猪流感病毒的流行现状及疫苗研究进展

唐 攀,崔恩慧,李博硕,刘万华,王晶钰,杜恩岐*

(1.西北农林科技大学动物医学院,陕西杨凌 712100;2.榆林市畜牧兽医服务中心,陕西榆林 719000)

猪流感(swine influenza,SI)是由猪流感病毒(Swine influenza virus,SIV)引起的猪急性、接触性呼吸道疾病,临床上以高热、呼吸困难、咳嗽、厌食为特征。SIV感染发病率高、病死率低,能引起感染猪饲料利用率降低、生长发育停滞及体重减轻,SIV也可与其他病原体合并感染导致严重症状及死亡[1]。临床上常见的猪流感病毒亚型主要包括H1N1、H1N2和H3N2,根据病毒基因片段来源的不同又可分为多个谱系。近年来在中国猪群中流行的主要SIV是经典甲型H1N1(Classical swine H1N1,CS H1N1)、欧亚类禽型 H1N1(Eurasian avian-like H1N1,EA H1N1)和类人型H3N2毒株。SIV血清学流行病学调查表明,SIV在我国的分布和演化日趋复杂[2]。本文针对猪流感病毒流行病学特点、进化特征、跨物种传播现状、疫苗研发进展等进行综述,阐明猪流感流行传播现状,为防控提供支持。

1 猪流感病毒的流行病学特点

各个年龄段、性别和品种的猪对本病毒均易感。猪流感的流行具有明显季节性,秋末、早春和冬季易发生,但随着高密度集约化养猪生产方式的普及,猪流感季节性发病的特点已不太明显。猪流感传播迅速,传播范围广,常导致地方性流行或大流行。从传播途径和传染源而言,SIV主要是通过与病猪直接接触后经口鼻传播,带毒猪是猪流感的传染源,该病通常具有1～3 d的潜伏期,感染后 3～5 d为排毒高峰,病猪症状消失后仍可持续带毒2周以上。

猪流感病毒对热、pH及紫外线等环境条件敏感,对干燥和低温抵抗力强。56 ℃ 30 min即可灭活,pH 3.0以下或pH 10.0以上短时间内可失去感染力。SIV为囊膜病毒,对乙醚、氯仿、丙酮等有机溶剂敏感;高锰酸钾、75%乙醇、碘酊、甲醛、环氧乙烷等化学消毒剂均可进行有效灭活。猪流感病毒在5℃浆液中存活6周以上仍有感染性,在20℃浆液中可存活14 d[3],在-70 ℃冻干条件下可稳定保存数年。

2 猪流感病毒的病原学和血清学流行概况

猪流感病毒在我国主要养殖区域广泛分布,H1、H3亚型猪流感在我国东北、华北、华东、华南、华中以及西南等地普遍存在,且部分省市猪群感染呈地方性流行趋势(表1和表2)。对全国近10个养猪重点省份养殖场、屠宰场SIV流行情况调查发现,2012-2013年我国猪群中类禽型H1N1(EA H1N1)、2009甲型H1N1(pdm/09 H1N1)和H3N2亚型SIV抗体阳性率分别为55.52%、13.92%和2%[4]。2016-2017年对广东地区的猪鼻拭子样品、血清样品检测显示,猪流感抗原阳性率为4.53%,H1亚型和H3亚型SIV血清阳性率分别为26.5%和27.3%,证明SIV在广东流行普遍[6]。对山东省猪流感血清学流行情况监测显示,2016-2017年山东省SIV感染比较普遍,SIV抗体总阳性率为63.79%,其中EA H1N1抗体阳性率为56.31%,2009/H1N1抗体阳性率为24.61%,H3N2抗体阳性率为1.61%[7]。对2016年全国不同区域25个重点屠宰场猪血清进行HI抗体检测[8],我国屠宰场猪群中SIV感染比较普遍,EA H1N1、pdm/09 H1N1、CS H1N1、H3、H9抗体阳性率分别为28.12%、23.18%、19.34%、7%和7.41%,华南地区屠宰场猪流感血清平均抗体阳性率为42.02%。对我国不同省份的养猪场SI流行病学调查显示,2020-2021年,猪流感病毒平均阳性率为42.47%,单一亚型SIV的感染中,EA H1N1的血清阳性率最高(22.73%),在2种及以上亚型 SIV的混合感染中,EA H1N1+pdm/09 H1N1的血清阳性率最高(11.73%)[9]。猪流感病毒在我国主要养殖区域广泛流行,且分布及流行毒株越来越复杂,不同亚型毒株的混合感染比例也越来越高,应引起高度重视。

