持高度保守的氨基酸序列和三级结构。在生理条件下,该蛋白酶主要作为同源二聚体运作,精确切割病毒前体多聚蛋白pp1a/pp1ab。这种加工产生非结构蛋白NSP4-NSP16,它们共同支撑病毒结构完整性和复制功能。NF-κB必需调节剂(NEMO)是宿主先天免疫中的关键分子,协调RNA病毒响应中NF-κB、IRF3和IRF7的激活,从而控制IFN的产生。先前的一项研究表明,NEMO不仅促进MAVS介导的IKKα/β激活,而且对于最佳的TBK1/IKKε磷酸化也是不可或缺的——这是先天免疫信号级联中的关键事件。值得注意的是,PEDV通过其NSP5靶向NEMO来破坏宿主免疫防御。除了其作为负责病毒多聚蛋白内大部分切割的半胱氨酸蛋白酶的既定作用外,NSP5还作为一种有效的IFN拮抗剂,利用其蛋白水解活性在PEDV感染期间在谷氨酰胺231(Q231)处切割NEMO。这个切割位点在进化上是保守的,并严重破坏了IFN诱导所需的NEMO依赖性NF-κB激活。同时,NSP5靶向转录因子STAT2进行蛋白水解切割。这些双重切割事件破坏了NEMO介导的IFN诱导能力,并破坏了IFN-I信号级联,最终导致IFN-I产生显著减弱。这种多管齐下的逃逸策略促进了PEDV逃逸宿主免疫监视(图2)。上述蛋白水解活性代表了PEDV采用的一种关键免疫逃逸策略。同时,PEDV NSP5通过抑制其TBK1上游的激活级联来破坏RIG-I/MDA5信号轴(图2)。关键的是,由于TBK1是连接病原体识别和IFN诱导的中心信号枢纽,这种上游阻断使NSP5能够在起始阶段破坏先天免疫反应。通过在最早的检查点中止抗病毒信号的启动,NSP5为病毒在宿主细胞内的复制、组装和传播创造了时间和空间优势。2.2.5 NSP6作为在PEDV感染期间协调宿主自噬的关键NSP,NSP6在劫持宿主细胞生理以促进病毒复制方面发挥着核心作用。在猪肠上皮细胞(IPEC-J2)中,NSP6通过下调mTOR及其下游效应因子p7056K的磷酸化来抑制PI3K/Akt/mTOR信号轴,从而诱导自噬体形成。关键的是,干扰内源性p53表达显著减弱了NSP6诱导的自噬并降低了病毒滴度,证实了NSP6介导的自噬依赖于PI3K/Akt/mTOR-p53轴,并且对于病毒在肠道细胞中的高效复制至关重要。值得注意的是,NSP6的自噬诱导机制表现出细胞类型特异性。在Vero细胞中,PEDV感染不会引起mTOR磷酸化的显著变化;相反,NSP6通过激活AMPK-ULK1和JNK通路触发自噬,不依赖于PI3K/Akt级联反应。这种差异可能归因于信号通路基线活性的差异以及不同细胞类型中NSP6相互作用蛋白的不同表达谱,表明PEDV灵活地调整其自噬调节策略以优化在不同宿主微环境中的感染。此外,作为冠状病毒复制-转录复合物(RTC)的一个组成部分,NSP6诱导的自噬不仅为病毒复制提供能量和底物,还降解宿主抗病毒蛋白(例如,IRF3, TBK1)以抑制先天免疫反应。这建立了一个协同的“自噬诱导-免疫抑制-病毒复制”循环,增强了PEDV逃逸宿主防御的能力。2.2.6 NSP7由83个氨基酸组成的NSP7在不同的PEDV毒株中表现出高度的序列保守性。亚细胞定位研究证实其在宿主细胞中主要具有细胞质功能。作为一种保守的病毒蛋白,NSP7在PEDV免疫逃逸中起着关键作用,特别是在破坏宿主IFN-I反应方面。通过量化启动子活性的双荧光素酶报告基因检测和基于qPCR的基因表达分析,我们证明NSP7剂量依赖性地抑制IFN-α诱导的IFN刺激反应元件(ISRE)启动子激活,从而抑制下游ISG表达(图2)。NSP7通过多层机制拮抗IFN-I信号传导。它破坏IFN-α触发的JAK-STAT信号传导,减弱ISG表达。矛盾的是,免疫印迹分析表明,NSP7既不改变JAK1、Tyk2、STAT1或STAT2的蛋白丰度或磷酸化动力学,也不阻碍干扰素刺激基因因子3(ISGF3)复合物的组装。关键的是,NSP7通过竞争性结合STAT1并破坏其被核转运蛋白α1(KPNA1)——STAT蛋白主要的核输入衔接子——识别来阻断STAT1/STAT2的核转位(图2)。这种KPNA1的隔离取消了ISGF3的核运输,最终抑制了IFN-I信号传导和下游抗病毒基因表达,以促进病毒免疫逃逸。此外,PEDV NSP7靶向MDA5并与其 caspase 募集结构域(CARD)相互作用,从而将MDA5与蛋白磷酸酶1(PP1)催化亚基PP1α和PP1γ隔离开。这种相互作用阻断抑制了MDA5 Ser828的去磷酸化,从而维持了MDA5的失活状态并损害了MDA5介导的IFN产生。2.2.7 NSP10 和 NSP14NSP14在冠状病毒家族中高度保守。所有同源物都具有双重催化活性:3'–5'外切核糖核酸酶(ExoN)校对和N7-甲基转移酶(N7-MTase)帽修饰。通过协同的ExoN介导的RNA错误校正和N7-MTase驱动的RNA帽甲基化,这种双功能酶确保了基因组复制的保真度——为稳定的病毒传播和准确的遗传信息传递提供了机制基础。通过组合过表达和RNAi策略在人和猪细胞中对NSP14功能进行的系统评估一致显示,其剂量依赖性地降低了RIG-I蛋白水平而不改变mRNA丰度,表明存在翻译后调控。放线菌酮追踪实验表明,NSP14将RIG-I的半衰期从约6小时缩短至2小时。这种降解被蛋白酶体抑制剂MG132完全阻断,但不受溶酶体抑制剂影响,明确涉及泛素-蛋白酶体途径。免疫共沉淀、共定位和截短突变分析确定了NSP14的N端1–180氨基酸结构域与RIG-I的CARD之间存在直接结合,为降解提供了结构基础。在功能上,双荧光素酶报告基因检测显示,NSP4使RIG-I介导的IFN-β启动子活性降低了约70%。作为关键的PRR,RIG-I通常检测PEDV RNA以激活MAVS通路,从而促进IRF3磷酸化和核转位,诱导IFN-I产生并建立抗病毒状态。然而,NSP14介导的RIG-I降解显著降低了宿主细胞识别PEDV RNA的能力,损害了MAVS信号激活,并破坏了IRF3依赖性IFN-I的转录起始。因此,宿主无法启动及时的早期抗病毒反应,这通过两种不同的机制起作用:(i)它减少了IFN-I诱导的ISG对病毒复制的直接抑制,这些ISG抑制病毒RNA合成并破坏病毒蛋白翻译;(ii)它减弱了IFN-I介导的旁观者细胞警报,阻止邻近细胞进入先发制人的抗病毒状态。总的来说,这些效应创造了一个关键的时间窗口和允许的环境,促进了PEDV在受感染组织内广泛的复制、组装和细胞间传播。这种级联最终破坏了宿主-病毒平衡,有利于病毒持续存在。并且,与野生型病毒相比,NSP14缺陷的PEDV突变体引发了2.3倍更高的IFN-β诱导,并表现出病毒滴度降低1个对数级。总的来说,NSP14通过靶向RIG-I进行蛋白酶体降解以抑制IFN-I通路来促进病毒免疫逃逸。133个氨基酸的NSP10蛋白(≈14.6 kDa)采用精细解析的三级结构,其特征是N端反平行α螺旋对形成紧凑核心,中央不规则的β片赋予结构可塑性,以及C端结构域包含两个锌指基序和广泛的卷曲区域,共同支撑其功能。在冠状病毒RTC内,NSP10与NSP14、NSP16和其他复制酶亚基合作以维持基因组保真度。具体来说,NSP10在病毒RNA合成过程中变构刺激NSP14的3'-5'外切核糖核酸酶(ExoN)活性和NSP16的2'-O-甲基转移酶功能——增强复制准确性以确保精确的遗传信息传递。结构和生化分析证实,NSP10和NSP14持续相互作用形成异源二聚体复合物,结构域特异性结合稳定并增强了NSP14的催化效率。功能研究确定NSP10是病毒RNA合成的重要辅助因子,其与NSP14的结合将ExoN校对活性提高了>35倍,并加速了错误掺入核苷酸的切除。2.2.8 NSP15作为一种冠状病毒内切核糖核酸酶,NSP15在病毒RNA合成过程中利用其内切核酸酶活性靶向TBK1和IRF3 RNA进行降解。鉴于TBK1和IRF3在宿主IFN调节中的核心作用,其RNA水平的降低直接抑制了IFN产生,并显著减少了ISG诱导,从而使PEDV能够破坏宿主先天免疫反应(图2)。一项研究表明,残基H226A、H241A和K282A对于PEDV NSP15的核糖核酸酶活性至关重要。通过使用双荧光素酶报告系统进行大规模筛选,研究人员确定NSP15是poly(I:C)诱导的IFN-β和IFN-λ激活的有效抑制因子——这一发现 pinpointed 了支撑PEDV免疫逃逸的关键机制。随后使用具有严格对照的感染性克隆进行的反向遗传学研究表明,NSP15对宿主IFN-I(IFN-β)和IFN-III(IFN-λ)反应的拮抗作用严格依赖于其内切核糖核酸酶活性,明确确立了其功能的分子基础。2021年,Gao等人证明传染性支气管炎病毒(IBV)NSP15通过减少宿主细胞中dsRNA的积累来逃避蛋白激酶识别并抑制SG形成。从机制上讲,EndoU核糖核酸酶活性被证明对SG抑制至关重要。对PEDV的平行研究表明,在LLC-PK1细胞中过表达NSP15显著抑制了eIF2α依赖性和非依赖性的SG组装。一致地,冠状病毒NSP15表达在多种细胞模型中普遍阻断了PKR-eIF2α-SG信号传导。鉴于催化核心结构域在冠状病毒中的高度保守性,这些发现表明NSP15介导了对宿主抗病毒反应的广泛保守的抑制。2.2.9 NSP16在冠状病毒复杂的基因表达和调控网络中,NSP16因其独特的功能性和特殊的保守性而成为病毒生命周期的重要组成部分。这种2'-O-甲基转移酶(MTase)在病毒RNA合成中起着关键作用。跨多个冠状病毒的序列分析显示,不同毒株间NSP16的氨基酸保守性异常高——表明其在病毒生存和传播中具有不可或缺且进化上保守的功能。关于PEDV介导的IFN拮抗作用的研究表明,NSP16在病毒-宿主相互作用中作为一种有效的免疫逃逸因子。从机制上讲,NSP16利用其甲基转移酶活性抑制IRF3磷酸化——这是先天免疫信号传导中的一个关键节点。受损的IRF3磷酸化直接阻断了RIG-I/MDA5触发的信号级联(图2),使PEDV能够逃逸宿主免疫监视并对抗抗病毒反应。结构和功能分析进一步证明,NSP16保守的KDKE基序是抑制IFN-β和ISRE启动子激活的关键结构域,为其免疫颠覆功能提供了机制性见解。将催化天冬氨酸残基突变为丙氨酸会消除甲基转移酶活性,显著削弱这些免疫颠覆功能。研究表明,NSP16显著下调RIG-I/MDA5介导的IFN-β和ISRE活性,从而减弱宿主抗病毒免疫。相应地,NSP16过表达显著抑制了IFIT家族成员(IFIT1, IFIT2, IFIT3)的mRNA水平——这些是关键的抗病毒效应因子,其受抑制的表达证实了NSP16的免疫抑制功能。值得注意的是,在PEDV的调控网络中,NSP10增强了NSP16介导的IFN-β抑制,揭示了协调的免疫逃逸。作为IFN-I产生途径中的核心转录因子,IRF3需要磷酸化才能进行核转位并与IFN-β启动子结合。NSP16直接抑制IRF3磷酸化,从而阻止其入核和随后的IFN-β基因转录,这显著减少了宿主细胞分泌IFN-β。从病毒的角度来看,降低的IFN-β水平减轻了复制过程中的免疫压力:病毒RNA聚合酶逃脱了IFN-β诱导的ISG的抑制,使得病毒基因组能够高效复制,而病毒蛋白翻译则不受ISG干扰,提高了病毒粒子组装效率。相反,从宿主的角度来看,不足的IFN-β无法激活邻近细胞中的抗病毒基因表达,使它们容易受到PEDV感染,并扩大了病毒在宿主体内的传播。此外,NSP16介导的RIG-I/MDA5驱动的IFN-β激活下调破坏了宿主涉及多个PRR的双重防御机制,促进了病毒在宿主细胞中的稳定定植,并促进了随后的病毒粒子释放和二次感染。这种协调的抑制例证了一种进化出的病毒策略,用于破坏先天免疫,其中NSP16在为PEDV持续存在创造允许的细胞内环境中发挥了关键作用。两种甲基转移酶NSP14和NSP16都拮抗先天免疫;然而,比较分析表明NSP16更有效地调节免疫相关基因表达并精确调控宿主反应。2.2.10 其他 NSPsPEDV NSP6通过PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导自噬并促进病毒在猪IEC中的复制。作为冠状病毒RNA复制机制的关键组成部分,NSP8与NSP7形成十六聚体复合物,介导核酸与NSP12的结合,构成最小的RNA聚合酶复合物。NSP8仅在相同温度下与NSP7和NSP12组装时才表现出高的RNA依赖性聚合酶活性。此外,PEDV NSP8在体外通过降低IRF1启动子活性来抑制IFN-III活性。使用感染性克隆的重构研究尝试——但未能——在重排NSP7和NSP8基因后拯救出有活力的病毒。这项工作以及积累的证据确立了NSP7和NSP8作为病毒复制必需的辅助因子,表明它们在PEDV介导的先天免疫抑制中的潜在作用,尽管其机制细节尚未解决。PEDV的非结构蛋白作为先天免疫逃逸的核心效应分子发挥作用,每种蛋白靶向宿主抗病毒信号级联的不同节点。总的来说,它们构成了一个协调的网络,不仅抑制IFN产生和阻断IFN信号传导,还逃避PRR的检测。这种多方面的策略对于PEDV在宿主细胞中建立持续性感染至关重要。2.3 辅助蛋白ORF3在PEDV逃逸宿主先天免疫中的作用作为PEDV中唯一已鉴定的辅助蛋白,约25 kDa的ORF3关键地调节病毒毒力和复制。ORF3主要定位于细胞质,部分分布于ER和高尔基体。它在受感染细胞的核周区域和囊泡结构中与S蛋白共定位并相互作用,共同调节病毒复制。ORF3抑制IFN-I(IFN-β)和IFN-III(IFN-λ1)的产生,尽管其精确的抑制机制有待进一步验证。Ye等人建立了稳定表达ORF3的Vero细胞来研究其亚细胞定位和宿主相互作用,同时评估其对病毒粒子产生的影响。结果显示ORF3定位于细胞质,延长S期从而破坏细胞周期进程,并且与天然Vero细胞相比增加了囊泡形成。值得注意的是,减毒PEDV在表达ORF3的细胞中比强毒株复制更有效。此外,ORF3通过细胞凋亡和自噬途径对病毒复制施加双重调节:它直接抑制受感染细胞的凋亡以增强病毒增殖,同时促进LC3-I向LC3-II的转换以诱导自噬流。ORF3在ER中积累,上调GRP78表达并激活PERK-eIF2α通路,从而触发ERS。这启动了未折叠蛋白反应(UPR)——一种恢复蛋白质稳态的保守机制——最终诱导细胞死亡和自噬。ORF3还通过调节NF-κB信号传导来拮抗宿主先天免疫,具体通过:(i)抑制IκBα和核因子p65的磷酸化,以及(ii)损害p65核转位(图2),这共同减少了促炎细胞因子的产生(例如,IL-6, IL-8)。矛盾的是,虽然ORF3增强了IκBβ介导的NF-κB启动子活性,但它反直觉地抑制了IκBβ驱动的IFN-β启动子激活和mRNA表达。过表达实验证实了ORF3抑制poly(I:C)诱导的IFN-I产生的能力。3. 自噬对PEDV逃逸宿主先天免疫的影响病毒对靶细胞的感染通常诱导细胞自噬和程序性细胞死亡。虽然病毒利用宿主ER折叠新生的病毒蛋白,但未折叠蛋白的过度积累会触发ERS,从而诱导自噬。Lin等人证明,用100 nM雷帕霉素(一种诱导自噬的mTOR通路抑制剂)处理PEDV感染的IPEC-J2细胞,可增强PEDV复制,证实了自噬的促病毒作用。3.1 PEDV通过ERS诱导自噬ERS是一种关键的细胞应激反应机制,其中UPR处理ER腔内的错误折叠蛋白。这个质量控制系统在检测到蛋白质错误折叠时启动多方面的调节措施,包括减弱进一步蛋白质向ER的转运以防止腔内过度拥挤——从而维持蛋白质稳态。从病毒学角度来看,病毒通常利用宿主ER在合成后折叠新生的病毒蛋白。然而,ER腔内未折叠蛋白的过度积累通过超载诱导的信号传导触发ERS。细胞自噬——一种溶酶体依赖性降解途径——构成了另一个可由多种刺激(包括ERS)诱导的基本生物过程。在ERS激活期间,自噬被上调以消除异常蛋白质和受损细胞器,从而维持细胞稳态。在一系列关于PEDV感染机制的研究中,Xu等人首先用PEDV感染宿主细胞,随后检测到病毒结构蛋白E和N在ER内大量积累。这一观察促使研究这些基本结构成分的亚细胞定位是否与宿主生理变化相关。为了解决这个问题,该团队设计了检查E/N蛋白与ERS之间关系的实验。结果表明,这两种蛋白都显著诱导宿主细胞中的ERS——这一结论得到了多个实验数据集的强有力支持。鉴于ER在蛋白质合成、加工和功能稳态中的关键作用,这些发现表明在PEDV感染期间,E和N蛋白可能通过触发ERS破坏ER功能,从而损害细胞生理学。这一机制为PEDV如何操纵宿主细胞过程以促进感染提供了关键见解。Zou等人揭示了一个值得注意的机制,即在PEDV感染期间主要定位于ER的ORF3蛋白通过升高GRP78表达来激活PERK-eIF2α信号轴,从而诱导ERS。此外,这种病毒蛋白通过促进LC3-I向LC3-II的转换(这是自噬体形成的关键步骤)来触发自噬。关键的是,使用4-PBA药理学抑制ERS显著抑制了LC3脂化,证明ORF3诱导的自噬在机制上依赖于ERS激活。3.2 PEDV相关蛋白对自噬的调控除了NSP6介导的通过自噬依赖性逃逸先天免疫的宿主免疫通路调节外,PEDV还部署多种病毒蛋白——包括N蛋白、NSP2和ORF3——通过不同的机制利用自噬。N蛋白诱导ERS,间接触发自噬,同时利用此过程降解抑制IFN-β产生的抗病毒宿主蛋白(例如,IRF3, TBK1)。NSP2招募选择性自噬受体NBR1来介导TBK1的自噬降解,从而瓦解关键的先天免疫信号枢纽。ORF3激活PERK-eIF2α轴以驱动ERS相关的自噬,该过程严格依赖于GRP78上调。总的来说,这些蛋白通过靶向自噬通路的不同节点,协调了一个协同的自噬依赖性免疫逃逸网络。然而,它们之间的精确相互作用和信号串扰需要进一步研究,以阐明PEDV对宿主防御的系统性破坏。4. PEDV通过隐藏PAMP逃逸宿主先天免疫在病毒-宿主相互作用过程中,病毒进化出复杂的逃逸策略以保持基因组完整性并确保生产性感染。关键策略包括病毒内切核糖核酸酶活性和5'帽结构,这些可以保护病毒RNA免受宿主识别和降解。此外,非结构蛋白NSP14的N7-MTase活性对于病毒转录/翻译是不可或缺的,同时它通过将病毒mRNA伪装成“自身”来破坏宿主防御——特别是阻止PRR启动针对病毒mRNA的先天免疫反应。PEDV NSP15具有内切核糖核酸酶活性,使其能够通过切割病毒dsRNA来实现免疫逃逸,从而减少积累并防止被宿主传感器MDA5和PKR识别。关键的是,NSP15的EndoU催化功能表现出情境依赖的可塑性——受dsRNA二级结构和转录后修饰的调节——能够动态适应细胞内条件。这种结构灵活性允许NSP15抑制dsRNA传感器的激活,最终促进持续性病毒复制。PEDV NSP16,一种甲基转移酶家族酶,催化病毒RNA帽修饰。这种生化模拟使病毒RNA在结构上与宿主mRNA无法区分,有效地逃避了MDA5的监视并减少了抗病毒免疫激活。在RNA病毒复制过程中,不可避免地产生dsRNA和5'-三磷酸RNA,通常会触发PRR介导的免疫反应。然而,通过包括NSP15和NSP16在内的NSPs的协同活动,PEDV破坏了宿主免疫监视,确保持续的病毒复制和传播。5. PEDV逃逸宿主先天免疫的其他途径MAPK信号通路通过关键介质ERK、JNK和p38协调细胞对细胞内和细胞外刺激的反应。在PEDV感染期间,ERK和p38的激活反常地增强了病毒复制,而不诱导宿主细胞周期阻滞或细胞凋亡。Guo等人证明,PEDV利用泛素-蛋白酶体途径降解磷酸化的STAT1(p-STAT1),从而抑制IFN信号传导。此外,感染触发caspase-8介导的Ras-GTP酶激活蛋白结合蛋白1的切割,并破坏SG组装以促进病毒复制。PEDV还通过蛋白酶体依赖性机制降解分区缺陷蛋白3(PARD3)——一种维持上皮紧密连接的支架蛋白——以促进病毒增殖。关键的是,HSP27通常通过激活NF-κB来诱导IFN-β和下游ISG,从而增强抗病毒反应。然而,PEDV在Marc-145细胞中抑制HSP27功能,减弱IFN-β和ISG表达以逃逸宿主免疫。6. 结束语近年来,关于PEDV逃逸宿主先天免疫系统已取得显著进展。研究揭示了PEDV采用多种复杂机制来破坏宿主免疫监视或拮抗先天免疫反应。这些包括直接或间接抑制宿主IFN产生、隐藏其PAMP以避免被宿主PRR识别,以及通过NF-κB信号传导等途径减弱炎症反应。此外,PEDV利用宿主细胞生理过程,包括自噬、ERS、细胞凋亡和各种宿主细胞信号通路,以促进病毒复制和逃逸先天免疫。虽然当前研究揭示了PEDV免疫调控的部分机制,但该领域仍存在显著的知识空白,这同时描绘了未来研究的有希望的方向。一方面,不同免疫逃逸机制在体内的层级贡献尚未确定。例如,在自然感染期间,E蛋白介导的ERS、IL-8表达调控、NF-κB信号调节或其他潜在未知策略是否在病毒感染和传播中起主导作用,需要通过动物模型中的动态追踪实验来验证。另一方面,病毒蛋白之间是否存在协同或拮抗效应(例如,NSP10增强NSP14活性以协同抑制IFN反应),从而形成更高效的免疫逃逸网络,这是一个未解的难题。此外,宿主异质性对免疫逃逸的影响仍不清楚——PEDV的逃逸效率是否会因宿主年龄、品种或不同感染部位导致的免疫分子(如RIG-I和IRF3的表达水平)差异表达而改变?这些问题的答案需要在未来研究中建立更真实的感染模型。从技术角度来看,多组学整合分析可能是一个关键的解决方案。通过结合转录组学、蛋白质组学和代谢组学数据,这种方法可以系统地识别PEDV感染后宿主免疫通路中的核心调控节点,同时发现新的病毒-宿主相互作用靶点。超分辨率成像技术(例如,STED, SIM)将能够直接可视化病毒蛋白与宿主分子之间的原位结合动力学,阐明亚细胞定位对免疫调节的机制性影响。此外,基于已知相互作用位点的靶向干预实验可以功能性验证关键机制,为开发新的预防和控制策略提供直接证据。总之,未来的研究应采用“机制阐明—技术验证—转化应用”的框架。通过不断发现和解决未解问题,不仅可以加深我们对PEDV如何突破宿主先天免疫屏障的理解,还可以为设计更有针对性和适应性的对策(如多表位疫苗和免疫调节剂)奠定基础。最终,这些努力将有助于保障动物健康,促进畜牧业的可持续发展。
    12-04

