博尔纳病*

刘雨田,孙成友,迟田英,宋 芳

(中国动物卫生与流行病学中心,山东青岛 266032)

博尔纳病*

刘雨田,孙成友,迟田英,宋 芳

(中国动物卫生与流行病学中心,山东青岛 266032)

博尔纳病是最初发生在德国马匹的一种渐进性病毒性脑脊髓炎,可以感染多种动物,甚至可以感染人类,可通过直接或间接接触分泌物或污染物而感染,其发病率较低,病死率较高。临床症状各不相同,但典型的症状表现在精神、感觉、敏感性、活动性以及自主神经系统方面。本病是一种免疫介导性疾病,可以持续感染。临床上难以做出诊断,需要结合实验室检测来确诊。博尔纳病毒作为非反转录病毒,近年发现能“篡改”人类基因组。论文从博尔纳病的病原学、宿主范围、流行病学、临床症状、解剖病变、免疫力、预防控制等方面进行了系统介绍。

博尔纳病;马;神经症状;人类;精神疾病

博尔纳病首次报道于200多年前的德国。1885年,博尔纳病在德国Saxony州的Borna镇流行,并导致大量的马匹发病死亡,因此本病就以该镇名字命名。博尔纳病的病原体是博尔纳病病毒(Borna disease virus,BDV),是一种高度嗜神经病毒。BDV不仅可以引起马、羊等家畜的自然感染,从啮齿类动物到人以外的灵长类动物均易受到BDV的感染,而且BDV感染还可能与人类的某些精神疾病的发生相关[1]。由于地域的局限性以及典型博尔纳病例的消失,该病未受到国际科学界的关注。直到近20年来,该病病毒出现在人类精神疾病中,并在全世界分布流行,才开始引起人们的高度重视。大阪大学微生物疾病研究所病毒系、日本科学进步协会、美国Tufts大学分子生物与微生物学系的科学家在Nature杂志上发表新的研究文章,首次发现人类基因组被非反转录病毒如BDV“篡改”的现象,同期Nature还配发了一篇短评文章“Virology:Bornavirus enters the genome”,指出BDV在哺乳类动物的基因组,包括人类基因组、非人类灵长类基因组、啮齿类动物基因组和大象基因组中存在有DNA片段序列,并可遗传给后代[2]。日本与美国科学家的这一项新的研究发现颠覆了经典病毒学理论的理念,即反转录病毒是可以将病毒DNA基因组整合在宿主染色体上的惟一病毒。

1 病原学

BDV是一种有包膜的非分节段的单股负链RNA病毒,基因组为8.9 kb[1]。由于它的复制和转录方式非常独特,人们将其归类为新的病毒家族,即Borna病毒科 (Bornaviridae),单股负链病毒目(Mononegavirales)。该病毒颗粒呈球形,有包膜,直径约130 nm,带有7 nm长的刺突。病毒颗粒由细胞表面以出芽方式释放。病毒的传染性可以被包膜病毒的消毒剂或脂溶剂如乙醚、氯仿或丙酮破坏。病毒在 pH 3.0条件下易发生性状改变,加热至56℃30 min可以灭活。紫外线可以降低病毒的传染性[3]。

研究测定了几株BDV分离株的完整基因组序列,发现在野生型和试验宿主适用型病毒间具有高度的遗传稳定性和同源性。说明BDV可能在没有重大基因改变的情况下就容易适用各种动物。但是,正常的BDV突变现象可能也会发生,并可使其抗原决定簇发生改变,因此用单抗诊断博尔纳病(BD)时要注意这种突变的情况。近来,野生型和试验型毒株的进化分析清晰地显示了病毒进化情况,该情况与病毒的地理性流行区域位于中欧的现象完全一致[4]。BDV还具有体外和体内持续性的非细胞病变型诱导感染以及低复制率的特征。

