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陈洪岩:动物冠状病毒对SARS-CoV-2研究的借鉴意义

发布时间:2020-03-09作者:中国实验动物信息来源:中国实验动物信息网浏览次数:67

       中国实验动物信息网:感谢您接受中国实验动物信息网的专访。2019年新型冠状病毒肺炎疫情的发生,引起大家对冠状病毒的关注,请陈教授介绍一下冠状病毒的起源?冠状病毒的特征特性有哪些?动物冠状病毒有哪些呢?它和人类的冠状病毒有相似性吗?

  陈洪岩教授:冠状病毒(Coronavirus,CoV)最早于1937年从鸡的感染组织中被发现,在电子显微镜下呈球形、外膜上有明显的棒状粒子突起,状似中世纪欧洲帝王的皇冠,因此命名为“冠状病毒”。

  它能引起动物和人类的呼吸道和消化道感染。近年来爆发的急性呼吸综合征(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)和2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的疫情(COVID-19),都属于冠状病毒。

  冠状病毒属于尼多目(Nidovirales)、冠状病毒科(Coronaviridae)、冠状病毒亚科(Coronavirinae),包括:α-冠状病毒(Alphacoronavirus)、β-冠状病毒(Betacoronavirus)和γ-冠状病毒(Gammacoronavirus)和δ-冠状病毒(Deltacoronavirus)四个属。主要有:人冠状病毒、鸡传染性支气管炎病毒、火鸡冠状病毒、猪传染性胃肠炎病毒、猪流行性腹泻病毒、新生小牛腹泻冠状病毒、犬冠状病毒、猫冠状病毒、小鼠肝炎病毒等。

  冠状病毒感染遍布世界各地,能够感染多种哺乳动物和鸟类,有些可使人发病。

  病毒粒子外包着脂肪膜,膜表面有三种糖蛋白:刺突糖蛋白(S,受体结合位点、膜融合和中和抗体);小包膜糖蛋白(E,与包膜结合的蛋白);膜糖蛋白(M,负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放与病毒外包膜的形成);核衣壳蛋白(N,核衣壳形成、拮抗天然免疫);一些成员中也出现血凝素糖蛋白(HE)。S、M、N结构蛋白及出现的HE蛋白激发强烈的体液免疫反应,S和HE蛋白是中和病毒的优势抗原。

  冠状病毒的核酸为非节段单股正链RNA,RNA链5’端有甲基化“帽子”,3’端有PolyA “尾巴”结构。基因组RNA自身可以发挥翻译模板作用。不同冠状病毒的RNA和RNA之间重组率非常高,从而使其抗原性发生变化。而抗原性发生变化的结果是导致原有疫苗失效,免疫失败。冠状病毒广泛的宿主性以及自身基因组的结构特征使其在进化过程中极易发生基因重组或缺失突变,从而引起病毒的组织嗜性、传播途径、宿主特异性等的改变,呈现遗传多样性。

  呼吸道、消化道和神经组织是冠状病毒的主要靶位置,但包括肝、肾、心、眼的其它器官也受影响。

  二十一世纪以来,冠状病毒(CoV)引起的传染病病,包括急性呼吸综合征(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)和2019年末暴发的新型冠状病毒肺炎(COVID-19),对人类健康构成了巨大威胁。我国科技工作者正全力开展相关研究,并取得了重大进展。动物冠状病毒对于动物健康养殖危害巨大,人类对其进行的研究也已经持续了近一个世纪,期间取得了诸多的科研成果。

 

  中国实验动物信息网:您前面提到的鸡、猪、犬、猫、小鼠等动物都存在冠状病毒,您能详细介绍一下禽冠状病毒有哪些?当前禽冠状病毒研究情况如何?

