猪精液病毒传播的载体

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引言

人工授精(AI)是全球养猪生产中最常用的辅助繁殖技术。此技术已有40多年历史,目前已广泛应用于集约化生产系统。二十多年来,大多数欧洲国家,超过90%的母猪采用人工授精繁殖[1]。同样,在北美和拉丁美洲等重要的养猪生产国,人工授精已覆盖约90%。在一些东亚国家,也有明显的增长趋势,如在菲律宾的现代化猪场,人工授精的母猪占50%,在泰国和中国台湾,目前已有超过70%的母猪采用人工授精[2]。人工授精技术的广泛应用有以下几方面原因[3]。与自然交配相比,人工授精可加速繁殖、充分利用优质基因、节约成本,繁殖管理更容易进行。另外,公猪与母猪无交配,也无直接身体接触,能够降低由公猪引入或传播病原的风险。然而,就人工授精而言,单次射出的精液会被处理并稀释成多份精液,随后售往不同的母猪场。如果精液中含有病原体,则会感染母猪,从而加速病原的广泛传播。因此,人工授精虽然可以极大降低疾病的传播风险,但牵涉大量母猪时,含有病原体的精液会造成巨大的影响。

众所周知,猪精液中可能含有不同的微生物。这些微生物来自动物源或非动物源[4]。动物源微生物污染可能来自公猪的全身或局部感染,病原体通过睾丸和其他生殖道组织排散。精液的采集与处理过程中,污染也可能源于包皮积液、呼吸道分泌物和粪污颗粒。非动物源的污染主要来自采精人员(头发、皮肤、呼吸道分泌物);来自精液加工过程中的用水、通风系统、气溶胶;以及水槽/排水沟等[5]。微生物类污染物包括可引起具体疾病的病原体,或不被视为病原体的微生物。公猪单次射出的精液中,通常每毫升含有至个细菌[6]。其中大多数不致病,但可能会影响精子质量[5]。猪精液中,特定的细菌性病原体包括布鲁氏杆菌、钩端螺旋体、分支杆菌、衣原体和支原体。猪精液中存在许多病毒性病原体,其有别于细菌性病原体。本文将阐述在人工授精时,猪精液中发现的一些重要病毒,包括其可能产生的影响、诊断方法,以及可用于减少或预防精液污染的管控措施。

猪精液中的病毒

猪精液中可检测出各类病毒。其中一些已列入世界动物卫生组织疫病名录(OIE:表1和表2),因此,这些病原体对社会经济和/或公共卫生,以及国际动物和动物产品贸易有着重大影响。也就是说,会对被上述病原体污染的精液实行贸易限制。猪精液中其他未被列入OIE名录(表3和表4)的病毒,也可能给全世界或特定区域的养猪业带来疾病和重大经济损失。表1显示收入OIE名录中的病毒,以及采用不同诊断测试时,在精液中检测到此类病毒的时间,表3显示检测到非OIE名录病毒的时间。表2和表4分别显示这些病毒对精液质量的影响,以及人工授精后病毒传染对母猪的影响。因很难根据其重要程度对本文提到的病毒进行精确排名,故按其字母排序进行探讨。一些病毒对猪群影响不太大,如猪巨细胞病毒、牛病毒性腹泻病毒(BVDV)、边界病病毒、细环病毒和猪内源性反转录病毒(PERVs)等。最近发现的一些病毒影响程度未知,如雷斯顿埃博拉病毒[REBOV],新型细小病毒(如4型猪细小病毒)。一些病毒仅在特定地区流行,如日本乙型脑炎病毒和风疹病毒。另外一些则在全球流行,如伪狂犬病毒(ADV)、猪瘟(CSF)病毒、口蹄疫(FMD)病毒以及蓝耳病毒(PRRSV)。

表1:存在猪精液中且列入OIE名录()的病毒类病原体;公猪感染类型及检测到病毒时间(试验用)。

病毒virus

公猪感染模式Boarinfectiontype

检测到病毒时间(试验用)Timingofdetection(testused)

参考文献Reference

非洲猪瘟病毒Africanswinefevervirus

实验感染Experimental

未提及Notmentioned

Schlafer,mentionedin[7]

伪狂犬病病毒Aujeszky’sdiseasevirus

自然感染Natural

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[8]

经典猪瘟病毒Classicalswinefevervirus

实验感染Experimental

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[9]

实验感染Experimental

接种后第7和11天(病毒分离)7and11DPI(virusisolation)

[10]

实验感染Experimental

接种后7–63天(RT-PCR);接种后第11、18、21和53天(病毒分离)7–63DPI(RT-PCR);11,18,21,and53DPI(virusisolation)

[11]

口蹄疫病毒Foot-and-mouthdiseasevirus

暴露于栏内实验接种的猪只Exposedtoexperimentallyinoculatedpen-mates

暴露于接种猪只后第9天(病毒分离)Upto9daysafterexposure(virusisolation)

[12]

日本乙型脑炎病毒Japaneseencephalitisvirus

实验感染Experimental

接种后第35天(病毒隔离)35DPI(virusisolation)

[13]

猪繁殖与综合征病毒(蓝耳病毒)Porcinereproductiveand

respiratorysyndromevirus

实验感染Experimental

接种后第2–57天(巢式PCR)2–57DPI(nestedPCR)

[14]

接种后第12-21天(巢式RT-PCR)12–21DPI(nestedRT-PCR)

[15]

接种后第47天(巢式RT-PCR)Upto47DPI(nestedRT-PCR)