    2025

  • 母猪二胎综合征研究进展

    摘要:母猪二胎综合征在全球范围内普遍存在,具有二胎综合征的母猪二胎产仔数低,通常也表现出发情率低、淘汰率高,浪费了低胎次母猪的繁殖性能,且二胎综合征母猪终身繁殖成绩相对降低,养殖成本相应增加。本文综述了二胎综合征形成的原因、发生机制,并有针对性地提出了防治措施,为母猪繁殖性能稳定发挥、养猪业平稳健康发展提供理论依据和技术支撑;也为深入探究不同猪场二胎综合征的发生机理提供科学思路,以期避免二胎综合征对后续胎次繁殖性能的影响。精准饲喂、营养调控,以及繁殖调控药物的研发与科学使用,将是解决二胎综合征的重点。关键词:二胎综合征;母猪;效应;机理我国肉类消费市场中,猪肉占据着主导地位。在现代生猪产业发展中,母猪作为养猪业的核心要素尤为重要,母猪的繁殖性能直接决定着生产效率和经济效益,对行业可持续发展影响深远。在规模化母猪群体中,能繁母猪的更新率约为 40%,低胎次母猪(1~2 胎)一般占到整个群体的 25%~65%,是猪场的主要生产群体。正常情况下,在一定胎次内,随着母猪胎次的增加,总产仔数应随之上升。但在现代生猪养殖生产体系中,常用的猪种在选育时对生长速度和瘦肉率进行了强度选择,造成后备母猪的性成熟滞后于体成熟。若后备母猪入群时机把握不好,容易造成低胎次母猪发情表现和繁殖性能不理想,这种情况在第二胎时尤其明显。此外,内分泌系统障碍、哺乳期损失、子宫内膜炎等均能导致母猪在第二胎时繁殖性能下降,出现所谓的“二胎综合征”(Second litter syndrome,SLS)。“二胎综合征”主要是指母猪第二胎次繁殖力低,具体表现出“两高一低”或“一高两低”的特点;“两高一低”指第二胎母猪的淘汰率高,断奶后不发情率高并且第二胎产仔数低,而“一高两低”与之类似,指第二胎母猪淘汰率高,断奶后发情率低和产仔数低。母猪的最佳繁殖性能为 3~5 胎,初产难产引起二胎综合征的母猪还可能出现子宫炎等繁殖障碍,若未及时有效治疗,会对其后续胎次繁殖性能造成影响,增加了低胎次母猪的淘汰率,极大浪费了母猪的种用性能。因繁殖性能被淘汰的母猪中,约 55%在 2 胎前被淘汰,这造成猪场母猪的头均成本增加,并增加了猪肉生产的碳足迹。一般母猪 3 胎后才开始盈利,猪场出现二胎综合征的母猪越多,母猪的终身繁殖力越低且淘汰率越高,养殖成本居高不下。目前,全国有约 65%的养猪企业采用批次化生产技术,二胎综合征的出现扰乱了同一批次母猪的繁殖节奏,发情迟缓、配种延迟及母猪淘汰等对批次化效率造成负面影响。因此,母猪二胎综合征的防治有助于提高母猪终身繁殖性能、降低低胎次母猪的淘汰率,并有助于提高猪场批次化繁殖管理效率。二胎综合征在全球养猪业中普遍存在。据统计,越南北部的 5 个猪场中有 47.8%的母猪出现了二胎综合征;对 66 个西班牙猪场的研究发现,平均 57.75%的母猪表现出二胎综合征;墨西哥东南部商业猪场二胎综合征的出现频率为 55.8%;在日本 6.9 万头母猪中,约 49.5%发生了二胎综合征;美国 135 个母猪群中,40%的猪第二窝产仔数少于第一窝;对荷兰两个猪场进行研究发现,二胎综合征的发生率分别为 31%和 45%;巴西猪场的二胎综合征发生率为 45%。在我国养猪生产中,对二胎综合征的关注相对较少。有研究指出我国中小规模猪场、新建猪场二胎综合征的发生率约 20%~30%。鉴于此,本文综述了二胎综合征形成的原因、发生机制,并有针对性地提供防治措施,为母猪繁殖性能稳定发挥、养猪业平稳健康发展提供理论依据和技术支撑。1 母猪二胎综合征的表现及发生机理1.1 二胎综合征的表现1.1.1 产仔数减少  母猪二胎综合征的典型表型是第二胎次的产仔数少于第一胎次。由于胚胎附植、胚胎存活率和子宫容量等因素影响,限制母猪胚胎发育并造成胚胎的早期死亡,直接影响母猪前两胎次产仔数。Nam 等研究发现:二胎综合征显著降低第二胎次母猪产活仔数约 3.5 头,且 SLS 母猪前两胎次总产活仔数也显著降低约 0.8 头。Sanz-Fernández 等报道:SLS 母猪总产仔数和产活仔数较第一胎分别减少2.62 头和 2.38 头。Sell-Kubiak 等也研究发现:SLS 母猪二胎和一胎的产仔数分别为 10.86 头和 14.03 头,而未患二胎综合征的母猪两个胎次产仔数分别为 14.61 头和 11.62 头。1.1.2 发情率低且淘汰率高  初产母猪断奶后不发情或发情率低也是二胎综合征的主要表现,因为此种原因淘汰的母猪占比约 35%~40%。也有研究表明,第二胎母猪在各胎次中发情率最低且返情严重。Vargas 等研究指出,初产母猪断奶后返情率在各胎次中最高,达到 20.6%,是 2 胎次以上母猪的 4.9 倍。宋述荣研究发现:初产母猪断奶后 1 周内的发情率为 83.25%,而 2~8 胎次母猪平均发情率为 92.43%。杨守深等报道:引起母猪异常淘汰的原因主要有繁殖性疾病、子宫炎、肢蹄病及死亡等,在第二胎母猪中,繁殖疾病主要有久不发情和屡配不孕,分别占淘汰母猪的 54.72%和 40.54%。炎症及一些疾病(如卵巢囊肿等)也可能会对母猪发情造成影响,李继任和胡霞玲报道:出现过难产的初产母猪,产后易出现子宫炎、乳房炎,超过 30%的表现出产后不发情或配种后返情;Castagna 等研究表明,卵巢囊肿的母猪与健康母猪对比,返情率更高(34.0% vs. 7.7%)且分娩更易失败(10.6% vs. 0.6%)。二胎综合征母猪会因发情问题被提前淘汰,缩短使用年限,有学者统计发现二胎产仔数低的母猪会提前一个胎次被淘汰。综上,母猪二胎综合征通过影响母猪繁殖节律,造成母猪发情率低和返情率高,致使低胎次母猪淘汰率高,母猪的利用年限降低。1.1.3 对当前和后续胎次繁殖性能的影响  母猪二胎综合征不仅影响当前胎次,也会影响后续胎次的繁殖能力,甚至对母猪终身繁殖性能产生不利影响。多项研究指出,前两胎次产仔数显著影响母猪的后续繁殖性能。当母猪第 1 胎产仔性能一致时,其第 2 胎产仔数高低将决定第 3~6 胎的繁殖成绩,母猪第 2 胎产仔性能越高时,后续 4 个胎次的繁殖成绩越理想。另有研究表明,第 2 胎的窝产仔数与后续胎次的窝产仔数趋势一致,具有高窝产仔数的二胎母猪在 3~5 胎的总产仔数比低窝产仔数的二胎母猪分别多 4.6、3.7 和 3.3 头(分别对应第一胎低、中和高窝产仔数的母猪)。Kemp 等发现患有二胎综合征母猪的终身生产力较低。另外,还有研究发现:前两胎的产活仔总数(sPBA)比前 2 个胎次产活仔猪的差异数(PBADIFF)更能预测母猪的终身繁殖性能,sPBA 不同组间终身产仔数的差异比 PBADIFF 不同组间终身产仔数的差异更大(8.4 头 vs.1.6 头),且前两胎次 sPBA 大于等于 24 头的母猪在 3~6 胎次中平均每个胎次的产活仔数比前两胎次 sPBA 小于等于 16 的母猪多 2.1~2.8 头。可见,母猪二胎以上的产仔数受到二胎综合征的影响。但也有研究指出,二胎综合征仅显著降低前两胎的产活仔数,不会对后续胎次的产活仔数、总产仔数、分娩间隔产生影响,即产活仔数在母猪的整个生命周期中存在波动,表现出一增一减的趋势,具体为某个胎次产活仔数高,母猪在下一个胎次的产仔数相对较少,而在某个胎次产活仔数低,更有可能在下一个胎次有更高的活仔数。综上所述,关于二胎综合征对后续胎次母猪繁殖性能影响的结论不尽一致,主要原因是二胎综合征的影响因素众多、内在发生机理仍不十分明确。只有对母猪二胎综合征发生及其影响后续胎次繁殖性能的机理进行深入研究,才能有针对性地提出解决措施。1.2 二胎综合征的发生机理1.2.1 初产母猪内分泌系统障碍  后备母猪初次配种日龄过早,母猪内分泌系统不完善,是导致二胎综合征发生的原因之一。初产母猪由于内分泌系统尚未发育完善,促性腺激素释放激素(GnRH)分泌不足,促黄体生成素(LH)分泌水平较低,同时第一胎的断奶配种间隔显著高于其它胎次,导致在第二胎更易出现相应的综合征症状。断奶后长时间不发情会对血液中的激素浓度和生殖器官的状态产生负面影响,如生殖激素雌二醇(E2)和孕酮(P4)降低并影响生殖器官发育,血浆中低 E2 与 P4 水平会造成子宫雌激素受体 ERα 和孕激素受体 PR-A 的下调。Karveliene 等研究发现:不发情母猪血浆中的低浓度 E2和 P4 与生殖器官(卵巢和子宫)的不活跃状态相关,影响卵巢发育及发情,其中所有不发情母猪血浆 E2浓度低于 13 pmol·L-1,P4平均浓度为 1.5±2.6 nmol·L-1,正常发情母猪 E2 与 P4 浓度范围分别为 4.3~533.9  pmol·L-1 和 0.1-9.6 nmol·L-1。通过对血液中相关激素的监测,或可对潜在的不发情母猪提前进行激素干预,如血浆孕酮持续低水平(1.2.2 生殖器官发育不全  初产母猪由于性器官发育不全,易出现先天性骨盆狭窄和产道狭窄等问题,较高的饲料营养水平也可导致头胎仔猪个头较大,进而造成母猪难产。母猪由于子宫容量限制极易出现宫内生长迟缓,进而降低了产仔数。Kapelanski 等研究发现,母猪子宫容量会随母猪年龄增长而增加,这也说明低胎次母猪子宫容量相对较小,会对产仔数及胎儿大小产生负面影响。有报道称在所淘汰的母猪中卵巢静止的比例为 9%~28%,初产母猪因乏情或发情率低而被淘汰与卵巢静止密切相关。下丘脑GnRH 分泌激活被认为是启动生殖级联及垂体和卵巢功能的决定性上游因素,卵巢静止很可能是下丘脑障碍引起的 GnRH 分泌不足所致,初产母猪断奶后极有可能因下丘脑 Kisspeptin/GPR54 和 TAC3/TACR 表达受损使 GnRH 分泌量下降,导致了下丘脑调节功能障碍,进而导致了初产母猪乏情。1.2.3 哺乳期体重损失  哺乳期间的采食不足或营养供应不足是母猪二胎综合征发生的重要因素之一,哺乳期母猪会由于营养不足导致发情率低。随着哺乳期的进行,日粮提供的养分逐渐无法满足母猪营养需求,导致能量负平衡,哺乳期能量负平衡会对繁殖结果产生负面影响,在初产母猪中尤为明显,导致第二胎母猪发情率和繁殖性能降低。当初产母猪哺乳期体重损失超过 8%或蛋白质量损失(损失的蛋白与身体总蛋白之比)超过 9%时,二胎母猪胚胎存活率较低且妊娠早期胚胎数量往往较少,相应第二胎次产仔数会减少。其中,蛋白质损失大于 9~12%时会导致卵泡发育和卵母细胞成熟受损或胚胎存活率下降。哺乳期能量和营养供应不足时,卵母细胞会在排卵前暴露于尚未成熟的卵泡环境中,随后的细胞质和细胞核成熟可能会受到阻碍,这也会影响卵母细胞孤雌生殖后发育成囊胚的能力。哺乳期高体重损失通过下调卵巢组织中 NDUFB3、SDHB、CYCS、COX8A 和 CYP19A1 基因的表达,以及上调 STAR、CYP11A1 和 CYP17A1 基因的表达,干扰卵巢基质细胞、膜细胞和颗粒细胞线粒体电子传递链和类固醇生成,使卵巢细胞中线粒体呼吸链效率降低并造成类固醇生成障碍,引起细胞凋亡并改变性激素分泌,使雄激素水平增加和雌激素水平降低,进而损害卵泡发育。另有研究指出,哺乳期高体况损失会造成断奶时胰岛素样生长因子(IGF-1)浓度降低,断奶时低 IGF-1 会导致卵泡更小,且还可能对后续生育能力造成影响。1.2.4 病理因素  一些病理性的疾病,如子宫内膜炎,卵泡囊肿等,也会对初产母猪繁殖性能造成影响,从而影响二胎次母猪的繁殖性能。其中子宫内膜炎通过降低受孕率、增加流产率和增加胎儿畸形率,对母猪繁殖能力造成不良影响。发生子宫内膜炎时,病原微生物进入宫腔,造成生殖道感染,同时,炎性渗出物还可长期刺激子宫内壁激素受体,使激素分泌失调而引起卵巢疾病(如持久黄体、卵巢囊肿等),严重时可造成母猪长期不孕。林涛调查表明:6 个批次的母猪中二胎母猪子宫内膜炎发病率为 6.25%~20%。鲜婷婷等研究发现:血清促炎细胞因子 IL-1α 和 IL-6 在子宫内膜炎母猪中显著增高,且厚壁菌门的相对丰度显著增加、梭杆菌门的相对丰度显著降低,其中 IL-6 与 Clostridium_sensu_stricto_1 和Terrisporobacter 呈显著正相关,说明母猪的子宫内膜炎可能是由病原菌 Clostridium_sensu_stricto_1 和/或Terrisporobacter 引起的。慢性炎症可能是卵巢囊肿的发病基础,初产母猪囊肿卵巢与发情卵巢转录组比较分析发现,差异表达基因富集到多个与机体的炎性改变高度相关的通路中,表明母猪卵巢囊肿病变与自身炎症水平存在紧密联系。同时,母猪病理性疾病还与激素不平衡、炎症反应、代谢紊乱、繁殖器官受损、感染病原体、营养不良等多种因素有关。这些疾病中的一种或多种均有可能引起母猪二胎综合征,而针对不同原因引起的二胎母猪繁殖性能下降应对症下药,才能有效防治二胎综合征。1.2.5 饲养和管理  合理的营养供给对于初产母猪后续繁殖性能发挥非常重要。首先是能量,能量水平不足会显著影响母猪性成熟时卵巢发育及相关基因的表达。但能量摄入过多又会造成肥胖,抑制母猪乳腺分泌组织的发育,同时引起胎猪体积过大增加难产几率,降低了仔猪的成活率。因此,养猪生产中,在考虑后备母猪和初产母猪妊娠期和泌乳期的能量需求时,还需要根据其体况调整饲喂量。其次是蛋白质和氨基酸水平。如母猪日粮中蛋白质水平降低 4%后,造成发情紊乱,初情日龄平均延迟 18.7d。母猪对蛋白质和氨基酸的需求量是一个动态变化的过程,为了实现后备母猪从生长阶段到繁殖阶段的转变,必须根据母猪各阶段的生理特点科学配制饲粮,并确定合理的饲喂量。对后备母猪而言,初配日龄是影响二胎综合征的一个重要因素。多项研究指出,不同的初配日龄会对产活仔数、总产仔数、出生窝重甚至终身产仔数等产生影响。若配种过早,生殖器官发育不健全,影响母猪繁殖性能,导致出现综合征症状。西班牙地方猪种(伊比利亚猪)引起二胎综合征的主要因素有:第一次分娩年龄小(平均 11.24 月)、第一次泌乳时间长、第一胎窝产仔数多等。其他研究中还指出二胎综合征的原因与哺乳期体重减轻、第一胎产仔数等有关。其中,哺乳期延长会降低综合征的发生,而断奶至配种间隔短也会提升综合征的发生概率。第二胎产仔数受身体储备和哺乳期身体活动的影响,这说明在分娩时达到适当的体况和优化初产母猪泌乳期采食量的重要性。第一胎产仔数是影响二胎综合征的一个最主要因素,因此,初产母猪的饲养管理更应受到重视。1.2.6 环境因素  外界环境因素也影响二胎综合征的发生率。张蕾研究发现:季节对大白母猪繁殖性能影响显著,具体表现为春季分娩时产仔数最多,冬季分娩时死胎数、死仔数、弱仔数等损失最少。在旱季或雨季生产的母猪,患有二胎综合征的概率更大,并且二胎综合征母猪在秋季的淘汰率最高。这也提示在进行猪场生产规划时,可以适当提高冬春季节的分娩母猪数,降低秋季的分娩母猪数,并通过一定的环控和管理措施来应对旱季和雨季的影响,最大程度规避季节气候的影响。1.2.7 遗传因素  Sell-Kubia 等报道了母猪前两个胎次产仔差异和二胎综合征性状的遗传力,说明二胎综合征是母猪繁殖过程中表现出的区别性特征,能够遗传给后代。二胎综合征受遗传因素的影响,如伊比利亚猪种因品种效应导致二胎综合征发病率高、GWAS 技术筛选出与二胎综合征关联的 SNP 位点等。2 母猪二胎综合征的防治措施2.1 饲养管理母猪二胎综合征的防治离不开饲养管理,通常猪场的饲养管理水平越高,一般其二胎综合征的比例也越低。后备母猪及初产母猪的更新与管理是猪场核心生产力持续的重要因素,是解决“二胎母猪综合征”的关键点所在。无论对于后备母猪还是初产母猪而言,采食量充足有利于降低母猪的返情率。并且猪场各生产要素要得到合理的配置使用,尤其是在批次化生产中。首先,针对后备母猪进行选育,挑选优良的后备母猪,从外貌特征、遗传角度和亲缘关系等展开选育工作。挑选符合条件的后备母猪入群,确保母猪本身及同胞没有遗传缺陷。同时,应针对不同母猪群体选择适当的配种时间,后备母猪在186~227日龄配种比249~269日龄配种生产效率和寿命更高。其次还要针对母猪的体况设计不同的营养供给方案,根据需要量进行精准饲喂,同时通过良好的管理来进行改善,如给予适当的运动和光照,控制好日龄、体重与背膘厚的关系来保证后备猪受胎率,注意妊娠期间的采食量、饮水量、产房的环境温度以及泌乳期的采食量和饲喂模式等。初产母猪的管理也极其重要。加强初产母猪围产期护理,禁用“掏猪”方式辅助分娩。若泌乳时长较短,可以通过延长哺乳期、分批断奶和延迟配种来提高泌乳不足 20 天母猪的繁殖效率。Schwarz 等研究发现:断奶后饲养环境(单个畜栏 vs.群栏)会影响二胎母猪的发情比例,与单栏相比,群栏二胎母猪夏秋季节的发情比例显著增高,且会改善母猪的繁殖性能。还可以通过断奶后第一个情期不配种等方法来恢复初产母猪的哺乳期损失。2.2 营养调控为改善母猪的二胎综合征,合理科学的营养调控非常重要。后备母猪、初产母猪可以按不同的体重、日龄、生理状况划分阶段并合理设计其饲料阶段及营养浓度。除了日粮能量水平外,还需关注饲粮中总蛋白质和维生素水平。研究发现添加剂能有效改善二胎综合征。如精氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、脯氨酸、苏氨酸,维生素 A、D、E、K、β-胡萝卜素、生物素、叶酸,以及有机微量元素如铁、锌、硒等生殖营养素,能促进胎儿发育成熟。初产母猪妊娠期日粮中补充 0.75%的总赖氨酸、哺乳期补充 1%的总赖氨酸,可以改善母猪的生产性能并促进后代的生长。在母猪第一胎饲喂低纤维(10.8% 中性洗涤纤维,NDF)和中纤维(15.8% NDF)饮食具有营养优势,同时饲喂中纤维日粮至第二胎能够改善产仔数和窝重,而泌乳后 22 天饲喂高纤维(20.8%  NDF)日粮具有好的窝产性能,改善二胎综合征。李宁等研究指出,添加 2 g·kg-1 葡萄糖氧化酶(GOD)能有效改善母猪二胎综合征。还有研究发现:膳食中添加枯草芽孢杆菌 QST713(BS)可以通过缓解围产期便秘、缩短分娩持续时间和增加粪便中有益菌的丰度来降低二胎母猪的死胎率。Van Wettere 等研究表明,哺乳期前 13 d 每天补充 10 mg·kg-1 盐酸莱克多巴胺(RAC),13 d 后每天补充 20 mg·kg-1 RAC 直到断奶后第一次发情,可有效缓解初产母猪因体况损失造成的负面影响,改善母猪的二胎综合征。随着科技发展,生猪养殖产业向高质量和智慧化方向发展,借助信息感知和人工智能技术,有望实现生猪个体的精准饲喂。2.3 激素药物合理使用激素等繁殖调控药物在规模化猪场中广泛使用,但对于后备母猪和初产母猪需对症使用,尤其是有患二胎综合征风险的母猪。有研究指出在第一次断奶后 24 h 注射 PG600,断奶后 10 d 内初产母猪发情率增加(94.8% vs. 79.7%),断奶发情间隔缩短(5.3 d vs. 8.0 d),第二胎总产仔数增加(11.2 头 vs. 10.4 头),且处理不影响母猪第三胎的发情率和分娩率,可以最大限度地降低二胎综合症的影响。Oliveira Pires 等在初产母猪哺乳期最后一周使用烯丙孕素,发现降低了低出生重(601~800 g)雄性仔猪的比例约 0.14%。Schwarz 等研究发现,母猪断奶时注射丁酰苯类神经安定药氮哌酮(azaperone)治疗应激,二胎母猪的产仔数平均增加 1.4 头,产活仔数增加 1.3 头,但会对母猪受孕率、分娩率等产生负面影响,该研究为二胎综合征的药物防治提供了思路,二胎母猪应激的缓解或许是未来防治二胎综合征的新方向。2.4 遗传改良猪基因组选育技术体系较完善,但关于母猪二胎综合征遗传机制解析及靶向育种策略的研究较少。Sell-Kubia 等评估二胎综合征的遗传力,引入了与 SLS 相关的两个性状(biSLS 和 Range),发现遗传力分别为0.09和0.03。Houde等[82]研究表明,二胎母猪中脂联素受体基因ADIPOR1(AY856513:c.*129A>C)的多态性与产活仔数和死胎数显著关联,为二胎综合征的分子标记辅助选择提供了理论基础。崔茂盛等通过全基因组关联分析(GWAS)发现了与猪 SLS 紧密相关的 SNP,其中 1 个 SNP 与胸围性状显著相关、2 个 SNPs 与尻长性状显著相关。以上研究为开展低/无“二胎综合征”猪分子选育奠定了基础。3 前景与展望当前生猪产业中,母猪二胎综合征多发,二胎综合征研究不仅能加深对繁殖机理的解析,更会为产业解决实际生产问题提供经济价值。二胎综合征的发生与许多因素息息相关,因各猪场的影响因素不尽相同,在实际生产中需做到“对症下药”。深入探究二胎综合征影响后续胎次繁殖性能的机理,为进一步完善预防措施奠定基础。未来或可结合物联网设备和人工智能,实现对母猪生产时期的实时监控,提前预警,进行营养调控和繁殖药物的干涉。其中,精准饲喂、营养调控,以及繁殖调控药物的研发和科学使用,或将是解决二胎综合征问题的重点。
    12-04

