天然免疫与生物安全在未来疫病防控中的重要性兽医学论文

天然免疫与生物安全在未来疫病防控中的重要性-兽医学论文天然免疫与生物安全在未来疫病防控中的重要性 整理编辑 朱雪松 目前，养殖业正在经历新一轮的变革，产业升级是不可逆转的形势，整个行业都倍受疫病压力，将来疫病防控的发展趋势如何？在2013 年10 月21 25 日，由中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会与军事医学院军事兽医研究所主办，的“中国畜牧兽医学会家畜传染病学分会成立三十周年庆典、第八届全国会员代表大会暨第十五次学术研讨会”上众专家院士给出了共同的答案：建立或修复动物机体的天然免疫屏障，减少药物或疫苗的使用量，降低了机体排毒和病毒细菌等传播的可能性，是今后疫病防控的趋势，势必将成为疫病防控的主流趋势，动保行业的转型和变革或将到来。 在大会主题报告中，中国畜牧兽医学会理事长、中国工程院院士、华中农业大学陈焕春教授开篇便提出了天然免疫与疫病防控的新策略，他讲到天然免疫因其在疫苗研制、抗感染药物开发和生物防控的重要性已成为近十年的研究热点，天然免疫将成为疫病防控的新思路、新空间。扬州大学刘秀梵教授在禽流感的报告中明确了OIE 法典要求的即使是低致病性的H5或H7 也必须报告，因为低致病性的H5 和H7 在家禽尤其是鸡群传播中很容易变为高致病性。对其疫苗的使用要科学合理，不能完全依赖。山东农业大学崔治中教授则提出调整我国畜牧业布局，重建养殖业生物安全大环境，是我国养殖业的当务之急，他讲到我国养殖业面临的大环境已被多种病原微生物高度感染，由于疫苗免疫只能预防和减少临床发病死亡，不能完全预防感染。净化的种源和猪、禽场相对隔离的环境建立养殖业生物安全的大环境才是规模化养殖的未来之路。 天然免疫与疫病防控新策略 华中农业大学 陈焕春院士 天然免疫又称固有免疫，是个体出生时就具有的，通过遗传获得，其针对外来异物的范围广，不针对某种特定的异物抗原，反应迅速。组成：（1）组织屏障（皮肤黏膜、血脑屏障等）。（2）天然免疫细胞（树突状细胞、巨噬细胞等）。（3）天然免疫( 干扰素、趋化因子等）。 一、天然免疫的重要性 天然免疫是机体的第一道防线，包括：病原的识别（TLR、RIG-I/MDA-5）；干扰素和早期细胞因子的产生；补体的产生、自噬的发生。另外，刺激获得性免疫的发生，主要由树突状细胞完成抗原提呈。 二、病原逃逸天然免疫反应 许多病原进化出逃逸和抑制宿主天然免疫的策略：流感病毒的NS1 结合天然识别因子RIG-I，阻止对病毒的识别；埃博拉病毒的VP35 蛋白通过与dsRNA 结合阻止MDA-5 和RIG-I 的识别；丙肝病毒的NS3/4a 蛋白通过切断接头分子TRIF 和MAVS 来阻断干扰素信号转导。 三、天然免疫对传染病的研究与贡献 1对重大疫病流行、传播机制的阐明。例如：口蹄疫的传播机制，在口蹄疫感染早期，能迅速突破宿主天然免疫防线，其主要表现为病毒能快速增殖，并传播到其天然的感染部位。FMDV-3Cpro 切割干扰素信号通路中重要的接头蛋白NEMO，从而抑制天然免疫反应，揭示了病毒诱导免疫抑制和免疫逃逸的一种新策略。 2对致病机制的阐明。SARS、流感、链球菌致病机制。在SARS 冠状病毒感染早期，患者体内会产生大量的IFN- 和与之相关的趋化因子，称之为“炎症风暴”。天然免疫是一把双刃剑，极性反应与存活着的相比，那些死于SARS 感染的患者体内细胞因子IL-18、CXCL-9、CXCL-10、CCL-2 的水平显著提高SARS 引起的细胞因子失调在病程中起着重要的作用，这种细胞因子暴发也是流感病毒和链球菌重要的致病机制。 