背景概述
2021年底,農業農村部印發關于“十四五”全國畜牧獸醫行業發展規劃的通知,著力強調打造兩個萬億級和四個千億級的畜牧現代化產業體系。其中四個千億級畜牧產業體系肉牛和奶牛養殖占比較大。這是國家保障奶源和肉源自給率的重要措施。
成功的養殖,高效是關鍵。而在養殖過程中,疫病防控帶來巨大挑戰。臨床常見的牛疾病,主要包括消化系統疾病、繁殖障礙類疾病、神經系統疾病、呼吸系統疾病和人畜共患病。
牛呼吸道疾病綜合征(Bovine respiratory disease complex,BRDC)是由多種病原引起的呼吸道疾病的總稱,常見的病原有牛病毒性腹瀉病毒、牛傳染性鼻氣管炎病毒、牛呼吸道合胞體病毒、牛副流感病毒3型、牛腺病毒3型、巴氏桿菌(A、B型)、蔓氏桿菌、昏睡嗜血桿菌、牛支原體等。該病多是由應激因素、一種或數種病毒感染造成牛呼吸道天然防御機能受到損害。同時宿主機體對病毒感染的過分應答會進一步損害呼吸道的防御機能,促使鼻咽部正常寄居的細菌下行而定居生長在宿主的肺中,表現出不同的呼吸道癥狀。
本病對養牛業危害嚴重,造成養牛業的重大經濟損失。全球每年因牛呼吸道疾病綜合征造成的損失高達數十億美元。
造成牛呼吸道綜合征的主要誘因包括長途運輸、斷奶、混群等。長途運輸主要發生在大型規模化養殖場,從國外引種時間比較久而且密度比較大,會引起呼吸道疾病;犢牛在斷奶過程中不適應也會引發疾病;肉牛養殖或育肥階段,從各地挑選牛,沒有做好防疫措施或隔離,混合飼養后密度過大,隱性帶毒牛造成疾病傳播。
BRSV病毒特性及國內外流行情況
牛呼吸道合胞體病毒(Bovine respiratory syncytial virus,BRSV)是引起牛急性、熱性呼吸道傳染病的主要病原,同時伴隨高熱,體溫達40~42度,也是引起牛呼吸道疾病綜合征(Bovine respiratory disease complex,BRDC)的主要病毒之一。在歐盟國家,該病被列為僅次于牛病毒性腹瀉-黏膜病(BVD-MD)和牛傳染性鼻氣管炎(IBR)的三大重要牛病之一,也是困擾養殖業最棘手的病毒類的疾病。
1.生物學特性
BRSV是副粘病毒科、肺病毒亞科和腹病毒屬的成員,是一種有囊膜、基因組不分節段的負股RNA病毒。BRSV的結構和病毒復制特性與HRSV極其相似(動物模型)。
通過電子顯微鏡觀察BRSV粒子具有多態性,多呈球形,直徑35~200nm,完整病毒囊膜上有7~19nm的尖棒狀纖突,囊膜表面的纖突蛋白主要是附著蛋白和融合蛋白,它們是病毒的主要抗原基因。基因組為單分子單鏈負股RNA,分子量約為5.9x106Da,大小為15~16kb。基因組RNA是轉錄和復制的模板,病毒的10個mRNA被轉錄為11個蛋白,其中G、F、SH、22K蛋白是病毒囊膜主要成分,N、P、L蛋白是核衣殼的主要成分,M蛋白位于囊膜與衣殼之間,不含血凝素,也不含神經氨酸酶。
2.病毒理化特性
BRSV病毒對熱敏感,56℃水浴30min可以徹底滅活,在自然界的存活能力較差;對酒精、乙醚、脂類溶劑較為敏感,一般有囊膜的病毒和脂溶性有機溶劑接觸會將囊膜表面破壞,使病毒失去活性;對酸堿也敏感,最適宜保存在pH7.5的溶液中;在無蛋白質的溶液中,4℃或室溫放置2~4h,其感染力可降至10%或幾乎無感染力。BRSV在CsCI中的浮密度約為1.223g/cm3;BRSV無粘附性及凝集性,在-80℃可保存數月仍保持感染力。
3.培養特性