  陈洪岩教授:禽源冠状病毒主要有:γ-冠状病毒属的鸡传染性支气管炎病毒(Infectious bronchitis virus,IBV)和火鸡肠炎冠状病毒(Turkey enteritis coronavirus,TCoV),δ-冠状病毒属的白头翁冠状病毒、画眉冠状病毒和文鸟冠状病毒。鸭冠状病毒、鹅冠状病毒和鸽冠状病毒也可能是γ-冠状病毒属中与禽冠状病毒不同的“种”,尚待确认。

  先说说鸡传染性支气管炎病毒(IBV),鸡传染性支气管炎病毒(IBV)是鸡传染性支气管炎(IB)的病原,最早分离于1937年,也是最早分离到的冠状病毒。

  鸡传染性支气管炎(IB)是鸡的一种急性高度接触性呼吸道传染病,广泛流行于世界各地,是养鸡业生产中危害最严重和最棘手的问题。IB的临诊特征是呼吸困难、发出罗音、咳嗽、张口呼吸、打喷嚏。如果病原不是肾病变型毒株或不发生并发症,死亡率一般很低。产蛋鸡感染通常表现产蛋量降低,蛋的品质下降。

  IBV的易感动物主要是鸡,各种日龄与品种的鸡均易感。近年来,在鸭、鸽、鹅和鹧鸪等宿主中也分离到与IBV高度同源的冠状病毒。

  1956年以前,IBV只有一个血清型,现在根据冠状病毒对组织的亲嗜性及损害的主要器官的不同,IB在临床上可分为呼吸型、肾型、肠型、腺胃型、产蛋异常型及胸肌病变型等。血清型已有几十种,常见的有Mass、D207、B1648、4/91、Italy 02、LX4型等,不同血清型之间在毒力、致病性和组织嗜性上存在很大差异,相互间没有或仅有部分交叉免疫性。

  IBV型众多,已发现100个以上,不同毒株之间极易发生重组。有研究将中国IBV分为9个型及不同的变异毒株,不同型的IBV在中国鸡场中并存,其中一些型的病毒是中国特有的,主要流行型的病毒能够突破现用疫苗的免疫防线。

  基因重组是IBV基因变异的原因之一,但IBV的变异往往不是以某一种形式发生,常常是基因型变异和血清型变异交替发生,或是同时存在。由于其病毒结构和基因组的特点,在疾病传播的同时,常伴随着病毒基因的变异和野生IBV毒株与IBV疫苗株之间的基因重组。

  这里要介绍一下S蛋白的功能。

  S蛋白包括四个区域,即在合成过程中裂解的信号区域、病毒粒子外的胞外区域、负责在脂质双分子层中固定S蛋白的跨膜区域以及胞质尾区域。S蛋白大部分位于囊膜外,只有C端一小段疏水区埋入囊膜中。S蛋白可裂解为S1和S2两个亚单位。S2的C端嵌入病毒囊膜中并将S1锚定在囊膜表面。

  S蛋白功能主要包括:S蛋白与宿主细胞膜上的受体结合使IBV吸附细胞表面,被宿主细胞的蛋白酶切割为S1和S2,病毒囊膜与宿主细胞膜融合,通过细胞融合传播病毒。S1是产生感染性、致病性的主要蛋白,诱导抗致病性攻毒的保护作用,诱导机体产生病毒中和抗体、血凝抑制抗体、交叉反应ELISA抗体及细胞介导的免疫应答,是决定血清型特异性抗原决定簇的主要蛋白,在决定IBV的组织嗜性及其毒力方面具有一定作用。S2将S1蛋白锚定在病毒囊膜上,在大多数IBV中较保守,诱导产生交叉反应ELISA抗体和细胞介导的免疫应答,还能诱发产生交叉反应抗体的抗原决定簇具有免疫优势,因此除S1外S2也可用来开发IBV疫苗。

  IBV抗原差异来源于点突变的积累,S1的点突变可能在新的血清型发生上有重要的作用,这种遗传信息的改变可能是冠状病毒在自然界中生存的一个重要机制。点突变、缺失、插入和基因的重组是中国鸡传染性支气管炎病毒变异的主要原因。

  IBV的RNA基因组因具有独特的先导引物转录机制,因此有很高的错配率,往往导致不同的病毒基因型共同存在于同一宿主体内。所以,感染IBV后,动物在体内会产生许多变异株。

  疫苗接种是目前预防传染性支气管炎的一项主要措施,目前用于预防传染性支气管炎的疫苗种类很多,主要有:灭活苗、减毒活苗、基因工程疫苗、核酸疫苗、活病毒载体疫苗、转基因植物疫苗等。

