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变异法氏囊病病毒和禽腺病毒血清型 4 共同感染增加鸡的死亡率并降低免疫反应

 

概括

传染性法氏囊病病毒 (IBDV) 和禽腺病毒血清型 4 (FAdV-4) 分别引起传染性法氏囊病 (IBD) 和心包积水肝炎综合征。最近,研究报道了家禽同时感染IBDV和FAdV-4,这是家禽业的一个重要问题。在这里,使用 IBDV 变异株 ZD-2018-1 和 FAdV-4 分离株 HB1501 来评估 1 日龄无特定病原体 (SPF) 鸡的共同感染的致病性。与仅感染FAdV-4的鸡相比,同时感染IBDV和FAdV-4的鸡临床症状增强,死亡率更高,组织病变更严重,生化指标水平更高。

此外,IBDV-FAdV-4 共感染鸡中白细胞介素 (IL)-6、IL-1β 和干扰素-γ mRNA 的表达延迟,与感染 FAdV-4 的鸡相比,这些鸡的抗体反应水平显着降低。这些结果表明,变种IBDV ZD-2018-1和FAdV-4 HB1501共感染可显着促进FAdV-4的致病性并降低鸡的免疫反应。

介绍

传染性法氏囊病病毒 (IBDV) 是一种二十面体、无包膜、双链 RNA 病毒,属于双RNA病毒科、阿维双链病毒属,可引起急性、高度传染性、免疫抑制疾病,称为传染性法氏囊病 (IBD) 。该病发生在幼鸡,主要表现为法氏囊(BF)胶状物质渗出、萎缩或出血。BF的损伤会损害受感染鸡的免疫功能,导致免疫抑制,导致继发感染的易感性增加和疫苗接种失败。

IBDV 有两种血清型 I 型血清病毒对鸡有致病性,而 II 型病毒则不然。I血清型IBDV可分为四种表型:抗原变异株、经典株、减毒株和高毒力株。

最近,一种新的抗原变种IBDV在中国东部地区流行。值得注意的是,目前的商业IBDV疫苗不能提供针对这种新变种IBDV的保护,这给家禽业带来了新的挑战。

禽腺病毒(FAdV)是一种二十面体、无包膜、双链DNA病毒,属于腺病毒科禽腺病毒属。禽腺病毒可分为FAdV-A至FAdV-E 5个物种和FAdV-1至-8a和FAdV-8b至-11 12个血清型。FAdV感染可引起多种临床症状,包括砂囊糜烂、包涵体肝炎、心包积水肝炎综合征等。FAdV-4于1987年在巴基斯坦安加拉戈特首次报道,随后在世界范围内传播,给家禽业造成了巨大的经济损失。

自2015年以来,FAdV-4已在中国多个省份发生并引起了家禽业的广泛关注。此外,一些研究报告家禽可能同时感染FAdV和其他禽类疾病,例如禽流感病毒(AIV)、IBDV和鸡传染性贫血病毒(CIAV )。FAdV 与其他传染源的共同感染已成为一个不可忽视的问题。

FAdV、共感染因子及其宿主之间的相互作用需要进一步研究。既往研究表明,高毒力IBDV可增强包涵体肝炎病毒(IBHV)的致病性。

材料和方法(略)

结果

临床体征和肉眼病变

为了了解 IBDV 感染对后续 FAdV 感染的影响,计算了继发感染后 14 天内的临床体征评分。单独接种 FAdV-4-HB1501 的鸡(仅接种 FAdV 组)在 4 dpi 后开始出现临床症状。这些症状在 5 dpi 时达到顶峰,此后鸡群逐渐恢复。该组中有两只鸡(20%)在实验期间死亡。IBDV-FAdV 混合感染组的鸡在 FAdV-4-HB1501 感染后 3 d 开始出现临床症状,该组所有鸡在 FAdV-4-HB1501 感染后 9 d 死亡。仅感染 FAdV 组或 IBDV-FAdV 混合感染组的鸡表现出相似的症状,包括羽毛竖起、抑郁和虚脱。单纯IBDV组或对照组均无明显临床症状或死亡(图 1)。

