豬流感病毒的流行現狀及疫苗研究進展

唐 攀,崔恩慧,李博碩,劉萬華,王晶鈺,杜恩岐*

(1.西北農林科技大學動物醫學院,陜西楊凌 712100;2.榆林市畜牧獸醫服務中心,陜西榆林 719000)

豬流感(swine influenza,SI)是由豬流感病毒(Swine influenza virus,SIV)引起的豬急性、接觸性呼吸道疾病,臨床上以高熱、呼吸困難、咳嗽、厭食為特征。SIV感染發病率高、病死率低,能引起感染豬飼料利用率降低、生長發育停滯及體重減輕,SIV也可與其他病原體合并感染導致嚴重癥狀及死亡[1]。臨床上常見的豬流感病毒亞型主要包括H1N1、H1N2和H3N2,根據病毒基因片段來源的不同又可分為多個譜系。近年來在中國豬群中流行的主要SIV是經典甲型H1N1(Classical swine H1N1,CS H1N1)、歐亞類禽型 H1N1(Eurasian avian-like H1N1,EA H1N1)和類人型H3N2毒株。SIV血清學流行病學調查表明,SIV在我國的分布和演化日趨復雜[2]。本文針對豬流感病毒流行病學特點、進化特征、跨物種傳播現狀、疫苗研發進展等進行綜述,闡明豬流感流行傳播現狀,為防控提供支持。

1 豬流感病毒的流行病學特點

各個年齡段、性別和品種的豬對本病毒均易感。豬流感的流行具有明顯季節性,秋末、早春和冬季易發生,但隨著高密度集約化養豬生產方式的普及,豬流感季節性發病的特點已不太明顯。豬流感傳播迅速,傳播范圍廣,常導致地方性流行或大流行。從傳播途徑和傳染源而言,SIV主要是通過與病豬直接接觸后經口鼻傳播,帶毒豬是豬流感的傳染源,該病通常具有1～3 d的潛伏期,感染后 3～5 d為排毒高峰,病豬癥狀消失后仍可持續帶毒2周以上。

豬流感病毒對熱、pH及紫外線等環境條件敏感,對干燥和低溫抵抗力強。56 ℃ 30 min即可滅活,pH 3.0以下或pH 10.0以上短時間內可失去感染力。SIV為囊膜病毒,對乙醚、氯仿、丙酮等有機溶劑敏感;高錳酸鉀、75%乙醇、碘酊、甲醛、環氧乙烷等化學消毒劑均可進行有效滅活。豬流感病毒在5℃漿液中存活6周以上仍有感染性,在20℃漿液中可存活14 d[3],在-70 ℃凍干條件下可穩定保存數年。

2 豬流感病毒的病原學和血清學流行概況

豬流感病毒在我國主要養殖區域廣泛分布,H1、H3亞型豬流感在我國東北、華北、華東、華南、華中以及西南等地普遍存在,且部分省市豬群感染呈地方性流行趨勢(表1和表2)。對全國近10個養豬重點省份養殖場、屠宰場SIV流行情況調查發現,2012-2013年我國豬群中類禽型H1N1(EA H1N1)、2009甲型H1N1(pdm/09 H1N1)和H3N2亞型SIV抗體陽性率分別為55.52%、13.92%和2%[4]。2016-2017年對廣東地區的豬鼻拭子樣品、血清樣品檢測顯示,豬流感抗原陽性率為4.53%,H1亞型和H3亞型SIV血清陽性率分別為26.5%和27.3%,證明SIV在廣東流行普遍[6]。對山東省豬流感血清學流行情況監測顯示,2016-2017年山東省SIV感染比較普遍,SIV抗體總陽性率為63.79%,其中EA H1N1抗體陽性率為56.31%,2009/H1N1抗體陽性率為24.61%,H3N2抗體陽性率為1.61%[7]。對2016年全國不同區域25個重點屠宰場豬血清進行HI抗體檢測[8],我國屠宰場豬群中SIV感染比較普遍,EA H1N1、pdm/09 H1N1、CS H1N1、H3、H9抗體陽性率分別為28.12%、23.18%、19.34%、7%和7.41%,華南地區屠宰場豬流感血清平均抗體陽性率為42.02%。對我國不同省份的養豬場SI流行病學調查顯示,2020-2021年,豬流感病毒平均陽性率為42.47%,單一亞型SIV的感染中,EA H1N1的血清陽性率最高(22.73%),在2種及以上亞型 SIV的混合感染中,EA H1N1+pdm/09 H1N1的血清陽性率最高(11.73%)[9]。豬流感病毒在我國主要養殖區域廣泛流行,且分布及流行毒株越來越復雜,不同亞型毒株的混合感染比例也越來越高,應引起高度重視。