牛呼吸道合胞體病毒能適應牛源細胞(胚胎及犢牛腎和氣管細胞)培養,并形成大量合胞體,胞漿內見嗜酸性包涵體。在繼代細胞上比在原代細胞上生長得更好。有研究發現牛鼻甲細胞系對本病毒最敏感,故適于作為分離和培養病毒之用。
4.致病機制
呼吸道合胞體病毒感染細胞需要與呼吸道黏膜上皮細胞表面的唾液酸受體結合并融合細胞膜,向細胞質內釋放其遺傳物質,利用細胞表達和組裝子代病毒粒子。病毒經過大量的繁殖將呼吸道上皮細胞給破壞,導致大量的纖毛受損,無法擺動將吸入呼吸道的細菌、病毒、灰塵清除。同時大量的黏膜上皮細胞融合形成合胞體后功能喪失,導致其他病毒或細菌在這里沉著繁殖,造成疾病爆發。同時,病毒感染細胞后會釋放細胞因子向免疫系統求救,大量的巨噬細胞和自然殺傷性T細胞吸引到局部引起炎癥反應。支氣管和細支氣管內大量上皮細胞死亡后,致病菌容易附著、生長,最后出現不同的臨床癥狀,咳嗽、流鼻涕,呼吸困難,犢牛或者體抗力較差的牛甚至會引起憋氣致死。
5.流行病學
宿主
牛是BRSV的天然宿主,目前已在所有品種的牛、山羊、綿羊和其他有蹄類動物中發現;其中牛最易感,多發于1月齡以上犢牛以及青年牛,綿羊、山羊次之。有報道,馬、豬也可感染本病病原。
傳染源
病牛及隱性感染的牛為主要傳染源,其它家畜感染后也有可能成為傳染源。
傳播途徑
水平傳播。以直接接觸和飛沫傳播為主要途徑。病毒不易由空氣傳播,但可通過氣溶膠經呼吸道傳播。
發病特征
牛呼吸合胞體病毒常發病于冬季,此時牛、山羊和綿羊在有限空間內圈養,病毒快速傳播,飼養密度高還會產生大量氨氣,破壞呼吸道黏膜,導致病毒易感發病。但是,春、夏、秋季也會在母牛和小牛群中持續暴發。牛呼吸道合胞體臨床發病率60%~80%,死亡率1%~3%,但存在混合感染發病嚴重時死亡率20%以上。病毒感染后潛伏期較短,一般2~5天,病程12~15天,排毒7~10天,臨床表現為突然高熱(40~42℃)、 精神沉郁、流涕(鼻腔有大量的粘性分泌物)、呼吸急促、腹式呼吸、咳嗽(肺部聽診濕啰音)、流淚。剖檢時肉眼可見病變主要集中在肺部,實質性病變為主,常常伴有肺氣腫或水腫;組織病理學檢查,常見支氣管或細支氣管上皮細胞和肺實質內炎性細胞彌漫性浸潤,合胞體或胞漿內包涵體多形成于氣管上皮細胞、肺泡巨噬細胞和II型肺細胞。
臨床發病特征
牛的隱性感染是非常普遍的,病毒最可能通過持續的亞臨床再感染而存留于小牛中。隨著時間推移,牧場中感染率會逐年上升,血清抗體陽性達到100%。
在許多情況下,病毒引起的感染不是很明顯,但最近發現,斷奶的小牛以及幼牛的感染能引起肺炎,肺水腫和肺氣腫,同時也可能誘發其他的呼吸道感染。
特別是由溶血性曼氏桿菌引起的繼發性細菌肺炎是相當普遍的。發病通常由于氣溫的急劇下降。通常發病率高但死亡率較低,并且死亡的動物通常伴有牛病毒性腹瀉病毒的持續感染。
在具有抗體的小牛的呼吸道中再感染的情況也很普遍。盡管有抗體,無論是通過母體獲得的還是由先前的感染或免疫所激活的,可能減輕臨床癥狀,但不能阻止病毒的復制和分泌。
BRSV在世界范圍內流行情況
1955年首次從感冒癥狀的黑猩猩體內分離獲得RSV,1956年在患有細支氣管炎的兒童體內分離到RSV。BRSV最早在20世紀60年代就有記載,當時發現在牛血清中存在能夠中和HRSV的抗體,推測牛體內存在與HRSV高度相似的病毒;直到1967年,Paecaud等在瑞士首次分離發現該病毒,1978年Wellemant在比利時病牛體上分離出此病毒。從病原學方面看,病毒先后在瑞士、日本、比利時、英國、加拿大和美國等許多國家相繼分離出BRSV。
