口蹄疫病毒的流行病学与发病机理

2018-02-03 20:16 荷斯坦奶农俱乐部网 访问量:239 [ 字号: ]
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口蹄疫是口蹄疫病毒引起的传染性极强、易感畜群感染量极高的病毒性疾病,本病主要感染偶蹄兽,刺猬和熊对本病有一定易感性,极少数情况下人类也会感染口蹄疫。
口蹄疫一年四季均可发生,但常见于冬季和春季。牛患口蹄疫时,行为表现为咂嘴、大量流涎和跛行,临床特征是发热,口、鼻、乳头、蹄部出现水泡病变。口蹄疫主要通过接触被病毒污染的物品、吸入雾化病毒或食入感染物料传播;在实践中,动物、车辆、各种物料、气流和访客及其随身物品是主要风险因素。未接触过本病疫苗或病毒的易感畜群感染率高达100%,严重影响生产力。口蹄疫直接感染导致的死亡率低,奶牛发生口蹄疫时,因能量负平衡、大群慢性乳房炎和蹄部永久性病变,会造成高淘汰率和巨大的奶量损失。本病无特异性疗法,允许治疗的地区采用护理病变部位、减少营养负平衡等支持疗法治疗口蹄疫病毒本身造成的伤害,使用抗生素疗法治疗继发性细菌感染。
通过牧场选址、建筑设施设计、保持畜群封闭、车辆管理、员工和访客管理、入场物料管理、正确的消毒和疫苗免疫,可降低疫区牧场发生口蹄疫的风险。
口蹄疫在我国属于一类动物疫病。在国际陆生动物卫生法典中,口蹄疫属于A类疾病。
口蹄疫对畜牧经济的打击是毁灭性的,口蹄疫病毒对环境有很强的抵抗力,非常容易发生传播且对人身健康来说相对安全,这些特征,使口蹄疫病毒、病毒污染物和患畜有被用于农业恐怖主义或经济犯罪的潜力。2001年,英国《泰晤士报》披露,一些英国农民利用政府对农民捕杀口蹄疫患畜的补贴,通过非法挪动牲口和访问口蹄疫牧场,故意传播口蹄疫,骗取补偿,致使疫情延长。
口蹄疫病毒
1.口蹄疫病毒的病毒学分类
表1口蹄疫病毒分类
 
2.口蹄疫病毒的血清型
口蹄疫病毒有7个不同的血清型,分别为A、O、C、亚洲(Asia)1和南非1、2、3型,口蹄疫血清亚型多于60个。下图是口蹄疫病毒的血清型进化树。其中,亚洲1型、A型、C型和O型亲缘关系相对较近,南非(SAT)1、2、3型亲缘关系较近。
 
图1口蹄疫病毒血清型的进化树(OIE/FAO口蹄疫参考试验室)
3.免疫特征
动物对一种血清型病毒产生免疫力,不能针对其它血清型免疫。
在同一个血清型内,不同毒株之间的交叉免疫程度,取决于抗原之间的相似性,不同的毒株之间引起交叉免疫保护的能力差异巨大,同一血清型下,一个亚型疫苗毒株提供的免疫力可能对另一种亚型十分有限。
口蹄疫病毒极其容易发生抗原漂移现象(即发生微小的变异、但不产生新的血清型),不断发生的抗原漂移现象,最终可导致产生新的亚型甚至新型,给疫苗预防带来困难。
4.病毒的感染力和对环境的抵抗力
口蹄疫病毒的感染力非常强,通过呼吸道途径,10~100个感染单位即可引起牛发病;试验条件下,舌部皮内接种1个感染单位就可以引起牛发病;经消化道,成年牛可能需要采食几千个感染单位才能感染口蹄疫。
大多数毒株可感染所有易感动物,一些毒株宿主范围较窄,例如O型古典中国型(Cathay株)只能感染猪。
口蹄疫病毒在环境中生存的能力非常强,低温条件下,口蹄疫病毒的稳定性增强;病毒不耐酸碱;在牛奶中对热处理有一定抵抗力。
口蹄疫病毒在不同的环境中生存时间如下:
●干草或秸秆垫料中生存超过5个月;
●夏季在干牛粪中生存能超过14天;
●冬季在粪浆中能生存超过6个月;
●在尿中生存超过39天;
●在土壤中冬季可生存8天、夏季3天;
●在4℃的羊毛上病毒可生存2个月(温度升高到18℃时生存时间迅速降低);
●4℃,合适的细胞培养基中(pH为7.2~7.6)病毒可生存一年;22℃时8~10周;37℃时10天;56℃时小于30分钟;
●空气中,当相对湿度大于60时,病毒生存能力达到最佳状态;
●阳光中的紫外线对空气中的口蹄疫病毒直接作用很小,不能有效杀灭病毒。
●有机物以及无阳光损害的情况下病毒存活时间也可延长,低温显著增加病毒生存时间。
当pH值范围超出6~10时,病毒非常容易被灭活,pH值7.2~7.6时,病毒最稳定。温度超出56℃时病毒失水。病毒对脂溶性物质有抗性,例如醚和氯仿;氢氧化钠、碳酸钠、柠檬酸、乙酸等依靠酸碱性质消毒的物质是针对口蹄疫病毒最有效的消毒剂;碘伏、季铵盐、次氯酸盐和酚类对口蹄疫病毒效果较差,尤其是有机物存在的情况下效果更差。
病毒可在pH高于6的肉或其它动物产品中长期存在,尸僵过程中肌肉的酸化可灭活病毒,但骨组织和腺体不会发生酸化,口蹄疫病毒可长期在这些组织存在。
牛奶巴氏杀菌后,热处理温度越高、时间越长,对口蹄疫病毒的灭活效果越好。
 
