1.简介
1.1 结构
猫传染性腹膜炎(FIP)是由猫传染性腹膜炎病毒(FIPV)引起的一种致命疾病。FIPV是猫冠状病毒(FCoV)的一种生物型。
FCoV是一种具有包膜的正链RNA病毒,包含2个非结构基因分别编码复制酶1a和1b;四个结构基因分别编码:S蛋白、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)、核衣壳蛋白(N);5个辅助基因:3a、3b、3c、7a、7b。
Fig 1. FCoV的结构和基因组
A: FCoV的结构和编码的蛋白质:刺突(S)、膜蛋白(M)、包膜(E)和核衣壳(N)。B:FCoV 单链正义RNA,长约29kb,有11个ORF编码7种非结构蛋白(复制酶蛋白1a和1b,以及辅助蛋白3a、3b、3c、7a、7b); 4种结构蛋白(S、M、E、N)。 C:S基因。FCoV S基因由两个亚基组成:S1(受体结合结构域 , RBD)和S2(融合结构域)。S1亚基分为两个功能域:N-末端结构域(NTD)和C-末端结构域(CTD)。S2亚基由融合肽(FP),两个七肽重复序列(HR1和HR2),跨膜结构域(TM)和内结构域(E)组成。两个S激活位点S1 / S2和S2’用红色箭头和虚线表示。
1.2 生物型
FCoV 有两种生物型:猫肠道冠状病毒(FECV)和猫传染性腹膜炎病毒(FIPV)。两者在抗原性和形态学上难以区分。前者具有低致病性,引起轻度肠炎或不明显感染,后者具有高毒性和致死性。FIP的特征在于体腔积液(渗出型)、发生肉芽肿病变影响多个器官(非渗出型)。FIPV被认为是FECV的突变体。
1.3 血清型
FCoV有两种血清型:I 和 II型。FECV和FIPV都具有这两种血清型。两种血清型在宿主细胞内都可以发生基因组突变,获得巨噬细胞趋向性变化,并导致猫传染性腹膜炎。
2.发病机制:
关于FIP的发病机制科学界曾提出过以下几种理论假说:
2.1 内部突变理论
FECV对小肠根尖绒毛上皮有趋向性,主要在肠上皮细胞中复制。FIPV可以感染单核细胞/巨噬细胞,并在这些细胞内充分复制并全身性扩散。
突变理论表明,FIPV由FECV突变产生,感染FECV的猫将陷入一个感染-痊愈-再感染的循环周期,而动物体内发生FECV突变会使病毒毒性扩大并具有趋向性,且FIPV在动物之间的水平传播不太可能。从局部上皮细胞到单核细胞、巨噬细胞的转移被认为是FIPV毒力增强的重要原因。
S蛋白被认为是FCoV感染宿主细胞的主要调节因子。该蛋白具有受体结合域(receptor binding domain, RBD)来连接细胞受体,同时还具有融合肽(fusion peptide, FP),在病毒进入细胞过程中诱导病毒与细胞膜融合。
FCoV S基因的突变与FECV-FIPV的转变有关,特别是在编码S1/S2切割位点的区域(仅存在于FCoV血清I型病毒中)。在Licitra等人的一项研究中作者发现,FECV的S1/S2序列有可能被furin-like蛋白酶切割,而FIPV具有S1/S2突变序列可能被其他蛋白酶激活。第二个S裂解位点S2’(存在于FCoV两血清型中)也参与FCoV的发病机制,但其与毒性和趋向性的关系尚不清楚。FCoV S2`切割位点有特定的序列,其上的突变可能导致蛋白酶激活需求的改变,甚至可能改变病毒趋向性,导致FECV-FIPV的转变。
3c蛋白似乎对肠道中FECV的复制至关重要,但对全身性FIPV复制是不必要的,并且研究表明其与FCoV毒力和向性的改变有关。
2.2 与病毒-宿主相互作用相关的免疫应答
FIPV发病的一个重要特征是病毒细胞嗜性的转变,FIPV是一种免疫介导的疾病,可以感染单核细胞/巨噬细胞,并在这些细胞内充分复制产生全身性扩散。FIPV在单核细胞和巨噬细胞中复制可能是因为这些细胞在其表面不表达病毒抗原,创造了一种通过体液免系统逃逸的形式。
巨噬细胞是FIP病变部分中最主要的炎症细胞,从化脓性肉芽肿病变部位中分离出来的巨噬细胞和从积液中分离出来的单核细胞中可以检测到病毒抗原。此外,感染FIPV的巨噬细胞释放肿瘤坏死因子 α (TNF-α)可能导致CD4 T细胞特别是CD8 T细胞的凋亡。
病毒嗜性的改变是病毒与宿主细胞相互作用的结果,受体、共同受体、生化条件(即蛋白酶、离子、pH)的有无,甚至不同细胞对FCoV易感性对FIP的发生可能都非常重要。