图1

感染鸡的临床评分和存活率。用变体 IBDV-ZD-2018-1 和/或 FAdV-4-HB1501 攻击的鸡的临床评分 ( A ) 和存活百分比 ( B )。

在使用 FAdV-4-HB1501 进行 5 dpi 尸检时,仅使用 FAdV 组的鸡的肝脏变绿。在仅 IBDV 组中,在用 IBDV-ZD-2018-1 攻击后 19 天,鸡表现出明显的 BF 萎缩。IBDV-FAdV 联合感染组的鸡在 FAdV-4-HB1501 感染后 5 d 时,表现出肝坏死以及胸腺和 BF 萎缩。对照组鸡中未观察到肉眼损伤。

组织病理学

5 dpi 后,用 FAdV-4-HB1501 检查受感染鸡的肝脏、脾脏、肾脏、胸腺、BF 和十二指肠的显微病变。对照组未观察到明显病变(图 2 A,图 a-f)。在仅使用 FAdV 的组中,鸡表现出中度肝细胞坏死;脾脏、BF 和胸腺中淋巴细胞减少;肾小管间质有少量淋巴细胞浸润;十二指肠轻微出血(图 2 A,图 g-l)。单纯IBDV组BF滤泡出现明显萎缩和淋巴细胞坏死,脾脏和胸腺淋巴细胞减少和坏死(图2 )A,面板 m–r)。IBDV-FAdV合并感染组,各器官出现严重病变,包括大面积肝细胞坏死;肾脏充血; 脾脏、BF、胸腺大量淋巴细胞坏死;以及十二指肠粘膜上皮的严重坏死(图 2 A,s-x 图)。5 dpi 时不同组中各种组织的平均病变评分如图2 B所示。

图2

不同组的组织病理学变化和平均病变评分。 A对照鸡的苏木精和伊红染色的肝脏、脾脏、肾脏、法氏囊、胸腺和十二指肠切片的代表性图像(分别为 a–f)、仅 FAdV(分别为 g–l)、仅 IBDV(分别) m–r,分别),或 IBDV-FAdV 共感染(分别,s–x)组在 5 dpi 时与 FAdV-4-HB1501 组。放大倍数:×400。B 5 dpi 时这些器官的平均病变评分;a–c没有共同上标的条形有显着差异 ( p < 0.05)。

组织中的病毒 DNA 检测

图3显示了仅FAdV和IBDV-FAdV共感染组的不同组织中的病毒载量 。这两组肝脏中的 FAdV 基因组拷贝数在 FAdV-4-HB1501 5 dpi 时达到峰值,并且 IBDV-FAdV 共感染组的病毒载量高于仅 FAdV 组(图 3 A) )。FAdV-4-HB1501 联合感染组的脾脏和肾脏中的病毒载量在 5 dpi 时达到峰值,而在 FAdV 组中,病毒载量在 7 dpi 时达到最大值。IBDV-FAdV 共感染组的病毒拷贝数高于仅 FAdV 组,在 5 dpi 时具有统计学显着性差异(图 3 B 和 C;p < 0.05)。两组胸腺中的病毒载量逐渐增加,并在FAdV-4-HB1501 7 dpi时达到峰值,并且IBDV-FAdV共感染组的病毒拷贝数趋势高于仅FAdV组,但这种差异未能达到统计显着性(图 3D)。仅使用 FAdV 的组和使用 FAdV-4-HB1501 的 IBDV-FAdV 联合感染组的 BF 中的最大病毒载量分别在 1 dpi 和 3 dpi 时达到峰值(图 3 E )。最后,在大多数时间点,IBDV-FAdV 共感染组的 BF 样本中的病毒载量高于仅 FAdV 组的病毒载量。

图3

不同组鸡的 FAdV 和泄殖腔拭子的组织病毒载量。鸡接种了变种 IBDV-ZD-2018-1 和/或 FAdV-4-HB1501。进行泄殖腔拭子检测,并测量各种组织中 FAdV 的病毒载量。a,b具有不同上标的条形显着不同 ( p < 0.05)。