图2 口蹄疫病毒在脱脂或全脂牛奶中的热致死曲线(Walker et al., 1984)
●=口蹄疫病毒被灭活,△=口蹄疫病毒生存(荷兰莱利斯塔德中央兽医研究所);
▲=口蹄疫病毒被灭活,○=口蹄疫病毒生存(梅岛动物疾病研究中心)。
乳脂和细胞内病毒对热处理抵抗力更强,牧场所用的巴氏杀菌方法通常是低温、无均质机,对口蹄疫病毒的灭活效果可疑。
表2 不同巴杀条件下口蹄疫病毒在牛奶中(全脂牛奶或脱脂牛奶)的存活情况,口蹄疫病毒在牛奶中的初始滴度为lg5-lg7PFU/ml(LP=试验室巴杀,UHT=超高温瞬时灭菌,NT=未试验)
 
易感动物
偶蹄目动物对口蹄疫病毒均有一定程度的易感性。偶蹄目之外,其它一些动物也可感染口蹄疫,但流行病学意义尚不明确。
1.家畜
口蹄疫的家畜宿主包括牛、猪、绵羊、山羊、牦牛、水牛,试验性感染成功的家畜宿主有羊驼和驼马。双峰驼可发生口蹄疫,单峰驼对口蹄疫病毒不敏感或敏感性很差。家畜中:绵羊是口蹄疫的贮存器——绵羊症状温和,容易因忽视而传播。猪是口蹄疫的放大器——口蹄疫猪每天的病毒排出量可达4亿个感染单位,是牛、绵羊和山羊的3000倍以上,有利于形成空气传播。牛是口蹄疫的指示器——牛对口蹄疫病毒非常敏感,口蹄疫症状最为明显。
2.野生动物
已知口蹄疫病毒可感染的野生动物宿主种类大于70个,主要是偶蹄动物,包括美洲野牛、水牛、长颈鹿、多鹿科动物(驯鹿、鹿和麋鹿)、多种羚羊、小羚羊、牛羚、印度羚羊、疣猪、捻角羚、黑斑羚、瞪羚。
3.其它动物
少数非偶蹄目动物种也可感染口蹄疫病毒,例如刺猬(包括广泛分布于欧亚大陆的普通刺猬)、熊、犰狳(中美和南美)、袋鼠、海狸鼠、水豚。亚洲象有几例病例报道,但极少有非洲象感染的报道,一般认为非洲象在自然条件下不易感。试验室动物模型包括豚鼠、大鼠和小鼠,但在田间情况下,一般认为这些动物在口蹄疫的传播中不重要。早期报道表明,牛和普通刺猬之间可发生口蹄疫传播,但过去的50年没有确凿证据表明普通刺猬能够使口蹄疫蔓延。
4.维持宿主
维持宿主是指对特定的生态系统中,对特定的病原体来说,可作为病原体的持续性传染源的动物群。
在大多数地区,牛是口蹄疫的重要维持宿主;少量病毒对猪发生宿主适应,使病毒获得在猪群中获得循环和扩散的能力;还有一些病毒可能在水牛之间循环,在非洲,非洲水牛是口蹄疫病毒重要的维持宿主,这些病毒的主要血清型是SAT,但在这些水牛体内也发现了其它血清型抗体。牛不存在的情况下,不能确定小型反刍动物是否可以长时间维持口蹄疫病毒,作为循环和扩散的贮源。其它野生动物似乎不能维持口蹄疫病毒,只能被家畜或水牛散播的病毒感染。
5.口蹄疫病毒的携带者
病毒携带者通常指病原体感染后体内携带病毒核酸或活病毒超过28天的动物。
无论感染后是否出现临床症状,动物均可成为携带者。
