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新研究 | 高致病性猪繁殖与呼吸综合征毒株遗传与致病性的演化规律

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新研究 | 高致病性猪繁殖与呼吸综合征毒株遗传与致病性的演化规律

154 人阅读发布时间：2025-08-04 17:10

2006年，由经典PRRSV演化而来的HP-PRRSV在中国引发以高热、高发病率、高死亡率为特征的疫情，随后该毒株在中国及亚洲多区域广泛传播，并伴随显著变异。HP-PRRSV及其变种已成为中国优势流行毒株，但针对新型L8.7 PRRSV的流行规律、分子进化及致病性研究仍存在空白。

2025年5月22日，一项发表于《Taylor & Francis》期刊的“高致病性猪繁殖与呼吸综合征病毒的遗传进化和致病性变异”的研究，系统的阐明了L8.7谱系的流行动态、进化趋势、疫苗株关联性及致病性演变规律。

该项研究为制定L8.7 PRRSV防控策略提供了关键数据支撑。

内容摘要

基于2509条全球L8.7 ORF5基因序列分析，将L8.7谱系划分为7个组别（L8.7.1-L8.7.7）。其中L8.7.1-L8.7.3分别对应已报道的经典PRRSV、中间型毒株和HP-PRRSV，而L8.7.4-L8.7.7被定义为类HP-PRRSV。

统计分析显示，类HP-PRRSV在L8.7谱系中占主导地位，其中L8.7.5和L8.7.6毒株近年占比最高。全基因组综合分析表明，72.15%的L8.7毒株呈现野生型特征。

进化速率分析揭示，自HP-PRRSV弱毒疫苗（MLV）应用后，中国境内L8.7.3-L8.7.7谱系的进化速率降低了约4.1倍。

致病性试验结果表明，相较于HP-PRRSV（L8.7.3：HuN4），类HP-PRRSV毒株（L8.7.5：DLF；L8.7.6：DLW）在保持较高毒力的同时，对仔猪的致病性有所减弱。

# 图形摘要

实验结果

# L8.7 PRRSV的分类

为解析PRRSV L8.7的进化特征，该项研究共采用2509条ORF5序列进行分析：其中2159条L8.7毒株序列源自NCBI数据库，350条为实验室2014至2023年收集的L8.7毒株序列（图1(a)）如图所示，L8.7毒株进一步划分为7个组别（L8.7.1~8.7.7）（图1(a，b)）；所有序列信息为（图2）。

如图1(b)所示，用于构建系统进化树的参考毒株来自已知经典毒株及致病性研究中报道的L8.7 PRRSV毒株。组内与组间平均遗传距离如图1(c)所示。除L8.7.2外，其他组内平均遗传距离均低于5%；总体而言，组间遗传距离普遍为4.3%~10.4%。此外L8.7.4-L.7.7毒株展现出具有不同特征的特定氨基酸突变模式，被定义为类HP-PRRSV。在L8.7群体2509条序列中，2.23%（56/2509）属于L8.7.1（CH-1a样PRRSV），4.74%（119/2509）为L8.7.2（中间型PRRSV），11.48%（288/2509）为L8.7.3（HP-PRRSV），81.54%（2046/2509）为类HP-PRRSV。

图1 L8.7毒株的系统进化树与核苷酸一致性分析

（a）将L8.7序列划分为7个组别的系统进化树。（b）基于L8.7 PRRSV分离株ORF5基因及各谱系参考PRRSV毒株构建的系统进化树，该项研究中涉及的动物实验毒株以黄色五角星标注。（c）L8.7毒株组内与组间遗传距离（核苷酸差异百分比）。

图2 L8.7.1-L8.7.7 PRRSV致病性比较分析

# L8.7 PRRSV的全球分布

该项研究对已知时间与地域信息的L8.7序列进行全面分析。值得注意的是，L8.7.4组别流行范围最广，存在L8.7毒株的9个国家中覆盖了8个（图3(a，b)）。尼泊尔、老挝及缅甸仅检出单一组别L8.7.4，未发现其他组别。L8.7.1、8.7.3、8.7.5、8.7.6和8.7.7毒株分别分布于2、3、4、4和2个国家（图3(a，b)）。L8.7.2毒株目前仅在中国有报道（图3(b)）。中国L8.7 PRRSV毒株数量（2201/2509，87.7%）与多样性（7/7组别，100%）均居首位（图3(b)）。