检测病毒脱落

检查泄殖腔 FAdV 脱落情况,结果如图3 F所示。 仅使用 FAdV 和 IBDV-FAdV 共感染组的病毒脱落均在使用 FAdV-4-HB1501 后 5 dpi 时达到峰值,之后下降。在大多数时间点,IBDV-FAdV 混合感染组鸡的病毒排出水平显着高于仅 FAdV 组,这与这两组组织样本中测量的病毒载量一致(图 3 A) –E)。

细胞因子 mRNA 表达水平

为了检测 IBDV 和 FAdV 共感染诱导的细胞因子反应,使用 qRT-PCR 检测脾脏中细胞因子 mRNA 的表达水平。注射后 1 至 5 d,仅使用 FAdV 组的 IL-6 mRNA 表达水平显着高于使用 FAdV-4-HB1501 的对照组(p < 0.05),而仅使用 FAdV 组的 IL-6 mRNA 表达水平显着高于使用 FAdV-4-HB1501 的对照组(p < 0.05 。IBDV-FAdV 共感染组在 5 dpi 时与 FAdV-4-HB1501 对照组有显着差异(p < 0.05)。此外,在使用 FAdV-4-HB1501 后 1 dpi 和 3 dpi 时,仅 FAdV 组中 IL-6 的 mRNA 表达水平显着高于 IBDV-FAdV 共感染组(图 4 A; p < 0.05 ) 。

图4

感染鸡脾脏中细胞因子的表达水平。给鸡接种变体 IBDV-ZD-2018-1 和/或 FAdV-4-HB1501,并测量脾脏中细胞因子的 mRNA 水平。a、b没有共同上标的条形显着不同 ( p < 0.05)。

在仅使用 FAdV 和 IBDV-FAdV 联合感染组中,FAdV-4-HB1501 组的 IL-1β mRNA 表达水平逐渐增加,并在 5 dpi 时达到峰值。仅使用 FAdV 组的 IL-1β mRNA 表达水平在 3 dpi 和 5 dpi 时显着高于 FAdV-4-HB1501 对照组(p < 0.05),而 IBDV-FAdV 共感染组中的 IL-1β mRNA 表达水平显着高于对照组(p < 0.05 。5 dpi 时,FAdV-4-HB1501 组显着高于对照组 ( p < 0.05)。IBDV-FAdV 共感染组中的 IL-1β mRNA 表达显着低于 FAdV-4-HB1501 1 dpi 时的 FAdV mRNA 表达(图 4 B;p < 0.05)。

The IFN-α mRNA expression level in the FAdV-only group trended higher than that in the control group at 3 dpi, but this difference failed to reach statistical significance. These levels in the IBDV-FAdV co-infection group were lower than those in the control group at all sampling timepoints. Notably, the IFN-α mRNA expression level in the FAdV-only group was significantly higher than that in the IBDV-FAdV co-infection group at 3 dpi with FAdV-4-HB1501 (Figure 4C; p < 0.05). The trend of IFN-γ mRNA expression levels in the infected groups was consistent with that of the IL-6 mRNA expression levels (Figure 4D). These results demonstrate that the cytokine response in the IBDV-FAdV co-infection group was delayed in comparison with the response in the FAdV-only group.

生化指标水平

生化指标结果见图 5。IBDV-FAdV 合并感染组的血清 ALT 水平在使用 FAdV-4-HB1501 后 5 d 时达到峰值,并且显着高于该时间点其他三组的水平(图 5 A;p < 0.05 。FAdV-4-HB1501 感染后 5 dpi 时,IBDV-FAdV 联合感染组的血清 AST 水平显着高于其他三组(图 5 B;p < 0.05)。在使用 FAdV-4-HB1501 后 7 dpi 时,IBDV-FAdV 共感染组的血清 LDH 水平显着高于其他三组(图 5 C;p < 0.05)。一致地,在 FAdV-4-HB1501 感染后 5 至 7 dpi,IBDV-FAdV 联合感染组的血清尿素水平显着高于其他三组(图 5D;p < 0.05

图5

感染鸡血清中的生化指标水平。给鸡接种变种IBDV-ZD-2018-1和/或FAdV-4-HB1501,并测定血清中各项生化指标的水平。a、b没有共同上标的条形显着不同 ( p < 0.05)。

