摘 要： 冠状病毒可感染人和多种动物,主要引起呼吸道和消化道症状,给人类及动物健康带来严重危害。论文从冠状病毒的组织嗜性、传播特点和病理变化等方面概述新型冠状病毒与畜禽冠状病毒的致病性,为畜禽冠状病毒病防控提供参考。
关键词： 新型冠状病毒; 畜禽冠状病毒; 致病性;
Abstract： Coronaviruses can infect many kinds of animals and human,and mainly cause respiratory symptoms and diarrhea,and bring serious harm to human and animal health.In December 2019,a novel coronavirus(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)was diagnosed as the pathogen of pneumonia in Wuhan.This paper summarized the pathogenicity of 2019-nCoV and coronaviruses in livestock and poultry from the aspects of tissue tropism,transmission characteristics and pathological lesions,providing reference for the prevention and control of coronavirus diseases in livestock and poultry.
Keyword： 2019-nCoV; animal coronavirus; pathogenicity;
冠状病毒(coronavirus)属于套式病毒目、冠状病毒科。它是一种单股正链RNA病毒,基因组大约30 kb,是最大的一类RNA病毒[1]。病毒颗粒略呈球形,囊膜表面有纤突,纤突末端呈球状并排列成皇冠状,因此称为冠状病毒。冠状病毒是人类和脊椎动物的重要病原体,可感染人、家畜、家禽、鸟类、老鼠、蝙蝠和多种野生动物,主要侵害呼吸系统、胃肠、肝脏和中枢神经系统等[2]。
2019年一种新型冠状病毒引起了人类肺炎疫情,世界卫生组织(WHO)将这种冠状病毒命名为2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)。这是继2002年暴发的严重急性呼吸综合征(Severe acute respiratory syndrome,SARS),2012年暴发的中东呼吸综合征(Middle east respiratory syndrome,MERS)之后出现的第3种严重危害人类健康的冠状病毒病,冠状病毒再次成为了人们关注的热点。在SARS暴发前,兽医学领域的科研工作者对冠状病毒已经有较为深入的研究。冠状病毒主要导致畜禽呼吸道和肠道感染,并给畜牧业造成了巨大的经济损失[3]。本文从冠状病毒的病原特征、组织嗜性、传播特点、病理变化等方面阐述新型冠状病毒和畜禽冠状病毒的致病性特征,为畜禽养殖提供冠状病毒病相关理论参考。
1、 冠状病毒的致病性
根据遗传学差异和血清学特性,冠状病毒可分为4个属,即α冠状病毒、β冠状病毒、δ冠状病毒和γ冠状病毒。不同的冠状病毒具有不同的宿主范围和组织倾向性。α-冠状病毒和β-冠状病毒倾向感染哺乳动物,γ-冠状病毒和δ-冠状病毒主要感染禽类和鱼类[4]。冠状病毒不但能引起人类严重的呼吸综合征,而且能感染多种畜禽和野生动物,引起严重的呼吸道和肠道等症状。
1.1、 新型冠状病毒
2019-nCoV属于β-冠状病毒。它与蝙蝠冠状病毒bat-SL-CoV ZC45和bat-SL-CoV ZXC21的同源性为88%,亲缘关系较近,而与严重急性呼吸道综合征冠状病毒(SARS-CoV)的同源性约为79%,与中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)的同源性约为50%,亲缘关系相对较远[4,5]。该病毒有囊膜,病毒形状为圆形或椭圆形,直径60 nm～140 nm。56℃ 30 min即可杀灭,对乙醚、750 mL/L乙醇、过氧乙酸等脂溶剂均敏感。