2 宿主范围

2.1 家养动物

马和绵羊是BDV的主要感染动物,而且已经认定为主要的自然宿主。报道还描述了BD自然病例零星发生于其他家养动物如除马以外的其他马科动物、牛、山羊和兔或伴侣动物,例如狗[5]、猫和鹦鹉[6]。BD临床病例仅在德国、瑞士、列支敦士登和奥地利得到确认,但是BDV在动物上的感染病例分布似乎更为广阔[7],如王长明发现遵义地区山羊感染BDV[8]。马的BDV特异性抗体已经在各大洲得到证实。

2.2 野生动物

人们已经发现,各种动物园动物均易自然感染BDV。迄今为止,BDV在羊驼[9]、浣熊[10]、尖鼠[11]、树懒、猴子和河马[7]身上得到证实。近年来,在自由放养的山猫身上也检测到了BDV。

2.3 人

近十年间,关于BDV是否能够感染人类并导致精神疾病这一问题,一直争论不休。有人证实,在各种精神疾病病人的血清中存在BDV特异性抗体,然而这些抗体也偶尔能在临床健康的人们身上发现[4,12]。但也有人没有发现抗体和病毒,如Na K S等[13]检测了198例精神疾病病人的血样,均未检到BDV或抗体。对于精神疾病病人血液样品中的抗体或病毒RNA检测结果目前仍然存在非常大的分歧。

3 流行病学

3.1 传播性

BDV的自然传播途径仍然不清楚,但是在调查试验性感染的老鼠时发现BDV能够经尿、鼻腔和泪腺的分泌物排出,提示动物可能通过直接接触感染性分泌物或间接接触污染物而感染[1]。大部分野生啮齿类动物可能扮演着BDV的自然贮主,因为在流行地区,春季和早夏的病例呈明显增多现象,随后在秋末和冬季明显减少,这似乎与啮齿类动物的生活习性相关联。近来,在瑞士一个流行BD的地区,双色白齿尖鼠(Crocidura leucodon)被确认为一种BDV的贮主物种[14]。

3.2 潜伏期

自然感染BD的潜伏期在4周至几个月。对于大部分的试验性感染动物,其平均潜伏期在2个～3个月。用不同剂量的BDV经脑内接种感染3头矮种马,其结果表明潜伏期为15 d～26 d。

3.3 发病率

每年在BD流行地区的发病数不多,其发病率相对较低。临床上,BD病例不会大面积出现,而大部分情况下是发生于单个马匹,或在羊群中出现几头羊感染发病。这个提示自然感染后BD的暴发很可能依赖宿主的遗传特性、年龄和免疫状态,同时与病毒的遗传性和致病性有关[15]。

BDV的感染大部分呈隐性经过,不易察觉。血清流行病学研究表明,BDV特异抗体的阳性率在临床健康的德国马匹中达到11.5%,而在流行地区则明显高达至22.5%以及在发病马群中可达到50%。

3.4 病死率

通常情况下,自然感染BDV的马在临床症状出现后,有超过80%的动物在1周～4周内死亡。对于牛和羊,相应地有超过50%的动物在1周～6周或1周～3周内死亡[15]。对于不太严重的病马,尽管CNS受到侵害,但偶尔也会出现自然痊愈的病例。

4 临床症状

4.1 马

BDV的自然感染可导致最急性、急性或亚急性病例。临床症状的表现与脑的炎性损伤有关。临床症状可能表现各不相同,但是典型的一些症状则在精神、感觉、敏感性、活动性以及自主神经系统方面出现同时的或连续的一种变化[16]。早期阶段,行为或意识的改变是特征性症状,并且这些症状会逐渐加重。随后,进食动作缓慢、进食时伴有咀嚼动作(称之为“Pfeifenrauchen”=“抽烟斗烟样”)、周期性发热、无精打采、嗜睡、昏迷、兴奋过度、恐惧和不寻常的好斗性可能会不同程度地出现。

