图一 蓝耳病病毒(PRRSV)
1 猪蓝耳病(PRRS)的发病机理
蓝耳病病毒(PRRSV)进入猪机体后,侵入肺泡巨噬细胞,造成严重的间质性肺炎,入侵的第二天即可造成肺的损害,7天后损伤整个肺尖叶,呈多中心病状,病毒侵入细胞后在细胞内增殖,使巨噬细胞破裂,溶解崩溃,造成巨噬细胞数量减少,肺泡壁增厚,淋巴组织呈衰竭状态,同时降低了肺泡巨噬细胞对其他细菌和病毒免疫力。另外,因为毒株的变异,导致免疫细胞识别能力降低,从而逃避抗体的作用,极易继发或并发其它疾病,使病情非常复杂。
图二 正常巨噬细胞(Healthy macrophage)
图三 巨噬细胞被PRRSV攻击破裂(Unhealthy macrophage)
2 非特异性免疫与巨噬细胞
2.1 非特异性免疫
猪在进化过程中形成的、天生即有、相对稳定、无特殊针对性的对病原微生物的天然抵抗力,称为非特异性免疫或先天免疫。非特异性免疫主要由猪体的屏障结构(血脑屏障、胎盘屏障)、吞噬细胞的吞噬功能、正常组织和体液中的抗菌物质以及炎症反应等所组成。其中吞噬细胞包括大吞噬细胞(即单核巨噬细胞)和小吞噬细胞(即中性粒细胞)。
2.2 巨噬细胞及其特点
2.2. 1 巨噬细胞
巨噬细胞(Macrophage,Mφ)由单核细胞发育而成,成熟后的体积较大。游离于血液中与固定在不同组织中的巨噬细胞其形态与名称不同。在光学显微镜下,可见有圆形或其他形状的核,染色质较浓缩,经特殊染色还可见到线粒体、高尔基体和中心体等。在电子显微镜下,还可进一步看到内质网、溶酶体、微丝、微管和吞噬体等。
巨噬细胞在机体免疫中有着极其重要的作用。最初只知道它有吞噬外来异物的作用,因此只认为是一种非特异性的免疫作用。随着研究的深入,发现其在协同T、B淋巴细胞参与特异性免疫反应及在抗感染方面都有着重要的作用。
2.2.2 巨噬细胞特点
巨噬细胞具有多种免疫功能,它可吞噬消灭入侵的病原体、有害异物,清除损伤、衰老、死亡和突变细胞及代谢废物,能加工、提呈抗原给淋巴细胞。所以特异性免疫功能是建立在非特异性免疫功能基础之上,使机体免疫功能进一步完善。巨噬细胞之所以能完成这些功能是由于它具有三个特点:
(1)巨噬细胞是机体最早识别外来异物的细胞。人们惊异地发现,巨噬细胞可以识别和吞噬各种各样的外来的或“自身”的物质,没有这种广泛而有效的识别,也就谈不上免疫系统对抗原物质的免疫应答和有效保护。研究表明这种识别的基础是在巨噬细胞膜上存在很多的受体(表1),这种能力是在物种系统发生中逐渐形成的。
表1 单核巨噬细胞膜上的受体性能
受体名称 |
结合对象 |
对胰酶敏感性 |
主要功能 |
Fc受体Ⅰ(FcR Ⅰ) |
IgG2a |
敏感 |
ADCC、调理、吞噬 |
Fc受体Ⅱ(FcR Ⅱ) |
聚合IgG、IgG1、IgG2b |
不敏感 |
ADCC、调理、吞噬 |
Fc受体Ⅲ(FcR Ⅲ) |
IgG3 |
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ADCC、调理、吞噬 |
IgM受体(Fc μ R) |
单体或完整IgM |
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ADCC、调理、吞噬 |
补体C3b受体(C3bR) |
C3b、C3c |
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ADCC、粘连、吞噬 |
补体C3d受体(C3bR) |
C3b、C4 |
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ADCC、粘连、吞噬 |
各种淋巴因子受体 |
MIF、CSF、LDCF(1) |
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见注(1) |
淋巴细胞受体 |
T、B细胞 |
