1病原學(xué)
棘球?qū)伲‥chinococcus)在分類學(xué)上屬于動(dòng)物界,扁形動(dòng)物門,絳蟲綱,圓葉目,帶科,就全球范圍來說,目前已經(jīng)確認(rèn)的種類有細(xì)粒棘球絳蟲(E. granulosus)、多房棘球絳蟲(E. multilocularis)、石渠棘球絳蟲(E. shiquicus)、少節(jié)棘球絳蟲(E. oligarthra)、伏氏棘球絳蟲(E. vogeli)和其他從細(xì)粒棘球絳蟲種里面新分出來的種。
細(xì)粒棘球絳蟲種內(nèi)變異現(xiàn)象突出,最初根據(jù)線粒體cox1和nad1基因核苷酸序列的差異可將細(xì)粒棘球絳蟲分為10個(gè)基因型(G1~G10)以及獅株。在分子生物學(xué)方法廣泛使用之前,人們把細(xì)粒棘球絳蟲種內(nèi)的變異體稱為蟲株(strain)。雖然蟲株的概念在分類學(xué)屬非正式術(shù)語,但是它在實(shí)際工作中經(jīng)常被人們所采用。不同蟲株其形態(tài)學(xué)特征、宿主特異性、流行范圍、致病性等不盡相同。不同蟲株和基因型之間非常吻合,并且把G1~G10,再加上獅株統(tǒng)稱為細(xì)粒棘球絳蟲廣義種(E. granulosus sensu lato)。G1和G6的nad1基因核苷酸序列比較表明,差異性超過10%,差異明顯。根據(jù)線粒體基因組序列構(gòu)建的棘球?qū)俳{蟲分子種系系統(tǒng)發(fā)生樹(圖1)來看,公認(rèn)的種至少有9個(gè),其中還有可能從加拿大棘球絳蟲(E. canadensis包括G6~G10)中再劃分出1~2新種,這是目前為止棘球?qū)俳{蟲最為完整的分類學(xué)情況。因此,有必要對(duì)棘球?qū)俳{蟲現(xiàn)有的分類地位進(jìn)行修正或修訂,即建議將細(xì)粒棘球絳蟲G1~G3(分別為普通綿羊株、塔斯馬尼亞綿羊株和水牛株)稱為細(xì)粒棘球絳蟲狹義種(E. granulosus sensu stricto),G4(馬株)新設(shè)為馬棘球絳蟲(E. equinus),G5(牛株)新設(shè)為奧氏棘球絳蟲(E. ortleppi),G6~G10(分別為駱駝株、豬株、鹿株、波蘭株和芬諾斯堪迪亞鹿株)新設(shè)為加拿大棘球絳蟲,獅株新設(shè)為貓或獅棘球絳蟲(E. felidis)[1-3]。
2診斷技術(shù)
2.1中間宿主———棘球蚴感染的診斷
主要是針對(duì)中間宿主———棘球絳蟲幼蟲的診斷。目前對(duì)患棘球蚴病的中間宿主的生前診斷尚無行之有效的方法,現(xiàn)普遍采用國(guó)際公認(rèn)的剖檢法,對(duì)家畜宰后進(jìn)行棘球蚴感染的調(diào)查,該法取得的調(diào)查結(jié)果為“金標(biāo)準(zhǔn)”,但對(duì)可疑病灶或包囊、一種宿主可感染多種棘球蚴等情況下有時(shí)無法做出準(zhǔn)確鑒定。生前診斷方法包括影像學(xué)(如X線透視/B超)和免疫學(xué)方法(如皮試、ELISA和IHA等血清學(xué)方法),其中影像學(xué)技術(shù)在篩選實(shí)驗(yàn)動(dòng)物或針對(duì)特別珍貴的動(dòng)物時(shí)才使用。剖檢法包括宰后肉眼觀察、實(shí)驗(yàn)室診斷(如鏡檢和PCR、RFLP-PCR、RPA等分子生物學(xué)方法)。
針對(duì)中間宿主棘球蚴感染的診斷,筆者所在的研究小組已分離篩選到棘球蚴囊液中極具應(yīng)用價(jià)值的抗原成分,并制備了相應(yīng)包蟲病檢測(cè)試劑盒。檢測(cè)表明,試劑盒對(duì)200份經(jīng)剖檢和分子生物學(xué)確認(rèn)的包蟲病羊血清檢測(cè)時(shí),陽(yáng)性檢出率為83%;檢測(cè)840份陰性羊血清時(shí),陰性檢出率為97.2%。期望該試劑盒能用于羊棘球蚴感染的生前診斷和流行病學(xué)調(diào)查。
