微生物论文口蹄疫病毒解决方案

　 石 河 子 大 学

　本 科 生 课 程 考 试 试 卷 封 面

　 课程名称 病毒学

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　口蹄疫病毒

　【摘要】口蹄疫病毒( Foot-and-Mouth Disease Virus, FMDV) 可导致牛、羊、猪等发生口蹄疫( Foot-and-mouth disease, FMD) , 该病毒有7种血清型, 并具有高度变异性、适应性及持续感染特点, 使得该病不能有效被控制而在许多国家和地区重新暴发和流行。它被世界动物卫生组织（OIE）列为必报动物疫病之首，在我国也将其定为发生时依法必须上报的重大动物传染病[1]。本文主要从口蹄疫病毒的形态结构化学组成；自然界的分布；复制；感染途径和传播方式；病毒的症状；病毒的防治几个方面展开研究，旨在为该病的预防与治疗提供理论依据。

　【关键词】口蹄疫病毒；形态分布；复制；感染；传播；防治

　口蹄疫病毒对外界环境的抵抗力很强，不怕干燥，在自然条件下，含病毒的组织与污染的饲料、饲草、皮毛及土壤等保持传染性达数周至数月之久[2]。粪便中的病毒在温暖的季节可存活 29~33 d，在冻结条件下可以越冬，但对酸和碱十分敏感，易被碱性或酸性消毒药杀死。目前，呈世界范围流行的主要是 O 型口蹄疫，其次为 A 型和 C 型，Asia I 型局限于亚洲，SAT1 型、SAT2 型和 SAT3 型主要流行于非洲，SAT1 型和 SAT2 型曾在亚洲出现过，海南最常发生的是O型口蹄疫[2]。

　一、形态结构和化学组成

　口蹄疫病毒（Foot and Mouth Disease Virus，FMDV）属于小RNA病毒科，口蹄疫病毒属，该病毒有七个血清型，各型之间无交叉保护反应。FMDV基因组RNA全长约8.5kb，依次为5’UTR、ORF和3’UTR组成，其中5’UTR长约1300bp，含有VPg二级结构、poly（C）区段和内部核糖体进入位点等；ORF约6.5kb，由L基因、P1结构蛋白基因、P2和P3非结构蛋白基因以及其始密码子和终止密码子组成。

　 图1a 图1b

　二、自然分布

　1、流行态势和地理分布 近十几年以来，全世界FMD流行态势有所变化，但总体依然如故，即发达国家继续享受无FMD地位，发展中国家未摆脱FMD危害。目前全球有50多个国家和地区被OIE认定为无FMD国家。除北美和大洋洲继续保持无FMD状态外，部分欧洲国家（如英国、法国、荷兰等国）于本世纪初再次暴发了FMD，而亚洲、非洲大多数地区依然是FMD的重疫区。

　根据英国动物卫生研究所公布的近十年全球口蹄疫地理分布图可见：O型和A型分布在亚、非、南美大部分地区；C型主要分布于南美和亚洲的印度、哈萨克斯坦等国，且流行频率不高并趋于消亡；亚洲1型和南非的三个型有明显的地域性，亚洲1型局限于东南亚、南亚和中东，而南非三个型仅在非洲大陆流行。

　周边国家流行态势及对我国的威胁 据OIE 口蹄疫参考实验室2006年的检测报告表明，亚洲17个送检国家或地区中，有16个检出FMD：我国北部邻国蒙古和俄罗斯有O型FMD流行；西部的尼泊尔、塔吉克斯坦、科威特、黎巴嫩有O型FMD流行；巴基斯坦、哈萨克斯坦、伊拉克有O、A型FMD流行；土耳其和伊朗有O、A、AsiaⅠ型FMD流行；南部的孟加拉共和国、缅甸、老挝、越南、柬埔寨、马来西亚、斯里兰卡流行O型FMD，且泰国有O、A、AsiaⅠ型FMD流行。由此可以看出亚洲FMD流行广泛，疫情复杂。我国有两万多公里长的国境线，且周边邻国均有口蹄疫流行，疫病传入几率很高。我国东与经常暴发疫情的日本、韩国、中国台湾隔海相望，南与疫情常年发生的越南、缅甸陆路相通，北与老疫区俄罗斯、蒙古毗邻而居。从所存在的病毒血清学种类，病毒存储和变异的自然环境，以及社会、经济等方面的诸多因素来综合分析，更大的威胁则来自于位于我国西南的有“FMD毒库”之称的印度和西北的“病毒通道”中亚数国。由此，可以看出，我国被置身于FMD重疫区的重重包围之中，我国周边国家的A、C、Asia l等毒型和众多的O型变异株随时都有可能入侵，如1999年牛O型口蹄疫大流行、2003年牛Asia l型疫情和今年初出现的牛A型口蹄疫。FMDV）通过细胞表面的受体与宿主细胞吸附,经过穿透和脱壳, 在细胞内进行翻译、转录、复制和病毒装配。与其他小RNA病毒相似, 在感染4—6h后, 形成的感染性病毒粒子会导致细胞病变[3-4]。