表1 近10年中國主要養殖區域豬流感病毒病原學調查結果

表2 近10年中國主要養殖區域豬流感病毒血清學調查結果

3 豬流感病毒在我國的分布及進化

從數據庫GenBank和GISAID上檢索到2009-2022年我國豬流感病毒毒株共798例,具有完整毒株序列信息的721例,H1N1、H1N2、H3N2這3種亞型毒株分別為619、35、67例。2013-2022年豬流感病毒毒株共計533例,其中H1N1、H1N2、H3N2這3種亞型毒株數量分別為521、435、8例,毒株涵蓋大陸地區24個省份,包含全部主要傳統養殖區域,其中廣東92例,遼寧80例,山東66例,天津65例,河南44例,河北31例,吉林24例,湖南22例,涵蓋主要傳統養殖區域,毒株以H1N1亞型為主,H1N2和 H3N2 亞型占比相對較少。篩選近10年中分離自不同省份的159株豬流感病毒代表株全基因序列進行系統發育進化樹分析(圖1),結果H1N1亞型中歐亞類禽型 H1N1(EA H1N1)是主要組成部分,占比H1N1亞型分離株的90%以上。

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

2001年香港首次報道了1株EA H1N1 SIV,隨后,EA H1N1 SIVs在我國豬群中廣泛流行,2009-2011年,EA H1N1 SIV登錄序列數目達到峰值,隨后略有下降,但總體仍維持高位。從病毒的流行趨勢、遺傳進化分析等均可以看出,EA H1N1 SIV已逐漸成為養殖業的重要危害。

4 豬流感的種間傳播現狀

豬呼吸道中兼具禽SAα-2,3Gal和人SAα-2,6Gal兩種唾液酸受體,被認為是流感病毒的“混合器”,在“禽-豬-人”的種間傳播中扮演著重要宿主作用。禽源、人源流感病毒在豬體內不發病,但極易重組產生新毒株,進而跨越宿主屏障感染人并造成流行,對公共衛生產生重大威脅。世界多個國家、地區報道過SIV可以感染人并導致機體發病甚至死亡的案例[18-20]。2009年一種新型豬源H1N1流感病毒最先在美國和墨西哥出現,且在短時間內傳播至全球30余國家,給人類健康造成巨大威脅[18]。2011年美國發現攜帶2009/H1N1病毒基因的重組H3N2豬流感病毒,且發現該病毒對人具有致死能力[20]。H1N1亞型流感病毒的宿主范圍不斷擴大,已證實2009/H1N1流感病毒經基因重排后可以在人、貓、狗、火雞等多種動物間傳播。

對2015-2017年豬場血清樣品監測顯示[21],豬群中季節性人H1N1和禽流感H9N2的感染率分別為12.9%和10.3%;對養殖人員的血清學調查顯示[22],53.1%(17/32)從業者血清中存在豬流感病毒抗體;對美國豬流感流行株的系統發育分析表明[23],2009/H1N1流感病毒的人-豬傳播在2009年H1N1大流行后的幾年中已持續發生,并成為引起美國SIV遺傳多樣性的重要原因;對2011年-2018年我國10個主要養豬省份豬流感病毒的流行監測,發現一種主要的突發性EA重組基因型4(G4)病毒,對職業接觸人群的血清學監測表明,10.4%(35/338)的飼養人員對該病毒呈陽性反應[19],其中18～35歲養殖人員血清學陽性率為20.5%(9/44),表明G4 EA H1N1病毒已具備較強的傳染人類的特性;對分離自家禽的H9N2 禽流感毒株進行了豬感染試驗,病毒可在豬上呼吸道復制并脫落,且復制能力相對早前分離株增強,在該地區出現新的重組病毒流行的風險較大[24]。

基因重排已成為人類流感大流行毒株的主要產生方式,有記錄以來的5 次流感大流行中,有 3 次均與豬流感病毒相關,1957年亞洲流感(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,也都是經過在豬體內基因重配而來。由此可見,豬流感的流行可促進流感病毒的進化,加強對豬流感病毒的監測對公共衛生安全很重要。