[16]

接种后第92天(巢式RT-PCR)Upto92DPI(nestedRT-PCR)

[17]

接种后第7和8天(猪生物测定血清转化)7and8DPI(swinebioassayseroconversion)

[18]

接种后第43天(猪生物测定血清转化)43DPI(swinebioassayseroconversion)

[16]

接种后第43天(猪生物测定血清转化及病毒分离)Upto43DPI(swinebioassayseroconversionandvirusisolation)

[19]

接种后第7天(病毒分离)7DPI(virusisolation)

[14,20]

接种后第11天(病毒分离)11DPI(virusisolation)

[16]

猪水泡病病毒Swinevesiculardiseasevirus

暴露于栏内实验接种的猪只Exposedtoexperimentallyinoculatedpen-mates

接种后第4天(病毒分离)Upto4DPI(virusisolation)

[12]

缩写:DPI,接种后天数;PCR,聚合酶链反应;RT-PCR,反转录酶聚合酶链反应。

表2:存在猪精液中且列入OIE名录()的病毒类病原体:公猪生殖道病变,对精液质量的影响,以及人工授精(AI)后病毒传染对母猪的影响。

病毒virus

公猪生殖道病变Lesionsingenitaltractofboar

对精液质量的影响Impactonsemenquality

人工授精后病毒传染母猪TransmissiontosowafterAI

参考文献Reference

非洲猪瘟病毒Africanswinefevervirus

未调查研究NI

未调查研究NI

未调查研究NI

Schlafer,

mentionedin[7]

伪狂犬病病毒Aujeszky’sdiseasevirus

睾丸鞘膜炎、曲细精管变性、睾丸白膜坏死灶、性欲低下Periorchitis,degenerationofseminiferoustubules,necroticfociintunicaalbugineaoftestis,lowerlibido

精子异常Spermabnormalities

有影响,阴道炎、子宫内膜炎、胚胎死亡Yes,vaginitis,endometritis,embryonicmortality

[8,9]

猪瘟病毒Classicalswinefevervirus

无特殊病变,属于全身性疾病Nospecificlesions,partofsystemicdisease

无No

有影响,胚胎死亡Yes,embryonicmortality

[10,11]

口蹄疫病毒Foot-and-mouthdiseasevirus

无特殊病变,属于全身性疾病Nospecificlesions,partofsystemicdisease

无No

未调查研究NI

[12]

日本乙型脑炎病毒Japaneseencephalitisvirus

水肿、睾丸充血、睾丸炎Edematous,congestedtesticles,orchitis

精子异常,精子总数和活精子数减少Spermabnormalities,decreasedtotalandmotilespermcounts

有影响Yes

[13]

猪繁殖与呼吸综合征病毒(蓝耳病毒)Porcinereproductiveandrespiratorysyndromevirus

无特殊病变Nospecificlesions

精子无严重异常(活力降低、顶体异常、形态改变、体积减小)

Nonetoseverespermabnormalities(reducedmotility,abnormalacrosomes,morphologicalalternations,lowervolume)

有影响Yes

[16–19,21]

猪水泡病病毒Swinevesiculardiseasevirus

未调查研究NI

未调查研究NI

未显示Notshown

[12]

缩写:NI,未调查研究。

1.存在猪精液中且列入OIE名录的病毒

1.1.非洲猪瘟病毒

非洲猪瘟病毒是一种有包膜DNA病毒,属于非洲猪瘟病毒科、非洲猪瘟病毒属。病毒侵入后,首先在周围淋巴结的单核细胞和巨噬细胞中复制,然后通过血液和/或淋巴系统扩散至全身。已从感染的公猪精液中分离出该病毒[7]。但尚未知其对精液质量和射精量的影响,且无有效治疗方法或疫苗。

2.1.2.伪狂犬病病毒

伪狂犬病病毒是一种有包膜DNA病毒,属于疱疹病毒科中的α-疱疹病毒亚科、水痘病毒属。该病毒曾在全球范围内流行,但在欧洲、北美和新西兰部分地区的家猪中,已成功消除[48]。家猪中,病毒主要通过鼻-鼻传播,并在鼻粘膜和咽粘膜中复制。病毒也会在生殖道中复制,因此,在繁殖过程中,暴露于受感染的阴道粘膜或精液时,可导致病毒在猪之间传播[49]。野猪群中,伪狂犬病毒(ADV)主要通过性传播。

通过对睾丸进行实验感染,观察到睾丸白膜出现变性和坏死灶[50]。在鼻内、睾丸内和包皮内建立感染,发现公猪精子出现短暂性异常[50,51]。包皮自然感染[9],以及实验感染[8]后,尿液、包皮膜或精液中不定期分离出病毒。

研究发现精液中病毒浓度很高,半数组织培养感染剂量(TCID50)/mL可达.7至。通常在疾病的急性期,散毒可长达12天。不过,散毒并不直接影响临床疾病或降低精液质量,但公猪复发感染伪狂犬病毒(ADV)的潜伏期会造成长期危害。通常,临床上感染的公猪无法爬跨母猪。使用带毒精液输精则可能会引起母猪阴道炎或子宫内膜炎,进而导致胚胎死亡[52]。

表3:存在猪精液中,未列入OIE名录()的病毒类病原体:公猪感染类型及检测到病毒时间(试验用)。

病原体Organism

公猪感染类型Boarinfectiontype

检测到时间(试验用)Timingofdetection(testused)