2.2終末宿主———棘球絳蟲感染的診斷
主要是針對(duì)終末宿主(犬科動(dòng)物)———棘球絳蟲成蟲的診斷。生前診斷方法包括從小腸或糞便中查出成蟲、蟲卵與節(jié)片的顯微鏡檢測(cè)法和檳榔堿瀉下法(抽樣調(diào)查),以及糞DNA檢測(cè)法(LAMP、RPA、PCR等)、糞抗原ELISA法。剖檢法用于抽樣調(diào)查和作為評(píng)價(jià)其他方法的“金標(biāo)準(zhǔn)”。對(duì)于終末宿主即犬科動(dòng)物的檢測(cè),現(xiàn)在國(guó)際上仍普遍采用氫溴酸檳榔堿瀉法和剖檢法。糞抗原ELISA方法有其優(yōu)點(diǎn)與不足,優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)簡(jiǎn)便,可以進(jìn)行批量檢測(cè);不足之處是敏感性低,目前市面上的試劑盒只針對(duì)細(xì)粒棘球絳蟲(狹義種)的感染,而不能對(duì)多房棘球絳蟲感染進(jìn)行檢測(cè)或診斷,另外,對(duì)樣品新鮮度要求較高。
中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《動(dòng)物棘球蚴病診斷技術(shù)(修訂)》,增加了一些較為成熟的分子生物學(xué)方法與技術(shù),例如PCR、PCR-RFLP、基因型分析等,為棘球絳蟲蟲種與蟲株(基因型)、可疑包囊的準(zhǔn)確鑒定、檢測(cè)或診斷等提供了新的工具。增加了終末宿主棘球絳蟲感染剖檢方法、糞便檢查方法、糞抗原檢測(cè)和糞DNA檢測(cè)等方法,為傳染源———犬等終末宿主流行病學(xué)調(diào)查與控制效果評(píng)價(jià)等提供了重要手段。
3流行病學(xué)調(diào)查
筆者開展了CE(囊型、單房型)流行病學(xué)調(diào)查和AE(泡型、多房型)流行病學(xué)調(diào)查。
3.1棘球蚴的宿主分布
細(xì)粒棘球絳蟲的終末宿主是犬、狼和豺等食肉動(dòng)物;中間宿主是羊、牛、駱駝、豬和鹿等偶蹄類動(dòng)物,偶可感染馬、袋鼠、某些嚙齒類、靈長(zhǎng)類和人。多房棘球蚴常見的終末宿主是狐,其次是狗、狼、獾和貓等。多房棘球蚴主要寄生在野生嚙齒類動(dòng)物如田鼠、麝鼠、旅鼠、倉(cāng)鼠、大沙鼠、小家鼠以及褐家鼠體內(nèi)。石渠棘球絳蟲的終末宿主是藏狐,中間宿主主要為高原鼠兔,到目前為止,還未在藏狐和高原鼠兔以外的動(dòng)物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有石渠棘球絳蟲(蚴)的寄生。
3.2廣義細(xì)粒棘球絳蟲在中國(guó)流行情況
G1分布廣泛,家畜和人均可以感染;少量G3、G6、G7、G10人體病例分布在四川、新疆、黑龍江等地。少量G3、G6、G10病例也存在于青藏高原的牦牛和綿羊中。
3.3野生動(dòng)物棘球蚴感染調(diào)查結(jié)果
野生動(dòng)物多房棘球蚴感染調(diào)查結(jié)果顯示,中間宿主為田鼠,久治縣的感染率為43.6%(41/94),達(dá)日縣的感染率為3.3%(5/151)。野生動(dòng)物石渠棘球蚴感染調(diào)查結(jié)果顯示,中間宿主為鼠兔,久治縣的感染率為7.5%(3/40),達(dá)日縣的感染率為14.3%(20/140)。某些區(qū)域野生動(dòng)物棘球蚴感染率超過10%,說明棘球蚴的流行嚴(yán)重,與這些區(qū)域人棘球蚴病感染率高相吻合,因此,野生動(dòng)物棘球蚴感染率可以作為人棘球蚴病感染狀況的一個(gè)生物指標(biāo),或者說野生動(dòng)物可作為棘球蚴病流行病學(xué)調(diào)查的“哨兵”動(dòng)物而使用。endprint
3.4疫區(qū)犬糞樣品檢測(cè)結(jié)果