    2025

  • 猪场防控非洲猪瘟生物安全设施的操作流程

    非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒引起的一种急性、热性、高度接触性传染病,具有发病率和病死率高的特点。自2018年非洲猪瘟传入我国以来,给养猪业带来了沉重打击,大量生猪死亡或被扑杀,许多猪场遭受巨大经济损失,产业链上下游也受到严重影响。目前,非洲猪瘟在全球范围内仍时有发生,防控形势依然严峻,在没有有效疫苗和治疗药物的情况下,生物安全防控是预防非洲猪瘟最有效的手段。本文阐述了猪场防非洲猪瘟生物安全设施的配置,包括人员、车辆、物资进出猪场的相关设施,猪舍内部设施以及环境控制设施等,并介绍了各设施的操作流程和注意事项,旨在为猪场提供科学、系统的防控非洲猪瘟生物安全管理方案,降低非洲猪瘟传入风险,保障养猪业的健康发展。1 猪场防控非洲猪瘟生物安全设施的配置人员管理上,设隔离生活区供员工进班前隔离3~5 d,配污净分区的洗澡更衣室与不小于3 m的自动喷雾消毒通道;车辆管理有场外洗消中心,配备清洗、消毒、烘干设备及污水处理系统,入口设符合规格的消毒池,还设中转料塔避免饲料车直接入场;物资管理设消毒静置间,配备多种消毒设备,特殊物资用熏蒸房处理;猪舍采用独立设计并分区,全封闭且装防媒介生物设施与空气过滤设备,配自动饲喂和饮水消毒系统;环境控制含污水处理系统、病死猪无害化处理设施,以及防鼠防蚊蝇装置,全方位构建防护体系。2 猪场防控非洲猪瘟生物安全设施的操作流程2.1 人员进出操作流程进入猪场流程。员工在进入猪场前,先在隔离生活区进行3~5 d的隔离观察,期间不得离开隔离生活区,隔离期满后,员工进入洗澡间和更衣室,按照先污区后净区的顺序进行洗澡、更衣和消毒。进入生产区后,员工直接前往工作岗位,不得随意串岗。离开猪场流程。员工离开生产区时,先在猪舍门口的消毒区域更换工作服和鞋,放入指定的收纳容器,然后通过消毒通道进入生活区,在生活区洗澡间再次洗澡,换上便服后离开猪场。员工离开猪场后,3 d内不得前往其他猪场、农贸市场、屠宰场等场所。2.2 车辆进出操作流程进入猪场流程。外来车辆进入猪场前,先到洗消中心进行全面清洗、消毒和烘干处理,洗消完成后,车辆在猪场大门外等待,经猪场管理人员检查确认合格后,缓慢通过车辆消毒池进入猪场;饲料车进入猪场后,将饲料卸入中转料塔,由内部料车转运至猪舍;运猪车进入猪场装猪时,应在指定的装猪区域进行操作,装猪前后对车辆和装猪区域进行彻底消毒。离开猪场流程。车辆离开猪场时,同样要经过车辆消毒池进行消毒;运猪车在装载生猪后,应尽快离开猪场,不得在猪场周边停留;离开猪场的车辆应及时前往洗消中心进行再次清洗、消毒和烘干处理,以备下次使用。2.3 物资进出操作流程进入猪场流程。外来物资到达猪场后,先在物资消毒静置间拆除外包装,对物资进行表面消毒,消毒后的物资在静置间静置24~48 h,经检查无异常后,由专人转运至猪场内部的物资储存区。对于需要熏蒸消毒的物资,按照熏蒸房的操作流程进行消毒处理。离开猪场流程。猪场内部物资如需运出,应进行必要的包装和消毒,防止物资携带病毒传播,运出物资的车辆应在离开猪场前进行消毒处理。2.4 猪舍内部操作流程日常管理。饲养人员每天定时进入猪舍进行饲喂、饮水、清扫、观察猪只健康状况等工作。进入猪舍前,饲养人员应更换工作服和鞋,经过消毒通道进入猪舍;工作过程中,应严格遵守操作规程,避免交叉感染,不同猪舍的饲养工具应分开使用,不得混用。免疫接种和疫病监测。按照猪场的免疫程序,定期对猪只进行免疫接种,提高猪群的免疫力,同时,加强疫病监测工作,定期采集猪只的血液、粪便、组织等样本进行实验室检测,及时发现潜在的疫情风险,一旦发现猪只出现异常症状,应立即进行隔离观察,并送兽医实验室进行诊断和检测。
    12-04

    2025

  • 猪链球菌的临床表现与用药技术

    一、 猪的临床表现1、败血型:急性:体温升高至41℃以上,精神沉郁,呼吸急促,眼结膜充血,皮肤出现紫红色斑点,便秘或腹泻,病程2-4天。最急性:无明显症状突然死亡。2、脑膜炎型:多见于仔猪,体温升高,出现神经症状,如共济失调、抽搐、转圈、口吐白沫,部分伴有关节炎,病程1-2天。3、关节炎型:关节肿胀、疼痛,跛行,甚至无法站立,病程2-3周。4、淋巴结脓肿型:颌下、颈部等淋巴结肿大、化脓,伴有发热、厌食,脓肿破溃后逐渐好转,病程3-5周。二、猪链球菌感染的用药方案1、败血型:青霉素+磺胺类药物,青霉素、磺胺嘧啶钠重症患猪可静注葡萄糖、生理盐水、安钠加、维生素C等,1次/天,连用3天。2、脑膜炎型:磺胺嘧啶钠+地塞米松+青霉素或头孢噻呋钠,每日2次,连用至少3天。3、关节炎型:头孢类药物(如头孢噻呋钠)+氟尼辛葡甲胺或安痛定,每日1-2次,连用4-5天。青霉素+复方磺胺间甲氧嘧啶钠(或恩诺沙星)+氟尼辛葡甲胺+鱼腥草注射液;拌料给药可用复方阿莫西林+卡巴匹林钙;4、淋巴结脓肿型:局部处理为主,如脓肿切开引流,配合全身使用抗生素,如青霉素、头孢类药物。
    12-04