大多数物种,口蹄疫病毒只能在携带者的食道-咽部液体内找到,其它分泌物和排泄物中找不到,例如口腔和鼻腔拭子;但最近,人们在实验感染的水牛携带者的鼻液内分离到了病毒。非复制性的病毒可以在反刍动物感染38天后的淋巴结内找到。口蹄疫携带者的流行病学意义,尚未确定,存在争议。尽管有携带者引发明显传染的传说,且携带者的食道-咽部液体直接注射给动物后具有感染性,但在所有对照试验中,家畜通过密切接触携带者,均未发生感染;唯一成功的试验是非洲水牛SAT携带者,可以将病毒传播给其它水牛,偶尔可传播给牛。研究者推测,这种情况下,可能是性传播致病,因为精液中可分离到口蹄疫病毒,并且,所有成功的接触感染试验都同时用到了公牛和母牛。
不同的口蹄疫携带者携带病毒的时间如下:
●大多数牛携带口蹄疫病毒不超过6个月,但受疫苗或先前感染的影响,一些个体携带病毒时间长达3.5年。
●病毒或病毒核酸能够在绵羊体内存在长达12个月,不过,大多数情况下绵羊只能携带病毒1~5个月。
●山羊4个月。
●水牛1年。
●牦牛8个月。
●非洲水牛个体的携带者状态可持续至少5年,病毒可在一个野牛群中循环存在至少24年。
●骆驼科动物似乎不是携带者。
●一般认为,猪不是携带者,到有少数报道证明病毒核酸可在猪身上存在大于28天。这可能是假象,原因是病毒遗传物质在动物体内降解速度慢。
●试验性的持续感染可在一些野生动物中产生,包括黇鹿、梅花鹿、捻角羚、马鹿。一些鹿可携带口蹄疫病毒长达2.5年。
●早期研究中,褐鼠试验性感染可携带病毒超过4个月。
流行病学与传播
1.流行病学
口蹄疫流行于许多地区,包括中东、非洲、亚洲和美洲部分地区。在不同地区,血清型分布不同。各血清型的贮源如下图,非洲有6种血清型——O、A、C、南非1、南非2、南非3。亚洲有4种血清型——O、A、C和亚洲1。南美洲有三种血清型——O、A、C。O型分布最为广泛,亚1、南非1、2、3这四种血清型分布十分有限。疫情爆发时,可能同时流行多个血清型。
 
图3 口蹄疫的七个疫源地(Syed M Jamal et. Al 2013, Foot-and-mouth disease: past, present and future, Veterinary research)
北美、中美洲、澳大利亚、新西兰、格陵兰岛、冰岛和西欧无口蹄疫。
2001年,口蹄疫侵入英国,扩散到爱尔兰、荷兰和法国。泛亚O型高毒株引起本次疾病爆发,毒株与亚洲发现的相同。
其它血清型也可引起严重的疾病爆发,但C型不常见,自2004年起,还未有发病报道。
我国主要流行O型,O型病毒在我国主要流行的株有3个:
●古典中国型(Cathay株);
●泛亚型(Pan-Asia);
●东南亚型(SEA(MYA98))。
我国当前优势株属于东南亚型(SEA(MYA98))。
 
