第二章 文獻回顧
第一節 豬瘟病毒
第二章 文獻回顧
第一節 豬瘟病毒
1-1 病毒學分類
豬瘟病毒(Classic swine fever virus, CSFV)是一種小型，具有套膜的正單股 RNA 病毒，屬於黃病毒科(Flaviviridae)，瘟疫病毒屬(Pestivirus)。瘟疫病毒屬包括四種 病毒：豬瘟病毒(CSFV)、第一型牛病毒性下痢病毒(bovine viral diarrhea, BVDV)-1、
第二型牛病毒性下痢病毒(BVDV-2)及羊先天髓鞘形成不全病毒(Border disease virus, BDV) (Becher et al., 1999)。豬瘟病毒在 pH 5-10 的環境下能穩定生存，當 pH 值小於5、使用有機溶劑(例如乙醚或氯仿)、清潔劑及氫氧化鈉(2%)可去除豬瘟病 毒之活性。然而，豬瘟病毒在冷、潮濕和蛋白質豐富的環境條件下可存活於20°C 兩 個星期，4°C 則可存活六個星期以上(Haas et al., 1995)。
豬瘟病毒的基因長度大約為 12.3kb，其中在 5’非轉譯區包括 375 nt 的內部核 醣體進入位(Internal Ribosome Entry Site, IRES)、一個開放性閱讀框架(Open reading frame,ORF)，其編碼長度約為 3898 個胺基酸大小的蛋白質(polyprotein)和包括 230 nt 的 3’非轉譯區。此蛋白質經由病毒本身的轉譯和宿主水解蛋白質(protease)的酵 素 處 理 後 ， 可 形 成 四 個 結 構 性 和 八 個 非 結 構 性 且 具 有 功 能 的 蛋 白 質 ： NH2-Npro-C-Erns-E1-E2-p7-NS2.3-NS4A-NS4B-NS5A-NS5B-COOH (Lindenach et al., 2001; Le Potier et al., 2006)。這些結構性和非結構性蛋白的功能已經被研究和描 述，而當病毒顆粒經由宿主細胞的胞釋作用釋出時，在形態學上通常不會造成細 胞的損傷(Lindenach et al., 2001; Le Potier et al., 2006)。在豬瘟病毒的複製過程中，
Npro蛋白是第一個被編碼出的非結構性蛋白，在此過程中，Npro蛋白和C 蛋白之間 會自動裂解開來，分裂的位置會直接突變形成具有水解蛋白功能的Glu-22、His-49 和Cys-69(Lindenach et al., 2001)。結構性蛋白包括核醣蛋白衣(nucleocapsid) C 蛋白 以及套膜醣蛋白(envelope glycoprotein) Erns、E1 和 E2，其中 C 蛋白是使 Erns醣蛋 白進入到內質網中的起始信號(Lindenach et al., 2001)，Erns醣蛋白會強力與細胞表 面受體結合，降解核醣核酸，此蛋白對淋巴球具有毒性，在感染豬瘟病毒的期間 也會誘導中和抗體的表現(van Gennip et al., 2005)。另外，E2 醣蛋白會與細胞表面
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受體結合並誘導中和抗體，但是E2 醣蛋白結合的受體和 Erns醣蛋白結合的受體不 同(Hulst et al., 1997) 。 NS3 蛋 白 具 有 RNA 解 旋 酶 、 絲 氨 酸 水 解 蛋 白 和 RNA-stimulated NTPase 的活性，其中絲胺酸水解蛋白會裂解 NS4A、NS4B、NS5A 和NS5B (Lindenach et al., 2001)。NS4A 蛋白係 NS3 絲胺酸水解蛋白的輔因子。
NS5A 蛋白推測為在 RNA 複製時之磷酸化蛋白。NS5B 蛋白為核醣核酸聚合酶，
負責將RNA 引子模板延伸製作成雙股 RNA (Xiao et al., 2003)。
1-2 歷史背景與流行病學
豬瘟病毒的基因型(genotypes)分為 1、2、3 共三種，依照 E2 和 NS5B 的部分 序列，每個基因型又可區分為三到四種亞型(sub-genotype)：1.1、1.2、1.3；2.1、
2.2、2.3；3.1、3.2、3.3、3.4 (Paton et al., 2000)，有關豬瘟病毒在基因庫中的分子 流行病學是非常重要的，在爆發疫情的地區可以幫助瞭解病毒的來源為何，並且 能針對此病毒提出適當的撲滅計畫(Vileck et al., 2006)。一般而言，作為經濟動物 使用的豬隻在澳洲、紐西蘭、北美洲和歐洲西部，豬瘟已經被清除(Paton et al., 2000)，然而，近十年在歐洲中部和東部、拉丁美洲及某些亞洲國家豬瘟又再度出 現；在歐洲，所有的豬瘟在 1970 年前發現時皆為第一基因型，但是在 1980 年到 1990 年這段時期，開始從各個歐洲國家分離出不同的基因型，例如 sub-genotype 2.1、2.2 和 2.3 (Paton et al., 2000; Stergeman et al., 2000; Biagetti et al., 2001)。
