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非洲猪瘟病毒通过液体或固体饲料的感染剂量(下)


非洲猪瘟病毒(ASFV)是一种传染性强,传播迅速的跨界动物疾病,也是全球猪肉产业的主要威胁。尽管基于植物的饲料已被确定是将病毒引入养猪场的潜在途径,但人们对饲料中ASFV传播的风险知之甚少。我们的目的是通过猪只的常规饮水和进食过程中的口腔接触来确定Georgia 2007 ASFV株的最低和中位感染剂量。

上文中我们已经讲述了研究背景以及材料和方法,点击了解:非洲猪瘟病毒通过液体或固体饲料的感染剂量(上)

本篇文章将讲述研究结果。ASFV在液体中的最低感染剂量为100半数组织培养感染剂量(TCID50),而饲料中为104TCID50。液体的中位感染剂量为101.0TCID50,饲料为106.8TCID50。我们的研究结果表明,植物性饲料感染需要更高的剂量,ASFV Georgia 2007很易于通过口腔传播。这些数据为ASFV传输风险模型提供了重要信息。

研究结果

感染结果总结如表2所示。该研究共纳入68头猪。14只阴性对照猪中未检测到ASFV感染的证据。因此,整个研究期间保持了足够的生物安全性。在有ASFV感染证据的32头猪中,16例(50%)在病毒分离和脾脏PCR检测中呈阳性,8例(25%)在单独的脾脏病毒分离中呈阳性,8例(25%)在所有3例试验中呈阳性。喂养试验中的34头猪消耗100g饲料,Mean±SD值为14.8±5.5min(最少7min,最长30min)。对于液体试验,34只猪消耗100mL ASFV接种的培养基,平均±SD值为21.1±18.2min(最少3min,最长63min)。少数猪(3/34 [8.8%])抗拒从碗中限流乳头处消耗培养基。

总体而言,随着饲料和液体剂量的增加,感染概率增加(图1)。导致ASFV感染≥1只猪所需的最低剂量,液体的MID为100TCID50,而104TCID50是消耗受污染的配合饲料后导致感染所需的MID。对于单次接触ASFV而言,与剂量高达107.5TCID50的饲料相比,液体具有更高的感染概率,其中95%置信区间(CI)重叠(图 1A)。在液体中测试的最高剂量(104TCID50)下,100%的猪感染了ASFV;相反,在该实验的饲料剂量中没有一个剂量可导致100%感染率。

多次接触ASFV时,液体和饲料的所有剂量水平的感染概率都会增加(图 1B和图 1C)。通过10次液体介质接触ASFV,感染概率在1 TCID ASFV的最低剂量下增加至接近1。我们观察到,多次接触饲料中的ASFV在较低剂量下95%置信区间(CI)的宽度增加,表明在多次接触ASFV时,感染概率的不确定性增加。该结果可归因于在ASFV较低剂量时猪感染较少以及单次接触时感染概率较低。图2显示了50%猪可能产生感染的合理剂量分布。液体的ID50101.0(95%CI 100-102.3),饲料的ID50106.8(95%CI 104.6-108+)。

图1 液体组(蓝线)和饲料组(黑线)基于实验数据估计不同口服剂量的ASFV感染概率,以确定ASFV在自然摄食液体和饲料时的感染剂量。

数据显示1次(A),3次(B)和10次接触ASFV(C)的情况。阴影表示95%CIs。个体猪剂量的数量由水平轴上方的蓝色和黑色刻度线表示。

讨论

我们的研究证实了在不含有受污染的猪肉产品中,ASFV可以通过口服的液体和饲料途径进行有效传播,并为Georgia 2007菌株提供了定量数据。早期研究表明,当在牛奶中口服给药时,引起感染需要的最低剂量为105的ASFV剂量,即50%的血细胞对ASFV KWH / 12的吸附剂量。之后,Howey等人确定了3剂ASFV Malawi 1983口咽给药传染给商业猪的感染潜力。虽然102HAD50的低剂量不会诱导感染(0/2),但中等剂量104HAD50和高剂量106HAD50足以引起100%猪感染(4/4)。最近,一项研究表明,与ASFV Georgia 2007相关的更低剂量的当代ASFV分离株能够诱导感染。