    2025

  • 杨汉春教授:养猪业进入“健康决胜”下半场

    十一月蓉城,群贤毕至。日前,在第五届(农兜)中国生猪产业研讨会上,中国农业大学杨汉春教授应邀作了题为《当前重要猪病流行趋势与防控策略》的专题报告。本届大会以“健康是养猪第一生产力”为主题,聚焦生猪产业在高质量发展阶段面临的核心挑战。杨汉春教授在报告中深入剖析了当前我国生猪养殖业面临的三大关键疫病——非洲猪瘟(ASF)、蓝耳病(猪繁殖与呼吸综合征,PRRS)和猪流行性腹泻(PED)的流行态势,并提出了科学、系统的防控思路与净化路径。在疫病常态化背景下,养殖企业必须摒弃对疫苗的过度依赖与不切实际的幻想,回归生物安全这一根本,推动猪群健康管理与疫病净化,才能在激烈行业竞争中实现可持续发展。“猪群健康是增效降本的核心。”杨汉春教授强调。杨汉春,中国农业大学教授非洲猪瘟:生物安全是唯一最有效的手段杨汉春教授指出,非洲猪瘟在我国已进入疫情发生与流行强度总体呈现下降态势,但污染源仍然存在的阶段,尤其在冬季和南方雨季,病毒检出率明显上升。非洲猪瘟病毒毒株的多样性加剧,I型/II型重组毒株成为主要流行毒株,临床疫情较为复杂,导致精准清除难度加大,甚至出现“精准清除失效”的局面。越南使用的两种减毒活疫苗,保护效果差且安全性存疑。在疫苗问题上,杨汉春教授态度明确:“不安全的疫苗和无效/低效的疫苗,无助于非洲猪瘟防控,不仅对生猪产业无益,甚至会加剧疫情。”在防控策略上,杨汉春教授提出,非洲猪瘟防控的根本在于多管齐下、系统治理。第一,要降低和消除病毒污染,加强对屠宰场、冻库、农贸市场等重点场所的消毒与监管,切断病毒在环境中的传播链条。第二,对于生猪养殖场,生物安全是目前防控非洲猪瘟的唯一最有效的手段,要建立严格的管控措施,防止病毒通过人员、车辆和物资等途径传入猪场。第三,生猪养殖场应严格管控疫情、防扩散和防污染。第四,根除是非洲猪瘟防控的方向,要积极推进区域净化与无疫小区建设,逐步实现从“场”到“区域”的防控升级,构建区域性的生物安全屏障。他指出,当前我国推动的无非洲猪瘟小区建设,应当是以区域为单位,而非单个猪场,这样才能真正实现疫病的区域控制和净化。杨汉春,中国农业大学教授蓝耳病:30年未解之困,净化是出路蓝耳病在我国流行已逾30年,杨汉春教授坦言:“我从年轻小伙讲到变成老头,这病还没解决。”他指出,尽管生物安全措施降低了场间传播风险,但我国蓝耳病阴性场比例仍低于10%,而美国已达40%以上,这一差距反映出我国在蓝耳病防控上仍有很长的路要走。蓝耳病病毒的复杂性在于其高变异性与重组能力。据杨汉春教授介绍,目前国内流行的毒株主要包括谱系8、谱系1、谱系3等,且不同谱系之间、同一谱系内部均可发生重组,导致新毒株不断出现,防控难度加大。他特别提到,最近有研究发现我国出现了谱系7毒株,并且与谱系8发生了重组,这种持续的变异和重组现象使得蓝耳病的防控变得更加复杂。针对蓝耳病的控制,杨汉春教授提出了三个明确的方向:首先是预防,即阴性场要全力维持阴性状态,依靠严格的生物安全措施阻断病毒传入;其次是控制,阳性场要实现稳定生产,通过精细化管理降低病毒循环与生产损失;第三是净化,推动阳性场转为阴性,逐步清除病毒,最终实现猪群“双阴”目标。他强调,这三个方向代表了蓝耳病防控的不同阶段和层次,养殖企业应根据自身情况选择适合的路径。在疫苗使用上,杨汉春教授指出,现有减毒活疫苗不能有效预防蓝耳病毒感染,建议在阳性不稳定场策略性使用,以降低病毒循环与生产损失,而非盲目普免。针对净化路径,杨汉春教授提出“闭群+检测+淘汰”策略,强调必须配备阴性后备母猪培育舍、阴性种源(阴性后备母猪、公猪和精液),并具备良好的地理与生物安全条件。他特别提醒,蓝耳病净化要有足够的时间和耐心,周期最长可达300天,不同于伪狂犬病净化可以快速完成,蓝耳病毒在猪体内的清除需要较长时间,养殖企业必须做好长期投入的准备。猪流行性腹泻:返饲需谨慎, 新型黏膜疫苗研发成关键猪流行性腹泻病毒在猪场中常年存在,冬春季节高发。杨汉春教授指出,病毒在环境中污染严重,车辆、人员和物资等均可成为传播媒介。他强调:“只要病毒在猪场循环,就一定会发病。”这种常态化的流行特点要求养殖企业必须建立常态化的防控机制。对于“返饲”做法,杨汉春教授建议大型猪场与楼房猪场避免使用,因为一旦使用不当,将导致病毒长期存在、难以清除。“正确做法是在场外专门场地进行返饲,确认阴性后方可混群。”他举了一个实际案例:某个大楼房猪场进行返饲后,全场到处都能检测到猪流行性腹泻病毒,甚至工作服消毒后仍能检测到病毒核酸,这种严重的环境污染将导致疫病长期存在,严重影响生产效益。提到猪流行性腹泻疫苗,杨汉春教授呼吁动保企业研发新型黏膜疫苗,诱导母源抗体,提升免疫效力。他指出,流行性腹泻的免疫保护主要依靠母源抗体,如果疫苗不能有效诱导母源抗体,那么这种疫苗的保护效果往往不理想。这一明确的科学判断为疫苗研发指明了方向。行业发展:猪群健康铸基石,质量效益赢未来杨汉春教授在报告中多次强调,当前养猪业已进入“健康养殖+质量效益”时代,不能再依赖“随便养都能赚钱”的旧模式。他指出,非洲猪瘟疫情虽然给我国生猪产业造成了巨大损失,但也推动了行业的进步,尤其是生物安全体系的建立和规模化发展。现在,养殖企业必须转变观念,从追求数量转向注重质量,从被动治病转向主动防病。针对行业发展态势,杨汉春教授明确指出:中小养殖场面临被规模化企业挤压的生存压力,这是行业发展的必然趋势;生猪产业正朝着规模化、企业化、集团化、智能化方向发展,散养模式将逐步退出;猪群健康是效益的基础,疫病控制是竞争力的核心,没有健康的猪群,就不可能有持续的经济效益。他特别提到,在当前的市场行情下,没有蓝耳病的阴性猪场仍然有效益,而蓝耳病阳性的猪场几乎不可能赚钱,这一鲜明的对比充分说明了疫病控制对经济效益的直接影响。杨汉春教授的报告不仅系统梳理了三大重要猪病的流行趋势与防控策略,更为中国生猪产业的可持续发展指明了方向:以生物安全为基石,以疫病净化为主线,以猪群健康为核心,推动行业从“量”的增长转向“质”的提升。在疫病挑战与市场波动并存的当下,唯有科学防控、精细管理,方能立于不败之地。
    12-02

    2025

  • 母猪的精细化管理与饲养技术

    现代养猪业正朝着规模化、集约化和智能化的方向发展,母猪作为猪场生产的核心,其繁殖性能和健康状况直接决定了猪场的经济效益和市场竞争力。然而,近年来母猪繁殖障碍性疾病频发,饲养管理不当等问题日益突出,给养猪业带来了巨大的经济损失。例如,2023年某猪场因未按时接种伪狂犬疫苗,导致25%的妊娠母猪流产,死胎率高达40%,直接损失超过50万元。这些问题凸显了科学饲养管理和疾病防控的重要性。为应对上述挑战,养猪业应逐步向精细化管理模式发展。有研究表明母猪的精细化管理综合饲料技术能显著提高母猪生产性能和经济效益。笔者系统探讨不同生长阶段母猪的饲养技术与管理策略,旨在提升母猪繁殖性能与经济效益,推动养猪业可持续发展。1、母猪的选育首先,严格遵循选育标准选择后备母猪对后续的饲养管理至关重要。优质后备母猪应具有品种特征显著、体况健康、体型均匀、乳头数量多且排列整齐、有效乳头数量在14个以上等特征。其次,选育应优先考虑繁殖性能优良的母猪后代,因其通常产仔数量多,出生窝重大,仔猪死亡率低。再次,后备母猪的选育要贯穿整个饲养过程,定期观察记录,及时淘汰不合格的个体;在母猪的发情配种上也需要注意,以提高母猪的繁殖效率。后备母猪一般在7~8月龄达到性成熟,此时可进行初次配种,配种前短期优饲,可使母猪排卵量和受孕率明显提高;同时,加强后备母猪的运动,促进其骨骼发育,增强母猪性欲,对母猪繁殖性能的提高有一定的作用。母猪科学选育与管理是提高猪场生产效益和经济效益的重要保障,是养猪业得以持续发展的有效途径。2、母猪的精细化管理2.1 后备母猪精细化管理后备母猪是猪场未来生产力的核心,在除了严格按照标准选育外,还要根据生长阶段调整饲料配方,保证营养均衡。此外,需严格控制后备母猪初配年龄和体重,建议在6~7月龄、体重100~120kg时进行初配,且管理中要以减轻应激、促进发情、促进排卵为重点,以保证繁殖性能得到充分发挥。2.2 妊娠期环境控制与管理母猪的妊娠期是繁殖周期的关键阶段,环境因素对胎儿发育和母猪健康有较大的影响,猪舍内需安装温度、湿度自动监测系统,严格控制温度在18~22℃,湿度保持在60%~70%,并保证氨气浓度在15mg/L以下。对这些参数的精确调控,能有效降低母猪的应激,促进胎儿的正常发育。光照管理同样关键,合理的光照不仅可以促进激素分泌,还可以增强免疫力和繁殖性能。每天光照时间不少于16h,光照强度保持在50~100lx,以保持母猪的生理节律。此外,良好的通风可以降低有害气体的浓度,使空气保持新鲜,从而降低疾病的发生。通风系统也需要根据季节调整,夏季采用纵式通风,风速控制在1.5~2.0m/s,水温保持在20~22℃,并配合湿帘降温;冬季采用横式通风,风速控制在0.2m/s,并避免冷风直吹。2.3 分群饲喂与体况管理分群喂养是孕期管理的重要策略,配种后3周内的宜在3~5头/栏的小群内饲养,以减少应激,促进采食竞争。这一阶段营养需求相对较低,但需保证饲料均衡,避免过度喂养。孕中期实施动态调整策略,根据背膘评分情况调整饲喂量,偏瘦母猪日饲喂量增加0.5kg,偏肥母猪日饲喂量减少0.3kg,进而有效维持母猪体况健康。母猪在妊娠后期需转入宽60cm、地面铺有2.5 m2/头以上活动空间的限位栏内,并适当提高饲料中蛋白质和能量的配比,以满足胎儿快速发育的需要。2.4 产房准备与分娩管理产房需在预产期前准备完毕。分娩前,对地面及设备喷洒2%氢氧化钠溶液进行全面消毒,保温箱预热至32℃,铺设烘干垫,为母猪提供清洁、温暖的分娩环境,以降低感染风险。分娩时,密切观察母猪的状态,记录仔猪的出生间隔,若超过30min还未产出,应立即进行人工助产,操作规范为:操作者戴上消毒手套,涂上石蜡油,缓慢拉出胎儿,以免仔猪受到损伤。分娩后,对母猪进行全面清洗消毒,以保证产后的体况健康。2.5 哺乳期精细化管理哺乳期母猪营养需求明显增加,需提供高能量、高蛋白的饲料,增加油脂、维生素,以提高乳汁质量和产量。采食量需逐步增加,约产后第3天恢复到3kg,1周后完全恢复。定期检查乳房健康,预防乳腺炎;同时,保证仔猪及时摄取初乳,并建立良好的哺乳关系。3、母猪的饲养技术3.1 后备母猪的饲养后备母猪的饲养需确保营养均衡,饲料中应包含优质蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素和微量元素。饲养需根据其生长阶段进行调整,初选阶段单独饲养,供给营养均衡的饲料;性成熟阶段转换为专门的后备母猪饲料;配种前2~3个月执行预产期管理,调整饲料营养浓度和饲喂量,以确保母猪达到最佳体况。定期执行健康检查,全面评估母猪的体重、体态、行为和精神状态,并实施严格的免疫程序,预防猪瘟、伪狂犬病、细小病毒病等疾病,确保后备母猪的健康和繁殖性能。3.2 妊娠期母猪的饲养孕期营养管理需要根据母猪的生理阶段进行调整,妊娠早期以稳定胚胎着床为目标,控制饲料量,避免母猪肥瘦过度,还可以适当增加叶酸和维生素E,以降低早期流产风险;妊娠中期需控制能量摄入,并添加硫酸亚铁、益生菌,以改善肠道健康;妊娠后期是胎儿快速生长期,需要提高能量和蛋白质的供给,以满足胎儿发育需要,还可以增加维生素C和氯化胆碱,防止母猪便秘。严格根据母猪的体况调整饲喂量,以保证其体况处于理想状态,因母猪体重过重、过轻都可能面临繁殖问题或影响哺乳能力,从而对仔猪的生长发育造成不利影响。3.3 哺乳期母猪的饲养哺乳期母猪的营养需求显著增加,应提供高能量、高蛋白的饲料,以满足泌乳需求。产后第1天可以仅提供5%红糖水,促进子宫收缩;第3天起按“基础量2kg+0.5kg×仔猪头数”计算日喂量;产后第14天日粮中粗蛋白≥17%、赖氨酸≥0.85%,每头母猪日饮水量≥30 L。通过在饲料中添加适量的油脂和维生素,提高乳汁的质量和产量,例如,添加大豆油可以提升乳脂率,确保仔猪获得充足的营养,促进其健康生长。此外,确保仔猪及时摄取初乳,建立良好的哺乳关系,并定期检查母猪乳房健康,预防乳腺炎等疾病的发生,进而确保哺乳顺利。3.4 断奶后母猪的饲养断奶后母猪饲养的核心目标是促进及时发情,确保顺利进入下一个繁殖周期。关键措施包括:一是促发情管理,采用公猪诱情等外部刺激方法。二是营养调控,提升饲料中蛋白质和能量水平,以支持母猪体况快速恢复;同时,逐步将日常饲料过渡为专用的催情饲料,以协同促进发情与排卵。通过上述科学的营养与管理措施,可有效保障断奶母猪迅速恢复体况。4、结语在现代养猪业中,母猪的繁殖性能与健康状况对整个养猪场的生产效率和经济效益起着至关重要的作用。随着行业的发展,传统的粗放式饲养管理模式已经越来越难以满足现代养猪业的需求,而精细化管理与饲养技术则展现出显著优势:通过对母猪生长、繁殖过程中的各环节的精准把控和管理,不仅能显著提高母猪的生产性能与繁殖效率,还能有效降低养殖成本并减少疾病发生的风险。因此,深入研究和推广母猪精细化饲养管理技术,对推动养猪业高质量发展具有重要的现实意义。
    11-27

    2025

  • 猪场常见应激综合征及防控

    应激是动物受到强烈刺激或处于紧张状态时出现的一系列非特异性全身反应。从进化的观点上说,它是个体生存的重要防御反应。引起应激的因素称应激原。在养猪场,引起应激反应的激原有很多,如断奶、驱赶、去势、高温刺激、冷刺激、母猪生产、仔猪营养缺乏。此外,毒物、细菌感染、寄生虫侵袭、运输、疫苗注射、阉割等都可以引起猪的应激反应。猪场中常见的应激疾病综合征自70年代以来,猪应激疾病综合症报道愈来愈多,特别是猪的饲养管理和运输方面的应激问题,是集约化养猪和兽医实践中不可忽视的大问题。猪应激疾病综合症问题越来越受到各国养猪界的高度重视,早在1976年,在美国召开的第四届养猪学会专门讨论了猪应激疾病综合症问题。下面就猪应激及其危害作一介绍。1 母猪生产应激母猪的生产任务是发情、配种、怀孕、产仔、哺乳,这些特殊生理活动需要特殊营养元素,应该给母猪发放“特殊津贴”,但生产中母猪不仅没有享受这种“特殊津贴”,往往是一般待遇都没有享受,另外,又要求母猪高产,如采取各种高产措施使母猪每胎产仔10头以上,应用早期断奶技术使母猪一年产两胎半,所以母猪往往是不堪重负,受到强烈刺激而发病,出现母猪生产应激。母猪生产应激的临床表现为:肢蹄软弱综合征,主要表现是肢势、步态异常,支持躯体困难和蹄出血、蹄裂,严重的出现产前产后瘫痪。母猪繁殖障碍:产仔数少,弱仔弱胎,胎儿不均匀;母猪产后泌乳不足;仔猪黄白痢发病率高,生长发育慢,仔猪初生重和断奶体重小;子宫复原不全;后备母猪和经产母猪乏情和不发情;母猪淘汰率增高。2 仔猪断乳应激断奶仔猪应激是由母仔分离、营养从母乳转向配合日粮、仔猪从分娩栏到保育栏的环境变换等三个方面的因素所引起。断乳应激的主要临床表现是仔猪采食量下降,生长停滞、腹泻、背毛粗乱,营养不良,精神紧张,不食不睡。断奶应激对仔猪造成的影响有:断奶仔猪采食量下降15~20%,生长停滞(俗称掉奶膘);腹泻率达30~100%,平均为50%,严重的死亡率达15%;还并发水肿病;抗病力下降。3 仔猪营养应激断奶15日以后至20kg左右的仔猪习惯上称为保育猪,仔猪的保育是养好仔猪的关键,又称为保育关。过好保育关的关键是消除或减少仔猪营养应激。仔猪营养应激发生原因是仔猪生理功能不完善或部分营养成分过高,如豆粕过高,营养水平不够,抗营养因子作用,慢性消耗性疾病,如寄生虫、疥癣、呼吸道疾病综合征以及长期腹泻或便秘引起的胃肠损害。保育猪常见仔猪营养应激现象有:腹泻率高、生长慢、臀尖背突、吃多则拉、长快则死,皮粗毛乱、长毛不长肉、机体抵抗力弱、闹栏、异嗜、拱肚、咬耳、咬尾。此外,因仔猪恋母、缺水,造成咬尾、吮尾、吮公猪包皮。4 贩运仔猪腹泻综合征近几年,广东、湖南、河南、广西等地部分专业户没有采用自繁自养的制度,而是从外地贩运购入仔猪。这些仔猪往往体质瘦弱,购入后15日内大量发生腹泻,腹泻率最低30%,最高达100%,平均为60%,严重的还可引起大量死亡,平均死亡率12%;并发猪瘟或温和性猪瘟,死亡率最高可达30%以上。腹泻停止后30~45日内生长停滞。其引起的原因是断奶应激、运输应激、仔猪营养应激(转换饲料)、体质。
    11-27

    2025

  • 猪博卡病毒体外培养获突破,致病性首获证实

    近日,中国农业科学院哈尔滨兽医研究所首次成功实现猪博卡病毒的体外分离传代培养,并发现该病毒具有呼吸道和肠道双重致病特性,为研发该病防控技术奠定了基础。相关研究成果在《公共科学图书馆•病原体(PLOS Pathogens)》上发表。猪博卡病毒于2009年被检测到,全球流行,由于无法在体外培养,其致病性等生物学特性研究一直难以突破。研究团队创新性地选用传代细胞系,成功建立了稳定的病毒培养体系。系列动物实验发现,该病毒可通过不同感染途径引发不同症状:经口感染主要导致肠道病变和腹泻,经鼻感染则同时引起呼吸道病变和肠道感染。这一发现揭示了该病毒具有“双重组织嗜性”的独特致病特征。进一步分析表明,该病毒与人类博卡病毒亲缘关系密切,提示其存在跨物种传播风险,相关研究具有重要的公共卫生意义。猪消化道传染病创新团队博士后季朝阳、张鑫副研究员及薛美研究员为论文共同第一作者,冯力研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程科学中心重点任务等项目的资助。原文标题及链接:Successful in vitro propagation of porcine bocavirus: demonstrating dual respiratory-enteric tropism and pathogenicityhttps://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1013631
    11-19

