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猫传染性腹膜炎病毒,你真的了解吗?

时间:2021-01-05 09:36:35 来源:明溦整理发布 浏览:
猫传染性病毒的由来

猫传染性腹膜炎(FIP)在1966年首次得到全面的描述和命名,当时用患病动物的器官材料对健康猫进行的实验感染证实了它是一种特定的致命传染病,并怀疑是一种病毒病因。然而,早在20世纪50年代和60年代,美国就已经发现了这种疾病,甚至在更早的时候,那不勒斯的猫也报告了类似的疾病。1968年,病毒病因被证实。病毒形态提示冠状病毒(CoV),最终于1976年得到证实。该病毒首次在实验感染猫的腹腔细胞中生长,经细胞培养繁殖后,在100%的腹腔感染动物中显示可引起FIP。随后,巨噬细胞系Felis catus whole fetus-4 (Fcwf-4)主要用于病毒的繁殖。5S0宠吧

Pedersen在他最近的一篇评论文章中,基于他在这个领域40多年的工作,推测了FIP在20世纪可能出现的原因。他认为是最相关的潜在因素的演变猫的FCoV变异伴随着猪和狗的FCOV,致命的FIP的发展从肠病毒突变FCoV只在进化阶段,随着猫作为宠物越来越受欢迎,FIP出现在繁殖阶段。目前,尽管对FIP的病因、发病机制、传播和预防进行了几十年的研究,但FIP仍然是最常见的致死性和感染性猫科疾病之一,目前尚无有效的治疗方法。5S0宠吧

猫冠状病毒

病毒学

FCOV是一种多形性、包膜的单链+RNA病毒,具有近30kb的非片段基因组和11个假定的开放阅读框(ORFs)。它们属于冠状病毒科(Nidovirales),与猪冠状病毒(CCoV)和传染性胃肠炎病毒(TEGV)一起,属于冠状病毒亚科(Coronavirinae),属甲型冠状病毒属(Alphacoronavirus),甲型冠状病毒属种(Alphacoronavirus 1)。5S0宠吧

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冠状病毒分类5S0宠吧

FCoV的基因结构

在FCoV基因组的5'端,约20kb由2个重叠的ORF 1a和1b组成,它们编码2个多肽,随后酶切成16个主要参与病毒RNA(病毒复制酶)合成的非结构功能蛋白。剩下的基因组包含9个ORFs,分别编码4个结构蛋白(spike [S], nucleocapsid [N],细胞膜[M],包膜[E])和5个组特异性的附属蛋白(3a-c, 7a, b)。它们分别由一组嵌套的亚基因组信使RNA表达,每个mRNA包含一个来自基因组5'末端的先导RNA序列,由基因组3 '末端的不连续转录产生。5S0宠吧

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病毒基因组和结构5S0宠吧

  • FCoV包膜是由S蛋白形成的,S蛋白是一种180-200kDa的糖蛋白,对诱导抗体反应和细胞介导免疫非常重要。S型支架长12~24nm,呈圆顶状,呈冠状排列(图2b);它们是细胞趋向性的关键决定因素。S蛋白是一种I型跨膜蛋白,具有非常短的C端胞质尾端和较长的N端外域,分为负责受体结合的N端(S1)域和含有融合肽的C端(S2)域,后者介导与靶细胞膜的融合。
  • M蛋白和E蛋白是较小的表面糖蛋白,对病毒的成熟、组装、出芽和与宿主细胞的相互作用很重要。M蛋白的质量约为29kDa,穿透包膜,连接到衣壳,参与RNA的包装。
  • E蛋白是约9kDa的III型膜蛋白,与寄主细胞芽殖室中的M蛋白相互作用。在小鼠肝炎病毒(MHV)中,它们可诱导细胞凋亡。
  • N个蛋白质的分子量约为50kDa。它们与病毒RNA一起形成了灵活的螺旋形核衣壳,对病毒转录至关重要。基于N蛋白的疫苗研究表明,N蛋白能诱导细胞免疫,具有一定的保护作用。

到目前为止,还没有明确的特异功能可以归因于辅助蛋白。5S0宠吧

  • 71~72个氨基酸3a和b蛋白在亚种1甲型冠状病毒中保存较好。由于它们缺乏可预测的疏水片段,因此它们都被认为位于细胞质中并在细胞质中发挥作用。
  • ORF 3c具有很好的保守性,其预测序列表明ORF 3c是一个III类三跨膜蛋白,残基238-244个,拓扑结构与M蛋白相似。最近的研究表明,一个完整的3c基因对于肠内FCoV的复制是必要的(表1)。
  • ORF 7a编码约10 kDa的小膜蛋白,具有n端可裂解信号序列和c端跨膜结构域。研究表明,FCoV 7a蛋白是一种I型干扰素(IFN)拮抗剂,保护病毒免受IFN诱导的抗病毒状态。
  • ORF 7b只存在于FCoV、CCoV和雪貂CoV中,编码207个残基(约24kDa)的可溶性糖蛋白,该蛋白已被证明可在自然感染的猫体内诱导抗体。

