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牛白血病的危害及防控策略


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2020/8/10 9:58:11 关注:200 评论: 我要投稿

  摘要:牛白血病是牛白血病病毒(bovine leukemia virus,BLV)感染引起的牛最常见的肿瘤性疾病之一,对养牛业和人类健康的潜在威胁较大。本文分别从病原学、流行现状、危害及潜在风险、诊断和防控策略等方面概述了BLV及其引发疾病的研究进展。BLV自首次发现以来,已广泛流行于世界各国,并很容易跨物种传播,且所有感染动物都会终身带毒,引起广泛的免疫功能异常,从而导致产奶量降低、产肉量下降和动物流产。此外,有实验已证实了在人类乳腺癌、肺癌组织和部分人类血液中有BLV的存在。目前尚无有效治疗和预防BLV感染的药物和疫苗,因此准确诊断和清除BLV感染牛是控制牛白血病最有效的措施之一。目前常用的诊断方法包括血清学抗体检测和前病毒DNA检测,主要的防控策略包括净化、通用的牧场管理与生物安全防护以及阻断向人类传播的途径。综上所述,应严格落实上述防控策略,加强诊断方法研究和监测,做到早发现早处理。
  牛白血病是牛最常见的肿瘤性疾病之一,由牛白血病病毒(bovine leukemia virus,BLV)感染引起。BLV属于反转录病毒科逆转录病毒属,是1969年在天然宿主牛身上被首次分离到的一种致癌病毒。BLV可将其核酸整合到感染细胞的基因组中,因此被感染的动物会终身带毒,并引起广泛的免疫功能异常,从而导致产奶量降低、产肉量下降和流产。BLV已广泛流行于世界各国,且很容易跨物种传播,目前已证实除了可感染牛(包括牦牛、水牛以及野生牛类)外,还可以感染绵羊和山羊,BLV感染宿主范围的扩增最终增加了感染人类的可能性。BLV与人类逆转录病毒,如人类嗜T细胞病毒(human t-cell leukemia virus,HTLV)和人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)的病原特征相似,并且相关研究已经证实人类乳腺癌、肺癌组织和部分人类血液样品中可检出BLV,因此有学者认为BLV与人类肿瘤的发生有关,但尚存争议。随着养牛业的发展,BLV感染率有上升的趋势,对养牛业和人类的潜在威胁很大。本文从病原学、流行现状、危害与潜在风险、诊断和防控方面概述了BLV的研究进展,以期为牛白血病的诊断和防控提供参考。
  病原学
  BLV基因组由两条线状单链RNA构成。病毒中的反转录酶以RNA为模板合成前病毒DNA,并将其整合到细胞基因组中,再在B淋巴细胞中产生持续性感染。BLV结构蛋白主要是囊膜中的gp蛋白和芯髓中的P蛋白,其中gp51和P24两种蛋白的抗原活性最高,临床上通常被用作抗原进行血清学试验,以检测特异性抗体。BLV对外界环境抵抗力弱,对温度较敏感,通常在56℃中30min即可失去感染力,60℃以上可迅速被灭活。
  全球流行状况
  牛白血病已通过国际贸易传播到各大洲,并在世界范围内的牛群中流行,但各国间以及同一国家不同区域间的流行情况并不相同。20世纪下半叶以来,欧盟通过制定根除方案和控制措施,使得大部分西欧国家成功根除了牛白血病,包括丹麦、芬兰、瑞士、荷兰等,而意大利、葡萄牙、白俄罗斯、希腊等国家,牛白血病仍在流行。
  澳大利亚和新西兰分别于1983年和1996年实施了全国性的牛白血病根除和控制计划,到2013年12月,澳大利亚宣布99.7%的奶牛群已根除牛白血病,而新西兰自2008年以来未在奶牛群发现BLV。