    2025

  • 猪蓝耳病的发生的五个前兆

    蓝耳病堪称猪场的头号杀手,很多猪场都谈“蓝”色变,对该病的防控不少人也在做积极的探索。但相对控制而言,预警更重要。专家认为,蓝耳病暴发前会有一些先兆:14天内母猪流产或早产超过8%;死产占产仔数20%;仔猪出生后1周内死亡率超过25%;或是副猪嗜血杆菌的大规模暴发;猪群带毒率30% 以上;母猪更新率超过40%等,养殖户可以根据这些指标来评估猪场蓝耳病的暴发情况,提前做好防控措施。先兆一:母猪流产超过8%准确度:★★★★☆中国农业大学教授杨汉春认为,在蓝耳病暴发前,猪场的生产成绩肯定有变化,特别是母猪的流产率与仔猪成活率。如果猪场在14天内出现下述临床指标中的2个,就可判定为蓝耳疑似病例:1、母猪流产或早产超过8%;2、死产占产仔数20%;3、仔猪出生后1周内死亡率超过25%。据悉,农业部颁布高致病性蓝耳病的临床诊断主要指标:仔猪发病率可达100%,病死率50%以上,怀孕母猪的流产率30%以上,成年猪也发病死亡。而确诊必须进行血清学检测、病毒分离鉴定。病毒感染后10-14天出现PRRSV特异性IgG,采集双份血清(发病时及2周后)检测抗体水平变化,若未接种疫苗情况下抗体水平明显升高则提示发生病毒感染。建议采集肺脏、淋巴结、血清等病料样品进行病毒分离或病毒检测(RT-PCR/荧光定量RTPCR)。由于血清中病毒含量高,带毒时间长(通常可达300天),而且血清样品容易处理,因此是首选检测样品。先兆二:母猪返情增多体温高准确度:★★★☆☆据华南农业大学教授邓衔柏介绍,猪场在暴发蓝耳病前,首先是妊娠母猪早产,后期流产、死产、木乃伊、弱仔增多、返情比例加大、体温升高。仔猪身体末梢循环障碍,耳、尾、腹、外阴发绀发紫,眼睑肿胀。日龄越小,死亡率越高。病猪呼吸道症状明显,打喷嚏、腹式呼吸。如果猪群发现有这些症状的话,应对病猪进一步的剖检。剖检的病理变化:淋巴结肿大呈铁锈色,尤其是纵隔淋巴结最为明显,淋巴窦内有大量的铁离子。间质性肺炎,表面有点状出血,间质略微增宽,细支气管壁和肺泡壁淋巴细胞增生。肌肉发黄,水肿。先兆三:猪群带毒率30%以上准确度:★★★★☆“猪群带毒率超过30%以上,那么猪场暴发蓝耳病的可能性就非常大。”农业部种猪(广州)测定中心主任樊福好告诉《农财宝典》- 新牧网记者,当带毒猪群超过30%时,环境没办法通过自行净化而达到平衡,抗原与抗体之间的平衡被打破,疾病很容易在群体中传播。据悉,利用这个指标监控蓝耳病最大的工作量就是采血测病毒,其中最头疼的就是采血,一来对工人技术要求较高,二来猪群应激较大。美国有专家通过实验指出,用唾液样本做蓝耳、猪瘟抗原与抗体的检测,可以达到用血液检测相近的效果。据樊福好介绍,唾液采集的方法非常简单,利用猪只的好奇心理以及嗜好咀嚼的特性,采用纱布球采集唾液。将纱布制作成纱布球固定于金属线前端,猪只会主动咀嚼纱布球,唾液将通过虹吸现象进入纱布球内。之后挤压出纱布球内的唾液,释放至样品袋内。再将样品袋内的唾液转移至离心管内。“比采血简单得多,但该方法有太多的不稳定因素,需要进一步研究,国外不少猪场正在尝试。”先兆四:副猪嗜血杆菌肆虐准确度:★★★☆☆“临床上一定程度上可以将副猪嗜血杆菌病定义为蓝耳病的指示剂。”华南农业大学教授张桂红说,假如一个猪场内副猪嗜血杆菌短时间内大规模暴发,需要弄清楚这是原发还是继发病,因为在蓝耳病暴发前,猪群会继发感染副猪嗜血杆菌。据张桂红分析,引发蓝耳病的主要原因有三方面:1、蓝耳疫苗免疫不科学:一种是不打苗;其次是不科学打苗,如只免疫种猪或仔猪、或者同一个群体免疫不同毒株疫苗、同时使用多种不同毒株疫苗、免疫剂量不足、免疫间隔过长等。2、发生过仔猪流行性腹泻或五号病后处理不当:包括未及时补免蓝耳、圆环及猪瘟 疫苗(这两种疫病发生后,影响猪群的免疫正常状态,在疫情稳定后须及时补免相关疫苗);没有按免疫程序及时免疫蓝耳疫苗,出现漏免;使用外来血清控制疫情,同时也带入外来的蓝耳病毒。3、引种不当:本场与引种的种猪场之间健康状况不匹配;在多个种猪场同时或先后引种;一次性大批量的引种(引种数量超过原存栏母猪数量的20%)等。先兆五:母猪更新率超过40%准确度:★★☆☆☆“头胎母猪比率过高的场,容易爆发蓝耳病。”据哈尔滨兽医研究所研究员蔡雪辉分析,头胎母猪通常是抗原与抗体不稳定群体,蓝耳病毒最容易侵袭。如果一个场的头胎母猪与后备母猪加起来超过本群的40%,那么就需要对蓝耳病高度警惕,加大蓝耳疫苗的免疫次数。在临床防控中,杨汉春建议针对蓝耳病疫情发生猪场和阳性不稳定猪场,使用减毒活疫苗,制定合理的免疫程序,控制发病猪群的继发性细菌感染,强化卫生消毒。同时还要对病死猪、粪便、污染物无害化处理。引进的阴性后备猪及早在配种前与母猪混养和驯化。猪群生产稳定后应停止蓝耳病活疫苗的免疫。而对于蓝耳病阳性稳定猪场应不用减毒活疫苗,加强母猪的 饲养管理,禁止引入阳性种猪,阴性后备猪及早在配种前与母猪混养和驯化。蓝耳病阴性猪场最好不用疫苗,并做好生物安全措施,引种需严格监测和检疫,禁止引入蓝耳病阳性种猪,并定期对猪场进行监测,保持阴性状态。 
    11-13

    2025

  • 当前猪支原体肺炎防控面临的挑战及解决方案

    猪支原体肺炎(MPS),又称猪地方流行性肺炎(PEP),俗称猪喘气病,是由猪肺炎支原体(Mhp)引起的,以咳嗽、气喘、生长发育缓慢为主要临床特征的一种慢性、接触性呼吸道传染病。猪支原体肺炎是猪场常见的慢性消化性疾病,严重威胁猪群健康和生长性能。当前,猪支原体肺炎在我国规模化猪场中呈现高发态势,对生猪健康养殖构成重大威胁,在养猪企业降本增效竞争白热化的背景下,有效防控猪支原体肺炎对提高猪场经济效益具有重要意义。本文将简述猪支原体肺炎防控面临的挑战及针对性解决方案。1猪支原体肺炎防控面临的挑战1.1 流行广泛,感染压力大该病在世界范围内流行,感染率70-90%。徐丽华等2014-2018年,对浙江省不同县市的养猪场采集临床疑似病料238份,分别进行猪肺炎支原体PCR扩增,阳性数为45份,阳性率18.9%。宋志强等2016-2019年间在中国26个省级行政区375屠宰场对35995头上市肥猪进行了屠宰检查,采用Madec评分方法,中国猪群支原体肺炎平均阳性比例为67%,平均肺脏损伤Madec值为3.49。中国动物卫生与流行病学中心2018-2020年对来源于27个省的989份临床样本(肺脏、脾脏、肝脏等)进行了病原检测分析,猪肺炎支原体个体阳性率2018年为7.2%、2019年 为18.4%、2020年为43.8%;而支原体场阳性率2018年为14.4%、2019年为54.2%、2020年为55.6%。江苏农科院2020-2022年对49个猪场的2882份鼻拭子样品进行了猪肺炎支原体抗体slgA检测,猪场阳性率97.96%(48/49),猪群阳性率19.09%-87.50%。江苏农科院2022-2023年对50个猪场的3637份猪鼻拭子样品进行了猪肺炎支原体slgA抗体检测,猪场阳性率94%(47/50),猪群阳性率15.79%-76.36%,平均阳性率43.66%(与送检猪日龄有关);同时对猪鼻拭子样品进行了猪肺炎支原体核酸,其检测阳性率普遍低于黏膜抗体阳性率。由此可见,猪肺炎支原体肺炎在我国猪群广泛存在,感染压力大。1.2 严重危害猪群健康,降低猪群生产性能,经济损失巨大猪肺炎支原体是猪呼吸道疾病综合征(PRDC)的首发病原和核心病原,常被称为“钥匙病”。Mhp进入呼吸道后,黏附于气管、支气管和细支气管纤毛上皮细胞,导致纤毛摆动停滞、粘结甚至大面积脱落。支原体的侵袭使呼吸道黏膜受损,清除异物的能力大幅降低,为猪蓝耳病毒、猪圆环病毒、猪伪狂犬病毒、猪巴氏杆菌、猪链球菌、副猪嗜血杆菌、传染性胸膜肺炎放线杆菌等病原的侵入提供了便利。研究表明,先感染猪肺炎支原体,再感染猪蓝耳病,比单独感染猪肺炎支原体或猪蓝耳病所引起的肺炎更为严重且持续时间更长;猪肺炎支原体感染还可促进猪圆环病毒2型(PCV2)相关的肺部和淋巴组织病变,提升PCV2病毒载量,延长感染时间。另有研究证实,猪蓝耳病、伪狂犬病、猪流感等均可促进猪支原体肺炎的发生。猪肺炎支原体感染主要导致生产性能下降,据报道,日增重可降低17%,饲料转化率可降低14%,猪群均匀度差,出栏天数延长7至14天。西北农林科技大学周宏超教授的报告指出,猪肺炎支原体造成的经济损失惊人:单纯感染损失5-10元/头,一旦与蓝耳病、圆环病毒共感染,损失暴增至78-200元/头。1.3 Mhp造成持续性感染,防控难度大猪肺炎支原体可以抑制巨噬细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞的功能,导致持续感染。有文献报道猪感染肺炎支原体,其排菌时间高达240天。猪肺炎支原体主要定植在鼻腔上皮和气管上皮细胞,一般抗生素很难达到靶细胞位置,不能消除肺炎支原体的感染,也不能阻挡垂直传播。1.4 支原体疫苗高滴度培养难,其安全性和有效性需要很高的生产工艺水平支原体疫苗免疫能显著降低猪支原体肺炎的发生率,降低肺脏中支原体的含量,减轻肺脏损伤;可以降低猪群的排毒量,降低猪群的感染水平,对PRDC的预防与控制起关键作用;改善临床症状,提高生产性能(提高日增重、改善料肉比等)。然而,支原体无细胞壁,生长缓慢,大规模高滴度培养难度大;支原体培养基营养丰富,需添加10-20%的血清,这对抗原纯化构成巨大挑战。此外,支原体灭活苗的佐剂对免疫效果影响显著,筛选佐剂需大量研究。1.5 支原体疫苗效果评价难猪肺炎支原体的抗体水平与保护率不成正相关,其免疫效果主要取决于细胞免疫,而细胞免疫检测难度大。免疫攻毒保护试验需负压动物房,操作繁琐,成本高昂。通过免疫猪群的临床表现和生产成绩来评价,周期长,影响因素多,差异大。2解决方案疫苗生产企业需不断提升猪肺炎支原体疫苗的安全性、有效性和稳定性,突破猪肺炎支原体的高滴度培养、高效纯化及筛选优质佐剂的技术瓶颈,并建立涵盖原材料、半成品和成品的全面检测评价体系。养殖企业则需对猪支原体肺炎进行综合防控,确保疫苗免疫的有效实施。疫苗企业与养殖企业应充分发挥各自优势,携手开展猪支原体肺炎的防控和猪场净化合作。2.1 华派生物猪支原体肺炎灭活疫苗的技术突破2.1.1 猪肺炎支原体的高滴度培养目前行业普遍的支原体培养滴度多在108-109 CCU/mL。华派生物通过筛选优化培养基及培养罐系统参数,成功将培养滴度提升至1010-1010.5 CCU/mL,为抗原纯化和保障成品含量达到5×109 CCU/头份奠定了坚实基础。2.1.2 抗原四级纯化工艺支原体抗原采用连续流离心——深层过滤(滤堆)——二级过滤(滤芯)——切向流过滤的多级纯化工艺。该工艺有效去除95%以上的杂蛋白分子和小分子,内毒素含量控制在2.1.3 优秀的佐剂经过对30多种疫苗佐剂的筛选,最终选用复合缓释水佐剂,有效诱导高水平的体液和细胞免疫。2.1.4 建立检测体系标准在CCU测定的基础上,创新性地建立了CCU50测定方法,使抗原效价检测更加精确,减少批间差异。同时,建立了支原体的IHA方法用于体液免疫评估,建立迟发性变态反应(DTH)用于细胞免疫水平测定。标准化了免疫攻毒保护试验,从免疫副反应观察、体重增长测定、抗体监测、攻毒后咳嗽指数测定、攻毒后肺部病变评分等多维度,全面评价猪支原体肺炎灭活疫苗的品质。2.2 防控策略猪支原体肺炎具有持续性感染特征,猪感染后可长期排菌,200多天后仍具传染性,且常呈混合感染。防控该病需采取精准免疫、科学用药与严格生物安全三维一体的综合措施。2.2.1 精准免疫临床常用的猪支原体肺炎疫苗包括灭活疫苗和减毒活疫苗,二者各有优劣。灭活疫苗操作便捷,免疫效果不受抗生素影响,安全性较高。选择安全、有效、稳定的支原体疫苗产品至关重要。优质疫苗能激发更高水平的细胞免疫,可采用双盲试验送检有条件的实验室进行DTH测定;必要时也可进行免疫攻毒保护试验。支肺通(猪支原体肺炎灭活疫苗)推荐免疫程序:后备种猪:后备培育期,免疫2次,2毫升/头。基础母猪:根据猪群情况免疫,多数猪场无需免疫;感染压力大的猪场可在空怀期或产前3-6周跟胎免疫,2毫升/头。仔猪:7-10日免疫,2毫升/头;感染压力大的猪场,间隔2周加强免疫一次,2毫升/头。2.2.2 科学用药敏感抗生素可缓解支原体肺炎的临床症状,预防继发感染。根据猪群支原体感染情况,在易发阶段提前投药防控;对发病生猪及时隔离治疗。常用药物包括金霉素、恩诺沙星、林可大观、替米考星、泰乐菌素、泰万菌素、氟苯尼考、泰妙菌素等。若母猪排菌导致哺乳仔猪早期感染,可使用泰万菌素或林可大观进行围产期保健,减少母猪排菌。2.2.3 加强猪场生物安全和饲养管理猪场生物安全管理是疫病防控的基础,也是最经济有效的健康管理措施。猪场需实行分区管理,严格管控人、车、物、猪、水、料及有害生物等风险因素,采用分点饲养、批次化生产模式。隔离舍、后备猪培育舍、分娩舍、保育舍及育肥舍执行严格的批次间优进全出。严格引种,加强后备母猪肺炎支原体的免疫和驯化等。加强饲养管理,提供均衡营养,控制猪舍温湿度、密度和通风,营造适宜的生存环境,减少应激,对降低猪支原体肺炎的临床危害至关重要。总之,猪支原体肺炎是猪场经济效益的隐形杀手,流行范围广,感染压力大。猪场应选择高品质疫苗精准免疫,科学选用敏感抗生素,同时强化生物安全和饲养管理,有条件的猪场可逐步推进支原体的净化工作。
    11-10

    2025

  • 猪圆环病毒3型( PCV-3 )作为猪病原之一,PCV 3相关疾病的定义

    摘要2015年通过二代测序技术被发现猪圆环病毒3型( Porcine circovirus 3,PCV-3 )。此后,在世界各地表现不同病的猪和健康猪检测到PCV3。本综述的目的是批判性地讨论PCV3作为猪病原迄今为止相关证据。事实上,许多文献报道PCV – 3是传染性病原,但很少文献有明显的证据说明发病是有PCV3引起的。与发病相关的、最有说服力的证据是那些展示与多系统淋巴组织增生到血管周围炎性淋巴细胞浸润的图片,并在这些病变不问检测到核酸。基于这些证据,建议将PCV3引起繁殖障碍和PCV3引起的全身性疾病的病例定义作为PCV3相关疾病的诊断标准。然而,与PCV3相关的疾病真实临床发生率是未知的。根据其PCV3广泛分布,PCV3感染大多数是亚临床。1引言于2015年在美国通过二代测序技术,在呼吸道疾病、神经症状、心包炎和多系统炎症、繁殖障碍和类似皮炎肾炎综合征的猪检测到PCV3。此后世界各地很多国家的猪(家猪和野猪)检测到PCV3,以及偶尔也在其他物种检测PCV3。在不同症状的猪第一次及后来检测PCV3之后,兽医界广泛认可PCV3是猪一种病原。这与PCV2的经历相反。PCV2引起称作多系统衰竭综合征,争论很久才认可PCV2是猪的一种病原。事实上,在PMWS报道大约10年之后,PCV2疫苗上市才结束这场争论。疫苗接种预防PWMS(后来称作PCV2系统疾病)非常有效。推测PCV2作为病原的前车之鉴才使得很快接受PCV3是一种猪病原。PCV3与PCV2有几个相似之处:分子组成相似,都是在第一次发现相关疾病多年后进行回顾追踪检测才发现。反过来,PCV2与PCV3也存在明显差异:PCV2比PCV3进化快,与PCV3相比,PCV2基因组之间差异更大,在世界各地新发生疾病地方发现PCV2,然而未发现PCV3。而且就氨基酸相似性来说,PCV3与PCV2差距很大,Cap的相似性为26%-37%,rep蛋白相似性为48%。因此,本综述的目的是批判性探讨迄今为止PCV3是猪病原的证据,以及提出病例定义的条件,这些条件具有相当强的因果关系。2疾病病原关系2.1自然发生的PCV3感染患病猪检测到PCV3基因组并不一定说明该病毒就是引起临床症状或病变的原因。而且,大多数检测PCV3的相关研究缺乏适当的阴性对照(与患病猪日龄相匹配的健康猪),这使得更难解释病毒感染与病症之间存在因果关系。将PCV3与不同症状联系在一起的文献非常多,主要是关于呼吸道、消化道、繁殖、神经症状。然而,大多数研究并没有提供对同一个场的健康猪PCV3检测数据;其中有些文献提供了分子方法的PCV3 DNA检测,未提供发病猪病变部位存在病毒的证据。仅部分文献报道在病变部位采用原位杂交检测PCV3,这些研究中,胎儿、死产和弱仔、心肌炎、动脉周炎和/或脑炎是最明显与PCV3相关的症状,然而,与坏死性血管炎相关心肌炎、全身性动脉周炎和/或皮肤病在断奶仔猪观察到。一个研究也指出在一个类似增生型坏死性肺炎病例发现PCV3基因组,但是发表的文章提供的图片没标示出增生型坏死性肺炎病。表1-5总结了不同国家做的研究,这些研究从发生不同临床症状家猪的组织检测PCV3 DNA。标明了猪的生产阶段、检测的样品、PCV3 PCR 检测病猪与健康对照(有的有)的比例。此外,表6包括在健康动物检测到PCV3 基因组的相关研究。2.2 PCV3与其他病原混合感染因广泛存在, 很多研究发现PCV3与其他病原混合感染,详见表7。患病动物存在混合感染强调需要研究PCV3单独或混合感染的致病性差别。临床和实验条件下证明PCV2与其他病原混合感染可导致严重的疾病症状。当前还不知道PCV3与其他病原混合感染造成的结果,需要大量的临床研究。2.3 PCV3 试验性感染PCV3感染的致病性仍是个迷。几个限制性因素说明PCV3感染的致病性方面的知识稀少的原因:分离到的PCV3毒株非常少,缺乏血清学和病毒学阴性猪;由于病毒广泛传播,使得非常难以获得试验工具、动物和条件做试验性感染。一些实验室试剂仅供实验室内部使用,其他研究单位无法获得。结果至今文献报道仅有三个试验性感染,都用的4~8周龄保育猪。其中2个由美国同一个实验组开展:通过滴鼻1ml、肌肉注射1ml(6.6×1010基因组拷贝数)细胞培养毒或通过滴鼻2ml(3.38×1012基因组拷贝数)、肌肉注射2ml(1.04×1011基因组拷贝数)组织匀浆毒,7日后再以相同途径和剂量接种。接种后再接种或不接种用弗氏不完全佐剂乳化的钥匙孔血蓝蛋白,在4日后以相同剂量和途径再次接种用弗氏不完全佐剂乳化的钥匙孔血蓝蛋白。前2个试验用剖腹产未吃初乳仔猪,接种后无临床症状。然而有中等到严重的病变,包括多系统炎症和血管周炎。采用原位杂交在病变部位可检测到少到中等数量的PCV3基因组。 这些数据反映了PCV3自然感染病例数据有限,这些病例中心肌炎和动脉炎是主要的组织病理学结果。重要的是,病毒试验性感染在攻毒后7~10天产生可检出水平的抗体应答;其中一个研究是以IgM为主,一个研究以IgG为主。在接种后3天就能检测到病毒,一直持续到试验结束(攻毒后42天)。在我国用SPF猪接种PCV3感染性克隆,同时接种钥匙孔血蓝蛋白。与以前的研究不一样,攻毒后观察到发热,表现出厌食、咳嗽、喷鼻、腹泻和呼吸道症状,从攻毒后15日到试验结束(攻毒后28日)也有皮肤病变,包括很多丘疹。尽管作者表明复制出皮炎肾炎综合征,报道的肾组织病理学病变不是皮炎肾炎综合征(全身性坏死性血管炎和纤维素性坏死性肾小球炎)。因此,基于当前的证据,不能声称通过试验性感染PCV3复制出PDNS 。 重要的是,通过免疫组化在组织中检测到病毒,但发表的图片难以说明。2.4  PCV3相关疾病病例定义建议在组织或其他生物样品仅检测到病毒不足以确诊病因关系。迄今为止,发表的关于在发病猪PCV3检测的研究都是基于分子生物学方法,很少报道肉眼或显微病变,甚至很少检测病变部位是否有病毒基因组。 因此,后来病变部位存在病毒基因组的研究为病理学变化与病毒相关提供了最强有力的证据。 广泛传播的病毒确立疾病诊断标准不是一件容易的事情。较好的例子是PCV3、PCV2相似。提出了建立PCV2全身性疾病确诊的三个主要的标准:(1)存在相符合的临床症状,主要是消瘦,(2)淋巴组织存在中等到严重的组织学病变,(3)在病变部位检测到中等到大量的PCV2 。那样的标准非常重要,为90年代末,20世纪初诊断一种新病提供有序的、准确的和系统的方法。基于那时普遍不接受PCV2对猪有致病性,如此严苛的病例定义确保必要的严密性,发现大多数兽医和科学团体都接受该定义。报道PMWS大约20年后,说一种新的圆环病毒(PCV3)与PMWS有关需更加谨慎,尽管无与PCV3相关的、严重的、全球分布的疾病,兽医和科学家一直以更开放的心态接受PCV3可能存在致病性。 任何病例,遵循PCV2诊断方法路径,建立PCV3相关疾病的诊断标准将有助于将PCV3纳入猪病病原。因此,基于PCV3感染病例的现有的临床、病理和病毒学知识, 作者希望提出两个主要的与PCV3感染相关病症:PCV3引起的母猪、胎儿和新生仔猪的繁殖障碍和与PCV3引起的断奶前和断奶后仔猪全身性疾病。(表8和图1)。作者认为:基于临床、病理、病毒学和流行病学,PCV3并不是猪皮炎肾炎综合征病原(一些研究认为PCV3感染引起皮炎肾炎综合征)。3讨论传统上,猪兽医就是治疗这些疾病,主要任务是治愈疾病,提高农场的经济效益。几十年前,认为感染猪的最重要的疾病大多是单因素,单一病原足以引起发病或生产损失。然而,当前全球猪病主要由多因素引起,由于仅存在的病原不足以致病。而且,在过去20年发现的大多数新的猪病病原是传染性病原。这些病原在猪群传播很长时间但仍为察觉,直到最近才发现,或者猪群新出现的传染性病原属于跨物种传播及不断演变而来。诊断方法进步比如广谱的PCR和第二代测序方法、以及增加监测投入和一些特别的研究兴趣促使检测到新病原。PCV3就是一个明显的、通过第二代测序技术发现病毒例子(PCV3在第一次检测到前已经传播很长时间)以及过去5年与研究相关的监测投入明显增加。 与PCV2相比,发现PCV3不是因为出现影响猪场生产新病而发现,而是因为对不同临床症状的病例增加检测而发现。出发点是用分子方法研究PCV3,很快发现PCV3在猪群中广泛传播。与PCV2不一样,直到最近细胞培养未能成功分离到PCV3,直到今天分离到的毒株和相关试剂都非常有限。因此PCV3致病机理、免疫和诊断技术发展非常有限。 然而,PCV3引起某些病理变化的证据增加。一些表现出明显发病的猪的某些组织病变部位有特定的病原,这是病原可能致病最强有力的证据。就这方面,实验室技术比如原位杂交可以在发病猪的病变部位检测到PCV3核酸。更特别的是,在发生繁殖障碍的病例的胎儿、死产和弱仔以及断奶前后有消瘦、突然死亡和神经症状、显示多系统炎性浸润的仔猪检测到病毒基因组。因此,结合已发现的临床、病理学和病毒学数据为PCV3相关疾病定义提供了框架。总之,至今为止的PCV3文献知识的整理指出PCV3可能存在致病性,意味着需要将繁殖障碍和断奶前后综合征的诊断准则标准化。此建议与PCV3相关疾病的发病率、地理分布或经济影响无关,目前PCV3相关疾病知之甚少。然而至今都很少诊断到断奶前后仔猪PCV3引起的疾病,PCV3繁殖障碍更常发生。目前为止,该病毒感染更常见的是亚临床感染,对全世界养猪业的影响有待定论。表1  患呼吸道疾病的猪检测到PCV3表2  患消化道疾病的猪检测到PCV3表3  繁殖障碍猪检测到PCV3表4  患神经症状猪检测PCV3表5  患其他疾病的猪检测PCV3表6  在健康猪检测到PCV3表7  与PCV3混合感染病原表8  单个PCV3相关疾病病例定义诊断标准建议(作者: Viviane Saporiti Giovanni Franzo  Marina Sibila1  Joaquim Segalés)
    11-06