3对免疫机制的贡献。（1）天然免疫识别：1973年Ralph Steinman 发现了树突状细胞；1989 年CharlesJaneway 提出了“ 模式识别理论”；1996 年JulesHoffmann 首次发现了Toll 样受体，证实了“模式识别理论”。（2）促进获得性免疫的产生：通过识别受体启动获得性免疫；通过细胞因子的产生调控细胞免疫或体液免疫的发生。 4对疾病防控的意义。 （1）药物的研发。病原抑制天然宿主先天性免疫的主要致病性蛋白酶是重要的药物靶标。根据病原酶和底物复合物晶体结构的研究，对化合物库进行高通量筛选，获得抗病毒活性化合物。 （2）疫苗的开发。我国的狂犬病发病率仅次于印度，每年有近3 000 人死于狂犬病，占世界第二。狂犬病病毒逃逸宿主天然免疫。抑制血脑屏障的打开，一旦症状出现，无药可医，死亡率接近100%。通过刺激天然免疫，促进脑内适度炎症的发生，引起血脑屏障的适度打开和中和抗体的产生，最终清除脑内病毒。新型的狂犬病治疗性疫苗，实验在小鼠感染狂犬病野毒5 d 后，大脑直接注射表达粒细胞集落因子（GM-CSF）的重组病毒仍然能够清除野毒而保护动物不发病，可作为治疗性疫苗。 （3）佐剂的发掘。TOLL 样受体（TLR）在获得性免疫中的具体作用，不但可以识别外源的病原体，还可以识别内源的物质和降解物。机体的抗原提呈细胞- 树突细胞可表达TLR, 通过佐剂激活TLR，促进树突细胞活化而成熟，提供获得性免疫的共刺激信号，可有效提高免疫的免疫效果。 （4）炎症的干预。通过抑制炎症通路治疗流感，在流感感染过程中，TLR4 依赖的炎症通路是引起“炎症风暴”的重要途径，可以造成严重的肺部损伤。TLR4 的抑制剂Eritoran 通过降低“炎症风暴”，显著降低流感引起的肺部损伤、临床症状和死亡率。 （5）抗病新品种。例如，RIG-I 是一种先天性病原体识别受体，鸭拥有完整和起作用的RIG-I 受体，在A 型流感病毒感染的时候激活，相比之下鸡缺乏RIG-I 受体。把鸭的RIG-I 转入鸡胚可以让鸡细胞探测流感病毒感染并引发抗病毒答应，从而培育出流感抵抗力增加的转基因鸡，目前已经获得国际专利。同样，表达重要的干扰素刺激因子Mx1 的转基因鸡具有类似的抗病功能。 四、天然免疫对疫病防控的展望 天然免疫因其在疫苗研究、抗感染药物开发和生物防卫等各方面的重要性，已经成为近10 年生物医学研究的热点和竞争激烈的研究领域之一。动物新型的疫苗创制迫切需要兽医基础免疫学的发展，兽医基础免疫学越来越受到重视。疫苗的研制从过去的只注重体液免疫，转变为现在更重视细胞免疫和天然免疫。未来基因工程疫苗的研究，不仅要考虑特异性免疫，而且要更加关注非特异性免疫。而天然免疫的研究将为疫病的防控提供新思路、新空间。 五、畜禽天然免疫具有自身特色动物天然免疫的研究较为落后，在动物天然免疫的研究中，我们可以利用人天然免疫研究的相关模式开展研究，但我们应该看到低等动物，尤其是禽类，与哺乳动物（人和鼠）在免疫基因及免疫信号通路有很大的差异。鸭基因组测序发现鸭免疫相关基因的数量显著少于人和鼠的数量。但鸭通过其特有的免疫基因的适应性选择和显著增加的鸭- 防御素基因来提高其免疫力。研究证实鸭可通过增加- 防御素基因和类乳脂球蛋白基因的数量，提高其抗禽流感病毒的免疫能力。RIG-I 基因在鸡基因组中缺失，但在鸭基因组中保留，导致了鸡和鸭对禽流感病毒免疫能力的差异。 六、动物免疫学未来的发展重点 1. 