  在北美洲,美国83.9%的奶牛群和39%的肉牛群呈BLV阳性,加拿大37.2%的奶牛和89%的牛群呈BLV阳性。在南美洲,BLV流行率相对较高,大多数国家存在BLV。巴西BLV流行率因州而异,从17.1%到60.8%不等。阿根廷个体和群体水平的BLV患病率分别高达77.4%和90.9%。此外,智利、秘鲁、委内瑞拉、乌拉圭、巴拉圭和哥伦比亚报告的个体感染率介于19.8%~54.7%。
  BLV在我国奶牛场非常普遍,个别奶牛场的个体感染率高达49.1%,而肉牛感染率仅为1.6%。此外,血清学检测显示,我国20.1%的牦牛呈BLV阳性。日本的流行病学研究显示,乳牛群和肉牛群的BLV感染率分别为40.9%和28.7%,其中2岁以上的奶牛群和肉牛群的感染率分别达到78%和69%。在韩国,54.2%的奶牛呈BLV阳性,而只有0.14%的肉牛感染了BLV。在泰国,PCR和ELISA两种方法检测牛的BLV感染率分别为5.3%~87.8%和11.0%~100%。菲律宾的BLV感染率从4.8%到9.7%不等,而缅甸的BLV感染率为9.1%。
  中东地区的BLV感染率相对较低。伊朗一项血清学调查显示,该国BLV感染率在22.1%~25.4%之间。在以色列,BLV感染率约为5%;在沙特阿拉伯,20.2%的奶牛呈BLV阳性;土耳其有48.3%的奶牛群呈BLV血清学阳性。
  危害及潜在风险
  对牛的危害
  大多数BLV感染牛都是无症状的病毒携带者,既没有任何临床症状,也没有任何淋巴细胞数量的变化,但会表现出一定程度的免疫失调,从而影响各类免疫细胞,并改变未感染细胞的正常功能,引起产奶量减少、疫病发病率增高等问题,可造成一定的经济损失。约1/3的BLV感染牛可发展为良性B淋巴细胞肿瘤,只有不到5%的感染牛会发生恶性B细胞淋巴瘤。这种恶性的B细胞淋巴瘤主要发生在4岁以上牛,会进一步导致脾脏破裂和淋巴结显著增大。BLV诱导的肿瘤细胞可以扩散到皱胃、心、肠、肾、肺、肝和子宫,导致的临床症状多种多样,主要包括消化障碍、体重减轻、虚弱、产奶量减少、食欲不振和淋巴结肿大等。此外,BLV还会损害免疫系统,从而导致机会性感染。
  对人类的潜在风险
  目前已发现7种病毒会导致全球10%~15%的人类患癌症,而在全世界奶牛中高度流行的BLV可能与人类乳腺癌有关。1969年首次在牛体内发现BLV后,越来越多的人开始担忧该病毒会感染人类并导致疾病。在发现BLV后的十年内,使用琼脂免疫扩散和补体结合试验的研究均未能在人血清中发现BLV抗体,因此大部分人认为,人类暴露于BLV并感染的可能性不大,该病毒不会对公共健康造成危害。2003年,Buehring等用免疫印迹法检测257例人血清中抗BLV衣壳抗原P24的4种同型抗体(IgG1、IgM、IgA和IgG4),发现74%的人血清中至少有1种抗体可与BLV发生反应,但此次结果并不一定意味着人类真的感染了BLV。然而,给绵羊注射来自BLV阳性奶牛的生奶可以刺激产生抗体,而注射巴氏杀菌的对照奶则未产生抗体。用原位PCR和免疫组织化学检测乳腺组织,发现BLV定位于乳腺分泌上皮,表明BLV有整合到人体细胞与病毒扩散的风险。此外,BLV检出率和人乳腺癌之间存在正相关关系(36%~59%,正常组织中为29%~45%),多达37%的乳腺癌病例可能归因于BLV暴露;进一步研究表明,乳腺癌患者乳腺上皮组织中BLV核酸的检出率(59%)明显高于正常对照组(29%),在有癌前病变的妇女中,BLV核酸的检出率介于乳腺癌妇女和正常对照组之间(38%)。在检测乳腺癌组织或DNA的8项研究中,有6项研究在乳房组织中发现了BLV,这有力地表明BLV确实会感染人类,而乳房可能是感染的目标组织。
  诊断
  目前已研发出多种用于诊断牛白血病的技术,并在各国应用。这些诊断方法主要分为两大类,包括基于抗体的血清学检测和基于前病毒DNA的聚合酶链反应(PCR)检测。
