猪繁殖与呼吸综合征弱毒疫苗的安全性分析
邢海云，梅林，赵建增，高英杰*
（吉林大学畜牧兽医学院，长春130062）
摘要：猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）是影响养猪业的重大传染病，PRRS弱毒疫苗免疫是主要的预防措施。长期以来，尽管各种PRRS弱毒疫苗在我国轮流使用，但PRRS仍持续流行，每年都有不同程度的暴发并带来巨大经济损失，因而重新审视我国的PRRS免疫计划十分必要。本文综述分析PRRS弱毒疫苗在使用过程可能存在的安全隐患，安全性与免疫效力的关系等问题，提示研究基因工程疫苗是有效控制PRRS的发展方向之一。
关键词：猪繁殖与呼吸综合征 弱毒疫苗 安全性 基因缺失疫苗
Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus:
Safety of the attenuated vaccines and the future
XING Hai-yun, MEI Lin, ZHAO Jian-zeng, GAO Ying-jie*
（College of Animal Science and Veterinary Medicine,Jilin University, Changchun 130062,China）
Abstract Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is a severe infectious disease in pigs, it brings huge economic losses for swing production every year, especially in China. In a long time, to control the spread of PRRS virus, inoculation of attenuated PRRS vaccine has been preferred. However, although a number of attenuated PRRS vaccines with different virus strains being widely applied in China in turn, the incidence of PRRS has not decreased nor the severity of the disease alleviated in the recent years. So it is necessary to look back the PRRS immunization programs, including the vaccines and the inoculation strategies, etc. In this review, the safety of attenuated PRRS vaccines, the relation of safety and vaccine efficiency were discussed. Conclusively, it is suggested that genetic engineered live PRRS vaccine could solve the safety problems of the current commercial vaccines.
Key words：Porcine reproductive and respiratory syndrome, attenuated vaccine, safety, gene-deleted vaccine
作者简介：邢海云（1980—），山西人，研究方向：动物疾病快速诊断技术。
长春市西安大路5333号吉林大学畜牧兽医学院（130062）
1. 引言
猪繁殖与呼吸综合征（porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS）又称“猪蓝耳病”，是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV）引起猪的一种烈性传染病。于1987年首先暴发于美国，现已几乎遍及世界所有养猪国家。其临床特征主要表现为母猪严重的繁殖障碍，断奶猪普遍发生肺炎、生长迟缓以及死亡率增加等。该病传播速度快，传染性强，在中国的流行和分布日益广泛，危害也日益严重。尤其是2006年6月份以来，我国多个省份的养猪场、户爆发猪“高致病性猪蓝耳病”疫情，据不完全统计，在6~9月份，我国共有发病猪约200万头，死亡40余万头，给我国养猪业造成了巨大的经济损失。近几年来，我国各地不断有PRRS的区域性爆发，损失惨重。