目前在某些歐洲國家爆發的豬瘟病毒，被懷疑和野生豬隻的遷徙有關(Paton et al., 2000; Leifer et al., 2010)，在拉丁美洲只有第一型豬瘟病毒被發現的相關研究報 導，在此地區流行的是sub-genotype 1.1、1.2 和 1.3 (Paton et al., 2000; Pereda et al., 2005; Sabogal et al., 2006)。另外也從古巴分離出 sub-genotype 1.2，從宏都拉斯和瓜 地馬拉則分離出sub-genotype 1.3，目前也持續從阿根廷、巴西、哥倫比亞和墨西 哥分離出sub-genotype 1.1 和疫苗病毒株(Pereda et al., 2005)。在亞洲地區，豬瘟病 毒相當普遍存在，亞洲地區不同的國家中都曾分離出第1、2、3 型的豬瘟病毒(Sarma et al., 2011; Blacksell et al., 2005; Desai et al., 2010)。然而，台灣在 1996 年以前發現 的豬瘟病毒株幾乎皆為sub-genotype 3.4，直到 1994 年分離出 sub-genotype 2.1 和 2.2 開始逐漸取代 sub-genotype 3.4(Pan et al., 2005)。
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1-3 豬瘟病毒的傳播方式
豬瘟病毒主要的傳播方式分為兩種，分別為垂直傳染和水平傳染；垂直傳染 中：病毒在妊娠母豬體內經由胎盤傳染給胎兒，並可能導致流產、死胎、木乃伊 胎及仔豬持續帶有豬瘟病毒(Le Potier et al., 2006; Dewulf et al., 2005)。水平感染：
糞口傳染為最普遍的傳播途徑，豬隻可經由直接接觸、口鼻腔分泌物、結膜、尿 液及糞便受到感染。在歐洲，野豬是很重要的帶原者，豬瘟病毒會從野豬傳染到 家豬，主要是因為家豬間接食用到野豬的內臟或飼料受到野豬汙染，甚至是獵人 所使用過的器具(Dewulf et al., 2005; Leifer et al., 2010)。人類、齧齒類、寵物、節 肢動物和運送過豬隻的車輛都可能機械性的帶原病毒，將豬瘟病毒從疫區帶到非 疫區使豬瘟疫情爆發。如病毒是經由人的方式傳播，最常發生在獸醫、豬人工授 精操作者、篩檢者和生意人的衣服或物品受到被動性的汙染(Le Potier et al., 2006;
Dewulf et al., 2005)。運輸工具方面，如卡車、拖吊車和客車，皆能攜帶受到病毒 汙染的糞便和尿液移動一段很長的距離(Dewulf et al., 2005)。
目前已經有實驗證明馬蠅也是相當重要的傳播因子，馬蠅可將豬瘟病毒從受 到感染的豬隻帶到未受感染的豬隻身上(Dewulf et al., 2005)。事實上，也有實驗證 明空氣傳播也是豬瘟病毒傳播的途徑之一(Weesendorp et al., 2009)。十隻受到豬瘟 病毒感染的豬能在空氣層中生產超過103 TCID50/m3具有感染性的豬瘟病毒，和400 m3/h 的空氣流通率，每隻豬每天估計最大量能散佈 106.1 TCID50的病毒量在空氣層 中(Weesendorp et al., 2009)。豬瘟病毒能散播不同的致死性病毒株，主要的原因是 當豬隻受到強毒株的豬瘟病毒感染時所排出的唾液、糞便、尿液和口腔結膜都含 有 超 過 105 TCID50/ml/day 的 病 毒 量 ， 甚 至 鼻 腔 內 的 液 體 病 毒 量 達 到 107 TCID50/ml/day 以上。當感染中等毒性的豬瘟病毒時，病毒同樣也會在分泌物和排 泄物中慢性排出，雖然慢性感染所排出的病毒量較低，但病毒排出可維持30 天以 上，且最後排出的病毒總量大於強毒株誘導的急性期所排出的病毒量。然而，當 豬隻感染較低毒性的豬瘟病毒株或正處於恢復期時，所排出的病毒量較少且時間 較短；目前豬瘟病毒的傳播還是以慢性感染豬隻，並長時間地排出大量病毒為主 (Weesendorp et al., 2009)。
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1-4 臨床症狀與病理變化
感染豬瘟病毒所造成的死亡率和臨床症狀不僅和病毒株的毒性有關，和宿主 本身的體重、年齡、健康狀況及免疫情形也有關聯(Moennig et al., 2003)。當豬隻 感染強毒株所引起的急性全身性出血熱時，幾天內就會死亡，其他急性期的症狀 為高燒、食慾不振、嗜睡、結膜充血、腹瀉及耳朵、鼻子、腿部和尾巴的皮膚出 現紅黑色的斑點(Moennig et al., 2003)。當豬隻感染中等毒性病毒株時，根據病程 的發展可能會導致死亡、慢性感染或康復等不同的情況，因此也會出現不同的亞 型症狀(Floegel-Niesmann et al., 2003)。通常豬隻於亞急性期所表現的症狀會比急性 期和緩，當亞急性期的豬隻存活超過30 天以上時，這些豬可能會復原或進入慢性 感染期。在慢性期，豬隻會出現輕微食慾不振、嗜睡、結膜炎、皮膚炎下痢和換 肉率低等症狀；感染弱毒株的豬瘟病毒時，可能不表現病狀或出現少許症狀，通 常最後都會康復(Weesendorp et al., 2009)。