图3（a） L8.7毒株在全球不同地区的地理分布图3（b） L8.7毒株在国家层面的数量分布

该项研究共分析了来自中国的2201株L8.7 PRRSV毒株。中国已有26个省份报告L8.7 PRRSV感染，其中广东省报告病例最多，广西、黑龙江、山东、河北及河南次之，上述省份报告病例均超40例（图3(c，d)）。中国境内不同组别PRRSV的流行呈现时间动态变化特征（图3(e)），特定组别存在明显的流行高峰。L8.7.1和L8.7.2组别检出率极低，自2006年以来鲜有报道。L8.7.3组别自2006年引发疫情后，主要在2006~2009年间占据主导地位并持续存在。

图3（c） L8.7毒株在中国不同区域的地理分布图3（d） L8.7毒株在中国各省份的数量分布

类HP-PRRSV（L8.7.4-8.7.7）逐步取代HP-PRRSV成为中国的主要流行毒株（图3(e)）。其中，L8.7.4组别于2006年在中国首次被报道并监测，2009-2011年间在中国L8.7毒株中占据较大比例（41.3%~79.6%）。值得注意的是，部分组别流行率呈现突发性增长：如L8.7.5组别于2007年在中国首次出现并持续流行，但自2011年起其占比显著提升（17.1%~51.6%）（图3(f)）。值得关注的是L8.7.6毒株的周期性流行特征。该组别最早于2002年（EU709835.1，SH02）被鉴定，初期检出数量极少（仅1株），2003-2005年间未检出，2006年快速增加后于2009年前逐步减少；随后在2014-2023年间成为主要流行毒株，占比达21.5%~47.1%。L8.7.6组别在中国检出率最高（612/2201，27.8%），且分布范围最广（20/21省份，95.2%）（图3(d，f)）。L8.7.7组别于2008年首次被监测到，但直至2011年其流行率仍较低，此后逐步上升；2022-2023年间检出率快速增长至15.1%~17.1%。

图3（e）基于ORF5序列的L8.7毒株随时间分布数量图3（f）中国区域相对频率的堆叠柱状图

上述结果揭示，过去十年间L8.7.5和L8.7.6毒株在中国不仅数量最多，且分布范围最广。

# HP-PRRSV MLV与HP-PRRSV之间的关系

为探究HP-PRRSV弱毒疫苗（JXA1-R、HuN4-F112、TJM-F92、GDr180）与类HP-PRRSV的关联性，该项研究从核苷酸一致性、NSP2缺失特征及全基因组特征性氨基酸变化三个维度，对L8.7.4~8.7.7谱系毒株进行全面分析（表1）。

表1 HP-PRRSV弱毒疫苗（MLV）与类HP-PRRSV毒株的全基因组关联性分析

结果表明，区分疫苗样PRRSV与类HP-PRRSV的关键无法通过全基因组核苷酸一致性或特征性氨基酸变化归纳，但可通过NSP2额外缺失特征判断（表1）。统计分析显示，L8.7.6谱系中27.85%（22/79）的毒株与疫苗存在关联。

HP-PRRSV及类HP-PRRSV毒株对仔猪的致病性

#类HP-PRRSV优势毒株的分离与鉴定

为系统解析类HP-PRRSV中优势流行组别（L8.7.5与L8.7.6）的致病性，该项研究成功分离出L8.7.5谱系毒株DLF与L8.7.6谱系毒株DLW。上述病毒分离自猪肺泡巨噬细胞（PAMs）及Marc-145细胞。IFA检测显示，接种毒株的PAMs及Marc-145细胞中均可见PRRSV M蛋白表达（图4(a)），表明DLF与DLW毒株分离成功。

图4 L8.7毒株的分离培养、重组分析及特征性NSP2氨基酸比对

（a）DLW与DLF毒株鉴定。通过靶向PRRSV M蛋白的单克隆抗体进行免疫荧光试验（IFA），在对照组、DLF感染组、DLW感染组及HuN4感染组的PAMs与Marc-145细胞中观察到特异性反应。细胞核经DAPI复染。标尺=300微米。（b）DLW重组事件分析。（c）L8.7毒株NSP2蛋白推断氨基酸序列比对。

# DLF和DLW的基因组特征

DLF（PQ178809）与DLW（PQ178810）的全基因组长度分别为15,324和15,323个核苷酸（不含poly(A)尾）。HuN4/DLF、HuN4/DLW及DLF/DLW间的基因组核苷酸相似性分别为98.67%、95.78%和95.13%（如下表）。