免疫系统的结构与功能研究。从动物免疫学与人体免疫学开展比较研究，能否发现类似于法氏囊样的研究成果，推动免疫学的发展。 2抗病与免疫基因的发掘与利用。从家畜、家禽、水生动物分布克隆鉴定抗病与免疫的主效基因，为疫苗、药物、诊断试剂开发，抗病育种提供材料和理论依据。 3. 畜禽免疫分子与信号转导研究。鉴定一批畜禽自身特有的免疫分子，研制相关的材料与试剂，解析信号转导途径，推动畜禽免疫学自身的发展，为畜禽疾病防治提供理论依据。 4. 动物临床免疫学与动物抗病育种。动物基因免疫学的成果在动物临床疾病防治中的研究与应用，以及抗病抗逆等主要免疫源性基因在抗病育种中应用。 H5 和H7 亚型禽流感病毒感染的防控策略 扬州大学 刘秀梵院士 今年2 月份以来，在我国部分省市发生H7N9 流感病毒感染人并造成人死亡的事件，从活禽市场的家禽和环境中也分离到了与人源的H7N9 病毒同源性很高的病毒。禽流感再次成为人们关注的焦点。中国养殖业深受其害，短短几个月已经造成了400 亿以上的经济损失。 一、甲型H7N9 禽流感病毒的病原学特征与基本情况 （1）这种新病毒是由H7 基因、N9 的NA 基因以及甲型H9N2 病毒的6 个内部基因片段组成的重配病毒。虽然各基因片段分别与近期东亚地区流行的禽流感病毒相近，但这种基因组合之前从未在禽、人或其它动物中发现。 （2）目前为止，来自人、禽和环境标本的H7N9 病毒具有很高的同源性，并具有一定的位点特征，这些位点提示，该病毒在禽中呈低致病性，对哺乳动物的适应性增强，对金刚烷类抗病毒药物耐药。对部分人H7N9禽流感病毒的体外实验研究表明，病毒对奥司他韦和扎那来韦敏感。重要的是，多数分离到的人H7N9 禽流感病毒具有一个哺乳动物适应性的相关突变（PB2 基因的E267K），但是在分离自其他动物和环境的H7N9 禽流感病毒中，并未发现这个突变。 （3）需要开展进一步的研究，以提高对该病毒的认识，并继续发现其他可能影响病毒的禽类致病性和人间传播能力的突变。初步的分析表明，很多缺乏针对该病毒的抗体，要生产有效的疫苗必须采用新的H7 疫苗候选株。 在上海H7N9 禽流感患者周围的活禽交易市场发现了H7N9 病毒，大量病例都有活禽或活禽市场的接触史，上海关闭活禽市场后人感染病例数明显下降，这些情况都在提示，活禽暴露是人感染H7N9 禽流感病毒的关键风险因素，虽然目前活禽养殖场还未发现该病毒，但它们很有可能是传播源所在，病毒随后在活禽市场不断扩大，最后导致人感染。虽然目前处于调查初级阶段，数据有限，但看来由于省际及省内活禽贸易，H7N9 禽流感病毒将持续存在。如果禽类的感染得不到控制，该病毒有可能会传染到其他省份，导致人畜共患的威胁增大，从而提高了此次暴发演变为流感大流行的可能性，它还会加速生成一种对禽类高致病性的病毒。迄今为止，尽管病毒学方面的信息还很有限，但是通过对人感染的病毒和禽类感染的病毒进行基因测序发现，这种H7N9 禽流感病毒经过了调整，或已具备传染人类的能力。 在未来的一段时间我们应该密切关注H7N9 病毒在我国禽中是否呈流行或地方流行，是否增加了致病性，是否增加人传人的能力，在人群散发流行的频率是否会加大。 二、流感的情况介绍 流感病毒分为3 个型，分别是A 型（禽类、哺乳类），可引起流行和大流行，B 型（人），呈局部流行，C 型呈散发流行。 介绍几种人的大流行流感，1918 年西班牙流感为H1N1 亚型，造成死亡人数5 000 万以上；1957 年亚洲流感为H2N2 亚型，造成死亡人数2 000 000 以上；1968 年香港流感H3N2 亚型，造成死亡人数近1 000 000 ；2009年大流行流感，数万人死亡。