    2025

  • 猪场常用兽药的主治功能与应用

    药品是每个猪场里都在用的一种东西,目前市面上的兽药鱼龙混杂,使人眼花缭乱,不知道这些药品该怎么用才能起到治疗疾病的效果。在这里给大家介绍一下如何认识和使用兽药。在看兽药时,一定要看产品的通用名称和主要成分。因为商品名称是可以自己命名,而通用名是国家命名的,主要成分和含量代表了这个药物能治什么病和用法用量。1,青霉素钠(钾):临床多用于链球菌,猪丹毒,破伤风,乳房炎,子宫炎,葡萄球菌。2,氨苄青霉素:临床多用于肺炎。白痢,尿道感染,胸膜肺炎。一般与庆大霉素链霉素卡那霉素合用疗效好。3,阿莫西林:对呼吸道,消化道,皮肤等感染有效。与地米合用,治疗乳腺炎子宫炎子宫内膜炎疗效极佳。4,链霉素:首选治疗是肺结核高效药物。对猪肺疫,副伤寒,肠炎,白痢,乳腺炎,子宫炎,败血症都有效。5,卡那霉素:大肠杆菌(拉稀),肺炎,仔猪副伤寒,猪肺疫,气喘病,萎缩性鼻炎都有效果。6,庆大霉素:对败血症,腹膜炎,乳腺炎,肠毒症高效。多与地米合用,治愈率极高。7,壮观霉素:主要治疗:仔猪副伤寒,猪肺疫,气喘病,大肠杆菌。8,土霉素:副伤寒,猪肺疫,气喘病,仔猪白痢,子宫炎。钩端螺旋体,原虫等多用于治疗。9,盐酸多西环素:效果是土霉素的10倍,治疗疾病跟土霉素相似。但毒性小。10,氟苯尼考:临床用于仔猪白痢,副伤寒,肺炎,败血症,气喘病,胸膜肺炎,乳房炎,子宫炎,以及链球菌引起的败血症,猪肺疫。11,林可霉素、克林霉素、利高霉素:对大肠杆菌气喘病作用比泰乐菌素强,对青霉素类药物无效,用林可霉素继续有效,对猪痢疾跟痢菌净合用疗效极佳。对气喘病和副猪引起的肺炎,关节炎都有很好的疗效。12,泰乐菌素、替米考星:主治流感,猪肺疫,肺炎,败血症,子宫炎,葡萄球菌,链球菌,慢性呼吸道疾病,一般多与链霉素,庆大霉素,卡那霉素,氟苯尼考合用,疗效增强。
    11-05

    2025

  • 爱荷华州立大学兽医诊断实验室对五种猪常见细菌的检测与诊断趋势分析(2017-2022 年)

    摘要研究背景与目的 本研究回顾性分析了2017-2022年间爱荷华州立大学兽医诊断实验室(ISU VDL)接收的猪组织样本中五种常见细菌的检测和疾病诊断趋势。这些细菌包括:猪链球菌(Streptococcus suis)、副猪嗜血杆菌(Glaesserella parasuis)、猪鼻支原体(Mycoplasma hyorhinis)、猪放线杆菌(Actinobacillus suis)和猪滑液支原体(Mycoplasma hyosynoviae)。这些细菌在猪群中普遍存在,既是共生菌又可导致严重系统性疾病,增加猪群发病率和死亡率,是养猪场抗生素使用的主要驱动因素。由于这些细菌的共生特性、缺乏特异性生前诊断测试以及猪病诊断案例的多微生物性质,准确评估其相关疾病具有挑战性。结果 猪链球菌和副猪嗜血杆菌引起的支气管肺炎平均每年分别增加 6%和 4.3%,而猪链球菌性心内膜炎每年增加 23%。猪鼻支原体和猪放线杆菌相关的浆膜炎每年分别增加 4.2%和 12.8%。还观察到猪鼻支原体关节炎病例呈显著上升趋势。相比之下,猪滑膜支原体关节炎病例平均每年减少 33%。本研究分析这五种细菌的检测频率、疾病诊断趋势、样本价值、感染阶段及与其他病原的共感染情况。数据来源与方法数据来源:ISU VDL 2017–2022年间88,134例猪病诊断病例。检测方式:细菌培养(S. suis、G. parasuis、A. suis)和PCR检测(G. parasuis、M. hyorhinis、M. hyosynoviae)。诊断方式:结合病理评估与诊断代码(DxCodes),识别与五种细菌相关的病变(如关节炎、肺炎、脑膜炎、心内膜炎、败血症、浆膜炎)。生产阶段划分:哺乳仔猪(≤3周)、早期保育(3–6周)、后期保育(6–10周)、生长期(10–16周)、育肥期(>16周)。1 主要研究结果1.1 细菌培养检测趋势1.1.1 猪链球菌:在研究的6年间共分离到22,675例(占所有细菌培养的27%),主要从肺(50%)、浆膜纤维蛋白(17%)和中枢神经系统(13%)样本中分离。总体培养率在2018年达到峰值后呈下降趋势(平均每年下降9.9%)。1.1.2 副猪嗜血杆菌:共分离到6,753例(8%),主要来自肺(75%)和浆膜纤维蛋白(13%)。检测率在2019年达到峰值后保持稳定。1.1.3 猪放线杆菌:共分离到2,429例(3%),主要来自肺(52%)、浆膜纤维蛋白(20%)和脾脏(17%)。检测率平均每年下降12.0%。1.2 PCR检测趋势1.2.1 副猪嗜血杆菌PCR:阳性率为50%(5,981/11,849),主要检测于浆膜纤维蛋白(77%)和肺(12%)。阳性率在研究期间略有下降(平均每年下降0.7%)。1.2.2 猪鼻支原体PCR:阳性率为57%(4,578/8,069),主要检测于浆膜纤维蛋白(75%)和关节(10%)。阳性率保持稳定。1.2.3 猪滑液支原体PCR:阳性率为22%(221/1,006),主要检测于关节样本。阳性率显著下降(平均每年下降16.0%)。1.3 疾病诊断趋势在44,731例有传染病诊断的猪病例中,15,990例(35.7%)涉及这五种细菌:1.3.1 猪链球菌:最常见(61.7%),主要导致:脑膜炎(占所有神经系统病例的70.6%)支气管肺炎(每年增加6.0%)心内膜炎(每年增加23.0%)1.3.2 副猪嗜血杆菌(36.0%):浆膜炎(占所有浆膜炎病例的21.9%)支气管肺炎(每年增加4.3%)1.3.3 猪鼻支原体(21.0%):浆膜炎(每年增加4.2%)关节炎(每年增加26.8%)1.3.4 猪放线杆菌(9.5%):浆膜炎(每年增加12.9%)1.3.5 猪滑液支原体(0.8%):关节炎病例显著减少(每年下降33.0%)1.4 组织样本的诊断价值不同组织样本对疾病诊断的价值差异显著:1.4.1 猪链球菌:心脏瓣膜分离株中72.0%诊断为心内膜炎关节分离株中62.1%诊断为关节炎肺分离株中40.3%诊断为支气管肺炎中枢神经系统样本中48.1%诊断为脑膜炎1.4.2 副猪嗜血杆菌:浆膜纤维蛋白样本中87.4%诊断为浆膜炎肺样本中42.3%诊断为支气管肺炎中枢神经系统样本中41.4%诊断为脑膜炎1.4.3 猪滑液支原体:关节样本中83.1%诊断为关节炎1.5 感染与生产阶段关系不同生产阶段的猪易患的细菌性疾病存在明显差异:1.5.1 猪链球菌:哺乳仔猪:多发关节炎早期保育期(3-6周龄):多发脑膜炎生长猪(10-16周龄):多发心内膜炎1.5.2 副猪嗜血杆菌:主要影响保育期猪(3-10周龄),表现为关节炎、支气管肺炎和浆膜炎1.5.3 猪鼻支原体:主要影响保育后期和生长猪,表现为关节炎和浆膜炎1.5.4 猪放线杆菌:哺乳仔猪:多发关节炎生长和育肥猪:多发支气管肺炎、败血症和浆膜炎1.5.5 猪滑液支原体:主要影响育肥和成年猪,表现为关节炎1.6 多病原共感染情况这五种细菌常与其他病原体共同诊断:1.6.1 猪链球菌:75%的病例与其他病原体共同诊断最常见与猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV,10%)、副猪嗜血杆菌(5%)和流感病毒(IAV,4%)共同感染1.6.2 副猪嗜血杆菌:84%的病例与其他病原体共同诊断常见与PRRSV(9%)和IAV(5%)共同感染1.6.3 猪鼻支原体:91%的病例与其他病原体共同诊断常见与PRRSV(10%)共同感染1.6.4 猪放线杆菌:63%的病例与其他病原体共同诊断常见与PRRSV(7%)共同感染1.6.5猪滑液支原体:71%为单一感染29%的病例与其他病原体共同诊断2 讨论与结论本研究揭示了五种常见猪细菌性病原体的重要流行病学特征:2.1 诊断趋势变化:猪链球菌、副猪嗜血杆菌、猪鼻支原体和猪放线杆菌的疾病诊断呈上升趋势猪滑液支原体诊断显著减少2.2 样本选择的重要性:肺样本虽然常用,但因这些细菌的呼吸道共生特性,其诊断价值有限系统性病变部位(如关节、浆膜、中枢神经系统)的样本更具诊断价值2.3 生产阶段特异性:不同细菌在不同生产阶段引发特定疾病,这对制定针对性防控措施至关重要多病原共感染的普遍性:这些细菌常与PRRSV、IAV等病毒共同感染,提示有效控制病毒性疾病对减少这些细菌性疾病的重要性2.4 防控建议:2.4.1 加强病毒控制:病毒(如PRRSV、IAV)感染是激发细菌性疾病的重要因素,需优先控制。2.4.2 优化采样策略:建议优先采集系统性组织(如关节、脑、浆膜、心瓣膜),避免仅依赖肺样本。2.4.3 阶段化管理:根据不同病原在不同生产阶段的发病特点,制定针对性防控策略。2.4.4 疫苗开发:由于多数病原缺乏商业疫苗,建议通过诊断分离株开发自家疫苗。2.4.5 数据标准化:本研究展示了诊断数据标准化的价值,有助于疾病监测与趋势分析。本研究结果为养猪业制定针对这些重要细菌性病原体的防控策略提供了重要依据,特别是在当前强调抗生素合理使用的大背景下。通过改进诊断、疫苗接种和综合管理措施,有望减少这些细菌对猪健康和生产性能的负面影响。3 研究局限性数据来自美国单一诊断实验室,可能存在样本选择局限性诊断结果依赖于提交者的判断和诊断医师的评估无法计算真实的流行率和发病率部分细菌(如支原体)因培养困难而主要依赖PCR检测未来研究建议整合多实验室数据,并开展更深入的分子流行病学调查,以更好地理解这些细菌性病原体的传播动态和致病机制。
    11-03