由于对该病没有特效治疗药物，使用特异性疫苗防控PRRS就成为人们不得不为之的选择。这一策略虽然在区域内取得了一定的成效，但PRRS疫苗仍有诸多问题亟待解决。其一是PRRSV的免疫抑制性，PRRSV具有高度的宿主依赖性，主要在猪的肺泡巨噬细胞以及其它组织的巨噬细胞中生长，从而导致机体免疫功能降低，引起继发感染或加速其他疾病的进程。其二，PRRSV可经生殖系统传播，给免疫清除感染的病毒带来难度。PRRSV也能在被感染公猪的睾丸生殖细胞中生长繁殖，可通过配种扩散病毒。另外，PRRSV可持续感染，可经胎盘感染，且其基因易于改变，这一切都给PRRS的免疫预防带来了巨大困难。另外，现有的PRRS弱毒疫苗的长期安全性也一直是困扰着人们难题。
2. PRRS疫苗的临床应用
多项研究已经表明接种PRRS疫苗能够产生保护性免疫反应，到目前为止，多种PRRS灭活疫苗和弱毒疫苗都已在临床应用。一般认为，PRRS灭活疫苗仅对抗原性同源的野生病毒有免疫作用，对抗原性关系较远的毒株几乎无免疫力。且由于抗体介导的感染增强效应，在国内外PRRS灭活疫苗的应用都比较少。在我国出现高致病性PRRSV后，农业部疫病控制中心首先推出相应毒株的灭活疫苗。这也是我国使用唯一的PRRS灭活疫苗，目前随着多种PRRS弱毒苗的推广，灭活疫苗的应用范围正在减小。已进入市场的PRRS弱毒苗因致病力、分离株不同而有数种，详见表1。
PRRS弱毒疫苗可在猪体内生长增殖，并能迅速引起机体强烈的免疫反应，具有免疫保护期长、保护率高、免疫剂量小等优点，此外它对抗原性较远毒株的感染有一定的免疫保护力，所以一般认为它比灭活疫苗更加有效。但是从远期效果来看该类疫苗可能存在毒力返强等风险，部分养殖业者对该类疫苗极为谨慎。
表1 目前国内应用的PRRS弱毒苗
毒株
供应商
毒株特点
V2332
Boehringer Ingelheim
美国的PRRSV弱毒株
CH-1R
上海海利
中国的PRRSV弱毒株
R98
保定瑞普
中国的PRRSV弱毒株
TJM-92F
山西隆克尔
人工弱化的高致病性PRRSV毒株，带自然基因缺失。
JXA1-R
中牧成都等
人工弱化的高致病性PRRSV毒株
HuN4-F112
哈尔滨维科等
人工弱化的高致病性PRRSV毒株
3. PRRS弱毒疫苗可能存在的安全隐患
3.1 持续散播疫苗病毒，使得其在猪场中循环存在
3.1.1 疫苗病毒能通过胎盘引起先天性感染;
Park等（1996）证实，在母猪怀孕90d时染毒，低毒力和高毒力的PRRSV穿过胎盘屏障的能力相同，也就是说PRRSV对胎盘屏障的穿透能力与病毒毒力无关。Mengeling 等（1998）发现怀孕母猪接种PRRS弱毒疫苗，疫苗病毒可通过胎盘引起胎儿病毒血症从而导致先天性感染，且感染猪出生后还能传染同窝非免疫仔猪。Catherine等（2004）也发现使用PRRS弱毒疫苗接种妊娠期母猪，可导致母猪生产力下降，表现为仔猪成活率较低等。另外Botner等（1997）还发现疫苗病毒可以在免疫母猪体内增殖，并向非免疫母猪传播。
3.1.2 疫苗病毒能持续存在于公猪精液中，并具有传染性
Christopher-Hennings 等（1997）研究结果证实，PRRS弱毒疫苗接种后大约39天就能从精液中检测到病毒，并可能与强毒一样在猪体中持续存在数周乃至数月。另外，疫苗免疫猪精液质量也有所下降。随着人工受精技术的广泛应用，这些情况在散播病毒和受孕效率中显得尤为重要。
3.1.3 疫苗病毒能从免疫猪传播给非免疫猪
疫苗毒株与临床PRRSV毒株在传播方式、存留时间等方面都具有相似的特点，在皮肤破损的情况下容易经胃肠道外途径感染，从而将疫苗病毒传播给非免疫猪。Mortensen 等（2002）调查发现疫苗病毒可通过多种方式，如贸易、配种和邻近原则等，传播至其它非免疫猪群。研究者还提出气雾传播也是散播疫苗病毒的一种常见方式。
3.2 疫苗病毒存在毒力返强的风险
长期不恰当使用PRRS弱毒苗使毒株变异成为高致病毒株的机会大增，这可能是免疫猪群仍长期受PRRS困扰的潜在原因。Opriessnig等（2002）在一个有Ingelvac PRRS MLV（Boehringer Ingelheim Vetmedica, Inc.）接种史的PRRS爆发猪场分离出一株PRRSV 98-38803，该毒株可引起母猪PRRSV相关的流产和呼吸系统疾病。进一步研究结果显示，该毒株来源于Ingelvac PRRS MLV，提示PRRS弱毒疫苗存在毒力返强的可能性。Nielsen等（2001）的研究也证明了PRRS弱毒疫苗在田间可转变为具有较高毒力的致病株，同时发现PRRSV的ORF1基因突变与毒力增强有关。Storgaard等和Allende等分别证实欧洲型和美洲型疫苗病毒可以毒力返强，而nsp2基因的某些位点突变与病毒的致病力相关。
3.3 与疫苗株极为相似的PRRS的发生率升高