表1 近10年中国主要养殖区域猪流感病毒病原学调查结果

表2 近10年中国主要养殖区域猪流感病毒血清学调查结果

3 猪流感病毒在我国的分布及进化

从数据库GenBank和GISAID上检索到2009-2022年我国猪流感病毒毒株共798例,具有完整毒株序列信息的721例,H1N1、H1N2、H3N2这3种亚型毒株分别为619、35、67例。2013-2022年猪流感病毒毒株共计533例,其中H1N1、H1N2、H3N2这3种亚型毒株数量分别为521、435、8例,毒株涵盖大陆地区24个省份,包含全部主要传统养殖区域,其中广东92例,辽宁80例,山东66例,天津65例,河南44例,河北31例,吉林24例,湖南22例,涵盖主要传统养殖区域,毒株以H1N1亚型为主,H1N2和 H3N2 亚型占比相对较少。筛选近10年中分离自不同省份的159株猪流感病毒代表株全基因序列进行系统发育进化树分析(图1),结果H1N1亚型中欧亚类禽型 H1N1(EA H1N1)是主要组成部分,占比H1N1亚型分离株的90%以上。

a.H3N2; b.CS H1N1; c.EA H1N1

2001年香港首次报道了1株EA H1N1 SIV,随后,EA H1N1 SIVs在我国猪群中广泛流行,2009-2011年,EA H1N1 SIV登录序列数目达到峰值,随后略有下降,但总体仍维持高位。从病毒的流行趋势、遗传进化分析等均可以看出,EA H1N1 SIV已逐渐成为养殖业的重要危害。

4 猪流感的种间传播现状

猪呼吸道中兼具禽SAα-2,3Gal和人SAα-2,6Gal两种唾液酸受体,被认为是流感病毒的“混合器”,在“禽-猪-人”的种间传播中扮演着重要宿主作用。禽源、人源流感病毒在猪体内不发病,但极易重组产生新毒株,进而跨越宿主屏障感染人并造成流行,对公共卫生产生重大威胁。世界多个国家、地区报道过SIV可以感染人并导致机体发病甚至死亡的案例[18-20]。2009年一种新型猪源H1N1流感病毒最先在美国和墨西哥出现,且在短时间内传播至全球30余国家,给人类健康造成巨大威胁[18]。2011年美国发现携带2009/H1N1病毒基因的重组H3N2猪流感病毒,且发现该病毒对人具有致死能力[20]。H1N1亚型流感病毒的宿主范围不断扩大,已证实2009/H1N1流感病毒经基因重排后可以在人、猫、狗、火鸡等多种动物间传播。

对2015-2017年猪场血清样品监测显示[21],猪群中季节性人H1N1和禽流感H9N2的感染率分别为12.9%和10.3%;对养殖人员的血清学调查显示[22],53.1%(17/32)从业者血清中存在猪流感病毒抗体;对美国猪流感流行株的系统发育分析表明[23],2009/H1N1流感病毒的人-猪传播在2009年H1N1大流行后的几年中已持续发生,并成为引起美国SIV遗传多样性的重要原因;对2011年-2018年我国10个主要养猪省份猪流感病毒的流行监测,发现一种主要的突发性EA重组基因型4(G4)病毒,对职业接触人群的血清学监测表明,10.4%(35/338)的饲养人员对该病毒呈阳性反应[19],其中18～35岁养殖人员血清学阳性率为20.5%(9/44),表明G4 EA H1N1病毒已具备较强的传染人类的特性;对分离自家禽的H9N2 禽流感毒株进行了猪感染试验,病毒可在猪上呼吸道复制并脱落,且复制能力相对早前分离株增强,在该地区出现新的重组病毒流行的风险较大[24]。

基因重排已成为人类流感大流行毒株的主要产生方式,有记录以来的5 次流感大流行中,有 3 次均与猪流感病毒相关,1957年亚洲流感(H2N2),1968年“香港流感”以及2009年甲型H1N1流感的毒株都是基因重配株,也都是经过在猪体内基因重配而来。由此可见,猪流感的流行可促进流感病毒的进化,加强对猪流感病毒的监测对公共卫生安全很重要。

