Цирковирус свиней 4-го типа

Цирковирусная инфекция свиней – это полисистемное заболевание, впервые зафиксированное 1991 г., и изначально ассоциированное с синдромом послеотъемного мультисистемного истощения (PMWS).

В 1974 г. был обнаружен вирус, обозначенный позднее как ЦВС-1, считающийся нецитопатогенным, а при изучении новоявленной болезни свиней в 1998 г. был выделен ДНК-содержащий вирус, обозначенный как ЦВС-2 – основной этиологический патоген. Позже, были выявлены еще два цирковируса свиней – ЦВС-3 (2016 г.) и ЦВС-4 (2019 г.).

Первоначально цирковирус свиней 4-го типа (ЦВС-4) диагностировали методом геномного секвенирования в биопробах, полученных от свиней со сходными с PDNS (ассоциированного с цирковирусной инфекцией, синдромом дерматонефропатии) с симптомами и признаками тяжелой патологии респираторного и пищеварительного трактов [15].

Как и в случае с ЦВС-2, когда в результате ретроспективного исследования биоматериала свиней было обнаружено присутствие ЦВС-2 в поголовье свиней еще в 1962 году, то есть задолго до проявления цирковирусной инфекции, геном ДНК ЦВС-4 был детектирован из тканей поросят в 2012 г. в Китае, а антитела к ЦВС-4 выявляли в сыворотке крови, полученной еще в 2008 г. [3,6,7]. Геном ЦВС-4 был обнаружен в биоматериале, полученном, как от домашних свиней, так и от диких кабанов, собак и крупного рогатого скота молочного направления [18–21].

Целью данной работы было обобщение коллективного опыта в области изучения цирковируса свиней 4-го типа (ЦВС-4) за последние 5 лет. Методом работы служил анализ информации, полученной из разных источников, преимущественно англоязычного характера. В результате проведенного анализа в настоящей статье представлена краткая характеристика ЦВС-4; описано клиническое проявление цирковирусной инфекции, обусловленной ЦВС-4; представлена информация о морфогистологических изменениях при поражении респираторной системы, наступившей вследствие инфицирования патогеном; перечислены методы его диагностики.

Характеристика ЦВС-4

Филогенетический анализ показал, что геном ЦВС-4 идентичен другим геномам цирковируса свиней на 43,2–51,5% [2]. Первооткрыватели ЦВС-4, китайские исследователи Zhang H. H., et al. (2020 г.) обнаружили его сходство на 66,9% с цирковирусом норок (MiCV). Гомологичность ЦВС-4 с MiCV составила 73,8% для полного генома, 80,5% для белка Rep и 70,6% для белка Cap [2].

Геном ЦВС-4 содержит два основных гена: Rep размером 891 нт и Cap размером 81 нт. Считается, что функции этих белков у ЦВС-4 схожи с аналогичными белками других типов цирковирусов свиней [13]. При этом в ходе исследования капсидного белка ЦВС-4 была установлена низкая степень гомологичности с Cap ЦВС-3 и высокая степень схожести с Cap ЦВС-1 и ЦВС-2 [2]. Wu, M., et al. (2022 г.) в рамках изучения ЦВС-4 (41 штамм, полученные из Китая и 1 штамм – из Южной Кореи) выявили 2 его субгенотипа: ЦВС4а и ЦВС4b, при этом ЦВС4а, включающий в себя два кластера ЦВС4а-1 и ЦВС4а-2, является, по мнению данной группы исследователей, основным инфекционным штаммом ЦВС-4 в КНР [17].

Распространение ЦВС-4

По состоянию на начало 2024 г. ЦВС-4, кроме Китая и Южной Кореи, был обнаружен в Таиланде, а также в Европе в ходе ретроспективных исследований биоматериала от диких и домашних свиней, обитающих на территории Испании [5, 9,12,14]. ЦВС-4 был выявлен у свиней всех возрастных групп, включая свиноматок и абортированные плоды [15].

Патогенез, ассоциированной с ЦВС-4, цирковирусной инфекции свиней

Вследствие широкого тропизма вируса по отношению к тканям организма свиньи (ЦВС-4 выявляли в сыворотке крови, сердечно-сосудистой, лимфатической, выделительной, пищеварительной и респираторной системах, в головном мозге, тканях абортированных плодов), цирковирус свиней этого типа обладает способностью к разным механизмам передачи инфекции [5,14,15]. Кроме того, нарушая эпителиальный барьер тканей респираторной и пищеварительной системы, ЦВС-4 предрасполагает к возникновению вторичных бактериальных инфекций [16].

Исследователи наблюдали множественные случаи коинфекции ЦВС-4 с другими свиными цирковирусами (ЦВС-2 и ЦВС-3) как в отдельности, так и с ними обоими одновременно, в том числе у животных с признаками PMWS, PDNS и синдромом репродуктивной недостаточности (PCV-RD), что определенно препятствует изучению роли цирковируса 4-го типа как отдельного возбудителя в патогенезе [16].