参考文献Reference

猪圆环病毒2型Porcinecircovirustype2

自然感染Natural

检测到(多重巢式PCR)Detected(multiplexnestedPCR)

[22]

自然感染Natural

检测到(巢式PCR)Detected(nestedPCR)

[23]

实验感染Experimental

接种后5至47天间断检测到(巢式PCR)Intermittentlybetween5and47daysDPI(nestedPCR)

[24]

实验感染Experimental

接种后47天内间断检测到Intermittentlyduring47DPI

[25]

实验感染Experimental

接种后90天内连续检测到Continuousduring90DPI

[26]

自然感染Natural

长达27周内间断检测到Intermittentlyforupto27wk

[27]

猪巨细胞病毒Porcinecytomegalovirus

实验感染Experimental

睾丸和附睾中存在病毒、精液中无Virusintestisandepididymis,notinsemen

[28]

埃博拉病毒Ebolavirus

自然感染Natural

尚未在猪精液中检到(存在于非人灵长类动物的精液中)Notyetdetectedinpigsemen(presentinsemenofnonhumanprimates)

[29,30]

猪肠道病毒Porcineenterovirus

实验感染Experimental

接种后45天(病毒分离)45DPI(virusisolation)

[31]

自然感染Natural

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[32]

猪捷申病毒Porcineteschovirus

自然感染Natural

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[32]

猪细小病毒Porcineparvovirus

自然感染Natural

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[31]

自然感染Natural

检测到(多重半巢式PCR)Detected(multiplexseminestedPCR)

[33]

实验感染Experimental

接种后5–9天(核酸杂交)5–9DPI(nucleicacidhybridization)

[34]

牛病毒性腹泻病毒Bovineviraldiarrheavirus

先天性感染Congentialinfection

检测到(病毒分离)Detected(virusisolation)

[35]

细环病毒Torquetenovirus

自然感染Natural

检测到(常规PCR)Detected(conventionalPCR)

[36]

自然感染Natural

检测到(常规PCR)Detected(conventionalPCR)

[37]

反转录病毒Retrovirus

内源或外源Endogenous,possiblyalsoexogenous

嵌入基因组Embeddedingenome

[38]

风疹病毒Rubulavirus

实验感染Experimental

接种后2–49天(病毒分离)2–49DPI(virusisolation)

[39]

实验感染Experimental

接种后5–48天(病毒分离)5–48DPI(virusisolation)

[40]

缩写:DPI,接种后天数;PCR,聚合酶链反应。

表4:存在猪精液中,未列入OIE名录()的病毒类病原体:公猪生殖道病变,对精液质量的影响,以及人工授精(AI)后病毒传染对母猪的影响。

病毒Virus

公猪生殖道病变Lesionsingenitaltractofboar

对精液质量的影响Impactonsemenquality

人工授精后病毒传染母猪TransmissiontorecipientsowafterAI

参考文献Reference

猪圆环病毒2型Porcinecircovirustype2

无No

基本无Mostlynot

有影响Yes

[22,23,41]

猪巨细胞病毒Porcinecytomegalovirus

无No

无No

未调查研究NI

[28]

埃博拉病毒Ebolavirus

未调查研究NI

未调查研究NI

未调查研究NI

[30,42]

猪肠道病毒Porcineenterovirus

精囊炎、性欲减退Seminalvesiculitis,decreasedlibido

精子畸形Spermabnormalities

胚胎死亡?Embryonicdeath?

[43,44]

猪捷申病毒Porcineteschovirus

未调查研究NI

未调查研究NI

胚胎死亡?Embryonicdeath?

[44]

猪细小病毒Porcineparvovirus

无No

无No

在人工授精之后,有影响Yes,afterinoculationofsemenforAI

[45–47]

牛病毒性腹泻病毒Bovineviraldiarrheavirus

未调查研究NI

未调查研究NI

未调查研究NI

[36,37]

细环病毒Torquetenovirus

无No

无No

未调查研究NI

反转录病毒Retrovirus

无No

无No

未调查研究,但理应有影响NI,butlogical

风疹病毒Rubulavirus

附睾炎、睾丸炎、性欲减退Epididymitis,orchitis,lossoflibido

永久性或暂时性不育、精子异常、无精症Permanentortemporaryinfertility,spermabnormalities,azoospermia

未调查研究NI

[39]

缩写:NI,未调查研究。2.1.3.猪瘟病毒猪瘟病毒是一种有包膜RNA病毒,属于黄病毒科,瘟病毒属。该病毒已从许多国家或地区根除,例如西欧、北美和澳大利亚[53]。然而,与野猪接触后,该病毒有可能会被引入家猪群中。至年,猪瘟(CSF)在荷兰流行期间,两个人工授精中心(AI)被感染,接着宣布有个猪群疑似感染猪瘟[54]。这凸显了人工授精中心传播潜在疾病的能力。实验证明,在感染猪瘟病毒后,公猪精液散毒的天数长达53天[11]。该病毒对精子形态和活力无影响,且精子浓度正常。用感染的精液授精,母猪可能会出现血清阳转,病毒可能会穿过胎盘屏障导致胚胎死亡,进而能从胎儿中分离出病毒[10]。

因为该病毒具有高度传染性,特别是在其流行地区,影响仍将持续。与仔猪相比,感染种猪,有可能不会表现出显著临床症状和病理特征。如果猪瘟病毒免疫耐受仔猪出生,且临床症状正常,它们可以在无任何疾病迹象或血清学反应的情况下,散毒数月[10]。

