ВИРУС ИММУНОДЕФИЦИТА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА:
ХАРАКТЕРИСТИКА И РОЛЬ В ПАТОЛОГИИ
Ю.Н.ФЕДОРОВ
внииэв
О.А. ВЕРХОВСКИЙ
Городской научно-методический центр по диагностике и
профилактике болезней человека и животных
Вирус иммунодефицита крупного рогатого скота (BIV) впервые выделили от коровы с персистентным лимфоцитозом, лимфоидной гиперплазией, нейропатией, прогрессирующей слабостью и истощением в США в 1969 г. Этот изолят обозначили как R29 (M.J. Van Der Maaten et al., 1972). Он индуцировал образование синцития в культуре клеток, структурно подобен вирусу меди-висна овец и был назван как висна-вирус крупного рогатого скота. Авторы установили, что у зараженных BIV R29 телят возбудитель выделялся через 8 нед и в 2 случаях - спустя 12 нед после инфицирования. При этом у всего молодняка отмечали лимфопролиферативную реакцию, которая выражалась в значительном увеличении лимфатических узлов и умеренном лимфоцитозе. Эти исследо-вания показали 2 характерных признака, типичных для острых лентивирусных инфекций: выраженное влияние на иммунную систему и персистенцию возбудителя.
Интерес к этому вирусу возрос после выделения возбудителя иммунодефицита человека (HIV), так как возникла острая необходимость получения модели животного для его изучения. Молекулярное клонирование изолята вируса R29 и 2 клонов, происходящих от R29 (R29-127, R29-106), показало значительную структурную и генетическую гомологию между BIV и HIV (K.J. Garvey et al., 1990; М.А. Gonda et al., 1994).
Название иммунодефицитоподобный вирус крупного рогатого скота предложили М.А. Gonda etal. (1987). В настоящее время согласно рекомендациям Международного комитета по таксономии вирусов он носит название вирус иммунодефицита крупного рогатого скота (R.I.B. Francki et al., 1991). Данные секвенирова-ния и серологического анализа показали, что BIV принадлежит к семейству Retroviridae и роду Lentivirus, к которому помимо BIV и HIV относятся вирусы: инфекционной анемии лошадей (EIAV), меди-висна овец (MW), артрита-энцефалита коз (CAEV), иммунодефицита кошек (FIV) и иммунодефицита обезьян (SIV). С помощью клонирования определили нуклеоти-дную последовательность провируса (K.J. Garvey et al., 1990). Возбудитель реплицируется в клетках селезенки плода крупного рогатого скота, легких, тимуса, тестикул, почки и образует синцитий (М.А. Gonda et al., 1987). BIV может инфицировать диплоидные и анеоплоидные клетки собаки, хорька и овцы (A.M.P. Bou-illantetal., 1989).
G. Kertayadnya et al. (1993) и B.J. Chadwick et al. (1995) показали значи-тельное генетическое сходство между BIV и недавно открытым вирусом болезни Джембрана (JDV), относящегося к ретро-вирусам и вызывающего заболевание с острым летальным синдромом. Степень гомологии нуклеотидных последовательностей и набора аминокислот между BIV и JDV составляет 74 и 76 % соответственно, что обусловливает высокий уровень пере-крестной активности между данными возбудителями. Используя моноклональ-ные антитела, установили, что вирус иммунодефицита крупного рогатого скота содержит один уникальный эпитоп в кап-сидном белке (молекулярная масса 29 кДа), который отсутствует у возбудителя болезни Джембрана. Последующее эпитопное картирование и химический анализ показали, что он расположен в зоне 6,4 кДа N-концевой части капсидного белка (L Zheng et al., 2001). Моноклональ-ные антитела, полученные к этому эпитопу, позволяют дифференцировать эти 2 близкородственные лентивируса.
Изолят BIV R29 был многократно пассирован и легко адаптирован к росту на клеточной культуре тимуса собаки. Он стал широкодоступным, и многие ученые используют его в качестве референтного штамма BIV. При экспериментальном заражении им крупного рогатого скота он сохраняет антигенную и генетическую стабильность длительное время (S. Carpenter et al., 2000). Аттенуация BIV R29 и последующие многократные пассажи на клеточных культурах могут сглаживать клинические признаки у экспериментально зараженного им крупного рогатого скота. Клиническое проявление болезни в стадах с высокой инцидентностью серопозитивно-сти к BIV свидетельствует о том, что полевые изоляты вируса могут быть более патогенными, чем адаптированный к культуре клеток BIV R29. Телята, экспериментально инфицированные полевым изоля-том BIV FL112, проявляют более выраженный лейкоцитоз и высокий уровень репликации вируса in vivo по сравнению с таковыми, зараженными BIV R29 (D.L Suarez et al., 1993; S. Carpenter etal., 2000).
