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江南官方网站:非洲猪瘟的特性及进一步研究方向
发布时间:2024-04-11 14:27:43 来源:江南官方网站下载 作者:江南app官方网站

  是一种病毒性、出血性疾病,对家猪和欧亚野猪具有极高的致死率。尽管引发该病的病毒非洲猪瘟病毒的宿主范围有限,也不可能引发人畜共患病,但其对社会、经济的影响巨大,许多利益相关者都被牵涉其中。出于这个原因,一旦猪群暴发该病,发病地所在行政管理部门应向世界动物卫生组织。非洲猪瘟控制仍依赖于严格的卫生措施,因为目前既没有获得许可的疫苗,也没有任何有效的治疗方法。

  2007年,起源于撒哈拉以南非洲森林循环(sylvatic cycle)中的ASF传入格鲁吉亚,随后跨高加索地区侵入俄罗斯。该病毒进一步传播,在2014年传入欧盟。2018年8月,ASFV传入世界上最大的生猪生产国——中国,目前该病毒正在亚洲一些国家或地区的猪群中蔓延。最近受影响的国家是澳大利亚和与之相邻的巴布亚新几内亚,以及2020年暴发ASF的印度。因此,在过去的13年,ASF发生了空前绝后的传播,并得到了各国或各地行业管理部门空前重视,目前的大流行甚至影响到了毫不相关的行业。亚洲的非洲猪瘟疫情暴露了当地兽医和农业行政管理部门在防控方面的弱点,也暴露了养猪业与副产品回收使用之间的各种直接和间接联系。非洲猪瘟疫情不仅导致肝素以及用于食品和糖果生产的明胶的供应受到影响,而且还导致动物脂肪、皮和毛的利用受到影响。此外,如果不小心将猪源性产品作为养猪生产中猪蛋白质营养的来源,那么这些产品将会成为ASF的“加速器”。

  在此背景下,本文力图总结现有数据,特别是在过去5年中获得的知识,并就主要的知识空白进行归纳总结。对于后者,笔者借鉴了全球非洲猪瘟研究联盟最近的差距分析报告(2018年的报告可在网上查阅:。

  ASFV结构非常复杂,直径为175~215 nm。到目前为止,研究认为,ASFV由一个核蛋白核心(直径70~100 nm)、一个由内部脂质层包围的核心壳、一个具有1 892~2 172个帽状体的二十面体蛋白衣壳和一个可有可无的脂质包膜组成。然而,有关ASFV结构和构造的详细情况仍不清楚。

  最近,ASFV粒子三维结构单粒子的低温电镜分析结果显示,病毒核心(病毒基因组和相关蛋白,即DNA结合蛋白p10、pA104R和部分转录机制复合物)实际上被两个不同的二十面体蛋白衣壳和两个脂蛋白膜包围。一个是围绕着对称性二十面体的内壳;一个是外层,源于出芽过程(budding process)。内蛋白层以T=19衣壳的形式组织,限制了该核心壳。它包含来自病毒多聚蛋白pp220(p5蛋白、p14蛋白、p34蛋白、p37蛋白和p150蛋白)和pp62(p35蛋白、p15蛋白和p8蛋白)的多个蛋白质。鉴于β链的含量,p15蛋白可能是该层的主要衣壳蛋白。外层衣壳[T=277的三角(triangulation)分数]形成一个六边形晶格(lattice),由主要衣壳蛋白p72的8 280个拷贝(以三聚体排列)和位于顶端的五联体蛋白(penton protein)的60个拷贝组成。简而言之,细胞外病毒由通过出芽获得的外膜、外衣壳、二十面体膜、二十面体内衣壳以及封闭的核壳和类核组成,该病毒结构示意图如图1所示。

  最近,ASFV复杂的衣壳结构被进一步解开,显示主要的衣壳蛋白(p72蛋白)和四个稳定的次要蛋白(H240R蛋白、M1249L蛋白、p17蛋白、p49蛋白)以五边形和三边形对称体的方式相互作用。在p72蛋白的形成过程中,需要B602L蛋白作为伴侣蛋白。