NSP2蛋白序列比对显示，DLF与DLW在CH-1a毒株NSP2蛋白第482位及533-561位氨基酸处存在不连续缺失30个氨基酸（1+29个氨基酸），该缺失模式与L8.7.3（HP-PRRSV）一致（图4(c)）。为探究DLF与DLW是否涉及重组事件，通过SimPlot和RDP4软件分析发现：DLW存在重组事件（重组位点为3500-5657 nt），而DLW未发生重组（图4(b)）。无论是基于前期研究还是本研究的疫苗株与野毒株区分标准，DLF与DLW均属于野生型毒株。

# 感染仔猪的临床体征

攻毒仔猪每隔7天称重，并于0、3、5、7、10、14、21 dpi采集血液样本，试验流程如图5(a)所示。

图5（a）试验流程设计

HuN4与DLF攻毒组仔猪均于2 dpi出现明显临床症状（咳嗽、嗜睡、消化不良及寒战）；DLW攻毒组仔猪于3 dpi呈现PRRSV感染的典型临床症状，5头感染猪中有3头出现咳嗽、嗜睡、消化不良及颤抖等症状。HuN4攻毒组仔猪持续高烧（≥40.5°C）达4~6天（图5(b)），并于12 dpi开始死亡，21 dpi存活率为20%（图5(c)）。DLF攻毒组仔猪于16 dpi开始死亡，21 dpi存活率为60%（图5(c)）；尽管死亡率降低，但该组仔猪发热持续时间更长（7~15天）（图5(b)）。DLW攻毒组仔猪存活至实验结束，且发热时间较短（1~8天）（图5(b)）。该项研究中对照组仔猪未出现任何明显临床症状，且全程存活（图5(b，c)）。

图5（b）DLF、DLW及HuN4攻毒后直肠温度变化趋势

图5（c）DLF、DLW及HuN4攻毒后存活率

分别于0、7、14及21 dpi测定仔猪体重。统计分析结果显示，DLF攻毒组仔猪在1-7 dpi、8-14 dpi及15-21 dpi期间的平均日增重均显著低于未感染仔猪（图5(d)）。与未感染仔猪相比，HuN4攻毒组仔猪在814 dpi期间平均日增重显著降低，而DLW攻毒组仔猪在8-14 dpi及15-21 dpi期间平均日增重均显著降低（图5(d)）。

图5（d）DLF、DLW及HuN4攻毒组平均日增重变化

数据以平均值±标准差（误差线表示）展示。:p<0.05；:p<0.01；:p<0.001；****:p<0.0001；ns：无统计学差异

# PRRSV特异性抗体动态变化

分别于0、3、5、7、10、14和21 dpi采集所有猪只血液样本，采用商品化ELISA试剂盒检测针对PRRSV N蛋白的特异性抗体。结果显示，DLF攻毒组与HuN4攻毒组仔猪均于10 dpi检测到PRRSV特异性抗体（S/P比值≥0.4）；至14 dpi，DLW攻毒组5头仔猪全部呈现抗体阳性（S/P≥0.4）。攻毒组S/P比值持续上升直至实验结束，未感染组仔猪全程未检出PRRSV特异性抗体（图5(e)）。

图5（e）DLF、DLW及HuN4攻毒诱导的抗PRRSV抗体滴度变化

# 病毒血症及不同组织病毒载量评估

通过RT-qPCR检测攻毒后0、3、5、7、10、14、21 dpi血清样本及剖检获得的10种组织中的病毒载量分布。结果显示，攻毒组病毒血症水平自3 dpi开始升高：DLF和DLW攻毒组于5 dpi达峰值，而HuN4攻毒组于7 dpi达峰（图5(f)）；随后病毒载量逐渐下降。7~10 dpi期间，各攻毒组病毒血症水平存在显著差异（图5(f)）。对照组全程未检出病毒血症。不同攻毒组在同一组织中的病毒载量虽存在差异，但无统计学显著性（图5(g)）。通过ORF7基因测序确认样本中均为原始攻毒毒株。

图5（f）DLF、DLW及HuN4攻毒诱导的病毒血症动态变化

图5（g）DLF、DLW及HuN4攻毒组各组织中的病毒载量分析

# 肉眼和组织病理学病变

所有HuN4感染仔猪均出现严重胸腺萎缩（图6(a)）。DLF攻毒组中4头仔猪表现明显胸腺萎缩，而DLW攻毒组未观察到胸腺萎缩（图6(b,c)）。

HuN4攻毒组5头猪均呈现肺脏实变（图6(e)），其中4头出现下颌淋巴结出血（图6(m)）。DLF攻毒组5头猪中，3头肺实变（图6(f)），3头下颌淋巴结出血（图6(g)），2头猪下颌淋巴结存在轻微出血（图6(o)）。未感染组仔猪脏器组织均无明显病理变化（图6(d,h,p)）。

