【分享】禽传染性支气管炎病毒：感染、进化与免疫

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冠状病毒具有非常强的宿主特异性；甲型和乙型冠状病毒仅感染哺乳动物，丙型冠状病毒仅感染家禽，而丁型冠状病毒的宿主范围更广，包括野生鸟类和一些哺乳动物。

冠状病毒是有包膜的、单链RNA病毒。病毒粒子（完整、具有感染性的病毒颗粒）呈球形，直径约为125纳米（nm）。冠状病毒表面有独特的、棒状的刺突结构，因此得名"冠状"（corona，拉丁语中意为"王冠"）。它们拥有异常庞大的基因组，以传染性支气管炎病毒（IBV）为例，其基因组大小约为27,600个核苷酸。包裹病毒的包膜由两层脂质组成，其中含有病毒蛋白。这些病毒蛋白对于病毒的感染性是必需的，因此当包膜被破坏时，病毒就失去了感染性。脂质包膜容易被干燥、加热和清洁剂破坏，因此病毒在细胞外的存活能力有限，相对容易通过清洁和消毒灭活。

病毒的主要蛋白

传染性支气管炎病毒的基因组编码四种主要结构蛋白：刺突蛋白（S）、膜蛋白（M）、包膜蛋白（E）和核衣壳蛋白（N）。其中S、M和E蛋白与病毒包膜相关联。

刺突蛋白

这是一种糖蛋白，构成了病毒表面独特的棒状刺突结构。该蛋白介导病毒附着并进入宿主细胞。它有两个亚基：S1亚基（约500-550个氨基酸）负责识别并结合宿主细胞受体，S2亚基（630个氨基酸）负责病毒与细胞膜的融合，使病毒基因组得以进入宿主细胞。在IBV的所有结构蛋白中，刺突蛋白是主要的抗原成分，负责诱导产生针对病毒的中和抗体和保护性免疫。该蛋白的S1亚基包含多个用于病毒中和及血清型特异性抗体的表位（抗原决定簇）。在S2亚基中也鉴定出了三个表位，但这些表位诱导的抗体是否具有病毒中和活性尚不确定。

膜蛋白

这种糖蛋白是病毒粒子中含量最丰富的结构蛋白。据认为，该蛋白维持着病毒的形态。

包膜蛋白

包膜蛋白在病毒中含量较少。该蛋白的主要功能是促进病毒从宿主细胞的组装和释放。

核衣壳蛋白

这种蛋白在病毒组装过程中与病毒RNA结合而形成。它是冠状病毒中含量最丰富的蛋白。该蛋白是一种主要的免疫原，能激发细胞免疫应答。

感染的启动

为了成功启动感染，病毒必须克服细胞膜屏障。这是通过病毒与细胞膜的融合实现的。当病毒通过S蛋白的S1亚单位介导的过程附着于细胞受体后，S蛋白的S2亚单位与宿主细胞的细胞膜融合，病毒RNA进入细胞。病毒在宿主细胞的细胞质中复制和组装。然后，通过出芽穿过细胞膜的方式释放并获取脂质包膜。

病毒基因型、毒株、血清型

基于整个S1基因测序和分析的基因分类方案已被提出用于IBV。在该方案中，IBV被分为六个遗传上不同的基因型（GI、GII、GIII、GIV、GV、GVI），包含32个谱系。其中27个谱系被归入基因型I。其余每个基因型各包含一个谱系。这些谱系中的一些分布在多个大洲、国家或地区，而另一些则仅存在于特定的地理区域。每个谱系包含不同的病毒，每个病毒被称为一个毒株并被赋予一个特定的名称（例如GA08、Arkansas、QX、Italy02等）。因此，根据这种基因分型方案，"毒株"一词指的是一个基因型中某个谱系内病毒的名称。

对IBV毒株的基因测序和系统发育分析表明，不同的毒株可能源自同一个祖先（马萨诸塞州IBV），通过基因突变和由于免疫压力、频繁的混合感染以及活疫苗的广泛使用而发生的基因重组产生。毒株之间的基因组相关性程度各不相同。