  血清学检测
  牛白血病的间接诊断方法,尤其是基于抗体的检测,主要是针对由gag基因编码的P24衣壳蛋白以及由env-gp51编码的gp51胞外蛋白产生的抗体,最早可以在BLV感染后2~3周检测到,并且可作为终身检测的靶标。此外,P24衣壳蛋白是宿主免疫反应的主要蛋白,诱导高抗体滴度,而gp51也可在感染动物体中激发大量特异性抗体的产生。因此,使用常规血清学技术如琼脂免疫扩散法(AGID)、酶联免疫吸附试验(ELISA)、被动血凝试验(PHA)和放射免疫分析(RIA)可以检测牛血清、牛奶以及BLV感染细胞培养上清中的抗体。AGID相对便宜,可用于同时筛查多个血清样本,但是不够灵敏,也不适合分析牛奶样本。ELISA是一种高度敏感且易于实施的程序,可用于血清和牛奶样本的分析,然而它在感染早期的牛血清样本中易产生假阴性结果,在含有母源抗体的犊牛样本中易产生假阳性结果。PHA的目的是检测BLV糖蛋白,但PHA的检测效率对pH、温度和胰蛋白酶敏感。RIA适用于动物短期暴露后的诊断,但不适用于大规模筛查。总体而言,由于母源抗体的存在,这些基于抗体的检测方法并不适用于6个月以下的犊牛,因为可能会出现假阳性结果。
  前病毒DNA检测
  BLV可以整合到宿主基因组内的不同位点并保留在细胞基因组中,在BLV感染牛的整个病程中都可以检测到1个拷贝的全长前病毒基因组。BLV诱导的肿瘤和BLV感染的细胞均含有前病毒,基于前病毒DNA的PCR检测方法可以加快BLV检测,因而在世界范围内被广泛应用于BLV检测。这些PCR检测方法包括标准PCR、巢式PCR、实时定量PCR(QPCR)和直接基于血液的PCR。与宿主基因相比,BLV前病毒拷贝数通常非常低,因此大多数采用嵌套设计的巢式PCR系统代替标准PCR检测BLV,但这些套式检测非常敏感,有时会因为DNA污染而获得假阳性结果。QPCR检测需要昂贵的仪器和试剂,并且涉及复杂的样品制备过程。直接基于血液的PCR检测可以在不需要DNA分离和纯化的情况下扩增目标DNA区域,使用该方法检测BLV前病毒DNA特异性高,成本低,便于及时鉴别BLV感染的牛。
  基于筛查前病毒DNA的PCR方法诊断BLV感染,不仅拓宽了可使用的样本范围,而且提高了检测的敏感性、特异性和效率,并且耗时较少。虽然PCR检测可用于早期感染的BLV检测,但其涉及复杂的样本制备过程,如果发生交叉污染,会出现假阳性结果。此外,PCR检测方法需要特定的实验室设施,包括PCR仪器,以及特异性引物和探针的设计。COCOMO算法是一种用于设计简并引物集的方法,该引物集可扩增目标区域内的所有可用序列。最近研发的BLV-Cocomo-qPCR方法,以极高的灵敏度测定BLV前病毒载量,并能够扩增已知和新产生的BLV变异体,这证明了BLV前病毒载量不仅与BLV感染量相关,而且与BLV疾病进展相关。
  其他方法
  除了上述两种常见的检测技术之外,牛白血病的诊断方法还包括Western blotting检测病毒蛋白,合胞体形成试验以及间接免疫荧光检测BLV抗原。
  防控策略
  虽然大多数欧洲国家和大洋洲国家已经成功实施了有效的BLV根除计划,但全球范围内的BLV感染率仍然很高。BLV自然感染后,可形成持续感染,导致临床结果各不相同。该病毒感染淋巴细胞,并将DNA中间体作为前病毒整合到细胞基因组中。因此,暴露在含已感染BLV的生物材料中可能会导致病毒的传播。目前,BLV感染尚无有效的疫苗和治疗药物,需要采取及时有效的防控策略才能有效阻断BLV的传播。
  低流行率国家净化策略