HuN4攻毒组猪只出现伴出血的严重间质性肺炎（图6(i)），其特征为肺泡隔增厚伴随单核细胞浸润。DLF与DLW攻毒组肺部显微病变模式相似，但严重程度存在差异（图6(j,k)）。DLF攻毒组可见炎症细胞广泛浸润伴浆液性渗出，肺泡上皮细胞坏死脱落，且支气管上皮细胞显著坏死脱落（图6(j)）；DLW攻毒组则表现为炎症细胞广泛浸润及肺泡隔中度增宽（图6(k)）。此外，相较于对照组，攻毒组下颌淋巴结均出现不同程度的髓质出血（图6(q-t)），而对照组猪只上述组织均未观察到病理损伤（图6(i,t)）。

图6 不同攻毒组的大体与组织学肺部病变

HuN4或DLF攻毒仔猪呈现不同程度胸腺萎缩（a，b）。与对照组相比，HuN4与DLF感染组出现严重的间质性肺炎伴肺实变（e，f）及淋巴结出血（i，j），而DLW感染组表现为较轻的间质性肺炎伴肺实变（g）及淋巴结出血（o）。攻毒组肺组织呈现不同程度的间质性肺炎严重程度，特征为炎症细胞广泛浸润、肺泡上皮增生及肺泡隔增宽（i-k）。此外，攻毒组下颌淋巴结可见髓质出血（q-t），对照组未见此病变（r）。

结论

L8.7谱系是中国境内最早发现的PRRSV谱系，已持续流行超过25年。2006年，由经典PRRSV演化而来的HP-PRRSV在中国引发以高热、高发病率、高死亡率为特征的疫情，随后该毒株在中国及亚洲多区域广泛传播，并伴随显著变异。值得注意的是，HP-PRRSV及其变种已成为中国优势流行毒株，但针对新型L8.7 PRRSV的流行规律、分子进化及致病性研究仍存在空白。因此，该项研究聚焦L8.7 PRRSV开展了系统全面的分析。

对L8.7毒株的关注焦点主要集中于其致病性，尤其是2006年L8.7.3毒株（HP-PRRSV）引发疫情后。为此，该项研究分离并评估了当前L8.7谱系中最具流行优势的类HP-PRRSV毒株（L8.7.5：DLF；L8.7.6：DLW）的致病性。结果显示，尽管类HP-PRRSV（DLF与DLW）的毒力相较于HP-PRRSV（HuN4）有所下降（表现为仔猪存活率上升、日增重提高、发热温度及时长降低、胸腺萎缩程度差异），但其仍具有显著的致病性。该项研究中病毒毒力与攻毒仔猪7 dpi和10 dpi的血清病毒载量呈相关性，而其他时间点未观察到显著差异。因此，生存率、发热温度及时长、胸腺萎缩程度是客观反映PRRSV对仔猪致病性的重要指标。

自2016年L1谱系PRRSV在中国流行以来，重组毒株报道逐渐增多，中国主要重组模式为L1（L1.5或L1.8）与L8.7或L8.7与L1（L1.5或L1.8）的重组。该项研究中DLW为L8.7与L1.8的重组毒株（重组模式：L8.7+L1.8），其致病性低于HuN4及DLF。尽管DLW对仔猪的致病性显著降低，但毒力下降与重组事件的关联性仍需深入研究。总体而言，除L8.7.1（低致病性）和L8.7.2（低致病性）毒株外，L8.7.3毒株对仔猪具有强致病性。结合前期报道的2006年L8.7.5毒株及2017年L8.7.6毒株致病性实验结果，类HP-PRRSV（L8.7.4~8.7.7）在保持较高毒力的同时，对仔猪的致病性较L8.7.3毒株有所减弱（如上述图2）。

图2 L8.7.1-L8.7.7 PRRSV致病性的比较分析

# 探讨观点

1. 致病性演变的临床启示

动物实验表明，HP-like毒株（如DLW/L8.7.6）虽致死率低于经典HP-PRRSV（HuN4），但可引起持续高热（>41℃）和生长抑制，且淋巴结病毒载量居高不下。这解释了临床上为何部分病例虽无急性死亡，却出现顽固性呼吸道症状和继发感染。建议诊断时需结合ORF5测序与组织病理分析，避免将HP-like毒株误判为低致病性毒株。

2. 防控策略的优化方向

基于病毒传播的"反重力效应"（规模化猪场因生物安全措施降低感染风险），中小规模养殖场应成为防控重点。此外，L8.7.6毒株在猪群中的快速传播特性，要求升级闭环管理且加强检测。

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