  长期持续性对我国禽病毒性呼吸道传染病进行流行病学监测,实时动态把握上述疫病病原遗传变异规律、了解变异株或者突变株致病特征以及对禽类乃至公共卫生产生的潜在危害,追踪病原传播路线和途径,持续开展呼吸道传染病病原感染与免疫机制、病原遗传演化趋势及机制等研究,开展优势流行毒株匹配疫苗研究,研制鸡传染性支气管炎活疫苗与疫苗配套的血清学和抗原检测系列诊断制剂等,对于防控该病至关重要。

  还有火鸡肠炎冠状病毒(TCoV),在上世纪70年代,火鸡冠状病毒(TCoV)是引起火鸡肠道病的重要病原,由此引发的疾病被称为传染性肠胃炎、冠状病毒性肠炎和蓝冠病。

  TCoV可感染任何日龄的火鸡,雏火鸡的死亡率高,日龄大的死亡率较低,但会引起肉、蛋产量下降。火鸡感染TCoV后会引起腹泻,影响其生长速度和饲料转化率,头及颈部皮肤可能发绀,因此称为蓝冠病。7周龄火鸡感染TCoV后可引发严重的幼火鸡复合性肠炎,症状表现为腹泻、脱水、生长停滞、体重下降、免疫系统功能障碍。

  类似于IBV,TCoV也会引起种禽产蛋量和蛋质量的下降,出现软壳蛋、糙壳蛋,蛋壳颜色变浅以及孵化率降低等。TCoV在抗原性和基因遗传性上与IBV密切相关,两种病毒之间存在交叉反应性。

 

  中国实验动物信息网:猪冠状病毒有哪些?目前猪相关疾病研究情况如何?

  陈洪岩教授:猪冠状病毒主要有:α-冠状病毒属的猪传染性胃肠炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus, TGEV)、猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)、猪呼吸道冠状病毒(Porcine respiratory coronavirus, PRCoV)、猪急性腹泻综合征冠状病毒(Swine acute diarrhea syndrome coronavirus, SADS-CoV),β-冠状病毒属的猪血凝性脑脊髓炎病毒(Haemoagglutinating encephalomyelititis virus, HEV),δ-冠状病毒属的猪δ-冠状病毒(Porcine deltacoronavirus, PDCoV)以及“杂交”的重组猪肠道冠状病毒(Swine enteric coronavirus, SeCoV)。

  1.猪传染性胃肠炎病毒

  猪传染性胃肠炎(TGE)是由猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)引起的一种以严重腹泻、呕吐和脱水为临床特征的高度接触性传染病。1946年美国就有TGEV的报道,现已成为一种世界性猪的疾病。

  我国从上世纪60年代起就有TGEV的报道,近些年来有进一步流行的趋势,尤其是冬季和早春寒冷季节常呈地方性暴发流行,给养猪业造成极大危害,是现今引起仔猪发病和死亡的主要原因之一。

  TGEV只有一个血清型,与犬冠状病毒(CCoV)和猫冠状病毒(FIPV)之间有抗原相关性。TGEV的贮存宿主至少有四种,第一种是病毒扩散呈亚临床症状的猪场,如育肥猪场或不断有新生仔猪的猪场,TGEV可持续存在于这些猪场,一旦到了发病的适应季节,即可引起本病的爆发;第二种是狗、猫、狐狸、燕八哥、苍蝇等带毒、排毒、机械地传播本病;第三种是带毒猪或发病猪通过鼻内分泌物、粪便、乳汁排毒;第四种是感染了TGEV的动物尸体。

  猪对TGEV最为易感,各种年龄、品种的猪都可感染。TGEV通过消化道和呼吸道入侵机体。病毒经口咽、食管、胃进入消化道,感染小肠上皮细胞,导致空肠和回肠的绒毛显著萎缩。感染的上皮细胞受到破坏脱落,吸收功能损坏,使肠道水解乳糖和吸收其他营养成份的功能下降,导致肠腔内高渗,进而严重腹泻脱水;TGEV经鼻腔进入呼吸道,在鼻粘膜和肺中增殖,然后经血液进入小肠。该病的潜伏期很短,一般为12~18小时,仔猪发病后往往表现为严重脱水而死亡。