2.1.4.口蹄疫病毒口蹄疫病毒是一种无包膜小RNA病毒,属于小RNA病毒科、口蹄疫病毒属。该病毒在亚洲以及非洲和南美洲的一些地区流行[55]。自然感染的公猪,可在9天后从精液中检测到口蹄疫(FMD)病毒,但通过人工授精带毒精液,不会感染配种母猪[12]。尚无法说明病毒对精液质量的影响。口蹄疫病毒感染会导致病毒血症,随后病毒会散布全身几乎所有组织,包括生殖道和包皮口周围的皮肤[56]。精液中此病毒浓度较低[12]。许多国家已根除口蹄疫感染,其他国家也对公猪进行严密监测,因此这种病毒通过精液传播的风险很低。

2.1.5.日本乙型脑炎病毒日本乙型脑炎病毒是一种有包膜RNA病毒,属于黄病毒科,黄病毒属,是人和动物间蚊媒传播的病原体。该病毒属于种猪繁殖类病原体,对养猪经济影响很大,尤其是在亚洲和澳大利亚北部,有可能会造成日系猪不育[13]。易感公猪感染后表现水肿、睾丸充血,精液中出现大量异常精子,明显降低精子和活精数量[13]。这些症状通常短暂存在,大多数公猪可以完全康复。从感染睾丸炎的公猪睾丸中已分离出该病毒,且其可在精液中散毒5周。如果使用带毒精液对后备母猪输精,则病毒容易传播[13,57]。

2.1.6.猪繁殖与呼吸综合征病毒(蓝耳病毒)

蓝耳病毒(PRRSV)是一种有包膜RNA病毒,属于动脉炎病毒科,动脉炎病毒属。感染蓝耳(PRRS)病毒,会引发妊娠母猪繁殖障碍、乳猪死亡以及不同日龄猪只的呼吸系统疾病[58]。成年公猪通常没有或只有轻微症状。该病毒在动物之间很容易传播。感染PRRSV的动物,可通过唾液、鼻分泌物、尿液、粪便以及精液进行散毒[19,20]。已经证实PRRSV可通过血管进入生殖道组织进行复制。也有人提出,将生殖道血液和淋巴中感染的单核细胞和巨噬细胞,移行至精液中[15,59]。

实验感染公猪,其精液散毒期差异较大,从感染后2天[14]到92天[17]不等(平均35天;表1)。在随后的研究中,公猪感染天后安乐死,从尿道球腺中分离出PRRSV。感染后散毒的差异可能是由不同的因素引起,如公猪的个体差异[17,60]、品种[60],毒株类型以及病毒检测技术(即病毒分离、聚合酶链反应[PCR]、巢式实时PCR、反转录酶PCR、猪生物测定)。使用生物测定方法,在感染后4到42天的精液样本中,发现传染性病毒[19]。即使无病毒血症及抗体中和,精液也可散毒[17,60]。

疾病的急性期,除厌食、嗜睡和呼吸道临床症状外,公猪也可能性欲低下。不同的研究显示,感染PRRSV对精液质量的影响差异很大。一些研究表明,感染后2至10周检测到精液质量急剧变化,如精子活力降低、顶体异常、形态和射精量改变,而另一些研究未发现异常[19,61]。

已证实,处于急性感染期的公猪,可通过精液将PRRSV传播至种猪群内[61]。不过,病毒传播力取决于精液中病毒的数量,所以病毒有可能不会传播[62]。Prieto等人[20]研究表明,感染公猪的单次射精精液内,PRRSV滴度为7×TCID50/mL。如果对单次射精精液进行稀释(15-30倍),则病毒滴度约为4×TCID50/mL,相当于每80mL稀释精液中PRRSV的滴度约为3×TCID50。母猪与感染公猪[61]配种或输入实验感染的精液[19,21],即使未出现病毒血症,也会发生PRRSV血清阳转。Prieto等人[21]研究显示,使用含有PRRSV的精液,对血清阴性或未免疫的后备母猪进行授精,受胎率几乎不受影响,但可能出现早期胚胎感染和死亡。

2.1.7.猪水泡病病毒

猪水泡病(SVD)病毒是一种无包膜小RNA病毒,属于小RNA病毒科、肠病毒属。欧洲、亚洲和中美洲的一些国家记录了SVD病毒的爆发情况。SVD病毒与口蹄疫(FMD)病毒可能导致相似病变。因此,要着重注意SVD与FMD的鉴别诊断。自然感染后4天内,可从感染公猪的精液中分离出SVD病毒,但通过人工授精带毒精液,不会感染配种母猪[12]。

2.2.存在猪精液中,未列入OIE名录的病毒

2.2.1.猪圆环病毒2型

猪圆环病毒2型(PCV2)是一种无包膜小DNA病毒,属于圆环病毒科、圆环病毒属。猪同时感染PCV2并出现其他相关疾病,一般统称为PCV2相关疾病[63]。感染PCV2病毒后,母猪会出现繁殖障碍,如晚期流产和死胎,但在实际生产中并不常见。感染PCV2的成年公猪通常不会出现临床症状及病变[24,26]。自然感染和实验感染的公猪精液中,已检测到该病毒[24]。实验感染中,分别在感染后第2天和第5天,于血清和精液中检测到PCV2DNA[24,26]。检测精液相关病毒之前,先进行PCV2病毒血症检测,但即使未出现病毒血症,精液也可能散毒。实验感染公猪后,一些研究发现公猪精液间断散毒[24,25],而其他研究则发现精液持续散毒[26]。McIntosh等人[27]表明,自然感染的公猪在长达27周的时间内,精液偶尔散毒。这些数据表明,精液可能是PCV2的重要载体。病毒常污染精浆,但是在精浆和精子中均能检测到PCV2[23,33]。精子很少发生形态、活力和浓度方面的变化[26]。能繁母猪感染PCV2后也很少表现临床症状[64]。