  ASFV基因组由一个170~190 kb的双链DNA分子组成,包含151~167个开放阅读框(open reading frames,ORFs),ORFs的数量取决于ASFV的毒株。ASFV基因组的两端由末端反向重复序列(inverted terminal repeats)和发夹环(hairpin loops)组成。ASFV基因组编码了许多参与病毒组装、DNA复制和修复的蛋白质;还编码参与免疫调节的蛋白质,如干扰I型干扰素和细胞死亡途径的蛋白质。大约一半的ASFV基因仍无任何已知或可预测的功能。

  直到最近,根据二维分析结果,已知ASFV拥有54种结构蛋白。如上所述,ASFV外膜是通过出芽方式从宿主细胞中获得的,病毒附着蛋白p12似乎定位于外膜。另一个值得关注的外膜蛋白是EP402R基因产物CD2v蛋白。它与T淋巴细胞表面黏附受体CD2具有序列同源性。这种蛋白是血细胞吸附现象所必需的,可能对病毒的致病机制极为重要,对病毒在节肢动物体内的复制也很重要。它还与适配蛋白1(adaptor protein 1,AP-1)相互作用,并可能参与细胞通路重塑(cellular traffice remodeling)。ASFV弱毒株通常为CD2v蛋白截短。外膜中的另一个蛋白为名叫p24蛋白的细胞蛋白。该衣壳的主要成分是p72蛋白,还含有pB438L蛋白(p49蛋白)、pE120R蛋白(p17蛋白)、H240R蛋白和M1249L蛋白等。其内膜似乎来自于内质网,包含膜蛋白p54、p17、p12(在外膜中也被发现)和pE248R蛋白。所谓的核心壳,现在被定义为内衣壳,由pp220蛋白和pp62蛋白以及pS273R蛋白组成。后者是一种处理病毒多聚蛋白的酶。顺序切割生成p150蛋白、p37蛋白、p34蛋白、p14蛋白、p35蛋白和p15蛋白。如上所述,p15蛋白可能是该内衣壳的主要衣壳蛋白。该核心壳中的核蛋白是p10蛋白和pA104R蛋白(组蛋白样蛋白),核心应该包含转录机制。

  最近,蛋白质组学工具的使用使人们能够更好地掌握病毒蛋白和病毒宿主之间的相互作用。沿着这些思路,Alejo等利用质谱和免疫电镜对检测到的蛋白质进行定位,建立了一个更新的ASFV粒子与vero细胞适应株“BA71V”的图谱。该方案总共确定了68种病毒蛋白,其中包括所有以前已知的结构蛋白(见上文)和44种迄今未被识别的蛋白。有趣的是,23种蛋白质与病毒的某些功能无法关联起来,但这些蛋白质却是病毒体的重要组成部分。

  Kessler等在另一项研究中利用ASFV低致死毒株OURT88/3株的重组衍生物研究ASFV在易感(野猪)和非易感宿主(人、猴)的哺乳动物细胞系中的基因表达。在ASFV OURT88/3株的157个ORFs中,94个被鉴定为蛋白质。有趣的是,一些最丰富的蛋白质也未被定性,其中包括pK145R蛋白和pI73R蛋白,它们是今后需要研究的候选蛋白。Karger等总结并比较了上述两项研究。可以看出,对于大多数预测的ORFs来说,可以证明蛋白质的存在。然而,对于其他的ORFs来说,例如多基因家族的成员,仍然缺乏表达的证据。这些ORFs可能只在被感染的宿主或其主要靶细胞中发挥作用。这也可以解释为什么这些基因在ASFV的细胞培养适应株中经常被剔除。

  上述研究是利用永久细胞系而非ASFV主要靶细胞进行的,这可能会对研究结果产生重大影响。到目前为止,很难产生一个又大又纯的受感染的巨噬细胞群。不过,相关研究机构正在探讨分类、同步和改进的方案,以备将来研究使用。

  ASFV主要在单核吞噬系统的细胞中复制,并且通过网格蛋白介导和缢断蛋白(dynamin)依赖的内吞作用和巨胞饮作用进行。研究表明,肌动蛋白依赖性的内吞作用和涉及微管活性的内吞通量也与此有关,即经典吞噬作用。其细胞受体及其病毒配体尚不清楚,一个假定的CD163受体仍存在争议,但CD163基因敲除的猪对ASFV仍然易感。Lithgow等在与猪骨髓黏附细胞易感性相关的表面标记中发现了CD45受体。