Первое сообщение о 2 новых изолятах вируса FL112 и FL491 сделали D.L. Suarez etal. (1993). Их выделили от BIV/BLVсеро-позитивных коров во Флориде, и они отличались от референтного штамма BIV R29 по репликации и степени формирования синцития в культуре клеток легких плода крупного рогатого скота. Оба изолята идентифицировали как BIV методами иммунофлюоресценции, иммуноблоттин-га, ПЦР, и они имели 92,6 - 93,6 % гомологии с нуклеотидной последовательностью BIV клона R29-127.
Серологические исследования крупного рогатого скота, проведенные в разных странах, показали, что BIV имеет довольно широкое распространение. Установлено, что серопозитивные животные в США составляют 4 % (J.V. Black, 1989), в Нидерландах - 1,4 (М. Horzinek et al., 1991), в Канаде - 5,5 (W.B. McNab et al., 1994), в Германии - 6,6 (A. Muluneh, 1994), во Франции - 4 % (В. Polack et al., 1996).
Кроме этих стран BIV зарегистрирован в Англии, Швеции, Италии, Корее, Коста-Рике, Венесуэле, Новой Зеландии, Австралии, Пакистане, Камбодже (у крупного рогатого скота и буйволов), Индонезии, Бразилии (S. Meas et al., 2002), Японии (Т. Usui et al., 2003), Турции (S. Meas et al., 2003), Замбии (S. Meas et al., 2004). Методами молекулярной биологии установлено, что изолят BIV, выделенный в Замбии, гомологичен американскому штамму BIV R29 на 98,0 - 100 % и на 97,0 -99,0 % изоляту из Японии. Бразильский изолят оказался на 98,0 - 100 % гомологичен штамму BIV R29 и на 97,0 - 99,0 % японскому изоляту. Серопозитивность у здорового крупного рогатого скота составляла 1 - 7 %, однако в отдельных стадах у животных с хроническими болезнями она достигала 30 - 50 %. С.А. Whetstone et al. (1990) установили, что из 64 % BlV-cepo-позитивных животных с лимфосаркомой, лимфоаденопатией и другими нарушениями 74 % были инфицированы BLV. По-видимому, отмеченные клинические признаки являлись следствием BLV- инфекции. T.G. Snider et al. (2003) отмечали у коров голштинской породы, естественно инфицированных вирусом иммунодефицита крупного рогатого скота, снижение массы тела, поражение центральной нервной и лимфоидной системы (лимфоидная фолликулярная гиперплазия и дисплазия лим-фатических узлов и другие изменения), множественные бактериальные инфек-ции. Однако все эти изменения нельзя связывать только с инфицированием BIV. Не установлена породная зависимость чувствительности к BIV крупного рогатого скота и буйволов, изоляты BIV от разных пород при анализе аминокислотных последовательностей в геноме не имели различий (S. Meas et al., 2001). Вместе с тем филогенетический анализ показал, что генотип американских и азиатских изолятов BIV несколько отличается.
Механизм передачи BIV не изучен, но, возможно, он подобен таковому у HIV, который передается по горизонтали и по вертикали. J.W. Nash etal. (1995) показали, что BIV, как и HIV, сохраняется в сперме при криоконсервации и существует воз-можность заражения коров от инфицированных быков-производителей при искусственном осеменении. Используя ПЦР, эти же авторы выявили BIV в лим-фоцитах крови и молока, предполагая возможность инфицирования телят секретами молочной железы. СМ. Gradil et al. (1999) при экспериментальном заражении 3 быков 18 - 24-месячного возраста клеточной суспензией, содержащей BIV FL112, обнаружили у них антитела через 17 дней после инфицирования, уровень которых достигал максимума спустя 37 -58 дней. Вирус выделили из мононуклеар-ных клеток периферической крови у 2 осо-бей через 9 дней после заражения и у 1 - спустя 23 дня. Методом ПЦР вирус обнаружили у этих 3 быков, начиная с 9-го и до 98-го дня после заражения.