對(duì)疫區(qū)犬糞樣品用LAMP進(jìn)行棘球絳蟲感染檢測(cè),結(jié)果顯示:①?gòu)募?xì)粒棘球絳蟲感染檢測(cè)結(jié)果來看,達(dá)日縣的感染率為12.7%,久治縣的感染率為20.0%;②從多房棘球絳蟲感染檢測(cè)結(jié)果來看,達(dá)日縣的感染率為12.7%,久治縣的感染率為33.3%。
4防控技術(shù)
4.1切斷傳播途徑
切斷病原在犬—家畜之間的傳播鏈,對(duì)動(dòng)物進(jìn)行驅(qū)蟲和使用疫苗免疫,禁止荷有包蟲的動(dòng)物臟器隨意拋棄和喂犬,在屠宰場(chǎng)實(shí)行嚴(yán)格檢疫制度,對(duì)廢棄臟器進(jìn)行無害化處理。
4.2疫苗技術(shù)與應(yīng)用
預(yù)防犬的棘球絳蟲感染疫苗研究尚處于初期階段,需要進(jìn)一步加大研發(fā)力度。預(yù)防羊和牛棘球蚴病的疫苗已取得突破性成就,并進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。
4.3中國(guó)國(guó)家包蟲病免疫計(jì)劃
我國(guó)對(duì)包蟲病免疫計(jì)劃的進(jìn)程經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:①農(nóng)業(yè)部文件(農(nóng)醫(yī)發(fā)[2014]10號(hào)),常見動(dòng)物疫病免疫推薦方案(試行)首次將包蟲病列為免疫病種之一;②農(nóng)業(yè)部文件(農(nóng)醫(yī)發(fā)[2016]10號(hào)),國(guó)家動(dòng)物疫病強(qiáng)制免疫計(jì)劃:在包蟲病重疫區(qū),由省級(jí)畜牧獸醫(yī)主管部門會(huì)同有關(guān)部門根據(jù)監(jiān)測(cè)情況自主選擇免疫的策略;③農(nóng)業(yè)部文件(農(nóng)醫(yī)發(fā)[2017] 8號(hào)),國(guó)家動(dòng)物疫病強(qiáng)制免疫計(jì)劃,在包蟲病流行區(qū)對(duì)新補(bǔ)欄羊進(jìn)行包蟲病免疫,群體免疫密度常年保持在90%以上,應(yīng)免疫動(dòng)物免疫一度達(dá)到100%。
5基因工程技術(shù)生產(chǎn)EG95重組抗原疫苗
基因工程技術(shù)生產(chǎn)EG95疫苗抗原的技術(shù)路線主要有兩種表達(dá)系統(tǒng):①大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng);②畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)。兩種表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)重組抗原方面的比較如下:①現(xiàn)有的基因工程疫苗,利用大腸桿菌表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)EG95保護(hù)性抗原,產(chǎn)物為融合蛋白,呈包涵體形式表達(dá),重組抗原不溶,需要復(fù)性,抗原難以維持天然蛋白構(gòu)像,無糖基化修飾作用,免疫效果較好,但目的蛋白不易純化,制苗工藝復(fù)雜;②正在研制的新型基因工程疫苗,利用畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)EG95保護(hù)性抗原,產(chǎn)物呈分泌性表達(dá),重組抗原可溶,抗原能維持天然蛋白構(gòu)象,有糖基化修飾作用,預(yù)期免疫效果更好,培養(yǎng)上清中蛋白表達(dá)量可達(dá)2g/L,目的蛋白純度在90%以上,無需純化,制苗工藝簡(jiǎn)單[3]。