2019-nCoV是第7种可感染人类的冠状病毒,其他6种分别是HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HKU1、SARS-CoV和MERS-CoV。前4种冠状病毒一般只引起轻微的上呼吸道疾病,而2019-nCoV 、SARS-CoV和MERS-CoV可感染人下呼吸道,引起严重呼吸综合征。棘突蛋白(spike protein,S-蛋白)是冠状病毒的主要蛋白之一,2019-nCoV通过 S-蛋白与人血管紧张素转移酶2(angiotensin converting enzyme Ⅱ,ACE2)结合感染人的呼吸道上皮细胞,引发新型冠状病毒肺炎[6]。2019-nCoV可通过呼吸道飞沫直接或间接在人与人之间传播,并有粪-口传播的可能性[7]。目前,2019-nCoV的起源还没有定论,可疑的病毒贮存宿主为蝙蝠[6]。2019-nCoV感染者无症状潜伏期为1 d～14 d,有报道个别感染者潜伏期可长达24 d,比SARS-CoV的潜伏期长。常见症状包括发烧、疲惫和干咳,少数患者伴有鼻塞、流涕、腹泻等症状。病情发展后期,严重者则会出现急性呼吸窘迫综合征甚至死亡。2019-nCoV致病力较SARS-CoV和MERS-CoV低。截止2020年3月3日,2019-nCoV的病死率不到3%,低于SARS-CoV (10%)和MERS-CoV (40%)。此外,大多数2019-nCoV导致的死亡病例中,主要为高龄并患有高血压、糖尿病或心血管疾病的患者。
1.2、 猪冠状病毒
常见的猪冠状病毒(Porcine coronavirus,PCoV)包括猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)、猪传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus,TGEV)、猪δ-冠状病毒(Porcine deltacoronavirus,PDCoV)和猪呼吸道冠状病毒(Porcine respiratory coronavirus,PRCV)。其中TGEV、PEDV和PRCV属于α-冠状病毒,PDCoV属于δ-冠状病毒。PCoV为圆形或椭圆形正链RNA病毒,直径大小为60 nm～160 nm。PCoV耐寒不耐热,50℃～60℃ 30 min即可被灭活,对光高度敏感,在阳光或紫外线照射下不到6 h就被灭活,对福尔马林、次氯酸钠、氢氧化钠和乙醚等敏感[8]。TGEV、PEDV和PDCov属于猪肠道致病性冠状病毒,主要引起肠上皮细胞发生坏死,绒毛萎缩,导致猪急性胃肠炎,严重腹泻、呕吐和脱水,仔猪发病率和病死率均可达100%[9]。猪肠道冠状病毒病常发生于冬季,主要经消化道传播,猪是其终末宿主,狗、猫和狐狸等也可能成为该病毒携带者,病毒可通过它们的粪便排放,对猪具有致病性。PRCV是由TGEV S基因缺失突变所产生的突变体,它们的基因同源性为96%～98%。这种自然突变导致病毒在同一宿主中组织嗜性发生改变,主要感染1月龄～3月龄猪呼吸道[3]。一般认为PRCV是非致病性的,它只引起动物轻微的临床症状或亚临床感染,并且感染PRCV后,可使大多数猪对TGEV产生免疫保护。
1.3、 牛冠状病毒
牛冠状病毒(Bovine coronavirus,BCoV)属于β-冠状病毒。病毒颗粒呈球形或似球形,直径为80 nm～160 nm。BCoV表面除了有突起的S蛋白以外,还有指状突起的血凝集素酯酶(haemagglutinin-esterase,HE)。该病毒同样对高温、光照、紫外线和脂溶剂等理化因素敏感。该病毒在全球各品种牛中普遍流行。通过鼻腔分泌物和粪便向外界排毒,可经空气和粪-口途径传播。引起犊牛腹泻、成年牛冬季痢疾和呼吸道感染[10]。BCoV引起的犊牛腹泻,以3月龄以下的犊牛易感,对3周龄以内犊牛致病性最强,潜伏期一般20 h～36 h,可在48 h后出现黄痢,持续3 d～6 d,病死率可达20%[11]。BCoV感染犊牛后,其致病机制与TGEV相似。可引起大肠肠绒毛和肠黏膜表面柱状上皮细胞被破坏,排列在小肠绒毛和结肠嵴上的高柱状上皮细胞被立方上皮细胞和鳞状上皮细胞所取代,严重感染时甚至可能有完全脱落的区域,从而导致消化不良和吸收不良,水分和电解质迅速流失[12]。BCoV也被认为是引起冬季痢疾的原因,冬季痢疾是一种世界范围内成年牛的散发性急性肠道疾病,在冬季尤为普遍。冬季痢疾的特征是暴发性的,经常是血性腹泻,伴随着产奶量减少,病牛抑郁、厌食和呼吸较快等症状,发病率很高(50%～100%),但病死率很低(1%～2%);其发病机理和病变与犊牛腹泻相似,但常伴有明显的肠出血和大肠黏膜隐窝内细胞广泛坏死。在运输应激作用下,可引起各年龄段的牛感染BCoV,导致运输热发生,尤其犊牛表现更为严重。BCoV还可引起2月龄～24月龄牛轻度呼吸道疾病或肺炎,但感染通常是亚临床的,临床感染最常见于2周龄～16周龄的犊牛。感染的主要部位是鼻腔和气管的上皮细胞,感染可导致轻微的上呼吸道症状,如鼻炎、打喷嚏和咳嗽。病毒也可能感染下呼吸道并引起轻微的肺部病变,但临床症状少见报道。BCoV呼吸道感染一般不足以严重到需要治疗,但它们可能会使犊牛易患更严重的继发性下呼吸道感染。