另外，还有人的季节性流感，H1N1 亚型和H3N2 亚型，目前全球流行。最后，禽流感分为高致病性和低致病性2 种，高致病性为H7 亚型和H5 亚型；低致病性为H9N2 亚型和其他亚型。 三、禽流感的介绍 禽流感在我国的流行，H9N2 在1992 年在我国部分省区局部流行，1998 年在我国大部分地区流行，随后成为常在性地方流行；H5N1 在1996 2000 年在我国部分省区局部流行，1997 年香港发生禽流感事件，2001 2004 年在我国多个省份扩散流行，2004 年后成为常在性地方流行；H7N9 在2013 年2 月中旬在江、浙、沪、皖开始出现人感染情况，4 月在活禽市场鸽、鸡等动物和环境中发现该病毒。 1. 世界动物卫生组织（OIE）法典的定义。定义为必须报告的禽流感（NAI），是指由H5 和H7 亚型A 型流感病毒或静脉接种病毒指数（IVPI）大于1.2（或至少75% 死亡）的任何A 型禽流感病毒引起的家禽感染。对于IVIPI 不大于1.2 的H5 和H7 病毒，如其HAO 裂解部位有多个睑性AA 序列，则视为HPNAI。 2.OIE 法典中关于NAI 监测，政府兽医机构负责监测系统。（1）正式和不间断的对NAI 感染和疾病进行监测和暴发调查的有效系统。（2）有对NAI 可疑病例进行快速采集样本和运送到NAI 诊断实验室的规范程序。（3）有记录、管理和分析NAI 诊断和监测数据的有效系统。 3. NAI 监测规划。（1）在整个生产、销售和加工链应包括报告可疑病例的早期警报系统。（2）在邻近NAI感染的国家、区域或养殖场应实施对高危动物群作定期的经常性的临床检视，血清学和病毒学测试。 4. NAI 监测3 分钟。（1）临床监测，目的是在群体水平监测NAI 的临床症状。往往很重视大规模血清学筛检的诊断价值，而低估了临床监测的重要。（2）病毒学监测，目的是监管风险群体、确认临床可疑病例、追踪血清阳性结果、早期检出NAI 感染。（3）血清监测，目的是检测NAI 抗体，抗体阳性的原因，NAI 自然感染、NAI 疫苗免疫、来自上述2 种情况的母源抗体、试验不够特异造成的假阳性。 5在过去的50 多年中人类在防控NAI 方面取得了很不错的成绩，形成了一整套的行之有效的防控策略。 1959 2008 年共发生了25 次HPNAI 流行（H5 发生10 次，H7 发生15 次），除亚洲H5N1 HPNAI 外，均在较短时间扑杀或根除，未扩散到大范围形成大流行，每一次的病毒均为同一基因型，未发现明显的病毒变异。 （1）亚洲H5N1 HPNAI 的独特性，产生多种遗传重配体基因，其他24 次流行都是同一基因型。其HA 进化为很多分支和亚分支的HPNAI，导致抗原差异，以往的暴发没这种现象。流行的时间最长，从1996 年至今。流行的区域最广，亚欧非60 多个国家和地区。能直接散播到人类和其他哺乳动物宿主，感染的人死亡率高。 （2）对H5N1 的防控策略，扑杀。日本、中国香港、马来西亚等多数国家采用的方法是发生- 扑杀- 再发生-再扑杀- 目前无病。监测- 净化根除。泰国等国采用的方法，家禽暴发下降，2007 年起已无人感染病例。大规模或地毯式疫苗免疫。中国、越南、印尼、埃及使用，家禽常在地方流行，人类感染无下降趋势。 6. 联合国粮食及农业组织（FAO）对H5N1 病毒地方流行国家使用疫苗防控的观点，（1）使用疫苗是合理的有助于防控，但不是万应灵药。（2）疫苗防疫是很多防疫措施中的一种，这些措施一起使用可降低感染风险。