5 猪流感疫苗研发现状

疫苗接种是防控SIV最有效的方法。国内外使用最多是H1亚型和H3亚型单价或双价SIV全病毒灭活疫苗,已在中、美、欧等多个国家实现商品化供应。然而,猪流感及人季节流感灭活疫苗的生产仍严重依赖鸡胚,存在明显的缺陷,当大流行来临时可能因鸡胚供应不足而妨碍疫苗生产,此外,因病毒在鸡胚中连续传代极易产生关键位点的适应性突变,导致抗原性改变,进而降低疫苗的有效性。

新型基因工程疫苗成为流感疫苗研究的热点,且取得了较大进展。一种基于流行CS和EA H1N1 SIV的HA和NA基因二价重组H1N1流感病毒灭活疫苗,用致死剂量的EA SH1病毒或CS G11病毒攻击小鼠,发现二价疫苗具有完全保护作用,而单价疫苗无法产生完全保护作用[25];通过反向遗传方法设计猪流感二价减毒活疫苗(LAIV)并验证在猪体内的保护作用,结果LAIV可以在猪体内刺激产生较高的保护性抗体反应,在随后的H1N2和H3N2病毒攻击试验中也表现出较好的保护效果[26];表达禽样H1N1猪流感病毒HA基因的重组腺病毒(rAd5-avH1HA)活载体疫苗,Balb/c小鼠模型发现,两剂免疫后小鼠体内产生了高水平的血凝抑制抗体,并能防御同源H1N1和异源H1N1病毒攻击造成的损伤[27];用杆状病毒-昆虫细胞表达系统表达了H1和H3亚型猪流感病毒血凝素蛋白的二价纳米颗粒疫苗,纳米颗粒疫苗表现出比灭活疫苗更高的抗体水平和攻毒保护效果,MF59和CPG佐剂能显著促进小鼠抗体水平及对不同病毒攻击的保护效果[28];以变异伪狂犬病病毒基因缺失毒株(rSMXΔgI/gEΔTK)为载体开发了表达H1N1亚型猪流感病毒 HA 基因的基因工程亚单位苗,攻毒保护试验显示两种疫苗单独及联合免疫对小鼠均有较好的保护力,保护率分别为85.7%、85.7%和71.4%[29]。

6 猪流感的综合防控措施

针对猪流感病毒尚无有效的治疗药物,加强免疫接种,提高饲养管理水平和落实生物安全防护措施是控制猪流感流行的关键。①做好疫情预测。我国动物疫病预测方法研究起步晚,面对非洲猪瘟等重大动物疫病突发频发的态势,各级疫控部门加大监测预警体系,特别是对预警方法的研究及系统软件的开发,以期在疫情初期早预警、快处理,减少疫情对经济发展的影响。②加强疫苗免疫。猪流感病毒具有多个亚型,其中H1和H3亚型流行最为广泛,接种二价疫苗可获得到较好的保护作用,现阶段国内已上市的猪流感灭活疫苗涵盖H1N1 LN株、H1N1 TJ株及H3N2 HLJ株,要密切关注病毒的进化特征,开展猪流感病毒流行毒株抗原替换工作。③提高饲养管理水平。在猪流感高发的冬春季节,加强舍内温度控制,做好猪群特别是自身免疫力低下仔猪群的防寒保暖尤为重要。同时,注意保持舍内良好通风,防止氨、硫化氢等毒害气体聚集而刺激猪群呼吸道,进而诱发猪流感等呼吸道疾病。此外,合理搭配日粮,适当提高蛋白质水平及添加维生素、矿物质等,保证猪群足够的营养摄入,提高抗病力。④落实生物安全防护。建立并配套高效的消毒、隔离设施,实行封闭式管理,对进出养殖场的人员和车辆进行严格消毒,做好厂区内公共区域环境消毒及猪舍熏蒸消毒、带猪喷雾消毒等,降低环境病毒载量。坚持“早发现、早隔离”,防止扩散。实施全进全出,自繁自养,高度重视引种生物安全,严格执行隔离检疫制度和措施。⑤完善标准化培训水平。通过高标准的定期培训,内化养殖和技术人员的疫病防控意识,提高饲养和防疫专业技能,配合畜牧兽医主管部门推进各项动物免疫及防疫制度,同时严格落实场内猪群健康、免疫、评估等各项措施,对不按照规定进行饲养管理的人员进行追责。