FCoV的宿主范围

Fcov存在于许多哺乳动物物种中,包括人类和鸟类。它们会导致急性或慢性感染,并根据它们的细胞取向,在宿主体内诱发高度可变的疾病。宿主和组织的特异性依赖于S基因的序列变异以及受体的使用和分布RNA病毒在复制过程中有很高的错误率,因此以准种(即相关基因型群)的形式出现。随着FCoV RNA的每一次复制,都会发生一些点突变。准种内的遗传多样性被认为是通过群体内变异病毒之间的合作相互作用而促成发病的。另一方面,校对或修复机制,由复制酶复合体中的外核糖核酸酶介导,允许RNA病毒进化,同时保持适应和病毒适应度之间的平衡。此外,在同一组密切相关FCoV株混合感染时,同源RNA重组促进跨物种传播和发病机制;猫可能是一个“混合容器”,因为体外研究表明,猫的氨基肽酶N可以作为一个与alphacoronavirus密切相关的功能受体,如FCoV, CCoV, TGEV,和人类冠状病毒HCV-229E。5S0宠吧

基因组序列和随后的系统发育分析表明,FCoV分离株形成地理簇。来自同一家猫的fcov显示出95%以上的遗传特性,表明感染了一种常见病毒。这项研究以S基因为重点,专门研究了数年来自然感染猫群中病毒株的进化。显示了病毒在持续感染和(反复)脱落的动物中具有很高的保存性,但也表明猫可短暂感染,随后再感染相同或不同的毒株。也有证据表明,持续感染的猫与其他病毒株存在超感染或同时感染。5S0宠吧

血清型

根据中和抗体反应和S蛋白的氨基酸序列,FCoVs分成了两种抗原不同的血清型5S0宠吧

  • I型FCoVs,很难在细胞培养中生长,和II型FCoVs,由I 型FCoV和 CCoV重组而成。在体外,两种血清型的生长动力学似乎只与S蛋白有关,这是通过重组I型FCoV编码II型S蛋白确定的。
  • 对于II型FCoV和其他几种alphacoronavuses,细胞受体是氨肽酶N (APN, CD13),它与S蛋白结合后,介导病毒内化进入靶细胞。APN抗体阻断已被证明可严重减少II型FIP株骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)的感染。然而,目前尚未证实APN也是感染动物FCoV II的受体。

此外,血清型FCoV受体尚不清楚。然而,有趣的是,分离的猫单核细胞迅速内化了血清I型和II型FIP菌株,并在核内体中积累病毒颗粒,然后颗粒解体。165两种血清型都可以利用“树突状细胞(DC)特异性细胞间粘附分子(ICAM)抓取非整合素”(DC- sign, CD209)感染单细胞来源的树突状细胞。共定位和结合抑制研究证实,DC-SIGN而非APN参与了血清I型FCoV进入单核细胞的过程,而对于血清II型FCoV, APN和DC-SIGN均参与了单核细胞的感染。具体来说,对于血清型II,结合是由APN介导的,但DC-SIGN对侵入和复制都很重要。在这两种模型中,都不能排除未知共受体的作用。5S0宠吧

两种FCoV血清型均可导致FIP,但血清学和最近的分子研究证实,I型FCoV目前在全世界猫群中占主导地位,血清阳性动物的患病率达到98%。与II型FCoVs相比,I型FCoVs可诱导更高的抗体滴度,且更常与临床症状和/或FIP相关。然而,其他研究报告说II型病毒的患病率更高,在患有FIP的猫中(后者在日本的一项较早的研究中),从10%到30%不等,有时在与I型FCoVs的混合感染中。5S0宠吧

猫肠冠状病毒vs猫传染性腹膜炎病毒

FCoV有两种致病类型:猫肠道冠状病毒(FECV)和猫传染性腹膜炎病毒(FIPV)。“FECV和FIPV在血清学和形态学上无法区分,多年来,寻找能够识别这两种致病类型的标志物的工作一直没有成功。过去,假设的主要区别FECV和FIPV是FECVs专门感染肠道上皮细胞,不通过肠粘膜屏障,而FIPVs单核细胞/巨噬细胞感染和复制的,因此可以进入血液而诱发疾病。当更灵敏的分子方法可用时,这一假设被证明过于简单。研究表明,FECV也能感染单核细胞,而FCoVs通常通过单核细胞相关病毒血症从感染的初始部位肠道传播。事实上,在患有地方性FCoV感染的家庭中,大约80%的健康猫或携带FIP的猫,血液单核细胞中都含有FCoV RNA,在12个月的测试期间,健康猫仍然保持病毒血症。此外,最近的研究表明,腹腔内接种FECV可以(尽管只是偶尔)导致病毒在粪便中脱落,这证实了FECV也可以从睾丸外部位传播,同样最有可能是通过与单核细胞相关的病毒血症。5S0宠吧

