猪流行性腹泻防控的科学模式:黏膜免疫诱导+体液免疫强化+初乳sIgA抗体评测

2021-10-08 18:21:32  来源: 青岛蔚蓝

猪流行性腹泻防控需要寻求科学的免疫方案加以改善和解决。...

猪流行性腹泻(Porcine epidemic diarrhea,PED)是由猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)引起的急性、高度接触性肠道传染病。各个日龄的猪群均可感染,临床症状主要表现为严重腹泻、呕吐、脱水以及产房内仔猪大量死亡等,给许多国家养猪业造成巨大的经济损失。

2010年以来,广东、广西、四川等南部省区先后暴发PED,给我国养猪业造成了非常严重的经济损失。到2019年,非洲猪瘟在我国全面爆发以来,在生物安全控制水平大幅提高的背景下,此病依然没有减轻的趋势,且目前已上市应用的各类猪流行性腹泻相关疫苗免疫控制疫病流行的效果均不理想,猪流行性腹泻成为猪疫病防控过程中的老大难和最为棘手的问题,亟待寻求科学的免疫方案加以改善和解决。

一、猪流行性腹泻流行与防控现状

传染源:PED属于急性、接触性肠道传染病,主要传染源为发病猪和带毒猪,及其排出的带毒粪便或污染物。被 PEDV 污染的运输车辆、水源、饲养员衣服鞋子等也可成为间接感染的传染源。

传播途径:PED主要传播途径是消化道。如果带毒猪场陆续有仔猪出生或断奶,病毒会不断感染失去母源抗体保护的断奶仔猪,使本病呈地方流行性,可造成 5 ~ 8 周龄仔猪的断奶期顽固性腹泻。

PED的发生现在已经没有明显的季节性,通常于冬季11月至次年3月发病,夏季也会发病。该病易感染各种日龄的猪,哺乳期、断奶期和育肥期感染率达15%-80%,仔猪死亡率为50%,日龄越小被感染的概率越大。断奶猪、育肥猪感染该病后症状比较轻,成年猪则主要表现为呕吐和厌食等症状。近年来该病的感染率在我国呈现逐年升高的态势,虽然疫苗在一定程度上起到了保护作用,但防控效果总体不够理想。分析其原因主要有以下三点,需要引起重视和关注:

1、流行毒株的变异导致疫苗保护力下降

2010年以来,国外传入、PEDV的自身变异以及长期使用疫苗的免疫压力等多种因素导致我国PEDV流行毒株发生了较大改变。对于PEDV的分群尚无明确标准,但目前普遍接受将流行的变异毒株所在群称为G2群。最新的流行病学调查研究中,对2018-2020年内收集的临床病料样本进行分析,结果表明中国目前流行的毒株依旧属于G2a亚群和G2b亚群。只有和前流行毒株基因型高度同源的疫苗产生的抗体才能发挥特异性中和作用。

2、对型疫苗要通过科学的免疫模式应用才能充分显效

近年来,国内预防猪流行腹泻的变异毒株灭活疫苗以及活疫苗不断获批上市,在疫苗毒株对型上已经跟上了流行毒株的变化。但临床上应用几年下来,疫苗免疫预防的效果却未见明显改善,总体免疫保护率只在50%—70%。临床上应用变异毒株腹泻疫苗多次免疫母猪后,产房内仔猪感染PED死亡的案例依旧大量存在。由此可见,仅有对型毒株的腹泻疫苗对于高效防控猪流行性腹泻是不够的,如何针对猪流行腹泻的疫病特征、致病机理、免疫机制等建立一种科学的、符合疫病免疫规律的科学免疫防控模式才是更为重要的。

3、当前主流猪流行性腹泻防控模式存在一定缺陷

目前,我国用于预防猪流行性腹泻的疫苗品类众多,既有活疫苗,也有灭活疫苗,既有二联疫苗,也有三联疫苗,既有经典毒株产品,也有最新的流行毒株产品,同时一些具备条件的规模化养猪集团曾采用自家苗或病料返饲进行单场的应用。临床上,不同猪场各种腹泻疫苗的组合应用方式也各不相同。“活+活”,“活+死”,“死+死”,“自家苗+死”,“返饲+死”等等疫苗组合应用的免疫模式广泛存在。究竟什么类型的疫苗、哪种免疫模式在生产实际中能真正对猪流行性腹泻的防控起到好的效果,是广大养殖户和养殖厂技术人员普遍关心的问题。