在精液中加入PCV2,对未免疫过的母猪进行实验感染,则会出现繁殖障碍、胎儿感染[41]。但是,自然感染情况下,精液内PCV2病毒数量是否足以感染母猪或其胎儿,尚不明确。该病毒能够在无透明带的胚胎中复制,从而导致胚胎死亡[65,66]。在PCV2相关疾病中,不常见到分娩推迟或假妊娠。受PCV2影响的窝,仔猪死亡数量可能会增加[67]。

2.2.2.猪巨细胞病毒

猪巨细胞病毒或猪疱疹病毒2型是一种DNA病毒,属于疱疹病毒科,疱疹病毒亚科,但不属于任何属。成年猪只感染猪巨细胞病毒,通常为亚临床感染。公猪感染后,在睾丸和附睾中能检测到病毒[28]。射出的精液是否散毒,尚未明确。

2.2.3.猪细小病毒

猪细小病毒(PPV)是一种无包膜小DNA病毒,属于细小病毒科,细小病毒属。该病毒在猪群中很常见。PPV主要的传播途径是口鼻传播和胎盘传播。已多次从自然感染的公猪精液中分离出该病毒。急性感染期,公猪精液可散毒[34];虽尚未证实之后阶段是否继续散毒,但是由于子宫早期感染,可能导致PPV免疫耐受个体产生[68]。也可能是含有病毒的粪便微粒,或雄性生殖器官,导致精液污染[45,46]。公猪群中,感染后通常无临床症状。实验感染公猪,其繁殖力或性欲[46],精子数量、精液量、精子活力或形态[47]等方面鲜有变化。能繁母猪群感染PPV后,通常只表现出繁殖障碍:返情、窝仔数减少、木乃伊胎数量增加[69]。被PPV污染的精液,在造成繁殖障碍时所起的作用,尚未明确。

近期,在13份精液样本[70]中的5份(38.5%)中检到一种新型细小病毒,即PPV4,该病毒属于细小病毒科、博卡病毒属,且在Csagola等人[71]的研究中,一半的精液样品也检测到该病毒。尚不确定该病毒对猪群健康的影响。在匈牙利不同的猪群中,发现有其他新型猪细小病毒(PPV2,PPV3,猪细小病毒1和2,其他标记6V、7V的猪博卡病毒,猪类博卡病毒),但无法在精液中检测到[71]。

2.2.4.非典型猪瘟病毒

猪对非典型猪瘟病毒易感,此类病毒包括牛病毒性腹泻病毒(BVDV)和边界病病毒;这些RNA病毒会导致牛羊罹患相关疾病。先天感染这些病毒的猪可能会大量散毒。Terpstra和Wenswoort[35]从先天感染及不育公猪的口咽液、尿液和精液中分离出BVDV。

Bungowannah病毒与猪瘟(CSF)病毒的基因不同,但是由于其分子特性,可将其纳入瘟病毒属。年,该病毒导致澳大利亚两个猪场爆发严重疾病,主要是死胎、木乃伊胎增多、断奶前死亡率升高[72]。尚未明确该病毒通过胚胎或精液传播的风险。

2.2.5.猪肠道小核糖核酸病毒

猪肠病毒(PEV)和猪捷申病毒均为无包膜RNA病毒,属于微小核糖核酸病毒科。这两类病毒在环境中存活力很强。病毒在猪之间的传染,主要是通过口腔接触受污染的粪便。精液有可能在采精过程中受到污染。公猪感染PEV可能导致精囊炎、精子异常、性欲下降[32]。除了妊娠期间发生感染,通常观察不到母猪表现出临床症状。若妊娠期间发生感染,可能会导致胚胎死亡、木乃伊胎、死胎和弱仔[73]。

已从公猪生殖道中分离出猪捷申病毒[32],使用带毒精液对后备母猪授精,不会影响受精[74]。但Dunne等[44]提出,被PEV和猪捷申病毒感染的精液会导致胚胎和新生仔猪死亡。尚无后续研究证实这一发现。

2.2.6.细环病毒

已经在猪身上发现两种细环病毒(TTV):细环病毒1型(TTsuV1)及2型(TTsuV2)。均为DNA病毒,属于新创的指环病毒科、细环病毒属。据估计,猪细环病毒(TTsuVs)在全球猪群中普遍存在[75]。目前,感染猪细环病毒(TTsuV)无相关临床症状出现。但TTsuV与猪圆环病毒(PCV)相关疾病有关[76,77]。细环病毒呈垂直和水平传播。可在胎儿组织和血液、精液和初乳中检测到该病毒[36],由此证明其存在垂直传播的可能。从人工授精中心收集头公猪的独立精液样本,用常规PCR检测TTsuV1和TTsuV2[37]。其中四份样本呈TTsuV1PCR阳性,五份呈TTsuV2阳性,合并感染后,两种TTsuVs均被检测到。胎儿感染的途径尚不明确,但相关显示证明可能是由于精液带毒或者胎盘传播。2.2.7.埃博拉病毒