    2025

  • 探索开发猪流行性腹泻病毒多价疫苗:整合基础概念与泛沙贝科病毒SARS-CoV-2疫苗策略

    摘要猪流行性腹泻病毒 (PEDV) 是影响全球养猪业的主要病原体,其暴发会造成重大经济损失。自1970年被发现以来,PEDV的遗传变异性给疫苗研发带来了诸多挑战,这一问题在2010年PEDV全球流行后变得更为严峻。由于现有疫苗对PEDV毒株的交叉保护有限,且多价PEDV疫苗的研发仍探索不足阶段,因此迫切需要一个疫苗改进方案。严重急性呼吸综合征冠状病毒2型 (SARS-CoV-2) 疫苗的快速研发以及正在进行的泛沙贝科病毒疫苗研究,已证明新一代疫苗平台和新型抗原设计策略的潜力。这些研发进展为开发多联PEDV疫苗提供了宝贵的经验。本综述总结了PEDV病毒学方面的关键内容,并结合SARS-CoV-2疫苗的创新探索多联疫苗开发,提出了一个开发新型PEDV疫苗解决方案的框架。关键词猪流行性腹泻病毒(PEDV)、SARS-CoV-2、冠状病毒、多价疫苗、广谱保护疫苗、抗原设计、疫苗平台、刺突蛋白(S蛋白)、中和抗体、新一代疫苗1 引言1.1 PEDV的全球影响与多联疫苗的需求猪流行性腹泻病毒 (PEDV) 是一种冠状病毒,可引起猪流行性腹泻 (PED),是一种传染性极强的肠道疾病,在易感猪群中可导致1至3日龄仔猪近100%的死亡率。虽然较大日龄猪只死亡率较低,但PEDV感染仍显著影响生长性能,造成经济损失。怀孕后备母猪和经产母猪感染PEDV后会损害繁殖性能,导致分娩率降低、返情和流产增加、木乃伊胎率升高,给养猪业带来的巨大流经济损失。20世纪70年代早期,PEDV首次英国被发现,高致病性PEDV毒株在2010出现于中国,成为中国仅次于猪繁殖与呼吸综合征病毒 (PRRSV) 的第二大重要传染性病原体。在全球范围内,PED仍是仔猪死亡的主要原因。PEDV于2013年在北美被开始流行,导致美国一年内损失了10%的猪只,造成严重损失。2013-2014年的PED疫情导致美国经济损失达9亿至18亿美元,这凸显了养猪业对PED流行有效预防策略的迫切需求。2014年,PEDV传播至加拿大,安大略省的首次暴发与受污染的饲料有关,随后传播到魁北克省和马尼托巴省的农场。加拿大借鉴了美国的经验教训,通过严格的生物安全措施有效控制了该病毒。然而,该病毒尚未在北美洲根除,其持续的威胁强调了将疫苗研发作为预防策略的关键组成部分的必要性。1.2 PEDV与SARS-CoV-2疫苗研发面临的共同挑战与策略作为冠状病毒科的成员,PEDV和严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)的疫苗研发都面临着相似挑战,这主要源于抗原变异和免疫逃逸策略。这两种病毒的刺突蛋白(S蛋白)—中和抗体的主要靶点—频繁发生突变,使得开发广谱保护性疫苗非常复杂。PEDV存在两个基因组群和至少五个亚型,与SARS-CoV-2出现的Alpha、Delta和Omicron等变种类似,这些变种降低了疫苗效力。此外,PEDV和SARS-CoV-2均具有高度的基因重组能力,这使得免疫逃逸成为可能,并可能导致更强毒力毒株出现。在2019冠状病毒病(COVID-19)大流行期间,SARS-CoV-2疫苗的快速研发标志着疫苗学的重大突破,将传统疫苗开发周期(人用疫苗10-15年,兽用疫苗3-6年)压缩至不到一年。这一前所未有的进展得益于对SARS-CoV和MERS-CoV的前期研究、临床试验阶段的重叠、紧急资金支持,以及在获得监管批准前承担财务风险启动生产。这些研究充分展现了重组蛋白、mRNA和病毒载体平台的适应性,以及基于结构和嵌合抗原设计策略的潜力,即既能精准靶向保守病毒表位,又能快速应对新出现的变异株。这些突破性进展凸显了PEDV疫苗应该超越第一代灭活和减毒疫苗的重要性。通过整合新一代平台与合理抗原设计,能更有效地应对不断演变的病毒威胁。本综述探讨了针对SARS-CoV-2疫苗策略(尤其是泛沙贝病毒保护策略)如何指导开发有效的多价PEDV疫苗。通过融合PEDV病毒学与SARS-CoV-2疫苗研发的成果,本研究旨在推动改良疫苗的研发,使其能够为养猪业提供更广泛、更具交叉保护性的免疫效果。2 PEDV病毒学、致病机制与免疫应答2.1 病毒学与致病机制PEDV属于冠状病毒科 (Coronaviridae) 、α冠状病毒属 (Alphacoronavirus),它与SARS-CoV-2及其他冠状病毒具有相似结构。值得注意的是,冠状病毒拥有RNA病毒中已知的最大基因组,这导致了其遗传多样性。2.1.1 基因组与病毒粒子结构PEDV基因组为线性单股正链RNA,大小约为28 kb,基因组包含5'端帽结构和3'端poly-A尾,两端侧翼为非翻译区 (UTRs)。基因组按顺序编码七个开放阅读框 (ORFs):ORF1a、ORF1b、S、ORF3、囊膜蛋白 (E)、膜蛋白 (M) 和核衣壳蛋白 (N)。结构蛋白ORFs (S、E、M、N) 和辅助蛋白ORF3通过一个不连续的过程转录,产生一套嵌套的亚基因组mRNAs (sgmRNAs)。相比之下,基因组RNA直接作为模板翻译ORF1a和ORF1b成多聚蛋白pp1a和pp1ab,随后被病毒蛋白酶加工成16种非结构蛋白 (nsp1-nsp16)。这些nsps执行基本功能,例如形成复制-转录复合体 (RTC) 和逃避先天免疫应答。尽管RTC具有校对能力,PEDV和其他冠状病毒基因组仍会积累突变,导致新毒株的出现。2.1.2 病毒粒子结构与结构蛋白PEDV病毒粒子是有包膜的球形颗粒,直径范围为90至160 nm。与SARS-CoV-2中观察到的一样,其最显著的特征是由多个刺突蛋白 (S蛋白) 拷贝形成的突出“冠冕”(12-15 nm)。S蛋白是病毒表面最丰富的蛋白,除S蛋白外,PEDV病毒粒子还包含其他三种主要结构蛋白:膜蛋白 (M)、囊膜蛋白 (E)和核衣壳蛋白(N)。S蛋白是同源三聚体的I类融合糖蛋白,对病毒附着宿主细胞及随后的进入至关重要,每个单体是一个分子量为160-220 kDa的跨膜蛋白,由两个不同的亚基组成:介导受体结合的S1和促进膜融合的S2。由于其免疫原性,S1亚基是中和抗体和疫苗开发的主要靶标。M蛋白是一种保守的20-30 kDa跨膜糖蛋白,是最丰富的结构蛋白,与S、E和N蛋白的相互作用,对包膜稳定性和病毒组装至关重要。E蛋白是一种8-12 kDa的跨膜糖蛋白,通过与M蛋白和其他病毒成分的相互作用,促进病毒组装、出芽和释放。N蛋白是一种磷酸化的约58 kDa蛋白,包裹病毒RNA基因组形成核糖核蛋白复合体,并在病毒粒子组装过程中与M蛋白相互作用。ORF3蛋白是ORF3基因的产物(约25 kDa),可能促进S蛋白与宿主受体之间的相互作用。虽然ORF3不是病毒粒子的结构成分,但它保留在高尔基体中,作为离子通道发挥作用,以毒株依赖的方式增强复制和致病性。2.1.3 传播与肠道嗜性PED在猪场主要表现为两种形式:流行性暴发和地方性感染。当PEDV传入易感猪场(大部分动物血清阴性)时,病毒迅速传播,导致所有日龄猪只近100%发病率,发生流行性PED。同时,PEDV可以持续存在导致地方性流行,主要感染失去乳汁免疫力的断奶后仔猪和新引入的血清阴性后备母猪。PEDV靶向肠上皮细胞,通过其S蛋白与宿主受体的相互作用启动感染。虽然氨肽酶N (APN) 最初被认为是主要受体,但APN基因敲除猪仍然易感,表明存在替代受体,如唾液酸、DC-SIGN、转铁蛋白受体-1和闭合蛋白,或在Vero细胞中进行体外繁殖所需的辅助因子如硫酸乙酰肝素。胰蛋白酶将S蛋白裂解为S1和S2亚基对PEDV体外生长至关重要,但一些减毒株无需此过程也能复制。这种变异性凸显了PEDV-宿主细胞相互作用的复杂性,可能反映了其从蝙蝠冠状病毒进化而来的起源。PED在新生仔猪中最为严重,特别是血清阴性母猪所生的仔猪,高致病性毒株的死亡率接近100%。由于肠细胞坏死,临床症状(包括腹泻、脱水和绒毛萎缩)在感染后22-36小时达到高峰。较大猪只由于免疫应答更成熟及上皮细胞更新更快而抵抗力更强。2.2 免疫应答2.2.1 先天与适应性免疫由模式识别受体 (PRRs) 触发的I型干扰素 (IFN-α/β) 是对抗PEDV关键的先天免疫应答。然而,众多体外研究表明,PEDV通过调节IFN应答和利用其结构蛋白和非结构蛋白降解免疫分子来逃避这些防御。这些逃避机制因感染PEDV毒株的毒力而异,影响临床结果和随后的适应性免疫应答。有研究表明NK细胞活性增强及IFN-γ的产生与感染仔猪病毒脱落减少和腹泻发作延迟有关。然而,这一观点受到挑战,因为PEDV会抑制NK细胞活性,并且对哺乳仔猪的IFN-γ水平影响甚微。此外,早期IFN-α分泌可能抑制哺乳仔猪后期阶段的病毒脱落,但这种效应具有毒株依赖性,非S-INDEL PEDV毒株会主动抑制IFN-α的产生。大多数研究集中在体外或新生和断奶猪的先天免疫,然而,了解妊娠母猪的这种应答对于优化疫苗设计和增强乳汁免疫力以保护新生仔猪也至关重要。粘膜免疫,特别是由分泌型IgA (S-IgA) 介导的免疫,是对抗PEDV达到长期保护的关键。病毒在肠道组织中复制诱导肠相关淋巴组织 (GALT) 中的抗体分泌细胞 (ASCs) 产生IgA和IgG抗体,这些抗体对防御至关重要。PEDV感染猪的血清IgG抗体出现较早,在感染后14-17天 (dpi) 达到峰值,而中和抗体在18 dpi达到峰值并持续维持高水平至42 dpi。尽管系统性抗体提供一定的保护,但粘膜应答对于持久免疫至关重要。在断奶仔猪中的研究表明,GALT和血液中较高的ASC水平,以及升高的IgG和IgA滴度,都与保护作用相关。血清、粪便和初乳中的抗S1 IgA抗体能够预测保护效果,体现了了粘膜免疫的重要性。T细胞应答对于控制感染也至关重要。口服接种PEDV能诱导系统性CD8⁺ T细胞应答,这对清除感染细胞至关重要,而以CD8⁺为主的平衡可增强免疫力。PEDV结构蛋白中保守的T细胞表位表明,利用T细胞免疫可能有助于开发广谱保护性的多价疫苗。2.2.2 粘膜免疫的作用:乳汁免疫由于胎盘阻挡抗体转移,仔猪出生时没有母源抗体。它们依靠富含抗体和免疫细胞的初乳和乳汁提供保护,直到其免疫系统在3-6周内成熟。虽然初乳和乳汁中的抗体可以提供被动免疫,淋巴细胞也可能发挥作用,但它们在抵抗PEDV感染中的作用尚不清楚。IgG主要来源于母体血清,在初乳中占主导地位,而在乳腺局部产生的S-IgA是乳汁中的主要抗体。初乳源性免疫由系统性应答驱动,而乳汁免疫依赖于局部肠道应答。肠道中的PEDV复制刺激S-IgA浆母细胞并将免疫细胞运输至乳腺,增强了乳汁免疫。与在妊娠早期或晚期感染相比,在妊娠中期感染的后备母猪能产生更强的乳汁免疫,这强调了制备能诱导强效IgG和S-IgA应答疫苗的重要性。PEDV作为一种肠道病原体,主要感染肠上皮细胞,需要强大的粘膜免疫应答才能有效保护。与感染呼吸道并依赖全身和气道粘膜免疫进行宿主保护的SARS-CoV-2不同,PEDV疫苗必须靶向肠道-乳腺-SIgA轴以提供持久保护。针对PEDV的粘膜免疫策略,包括减毒活疫苗和载体化平台,在刺激肠道S-IgA产生方面取得了不同程度的成功。非肠道途径的PEDV免疫能有效增加初乳IgG,但不诱导S-IgA。虽然S-IgA对粘膜保护至关重要,但血清和初乳中的高IgG水平也能降低新生仔猪死亡率。因此,最佳的PEDV疫苗应包含强效佐剂和先进的免疫原性平台以增强系统性IgG应答,同时结合刺激粘膜S-IgA产生的策略,有效靶向初乳源性和乳汁源性免疫以实现完全保护。所以,PEDV疫苗开发需要不同于SARS-CoV-2等呼吸道冠状病毒疫苗的策略,侧重于在全身应答之外诱导强大的粘膜免疫。3 当前PEDV疫苗的挑战及SARS-CoV-2对多价疫苗开发的启示3.1 PEDV遗传多样性及新毒株的出现S基因的高变异性,特别是S1编码序列,导致了PEDV毒株的多样性,影响交叉免疫保护效果。PEDV毒株间S1区域的突变积累,使病毒能够逃避抗体应答并推动快速进化。相比之下,由于S2亚基主要作用是促进病毒与宿主细胞融合,该区域变化可能会破坏融合并影响病毒感染性,所以更为保守。PEDV毒株分为两个基因群:经典G1毒株(1970年代在欧洲发现)和高致病性G2毒株(2010年出现于中国,此后引起全球暴发)。G2毒株的快速传播与遗传谱系间基因重组加剧了其毒力相关。这些基因群根据S基因同源性进一步细分:G1包括G1a和G1b,而G2包含G2a、G2b和G2c毒株。G1b或“S INDEL”毒株在S1亚基中存在插入和缺失,因此致病性较低。相反,高致病性“非S INDEL”毒株,特别是G2a和G2b,会导致严重暴发,而G2c毒株则是通过G1a和G2a谱系间的重组出现。从地理分布看,G1毒株在欧洲和亚洲占主导地位,而G2毒株在北美和亚洲流行(表1)。这种遗传多样性给疫苗开发带来重大挑战,因为毒株特异性免疫无法提供跨越G1和G2毒株的保护。目前的第一代PEDV疫苗主要针对单一毒株开发,对这种遗传和抗原多样性能提供的交叉保护有限。在多种基因型共存的地区,这种局限性尤为明显,导致尽管进行了疫苗接种,疫情仍持续暴发。此外,由PEDV高突变和重组率驱动的新变种的出现,进一步削弱了疫苗效力。因此,S蛋白仍然是疫苗设计的核心,需集中于靶向这一关键结构成分以增强交叉保护性免疫。多价疫苗策略旨在通过诱导交叉反应性免疫应答来应对这些挑战。与泛沙贝科病毒疫苗所遵循的策略类似,方法包括靶向基因型间共享的保守和免疫优势表位,以及利用创新平台,如嵌合抗原、基于纳米颗粒的疫苗和结构引导的疫苗设计。此类策略可能在地方性流行地区或高致病性变种出现期间提供持久的保护,减轻疾病暴发,并改进控制措施。表1 代表性PEDV毒株的基因群分类3.2 S蛋白是中和抗体的主要靶点S蛋白是病毒包膜内的同源三聚体结构,是抗PEDV中和抗体的主要靶点,它包含两个亚基:负责受体结合的S1和促进膜融合的S2。PEDV G2毒株的S1亚基由三个结构域 (D0、NTD、 CTD) 和两个亚结构域 (SD1、 SD2) 组成 (图1)。D0结构域(PT52毒株中aa34-234)结合唾液酸,而NTD结构域辅助病毒附着,CTD作为受体结合域 (RBD) 与尚未鉴定的PEDV受体相互作用。S2亚基包括保守元件,如融合肽、七肽重复区 (HR1和HR2) 和对膜锚定和三聚体稳定性至关重要的跨膜结构域。在S1/S2连接处和S2'位点的蛋白水解裂解对膜融合至关重要,这解释了PEDV在体外繁殖时对胰蛋白酶的依赖性。由于S2的保守性及其在病毒融合中的关键作用,使其有希望成为开发广谱保护性PEDV疫苗关键靶点。图1 PEDV S蛋白的结构与功能定位(A) 基于PT52毒株 (G2) 的PEDV S蛋白三聚体模型整体结构。(B) 三聚体中单个单体描绘的S结构域空间排列。(C) S蛋白的一级结构,标注了中和表位的位置。SS:信号序列; D0:结构域0;NTD:S1的N端结构域;SD1:S1的亚结构域1;CTD:S1的C端结构域;SD2:S1的亚结构域2;FP:融合肽;HR1:七肽重复1;HR2:七肽重复2;TM:跨膜结构域;黑色箭头指示蛋白酶裂解位点S1/S2和S2'; COE:猪传染性胃肠炎病毒 (TGEV) 的CO-26K等效表位。3.2.1 S1和S2中的中和表位PEDV S蛋白的S1和S2亚基包含多个对疫苗设计至关重要的中和表位 (图1C)。S1的D0和NTD结构域含有毒株特异性中和表位,G2a毒株的D0表位是强效但交叉反应性有限的中和抗体的靶标。G1和G2毒株CTD中的其他表位被更广泛的交叉反应性中和抗体识别,包括COE表位(猪传染性胃肠炎病毒TGEV的CO-26K等效表位),该表位跨越CTD和部分SD1。经典毒株还包括位于SD2 (aa 748-755) 的SS2线性表位。最近的研究鉴定出两个保守的B细胞线性表位:507FNDHSF512和 553LYNNTNSYG562,它们位于S1-COE结构域内。这些表位表现出极强的免疫原性,其中553LYNNTNSYG562显示出对G1和G2基因型的强效交叉中和作用。该表位在不同PEDV毒株间的保守性强调了其作为广谱疫苗靶点的潜力。位于亚结构域SD2和S2亚基的连接处(aa 636-789)的免疫优势表位S1D,已被确定为猪抗PEDV多克隆血清中强效中和抗体的关键靶标。此外,S2中的保守线性表位,如SS2 (aa 748-755)、 SS6 (aa 764-771)、2C10 (aa 1368-1374) 和 GPRLQPY 基序 (aa 1371-1377) 是关键的中和靶点。有研究表明,靶向两个亚基的IgA抗体水平与PEDV感染母猪初乳和乳汁中的中和活性相关,将来自S1和S2区域的表位纳入疫苗配方,可以在毒株特异性免疫和更广泛的保护之间取得平衡。3.3 PEDV疫苗开发概述3.3.1 第一代PEDV疫苗:减毒和灭活病毒PEDV疫苗开发因地区需求和病毒动态而异。所有获得许可的PEDV疫苗都是第一代疫苗,包括减毒活疫苗和灭活疫苗 (表2)。在亚洲,基于G1a的疫苗在韩国、中国、日本和泰国广泛使用,主要以经典CV777毒株为基础,包括灭活和减毒活形式。然而,2013年高致病性G2毒株在全球的出现显著降低了其效力,促使向基于G2的疫苗转变。效力下降源于RBD中关键氨基酸的变化,特别是在亚洲G2变种中,中和表位中的七个关键替换导致PEDV基因群之间的血清中和能力降低两倍。此外,已知G2变种中的糖基化模式会影响D0和NTD结构域的分子构象。这些变化可能损害交叉保护性免疫,这可能是G1的疫苗对G2大流行毒株效力有限的原因。向基于G2疫苗的转变标志着PEDV防制方面的重大改进,尤其是在2013年暴发之后,这些疫苗现已在北美、欧洲和亚洲广泛使用。研究表明,减毒活疫苗和灭活G2疫苗在仔猪存活率上没有显著差异,两者都能有效减少病毒脱落并减轻流行毒株的影响。然而,新的PEDV变种的出现继续挑战着疫苗效力。评估疫苗效力的一个关键限制是研究中使用的攻毒毒株多样性有限。例如,一种美国S-INDEL PEDV毒株仅能部分保护原始美国毒株,显示出抗体应答和临床结果的显著差异。同样,一种基于G2b的商业化灭活疫苗在G2b同源攻毒时减少了病毒脱落,但未能有效抵抗G1b异源毒株。此外,一种S-INDEL PEDV疫苗降低了仔猪死亡率(未接种后备母猪为74.4%,接种组为36.4%),但窝间差异较大,强调了需要更有效的疫苗诱导粘膜免疫。