众所周知,猪流行性腹泻病毒感染发病侵害的靶器官为小肠。其致病机理为:病毒经口和鼻感染后,直接进入小肠。通过免疫荧光和电子显微镜检查,病毒的复制是在小肠和结肠绒毛上皮细胞浆中进行,其他脏器内未发现病毒增殖。由于病毒增殖首先造成细胞器的损伤,继而出现细胞功能障碍。肠绒毛萎缩造成吸收表面积减少,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,这是引起腹泻的主要原因,属于渗透性腹泻。严重腹泻引起脱水是导致病猪死亡的主要原因。 根据猪流行性腹泻的致病机理可见,要想减少临床上仔猪因感染猪流行腹泻病毒造成的发病与死亡,最重要的是要控制肠道内的病毒增殖,而通过肌肉注射疫苗(包括活疫苗)免疫所产生高水平的体液循环抗体因无法通过血管壁进入肠腔内而几乎难以起到对病毒的中和作用,对肠道内猪流行性腹泻病毒增殖无法起到遏制作用。因此,基于传统全身系统免疫理论的思路,应用活疫苗或灭活疫苗免疫防控PED的免疫模式是存在严重缺陷的。

二、黏膜免疫概念

粘膜免疫系统(Mucosal immune system,MIS)是指广泛分布于呼吸道、胃肠道、泌尿生殖道粘膜下及一些外分泌腺体处的淋巴组织,是机体的第一道防御系统。也是执行局部特异性免疫功能的主要场所。MIS 在解剖和功能上均不同于系统性免疫系统,它能够对致病性抗原产生强大的免疫反应,因此黏膜免疫系统(MIS)是机体整个免疫系统的重要组成部分。

猪的黏膜免疫系统也是由分布于胃肠道、泪道、唾液分泌管、呼吸道、泌尿道和乳腺黏膜内的淋巴组织组成的,占据了猪体淋巴组织的大部分。其中猪胃肠道的黏膜免疫系统尤令人关注,因其具有特殊的集合淋巴结(PP结)、黏膜归巢受体(即淋巴细胞通过再循环又回到黏膜的模式)、是IgA B细胞和记忆T细胞定位的所在地、所分泌的免疫球蛋白主要是SIg A等结构与功能,对于经黏膜感染或靶器官为肠道的传染病具有极为重要的免疫保护作用。

MIS 为机体提供黏膜表面的防御作用,包括非特异性保护和特异性保护两个方面。其中上皮外防御功能最重要的功能就是针对局部抗原产生的特异性分泌型 IgA 和 IgM 或天然性抗体,捕获入侵的病原体。

可溶性蛋白或病原微生物作为抗原接触黏膜淋巴组织的M细胞并与之结合,随后抗原被摄入M细胞,经过一系列免疫反应,刺激小肠固有层成熟的浆细胞合成sIgA, 它是由两个IgA分子通过J链共价连接形成的二聚体复合物,是黏膜表面最重要的免疫球蛋白,可经黏膜上皮细胞转运分泌至肠腔中。 sIgA 在黏膜免疫抗感染过程中,主要是阻止病原微生物在黏膜上皮层定居繁殖,阻挡它们进入上皮层。具体功能为:1)阻止黏附。sIgA可与病原微生物抗原结合形成复合物,从而阻止微生物黏附。2)免疫排除作用。3)溶解细菌。4)中和病毒。特异性sIgA不需要补体的参与即可中和消化道、呼吸道等部位的病毒,使其不能吸附于易感细胞上。5)介导抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用(ADCC)。

三、黏膜免疫与猪流行腹泻的关系

随着科学技术的发展,黏膜免疫在免疫学领域中的地位日趋重要。近年来,黏膜疫苗、黏膜佐剂、微生态制剂等黏膜免疫相关的内容已成为免疫学研究的热点,尤其是对消化道黏膜免疫的研究。由于消化道黏膜是机体上皮屏障的重要组成部分,因此提高消化道的黏膜免疫功能,对减少肠源性感染具有重要意义。猪流行性腹泻作为目前危害养猪业最为严重的肠源性传染病,重视和发挥MIS的免疫预防作用对于提高PED临床防控效果不可或缺。 

目前,通过黏膜免疫途径的免疫方法,如口服、滴鼻、点眼、饮水、气雾等,在生产实践中已被广泛应用,并且对某些传染病取得良好的预防作用,例如消化道口服免疫途径。在有效解决抗原过胃不被破坏的前提下,抗原进入小肠直接作用于消化道黏膜,激活肠道黏膜的特异性和非特异性免疫, 对于预防肠源性传染病的发生具有重要的意义。