非免疫母猪的繁殖障碍可能与使用PRRS弱毒疫苗有关。在应用PRRS弱毒苗的猪群中，Nielsen等（2002）从胎儿、死胎和死亡仔猪中都分离到了源于疫苗的病毒，证明疫苗病毒可从免疫仔猪向非免疫母猪扩散并持续存在。而这些病毒可引起母猪严重的繁殖障碍，其临床表现与自然PRRS相一致。Mengeling等（1998）从暴发“非典型”或“急性”PRRS的PRRS弱毒疫苗免疫猪群中分离病毒，并用其感染怀孕母猪，发美国目前流行的一些PRRS毒株毒力比过去的更强。Botner等（1997）和Meng（2000）发现急性类PRRS出现于PRRS弱毒疫苗免疫母猪，且“非典型”或“急性” PRRS的发生率都呈升高趋势。
3.4 弱毒在田间的持续存在使野毒感染的鉴别（病毒学和血清学）更加复杂化
目前PRRSV的抗体检验着重于特异性总抗体分析。鉴于接种PRRS弱毒疫苗及受PRRSV野毒感染后的抗体动态非常相似，弱毒苗的使用在客观上对流行病学监测产生了干扰。另一方面，由于野毒与疫苗毒株的核苷酸序列差异因毒株和疫苗而异，且在生产和应用过程中不断变异，疫苗毒株免疫后病毒排出体外并在环境中传播，试图用基因分析方法鉴别疫苗与野毒也比较困难。
4. 由PRRS弱毒疫苗安全隐患引发的几点思考
4.1 慎重选择PRRS弱毒疫苗
一方面，由于PRRS弱毒疫苗确实能够产生更加有效的免疫反应，对猪体有一定的保护作用，所以目前在没有更好替代方法的前提下使用PRRS弱毒疫苗不失为一种预防和控制PRRS的良策。但是仍然还有很多有关内容，如弱毒疫苗的效力和安全性、免疫机制以及最佳免疫程序等，需要我们进一步研究。并且由于毒株的不同，可能需要的多毒株疫苗才能提供抗各种异源性毒株所需的保护性免疫反应。
另一方面，鉴于PRRS弱毒疫苗存在的种种安全隐患，人们在使用PRRS弱毒疫苗时应极为慎重，尤其对于PRRSV阴性的种猪场。目前，美洲和亚洲许多国家建议在非疫区不得使用弱毒疫苗，该疫苗只可在已存在PRRS的猪群中使用。在欧洲（如德国）则禁止使用弱毒疫苗来预防PRRS，主要采取扑杀的方法来净化猪群。
4.2 合理制定更安全有效的免疫程序，减少扩散范围
4.2.1 科学选取PRRS弱毒疫苗的免疫对象
许多研究发现，接种PRRS弱毒疫苗的公猪的精子带毒且质量下降，接种弱毒疫苗的母猪可经胎盘将疫苗毒传给仔猪，并可向未接种疫苗的母猪传播，所以PRRS弱毒疫苗该不该用于怀孕母猪和种公猪变得颇有争议。近年来，已有学者提出成年公猪（用于自然交配和采精）和未妊娠的小母猪和母猪都不应该进行免疫。
4.2.2 严格免疫隔离期限
免疫后数周（时间越长越好），免疫猪、小母猪和母猪应该被隔离开，以减少疫苗病毒的传播。
4.2.3 科学分配种母猪免疫时间
小母猪的初次免疫时间取决于各自不同的情况，一般情况下越早越好，这样可使1－2个月后的第2次免疫起码能够在配种前1个月时进行，从而减少通过胎盘传播疫苗病毒的机率。
4.2.4 科学选取PRRS弱毒疫苗的种类
形成保护性免疫的时间可能与毒株有关，即抗同源且抗原性相似的毒株比关系较远的PRRSV毒株，其免疫性形成的更快和更有力，因此，宜根据不同养殖场的发病特点选择弱毒疫苗的种类。
5 寻找新一代控制PRRS的疫苗
根据十多年来国内外对PRRS弱毒疫苗和灭活疫苗在临床的应用经验，尽管PRRS弱毒疫苗因感染毒株抗原变异使其防控效果不确定，但它在安全性方面的不足更是防疫工作中不能不面对的问题，也使研制更安全有效的PRRS新型疫苗迫在眉睫。近年来，随着反向遗传技术的发展，通过缺失基因或替换基因组的某些部分等基因工程技术研制出更安全高效、且可与野毒感染相鉴别的基因工程疫苗已成为可能。
尽管对于PRRSV的毒力相关基因并不完全清楚，但已知多个位点与病毒的致病性密切相关。Kim等人利用反向遗传技术缺失美洲型PRRSV经典毒株2332的nsp2基因，使该毒株的致病力明显下降。由此可见，研制PRRSV的基因缺失疫苗已成为可能。武华研究室在高致病性PRRSV的传代时分离出一株自然基因缺失株（TJM-92），与其父代毒株相比，它的致病力明显下降，接种易感猪后疫苗毒不感染同居易感猪，但仍保留其免疫效力（研究者未发表资料），这一结果为解决PRRS免疫中因疫苗散毒、返强而难以净化的难题提供了机会。目前该产品已获得中国新兽药注册。
6、结语
弱毒疫苗散毒及致病力返强是困扰PRRS免疫防制的重大问题，正确选择疫苗及使用方案有助于改善免疫预防效果，但研制和使用新型疫苗是革命性的办法。目前的PRRS基因缺失疫苗表现出散毒水平低、返强机率小但效力不减，是PRRS新疫苗的研究方向，也是全面控制PRRS的重要机会。
参考文献：
Straw BE, Zimmerman JJ, D"Allaire S, Taylor DJ. Diseases of swine, 9th Edition. Blackwell Publishing 2006.
