李智：影响猪群重大疾病空气传播的主要因素【译】

曲博士导读：

➤病毒毒株、气溶胶类型、排毒持续时间和浓度、环境条件和气溶胶感染剂量等因素会影响空气传播。

➤许多研究已经量化了其中一些ASFV、PEDV、PRRSV和FMDV各种毒株的影响因素。需要更多的研究来量化和了解病毒毒株、气溶胶类型、排毒持续时间和浓度、环境条件和气溶胶感染剂量如何影响空气传播。

➤目前尚无针对ASFV和PEDV空气传播最小感染剂量的研究，不同PRRSV毒株空气传播的最小感染剂量不同。

气溶胶类型和特性

文献中报道的实验研究涉及人工产生或动物自然产生的气溶胶（天然气溶胶）。人工产生的气溶胶主要是悬浮在实验室介质或试剂中的小液体颗粒，可以在雾化过程中促进病毒的存活。天然病毒气溶胶可能来自不同来源，包括受感染动物的呼吸、动物皮肤细胞和尺寸可能较大的灰尘颗粒。天然和人工产生的气溶胶之间的主要区别在于粒径分布和材料成分。例如，六喷嘴雾化器产生的气溶胶的平均直径范围为1.15至1.53微米，在猪和家禽设施中收集的气溶胶的平均直径范围为15.7至26.5微米，具体取决于建筑物和动物类型。由于气溶胶大小与气溶胶进入呼吸系统的深度有关，因此人工产生的气溶胶更容易进入更深的呼吸道而引起感染。气溶胶沉积到猪呼吸系统的模型表明，0.01~10μm的气溶胶可沉积在下呼吸系统的肺泡区，但沉积机制不同，比例不同。在气管内呼吸（即绕过鼻腔）过程中，10μm的气溶胶主要沉积在气管支气管区，而1至10微米的气溶胶在肺泡区域有更大程度的沉积，而0.01微米的气溶胶则沉积在气管支气管和肺泡区域。0.01和1微米之间的气溶胶沉积不多，除了在上呼吸道。还必须注意的是，较大的气溶胶由于其尺寸和较高的Stokes沉降速度，更有可能沉降而不是进入呼吸道。

就气溶胶的物质组成而言，在计算气溶胶气动直径时，考虑了影响气溶胶在气流中运动的形状、密度和大小等物理性质。气溶胶的物质成分也可能影响病毒的生存能力。例如，与唾液和牛鼻液相比，当FMDV悬浮在细胞培养液中时，FMDV在气溶胶中的存活率更高。在污染物传播方面，ASFV、PEDV和PRRSV病毒颗粒在跨大西洋或跨太平洋运输条件下在不同饲料成分下的存活能力因饲料成分而异。此外，当存在于植被或食物小气候中时，口蹄疫病毒颗粒的存活会受到积极影响（增加）。

受感染动物的病毒传播

受感染动物的病毒散布到空气中是空气传播的一个重要方面。表6总结了这4种病毒实验研究的排毒观察结果。它包括：研究中使用的毒株、接种后空气传播浓度监测的持续时间、测量单位、传染源动物或接触动物接种后排毒的持续时间，以及其他值得注意的观察结果。应该注意的是，许多实验研究是在实验室条件下进行的，空气传播的病毒浓度（数量）可能不能代表自然感染动物设施中产生的空气传播病毒的数量。猪群规模、动物分布/密度、通风率和管理程序在实验室研究与田间研究不同。然而，由于感染不同毒株而导致的排毒模式和病毒排毒差异是可以从实验室研究中获得信息。

已经有文献证实，ASFV可以长期散播到空气中（在感染后第7-23天和第7-28天之间）。加利恩等人对两种PEDV毒株的排毒进行了长期观察，并报告了两种毒株之间排毒持续时间和空气浓度的差异。阿隆索等人观察到PEDV在接种后8至63小时从接种猪身上排毒，观察到的浓度>10⁷ RNA拷贝/立方米。

在大多数口蹄疫病毒传播研究中，空气中的病毒在动物接种后最多4-5天被监测到，而在一些研究中监测的持续时间更长。FMDV研究的一个有趣贡献是如何量化每只动物在24小时内向空气中排放的病毒。量化每只动物的排毒量可以估计一组动物的排毒量，而不管群体大小。这是一种有效的量化方法，应该在未来对其他传染性动物病毒的研究中使用。