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细胞间相互激活 |
聚合蛋白受体 |
聚合的蛋白 |
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转接异物,加速吞毁 |
连接蛋白受体(FNR) |
连接蛋白(FN) |
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促进内吞,消除病原 |
高密度脂蛋白受体 |
高密度脂蛋白 |
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乳铁传递蛋白受体 |
乳铁蛋白 |
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唾液糖蛋白受体 |
唾液糖蛋白 |
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胰岛素受体 |
胰岛素 |
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纤维蛋白原受体 |
纤维蛋白质 |
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其他各种受体 |
见注(2) |
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见注(2) |
注:(1)MIF可阻止巨噬细胞游动。CSF可促进单核巨噬细胞生长,LDCF(淋巴细胞衍生的趋化因子)招引单核巨噬细胞趋向异物;
(2)包括对各种激素、神经肽、多糖质、糖蛋白、脂蛋白及脂多糖的受体,可调控单核巨噬细胞功能。
(2)巨噬细胞具有多种胞内酶和胞外酶(表2),使之有效地消化、杀灭被吞噬进入细胞内的病原体及异物。
表2 单核巨噬细胞的酶类及其功用
酶系名称 |
主要功能 |
溶酶体水解酶 |
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细胞内水解消除吞噬的异物及病原体 细胞外破坏炎症组织 |
透明质酸酶(hyaluronidase) | |
糖苷酶(gucosidase) | |
脱氧-/核糖核酸酶(DNase/RNase) | |
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溶酶体中性蛋白酶 |
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胶原蛋白酶(collagenase) |
促进创伤愈合 |
弹性蛋白酶(elastase) |
降解弹性蛋白 |
血纤维蛋白溶酶原激活剂(PA) |
促进溶解血块 |
血管紧张素转化酶(angiotensin C se) |
促进降低血压 |
溶酶体脂酶 |
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降解脂质及磷脂、消除内毒素脂多糖 氧化及催化Cl-水解杀菌 |
磷脂酶(phospholipase) | |
溶菌酶(lysozyme) |
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髓过氧化物酶(myeloperoxidase) |
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胞外酶 |
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在细胞外进行物质代谢,供给养分及能量 |
亮氨酸氨肽酶(leucine aminopepto dase) | |
碱性磷酸酯酶(alk.phophoesterase) | |
精氨酸酶(arginase) | |
脱氨酶(deaminase) | |
其他酶类 |