四、基于黏膜免疫和抗体评估的猪流行性腹泻科学防控模式

青岛蔚蓝生物制品有限公司历经多年潜心研究猪流行性腹泻的致病机理与免疫机制,认为黏膜免疫在猪流行性腹泻的预防控制中起到不可替代的决定性作用,单一的疫苗免疫收效甚微的最主要原因是忽略了黏膜免疫对腹泻这种肠道内局灶型病变的免疫主导作用。基于这一理论认知,青岛蔚蓝建立全新的腹泻科学免疫防控模式:黏膜免疫诱导+疫苗免疫强化+初乳sIgA抗体水平评价。相比之下,目前国内主流的疫苗组合型防控模式均因缺少了第一步:黏膜免疫诱导而导致疫苗免疫效果不佳,又因疫苗免疫效果评价中缺少了第三步:初乳sIgA抗体水平评价而难以量化免疫措施实施后的显效标准。致使很多猪场在临床的腹泻防控上事倍功半。同时又难于找出疫苗防控效果不佳的症结所在。

青岛蔚蓝创新性的建立全新的腹泻科学免疫防控模式:黏膜免疫诱导+疫苗免疫强化+初乳sIgA抗体水平评价。

具体操作模式如下:


第一步(一服):母猪产前35-40天,口服PED特异型功能性微生态制剂,激活母猪肠道黏膜免疫,并刺激产生PEDV黏膜免疫记忆。

第二步(两免):母猪产前30、15天,分别肌肉注射青岛蔚蓝猪流行性腹泻、传染性胃肠炎二联灭活疫苗(助腹康)各2ml,强化全身系统性免疫,激活乳腺免疫记忆细胞,激发乳腺黏膜免疫,显著提高产前乳腺黏膜免疫应答水平和乳汁中PEDV 特异性 sIgA抗体含量。

第三步(抗体检测评价):母猪产仔当天,采初乳3~4ml,检测初乳中sIgA水平,评价“一服两免”的腹泻特异性黏膜免疫和被动免疫效果!

其核心在于:黏膜免疫诱导。主要操作是通过给母猪口服可表达猪流行性腹泻病毒变异毒株主要保护性抗原S蛋白的枯草芽孢杆菌,无损过胃后到达小肠,菌体携带的可溶性PEDV变异毒株主要保护性抗原S蛋白作为免疫原激活猪肠道内的黏膜免疫,产生高水平的肠道分泌型sIgA抗体,直接作用于侵入肠道的PEDV,加以结合后,使其失去对肠道绒毛上皮细胞的侵染能力。从而达到避免肠道黏膜损伤,预防PED发生的目的。这是从主动免疫的角度加以分析,结果是母猪对PEDV不感染,不发病。

临床上产房内哺乳仔猪的感染发病、死亡是PED发病更为重要的部分,防控腹泻最主要目的是减少或避免产房内哺乳仔猪因感染PEDV造成的发病和死亡。从被动免疫和保护仔猪的角度来看,仅仅对母猪进行黏膜免疫诱导是不够的,还要进行第二步:即进行疫苗免疫强化。这一步的操作是对第一步黏膜免疫诱导的必要补充,口服功能性微生态制剂的母猪,在限定的时间内(10-20天),跟胎1-2次疫苗免疫,可在第一步黏膜免疫诱导的基础上,激活母猪全身黏膜免疫系统,激发母猪乳腺内针对PEDV的特异性黏膜免疫,产生高浓度的sIgA抗体进入乳汁,通过母猪产仔后哺乳不断给仔猪肠道内输送外源性的sIgA抗体,形成仔猪肠道内的针对PEDV 的高浓度抗体环境,阻止侵入病原的定植与侵染,从而实现对仔猪的被动免疫保护。

该PED防控模式实施的关键是:

1、整套PED防控方案实施的时间点有严格要求:第一步,口服免疫对母猪肠道肠道进行黏膜免疫诱导的时间应在母猪产前35-40天左右。过早,后续跟胎免疫时间距离产仔日过长导致效果不佳;过晚,后续跟胎免疫两次尚未完成或已完成但疫苗作用尚未充分发挥母猪就已分娩而导致对黏膜免疫的增强效应无法显现。

2、第一步与第二步的实施时间间隔控制很重要。第一步口服免疫后5-15天内对母猪进行产前跟胎免疫2次(间隔10-15天)。间隔太短,黏膜免疫的诱导激活尚未完成,跟胎免疫激活母猪乳腺内的黏膜免疫效果差,乳汁中sIgA抗体无法快速提升。间隔太近,母猪的黏膜免疫尚未激活,跟胎免疫的加强作用也不明显,仅相当疫苗的跟胎免疫。

3、临床应用经验和检测结果显示;缺失第一步,仅第二步的效果显著降低。

4、被动免疫效果与母猪血液抗体水平高低无关,与初乳中sIgA抗体水平高低直接相关。

5、第三步,评价母猪采取上述PED防控方案的免疫措施后产房内仔猪的腹泻发生风险高低的直接指标是sIgA抗体水平。
本文来源:青岛蔚蓝 责任编辑:张帆
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