此外,减毒活疫苗存在病毒重组风险,可能导致毒力更强的毒株出现。研究开发靶向PEDV基因群间保守表位的新疫苗配方以提高疫苗效力并确保能够持续地控制PEDV至关重要。表2 北美、中国和韩国代表性获批或有条件获批的PEDV疫苗3.3.2 新一代疫苗平台为应对新出现的PEDV G2毒株,研究人员利用新型平台开发了新一代疫苗,包括亚单位疫苗、纳米颗粒、病毒样颗粒 (VLPs) 和基于核酸的疫苗 (mRNA、DNA、病毒载体)。每个平台都具有独特的优势,包括安全性、快速适应性和靶向免疫应答,但其效力在不同研究中存在差异,表3概述了第一代和新一代平台的比较。亚单位疫苗使用纯化的抗原,如全长S、S1或S2蛋白,结合佐剂以减轻与活疫苗或灭活疫苗相关的生物安全风险。虽然像大肠杆菌和昆虫细胞这样的平台已用于抗原生产,但哺乳动物细胞因其具有对免疫原性至关重要的支持正确糖基化和维持蛋白质构象的能力而更受青睐。已测试了多种PEDV亚单位疫苗构型,包括全长S蛋白、S蛋白三聚体、S1或S2亚基以及特定的中和表位。纳米颗粒和VLPs因其最佳尺寸 (20–200 nm) 和重复的表面结构而成为高效的疫苗平台,可增强抗原摄取并刺激强烈的免疫应答。这些平台要么将抗原封装在脂质核心中(如mRNA疫苗),要么通过化学偶联或基因融合将抗原展示在其表面。基于纳米颗粒的PEDV疫苗研发已整合了多种抗原,包括S蛋白亚基、特定的中和表位以及N或E蛋白以拓宽免疫保护。核酸疫苗将编码抗原的遗传物质直接递送到宿主细胞中,诱导内源性蛋白合成,模拟自然感染并激活先天性和适应性免疫应答。mRNA疫苗存在冷链储存要求等限制,具有适应性强和生产快速的优势。除mRNA疫苗外,研究者还探索了各种细菌和病毒载体用于递送PEDV抗原。细菌载体,如乳酸杆菌属 (Lactobacillus spp.)和沙门氏菌属 (Salmonella spp.),已被用作PEDV抗原的粘膜递送载体。同样,病毒载体如腺病毒、副痘病毒、杆状病毒和伪狂犬病毒已被研究作为PEDV疫苗平台。SARS-CoV-2疫苗开发的进展为合理的抗原设计和多价PEDV疫苗开发提供了宝贵的经验。表3 PEDV多毒株疫苗开发的第一代和新一代平台比较3.3.3 SARS-CoV-2对多价PEDV疫苗开发的启示虽然新一代平台已被探索用于单毒株PEDV疫苗,但对多毒株PEDV疫苗的研究仍然有限。本节回顾了关于SARS-CoV-2泛沙贝科病毒疫苗和PEDV研究,以强调尖端抗原设计策略如何应用于各种平台。抗原设计的进步,特别是基于结构和嵌合的方法,在开发针对抗原可变病原体的广谱保护性疫苗方面至关重要。例如,基于结构的疫苗设计可以稳定PEDV刺突蛋白的前融合构象,增强免疫原性。此外,结合PEDV基因群间保守表位的嵌合抗原可能促进更广泛的交叉保护。除了抗原设计,尖端平台如mRNA、纳米颗粒和病毒载体提供了多功能递送系统,可增强免疫应答效力并实现快速的抗原定制。这些技术已被证明对SARS-CoV-2有效,可以灵活整合来自不同PEDV基因群的保守和可变抗原,从而支持多毒株PEDV疫苗的开发。几种泛沙贝科病毒疫苗正在进行临床试验,提供了可适用于PEDV疫苗研发实例。例如,沃尔特·里德陆军研究所的刺突铁蛋白纳米颗粒 (SpFR) 疫苗展示了纳米颗粒平台如何以多价形式呈递抗原来引发广谱的免疫。同样,VBI疫苗公司的三价eVLP疫苗 (VBI-2901) 包含了来自多种冠状病毒(SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和MERS-CoV)的S蛋白,显示了多价方法应对抗原多样性的潜力。SK Biosciences的RBD-纳米颗粒 (GBP511) 包含了多样化的RBD,突显了呈递保守和可变表位以引发交叉反应性免疫应答的功效。这些方法可以通过靶向保守表位(如S2亚基)以及可变区域来将交叉保护潜力最大化,从而适用于PEDV疫苗。总之,这些SARS-CoV-2策略为解决PEDV疫苗学中抗原多样性的挑战提供了一个强有力的框架(图2)。图2 多价PEDV疫苗研发方案示意图通过抗原设计和疫苗平台构建多价PEDV疫苗的示意图。基于结构的设计方法(如蛋白质三聚化和预融合稳定化)可保持PEDV S蛋白的天然构象,从而增强免疫识别与稳定性。嵌合抗原设计方案包括融合多毒株抗原或整合保守抗原(如N蛋白),以及通过多价抗原呈现保守表位以扩大免疫保护范围。这些抗原可通过多种载体递送,包括含有不同PEDV毒株抗原的亚单位疫苗、异源初免-加强方案、核酸疫苗(mRNA和DNA),以及纳米颗粒或类病毒颗粒(VLPs)。晶体结构(PDB编号:7W6M)。4 广谱保护的抗原设计方案4.1 基于结构的抗原设计和保守抗原基于结构的抗原设计旨在通过将抗原稳定于可高效刺激中和抗体产生的特定构象中,从而增强免疫识别效能。表位稳定化、三聚化基序嵌入、二硫键工程及点突变等技术,可有效将抗原锁定于免疫优势构象中。在SARS-CoV-2疫苗研发中,三聚化基序与前融合稳定化策略是此类设计的典型范例:三聚化模拟了刺突蛋白(S蛋白)的天然三聚体空间结构,而前融合稳定化则将其构象锁定于融合前状态,最大限度保留关键中和表位的可及性。这些策略显著增强了对毒株间保守表位的抗体应答广度,拓宽了整体免疫反应谱。其在SARS-CoV-2疫苗中的成功应用,为开发覆盖多毒株的PEDV疫苗提供了重要技术范式。4.1.1 用于增强S蛋白稳定性和免疫原性的三聚化基序引入三聚化基序,如T4纤连蛋白 (foldon) 结构域,已被证明是增强疫苗抗原稳定性和免疫原性的有效方式。以泛β冠状病毒亚单位疫苗 Om-S-MERS-RBD为例:通过T4 foldon基序稳定化的抗原,在BALB/c小鼠模型中维持了三聚体稳定性并提升了抗原性,成功诱导产针对MERS-CoV、SARS-CoV和SARS-CoV-2的交叉中和抗体应答。早期的PEDV疫苗研究主要聚焦于不同表达系统中生产的G2a毒株的可溶性S1结构域。虽然这些疫苗可诱导部分保护性免疫并缓解临床症状,但在控制病毒排放和腹泻方面效果较差。为优化免疫效果,研究者将三聚化基序整合到全长S或S1亚基中。例如,在S1亚基上融合鸡软骨基质蛋白三聚化基序,使小鼠模型的IgG和中和抗体 (nAb) 应答显著增强。基于上述策略,研究者开发了一种双价亚单位疫苗,该疫苗整合了经T4纤连蛋白结构域稳定化的PEDV G2a和G2b毒株的全长S蛋白。在观察到仔猪接种灭活G2a或G2b PEDV疫苗后交叉保护有限后,作者采用1:1抗原比例配制了双价亚单位疫苗,并用M103佐剂增强免疫原性。在主动免疫试验中,仔猪经基础免疫和加强免疫后,显示出强效的中和抗体应答、临床症状减轻以及攻毒后病毒载量降低。被动免疫结果显示,妊娠母猪免疫后通过初乳传递母源抗体使仔猪抵抗力增强、临床症状减轻。这些结果凸显了双价、三聚化亚单位疫苗作为高效广谱PEDV保护候选疫苗的技术优势。4.1.2 S蛋白的前融合稳定化除了三聚化,稳定全长S蛋白中S2亚基的前融合构象可以进一步增强nAb应答。与SARS-CoV-2类似,PEDV S蛋白易于从前融合状态转变为后融合状态,损害关键的中和表位。这种转变是由受体结合后宿主蛋白酶(如胰蛋白酶)在S2'位点切割触发,进而暴露融合肽并促进其插入宿主细胞膜,启动膜融合过程。S2亚基的结构动力学及其在构象重排中的关键作用,凸显了稳定该区域以保持表位完整性的重要性。在SARS-CoV-2疫苗中已成功应用前膜融合稳定化技术,如在S2中进行脯氨酸替代和引入二硫键,可将S蛋白锁定于前融合状态,保持表位完整性并提高生产过程中的抗原产量。然而,前融合稳定化在PEDV疫苗中尚未得到广泛研究,目前仅有一项报道的研究评估了在昆虫细胞中表达,并在小鼠和仔猪模型中评估的前融合稳定化全长S蛋白。经CpG5和MF59联合佐剂配伍的稳定化S蛋白,在小鼠体内诱导了强烈的Th1型免疫应答,表达为IgG2a和IFN-γ,同时在仔猪中显著增强了中和抗体滴度和CD8⁺ T细胞应答。但该研究未设置攻毒实验组及非稳定化S蛋白对照组。未来的研究应探索采用哺乳动物表达系统以保留天然糖基化模式和正确折叠,进而优化PEDV疫苗的免疫原性。4.1.3 改造的S2作为保守的亚单位抗原尽管大多数中和抗体靶向S1亚基,但S2亚基在PEDV、SARS-CoV-2和其他冠状病毒中高度保守,使其成为多价和泛沙贝科病毒疫苗开发的潜力靶点。然而,在SARS-CoV-2和其他β冠状病毒中,虽然部分靶向S2的抗体显示出广谱反应性,但其由浆细胞和记忆B细胞产生的水平远低于靶向S1的抗体,从而限制了其整体中和效力。为克服这一限制,需要基于结构的抗原设计,以刺激接种宿主产生高水平的广谱反应性S2抗体。在SARS-CoV-2研究中,已开发了几种仅含S2的免疫原(即“仅茎区(stem-only)”免疫原),其中S2亚基经前融合稳定化改造。这种设计旨在诱导阻断膜融合过程的抗体,从而实现有效中和病毒。然而,在缺乏S1的情况下表达处于前融合构象的S2亚基仍具有挑战性。两项研究通过引入二硫键和脯氨酸突变,成功设计了前融合稳定的S2三聚体,显著稳定性和免疫原性。免疫小鼠产生了对同源和异源SARS-CoV-2毒株均有效的广谱中和抗体。类似地,一种稳定的MERS-CoV S2抗原在小鼠中引发了对MERS-CoV和SARS-CoV-2的交叉反应性抗体。另一种方法聚焦于模拟融合中间状态的七肽重复1 (HR1) 结构域,在大肠杆菌中创建HR121亚单位疫苗,包含HR2两侧为两个HR1的序列。这种免疫原诱导了交叉中和抗体,并在hACE2小鼠、仓鼠和恒河猴中提供了针对多种SARS-CoV-2变种的近乎完全保护。一种创新型性策略使用了靶向S2结构域的“低糖 (low-sugar)”mRNA疫苗,通过删除糖基化位点暴露保守表位。免疫小鼠表现出强烈的CD8⁺ T细胞活化,以及对SARS-CoV-2变种以乃至其他冠状病毒(如MERS和SARS)的交叉中和抗体,表明其具有广谱、抗变异保护的潜力。对于PEDV,研究人员开发了一种靶向G2a毒株S蛋白的HR1和HR2结构域的纳米颗粒疫苗。将HR蛋白与幽门螺杆菌铁蛋白融合,可自组装成纳米颗粒,在该疫苗小鼠模型中诱导了PEDV特异性的IgG和中和抗体。4.2 嵌合抗原嵌合抗原设计将不同的表位、蛋白结构域或整个蛋白组合成单一多肽链,以增强免疫原性并刺激更广的免疫应答。这种方法成功用于泛沙贝科病毒疫苗研发,并有望用于PEDV疫苗。包括展示来自多种SARS-CoV-2毒株的前融合稳定化S蛋白的纳米颗粒、来自多个变异株的RBDs,或包含S或S1和N蛋白的融合构建体。这些嵌合构建体可以作为可溶性蛋白递送,或通过mRNA平台或病毒载体递送。4.2.1 包含RBD/COE的嵌合抗原研究人员开发了一种基于三聚体RBD的可溶性蛋白疫苗,通过将Omicron RBD与来自其他变异株的两个具有关键突变的改造型RBD相结合,实现对SARS-CoV-2变体的广泛中和能力。该疫苗在哺乳动物细胞中表达,并在大鼠模型中评估。结果显示,与灭活疫苗和仅包含Omicron RBD的同源三聚体RBD构建体相比,该疫苗能够诱导更优越的交叉中和抗体应答。另一个引人注目的设计称为“列车模型”,将武汉株S1骨架与来自Omicron、Delta和Beta变异株的RBD相结合。在哺乳动物细胞中表达并用辅以MF59类佐剂进行免疫。在叙利亚仓鼠模型中,该疫苗诱导了广泛的免疫应答,并对多种变异株具有保护效力。此外,该疫苗在2–8°C下可以稳定保存超过一年,这一特性为其在资源匮乏环境中的应用提供了重要支持。在推进多价疫苗过程中,研究者设计了“四聚体纳米笼 ”,用于在单个纳米颗粒上使用SpyTag/SpyCatcher系统展示来自四种沙贝科病毒(SARS-CoV-2、SHC014、Rs4081、RaTG13)的RBD。这些纳米笼在BALB/c小鼠中诱导了对所对应的的和错配的沙贝科病毒的中和抗体滴度,充分显示了其作为广谱疫苗平台的潜力。在PEDV研究中,一种靶向G2a毒株的纳米颗粒疫苗利用了基于铁蛋白的自组装纳米颗粒。该疫苗用SpyTag/SpyCatcher技术整合了来自PEDV S1蛋白的NTD、CTD或NTD/CTD组合。其中,组合的NTD/CTD纳米颗粒在小鼠中引发了最强的IgG和中和抗体应答,并且通过初乳传递的母源抗体为仔猪提供了保护,减轻了临床症状及减少了病毒载量。这项研究证明了在纳米颗粒疫苗中结合S1-NTD和S1-CTD具有增强PEDV效力的潜力。PEDV疫苗最新研发进展包括mRNA疫苗,mRNA编码未修饰的全长S蛋白或整合了NTD、COE表位及S2区域中和表位的多表位嵌合S。这些疫苗由G2b毒株合成并封装在脂质纳米颗粒 (LNPs) 中。在小鼠模型中,S mRNA疫苗的体液和细胞免疫应答优于多表位嵌合S mRNA疫苗,表现为更高的中和抗体和T细胞活化水平。在仔猪模型中,免疫S mRNA疫苗使攻毒仔猪临床症状及肠道损伤减轻、病毒载量降低。通过母源抗体的被动免疫进一步显示了mRNA平台在疫苗快速开发中的重要作用。4.2.2 S+N融合抗原虽然S蛋白是SARS-CoV-2和PEDV亚单位疫苗中中和抗体的主要靶点,但N蛋白由于其跨PEDV毒株和SARS-CoV-2变异株的高度保守性(90-94%氨基酸相似性)及其在病毒组装和基因组包装中重要作用,有潜力成为T细胞介导免疫的靶点。虽然N蛋白在T细胞介导的PEDV防御中的作用尚不清楚,但对SARS-CoV-2的研究已证明其能够引发与病毒控制相关的持久T细胞应答。在SARS-CoV-1感染后长达17年仍能检测到N蛋白特异性记忆T细胞,表明N蛋白能引起广泛持久T细胞免疫。因此,将N蛋白整合到PEDV疫苗中可以延长T细胞应答,加强S蛋白诱导的抗体应答。一种前景广阔的疫苗策略涉及嵌合亚单位疫苗,该疫苗将S蛋白或其亚基(S1或S2)与N蛋白结合,以增强免疫应答。在SARS-CoV-2疫苗的研究中,一种编码前融合稳定化S和N蛋白的双mRNA疫苗,在BALB/c小鼠和叙利亚仓鼠模型中进行了测试,评估其对Delta、Omicron BA.1、BA.5和BQ.1变异株的效力。这种S + N组合策略显著降低了肺病毒载量,防止了体重减轻,并且即使在没有检测到针对进化分支较远的亚变体的中和抗体的情况下,其保护效果也优于仅包含S蛋白的疫苗。此外,肺组织中强烈的S蛋白特异性和N蛋白特异性CD8⁺ T细胞应答,进一步凸显了S+N组合在诱导广泛T细胞免疫方面的潜力。采用病毒载体疫苗和纳米颗粒递送平台也观察到了类似结果。例如,鼻腔给药的NanoSTING-SN多抗原疫苗(包含S和N蛋白),在动物模型中不仅成功阻断了SARS-CoV-2传播,还诱导了强烈的体液免疫和细胞免疫。虽然目前尚未开发出采用S+N嵌合策略的PEDV疫苗,但借鉴此类方法有望应对PEDV的遗传多样性挑战,并提升疫苗效力。4.3 混合多毒株抗原与异源初免-加强策略通过用混合多毒株抗原免疫怀孕母猪或实施异源初免-加强策略,可以实现针对多种PEDV毒株的广泛保护。混合多毒株抗原结合了来自多个病毒毒株的表位或亚单位蛋白,从而通过靶向保守和毒株特异性表位来拓宽免疫覆盖范围。异源初免-加强方案通过按顺序免疫不同平台(如亚单位、病毒载体、mRNA和灭活疫苗)的疫苗来增强这种效果,以优化体液和细胞免疫应答,同时促进持久免疫。异源疫苗接种的优势在SARS-CoV-2研究中得到充分证明。例如,在人类患者中,相较于同源方案,将腺病毒载体疫苗与mRNA疫苗 (BNT162b2或mRNA-1273) 联合使用,显著提高了S蛋白特异性IgG、CD8⁺ T细胞活化和中和抗体水平,同时保持了一定的反应原性。同样,在小鼠模型的临床前试验中,编码变体株特异性S蛋白的异源LNP-mRNA方案可诱导比同源野生型疫苗方案更强的中和效价、更广泛的T细胞应答和增强的多功能性CD8⁺ T细胞活化。针对PEDV的专项研究与这些发现相吻合。一种整合了PEDV G2a和G2b毒株的三聚化S蛋白混合物的双价亚单位疫苗,相比单价疫苗展示出更优的免疫原性,不仅诱导了更高的中和抗体滴度、IgG和IgA应答水平,还能提供更好的攻毒保护。接种疫苗的仔猪腹泻评分更低、病毒载量减少、肠道损伤减小,而且接种疫苗的母猪的初乳能为子代提供被动免疫。尽管仍需深入研究,但将多毒株抗原混合与异源初免-加强策略相结合,利用抗原多样性并优化免疫应答,在开发具有广谱保护性的猪流行性腹泻病毒(PEDV)疫苗方面仍前景广阔。5 结论与未来方向研发针对PEDV的多价疫苗迫在眉睫,但目前研究有限。PEDV频繁的突变和重组事件对设计能引起持久和全面免疫反应的疫苗提出了重大挑战。尽管现有疫苗降低了死亡率,但常无法阻止病毒排放,亦不能有效应对新兴变异株,这凸显了对创新疫苗解决方案的需求。鉴于猪流行性腹泻病毒(PEDV)对全球养猪业造成的严重经济损失和健康危害,开发具有广泛交叉保护效力的疫苗对于控制PED暴发至关重要。新生仔猪的高死亡率及其导致的重大经济损失,突显了有效疫苗的迫切需求。缺乏此类解决方案将加剧生产者的经济负担,进一步威胁粮食安全。应对这些挑战,亟需整合来自SARS-CoV-2疫苗研发的成熟策略,例如先进的抗原设计和新一代疫苗平台。确保新疫苗能够以成本效益高的方式生产和交付,对于其在资源有限地区的可及性和可扩展性至关重要。兽医疫苗平台的设计不仅要优先考虑免疫原性,还需兼顾生产效率和制剂稳定性。因此,提升mRNA疫苗的稳定性与可扩展性,同时积极探索亚单位疫苗、病毒载体疫苗及灭活病毒疫苗等平台技术,对于实现广泛采用依然至关重要。考虑到PEDV的肠道嗜性,粘膜免疫提供了另一极具前景的途径,能够激发强大粘膜免疫和全身免疫应答的疫苗,可显著减少病毒脱落和传播。开发结合粘膜递送系统与能增强母猪乳汁免疫力的佐剂是提升疫苗效力的重要途径。此外,开发能够区分感染动物与免疫动物(DIVA)的疫苗,将有助于改善疫情监测并实施更有效的防控措施。总之,开发有效的多价PEDV疫苗,需要采取整合先进抗原设计、创新疫苗平台及经济考量的多学科策略。通过借鉴SARS-CoV-2疫苗开发的经验教训并促进多方合作,养猪业有望找到控制PEDV并减轻其影响的可行解决方案。注:以上数据仅供参考,不作任何投资建议
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