　1、吸附、穿透和脱壳

　 FMDV与宿主细胞的吸附是病毒蛋白与细胞膜表面分子( 受体) 特异性结合的过程, 也是病毒感染细胞的先决条件。

　2、病毒的翻译

　 FMDV进入宿主细胞后, 先利用细胞的翻译起始因子和核糖体合成病毒蛋白。而FMDV蛋白翻译起始结构是正链RNA上的IRES, 是一种不依赖帽子结构的高度结构化元件。在病毒蛋白翻译过程中, Lpro发挥了重要作用。Lpro可特异性地降解宿主翻译起始因子eIF-4G, 导致宿主依赖帽子结构的mRNA翻译关闭, 但是FMDVRNA可以通过IRES利用不依赖帽子结构的形式启始翻译, 从而不需要eIF-4G参与, 自由地利用宿主蛋白合成机制( 如核糖体和酶类等) 合成病毒蛋白, 因此Lpro被认为是FMDV的毒力因子。FMDVL蛋白是一种半胱氨酸蛋白酶, 以二聚体形式存在[ 4]。另外, 3C蛋白是FMDV的一种蛋白酶, 能单独发挥作用, 可以催化病毒聚合蛋白裂解和宿主蛋白裂解, 同时可能抑制宿主细胞基因正常转录[6]。

　3、病毒的转录和基因复制

　病毒RNA复制时, 首先是正链RNA在3Dpol作用下, 从其3'端合成其互补链, 再以负链为模板合成子代正链RNA。在此过程中, FMDV的非结构蛋白发挥了重要作用。3B蛋白是由编码区3个串联重复的非等同的基因编码的, 可以产生3种不同的3B蛋白( VPg) , 该基因相当稳定, VPg基因的拷贝数与RNA病毒的感染力有关, 只有在3个VPg基因都编码的情况下, FM-DV才最适于生存。携带pUpU结构的VPg 蛋白可以与3'端的poly( A) 结合作为病毒RNA合成时的引物蛋白, 这种特殊的RNA复制方式与宿主mRNA转录不同, 因而在宿主RNA合成受到抑制时, 并不影响病毒RNA的合成。而且该基因还参与病毒装配, 只有在病毒RNA与VPg 结合后才能够被装入病毒。因此, 只要VPg保持完整, 才可能形成具有感染性的病毒粒子。

　3A被认为是小RNA病毒复制复合体与膜结构结合的锚定蛋白, 与病毒诱导的细胞病理效应和阻断细胞内蛋白的分泌有关[ 7]。3A似乎与FMDV的致病性有密切的关系, 不同血清型FMDV3A编码区的改变或缺失均会减弱其对牛的致病力[8]。最近韩国学者的研究结果表明, FMDV宿主嗜性改变并非单独的3A蛋白缺失就能解释的。另外, 3D为R依赖的RNA聚合酶, 催化病毒RNA的合成, 3D编码区相对保守。

　这样病毒以VPg 为引物, 以3D为RNA聚合酶, 以3A、2B、2CRNA，再以负链RNA为模板合成正链RNA。

　4、装配成熟

　在具备包装所需的蛋白和RNA后, FMDV开始包装病毒粒子。首先衣壳蛋白P1被3C蛋白酶分解为VP0、VP1和VP3, 这三种蛋白相互作用形成一个非对称的原体, 5个原体形成1个14S五聚体, 12个14S五聚体形成一个80S空衣壳。正链VPg RNA进入80S空衣壳形成前病毒粒子, 随后前病毒粒子经切割即VP0裂解为VP2和VP4而成为有侵染力的病毒粒子, 完成病毒颗粒的组装。当包装后的有侵染力的病毒颗粒在细胞中大量增殖造成细胞损伤时, 细胞裂解、死亡, 病毒粒子被释放到胞外, 侵染新的宿主细胞。

　四、感染途径和传播方式

　口蹄疫的主要传播途径是消化道和呼吸道、损伤的皮肤、黏膜以及完整皮肤（如乳房皮肤）、黏膜（眼结膜）。另外还可通过空气，也可以通过尿、奶、精液和唾液等途径传播。2a），按压有痛感，不久在蹄蹱、蹄冠和蹄叉等处形成水泡。泡内充满灰白色或灰黄色液体，开始水泡仅米粒大，后融合一起为蚕豆粒大，常在 2-3d 内破裂，破裂后形成暗红色糜烂，如无细菌感染，则 7 d 左右痊愈。如有继发感染，严重者侵害蹄肘，蹄壳脱落造成悬蹄不能触地，导致病猪常卧地不起。病猪鼻糜烂，哺乳母猪乳头常见有水泡，甚至出现溃烂（图 2b），间有发生乳腺炎，乳量减少，妊娠母猪时常流产，有时口腔也出现水泡。该病一般呈良性经过，但吃奶小猪发病时，因发生严重心肌炎和胃肠炎而死亡,妊娠母猪一旦发生容易导致流产。成年猪以蹄部水泡为主要症状，体温高达 41℃，唇、舌面等部位都有水泡（图 2c），后期出现跛行、蹄裂出血卧地不起[8-10]。