Возможность вертикального пути передачи возбудителя иммунодефицита крупного рогатого скота изучали у естественно инфицированных коров с использованием ПЦР (С.А. Moody et al., 2002). Трансплацентарную передачу BIV установили у 6 из 22 телят (27 %), возможен и лактогенный путь передачи вируса. Вертикальный путь передачи BIV и BLV оценивали в стадах крупного рогатого скота, где серопозитивность составляла 17,0 и 36,1 % соответственно и 9,0 % коров были инфицированы обоими вирусами (S. Meas et al., 2002). После рождения всех телят отделяли от матерей до приема молозива и исследовали на наличие возбудителей с использованием ПЦР и образования синцития. Телята от BLV-инфицированных матерей не содержали вируса. После получения молозива и молока они также оставались отрицательными на наличие этого возбудителя. Другой молодняк, рожденный от BLV-положительных матерей, получал молозиво от BLV- отрицательных или пастеризованное молозиво от BLV-положительных коров. Весь он также оставался BLV-отрицательным, что свидетельствовало об отсутствии трансплацентарной передачи вируса. Телята от BIV- и BLV-положительных коров содержали BIV, что подтверждает трансплацентарную передачу вируса иммунодефицита крупного рогатого скота. После получения молозива новорожденные телята становились BLV-положительными. Эти данные показывают, что BIV может передаваться потомству внутриутробно, a BLV - через молозиво и молоко матерей одновременно инфицированных BIV и BLV
К. St. CyrCoats et al. (1994) установи-ли взаимосвязь между возрастом и процентом серопозитивности у молоч-ных коров в Миссисипи. Авторы обнаружили, что 29% коров исследованного молочного стада 3 - 4-летнего возраста были BIV-серопозитивными, причем количество таких животных с возрастом увеличивалось и достигало 50% в группе коров старше 5 лет, 60% - старше 6 лет и 70% - 7 - 10 лет. При этом у серопозитив-ных животных 3 - 4-летнего возраста общее количество лейкоцитов было в норме и уменьшалось с возрастом. Отмечали также повышение количества лим-фоцитов и снижение уровня нейтрофилов и частично моноцитов. На незначительное изменение числа моноцитов и их функциональных свойств в первые 2 года после экспериментального заражения BIV указывали А.Н. Rovid et al. (1995). Результаты их опытов поддерживают гипотезу о том, что BIV может изменять функцию моноцитов in vitro при его достаточной концентрации и совпадают с выводами М. Onuma et al. (1992), отмечавшими, что BIV, как и другие лентивирусы, может инфицировать макрофаги. Авторы установили тенденцию к угнетению фагоцитарной активности через 4-8 мес после введения антигена. Y. Geng et al. (1992) отмечали,что герпесвирус крупного рогатого скота 1-го типа (возбудитель инфекционного ринотрахеита) акти-вирует экспрессию BIV in vitro и может быть вирусным кофактором, способным усиливать репликацию BIV in vivo и, возможно, увеличивать его патогенность. Несмотря на то, что некоторые патологические изменения присутствуют у животных, инфицированных BIV, включая дис-функцию моноцитов, энцефалопатию и лимфоаденопатию, детальный патогенезу инфицированного крупного рогатого скота остается неясным. У серопозитив-ных животных наблюдают снижение массы тела, молочной продуктивности, развитие вторичных заболеваний, но нет прямых данных, что BIV вызывает эти симптомы у естественно инфицированных животных.
Во многих случаях они связаны с присутствием других факторов, включая инфицирование вирусом лейкоза крупного рогатого скота, который может вызывать лимфоидные опухоли и персистентный лимфоцитоз, при этом животные остаются гематологически и клинически здоровыми.
В 10 округах одного из штатов Японии из 390 здоровых коров 43 (11,0%) оказались BIV-положительными, 13(3,3%) BLV-положительными и только 1 (0,3%) была BIV- и BLV-положительной. При этом BIV-инфицирование коров установили в 9 из 10 округов с серопозитивностью 0 - 25%. В 2 стадах, где регистрировали энзоотический лейкоз крупного рогатого скота, двойное инфицирование выявили соот-ветственно у 4,5 и 1,8 % животных. Относительно высокий процент BIV-инфициро-вания (18,7%) установили у BLV-инфици-рованного крупного рогатого скота по сравнениию с 11,0% BIV-инфицирования при исследовании случайных проб, где 3,3% животных были BLV-положительны-ми (I Usui et al., 2003). Можно предположить, что BIV-серопозитивность увеличивается у BLV-инфицированного крупного рогатого скота. Однако для такого заключения необходимы широкомасштабные серологические и молекулярно-биологические исследования с детальными дли-тельными эпидемиологическими наблю-дениями.