神经症状变化不定,主要取决于疾病的进程和脑部区域炎性损伤情况。神经症状的范围从运动功能减退和异常姿势(无意识姿势)发展到脊髓反射减退、头歪斜和感觉迟钝,在BD病例的更晚期阶段还伴有本体感觉器的功能紊乱。在晚期,病马可能表现为共济失调和平衡性丧失。在BD发病最后阶段,病马表现为神经性斜颈、不自主转圈运动和轻微的头颤抖,随后出现痉挛,并伴有头挤压状和昏迷。在急性BD病例,通常还可观察到失明症状。超过50%的急性病例的咀嚼和吞咽功能最后发展成紊乱状态,从而缩短了发病的持续期[15]。

4.2 绵羊

病羊的临床症状与马的类似,大部分表现为行为和运动紊乱。另外,也可能出现温和或不明显的发病过程。

4.3 牛

自然感染BDV的病牛病例少,其临床症状与病马的典型临床症状一致。

4.4 兔

病兔,特别是试验感染兔,表现为急性和致命性的瘫痪症状,并伴有失明。

5 解剖病变

5.1 大体解剖病变

一般没有大体解剖病变,如果出现,则在疾病晚期,病马仅有的病变就是软脑膜充血、脑水肿或脑内积水。

5.2 病理组织学变化

所有自然感染BDV的病例,其组织病理学病变相类似。这些病变局限在脑部(主要在灰质)、脊髓和视网膜。具有代表性的病变是严重的非化脓性脑脊髓灰质炎,并伴随血管周和实质性组织的大量淋巴细胞浸润。神经变性不是主要的病变,然而,通常会发生反应性星形细胞增生现象。血管周围套主要由巨噬细胞、T淋巴细胞(CD4+和CD8+)以及感染晚期有一些浆细胞组成[15]。

对于病马,脑部受侵袭的部位主要在嗅球、基底皮质、尾状核、丘脑、海马和脑室周围区,尤其是延髓部。有时可见到核内嗜曙红物质,即“J-D包含体”。该包含体被认为是BD的特征性物质。BDV感染鼠和兔的病理特点是非化脓性脉络视网膜炎,伴随视网膜杆状细胞和视锥细胞变性[15]。有趣的是,病马虽然出现失明的临床症状,但不会发生视网膜炎症损伤病变。

6 免疫力

6.1 自然感染

BD是由T细胞介导的细胞免疫、体液免疫参与的免疫性疾病,浸润的免疫细胞以CD4+T细胞、CD8+T细胞、巨噬细胞和B细胞为特征[21]。目前关于BDV感染的免疫致病机理数据,大部分来自于试验感染啮齿类动物的相关研究。这些数据表明,BDV感染者的机体抗病毒反应是以T细胞介导的细胞免疫为主的、体液免疫参与的共同防御过程。机体免疫应答过程中有多种细胞因子如干扰素α、β、γ、白介素-12等以及多种抗体发挥抗病毒效应[17]。Rosario D等[18]认为BDV的RNA经过修饰后限制了病毒的扩增,或者使扩增的病毒毒力下降,同时也限制了病毒在组织内的大面积散播,这样不仅保证了宿主细胞的存活,而且也避免了大量抗原存在于血清中引起宿主强烈的免疫反应,从而导致BDV在宿主体内的持续性感染。在马和羊的自然感染BDV病例中,脑膜炎症状伴随着单核细胞浸润,同时也发生免疫细胞浸润,这些现象与试验感染鼠的非常相似,提示它们具有相似的免疫致病机理。

6.2 人工免疫

既然BD是一种免疫介导性疾病,那么免疫灭活的病毒制剂或病毒则不能起到保护作用。然而,应用弱毒活疫苗则可以成功保护动物。在德国,马接种兔化弱毒BDV活疫苗的防疫做法曾经执行过多年,遗憾的是它的效果仍然存在着问题,因此该做法在1992年也被放弃。目前,应用重组的副痘病毒体进行相关研究取得了一些新的进展,研究表明重组病毒的做法对BD的预防是有希望的,但是在田间的使用效果上还需要进一步的研究[19]。从BD的免疫致病机理来看,研究人员认为人工免疫需要保持谨慎态度。