侯丽丽，赵铁柱，遇秀玲，等. 高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒分子流行病学调查. 中国兽医学报, 2009(06): 677-681.
Meng XJ. Heterogeneity of porcine reproductive and respiratory syndrome virus: implications for current vaccine efficacy and future vaccine development. Vet.Microbiol, 2000, 74: 309-329.
Beltran-Alcrudo D, Lubroth J, Njeumi F, et al. (2007) Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS). FAO EMPRES Focus on 1–5.
Mulupuri P, Zimmerman JJ, Hermann JH, et al. Antigen-specific b-cell responses to porcine reproductive and respiratory syndrome virus infection. J Virol,2008, 82 (1): 358-370.
Park BK,Yoon IJ, Joo HS. Pathogenesis of plaque variants of porcine reproductive and respiratory syndrome virus in pregnant sows. Am J Vet Res, 1996, 57: 320-323.
Mengeling WL, Lager KM, Vorwald AC. Clinical effects of porcine reproductive and respiratory syndrome virus on pigs during the early postnatal interval. Am J Vet Res, 1998, 59 (1): 52-55.
Dewey CE, Wilson S, Buck P, et al. Effects of porcine reproductive and respiratory syndrome vaccination in breeding-age animals. Preventive Veterinary Medicine, 2004, 62: 299–307.
Botner A, Strandbygaard B, Sorensen KJ, et al. Appearance of acute PRRS-like symptoms in sow herds after vaccination with a modified live PRRS vaccine. Vet Rec, 1997, 141 (19): 497-499.
Christopher-Hennings J, Nelson EA, Nelson JK, et al. Effects of amodified-live virus vaccine against porcine reproductive and respiratory syndrome in boars. Am J Vet Res, 1997, 58(1): 40- 45.
Torrison JL, Knoll M, and Wiseman B. Evidence of pig-to-pig transmission of a modified live vaccine. In Proceedings of the 27th Annual Meeting of the American Association of Swine Practitioners, Nashville,Tenn. American Society of Swine Veterinarians, Perry, Iowa, 1996.
Mortensen S, Stryhn H, Sogaard R, et al. Risk factors for infection of sow herds with porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) virus. Prev Vet Med, 2002, 53(1-2):83-101.
Opriessnig T, Halbur PG, Yoon KJ, et al. Comparison of molecular and biological characteristics of a modified live porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) vaccine (ingelvac PRRS MLV), the parent strain of the vaccine (ATCC VR2332), ATCC VR2385, and two recent field isolates of PRRSV. J. Virol, 2002, 76: 11837–11844.
Nielsen HS, Oleksiewicz MB, Forsberg R, et al. Reversion of a live porcine reproductive and respiratory syndrome virus vaccine investigated by parallel mutations. J Gen Virol. 2001, 82: 1263-1272.
Storgaard T, Oleksiewicz M, and Botner A. Examination of the selective pressures on a live PRRS vaccine virus. Arch Virol, 1999, 144: 2389–2401.
Allende R, Kutish GF, Laegreid W, et al. Mutations in the genome of porcine reproductive and respiratory syndrome virus responsible for the attenuation phenotype. Arch Virol, 2000, 145: 1149–1161.
Nielsen J, Botner A, Bille-Hansen V, et al. Experimental inoculation of late term pregnant sows with a field isolate of porcine reproductive and respiratory syndrome vaccine-derived virus. Vet Microbiol, 2002, 84(1-2):1-13.
Meng XJ. Heterogeneity of porcine reproductive and respiratory syndrome virus: implications for current vaccine efficacy and future vaccine development. Vet Microbiol, 2000, 74:309–329.
Mengeling WL, Lager KM, Vorwald AC, et al. Clinical consequences of exposing pregnant gilts to strains of porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) virus isolated from field cases of "atypical" PRRS. Am J Vet Res, 1998 , 59(12): 1540-1544.
Huang, YW, Meng XJ. Novel strategies and approaches to develop the next generation of vaccines against porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) . Virus Res, 2010 Jul (in press)
Kim DY, Kaiser TJ, Horlen K, et al. Insertion and deletion in a non-essential region of the nonstructural protein 2 (nsp2) of porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) virus: effects on virulence and immunogenicity. Virus Genes. 2009, 38(1):118-28.