具体而言,Pietschmann等人表明ASFV亚美尼亚2008的口鼻剂量低至3和25个血细胞吸附单位,当以2mL脾脏悬浮液攻毒时,会引起野猪感染。研究表明,处于较差环境的弱的野公猪更易感。

在我们的研究中,证实了液体中,猪通过自然饮水摄入了受污染的液体被认为是健康和健壮的。生产性感染导致近40%的猪暴露于ASFV液体接种中,其中仅含有1 TCID50。ASFV通过天然液体传播的低感染剂量应被视为ASF通过水传播的可能因素,与罗马尼亚多瑙河与ASF传播相关的流行病学证据一致。

经口鼻或鼻咽途径,通过液体输送的ASFV可能由于鼻咽部(包括扁桃体)或胃肠道暴露于病毒之下而导致感染。由于ASFV在很宽的pH值范围内(从4到10)具有高稳定性,在酸性胃环境中的存活是可能的,但也未必。更有可能的是,液体培养基为病毒与扁桃体接触提供了理想的基质,其中在自然暴露于ASFV后发生原发病毒复制。

图2. ASFV ID50分布确定ASFV在液体或饲料中天然食用时的感染剂量。

对于液体, ID50101.0,对于饲料,ID50106.8(沿基线用绿色刻度线表示)。 ID50,中位感染剂量(导致50%猪ASFV感染所需的剂量);TCID50,50%组织培养感染剂量。

通过污染饲料记录实验性ASFV感染的报告涉及食用受感染动物的组织。据报道,早在1954年,通过口服喂养而传播ASFV需要105最低剂量。Parker等人未能用疣猪均质组织中的103.7-106.1HAD50的ASFV的固体饲料,感染猪。相比之下,Colgrove等人通过从感染的猪获取50g切碎的脾脏和肝脏,加入到固体饲料中,成功感染了家猪。每克组织含有107.0-107.5HAD50的ASFV分离物Hinde WH II。我们使用当代分离Georgia 2007的实验研究表明,通过食用植物性饲料引起的ASFV感染需要更高的剂量。与液体培养基相比,饲料可能刺激唾液蛋白酶,降低病毒的完整性。此外,饲料基质可能抑制扁桃体接触,减少病毒在进入胃肠道前暴露于淋巴和上皮组织。

尽管与本研究中观察到的液体组相比,饲料组中的MID较高,但我们假设与现代猪生产系统中的水源相比,饲料实际上可能带来更高的风险。饲料运输频繁,且饲料生产高度集中;因此,受污染的饲料可以很容易地分布到大量的养猪场中。与我们研究中测试的相比,猪也可能以更高的ASFV剂量(>100g)和更高的频率(>1次接触ASFV)消耗受污染的饲料。在3或10次接触ASFV后,食用ASFV污染的配合饲料产生感染的可能性显著增加(图 1B,图 1C)。因此,与液体相比,尽管摄食污染ASFV后的饲料,感染是一种较低概率的事件,但高频率的接触ASFV可能使饲料成为传播的更重要的风险因素。事实是,高风险的饲料厂使用来自全球分销供应链的原料,增加了这种风险。例如,来自美国中西部养猪场的库存表明,饲料原料来自北美,亚洲和欧洲的12个国家。

截至2019年2月,ASFV已扩散到罗马尼亚的一个生物安全性极高的农场,并在中国多于25个省份(包括首都北京)的猪群中被发现,受影响的猪群之间相隔数千公里。ASFV如何在世界上这个最大的猪肉生产国如此广阔的地区传播尚不得而知,但是,应考虑病毒在饲料或饲料原料中的移动。我们的研究结果表明:通过自然消耗的液体和饲料,ASFV可以很容易地通过口腔传播,表明饲料在全世界新猪群中出现这种病毒的潜在传播作用。

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