5 豬流感疫苗研發現狀

疫苗接種是防控SIV最有效的方法。國內外使用最多是H1亞型和H3亞型單價或雙價SIV全病毒滅活疫苗,已在中、美、歐等多個國家實現商品化供應。然而,豬流感及人季節流感滅活疫苗的生產仍嚴重依賴雞胚,存在明顯的缺陷,當大流行來臨時可能因雞胚供應不足而妨礙疫苗生產,此外,因病毒在雞胚中連續傳代極易產生關鍵位點的適應性突變,導致抗原性改變,進而降低疫苗的有效性。

新型基因工程疫苗成為流感疫苗研究的熱點,且取得了較大進展。一種基于流行CS和EA H1N1 SIV的HA和NA基因二價重組H1N1流感病毒滅活疫苗,用致死劑量的EA SH1病毒或CS G11病毒攻擊小鼠,發現二價疫苗具有完全保護作用,而單價疫苗無法產生完全保護作用[25];通過反向遺傳方法設計豬流感二價減毒活疫苗(LAIV)并驗證在豬體內的保護作用,結果LAIV可以在豬體內刺激產生較高的保護性抗體反應,在隨后的H1N2和H3N2病毒攻擊試驗中也表現出較好的保護效果[26];表達禽樣H1N1豬流感病毒HA基因的重組腺病毒(rAd5-avH1HA)活載體疫苗,Balb/c小鼠模型發現,兩劑免疫后小鼠體內產生了高水平的血凝抑制抗體,并能防御同源H1N1和異源H1N1病毒攻擊造成的損傷[27];用桿狀病毒-昆蟲細胞表達系統表達了H1和H3亞型豬流感病毒血凝素蛋白的二價納米顆粒疫苗,納米顆粒疫苗表現出比滅活疫苗更高的抗體水平和攻毒保護效果,MF59和CPG佐劑能顯著促進小鼠抗體水平及對不同病毒攻擊的保護效果[28];以變異偽狂犬病病毒基因缺失毒株(rSMXΔgI/gEΔTK)為載體開發了表達H1N1亞型豬流感病毒 HA 基因的基因工程亞單位苗,攻毒保護試驗顯示兩種疫苗單獨及聯合免疫對小鼠均有較好的保護力,保護率分別為85.7%、85.7%和71.4%[29]。

6 豬流感的綜合防控措施

針對豬流感病毒尚無有效的治療藥物,加強免疫接種,提高飼養管理水平和落實生物安全防護措施是控制豬流感流行的關鍵。①做好疫情預測。我國動物疫病預測方法研究起步晚,面對非洲豬瘟等重大動物疫病突發頻發的態勢,各級疫控部門加大監測預警體系,特別是對預警方法的研究及系統軟件的開發,以期在疫情初期早預警、快處理,減少疫情對經濟發展的影響。②加強疫苗免疫。豬流感病毒具有多個亞型,其中H1和H3亞型流行最為廣泛,接種二價疫苗可獲得到較好的保護作用,現階段國內已上市的豬流感滅活疫苗涵蓋H1N1 LN株、H1N1 TJ株及H3N2 HLJ株,要密切關注病毒的進化特征,開展豬流感病毒流行毒株抗原替換工作。③提高飼養管理水平。在豬流感高發的冬春季節,加強舍內溫度控制,做好豬群特別是自身免疫力低下仔豬群的防寒保暖尤為重要。同時,注意保持舍內良好通風,防止氨、硫化氫等毒害氣體聚集而刺激豬群呼吸道,進而誘發豬流感等呼吸道疾病。此外,合理搭配日糧,適當提高蛋白質水平及添加維生素、礦物質等,保證豬群足夠的營養攝入,提高抗病力。④落實生物安全防護。建立并配套高效的消毒、隔離設施,實行封閉式管理,對進出養殖場的人員和車輛進行嚴格消毒,做好廠區內公共區域環境消毒及豬舍熏蒸消毒、帶豬噴霧消毒等,降低環境病毒載量。堅持“早發現、早隔離”,防止擴散。實施全進全出,自繁自養,高度重視引種生物安全,嚴格執行隔離檢疫制度和措施。⑤完善標準化培訓水平。通過高標準的定期培訓,內化養殖和技術人員的疫病防控意識,提高飼養和防疫專業技能,配合畜牧獸醫主管部門推進各項動物免疫及防疫制度,同時嚴格落實場內豬群健康、免疫、評估等各項措施,對不按照規定進行飼養管理的人員進行追責。