为了检验FECV和FIPV之间的差异,完全基于FIPV在猫单核细胞中复制的能力,我们开发了一种新的方法,通过特异性检测病毒M蛋白mRNA来证明病毒在血液中复制。在两项研究中,通过该方法检测自然感染猫,发现FCoV可以在健康猫的单核细胞内复制。然而,尽管第一项研究发现血液中的病毒复制与FIP的存在有很强的相关性,但第二项研究没有证实这一发现。随后,一种定量方法检测出患有FIP的猫体内病毒复制的高水平。此外,最近的一项实验研究表明,在口腔感染已知的FECV分离株后,只有很少的猫出现病毒血症,而且没有病毒复制的证据。因此,FIPV在单核细胞中复制比FECV更强。5S0宠吧

对同一环境中分离的FECV和FIPV进行初步分子研究,发现FIPV的3c、7a和7b基因缺失,表明FECV是FIPV的祖先。然而,在实验感染中,野生型FIPV II的3a-c和/或7a/7b基因的缺失已被证明会导致毒性损失。这项研究提示需要探索FIPV的毒性标志。通过对FIP猫粪便和患病组织中FCoV的结构(S, E, M, N)和附属(3a-c, 7a, b)基因的测序,只发现3c基因发生了显著突变;这些导致3c蛋白的可变截断。在患病组织中发现了3c基因突变的病毒,而粪便中的FCoV通常表现出完整的3c基因,只有在某些情况下也表现出突变形式。结合之前的研究结果,这表明3c基因缺失在病毒从FECV向FIPV转化过程中起作用。然而,在FIP中,3c基因的缺失并没有得到一致的观察,这一事实表明,3C之外的其他因素对于获得FIPV的致病型也至关重要。5S0宠吧

对同一环境中分离的FECV和FIPV进行初步分子研究,发现FIPV的3c、7a和7b基因缺失,表明FECV是FIPV的祖先。然而,在实验感染中,野生型FIPV II的3a-c和/或7a/7b基因的缺失已被证明会导致毒性损失。这项研究提示需要探索FIPV的毒性标志。通过对FIP猫粪便和患病组织中FCoV的结构(S, E, M, N)和附属(3a-c, 7a, b)基因的测序,只发现3c基因发生了显著突变;这些导致3c蛋白的可变截断。在患病组织中发现了3c基因突变的病毒,而粪便中的FCoV通常表现出完整的3c基因,只有在某些情况下也表现出突变形式。结合之前的研究结果,这表明3c基因缺失在病毒从FECV向FIPV转化过程中起作用。然而,在FIP中,3c基因的缺失并没有得到一致的观察,这一事实表明,3C之外的其他因素对于获得FIPV的致病型也至关重要。5S0宠吧

随后的两项较大的研究比较了健康猫(FECV)和FIP猫(FIPV)的FCoV 3c基因,以进一步评估其作为毒性标记物的作用。几乎所有的fecv都携带完整的3c基因。在口鼻接种了这种FECV分离株后,猫被感染并将病毒与粪便一起排出。相比之下,大多数(71%)的fipv表现出3c突变(即有时伴有严重截断和功能丧失的缺失)。有趣的是,在患有FIP的猫的粪便中发现的FCoVs通常表现出一个完整的3c基因,这被解释为FECV重复感染的迹象。尽管如此,与之前的一项研究相似,这两项研究都在相当比例的患有FIP的猫(分别为29%和40%)的病变组织中发现了具有完整3c基因的FIPV。此外,具有完整3c基因的FCoVs确实是FIPV,因为它们在口服和腹腔接种后都能诱导FIP。这些发现得出以下结论:一个突变/删除的3c基因并不是FIPVs的标志,FCoVs需要携带一个完整的3c基因,才能在肠道上皮细胞中持续复制,并感染其他猫。5S0宠吧