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(3)巨噬细胞还可以分泌很多活性物质,其分泌产物之多,可与肝细胞相比拟。这些分泌产物对组织、细胞起着重要调节作用(表3)。
表3 巨噬细胞的分泌产物
1 . 单核因子(mo nokines) |
5 . 细胞外基质及连接蛋白 |
IL-1=LAF |
纤维连接素(Fibronectin) |
IL-3=CSF |
95000明胶结合蛋白 |
IL-6=BCDF |
凝血扬升素(thrombospodin) |
干扰素(IFN-α/y)=MAF |
6 . 反应性中间物 |
肿瘤坏死因子(TNF) |
超氧化物(superxide) |
2 . 激素(normones)样物 |
过氧化氢(H2O2) |
前列腺素(PGE2,PGF2a) |
羟基(hydroxylradical) |
凝血噁烷(thromboxane) |
亚硝酸盐、硝酸盐 |
白三烯(leukotriene) |
7. 生长因子及活化因子 |
花生四烯酸(eicosatetraenoicacid) |
粒细胞集落刺激因子(G-CSF) |
促肾上腺皮质激素(ACTH) |
中性粒细胞活化因子(NAF) |
胰岛素样物(insuline-like) |
单核细胞/巨噬细胞集落刺激因子(G/M-CSF) |
胸腺素B4(thymosine B4) |
促红细胞生成素 |
β-内啡肽(β-endorphin) |
细胞集落增强因子 |
二羟基维生素D |
成纤维细胞生成因子、活化因子及转化因子 |
3 . 补体(comlement, C)成分 |
浆细胞瘤生长因子 |
C1、C2、C3、C4及C5 |
血小板衍生的生长因子 |
备解素(P)、B因子、D因子 |
谷胱甘肽(glutathione) |
抑制物:C3b抑制物、β 1H |
8 . 酶及细胞抑制物 |
补体裂解成分(由Mφ蛋白酶裂 |
蛋白酶抑制物 |
解):C3a、C3b、C5a、Bb |
a1抗胰蛋白酶 |
4 . 凝血因子 |
a2巨球蛋白(a2M) |
凝血因子V、V11、1X及X |
胶原蛋白酶抑制物 |
凝血酶原、凝血酶原酶 |
磷脂酶抑制物 |
组织因子、血纤维蛋白溶酶 |
脂调节素(lipomodulin) |
抑制物、血纤维蛋白溶酶 |
1L-1抑制物 |
原激活剂及抑制物 |
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9 . 嘌呤及嘧啶产物 |
转铁蛋白(transferrin) |
胸腺嘧啶脱氧核苷(dT) |
同族铁蛋白(isoferrin) |
脱氧胸苷(deoxycytidine) |
转钴胺素Ⅱ(rtanscobalamine Ⅱ) |
尿嘧啶(uracil)尿酸 |
脱辅基脂蛋白E(apolipopreotein E) |
新蝶呤(neopterin) |
脂质转移蛋白(lipid transfer preotein) |
10 . 其他结合蛋白 |
亲和素(avidin) |
3 特异性免疫与蓝耳病疫苗
3.1 特异性免疫
特异性免疫又称获得性免疫或适应性免疫,是经后天感染(病愈或无症状的感染)或人工预防接种(菌苗、疫苗、类毒素、免疫球蛋白等)而使机体获得抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物质刺激后才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴细胞),并能与该抗原起特异性反应。主要参与细胞是T、B细胞和抗原提呈细胞。
在抗原刺激下,机体的特异性免疫应答(体液免疫或细胞免疫),一般可分为感应阶段、反应阶段和效应阶段。
感应阶段是对抗原的识别及处理阶段。绝大多数抗原物质第一次进入机体后,须经巨噬细胞处理后将抗原信息传递给免疫活性细胞(T细胞、B细胞)。