（3）完整的防控措施应包括，养殖场的生物安全，发生疫情时动物及其产品流通的限制，扑杀销毁感染动物，疫点隔离、封锁和消毒，谨慎使用疫苗等。 我们应该知道传染病的控制原理是3 个环节：消灭传染源、切断传播途径、保护易感群体。在我国很多人存在“手中有苗，心中不慌”、“一针（疫苗）定天下”的错误观念，这违反了传染病防控最基本原则，必须在消灭传染源、切断传播途径和提高易感畜禽免疫状态三个环节上形成合力，才能有效控制流行。 四、对NAI 的防控策略 根据OIE 法典的规定，半个多世纪来自全球防控H5 和H7 HPAI 经验，和OIE/WTO/FAO 防控亚洲H5N1 禽流感的技术指南，应对NAI 的防控策略包括：（1）建立安全而有效的NAI 防控监测系统，在整个生产、销售和加工链应包括报告可疑病例的早期警报系统，对NAI 的感染和疾病进行监测和暴发调查。（2）根据早、快、严、小的原则，在第一时间处置NAI 的感染暴发：家禽及其产品流通的限制，扑杀销毁感染家禽，疫点隔离、封锁和消毒。（3）强化养殖场的生物安全，建立生物安全第一的现代化健康养殖观念，把养殖区域内合适的载畜量、养殖模式、单种饲养等纳入生物安全体系的规划设计中。（4）科学合理使用疫苗。只有在NAI 变为常在性地方流行时才允许使用疫苗，在流行早期应坚决实施扑杀政策，严禁使用任何疫苗。把疫苗作为最后一道防线，要在消灭传染源和切断传播途径方面设置防线。完全依赖疫苗的防控策略已被国内外的实践证明完全是失败的策略。 调整我国畜牧业布局 重建养殖业生物安全大环境 山东农业大学 崔治中教授 一、我国养殖业面对的疫病严峻形势 我国上世纪50 年代消灭了牛瘟是值得骄傲的，但是在过去的几十年里，口蹄疫、猪瘟、羊布氏杆菌病、牛结核和新城疫等老疫病长期持续流行，又出现了J 亚群禽白血病病毒(ALV-J)、高致病性禽流感、猪蓝耳病、猪圆环病毒病、不同动物多种亚型的口蹄疫等，且流行面越来越广。 我们已经采用了高强度的疫苗免疫程序，动物疫病的流行还很严重，这是为什么？我国疫病防控的“软肋”或“漏洞”究竟在哪里？答案是缺乏生物安全大环境，这是为规模化养殖业所必须的。 二、疫苗免疫对传染病的预防控制作用是有一定限度的 疫苗免疫注射只能预防和减少临床发病，但不能杜绝感染和排毒。这个个体水平是如此，在群体水平更是如此。 三、我国猪、鸡群的高强度免疫为促进病毒变异建立了免疫选择压 在实验室的条件下， 也已一再证明了， 当将ALV-J、NDV、H9-AIV、PRRSV 在带有抗体的细胞培养或鸡胚上连续传代时，在免疫选择压的作用下，在连传10 代以后就会出现抗原表位变异。在交叉血凝实验中，也显示这些病毒在抗原性上已发生了真实性的变异。 我国从2004 年起，分别研发和推广了由H5N2 自然毒及r1、r2、r3、r4、r5、r6 重组病毒等多个不同亚型的灭活疫苗。平均不到2 年就不得不推出一个新抗原变异株疫苗。我们的研发和生产能跟得上流行毒株的变异吗？新的流行变异株出现时，老的流行变异株仍然存在，还会重新流行。鸡场如何选用可靠的疫苗呢？在亚洲，仍有H5N1 不断流行的有中国、越南和印度尼西亚，虽然十年来长期应用疫苗，而在非常相邻的泰国、马来西亚禁止使用疫苗，基本没有H5N1 的流行，这说明什么呢？我国的社会经济环境下，不得不用疫苗，但不能只依赖疫苗。 四、我国养殖业的健康发展亟待建立有效的生物安全大环境 我国养殖业面临的大环境已被多种病原微生物高度感染。由于疫苗免疫只能预防和减少临床发病死亡，不能完全预防感染，不仅如此，还有一些