  2.猪流行性腹泻病毒

  猪流行性腹泻(PED)是由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起的猪的一种接触性肠道传染病,仔猪感染此病毒后具有很高的死亡率。其特征为呕吐、腹泻、脱水。没有发现本病毒有不同的血清型。该病毒 1971年首发于英国,80年代初我国陆续发生本病。PED可发生于任何年龄的猪,年龄越小,症状越重、死亡率高,临床变化和症状与TGE极为相似,只是病死率比TGE稍低,在猪群中传播的速度也较缓慢些。

  PEDV只有一个血清型,病毒存在于肠绒毛上皮细胞和肠系膜淋巴结,随粪便排出后,污染环境、饲料、饮水、交通工具及用具等而传染。主要感染途径是消化道,病毒经口和鼻感染后,直接进入小肠。病毒的复制是在小肠和结肠绒毛上皮细胞浆中进行,首先造成细胞器的损伤,继而出现细胞功能障碍。肠绒毛萎缩,造成了吸收表面积的减少,小肠黏膜碱性磷酸酶含量显著减少进而引起营养物质吸收障碍,导致渗透性腹泻,及至脱水、病猪死亡。

  目前用于预防猪传染性胃肠炎、流行性腹泻的疫苗种类很多,例如,灭活疫、细胞弱毒疫苗、乳酸杆菌疫苗(S基因)、转基因植物疫苗(S基因),TGEV与PEDV二联灭活疫苗、弱毒疫苗,TGEV、PEDV、RV三联灭活疫苗、弱毒疫苗等。

  3.猪呼吸道冠状病毒

  1986年,鉴定到猪呼吸道冠状病毒(PRCoV),PRCoV是一种猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)S基因缺损所产生的变异株(在S基因上有大约621-681bp的缺失),并且改变了对组织的亲和性,感染变异所产生的中和抗体可抵抗猪传染性胃肠炎病毒。该病毒单纯感染猪多呈现潜伏感染,病害性低,但若并发其他病原感染,则会造成严重的呼吸道症状。实验猪可引起致命的支气管性肺炎,有高热、咳嗽及食欲不振;于野外感染可以引起相同症状或不显性感染。

  4.猪血凝性脑脊髓炎病毒

  猪血凝性脑脊髓炎病原体是猪血凝性脑脊髓炎病毒(HEV)在欧洲及北美地区流行十分普遍,也曾发生在澳洲。通常在猪上呼吸道造成不显性感染,临床症状主要见于仔猪,而且这些仔猪是由不具本病抗体的母猪所生。猪血凝性脑脊髓炎的临床症状主要有两种:急性脑脊髓炎及呕吐衰弱症。病毒可从刚发病仔猪的脑、扁桃体及肺等脏器中分离,病程若超过两周则病毒的分离将十分困难。一般肉眼下观察并无特征性的病变。急性期组织学病变主要出现在神经系统、呼吸系统及胃。三周龄内感染的暴发此病通常是因为引入无明显临床症状的病原猪。由于尚无可用的疫苗,控制方法须依靠良好的卫生管理。

  5.猪δ冠状病毒

  猪δ冠状病毒(PDCoV)是近年发现的一种新型猪肠道病冠状病毒,可引起猪急性腹泻和新生仔猪死亡,目前没有有效的抗病毒治疗药物和疫苗。

  2012年我国香港地区首次检测到PDCoV,2014年美国报道检出该病毒,随后PDCoV快速蔓延至多个国家,给养猪业带来严重的经济损失,具有全球流行的潜在趋势,引起了世界各国的关注。回顾性研究证明, PDCoV早于首次发现时就已存在于猪群中。PDCoV能够感染广泛种类的细胞,包括人、禽类、猫科动物等。

  PDCoV是一种新发现的猪肠道病病原,主要感染猪的小肠,尤其是空肠和回肠部位,能引起严重的萎缩性肠炎,临床症状主要表现为急性粥样腹泻、呕吐,流行特点、临床症状和病理变化都与PED、TGE较为相似,但在病症严重程度和感染动物的死亡率方面低于TGEV和PEDV。