1.4、 禽冠状病毒
禽冠状病毒属于γ-冠状病毒,病毒多为球形,直径大小为50 nm～200 nm。包括火鸡冠状病毒(Turkey coronavirus,TCoV)和鸡传染性支气管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV),分别引起火鸡冠状病毒性肠炎和鸡传染性支气管炎。IBV一般在56℃ 15 min可被灭活,对乙醚和氯仿敏感。禽冠状病毒对幼禽的致病性较强,发病率可达90%,病死率为5%～75%[13,14]。鸡传染性支气管炎是鸡最重要的病毒性疾病之一,是一种高度传染性疾病。潜伏期一般为18 h～48 h。该病毒可通过空气和粪-口途径传播,可感染各日龄、各品种鸡。在鸭、鸽、鹅和鹧鸪中也分离到与IBV高度同源的冠状病毒。IBV基因组的突变率较高,因此有许多基因型和血清型。在感染鸡体内,病毒首先侵害的是呼吸道纤毛上皮细胞,并在其中大量复制,可在感染后1 d～2 d内导致病毒血症,经血液分布到许多器官,对卵巢、输卵管和肾脏等造成广泛损害,可导致呼吸上皮脱落、水肿、上皮增生、黏膜下层单核细胞浸润、再生等多种病变复合发生[15]。继而可出现呼吸道黏膜增厚,鼻腔、气管、支气管和气道有浆液性或卡他性渗出物、幼雏的主支气管干酪样黄色管型阻塞、肺炎和结膜炎等。另有一些毒株会引起间质性肾炎[14],以及产蛋鸡卵子充血、破裂、卵黄游离于腹腔内。呼吸道感染以1周龄～4周龄雏鸡最为严重,幼雏的病死率通常为25%～30%,但在一些暴发病例中可能高达75%。肠道也是一个原发性感染部位,但损伤一般较小。
TCoV只有一种血清型,火鸡是其唯一天然宿主,可感染各种年龄段火鸡。主要表现为精神沉郁、食欲下降、腹泻、脱水、体温过低、体重减轻、生长迟缓等,幼雏可能会出现死亡。该病毒可引起鸡头及颈部皮肤发绀,因此该病也叫“蓝冠病”[16]。 火鸡冠状病毒感染也会导致种鸡产蛋量减少,鸡蛋可能缺乏正常色素,蛋壳表面呈白垩色。病毒侵害的部位主要是小肠和大肠,可导致绒毛萎缩,绒毛上皮脱落,隐窝上皮细胞扩增,卡他性肠炎伴出血;十二指肠和空肠苍白而松弛,盲肠充满泡沫和水,泄殖腔囊萎缩,粪便呈绿色到棕色水样,有时含有黏液和尿酸盐[17]。该病毒主要通过粪-口途径传播,有些火鸡通过粪便排毒的时间可长达7周。潜伏期一般为2 d～3 d,发病率可达100%,病死率主要受火鸡的年龄、继发性感染、管理措施和气候等因素的影响。
2、 小结
人和畜禽冠状病毒在组织嗜性上PCoV、BCoV和TCoV对动物消化道的致病性较强,而人冠状病毒2019-nCoV和IBV对呼吸系统的致病性较强;在宿主方面,畜禽冠状病毒对幼年动物的侵害较为严重,尤其是新出生动物,而2019-nCoV对幼儿的侵害性较成年人弱。2019-nCoV和畜禽冠状病毒都可经呼吸道飞沫传播和粪-口途径传播。除了TCoV是单一宿主传播外,其他冠状病毒存在多宿主传播特点。但2019-nCoV在遗传进化上与畜禽冠状病毒的同源性较低[4],且2019-nCoV的分子致病机制与畜禽冠状病毒不同[18],2019-nCoV对畜禽感染的几率非常低。
畜禽养殖业冠状病毒病预防工作的重点是做好饲养管理、免疫接种、消毒、检疫等防控工作。疫苗接种是最为理想的防疫措施,尤其母体疫苗接种可提高新生动物被动免疫力,利于抵抗冠状病毒病的发生。但由于冠状病毒属于RNA病毒,其自身的基因复制特点使其存在较高的基因突变率,导致疫苗免疫保护效率不高。由于冠状病毒可通过患病动物或其粪便、呼吸道分泌物等污染的饲料、用具、车辆、甚至昆虫等媒介传染给其他易感动物。因此,生物安全和虫害控制对畜禽冠状病毒病的防控尤为重要。
参考文献
[1] COMPTON S R,BARTHOLD S W,SMITH A L.The cellular and molecular pathogenesis of coronaviruses [J].Lab Anim Sci,1993,43(1):15-28.