　 图2a 图2b 图2c

　六、防治

　口蹄疫病毒不怕干燥，但对酸碱敏感，80℃至100℃温度也可杀灭它。通常用火碱、过氧乙酸、消特灵等药品对被污染的器具、动物舍或场地进行消毒。隔离、封锁、疫苗接种等方式可预防口蹄疫的发生。用碘甘油涂布患处、消毒液洗涤口腔等是常用的治疗方法，但目前没有特效药。动物患口蹄疫会影响使役，减少产奶量，一般采用宰杀并销毁尸体进行处理，给畜牧业造成严重损失。国际兽疫局将口蹄疫列为“A类动物传染病名单”中的首位。世界上许多国家把口蹄疫列为最重要的动物检疫对象，中国把它列为“进境动物检疫一类传染病”。口蹄疫很少感染人类，但人类接触或摄入污染的畜产品后，口蹄疫病毒会通过受伤的皮肤和口腔黏膜侵入人体。人口蹄疫的特征是突然发热，口、咽、掌等部位出现大而清亮的水疱，没有有效的治疗办法，这些症状经2－3周后可自然恢复，不留疤痕。因此，对人体健康的危害不大。10天左右都能自愈。但为了缩短病程，防止继发感染，应在隔离条件下，及时治疗。但是目前尚无有效治疗药物的疾病来说，治疗难度是非常大的。就目前讲，在我国进行口蹄疫治疗是违法行为，这是治疗研究和实践最大障碍。但是口蹄疫的治疗有着丰富的实践，即使在法律禁止的情况下，也没有完全停止，只是相对隐蔽和秘密了。而在没有治疗紧急的国家，口蹄疫的治疗也取得了进展[9]。

　2、口蹄疫防治措施

　2.1疫苗研究

　对FMD的防制有两种途径, 一种是通过物理和化学手段将病毒灭活处理, 并对暴发流行地区采取隔离和对病区及邻近地区染病牲畜及易感动物进行捕杀; 第二种途径是进行广泛的免疫接种, 免疫接种所用的疫苗分为传统疫苗和基因工程疫苗。

　2.2 RNA干扰( RNA interference, RNAi)

　RNAi 技术通过抑制病毒基因组的转录从而抑制病毒的复制增殖, 可能是控制病毒复制最迅速的方法。RNAi 曾被评选为年度全球十大科学成就之首, 其发明者也获得了2006年的诺贝尔奖, 足以证明RNAi 的重要性。研究发现针对口蹄疫病毒不同基因的RNAi 对口蹄疫具有明显的抑制效率。RNAi 技术是一种极有应用潜力的抗病毒策略, 但目前RNAi 的研究还处于实验室阶段[13]。

　2.3 IFN的应用

　IFN是宿主细胞抵御病毒侵染的主要成员, 可以快速诱导机体产生非特异性保护反应。研究发现用IFN-A/B处理细胞后, IFN诱导产物可以抑制FMDV的复制[ 14]。Wu等[25]研究表明IFN接种牛后并不能起到彻底保护作用, 只是延迟或减弱发病。

　2.4 加强检疫工作

　加强检疫和普查工作、经常检疫和定期普查相结合，分工协作，做好猪产地检疫、屠宰检疫、农贸市场检疫和运输检疫，同时每年春冬季节普查 1次，了解是否发生疫情以便及时采取相应措施。

　2.5 及时扑灭已发疫情

　发生口蹄疫后，划定、封锁疫点和疫区。按照“早、快、严、小”的原则扑灭疫情。对病畜进行无害化处理：①深埋处理。选择远离人家、河流、水源地、放牧场、道路 1 km 以外的高燥地方，挖出 2 m 深以上的土坑，投入病害动物产品并在其上厚撒石灰后填土打实掩埋。对还没有感染的健康猪群及时接种和保健。②对发病现场进行严格的封锁，并对猪舍、饲养管理用具及环境进行严格消毒。疫区内其他易感染动物应同患病动物或疑似患病动物分开，并立即采取紧急预防措施。隔离场所的废弃物，同时应密切注意观察和监测，加强保护措施。疫区解除封锁的时间是在最后一头病畜死亡或急宰后14 d，并需经过全面消毒。在解除封锁后，仍需受到 3 个月的限制，才能到非疫区去。

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