反应阶段是免疫活性细胞接受抗原刺激后,进行分化、增殖,产生大量致敏T细胞和B细胞,由B细胞产生抗体的阶段。此阶段尚有少量细胞停止分化、增殖,成为保留抗原信息的记忆细胞。
效应阶段是致敏T细胞及抗体发挥免疫功能的阶段。当再次遇到相同抗原时,致敏T细胞直接作用于抗原,同时释放出多种淋巴因子,消灭抗原,发挥细胞免疫的作用。而抗体可直接作用于抗原,或与巨噬细胞、补体等协同作用,杀灭或破坏抗原异物,发挥体液免疫的功能。
图四 巨噬细胞加工、处理和递呈抗原
3.2 猪蓝耳病疫苗
随着PRRS的发现,PRRS的疫苗研究也就随之开展,对于蓝耳病的免疫现在养猪界的说法很多,到底应不应该注射疫苗,在疫苗的选择上是应用弱毒苗还是灭活苗,每个人都有自己的看法。
目前,世界上商品化的PRRS疫苗有弱毒苗和灭活苗两类。
弱毒苗的缺点是:把它注射入体内的效果与感染野毒没有多大差别。对完全蓝耳病阴性的场或已经是蓝耳病阳性的猪,当注入另外一种毒株的的PRRS疫苗后,它会同野毒一样照样穿过胎盘侵害胎儿。有时,如果我们所使用的疫苗的基因序列与某一群体存在的PRRS病毒基因序列相似性达到70%~80%时,疫苗会比较有效。如果我们所使用的疫苗的基因序列与我们本场存在的PRRS病毒基因序列不同时,则意味着可能会有一场新的蓝耳病到来。Botner等报道,在丹麦,对1000多头PRRS血清学阴性猪使用了弱毒疫苗,可是不久后猪群发生了PRRS,而且从流产胎儿和死胎中分离到了疫苗病毒,发现疫苗病毒可经胎盘感染胎儿,并向未接种的母猪传播,有些猪群则表现出急性PRRS样综合症状。Opriessnig报道从一个多次接种Ingelvac PRRS MLV的猪场发生PRRS后分离到一株PRRSV 98-38803,并证实该毒株来自于Ingelvac PRRS MLV。所以PRRS弱毒疫苗的毒力返强的可能性是存在的。从以上结果来看,PRRS弱毒疫苗免疫产生期快,在控制PRRS临床症状上明显好于PRRS灭活疫苗。但PRRS强毒和弱毒在猪体内的反应过程是一致的,所以长期使用PRRS弱毒疫苗所带来的安全问题仍是目前PRRS免疫中最大的争议。
灭活苗的缺点是:免疫剂量大、免疫次数多、免疫力产生期较长,诱导有效免疫力的能力比较差。但毫无疑问,灭活苗在使用上是比较安全的,可以诱导一定的抗体产生,如果抗体与野毒的基因序列比较相似,同样还会产生保护;如果基因序列不相似,则保护力比较差。
这就是这两种疫苗的不同之处,了解到他们的缺点后我们在生产实践中就要避免它。所以要根据每个养殖场不同的情况来选择疫苗。灭活苗的安全性大大高于弱毒苗,而且不存在散毒的危险,然而再好的灭活苗的效果也不能和弱毒苗的效果相比较的。所以对于种猪和阴性场应该选用灭活苗,而阳性场为了净化蓝耳病最好选用免疫效果好的弱毒疫苗。
专家之音
南方农村报:当前,不少地方养殖场出现接种蓝耳病疫苗(尤其是弱毒苗)后大量死猪的现象,这是否意味着弱毒苗有很大的危险性?
樊福好:我个人觉得,接种疫苗只是防控高致病性猪蓝耳病的权宜之计,市场上个别厂家的产品也存在着灭活疫苗灭活不完全、弱毒疫苗混有强毒的情况,建议养殖户在选用疫苗产品时,一定要慎重。
从理论上说,弱毒苗虽然在实际效果上会好于灭活疫苗,但是在目前的情况下,蓝耳病的免疫还存在着许许多多的问题尚未解决,匆匆忙忙推荐某些疫苗(弱毒或灭活疫苗)的做法值得商榷。
目前针对所谓新变异毒株的疫苗主要是灭活疫苗,其免疫效果,我个人不太了解。
减少养猪生产中抗生素的使用,减少过多种类的疫苗接种,反而是当前提高猪群免疫水平的有效途径之一。
袁世山:这种打苗(尤其是应急免疫)后发病的情况可能会出现。主要原因包括:第一,免疫程序(亦即打苗时机及疫苗剂量)不当:严格来说,应急免疫对蓝耳病效果不好,但如果进行,建议越早越好;注苗前已感染的猪肯定是要发病乃至死亡的;另外,因为蓝耳病疫苗保护性免疫应答迟缓,一般需要3-4周才能起作用,在此期间内感染猪也会发病或死亡。第二,慎选疫苗,正规疫苗质量较好,一般无毒力过高或返强问题。