Опыты Niu G., et al. (2022 г.) по инфицированию лабораторных поросят ЦВС-4 показали отсутствие клинического и патологоанатомического проявления цирковирусной инфекции. Однако в тоже время у опытных животных наблюдали виремию, повышенную активность цитокинов, выделение специфических к ЦВС-4 антител, что говорит о потенциальной патогенности данного типа цирковируса свиней [10].

Клиническое проявление цирковирусной инфекции с этиологическим агентом ЦВС-4, основные клинические и патоморфологические признаки

Цирковирусная инфекция, в этиологии которой находится ЦВС-4, по данным Maity, H.K., et al. (2023 г.), проявляется в виде PDNS, PMWS, заболеваний респираторной системы и кишечного тракта. У инфицированных животных находили симптомы нарушения работы нервной системы, в ряде случаев наблюдали отек легких, а у супоросных свиноматок – аборты и мертворождение, что является схожим проявлением ассоциированной с ЦВС-2 цирковирусной инфекцией [1,4,11,19]. Корейские исследователи Nguven V.-G., et al. (2021 г.) отмечали у некоторых особей бессимптомное протекание цирковирусной инфекции при подтвержденном наличии ЦВС-4 в организме свиней, что также схоже с субклинической формой цирковирусной инфекции, ассоциированной с ЦВС-2, протекающей обычно в благополучных по зоогигиеническим параметрам и с высоким уровнем ветеринарного обслуживания свиноводческих предприятиях [9,11].

Sirisereewan, C., et al. (2023 г.) отмечали на вскрытии животных с респираторным проявлением цирковирусной инфекции, ассоциированной с ЦВС-4, следующее патологическое проявление заболевания: увеличение трахеобронхиальных лимфоузлов; легкие были с уплотнениями темно-красного, либо пурпурного цвета; наблюдали диффузные фибринозные сгустки на плевре [12]. При гистологическом исследовании тканей респираторной системы таких животных были выявлены признаки диффузной бронхо-интерстициальной пневмонии с диффузным легочным и междольковым отеком, мультифокальная гиперплазия трахеобронхиальных лимфатических узлов [12].

Методы диагностики

Цирковирус свиней 4-типа диагностируется полимеразной цепной реакцией (ПЦР) в реальном времени, непрямым иммуноферментным анализом, методом иммунохимии, гибридизацией in situ [8,16].

Заключение

Анализ имеющихся в свободном доступе научных источников по проблематике цирковируса свиней 4-типа свидетельствует о большом количестве неразрешенных вопросов, касающихся патогенеза, клинической симптоматики, морфогистологических изменений, характерных для данного патогена, в том числе необходимых в дифференциальной диагностике от других известных свиных цирковирусов. Отсутствует в необходимом объеме информация о прогнозировании эпизоотической роли ЦВС-4 в развитии инфекционной патологии свиней, в том числе в странах с развитым промышленным свиноводством, где, по официальным данным, этот тип цирковируса еще не был зарегистрирован.

Таким образом, по прошествии 5-ти лет с момента обнаружения нового цирковируса свиней (ЦВС-4) нет понимания его потенциала опасности в свиноводстве. Что он может привнести в эпизоотологическом плане в случае своего дальнейшего распространения? Станет ли он ведущим агентом в развитии цирковирусной инфекции, на настоящий момент главную роль которой играет ЦВС-2, покажет время.