抗体反应

图6显示了感染组共感染后7天鸡中的FAdV和IBDV特异性抗体反应 。仅 FAdV 组中的 8 只鸡中有 4 只具有阳性抗 FAdV 抗体反应,而 IBDV-FAdV 共感染组中的所有鸡均缺乏可检测到的抗 FAdV 抗体反应;与仅使用 FAdV 的组相比,这种差异具有统计学意义(图 6 A)。仅感染IBDV组的6/10只鸡和IBDV-FAdV共感染组的4/6只鸡中抗IBDV抗体滴度呈阳性。IBDV-FAdV 共感染组的这种抗体反应趋势低于仅 IBDV 组,但这种差异未能达到统计学显着性(图 6 )B)。正如预期的那样,对照组的鸡缺乏可检测到的针对 FAdV 或 IBDV 的抗体反应。

图6

受感染鸡的血清抗体反应。通过 ELISA 测定感染 IBDV-ZD-2018-1 和/或 FAdV-4-HB1501 变种的鸡的抗体反应。A、B截止滴度 = 1070 ( A ) 或 396 ( B )。a,b具有不同上标的条形显着不同 ( p < 0.05)。

讨论

新抗原变异IBDV和FAdV-4在我国均频繁发生,近期造成了巨大的经济损失,并有FAdV与IBDV共同感染鸡的报道。在本研究中,我们使用新型变种 IBDV 菌株 ZD-2018-1 和 FAdV-4 分离株 HB1501 开发了 SPF 鸡的混合感染模型,以探索这些感染之间的相互作用。评估临床症状、死亡率、肉眼病变、组织病理学、组织病毒载量、泄殖腔病毒脱落、免疫相关基因mRNA表达水平、生化指标水平和抗体反应。

在仅使用IBDV组中,鸡没有表现出明显的临床症状或死亡,但观察到BF中的严重病变,这与之前的研究一致。在仅使用FAdV的组中,鸡经历了短暂的疾病期,并且在肝脏、肾脏和胸腺中发现了轻微的病变。与单独感染FAdV组的鸡相比,IBDV-FAdV混合感染组的鸡出现临床症状更早,症状更严重,并且该组鸡全部死亡。此外,IBDV-FAdV联合感染组鸡的肝脏、脾脏、肾脏、胸腺、BF和十二指肠均出现明显病变。此处观察到的 IBDV-FAdV 合并感染组和仅 FAdV 组之间的致病性差异比先前报告中描述的差异更为显着,在该报告中,高毒力 IBDV 和 IBHV 合并感染组中有 3 只或更少的鸡死亡,而没有仅感染 IBHV 组的鸡死亡。这些结果表明,新变种IBDV和FAdV-4联合感染可大大增强FAdV-4感染鸡的临床症状和组织病变,并显着增加死亡率。

与仅感染 FAdV 的组相比,IBDV-FAdV 共感染组的鸡在所有检查组织中的病毒载量均显着较高,特别是在感染 FAdV-4-HB1501 后 5 d 时的脾脏和肾脏中。此外,在 IBDV-FAdV 共感染组中,FAdV-4-HB1501 的 FAdV 病毒载量在 3 至 7 dpi 期间保持在高水平。与组织病毒载量一致,IBDV-FAdV 共感染组的泄殖腔病毒排出量高于仅 FAdV 组,并且这些水平在 FAdV-4-HB1501 感染后 3 至 7 dpi 内保持较高水平。这些发现表明,变异IBDV和FAdV-4的共同感染可能有助于FAdV在各种组织中的复制,促进病毒释放并延迟病毒清除。