IBV没有血清学分型系统，但可以使用无特定病原体鸡胚进行交叉中和试验，以确定毒株之间的免疫交叉反应性。通常，血清型组与分类系统中的基因型组相对应。

病毒的进化

传染性支气管炎病毒是一种持续进化的病毒。由于病毒基因组的突变，新的病毒变异株在全球不断出现。病毒复制过程中的自发错误（核苷酸替换、缺失、插入和重组）导致病毒进化和新变异株的出现。编码特定病毒蛋白的基因发生突变，可导致该蛋白的氨基酸组成发生变化。IBV变异株的定义是由于编码S1蛋白的基因发生突变而导致该蛋白氨基酸组成发生变化，而仅需氨基酸组成的少数变化就可能产生新的变异株。比较整个S1基因通常用于确定IBV毒株的相关性以及阐明IBV的进化。S2亚基基因比S1亚基基因更保守，在变异株之间具有高度的核苷酸同一性。由于基因组突变导致的其他病毒蛋白的变化也可能影响病毒的毒力。

免疫

如前所述，S1蛋白是病毒的主要抗原成分；它包含负责诱导中和抗体和保护性免疫的表位（蛋白质内的短链氨基酸）。不同毒株的表位氨基酸组成可能不同，这会改变蛋白质的三维形状，因此由一个毒株诱导的免疫不能提供针对其他毒株的充分保护。IBV进化和变异的能力给使用市售疫苗保护鸡群免受该病侵害带来了挑战，因为针对单个IBV毒株的疫苗提供的交叉保护很差。有些毒株在基因组和抗原上关系更近（如Mass和Conn），而另一些则较远（如GA98和Ark），因此前者彼此之间往往能提供更多的交叉保护。

局部免疫与全身免疫

呼吸道（鼻道、气管）和结膜上皮是IBV进入和复制的初始部位，因此呼吸道局部黏膜免疫在保护家禽方面起着重要作用。局部抗体（主要是IgA）中和病毒并抑制其附着于黏膜上皮细胞。通过喷雾接种的减毒活疫苗能刺激局部免疫和细胞介导免疫。哈德氏腺和泪腺产生局部IgA，而被激活的CD8+和CD4+淋巴细胞则在清除呼吸道感染中发挥作用。

循环抗体在保护免受呼吸道感染中的作用存在争议。多项研究表明，循环抗体滴度与呼吸道保护作用并不相关。然而，对于产蛋母鸡来说，高水平的循环抗体对于保护生殖道免受感染、防止产蛋量下降和蛋壳质量恶化至关重要。由疫苗诱导的循环抗体（主要是IgG）限制了病毒从呼吸道向其他易感器官（包括肾脏和生殖道）的传播。

疫苗接种

传染性支气管炎是一种需要将疫苗接种作为控制策略一部分的疾病。目前有减毒活疫苗和灭活疫苗可用。灭活疫苗含有佐剂以诱导强大、持久的免疫力，但不会诱导强烈的细胞免疫应答。

对于肉鸡，由于其寿命短，仅使用活疫苗。对于蛋鸡和种鸡等寿命长的家禽，免疫程序包括仅使用活疫苗或活疫苗与灭活疫苗联合使用。

通过设计合理的免疫程序、正确处理疫苗并给予全剂量，仅使用活疫苗也有可能达到与活/灭活疫苗程序相似的足够的田间保护效果。活疫苗通常从2周龄开始，每隔3-6周接种一次，每次后续接种都建立在先前接种的基础上，要么通过改变血清型，要么通过使用更"活跃"的疫苗或接种方法来增强免疫原性。