7 诊断

7.1 田间诊断

对BD的临床诊断必须保持着怀疑态度,直到实验室确诊。BD的临床神经症状可能表现为一种复杂的形式,原因是脑部损伤呈多点或散在状分布。

7.2 实验室诊断

实验室诊断数据大部分来自于病马的研究。

7.2.1 样品 血清和脑脊液(CSF)可以用于BD的宰前诊断,来检测BDV特异性抗体。对于BD的宰后诊断,不仅需要收集血清和CSF,还需要收集新鲜的脑组织(尾状核、海马、大脑皮层)、眼(视网膜)、泪腺和腮腺、三叉神经节、脑垂体以及脊髓,并且冷冻保存[20]。组织样本是用于检测病毒抗原、病毒特异性 RNA和感染性病毒。这些组织也可以用100 mL/L甲醛溶液固定以进行组织病理学检查。

7.2.2 实验室检测方法

7.2.2.1 宰前诊断 通常情况下,临床病马的血液和生化参数是正常的,但也时常出现非特异性高胆红素血症。在本病的急性时期,CSF中的蛋白浓度会升高,同时伴有脑脊液淋巴单核细胞异常增多[20]。应用套式RT-PCR方法可检测到CSF分离细胞中的BD病毒RNA[21]。

应用免疫印迹方法(WB)、ELISA方法或IFA方法能够检测血清和/或CSF中的BDV特异抗体,其中IFA方法公认为最可靠的方法。

7.2.2.2 宰后诊断 BD的宰后诊断需要进行组织病理、免疫组织化学(IHC)或病毒学方法检测。比较性研究表明,上述三种方法以及套式RT-PCR方法在BD的急性病例中诊断结果是一致的。通常,BD的病毒分离和原位杂交法检测病毒特异性RNA的结果完全可以确诊BD,然而,当病料发生自溶时这两种结果就不太可靠。对于这种情况,IHC和WB方法就要优先选择使用[15]。

8 预防和控制

到目前为止,BD仍没有有效的治疗方法。近年,三环癸胺硫酸盐,一种抗A型流感病毒活性的药物,被推荐用于BD病马的治疗。然而,它在BDV感染细胞和感染动物上的疗效不一致。Rubin S A等[22]用α-4结合素单克隆抗体治疗动物BD,结果在慢性渐近性BD病例中获得了显著的临床效果,CNS中免疫细胞浸润显著减少。

9 展望

随着研究的深入,人们将逐渐揭开BDV与人类某些精神疾病的关系。BDV在动物的发病机制和机理仍然不太清楚,这将是今后研究的课题。

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Borna Disease

LIU Yu-tian,SUN Cheng-you,CHI Tian-ying,SONG Fang

(China Animal Health and Epidemiology Center,Qingdao,Shandong,266032,China)

Borna disease(BD)which initially occurred in horses in German is a progressive meningopolioencephalitis.This disease can affect a variety of animal species and possibly humans.The incidence of BD is relatively low.The mortality of BD is relatively high.Animals can be infected with BDV by direct or indirect contact with infectious secretions and fomites.There are various clinical signs in BD,but typical signs are usually in psyche,sensorium,sensibility,motility and in the autonomous nervous system.BD is a kind of immune-mediated disease and can affect animals and humans persistently.It is difficult to diagnose BD via clinical signs.Definitive diagnosis needs experimental detection.BDV,as a non-retrotranscriptional virus,can tampere human genome which will activate scientist＇s new interesting on study.This review included etiology,host range,epidemiology,clinical signs,post-mortem lesions,immune response,diagnosis,prevention and control of BD.

Borna disease;horse;neurological sign;human;psychiatric disease

S858.21;S852.652

B

1007-5038(2010)09-0108-05

2010-03-01

农业(奶牛)现代化体系建设项目(2060302)

刘雨田(1976-),男,江西吉安人,助研,博士,主要从事兽医病理和免疫学诊断工作。