雷斯顿埃博拉病毒是一种有包膜RNA病毒,属于单分子负链RNA病毒目、丝状病毒科。年,菲律宾猪群中爆发严重疾病,据报导疑似由蓝耳病毒(PRRSV)引起。但是,经详细的诊断后发现,并非PRRSV而是雷斯顿埃博拉病毒(REBOV)引起该病,而且在猪场工人身上检测到REBOV特异性抗体[30]。此次REBOV疫情爆发的深远影响尚待确定。随后的实验表明,尽管感染REBOV后,病毒在猪体内复制,但可能不表现症状。猪群间REBOV的传播机制尚不明确。也不清楚REBOV的散播途径。在非人灵长类动物模型中,REBOV会在包括精液在内的所有体液中排散[29]。尚不清楚REBOV是否可通过精液传染给母猪。与REBOV相比,已证实扎伊尔埃博拉病毒可导致5至6周龄猪产生严重肺部疾病,引起呼吸困难[42]。

2.2.8.猪内源性反转录病毒

猪内源性反转录病毒是一种有包膜RNA病毒,属于反转录病毒科、丙型反转录病毒属。高达8%的哺乳动物基因组DNA来源于反转录病毒[78]。在猪身上,已经发现了三种反转录病毒(PERV)亚型:PERV-A,PERV-B和PERV-C。PERV-A和PERV-B普遍存在于猪群中,而PERV-C在种间、种内分布程度各异[38]。

尚未在猪中发现呈外源性水平传播的反转录病毒。然而,已经发现PERV-A和PERV-C之间的重组。PERVA/C重组体不以原病毒形式存在于宿主种系中,因此被认为是潜在外源病毒[79]。一些猪的体细胞中存在完整的A/C原病毒基因组,由此表明其可进行复制。尚未完全了解PERVs在猪之间传播的可能。然而,由于PERVs被嵌入基因组中,因此表明它们是通过精液传播的。

2.2.9.风疹病毒(蓝眼病)

猪风疹病毒是一种有包膜RNA病毒,属于副黏病毒科、腮腺炎病毒属。该病毒可导致蓝眼病[80]。此病毒流行于墨西哥,会造成种猪繁殖障碍。感染后,与其他成年动物一样,公猪会罹患严重附睾炎和睾丸炎,性欲减退,通常不表现临床症状。尚未通过实验证明该病毒通过精液传播;但是,在接种后长达49天之内,已经从精液、睾丸和生殖道的其他组织中检测到该病毒[39]。近期数据表明,在接种后5至48天可从精液中分离出该病毒,接种后64至天可从睾丸和附睾中分离出该病毒。接种后2到64天,血清中可检测到病毒RNA,接种后天,仍可在精液中检测到此病毒[40]。由此证明,猪风疹病毒RNA持续存在于精液中,且长时间感染生殖道。精液检查显示,感染病毒的猪群中,约30%的公猪出现暂时性或永久性不育、精子浓度下降、形态异常增加、精子的活力和存活能力降低。一些公猪出现无精症[40]。

3.人工授精将病毒传染给母猪的风险

通常,在发病时期,精液中存在病毒的可能性最高。但是,现实情况中,不会从临床受影响的公猪中采精,这样可以降低病毒传染母猪的风险。无临床症状、出现轻微临床症状之前,散毒就已经开始,加之严重感染猪只未被发现,在这些情况下,如果不采取特别控制措施,会增加病毒传播风险。

实验证明,CSFV[10]PRRSV[61]可通过精液传染母猪,在精液中加入PPV[45]、ADV[52]、PRRSV[18,21]和PCV2[41]后,亦可。Habu等[13],Guérin和Pozzi[57]提出,虽然没有找到科学的文章证实,但是如果使用含有日本乙型脑炎病毒的精液进行授精,则后备母猪极易被感染。若将被病毒污染的精液应用于人工授精,母猪乃至母猪群都会有病毒传播的风险。Nathues等[81]以瑞士引入公猪精液导致PRRSV爆发为例,对此加以说明。

但是,病毒并不总是能够形成传播(例如PRRSV)[18,61]。母猪被感染所需的条件很复杂,未能传播可能是由于母猪免疫、病毒特点以及未达到最小感染剂量。因此,针对精液传播PRRSV的风险,以及母猪感染病毒所需的最小剂量,开展了更多的研究。那么,与常规宫颈输精相比,小剂量精液的深部输精(40–50mL对比80–90mL),可降低病毒传染母猪的风险[82]。

就群体而言,使用带毒精液进行配种的母猪数量,也决定了形成传播的可能性。此类母猪数量越多,形成病毒传播的可能性越高。其他动物,如牛,人工授精时主要使用冻精,而非鲜精。这样,就有更多的时间和机会,检测公牛和/或精液是否含有特定病原,进而降低通过人工授精传播病原的风险。

病毒通过人工授精对母猪的影响

使用带毒精液对母猪进行人工授精,会出现多种结果。精子质量下降、胚胎早期死亡和/或子宫内膜炎、母猪群中的临床疾病,和/或感染有害病原导致母猪健康水平下降、阻碍病原净化或干扰监管措施,这些均可能导致受胎率降低[57]。病原体可穿过透明带直接侵入胚胎,和/或病原体(例如,感染PPV)引起子宫上皮病变,造成胚胎早期死亡[83]。妊娠后的6至7天,透明带作为不可渗透屏障,围绕并保护胚胎,有助于其避免受诸如PPV,PCV2,ADV和PRRSV等病原体的入侵[65,84,85]。但是,病原体(如ADV)在囊胚期可穿过透明带,导致胚胎更容易感染[84]。诊断