在血清學方面,不同國家或地區的BRSV抗體陽性率不同。據報道美國為 45%~100%、加拿大為36%~53%、墨西哥為52%~90.8%、瑞典為41%~89%、丹麥為54%、土耳其為43%,此外在非洲的埃塞俄比亞和南非都存在較高的BRSV 抗體陽性率。可見BRSV在世界范圍內大面積流行,跨國家、跨地區、跨洲際。
BRSV在我國的流行情況
早在2008年,馮軍科等從血清學上證實了BRSV在我國的存在。2009年報道,王紅等2007年從某疑似發病牛鼻拭子中分離到第一株毒株HJ株。黑龍江、遼寧及山東等地患肺炎犢牛的鼻腔拭子中檢測到 BRSV,陽性率為10.3%~61.2%,平均為39.1%。王煒等針對國內 14 個主要養牛省、自治區(內蒙古、黑龍江、吉林、遼寧等)做血清學調查,結果顯示均存在BRSV感染且平均陽性率高達 69.6%,其中內蒙古的陽性率最高,為 92.8%,陽性率超過70%的有遼寧省、山西省、河南省和廣西自治區等,最少的河北省為 41.1%(王煒等,2014)。童欽等采用病毒中和試驗對采集于新疆的 803 份牛血清進行檢測,BRSV 的抗體陽性率為54.17 %。王磊等對黑龍江、遼寧等7個地區的195份牛血清進行檢測,結果顯示均能檢測到BRSV抗體陽性,不同地區差異較大,抗體總陽性率達61%。我們實驗室把近三年的BRSV檢測數據進行了粗略統計(未刻意對所有病料進行檢測),陽性率逐年升高,2019年7%~8%,2020年10%左右,2021年達到13%。
分子流行病學特征
BRSV只有一種血清型。利用G蛋白的核苷酸序列進行同源性分析,構建系統發生樹,近60年時間呼吸道合胞體進化出7個不同的遺傳亞型,將其分為I-VII種遺傳亞型:亞型I由歐洲毒株組成(包括英國和瑞士毒株);亞型II包括比利時、法國、丹麥、瑞典、日本和荷蘭分離的毒株;亞型III主要包括美國分離的毒株;亞型IV包括歐洲和美國毒株;亞型V和VI僅包括法國和比利時分離株;亞型 VII僅包括意大利分離株。我國2009年報道了II型HJ株的分離,2021年報告了III型DQ株的分離。要想研制一個高效疫苗,和市場上抗炎匹配性較強,研究疫苗時就要將國內的病毒進行測序、分析,看看是哪一個基因型的,這樣會事半功倍,疫苗效果更好。病毒在復制過程中,RNA病毒核酸大約每1萬對堿基會出現一次錯誤,這也是病毒頻繁變異的原因,存在抗原漂移機制。所以說要做好防控,以免出現不必要的損失。
BRSV防控措施
呼吸道合胞體的防控措施依然遵循傳染病防控原則:消除傳染源、切斷傳播途徑和保護易感動物。其中疫苗免疫代價最低,免疫防控在傳染病傳播過程中發揮了重要的作用。
目前,國外防控該病主要依靠疫苗,上市的品種有滅活苗和活疫苗。BRSV滅活疫苗Vacores(220/69株)已作為商業疫苗在法國和比利時等歐洲國家生產使用,研究表明該疫苗肌肉注射接種牛群后可極大地降低牛呼吸道疾病的發生和流行。BRSV減毒疫苗Bayovac BRSV(Lehmkuhl 375弱毒株)和Rispoval RS(RB-94弱毒株)在法國、比利時和荷蘭投入生產使用。在美國,BRSV疫苗主要與牛傳染性鼻氣管炎病毒、牛病毒性腹瀉病毒和牛副流感病毒3型組成四聯減毒活疫苗進行應用。阿根廷有BoHV(1型、5型)、BVDV(I型、II型)、BPIV3、BRSV、溶血巴氏桿菌、多殺性巴氏桿菌、昏睡嗜血桿菌七聯疫苗。
我國尚沒有成功上市的疫苗,因為病毒分離難度大、強毒發病模型不穩定。同時疫苗也有相應缺點:滅活疫苗有疫苗增強作用;活疫苗在母源抗體存在時效果欠佳等。
防控措施