病毒排毒的另一个关键因素是携带病毒的气溶胶的大小。Davies等人量化了PEDV和PRRSV在不同气溶胶大小范围内每立方米空气中的RNA拷贝数。阿隆索等人在BSL设施内使用接种感染的动物，发现对于PEDV和PRRSV，>9μm的气溶胶每立方米含有最多的RNA拷贝，随着颗粒大小的增加，每立方米的PEDV RNA拷贝数总体趋势增加。阿隆索等人在自然感染的农场内进行了测量，并报告说PEDV和PRRSV在大尺寸气溶胶下（>3μm）具有最高的RNA拷贝，但对于PEDV，0.4μm的气溶胶尺寸也很重要。Gloster量化了在三个尺寸气溶胶范围（>6μm、3至6μm、<3μm）上每只接种动物每24小时排出的口蹄疫病毒，作者报告说测量病毒在三种尺寸中“几乎平均分布”。由于沉降行为和渗透进入呼吸道的颗粒由颗粒大小决定，重要的是在病毒病原体空气传播的预测模型中应考虑空气传播病毒在不同颗粒大小上的分布。

环境条件对病毒存活的影响

在不同环境条件下，传染性病毒在气溶胶中的生存能力是空气传播的一个关键方面。Donaldson和Ferris（1976年）报告说，ASFV在相对湿度较低的条件下(20-30%)和气溶胶雾化后5分钟存活得最好。de Carvalho Ferreira等人(2013)报道，当室内条件范围为：20.6到21.0℃和61-81%的相对湿度以及当重力作为气溶胶损失的原因没有消除时，从RNA浓度和PFU来看，ASFV气溶胶的半衰期为14.1-19.2分钟。赫尔曼等(2007)基于温度和相对湿度条件开发了PRRSV气溶胶的半衰期方程，并报告温度和相对湿度的增加对PRRSV的存活产生不利影响。Cutler(2012)报道了紫外线照射(UV₂₅₄)、相对湿度和温度对PRRSV在气溶胶中存活的影响，其中UV₂₅₄灭活常数随温度和相对湿度条件而变化；UV₂₅₄灭活PRRSV的最佳温度15℃，相对湿度在25%到79%之间。Donaldson(1972)量化了FMDV在55%和70%相对湿度条件下气溶胶中不同毒株的衰减率，并报告说在60%相对湿度下存活率最好。Barlow(1972)表明，FMDV在雾化后即时和雾化后5分钟在气溶胶中的存活在60%的相对湿度下是最佳的，随着相对湿度的降低，存活率降低。同样，Barlow和Donaldson(1973)报告说，口蹄疫病毒在气溶胶化后湿度条件大于60%存活得最好。然而，FMDV在5分钟后的存活率也受到病毒悬浮液类型的影响，细胞培养液在高相对湿度下存活率最好，在唾液液最差。

感染剂量

最小感染剂量是指通过特定传播途径引起感染所需的最低剂量。感染剂量50%(ID₅₀)是指在50%的暴露动物中引起感染所需的感染剂量。不同疾病传播途径的最低感染剂量不同。对于气溶胶传播，确定ID₅₀的实验数据（即气溶胶ID₅₀）可以通过将动物组暴露于不同水平已知或测量浓度的气雾化传染性病毒的剂量来收集。可以使用剂量反应模型分析每个剂量水平内感染动物的比例和感染病毒的剂量以确定ID₅₀。

对于猪病毒性疾病的气溶胶传播感染剂量，通常缺乏或不完整的数据。例如，文献中没有发现关于ASFV和PEDV空气传播感染剂量的研究。PRRSV VR-2332的气溶胶ID₅₀为1×10^3.1 TCID₅₀（Hermann等人，2009年）。PRRSV MN-184气溶胶ID₅₀的估计值在1·10^-0.14到1·10^0.26 TCID₅₀之间变化，具体取决于用于评估ID₅₀的分析方法。FMDV在猪的最小气溶胶感染剂量为260 TCID₅₀和800 TCID₅₀ FMDV O₁ Lausanne，分别引起猪的亚临床感染和临床疾病。Alexandersen和Donaldson(2002)修改了他们对FMDV O₁ Lausanne的评估值，估计猪的亚临床感染和临床疾病的最小气溶胶感染剂量分别为1500 TCID₅₀和4000-6000 TCID₅₀。将猪暴露于FMDV O SKR 2000毒株的气溶胶不会导致感染，但作者估计猪的最小气溶胶感染剂量大于1000 TCID₅₀。作者还估计，对于FMDV O UKG毒株，猪的最小气溶胶感染剂量大于70,000 TCID₅₀。