[2] BROWNE A,AHMAD S S O,BECK C R,et al.The roles of transportation and transportation hubs in the propagation of influenza and coronaviruses:a systematic review [J].J Travel Med,2016,23(1):1.
[3] WANG Q H,VLASOVA A N,KENNEY S P,et al.Emerging and re-emerging coronaviruses in pigs [J].Curr Opin Virol,2019,34:39-49.
[4] CHEN Y,LIU Q Y,GUO D Y.Emerging coronaviruses:Genome structure,replication,and pathogenesis [J].J Med Virol,2020,92(4):418-423.
[5] LU R J,ZHAO X,LI J,et al.Genomic characterisation and epidemiology of 2019 novel coronavirus:implications for virus origins and receptor binding [J].Lancet,2020,395(10224):565-574.
[6] ZHOU P,YANG X L,WANG X G,et al.A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin [J].Nature,2020,579(7798):270-273.
[7] YEO C,KAUSHAL S,YEO D:Enteric involvement of coronaviruses:is faecal–oral transmission of SARS-CoV-2 possible?[J].Lancet Gastroenterol Hepatol,2020,19:1-2.
[8] WARD M P.New Editor-in-chief of transboundary and emerging diseases [J].Transb Emerg Dis,2018,65(3):591-592.
[9] JUNG K,SAIF L J.Porcine epidemic diarrhea virus infection:Etiology,epidemiology,pathogenesis and immunoprophylaxis [J].Vet J,2015,204(2):134-143.
[10] OMA V S,TRAVEN M,ALENIUS S,et al.Bovine coronavirus in naturally and experimentally exposed calves;viral shedding and the potential for transmission [J].Virol J,2016,13(1):100.
[11] KEHA A,XUE L,YAN S,et al.Prevalence of a novel bovine coronavirus strain with a recombinant hemagglutinin/esterase gene in dairy calves in China [J].Transb Emerg Dis,2019,66(5):1971-1981.
[12] SINGH S,SINGH R,SINGH K P,et al.Immunohistochemical and molecular detection of natural cases of bovine rotavirus and coronavirus infection causing enteritis in dairy calves [J].Microb Pathog,2020,138:103814.
[13] ZHANG X Z,DENG T W,LU J Z,et al.Molecular characterization of variant infectious bronchitis virus in China,2019:Implications for control programmes [J].Transb Emerg Dis,2020:13477.
[14] JACKWOOD M W,DE WIT S.Infectious bronchitis[J].Dis Poult,2020:167-188.
[15] XU L W,HAN Z X,JIANG L,et al.Genetic diversity of avian infectious bronchitis virus in China in recent years[J].Infect Genet Evol,2018,66:82-94.
[16] GOMAA M H,BARTA J R,OJKIC D,et al.Complete genomic sequence of turkey coronavirus[J].Virus Res,2008,135(2):237-246.
[17] BROWN P A,COURTILLON C,WEERTS EAWS,et al.Transmission kinetics and histopathology induced by European turkey coronavirus during experimental infection of specific pathogen free turkeys[J].Transb Emerg Dis,2019,66(1):234-242.
[18]王玉燕．棘突蛋白在冠状病毒跨宿主感染中的作用[J]．微生物与感染，2013(1):47-55.