图4 口蹄疫7个疫源地,覆盖3个大陆
2.病毒传播
在实践中,口蹄疫疫情主要通过运输感染动物向各地扩散。病毒污染的牛奶和其它动物产品制成的饲料也可传播疾病。各种机械性传播媒介,包括车辆、人、以及牛粪等污染物也是口蹄疫传播的重要方式。风携带病毒进行空气传播也有重要的现实意义。
口蹄疫的感染方式是直接或间接接触感染分泌物或排泄物,病毒存在于急性感染的动物产生的所有分泌物和排泄物中,例如精液、牛奶、呼出的气体、唾液、尿、粪便、水泡液、绵羊的羊水和流产胎儿、胎膜。每种途径的排毒数量受宿主种属和毒株影响。水泡破裂、多数症状出现时,通常是口蹄疫患者的排毒高峰。牛在口蹄疫临床症状出现之前,在牛奶或精液中排毒时间长达4天。
●分泌物和排泄物中的病毒,通过机械性媒介人、马、狗、猫、鸟、车辆散播。机械传播,即通过污染物和生物媒介传播,是口蹄疫的主要传播方式。
●气流携带病毒飘过水体和陆地也可传播本病。合适的气候条件下,空气传播即可发生。
●病毒可通过吸入、食入或皮肤伤口和粘膜进入机体。
●南非型病毒可以通过交配在水牛群之间传播。
作为口蹄疫病毒传播媒介的人类
人类主要扮演机械性传播媒介的角色:人类可通过着装和皮肤携带口蹄疫病毒,传播口蹄疫。
人类作为生物性传播媒介在口蹄疫的传播中意义有限。病毒还可在人类鼻腔内存活一段时间,但一些研究表明,长时间携带是不太可能的。
早期研究表明,接触患者后,人类鼻腔携带病毒可超过28小时,但不会超过48小时。
最近两份研究表明,如果遵循个人卫生和生物安全程序,人类不会将O型病毒传染给猪或绵羊,接触感染动物后12小时,鼻腔内检测不到病毒。
其它研究中,接触病毒后16~22小时,亚洲1型和O型口蹄疫病毒的核酸仅仅在一人鼻腔内找到,并且不能分离到活病毒。
以上研究结果乐观,但考虑到不好的设施布局、卫生和个人卫生,以及较差的生物安全管理也会影响疾病的传播,这些研究可能没什么实用价值。
1934年,为证明口蹄疫病毒可感染人类,三位兽医通过连续三天饮用被口蹄疫病毒污染的、未巴杀的牛奶,故意感染了口蹄疫。人类口蹄疫患者的水泡病变中含有病毒。另外,已经确认,皮肤破损是人类感染口蹄疫的感染途径,感染部位会最先出现病变。
需要指出的是,手足口病只见于人类,和口蹄疫不是一种病。肠道病毒属的病毒不会引起口蹄疫,口蹄疫病毒也不会引发人类手足口病。
表3  手足口病的病原体分类,肠病毒属的几种病毒可引起手足口病
 