  ASFV进入细胞内后,要解开病毒的衣壳需要启动整个内肢体途径(endosomal pathway),衣壳在内体腔的酸性环境中分解。在pE248R蛋白介导下衣壳和融合膜降解,病毒核心被释放到细胞质中。病毒DNA的释放需要泛素-蛋白酶体系统的作用。病毒的复制和组装在靠近细胞核的特殊病毒工厂中进行,新形成的病毒通过出芽从感染的细胞中释放出来。至于强烈调控转录和RNA加工,则需要病毒编码的酶。Almazan等指出,可以区分即时的、早期的、中期的和晚期的RNA转录物。虽然病毒复制的主要阶段在细胞质中进行,但Rojo等指出早期的成核阶段也发生在细胞质中,此阶段牵涉核纤层网络(lamina network)的解体和核蛋白的重新分布。最近,Simões等详细回顾了成核阶段的作用,并对目前掌握的信息进行了汇编。可以证明,ASFV感染激活了DNA损伤反应(DNA damage response,DDR)途径,改变了细胞核形态(nuclear landscape)和细胞表观遗传特征,促进了有效感染和后代的形成。例如,ASFV的有效复制取决于与细胞周期控制、凋亡和免疫反应相关的早幼粒细胞白血病核体的相互作用。此外,异染色质是经诱导形成的,很可能是为了使编码不利于病毒复制的蛋白质的宿主基因保持沉默。这些病毒诱导的重排可能解释了上述的核纤层网络的裂解。综上所述,ASFV破坏了亚核结构域和染色质结构,并诱导核结构改变,以加强压制性核环境,使病毒能在宿主细胞中有效复制。然而,细胞核的全部作用仍不清楚,需要进一步研究。

  最近,Galindo和Alonso对ASFV一般复制进行了更详细回顾,Rodríguez和Salas则特意对转录进行了详细综述。

  ○对ASFV毒力基因、宿主范围和病毒-载体-宿主的相互作用知之甚少。需要大量ASFV基因型高质量的全长基因组序列,以便能够对病毒有更深入的了解。

  ○在ASFV的150~170个ORFs中,大多数只是预测,很少有RNA水平或蛋白质水平上的实验性证据。因此,需要进一步研究以更好地了解病毒蛋白及其在不同条件下的表达。

  ○还需要了解宿主方面的反应,特别是病毒受体、先天性免疫反应以及病毒与宿主在细胞水平上的互作。

  ASFV在环境和生猪肉制品中高度稳定,低温、潮湿和富含蛋白质的环境有利于其存活。因此,ASFV在冷藏猪肉中的感染期可长达15周,在腌制的火腿中可长达6个月,在帕尔玛火腿中可达399 d。在液态猪粪中,ASFV能够稳定存活100 d以上;在猪的液态血液中,室温下ASFV可存活18个月,在4℃下最多存活6年。欧洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)在《非洲猪瘟科学报告》中给出了详细的清单。最近和正在进行的研究探讨了与ASFV间接传播有关的材料,如饲料、食物、土壤和尸体。对于饲料原料,Stoian等的研究重点是跨洋运输时ASFV的稳定性。在这些条件下计算出的ASFV的半衰期从9.6 d到14.2 d不等,具体时间取决于ASFV所处的基质。此外,Niederwerder等研究发现,ASFV可以通过被污染的液体和干饲料传播。在考察这些研究的结果时,病毒的载量和拷贝数是重要的影响因素,因此需要进行更多的研究。在一项关于ASFV在受污染作物中活力稳定性的实验室规模的研究中,研究人员探讨了干燥和热灭活对病毒活性的影响。总之,ASFV在干燥的室温环境中经过2 h被灭活。关于ASFV在猪胴体中的稳定性,最近立陶宛的研究人员进行了一项研究。Zani等将于不同时间掩埋在不同地点的感染了ASFV的野猪尸体挖掘出,随后利用体外检测法检测传染性ASFV,用qPCR法测定病毒的基因组。出乎意料的是,从尸体中只检测出病毒基因组,而所有的病毒分离尝试结果均为阴性。Carlson等在最近一项尚未发表的研究中探讨了土壤对ASFV活性的影响。简言之,在不同的土壤基质中掺入感染野猪的ASFV阳性血液,随后检测病毒的活性。土壤pH、结构和环境温度对ASFV活力的稳定性起着重要的作用。对于沙地或花园类的土。


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