在全程活疫苗免疫程序中，产蛋期间也应每6-8周进行一次活疫苗加强免疫，以维持生产期间的局部免疫力。在活/灭活联合免疫程序中，首先接种活疫苗以保护后备母鸡，并为免疫系统提供启动，使其对灭活疫苗产生最佳反应。细胞免疫（活疫苗）和强效体液免疫（灭活疫苗）的结合，使母鸡为应对产蛋高峰期及以后的田间攻毒做好了最充分的准备。

新田间变异株的不断出现是家禽业面临的一个长期问题。没有一种单一的疫苗能够针对所有不同的毒株/变异株提供全面保护。S1蛋白氨基酸序列与田间病毒同源的疫苗病毒可能提供全面保护，但不可能为所有不同的毒株/变异株都开发出一种活疫苗。然而，已有研究表明，对于特定的田间病毒，某些疫苗可能比其他疫苗提供更好的部分保护。在田间条件下，通常使用两种或多种类型的IBV疫苗组合，以最大化交叉保护。疫苗对田间病毒的交叉保护效果最好通过鸡只攻毒试验来确定。在商业家禽群中，可能会采用试错法来确定针对该地区流行的田间病毒的最佳疫苗或疫苗组合。

异源疫苗病毒的交叉保护可能是由于中和抗体与S1蛋白中的保守表位结合所致。如前所述，S1蛋白中有多个表位。S1基因的突变可能仅导致部分表位的氨基酸序列发生改变。其余保守的表位仍然可以激发同源抗体，从而提供保护性免疫。此外，比S1蛋白更保守的S2蛋白也具有可能在激发保护性抗体方面发挥作用的表位。

母源抗体（被动免疫）与保护作用

IBV的母源抗体可能仅能为刚孵化的雏鸡提供短期的感染保护。抗体（IgG）从接种疫苗的母鸡通过卵黄传递到后代，并存在于雏鸡的血清和呼吸道黏液中。一项研究发现，孵出时母源抗体水平高的雏鸡在1日龄时对IBV攻毒具有极佳的保护作用，但在7日龄时则没有。这种保护作用与局部呼吸道抗体水平显著相关，而与血清抗体无关。有趣的是，另一项研究发现，用活疫苗对1日龄雏鸡进行免疫，由于疫苗病毒与母源抗体结合并被部分中和，导致母源抗体水平迅速下降。由于母源抗体持续时间短，新孵出的雏鸡在孵化场会通过喷雾接种减毒活疫苗以诱导主动免疫应答。对于饲养超过50日龄的肉鸡，有时会在16至18日龄之间通过另一次喷雾接种进行加强免疫。

气管健康监测的概念

传染性支气管炎病毒会对气管造成严重损害，并使鸡易发生继发性细菌感染，尤其是大肠杆菌感染。对商业鸡群中特定日龄鸡只的气管进行组织病理学分析，可以提供有关该鸡群所用IBV疫苗保护效果的信息。当然，需要谨记的是，气管炎也可能由其他呼吸道病原体引起。可以基于气管的组织病理学变化开发评分系统来评估气管健康。这是一个可能需要进一步探索的新概念。



41日龄肉鸡的气管炎（气管炎症）

通过PCR检测，该气管样本的传染性支气管炎病毒呈阳性。

作者思考

"传染性支气管炎"这个疾病名称实际上是用词不当。肺支气管树内的病变（支气管炎病变）通常不存在或很轻微。因此，"传染性支气管炎"这个名称并不能反映病毒的组织发病机制。气管炎是IBV在鸡身上引起的一贯性病变。感染某些变异株时，气囊炎可能很严重。"禽冠状病毒性气管炎"这个名称可能更准确地反映了病毒对气管的显著致病性。根据我作为禽病理学家和兽医诊断实验室诊断医师的经验，诊断传染性支气管炎的最佳方法是气管的组织病理学检查和对气管进行IBV的PCR检测。组织病理学和PCR结果应始终结合解读，才能确立传染性支气管炎的诊断。

致谢：作者感谢Brian Jordan博士和Kalen Cookson博士提供的意见和编辑协助。

来源：鸡保姆