风媒传播
风媒传播口蹄疫有着相当重要的意义,尤其是在温带地区,气候适合病毒生存的时候更是如此。风媒传播是否能够成功,取决于感染源动物的排毒数量、天气条件、地貌和接触空气中病毒的易感动物。支配病毒气流的因素有两个,第一,垂直和水平方向与风速和湍流相关的弥散作用;第二,垂直方向气体温度梯度和地貌。空气中病毒的生存能力取决于相对湿度,大气中的紫外线对病毒杀灭效果有限。与其它易感动物相比,牛更为易感,并且牛的潮气量大,也就是说可吸入更多气体,病毒浓度较低时即可感染牛,因此牛是风媒传播过程中最敏感的动物。欧洲国家有风媒传播计算机模型,在发生口蹄疫时用于预测疫情走向。
传播实例
口蹄疫的典型传播情景是:用源自于感染动物的饲料(肉、内脏、奶)饲喂给猪,感染猪群。病毒从猪群扩散,猪的病毒呼出量可达到牛的3000倍,大猪群增加病毒通过空气传播的风险,病毒通过空气气溶胶扩散至更敏感的动物——牛。1981年引起西欧疾病爆发的口蹄疫,人们相信是由风媒传播的。病毒在法国布列塔尼半岛感染猪,经由超过250公里的海面,传播至英国的怀特岛,结果导致当地牛感染口蹄疫。在陆地上,病毒通过空气传播的距离通常低于10公里,合适的地形与气象条件下也可达到60公里。
分子流行病学在口蹄疫的流行调研中有重要的意义。核酸测序可以很好的追溯口蹄疫的传染源头。在欧洲,1970-1990年,有病毒逃出疫苗企业试验室的情况,同时疫苗毒株未妥善灭活的情况也存在,多次导致口蹄疫爆发。分子生物学研究证明引起发病的毒株与当时使用的疫苗毒株之间关系非常明确。
3.发病率和死亡率
未接触过口蹄疫病毒或疫苗的敏感畜群,尽管一些个体临床症状看起来不明显,但在短时间内发病率就可达到100%。本病一般死亡率较低,非泌乳牛群可能只有1%左右。出现临床症状的幼畜死亡率高。另外,无捕杀政策的地区,在高产奶牛群,短期内继发性乳房炎和蹄病导致的淘汰率就可超过10%。
发病机理
1.口蹄疫病毒侵入动物体内的途径
口蹄疫病毒进入动物体内的途径有:
●吸入含有病毒的气溶胶颗粒;
●皮肤创伤或黏膜;
●消化道。
2.病毒的感染、复制位点和排毒
口蹄疫病毒感染和复制的位点主要是咽部黏膜。
病毒扩散至淋巴系统之后,在口腔、鼻镜、乳头、蹄部和损伤的皮肤(猪)复制。
不同的物种对口蹄疫病毒不同的入侵途径的敏感性不同。牛对气溶胶中含有的少量病毒特别敏感,气溶胶感染猪则需要更多的病毒数量。非洲水牛群,性传播是SAT型病毒的重要传播途径。口蹄疫病毒可穿过绵羊的胎盘感染胎儿。猪皮肤损伤的部位——腕部和飞节,也是口蹄疫病毒的复制位点。
病毒感染动物后,水泡在以上所述口鼻、乳头、蹄部等位置产生并在48小时内破裂。排毒大多发生于疾病早期,病毒通过各种分泌物、排泄物和空气排出。以牛为例,牛奶的病毒含量可能是lg6.7TCID50/ml,精液为lg6.2TCID50/ml,牛粪为lg4.9TCID50/g,呼吸道每天排毒量为lg5.1TCID50。这些病毒排出来以后,处于同群的牛只,即使有疫苗保护,也难以对抗这么大的排毒量,大多数个体都会发病(临床症状不一定存在)。
3.病变
皮肤的棘层上皮细胞会发生气球样变性。随着细胞破坏和水肿液集聚,会形成水泡,水泡随后融合形成口蹄疫特征性的口疮和大疱。
病变可能还会波及瘤胃、网胃和瓣胃的鳞状上皮细胞。
 
图5 瘤胃黏膜,水泡破裂后形成的数个不规则的糜烂灶(梅岛动物疾病中心)
病毒会侵害幼畜的心肌形成肉眼可见的灰色病变,这种病变最常见于左心室壁,外观被称为虎斑心。骨骼肌细胞可能发生玻璃样变性。
 
图6 绵羊的心脏,心外膜面肉眼可见的苍白区域是心肌坏死(衣阿华州立大学食品安全与公共健康中心)
4.携带者状态的形成
超过50%的反刍动物感染痊愈或免疫接种后,再次接触病毒时,咽部可携带病毒。
携带者的抗体波动会给海关检疫造成困难,考虑到国际贸易、感染风险和口蹄疫疫苗的有限保护力,一些无口蹄疫的国家禁止使用疫苗免疫易感动物。
5.潜伏期
在临床症状出现之前,感染的奶牛可通过泌乳排毒。在这一阶段,病毒有充分的机会将病毒扩散至其它牧场,或通过牛奶感染包括犊牛在内的其它牛。
口蹄疫的潜伏期长短不定,取决于宿主、感染剂量、环境、暴露方式和毒株。感染口蹄疫病毒后,常见动物的平均潜伏期为:
●绵羊和山羊3~8天。
●牛2~14天。
●猪2天以上。
●适应宿主的毒株在猪的潜伏期可短至18小时,直接接触感染的病例通常感染病毒的量大,更容易出现潜伏期短的现象。
 
(未完待续)
雀巢DFI牧场
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