  对PDCoV的流行病学调查发现,PDCoV普遍存在于猪肠道,有较强的致病性且对哺乳仔猪造成很高的死亡率,与其它猪肠道病原共同感染的现象也较为普遍。

  6.猪急性腹泻综合征冠状病毒

  猪急性腹泻综合征冠状病毒(SADS-CoV)于2016~2017年在中国导致了约25000头仔猪死亡。该病的临床症状与其他已知的猪肠道冠状病毒引起的临诊症状非常相似:严重且急性呕吐和腹泻,新生仔猪体重迅速减轻导致急性死亡。组织病理学检查显示发病仔猪的肠绒毛萎缩变短。SADS-CoV存在于感染的仔猪小肠中,基因序列与最先在香港和广东中华菊头蝠中发现的蝙蝠冠状病毒HKU2一致性达到95%,但刺突蛋白基因序列的一致性仅86%。

  2007年发现的一种蝙蝠冠状病毒的基因序列,并且在广东省2013~2016年收集的蝙蝠样本中找到了SADS-CoV存在的证据,证明其来自中华菊头蝠,与2002年出现在相同蝙蝠物种中的SARS冠状病毒(SARS-CoV)在起源上较为接近。通过另一株病毒(SADSCoVHN17) 保守的N基因分析显示,该病毒株出现变异。

  7.猪肠道冠状病毒

  2016年,意大利学者通过溯源性研究发现2007~2012年间有重组猪肠道冠状病毒(SeCoV)在意大利流行传播。2017年中国分离到SeACoV毒株,全基因组分析结果表明,与十年前同一地区发现的感染中华菊头蝠的蝙蝠肠道甲型冠状病毒HKU2在全基因组核酸水平上的同源性为94.9%。S蛋白则存在高度变异并主要集中在N端区域(NTD),作者推测NTD上的高度变异可能导致了从蝙蝠冠状病毒HKU2变异为猪SeACoV,从而跨种属从蝙蝠传播到猪。同时证明,SeACoV/HKU2的S基因在进化上并不属于α-冠状病毒,而更接近于β-冠状病毒特别是SARS和MERS冠状病毒的S基因。蛋白结构同源建模分析显示SeACoV的S蛋白NTD在结构上类似于α-冠状病毒,而其它部分结构上更接近β-冠状病毒,是一种不寻常的结构“杂交”蛋白。

  SeACoV能够感染3日龄新生仔猪并引起腹泻和粪便排毒。由于SeACoV不与目前猪场流行的三种冠状病毒PEDV、TGEV及PDCoV的抗体产生交叉反应,提示现有的猪冠状病毒疫苗对SeACoV感染可能无效。

 

  中国实验动物信息网:除了禽和猪的冠状病毒,请您介绍一下其它动物的冠状病毒及其研究情况?

 

  陈洪岩教授:除了禽和猪冠状病毒,还有犬、猫、鼠、牛以及其他一些动物冠状病毒及其感染情况。

  1.犬冠状病毒

  犬冠状病毒(Canine coronavirus, CCoV)引起犬冠状病毒性肠炎(Canine coronavirus enteritis)、犬呼吸道冠状病毒症(Canine respiratory coronavirus infection)和犬全身性冠状病毒(Canine pantrophic coronavirus)三种疾病。

  犬肠道冠状病毒感染一般引起幼龄犬发生非致死性的轻度腹泻,呈现高发病率、低死亡率的特点,当与其他肠道病原混合感染时,能导致患病动物高的死亡率。近年来,随着CCoV高致病性的变异毒株在欧洲国家陆续报道,该病再一次引起了广泛的关注。

  犬呼吸道冠状病毒于2003年从具有呼吸道疾病症状的犬中分离获得,主要引起呼吸道疾病,具有高传染性,但感染犬通常仅表现出亚临床症状或较温和症状。CCoV包括CCoV-I和CCoV-II(a/b)基因型,因不同CCoV基因型毒株在犬体内共感染等因素,近年来CCoV重组和变异毒株已有报道。CCoV重组发生是一个复杂过程,CCoV各型之间,CCoV与FCoV之间,CCoV与TGEV之间,均存在着潜在重组的可能性。