杨汉春:关于蓝耳病活疫苗的使用在生产上应慎重,从国家相关单位的试验结果来看,现有的活疫苗对流行的变异毒株的免疫保护率不好;至于变异毒株的灭活苗,已有的数据表明,对变异毒株具有较高的免疫保护率,但在实际生产中的免疫效果如何还需要进一步验证,对其他蓝耳病病毒毒株的免疫效果如何还缺乏实验室数据,因蓝耳病病毒本身就容易变异,不同毒株之间的交叉的免疫保护效果就不是很好,这也是防治蓝耳病的难题所在。至于自家组织苗,我认为规模化猪场可以采用这一措施,用采自猪场本身发病死亡猪的组织制成灭活苗(但要灭活彻底)用于本场猪的免疫,也不失为一种有效的方法,但最好不要用于其他猪场。
(樊福好:现任广东省养猪行业协会技术部部长、农业部种猪质量监督检验测试中心基因分析室负责人。)
(袁世山:中国农业科学院上海兽医研究所动物传染病学研究室教授,主持蓝耳病基因工程疫苗研制。)
(杨汉春:中国农业大学动物医学院教授,对猪猪蓝耳病和猪圆环病毒病研究方面有很高的造诣。)
(摘自:《南方农村报》)
图五 蓝耳病导致猪耳朵发绀,母猪流产
4 非特异性免疫与特异性免疫的比较
非特异性免疫与特异性免疫之间有着极为密切的联系。以抗病原体来说,非特异性免疫是基础,它的特点是出现快,作用范围广,但强度较弱,尤其是对某些致病性较强的病原体难以一时消灭,这就需要特异性免疫来发挥作用。特异性免疫的特点是出现较慢,但是针对性强,在作用的强度上也远远超过了没有针对性的非特异性免疫。由于机体在任何时间、任何地点,都有可能接触到各种各样的异物,如果全部都以特异性免疫来对付,机体的消耗就会过大,因此先以非特异性免疫来处理,对机体更为有利。
特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的。例如,进入机体的抗原,如果不经过吞噬细胞的加工处理,多数抗原将无法对免疫系统起到刺激作用,相应的特异性免疫也就不会发生。此外,特异性免疫的形成过程,又反过来增强了机体的非特异性免疫。非特异性免疫与特异性免疫区别见表4。
表4 非特异性免疫与特异性免疫区别
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非特异性免疫 |
特异性免疫 |
范围 |
机体对内外异物都可以发生免疫反应 |
机体仅对某一异物(抗原)产生免疫反应 |
细胞组成 |
黏膜和上皮细胞、吞噬细胞、NK细胞 |
T细胞、B细胞 |
作用时间 |
立刻-96小时内 |
96小时后 |
作用特点 |
非特异作用,抗原识别谱广,不经克隆扩增和分化,即可发挥免疫效应 |
特异性作用,抗原识别专一、经克隆扩增和分化成效应细胞,发挥免疫效应 |
作用时间 |
无免疫记忆,作用时间短 |
有免疫记忆,作用时间长 |
特性 |
非专一性 |
专一性 |
5 提高猪非特异性免疫重要性
在实际生产中我们往往关注特异性免疫,较少重视非特异性免疫。例如,在发生疫病传染时,习惯只用各种方法测抗体,如凝集试验、酶联免疫吸附法(ELISA)、免疫荧光法(IFA)、血清病毒中和试验(SVN)等等。认为抗体上来了就不会发生该病,殊不知在抗体水平合格的情况下还可以发生潜伏感染,如伪狂犬病毒(PRV)的疫苗毒株感染。猪巨细胞病毒(PCMV)可在高水平循环抗体存在下排毒。还有不少场,免疫后部分群体抗体水平始终上不来,人们多归咎于疫苗质量和免疫程序等,很少考虑机体免疫抑制,尤其是巨噬细胞的功能状态。而巨噬细胞在特异性体液免疫应答过程中中扮演了重要角色,起着递呈抗原的作用,巨噬细胞的功能低下将影响特异性免疫,降低免疫应答,见图四。
蓝耳病病毒首先摧毁巨噬细胞功能,使得猪的非特异性免疫受损,继而影响特异性免疫,使猪产生免疫抑制。另外,应激因素、霉菌毒素、有害金属等也是引起猪机体免疫抑制的原因,削弱了猪非特异性免疫功能,使得猪免疫应答反应机制不完善,很多情况下超剂量疫苗接种也无法收到预期效果。因此增强猪机体自身免疫力,提高猪非特异性免疫功能才是蓝耳病及众多免疫抑制病(如圆环病、伪狂犬病)防治的根本出路。