最近采取了一种非靶向的方法,试图确定可能导致毒性变化的进一步突变。在全基因组测序的基础上,对每11只随机选择的FECVs(来自健康猫)和fipv(来自死后检查证实FIP的猫)进行比较。在整个基因组中发现了分散的差异,但在S基因中发现了一个更大的遗传变异,有两个热点。随后对更多分离株进行测序和系统发育分析,在95%以上的FIP病例中发现了S基因中的两个备选密码子。这两种突变都发生在假定的S蛋白融合肽中,但没有任何证据表明可能的功能后果。然而,由于RNA病毒的突变率和FIP的相对罕见,作者的结论是,确定的S基因突变不太可能是唯一负责FECV-FIPV毒力开关。最近,一种靶向方法研究了穗基因受体结合域(S1)和融合域(S2)之间的呋喃蛋白裂解位点。所有的FECVs均表现出良好的保守性和功能性的裂解基序,而FIPVs则表现出多个关键残基的取代,主要是取消了呋喃的裂解。作者假设,这些突变可能通过允许交替的蛋白酶(即单核细胞/巨噬细胞特异性蛋白酶,如组织蛋白酶B和/或基质金属蛋白酶9)裂解该位点而导致FIPV的向性转换。5S0宠吧

对自然病例的进一步分子研究发现,在局部感染的猫群中,N蛋白的多样性相对较高,但没有任何模式或与毒性有关。此外,核苷酸取代物的分析确定了N蛋白中的残基,这些残基经过了阳性选择。这些可能代表抗原免疫优势位点,说明N蛋白在刺激细胞介导免疫中的抗原作用。5S0宠吧

体外研究的方法表明FCoV的毒力要求能够有效和可持续地感染猫单核细胞。较早的研究中证明,在猫腹腔巨噬细胞中,无毒FCoV的复制效果比FIPV差,复制时间也短,最近在分离的猫单核细胞中得到了证实,其中FIPV建立了可持续的复制,而FECV可以复制,但不能持续复制。然而,需要强调的是,尽管病毒快速结合、内化和解体,但即使是FIPV的复制也仅限于非常小比例的巨噬细胞和单核细胞。这强烈表明,大多数单核/巨噬细胞在感染时对病毒具有耐药性,这很可能是由于抑制基因组的释放和/或翻译。5S0宠吧

人们试图将单核细胞/巨噬细胞的趋向性与病毒蛋白结构的差异联系起来。在BMDM培养中,FECV感染的细胞比FIPV少,而且似乎不能传播感染。这是由单独的S蛋白决定的,有趣的是,由参与病毒介导的膜融合的细胞膜近端S2区域决定的,而不是受体结合S1区域。最近的一项研究发现也表明,S1基因区域的缺失并不影响病毒感染猫单核细胞的能力。然而,7b基因的n端29-氨基酸缺失导致毒力下降,尽管其中一个突变体仍然保留了有效感染巨噬细胞的能力,这表明这种能力不是由ORF 7b介导的。5S0宠吧

对FIPV II型菌株DF2的全测序显示,它在ORF 3abc中携带338-nt缺失,导致3a和3c的缺失,以及ORF 3b的完全缺失。这种病毒在分离的猫单核细胞中有效地复制。当DF2 ORF 3abc被一个基因密切相关的完整的CCoV ORF 3abc区域取代时,重组病毒能够在猫单核细胞中复制,但产生的病毒效价显著降低。这些结果与研究ORF 3和7对FCoV在单核细胞中复制之间相关性与一年后发表,使用II型FIPV研究发现其毒性与S蛋白质结构和截断的3c有关。使用基因修饰的病毒,即删除子3abc (FIPV -▵3), 7 ab (FIPV -▵7),或两者兼而有之(FIPV -▵3▵7),发现缺失3abc病毒表现出较低但可持续的复制能力,而病毒缺失7 ab只能完成1个复制周期。由于ORF 7位于基因组的3 '端,转录开始的地方,7a和7b在病毒复制的早期产生;因此,我们的结论是,它们可能在感染的早期阶段中和对病毒的先天免疫反应,例如,通过抵消干扰素介导的抗病毒状态诱导,从而抑制病毒复制。一个矛盾还有待澄清,因为Rottier和他的同事在他们的研究中表明,缺乏7b基因的突变体仍然可以在巨噬细胞中有效地复制,他们还提到,同样的情况也适用于同时缺乏7a和7b的突变病毒,但没有显示结果。这种差异可能与两项实验中使用不同的细胞有关,因为Rottier等人感染了BMDMs,而另一项研究使用了外周血来源的单核细胞。5S0宠吧

综上所述,虽然几项研究的上述结果很有希望,但还没有提供一个结论性的结论。这可能是因为研究材料的总体多样性,特别是关于病毒分离物的多样性,以及已经采取的方法。5S0宠吧

标题:猫传染性腹膜炎病毒,你真的了解吗?
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