  一旦通过血液学、基因组学或血清学方法鉴定出BLV感染阳性动物,就立即从牛群中清除,并迅速宰杀。这种防控策略有助于在相对较短的时间内实现畜群和区域范围内无BLV感染状态,西欧一些国家成功根除该病也证明了这一策略的有效性,而美国、加拿大、阿根廷和日本等国家缺乏财政补贴政策支持而未能坚持该策略的执行导致BLV净化失败。由于执行该净化策略的经济成本非常高,因此适用于BLV感染流行率低的畜群并需要国家和地方政府的财政补贴政策支持。
  高流行率国家净化策略
  这一防控策略是通过隔离而不是扑杀BLV感染的动物来降低部分净化成本,按照程序持续对血清学阳性动物进行检测,并将BLV感染牛群和血清学阴性牛群严格限定在隔离区域。隔离区域可以是单独的牛舍或者同一牛舍的不同区域,但均需使用独立的饲养设备或至少对非一次性设备进行严格的消毒和卫生处理以避免BLV的传播。这种策略的主要优点是减少了由于提前强制性扑杀和更替BLV阳性动物而造成的巨大损失。虽然实施要求相当高,但这种策略有助于降低BLV流行率甚至根除该病,缺点是在牛群中存在重新永久性引入BLV感染动物的风险,因此,它的净化速度可能比扑杀策略慢。
  通用的牧场管理与生物安全策略
  此策略旨在通过加强管理,切断血液、牛奶、分泌物、排泄物、注射器或手术器械等传播途径,以防止BLV感染的扩散,主要包括以下措施:
  (1)在接种疫苗或治疗操作期间使用单独的一次性针头和注射器;(2)使用单独的一次性产科套袖或至少在检查BLV阳性动物和未感染的动物之间更换;(3)在去角、植入、烧灼、阉割或打耳标等操作过程中使用一次性设备或至少对可重复使用的材料和手术器械进行清洁、消毒或灭菌;(4)在脱角过程中使用电气或燃气装置,而不是使用刨削等设备;(5)用未受BLV感染母牛的初乳或全脂奶、巴氏消毒BLV感染牛的初乳或代乳粉饲喂犊牛;(6)使用无BLV感染的母牛和公牛进行自然和/或人工授精和胚胎移植;(7)消灭昆虫以尽量减少通过节肢动物作为媒介在动物之间传播的可能性;(8)其他有效的管理措施,包括:通过检测和检疫/隔离新引进的动物,防止受感染的动物进入牛群;按年龄将动物分开,以减少接触;尽量减少动物在挤奶/喂养区域之间的流动;使用单独的小牛舍饲养新生牛犊;限制外部访客进入。
  这种策略既不需要对设施进行大量投资,也不需要移走受感染的牛,并可持续监测牛群的血清学状态。其缺点是对实践执行力的要求非常高,容易受到环境和人为变量的影响。
  切断向人类传播的途径
  作为一种潜在危害人类健康的病原,控制传染源和切断传播途径是最有效的预防措施。在牛群中,BLV通过牛奶、血液(叮咬的昆虫、受污染的兽医/养殖设备、子宫内)传播,因此人类很可能通过同样的途径感染。BLV的灭活可通过巴氏消毒牛奶和彻底烹调牛肉来进行,所以不要喝生的奶制品或吃生的牛肉可以切断BLV向人类传播的途径。第二种可能的传播途径是通过血液进行人与人之间传播。目前,人类献血时并不对BLV进行检测,最近对人类血库的一项研究也表明,45%的献血志愿者白细胞感染了BLV,这表明BLV感染具有通过血液实现人与人之间传播的可能性。此外,应注意BLV还可以通过哺乳和血液暴露实现母婴传播。
  小结
  BLV感染引起的牛白血病是流行于世界各地的一种慢性肿瘤性传染病,发病后临床症状不明显,尚无有效的疫苗和治疗措施,目前可对血清学抗体和前病毒DNA进行检测。越来越多的研究表明,BLV可能是人类乳腺癌的危险因素,消除BLV的来源及其传播可能有助于降低人类乳腺癌的发病率和死亡率。综上所述,BLV感染不仅给养牛业带来严重的经济损失,还对人类健康存在潜在的威胁,所以在养殖生产环节,要加强牧场管理和生物安全,切断BLV向人类传播的途径,以预防为主,严格检疫,做到早发现早处理。
文章作者:郭永丽 等 中国动物检疫     文章编辑:一米优讯     
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