  2.猫冠状病毒

  猫冠状病毒(Feline coronavirus, FCoV)包括猫传染性腹膜炎病毒(Feline infectious enteritis virus, FIPV)和猫肠道冠状病毒(Feline enteric coronavirus, FECV)。

  猫传染性腹膜炎是一种由猫冠状病毒中的猫传染性腹膜炎病毒(FIPV)所引起的疾病,依临床症状是否产生体腔渗出液,可分为渗出液及非渗出液。猫感染发病后死亡率甚高,治疗效果通常十分有限。由于FIPV与猫肠内型冠状病毒在血清学以及病毒基因序列分析上都无法做有限的区分,因此本病的诊断需结合临床所见、同时辅以实验室的各项检测结果,方可以有较高的诊断机率。FIPV的感染多发生在群居型的家猫或野生猫种,常发生在幼猫以及免疫力低下的猫只,而极少数的病例也会感染野生猫科动物,感染分布遍及全世界。由于目前尚无有效的疫苗,血清学的检查以及适度隔离可能带毒动物为主要的控制方法。人类并非此病毒的宿主,亦没有证据显示本病会感染人类。

  猫冠状病毒肠炎由猫肠道冠状病毒(FECV)感染所引起的轻微下痢疾病,通常发生在刚断奶的小猫,很少造成严重的疾病。猫的冠状病毒感染普遍存在于猫群中,其中多半是属于肠内型冠状病毒的感染,而由于猫肠内型冠狀病毒与猫传染性腹膜炎病毒,无论在血清型別或是基因序列的分析上,都无法做区別诊断,因此造成了实验室诊断本病的困难。

  FCoV阳性通常被认为是FIP的前奏,要控制猫FIP最根本的方法就是要做好FCoV的预防和控制。猫白血病病毒(FeLV)和猫免疫缺陷病毒(FIV)是FCoV感染的潜在因素。

  3.牛冠状病毒

  牛冠状病毒(Bovine coronavirus,BCoV)是引起新生犊牛腹泻的一种重要的病原,还可引起牛的呼吸道感染和成年牛的冬季血痢,也可导致骆驼等其它反刍动物呼吸道疾病,以及人的腹泻。该病原在世界范围内广泛分布中流行,我国牛群中也流行该病。BCoV属β-冠状病毒,根据感染部位和临床症状的不同,BCoV可分为牛肠道冠状病毒(BECoV)和牛呼吸道冠状病毒(BRCoV)。不同地域的BCoV分离株存在一定的遗传变异现象,导致抗原性有较大差异。BECoV感染主要见于1~2周龄犊牛,潜伏期大约为20h。BRCoV能使各种年龄的牛发生呼吸道感染,通常是亚临床的,但也能引起轻度的上呼吸道症状。

  4.鼠冠状病毒

  鼠冠状病毒(Murine coronavirus)主要包括鼠肝炎病毒(murine hepatitis virus, MHV)和大鼠唾液腺泪腺炎病毒(Sialodacryoadenitis virus, SDAV)。

  MHV是小鼠族群具有高度传染性的首要病原,感染率在19~83%之间,带毒小鼠分布于全世界,只在应激因素激发下才能成为致死性疾病。鼠肝炎病毒属于β-冠状病毒。症状一般分成潜伏型、流行型、免疫缺陷鼠三型。对于一般饲养条件下及免疫正常小鼠,此病不呈显性感染。裸鼠一旦发生MHV感染,病变比较严重及全面化,且涉及许多器官,如脑、肝、肺、骨髓、淋巴组织、血管内皮及肠道。致病机制有两种:呼吸型MHV亚株;肠道型MHV亚株。小鼠是自然宿主,哺乳大鼠实验鼻腔接种亦可感染MHV。病毒具高度传染性,尤其是对BALB/c、nude、SCID、FVB/N、B6129杂交小鼠等品系小鼠。主要由粪便、空气、直接接触、塑料、生物材料或细胞株等进行传播,垂直感染也有其可能性。此病毒非常容易污染生物材料,如移植肿瘤或细胞株,影响实验结果。MHV一旦感染,应通过淘汰全群动物、消杀清洗处理等措施加以控制。特别珍贵的模型等可采取停止配种、扑杀离乳鼠、暂停新进动物或检测鼠群等措施加以控制。