为了研究 IBDV 和 FAdV 联合感染引起的先天免疫反应,我们检测了脾脏中 IL-6、IL-1β、IFN-α 和 IFN-γ mRNA 的表达水平,因为脾脏是全身免疫的主要器官。IL-6 参与单核细胞增殖、中性粒细胞募集和急性期反应。IL-1β在炎症急性期发挥重要作用。IFN-α由受感染的细胞产生,具有免疫调节和抗病毒能力。IFN-γ 是巨噬细胞的激活剂,可以通过多种机制抑制病毒复制,例如通过诱导吲哚胺 2, 3-双加氧酶和一氧化氮合酶。仅FAdV组细胞因子mRNA表达水平显着高于对照组;这一发现与之前的报告一致。单纯IBDV组细胞因子mRNA表达水平与对照组相似,可能是因为采样时间在鸡接种IBDV后14天以上,且这些感染鸡处于恢复期[2 ]]。FAdV-4-HB1501 3 dpi 内,IBDV-FAdV 共感染组细胞因子 mRNA 表达水平显着低于仅 FAdV 组;这些水平随后大大增加,并且在使用 FAdV-4-HB1501 后 5 dpi 时可以看到 IBDV-FAdV 共感染组和对照组之间存在统计学显着差异。这些结果表明,共感染可以推迟鸡的先天免疫反应,导致病毒在早期不受限制地复制,随后诱发细胞因子风暴,最终导致死亡。我们推测 IBDV-FAdV 共感染鸡的先天免疫反应延迟可能是由于各免疫器官淋巴细胞减少引起的免疫抑制所致。IBDV-FAdV 共感染引起的宿主免疫反应复杂且不可预测;因此,IBDV-FAdV 混合感染组中观察到的确切机制需要进一步研究。

ALT 和 AST 存在于肝细胞中,并在早期细胞变性期间释放到血液中 。LDH存在于体内所有组织细胞的细胞质中,当组织损伤时,尤其是肾脏损伤后,LDH含量增加。尿素是肾功能的指标,尿素水平升高反映肾功能障碍。IBDV-FAdV合并感染组血清中ALT、AST、LDH、尿素水平均高于其他三组,说明IBDV与FAdV合并感染可损害肝脏和功能。肾脏,而单独感染 FAdV 则不能。鉴于肝肾功能障碍是FAdV感染的典型临床表现,这些结果再次证实IBDV和FAdV共感染可以增强FAdV感染的致病性。

血清抗体对全身病毒复制和病毒血症影响最大。在这项研究中,仅 60% 的受调查鸟类(来自仅 IBDV 组和 IBDV-FAdV 组)在 21 dpi 时产生了针对 IBDV 的特异性抗体。这一结果可能与鸟类严重的免疫抑制以及IBD ELISA试剂盒(IDEXX)不匹配有关。但每只感染IBDV的鸡的法氏囊在28 dpi时出现萎缩,这证实了IBDV成功感染了鸡。IBDV-FAdV 共感染组鸡的抗 FAdV 抗体滴度显着低于仅 FAdV 组。此外,所有 IBDV-FAdV 共感染组鸡均缺乏抗 FAdV 抗体反应,表明对 FAdV 的体液反应受到抑制 ,从而导致FAdV无限制的复制和传播。体液反应受损可能是由于 BF 受损所致,BF 是幼鸡中产生多种抗体的中枢免疫器官 。这些发现强调,IBDV 变异体引起的体液反应免疫抑制可能产生重要后果。

值得注意的是,FAdV-4-HB1501 的致病性取决于受感染鸡的年龄、接种途径和感染时间。在我们之前的研究中,3周龄的SPF鸡感染了10 6 TCID 50口服FAdV-4-HB1501没有表现出任何临床症状,而相同剂量肌肉注射或静脉注射的死亡率> 70%。此外,当 3 周龄 SPF 鸡通过口服途径同时感染 IBDV-ZD-2018-1 和 FAdV-4-HB1501 时,没有观察到临床症状。这些发现表明FAdV的致病性可能与粘膜免疫有关。因此,IBDV 合并感染增强 FAdV 致病性可能不仅是先天性和适应性免疫反应抑制的结果,也是 IBDV 感染鸡粘膜免疫损伤的结果 ,尽管这种可能性需要进一步调查。共同感染涉及传染原、宿主和环境之间复杂的相互作用;尽管存在相关的挑战,但仍需要进行未来的研究,以充分了解混合感染在家禽中的作用。

总之,变种IBDV-ZD-2018-1和FAdV-4-HB1501联合感染可引起严重的免疫抑制,并增强FAdV-4对鸡的致病性。因此,应高度重视家禽的合并感染。

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