可以采用不同的诊断方法,如病毒活性检测、病毒核酸检测或病毒抗体检测,来判断人工授精中心的公猪是否感染病毒和/或精液中是否带毒。九十年代初期至今,在提高敏感性和特异性,以及同时检测不同病原和检测速度方面取得了重大进步。病毒活性检测

通常,公猪精液采集后几天内,即会被稀释使用,应在短时间内拿到检测结果。检测精液中病毒的常规方法,如病毒分离鉴定或生物鉴定,灵敏度不高,耗时且昂贵。由于细胞毒性、细菌污染,以及会干扰细胞培养系统、抗病毒因子会非特异性中和病毒,现已很少在精液内使用病毒分离技术[59]。基于现实条件和动物福利限制,无法对大量动物进行样本接种检测[64]。限于以上因素,病毒分离和猪生物鉴定于常规临床诊断而言并不实用。病毒核酸检测

PCR是一种灵敏度高、特异性强,能够快速检测基因组序列(如,病毒)的检测技术。已经有多种PCR技术可用于检测公猪精液中存在的病毒。VanRijn等[86]研发出的实时荧光定量PCR,可以对精液中5种能够严重影响经济效益的病毒(ADV,CSFV,FMDV,SVDV,PRRSV)进行检测。实时PCR技术是将扩增和扩增产物的检测合二为一。从而来自环境中的污染可能大大降低。通过实验发现,相比病毒分离,采用实时PCR检测带毒精液,可以在感染后更早、更快发现病毒。Rovira等[87]研究了反转录酶PCR针对不同生物样品的灵敏度,这些样品分别为3个样品为一池和5个样品为一池。用低毒PRRSV分离株接种了29头公猪。2周内,每2到3天从每头公猪获取血清、血液拭子和精液样本。得出的数据显示,急性感染期间,血清是检测PRRSV的最佳样品,血液拭子亦可。但是大多数精液样本中,未能检测到PRRSV感染。以3个和5个样品为一池会造成反转录酶PCR的灵敏度下降。当分别以5个样品为一池检测血清或血液拭子,其灵敏度分别降低6%和8%。抗体检测

常用血清学方法来调查公猪站中是否存在针对不同病原体的血清抗体。这是一种简单且经济的检测方法。检测结果适用于解释群体或公猪站内的健康水平,而非单个猪只。但是,此种检测方法重要的缺点是,病原体暴露与检测到抗体水平之间的时间间隔。许多血清检测间隔一般为一到几周,这意味着在此期间,未被确定感染的公猪,也可能散毒。成年公猪的颈静脉穿刺,对操作者的安全而言,有一定的局限性。因此,血液拭子更常用。为了采集血液拭子,在收集精液时用针刺其耳朵,并使用棉签收集血滴。检测PRRSV时,与精液样本相比,血液拭子中病毒量更多,可更快检出PRRSV[88]。临床诊断的说明

显然,无法直接将精液归类为无病毒或带毒精液。许多病毒,如PRRSV,ADV,PCV2,在病毒血、精液中病毒的存在和血清中的抗体之间存在时间不一致性。就PRRSV而言,如成年公猪的病毒血症持续时间很短,且病症的结束早于精液散毒[59]。此外,在感染的初期,尽管精液已在散毒,但血清学结果仍为阴性。最后,当精液停止散毒后很长一段时间,公猪仍可能为血清阳性。因为精液通常是间断散毒,尤其是在感染后期,所以即便检测精液样品阴性,病毒随后可能还会继续排散。阴性结果仅表示所检测的精液样品不包含病毒,且仅指单次射精精液中可能不含病毒。并不能保证公猪随后射出的精液不带毒。因此,对待血清阳性,但精液检测阴性的公猪应更加谨慎。

预防措施

人工授精中心需要采用经济、有效且满足生物安全的方法,生产出适量品质可控的精液。防止疾病通过精液传播的最佳方法是,购买健康状况优良的公猪,执行严格的生物安全措施,并对公猪进行健康监测。新进公猪的健康状况

人工授精中心每年通常要更换60%的公猪,但是新进公猪会带来很大的疾病风险,因此对新进公猪实行隔离、驯化、充分的观察和检测,至关重要。首先,应掌握公猪来源猪群的健康状况。其健康状况应等同于,但最好高于人工授精中心的公猪。可通过兽医之间的沟通,了解新进公猪的临床诊断与实验室检查、疫苗接种计划以及来源猪群的兽医措施,通过这些来对其进行评估。其次,新进公猪应单独隔离30至60天。隔离区最好位于场外。猪群隔离必须遵守“全进全出”原则。隔离期间,应评估猪群健康状况,进行血液采样以检测是否有病毒血症或血清抗体,同时,对人工授精中心的公猪中出现的疾病进行疫苗接种治疗。感染危险病原体的公猪不得进入人工授精中心。不同的人工授精中心,隔离期、检测方案和疫苗接种方案均不相同,主要是由于不同的因素,如引入公猪的频率和原畜群动物的健康状况所决定[88]。

4.1.生物安全措施

人工授精中心最重要的生物安全措施涉及以下内容[3,88]:

(1)人工授精中心的位置及通风设备--应尽可能远离猪群。在猪只密集区域使用空气过滤系统,以保证人工授精中心避免病原通过空气传入[89]。确保通风设备不会将公猪站内的空气排向实验室。如果实验室紧挨猪舍,则应采用正压通风,从而最大程度地减少从猪舍到实验室的空气渗透。

(2)对于进入人工授精中心的员工和来访者,应有严格规定。员工需要隔离1至3天。隔离期间,不允许与猪只接触。此外,建议对所有来访者和员工施行人员进出淋浴措施。

(3)精液拿取地点及递送——精液递送人员拿取精液的地点,应位于人工授精中心的外面。精液拿取点应是独立的房间,或至少是独立于实验室和公猪站的房间。把精液拿取点单独分开,可以最大程度上避免精液冷却器、靴子、衣物等的交叉污染。每个母猪舍的精液放置点应位于办公室外。任何送入人工授精中心的物品(例如,物资、设备),在这之前都不应该接触过猪。应在送入人工授精中心之前,将物品放入指定房间消毒。

(4)灭鼠及昆虫-老鼠及昆虫可携带及传播多种猪病毒,因此应采取适当预防措施。

(5)水质–应定期分析公猪的水源。如果质量不合格,应更换水源或对水进行适当处理。

(6)执行严格的清洁消毒程序。

公猪健康监测及疫苗接种

最普遍的方法是监测公猪的健康状况及临床表现。如果出现临床问题,在动物康复之前不得收集精液。用自动化的方法测量公猪的采食量和饮水量,从而更容易地在早期发现患病的公猪。每天有针对性的,对公猪的健康状况及表现进行多次监测,但这仍是一种非常基础的方法,并不能够独立监测病毒感染和/或精液中病毒的存在。因此,建议制定针对特定疾病的免疫、除虫及取样的标准方案,并定期进行回顾检查。公猪的免疫接种可以非常有效地清除病毒或减少散毒,并降低人工授精传播病毒的风险。首先,人工授精中心需要遵守该国的动物卫生法规,例如,强制性地接种ADV疫苗,因为是官方消灭病毒计划的一部分(例如东欧),而在其他已正式清除ADV的国家,可能禁止ADV的免疫接种(例如西欧,北美)。高效重组标记疫苗和多种精确的酶联免疫吸附实验(ELISA)的结合,已使在世界上大范围内(例如许多欧洲国家和北美)清除ADV成为现实可能[48]。《欧洲药典》要求,公猪接种注射用ADV疫苗后,其精液不能使用[90]。其他无法律法规要求的疾病,人工授精中心可自行决定使用哪种疫苗。接种PPV和PCV2疫苗,可能有助于减少感染后散毒[91]。就PRRSV而言,公猪接种弱毒疫苗后50天内,体内野毒的散毒能力可被降低或消除[92,93]。不可忽视的事实是弱毒疫苗只能提供部分免疫保护,导致疫苗病毒在精液中的散毒长达39天。[17,92]。相比而言,灭活疫苗不能明显减少精液中野毒的排散[92]。因为需尽早发现可能存在的病毒(如PRRSV)感染,健康监测对人工授精至关重要。一般情况下,需要检测血液和精液样品中是否存在病毒和/或抗体。不同人工授精中心的检测程序相差很大。因为有时检测血液和精液会出现不同的结果,且存在不确定因素,如最佳检测频率、样本数量、诊断方法以及检测结果的解读,所以检测程序很复杂[87]。

4.2.无病毒精液收集技术

对精液进行处理并添加抗菌剂可稀释精液,且减少细菌污染,但这些措施无法清除病毒[4,5]。目前,尚无有效的抗病毒剂可以保证精液无病毒。精液中存在许多蛋白质,以及类固醇激素、酶以及其他物质,可在一定程度上防止病毒感染,但是,这些物质同时也可能损害精子。因此,需要保持微妙平衡[94]。

猪精液胶体离心至少有20年历史,从早期的密度梯度离心,到近期发展的单层离心(SLC)[95]。与密度梯度离心相比,后者更加便捷。使用单层离心技术可消除病原(细菌和病毒),进而提高精液的生物安全性,以及减少抗菌剂的使用。在Blomqvist等人[96]的研究中,可从精液中去除99%以上的PCV2,初始感染病毒滴度降为3.25至3.82TCID50/50μL。

Martinez-Alborcia等[97]提出,精液冷冻前,使用Androcoll-P的胶体对精液样品进行单层离心(SLC)可提高精子冷冻存活率,并改变冷冻保存精子的功能。随后的一项研究表明,使用Androcol-P对公猪单次射精精液进行SLC处理,能够全部处理富含精子部分,可以提高精子的冷冻生存能力,以及精子解冻后的受精能力[98]。此技术可清除病原,改善精子的冷冻保存,这两点有利于使具有遗传优势的公猪冻精,在进行国际贸易时更加容易。不过,SLC需要进一步研究改善,如,使其更加快捷、可靠。

5.结论

人工授精会将猪精液中的病毒快速引入母猪群,进而引起猪群感染发病,所以带毒精液会给种猪群带来风险。公猪入场前的检测、在人工授精中心期间的常规监测,精液交付前的定期检测、执行严格的生物安全措施,这些均可增强生产者对人工授精技术的信任,相信其可提供大量安全且遗传特性优良的精液。同时,预防病毒污染精液是重中之重,若精液一旦带毒,相比预防,清除病毒更加困难。不过,新型精液加工处理方法(如SLC)的研发,会逐步让人们对人工授精这一安全的养猪繁殖技术,更有信心。

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