  SDAV是大鼠族群具有高度传染性的首要疫病,族群感染率在15~68%之间。一般品系大鼠如Lewis、WAG/Rij、TAC:SHR/N较易受感染。症状通常分成潜伏型、流行型两型。潜伏型感染发生于繁殖族群,症状通常很轻微,且会自行消失。流行型感染发生于敏感品系乳鼠或成年鼠。临床症状表现为颈部水肿、唾液腺炎。SDAV对浆液腺泡或混合型腺泡的管泡腺体上皮细胞具亲和传播方式,一般藉由泪液或唾液直接接触、空气或垫料传播。高发生率,但死亡率极低,大部分症状会自行消失。SDAV一旦感染,应通过淘汰全群动物、消杀清洗处理等措施加以控制。特别珍贵的模型等可采取停止配种、扑杀离乳鼠、暂停新进动物或检测鼠群等措施加以控制。

  5.其他动物冠状病毒感染

  野生猫科动物

  在1996年至1997年间针对欧洲野猫所做的病毒性疾病血清学调查结果发现,猫冠状病毒的阳性率仅在4~6%之间。2001年针对台北市立木栅动物园之猫科动物所做的血清学调查当中则发现,在92件血清样本当中,仅于其中两件石虎(Felis bengalensis)的样本获得阳性反应,其阳性率约为2%。血清学调查结果可以推论,野生猫科动物感染冠状病毒导致流行的概率可能不高。在其他猫科动物的感染方面,在对弗洛里达州的美洲狮(Felis concolar coryi)以及加拿大大山猫(Lynx canadenisis)血清学的调查中,有5~20%左右的动物呈现阳性反应,但在临床上并没有症状发生。

  兔

  兔子的冠状病毒感染最早是在1980年于加拿大发现的,在产生下痢症状的病畜粪便当中皆可发现有冠状病毒颗粒存在,临床上无症状动物的粪便中则未发现病毒颗粒的存在。其后的研究发现,兔冠状病毒感染通常会造成下痢症状,但也有许多临床上无症状动物的粪便中在分离到极少数冠状病毒颗粒的情况下,偶见兔冠状病毒的疫情流行。

  反刍兽类

  除了以经济目的饲养的反刍动物以外,许多野生的反刍兽类包括剑羚、蹬羚、爪哇牛、斑鹿、印度羚羊等都可能因为冠状病毒的感染而产生下痢的症状。

  鸟类

  除了鸡的传染性支气管炎以及火鸡的蓝冠病以外,鸟类的冠状病毒感染尚包括了鸽、雉、鹌鹑、珠鸡、鹦鹉以及驼鸟等,在临床上通常产生消化道或呼吸道的症状。赛鸽的冠状病毒感染首次是在澳洲被发现,感染的150只赛鸽皆出现了羽毛膨乱及呼吸困难的症状。

  犬科动物

  野生犬科动物感染犬冠状病毒与家犬情况相似,引起幼龄动物严重的下痢以及脱水症状,有时甚至会造成死亡,而在成年动物则较少在临床上造成疾病的发生。

  灵长类

  除了人类以外,其他灵长类也有冠状病毒感染的病例被发现过,在包括狒狒、黑猩猩、猕猴、恒河猴以及獠狨等灵长类的粪便样本中,都曾经发现过冠状病毒的存在,且此冠状病毒与人类冠状病毒OC43有血清学上的相关性。

  前面比较详细的介绍了动物冠状病毒的情况,那么COVID-19病原体(SARS-CoV-2)与动物冠状病毒基因组序列尽管相似度不是特别高,但毕竟都属于冠状病毒家族成员。因此,关于动物冠状病毒的探索对于SARS-CoV-2的研究或可提供一定的借鉴。

 

  中国实验动物信息网:陈教授,您长期致力动物传染性疾病领域研究,据您的研究经验,您认为动物冠状病毒对此次新型冠状病毒(SARS-CoV-2)研究有哪些借鉴作用?