一种被称为抗体依赖性增强(ADE)的机制被公认为FCoV尤其FIPV进入细胞的机制。这种机制运用了宿主的免疫反应,FIPV与抗FIPV抗体结合,利用细胞中与Fc受体结合部分作为病毒进入的受体,使病毒感染单核细胞和巨噬细胞。
尽管科学界多次努力了解FIP的发病机制,但这种疾病仍然没有一个明确的解答。FIP发病的原因可能是多因素的。
3.如何突变:
虽然关于导致FECV病毒突变的基因还没有完全被确定,但目前研究认为FCV突变为FIPV很可能是因为编码S蛋白的基因和3c基因的突变。缺失或插入突变可能会导致翻译过早的终止或起始密码子的破环影响两蛋白的正常表达。
[2]研究表明:
118例I型FIPV中有95.8%的S基因在第1058或1060位密码子中出现错义突变,而183例FECV中无一出现这种突变。1058和1060的密码子发生的非同义突变分别是蛋氨酸取代亮氨酸、丝氨酸取代丙氨酸。FIPV中3c基因的突变率达到60-100%,大部分 3c基因的阅读框(ORF)受到严重影响,导致3C基因部分或完全缺失 ,而FECV携带完整的3c基因。
在最近的研究中发现,约95%的猫粪便中FCoV有完整的3c基因,S基因在1058和1060处密码子也没有突变。相反,所有胸膜积液样品中的FCoV发生了S基因、3c基因任意一种或两种突变。
因此,大多数FIPV野毒株的高毒性和致死性很可能与S基因、3c基因或两者突变有关。
Fig 2. FCV 3c基因序列示意图。
野生型:表示编码237个氨基酸(AA)的序列,它存在于大多数猫肠道冠状病毒中。与野生型序列相比,下面所示的每个序列都包含导致3c蛋白丢失、缩短或延长的突变。左边的阿拉伯数字表示猫的编号。每个序列显示为水平的核苷酸序列(NT)和预测的氨基酸数目(AA)。缺失是用一个白色的‘△’和缺失的核苷酸数来表示。插入位置(INS)以插入核苷酸的数目显示在插入位置。星号(*)表示终止密码子。黑色表示预期翻译的序列的一部分。灰色是指由于终止密码子过早出现而不能翻译的序列的一部分。
4.如何诊断:
目前针对FIP的诊断没有临床症状病症血或者是特异性的实验室检测方法。许多健康的猫和患有FIP以外其他病的猫都携带有FCoV抗体,如果没有其他诊断指示为FIP,单凭FCoV抗原或是抗体阳性不能诊断为FIP。体腔积液中病毒载量远高于血清/血浆,由于血液中的病毒载量低,不建议使用血清/血浆进行RT-PCR。比较权威的FIP诊断是组织病理学或通过免疫荧光染色/免疫组织化学染色检测细胞内的抗体。
FIP的诊断非常具有挑战性,所以依可立康建议在诊断时应考虑猫的来源、病史、临床症状、抗体滴度,综合这些信息做进一步诊断,包括:常规检查、血液学检查、影像学检查(胸部,腹部B超)、积液检测(胸腔液、腹腔液、李凡他试验)、抗体滴度测量、RT-PCR检测、免疫复合体检测、巨噬细胞内免疫荧光染色。
4.1 渗出性(湿性)FIP
患有渗透型FIP的猫表现为腹腔积液,胸腔积液,心包积液,可能出现黄疸,虹膜变色。
诊断:FCoV血清反应为阳性,积液中总蛋白质量超过35 g/L、白蛋白:球蛋白小于0.4(或者至少小于0.8),AGP较高(超过1500微克/毫升)、细胞学检查应该发现少量的核细胞,主要是中性粒细胞和巨噬细胞。李凡他测试应该是阳性。可以通过检测渗出液中巨噬细胞中的FCoV来确诊。
4.2 非渗出性(干性)FIP
患有非渗透型FIP的猫表现症状不明显,持续发烧体重减轻,部分器官受影响如肾脏肝脏,视觉损伤包括视网膜出血,周围血管炎。
诊断:具有高FCoV抗体滴度,高球蛋白血症和低白蛋白:球蛋白比率。高AGP,淋巴减少,血球容量少于30%,非再生的,可能是中性粒细胞。在临床上,猫应该已经减轻体重,通常会有眼部症状,如虹膜炎、视网膜血管缩窄、角质层沉淀物、水样或玻璃耀斑。
4.3 FIP诊断流程图(供参考)
4.3.1 组织病理学检测
实验室利通过组织病理学(Fig. 3a-c)或组织病理学和免疫组织化学(IHC)染色来确定FIP (Fig. 3d),具有病理证明时,FIP的诊断是基于不同组织的产生的积液渗出(Fig. 3a)和/或黄色、白色病变或结瘤(Fig. 3b),以及典型的组织学病变,包括浆细胞血管周围炎、化脓性炎症(Fig. 3c)。
Fig3. a. 猫传染性腹膜炎的形态学和免疫组织化学诊断具有典型的积液细胞学特征;b. 内脏器官包膜下的变化(肝脏);c. 炎症和纤维蛋白坏死;d. 巨噬细胞对FcoV抗原的免疫应答。
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