1.加強生物安全管控。做好個人防護、清潔與消毒,尤其檢測,建立本場疫病發生統計表,一旦出現呼吸道或者腹瀉類疾病,第一時間做出反映,避免后期出現大面積淘汰甚至死亡。
2.加強飼養管理。保障營養、飼料、水的供應,做好環境管理如通風、保溫等。
3.減少應激因素。尤其在長途運輸、斷奶、免疫時降低應激,盡量選擇免疫副反應較低的疫苗。長途運輸時可以添加抗應激添加劑、鎮靜劑、抗生素等,降低臨床應激的表現。
4.做好疫苗免疫。做好BVD、IBR、BPIV3、巴氏、支原體等其他呼吸道疾病疫苗免疫,也可以大大降低發病的嚴重程度和死亡率。
5.其他措施:發病時診斷,病畜隔離,環境徹底消毒,對癥治療。
診斷與檢測
1.臨診診斷:發病急,高熱,呼吸困難,流鼻液,流淚,咳嗽等。
2.分子生物學檢測:取病牛鼻眼分泌物,病死牛取肺等病料應用RT-PCR、PCR方法檢測特異性病毒核酸成分,同時配合相應呼吸道類疫病的檢測。
3.血清學試驗:ELISA試劑盒,可采取病初和康復期雙份血清,分別測定其抗體,如康復期血清抗體明顯增高有疾病診斷意義。
治療
當前對于該病的治療還沒有特效藥(包括RSV),人醫一般采用抗病毒類藥物(干擾素、利巴韋林、單抗等)。獸醫防疫工作者應做好其他呼吸道類疫病疫苗的免疫,降低發病嚴重程度和死亡率是首選;治療時將病牛單獨圈養,一旦接觸病牛后要做好消毒工作。
臨床獸醫通常采用對癥治療:首先是防止患病牛繼發感染其它病原,可采用廣譜的抗生素或磺胺類藥物防止繼發感染。當患病牛出現過敏癥狀時,為控制過敏反應,可采用皮質類固醇藥物。但需要注意的是,這類藥物具有免疫抑制作用,短期使用可以緩解呼吸窘迫的癥狀,長期應用會使牛的病情加重,同時還會造成繼發感染,應慎重使用。當感染牛出現脫水現象時,要及時對病牛補充水分和電解質;呼吸道疾病很容易引起肺氣腫和肺水腫,尤其是在肺水腫時,通過飲用補充比較好,千萬不要注射或點滴,這樣會導致牛呼吸困難,加快死亡。
精彩問答
Q 目前在架子牛運輸方面金宇生物是否有相關疫苗研發?
陳堅:金宇保靈作為國內動保龍頭企業一直關注肉牛和奶牛臨床疫病防控,尤其是架子牛的運輸應激導致的“運輸熱”。目前研發在牛呼吸道合胞體、牛副流感病毒3型等疫苗的開發,其中BPIV進展較快,近期申報臨床;呼吸道合胞體和合作單位共同開發,中和抗體兩次免疫后達到1:1024,使牛不至于在感染后出現疫苗增強的效果。金宇生物還在布局細菌疫苗,例如牛巴氏、曼氏桿菌以及配套檢測產品開發工作。
Q 目前關于牛呼吸道合胞體有試劑盒嗎?
陳堅:目前國外有試劑盒,國內也有很多高校在開發,一方面研究ELISA抗體檢測試劑盒,用于臨床血清學監測。同時開發分子生物學PCR等方式進行疫病流調工作。但是檢測試劑盒要上市銷售商品化,需要通過新藥注冊申報。目前國家鼓勵企業和科研院校聯合,將成果播在大地上,相信在今后2~3年國產試劑盒會陸續上市。
Q 目前金宇的BVDV+IBR二聯疫苗,保護率是多少?
陳堅:疫苗開發時,在實驗室環境下進行動物實驗評價時,疫苗保護率基本達到100%。產品在出場檢驗時也是按照規程要求進行簽發放行的,質量有保障。但在臨床應用時受諸多因素影響,盡量避免如免疫劑量不足、氣溫驟降時免疫、疫苗保藏溫度過熱或過冷、發病時免疫等情況,這樣會達不到理想狀態。
同時,疫苗的臨床使用應貼合各牧場實際生產的需求。在走訪客戶時了解到有的牧場在3、4月齡和成年牛使用,有的牧場犢牛出生就使用。所以沒有一種疫苗程序適應所有牧場,符合自己防控疫情需要即可。
(本文根據2月23日第十屆金宇牛創新教育培訓會“牛群呼吸道之痛”專家講課整理)