  陈洪岩教授:动物冠状病毒侵入宿主机制具有相似性,利用S蛋白S1区受体结合域(RBD)与宿主细胞受体粘附,通过S蛋白S2区融合肽FP和重复序列HR介导膜融合侵入宿主细胞,S蛋白结构特征对冠状病毒侵入宿主细胞至关重要,在冠状病毒成员之间具有共性。

  冠状病毒成员N蛋白比较保守,适合用于诊断靶基因。同时,N蛋白在病毒蛋白中占比较高,在感染宿主过程中大量表达,诱导机体产生高水平抗体,适合用于血清学检测。

  冠状病毒基因组结构具有高度相似性,非结构基因功能具有相似性。动物冠状病毒相关研究揭示,NSP5编码的3C样蛋白酶具有保守性,针对该靶标设计药物,具有较好抗病毒效果。另外,针对冠状病毒侵入膜融合机制设计抗病毒药物也取得较好的效果。

  动物冠状病毒IBV、PEDV、TGEV均开发出具有高免疫保护作用的灭活疫苗和弱毒疫苗,在生产中大大降低了相应动物冠状病毒带来的经济损失。同时,针对动物冠状病毒S蛋白设计一系列基因工程疫苗也具有一定免疫保护效果。

  不同物种冠状病毒共有的特点主要表现为:多具有相同的自然宿主;病毒感染产生的临床症状相似,以呼吸道感染为主,肠道感染为辅,冠状病毒侵袭的靶器官具有一定重叠;不同毒株间易产生重组突变,产生抗原性变异的新毒株,从而改变了病毒的细胞嗜性乃至宿主嗜性。这与2019年末大范围流行的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)病原体(SARS-CoV-2)具有高度的相似性。

  近日国内学者研究发现,SARS-CoV-2的源头是蝙蝠(中华菊头蝠),通过潜在的宿主穿山甲传播给人类,表明SARS-CoV-2是冠状病毒重组突变产生新毒株的代表。此外,蝙蝠是病毒的天然储存库,科学家在近200种蝙蝠体内发现4100多种病原体基因片段,其中冠状病毒超过500种。但是,蝙蝠不会直接将病毒传播给人类,而是往往先传播给与人类接触密切的潜在宿主,如果子狸、竹鼠、穿山甲等,最终才会传播到人类。与SARS-CoV-2同源性较高的SARS-CoV和MERS-CoV的自然宿主也是蝙蝠。

  开展冠状病毒致病机理研究、疫苗及抗病毒药物的研发、生产与检验都需要动物模型。非人灵长类动物模型更接近人类感染后出现的症状,是疫苗和药物研发的首选动物模型。SARS-CoV-2能特异性结合到人细胞表面ACE2受体,而小鼠细胞ACE2与人细胞ACE2存在差异。所以,在野生型小鼠的基础上制作人源化ACE2小鼠模型用于疫苗及抗病毒药物研究也被普遍看好。由于冠状病毒感染的宿主范围很广,学者们对其进行了长期持续性的研究,在利用农业实验动物及感染动物模型进行致病机制研究及疫苗研发、生产、检验方面,取得了诸多的科研成果。因此,SPF猪、鸡、鸭等农业实验动物或可成为SARS-CoV-2研究的有用材料。

  在COVID-19诊断方面,针对病原的特异性病毒核酸检测发挥了重要作用,在普遍关注阴性、“假阴性”问题的同时,也应该关注阳性、“假阳性”问题,尽管这可能是由于检测试剂、检测操作及材料污染等问题所致。

  在对动物冠状病毒的研究及疫苗研发、生产、检验方面,SPF猪、鸡、鸭等农业实验动物发挥了重要作用。包括:高质量SPF猪、鸡、鸭生产繁育、资源保存与储备,感染动物模型的制备预评价,ABSL-2、3、4管理,生物安全,专用设备研发等。这些也可能对于SARS-CoV-2的研究提供参考。

  由此可见,在病毒侵入机制、致病机制、基因的遗传演化、诊断、疫苗研制、治疗药物等方面,动物冠状病毒的探索对SARS-CoV-2研究均具有一定的借鉴意义。

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