Благодарности. Работа выполнена в рамках государственной тематики НИР «Разработка биологических технологий управления здоровьем животных и прижизненного формирования качества продукции животноводства и птицеводства». Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Cino-Ozuna, A.G. Characterization of a New Disease Syndrome Associated with Porcine Circovirus Type 2 in Previously Vaccinated Herds / A.G. Cino-Ozuna, S. Henry, R. Hesse, et al. // J. Clin Microbiol.- 2011.- N° 49 (5).- doi: 10.1128/JCM.02543-10.
2. Detection and genetic characterization of porcine circovirus 4 (PCV4) in Guangxi, China / W. Sun, Q. Du, Z. Han, et al. // Gene. Volume 773, 20 March 2021, 145384. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378111920310532.
3. Ge, M. The seroprevalence of the newly identified porcine circovirus type 4 in China investigated by an enzymed-linked immunosorbent assay / M. Ge, W.- Q. Hu, K.- M. Ning, et al. // Transboundary and Emerging Diseases.- 2021.- N° 6 (T. 68).- PP. 2910-2914. doi: 10.1111/tbed.14184.
4. Helke, K.L. Biology and Diseases of Swine / K.L. Helke, P.C. Ezell, R. Duran-Struuck, M.M. Swindle // Laboratory Animal Medicine.- 2015.- PP. 695-769. doi: 10.1016/B978-0-12-409527-4.00016-X.
5. Holgado-Martin, R. First detection of porcine circovirus 4 (PCV-4) in Europe / R. Holgado-Martin, J.L. Arnal, M. Sibila, et al. // Virology Journal.- 2023.- N° 20. URL: https://virologyj.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12985-023-02181-1.
6. Hou, C.-Y. Phylogenetic analysis of porcine circovirus 4 in Henan Province of China: a retrospective study from 2011 to 2021 / C.-Y. Hou, L.- H. Zhang, Y.- H. Zhang, et al. // Transboundary and Emerging Diseases.- 2022.- N° 4 (T. 69).- PP. 1890-1901. https://doi.org/10.1111/tbed.14172.
7. Jacobsen B. Retrospective study on the occurrence of porcine circovirus 2 infection and associated entities in Northern Germany / B. Jacobsen, L. Krueger, F. Seeliger, et al. // Vet Microbiol.- 2009.- N° 138 (1-2). PP. 27-33.
8. Kim H.- R. Prevalence and co-infection status of three pathogenic porcine circoviruses (PCV2, PCV3, and PCV4) by a newly established triplex real-time polymerase chain reaction assay / H.- R Kim, J. Park, W.- II Kim // Korean J. Vet. Serv.- 2022.- N° 45 (2).- PP. 87-99.
9. Nguyen V.- G. Molecular-based detection, genetic characterization and phylogenetic analysis of porcine circovirus 4 from Korean domestic swine farms / V.- G. Nguyen, H.- Q. Do, T.- M.- L. Huyn, et al. // Transboundary and Emerging Diseases.- 2021.- N° 69 (2).- PP. 538-548. https://doi.org/10.1111/tbed.14017.
10. Niu G. Porcine circovirus 4 rescued from an infectious clone is replicable and pathogenic in vivo / G. Niu, X. Zhang, W. Ji, et al. // Transbound. Emerg Dis.- 2022.- N° 69 (5). PP. 1632-1641. doi: 10.1111/tbed.14498.
11. Saikumar, G. Porcine Circovirus / G. Saikumar, T. Das // Recent Advances in Animal Virology.- 2019 (Jun).- P.171-195.- URL: doi: 10.1007/978-981-13-9073-9_10.
12. Sirisereewan, C. Molecular detection and genetic characterization of porcine circovirus 4 (PCV4) in Thailand during 2019-2020 / C. Sirisereewan, T.C. Nguyen, C. Piewbang, et al. // Sci Reo.- 2023. N° 13.- PP. 5168. doi: 10.1038/s41598-023-32382-1.
13. Streltsova Ya.B. Genetic diversity of causative agents of circovirus disease of pigs / Ya.B. Streltsova, V.V. Stafford// Veterinary and feeding.- 2021 N° 2.- PP. 48-50. DOI CrossRef:10.30917/ATT-VK-1814-9588-2021-2-13 UDC 619:616-71.
14. Tan, C.Y. First molecular detection of porcine circovirus type 4 (PCV4) in Malaysia / C.Y. Tan, R. Thanawongnuwech, S.S. Arshad, et al. // Tropical Biomedicine. 2023.- N° 40 (3).- PP. 301-306. https://doi.org/10.47665/tb.40.3.005
15. Turlewicz-Podbielska, H. Novel Porcine Circoviruses in View of Lessons Learned from Porcine Circovirus Type 2-Epidemiology and Threat to Pigs and Other/ H. Turlewicz-Podbielska, A. Augustyniak, M. Pomorska-Mól// Viruses 2022, 14, 261. URL: https://doi.org/10.3390/v14020261.
16. Wang, D. Current knowledge on epidemiology and evolution of novel porcine circovirus 4 / D. Wang, J. Mai, Y. Yang, et al. // Veterinary Research.- 2022.- N° 53 (38). URL: https://veterinaryresearch.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13567-022-01053-w.
17. Wu, M. Genetic Variation Analysis of Porcine Circovirus Type 4 in South China in 2019 to 2021 / M. Wu, Y. Chen, W. Lang, et al. // Viruses.- 2020.- N° 14 (8). doi: 10.3390/v14081736.
18. Wu, H. First complete genomic sequence analysis of porcine circovirus type 4 (PCV4) in wild boars / H. Wu, C. Hou, Z. Wang // Veterinary Microbiology.- 2022. N° 273. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2022.109547.
19. Maity, H.K. Revisiting Porcine Circovirus Infection: Recent Insights and Its Significance in the Piggy Sector / H.K. Maity, K. Samanta R. Deb, V.K. Gupta // Vaccines.- 2023.- N° 11 (8). https://doi.org/10.3390/vaccines11081308.
20. Xu, T. Cross-species transmission of an emerging porcine circovirus (PCV4): First molecular detection and retrospective investigation in dairy cows / T. Xu, X.- M. Chen, Y. Fu, et al. // Veterinary Microbiology.- 2022.- N° 273. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2022.109528.
21. Xu, T. The first dog-origin porcine circovirus type 4 complete genomic sequence have high homology with that of pig-derived strains / T. Xu, L. Chen, B.- Z. Huang, et al. // Front. Microbiol.- 2023.- N° 14. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1121177.

Авторы:
М. Р. Хамитов, кандидат ветеринарных наук
Н. В. Брекоткина, ветеринарный врач, старший специалист отдела управления качеством
ФГБНУ «Уральский федеральный аграрный научно-исследовательский центр УрО РАН», Екатеринбург, Россия

Источник текста и иллюстраций: Журнал БИО