已有大量文獻(xiàn)報(bào)道,基因工程亞單位重組疫苗(EG95)在綿羊和牛進(jìn)行二免后可使免疫動(dòng)物產(chǎn)生堅(jiān)強(qiáng)的抵抗棘球蚴感染的保護(hù)力(80%以上),基因工程亞單位重組疫苗(EG95)已在中國(guó)、阿根廷等國(guó)家推廣使用。Gauci等[4]報(bào)道,小鼠試驗(yàn)證明,抵抗多房棘球蚴原發(fā)感染的免疫保護(hù)力為78.5%和82.9%。李建秋[5]對(duì)小鼠進(jìn)行His-EM95+常規(guī)免疫,結(jié)果表明抵抗多房棘球蚴繼發(fā)感染的免疫保護(hù)力為60.52%~67.38%。
6人用疫苗研發(fā)
包蟲病流行區(qū)約6,000萬人口受到被感染的危險(xiǎn),數(shù)百萬人至近千萬人為高危人群,因此應(yīng)該考慮在高危人群使用疫苗進(jìn)行預(yù)防。疫苗需要符合人用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),通過篩選適宜佐劑、優(yōu)化EG95蛋白純化工藝和糖基化表達(dá)條件即可實(shí)現(xiàn)。研究EG95+EM95雙價(jià)疫苗最為理想。
7小結(jié)
科技部和衛(wèi)計(jì)委于2017年6月6日聯(lián)合下發(fā)了“十三五”重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目申報(bào)指南,其中把包蟲病人用疫苗的開發(fā)已列入研發(fā)內(nèi)容,這無疑對(duì)推動(dòng)棘球蚴病疫苗的深入研發(fā)注入了新活力。筆者所在研究小組的工作有幸得到了多個(gè)項(xiàng)目資金的大力支持,同時(shí),特別感謝青海、寧夏、甘肅、新疆等省區(qū)動(dòng)物疫控部門、疾病控制部門、高校等同行對(duì)筆者工作的大力支持和幫助。筆者組織國(guó)內(nèi)包蟲病知名專家,共同協(xié)作,在2015年出版了《棘球蚴病》專著,把這些年來國(guó)內(nèi)外在包蟲病研究和防控工作中所取得的研究成果和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)歸納和總結(jié),期望給包蟲病防控工作提供重要參考資料和強(qiáng)有力支撐。
參考文獻(xiàn)
[1]李立,婁忠子,閆鴻斌,等.棘球?qū)俳{蟲分子種系發(fā)生研究進(jìn)展[J].中國(guó)人獸共患病學(xué)報(bào), 2014, 30(1): 1155-1162.
[2]Thompson RC. Biology and Systematics of Echinococcus [J]. Adv Parasitol, 2017, 95: 65-109.
[3]Lymbery AJ. Phylogenetic Pattern, Evolutionary Processes and Species Delimitation in the Genus Echinococcus [J]. Adv Parasitol, 2017, 95: 111-145.
[4]賈萬忠,婁忠子,李宏民,等.細(xì)粒棘球蚴EG95蛋白的修飾及在酵母中的表達(dá)[P].中國(guó)專利, 102731641B, 2014-12-24.
[5]Gauci C, Merli M, Muller V, et al. Molecular cloning of a vaccine antigen against infection with the larval stage of Echinococcus multilocularis[J]. Infection and Immunity, 2002, 70(7): 3969-3972.
[6]李建秋.多房棘球蚴Em95基因克隆、原核表達(dá)及應(yīng)用[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2015.endprint