感染豬瘟病毒在急性期和亞急性期最重要的病理變化為嚴重的全身性出血，
在皮膚、淋巴結、喉結、膀胱、腎臟和迴腸結腸交會處皆曾經被描述出現出血性 斑點，在脾臟周邊也會出現多灶性梗塞和硬化(Le Potier et al., 2006; Belak et al., 2008)。而慢性感染期，大腸或迴腸會有鈕扣狀潰瘍和胸腺萎縮等病理變化，出血 性損傷較不常見(Le Potier et al., 2006; Choi et al., 2003)。
在組織病理學上，急性期和亞急性期的典型特徵為出血性和凝固性壞死(Le Potier et al., 2006; Belak et al., 2008)。扁桃腺的病理變化為細胞碎片、嗜中性球和 角質堆積造成的囊腫大和線窩栓塞。淋巴結較常看見急性出血、溫和的淋巴流失 和 濾 泡 壞 死 。 脾 臟 為 淋 巴 流 失 、 濾 泡 壞 死 和 淋 巴 球 出 現 動 脈 周 圍 的 淋 巴 鞘 (Periarteriolar lymphoid sheaths, PALS)。腎臟常發生間質性腎炎和絲球體腎炎。肺 臟支氣管炎幾乎在所有受到感染的豬都可觀察到。在大腦和小腦，主要的病灶為 小神經膠質細胞增生、單核球的發炎反應和內皮細胞的腫脹壞死所造成的血管炎 (Le Potier et al., 2006; Belak et al., 2008)。慢性感染較不常見壞死性損傷，比較明顯 的病理變化為中樞神經發炎和濾泡增生、淋巴結壞死(Le Potier et al., 2006; Choi et
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al., 2003)。
1-5 致病機轉
口鼻傳染是豬瘟病毒最常見的傳播途徑；當豬瘟病毒進入豬隻體內後，首先 會在扁桃腺大量複製，再藉硫酸肝素(heparin sulfate)和硫酸軟骨素乙糖胺聚醣之受 體(chondroitin sulfate B glycosaminoglycan receptors)進入腺窩上皮細胞、巨噬細 胞、淋巴球和內皮細胞(Belak et al., 2008; Ophuis et al., 2006; Hulst et al., 2000)。六 天之內，豬瘟病毒會從淋巴結藉周邊血液完全散佈到骨髓、胰腺、腦部、迴腸、
腸繫膜淋巴結(Belak et al., 2008; Ophuis et al., 2006)。
在急性期，豬瘟病毒會誘導內皮細胞、淋巴球和骨髓造血細胞凋亡和壞死、
血小板減少症以及擾亂纖維蛋白原之合成所導致的出血(Summerfield et al., 2001;
Bensaude et al., 2004)。豬瘟病毒所誘導的凋亡和壞死，主要發生在 B 淋巴細胞、
CD3+CD4+CD8+記憶型幫手T 細胞、CD3+CD4+CD8-尚未接觸過抗原之幫手T 細 胞、CD3+CD4-CD8+毒殺型T 細胞、αβ-TCR+T 細胞及 CD3+CD4-CD8-/lowγδT 細胞 (Summerfield et al., 1998, 2000, 2001)。淋巴細胞流失在受到感染的豬隻將導致免疫 抑制的情形發生。
1-6 豬瘟病毒的標的細胞與免疫調控
豬瘟病毒主要標的細胞包括內皮細胞、淋巴球、單核球/巨噬細胞系列細胞、
樹突細胞和骨髓造血細胞，並使這些細胞的免疫功能和相關細胞激素功能低下。
病毒在內皮細胞所誘導表現的細胞激素有IL-1、IL-6、IL-8、血管內皮細胞生長激 素、E-selectin 和 integrin-β3，誘導減少分泌的有內皮細胞連接蛋白 43 (endothelial connexin 43)、內皮細胞一氧化氮合成酶 (endothelial nitric oxide synthase)，而當豬 瘟病毒感染內皮細胞時，也會藉由核轉錄因子κB (NF-κB)控制細胞發炎激素和細 胞黏附分子(Bensaude et al., 2004; Hsiao et al., 2010; Tang et al., 2010; Wang et al., 2011)。內皮細胞連接蛋白 43 分泌減少，主要是因連接蛋白 43 啟動子活性減低，
影響AP2 的結合(Hsiao et al., 2010)；另外一氧化氮的生物活性降低是由於一氧化
影響AP2 的結合(Hsiao et al., 2010)；另外一氧化氮的生物活性降低是由於一氧化