Многие исследователи, определяя специфические антитела к BIV, изучали характер иммунного ответа и роль разных вирусных белков в его формировании. Так, с помощью иммуноблоттинга было установлено, что в процессе инфекции антитела синтезируются главным образом к 2 наиболее важным иммунодоминантным белкам BIV: основному белку нуклеокапсида с молекулярной массой 26 кДа (р26) и поверхностному гликопротеину с молекулярной массой 110 кДа (др110). У коров, экспериментально инфицированных BIV, антитела к р26 выявляли к 14-му дню после заражения, и их уровень достигал максимума через 6-8 недель. Антитела к др110 регистрировали значительно позднее, и их максимальный уровень фиксировали через много месяцев после заражения (С.А. Whetstone et al., 1990). Антисыворотка к BIV p26 перекрестно реагировала с р24 HIV-1, а антисыворотка к EIAV обладала перекрестной активностью с р24 и р26 BIV (M.A. Gonda et al., 1987; С.А. Whetstone et al., 1991). BIV- специфические антитела реагировали с рекомбинантным белком вируса с молекулярной массой 53 кДа (гр53). Изучая динамику антителообразования к пептидам трансмембранного гликопроте-ина BIV у телят, зараженных изолятом BIV FL112, специфические антитела обнаруживали через 4 нед после заражения, и максимального уровня они достигали между 10-й и 30-й неделями, сохраняясь у большинства особей в течение 50 нед наблюдения (L Scobie et al., 1999).
D.L Suarez et al. (1995) с помощью иммуноблоттинга и ПЦР показали, что в препаратах нативного BIV содержание р26 значительно выше, чем др110. Поэтому иммунный ответ на р26 значительно сильнее и продолжительнее (антитела в высоком титре обнаруживали в сыворотке крови гипериммунизированных коров через 302 дня после последнего введения антигена), чем на др110. Превышение количества нуклеокапсидных белков над таковым поверхностных гликопротеинов характерно для всех представителей лен-тивирусов, в том числе и для HIV.
В настоящее время разработали и широко используют ряд высокочувствительных и специфичных диагностических тестов, направленных на идентификацию BIV или на выявление антител к нему. К ним относятся: ПЦР, иммуноблоттинг, непрямые варианты ИФА и иммунофлюо-ресценции. В отличие от антигенов других представителей лентивирусов BIV-ан-тигены не взаимодействуют со специфическими антителами в реакции преципитации.
Чтобы установить потенциальную роль BIV в заболевании крупного рогатого скота, необходимы широкомасштабные и длительные (учитывая инкубационный период) исследования, число которых в настоящее время ограничено. Поэтому пока преждевременно считать BIV патогеном, хотя можно предположить, что ВIV, подобно HIV и другим лентивирусам, может вызывать заболевание у инфицированных животных. В то же время BIV может играть и незначительную роль в патологии крупного рогатого скота или быть сопутствующим фактором, усили-вающим клиническое проявление других болезней, например таких, как лейкоз. Кроме работ С.А. Whetstone et al., 1990 и Luther, pers.commun., 1993, в которых говорится о проявлении клинических признаков болезни у коров, инфицированных BIV совместно с BLV, в настоящее время нет подтверждения об инфекции, вызываемой BIV у естественно инфици-рованных животных. Экспериментальное заражение телят штаммом BIV R29 или его клонами вызывало незначительные изменения лейкоцитов, включая лимфопролиферацию и нейтропению, без развития клинических признаков заболевания в течение короткого промежутка времени (S. Carpenter etal., 1992; K.R Flaming et al., 1993). Эти же авторы при определении степени воздействия BIV на клетки иммунной системы in vivo с использованием различных тестов показали, что BIV не вызывает иммуносупрес-сию и гистопатологические изменения в организме. При экспериментальном заражении коров полевыми изолятами BIV, выделенными во Флориде, наблюдали только незначительный лимфоцитоз (D.L. Suarez et al., 1993). Аналогичные результаты получили J. Brownlie et al. (1994), которые отмечали, что, несмотря на то, что BIV присутствует в организме крупного рогатого скота более 3 лет, ни у одного животного, по их наблюдениям, не развивалось клинического синдрома после экспериментального заражения. Вместе с тем они считают, что нереально ожидать проявления пато-генного действия BIV до окончания инкубационного периода, который может составлять 3-5 лет. При исследовании 60 сероположительных и 60 серонегатив-ных коров по отношению к BIV S. Cavirani et al. (1998) не установили различий в количественной характеристике лейко-цитов в периферической крови. R. Walder et al. (2001) при заражении кроликов BIV изучали его тропизм к лимфоидным и нелимфоидным тканям, оценивая репликацию вируса, его дессиминацию и распределение в лимфоидных, нелимфоидных тканях и тканях, ассоциированных со слизистыми оболочками. Результаты исследований показали, что BIV, лентивирус с генетическим родством к HIV, вызывает клинические (анорексия, потеря веса, диарея, гипоалгезия, кривошея), иммунологические (дисфункция Т-и В-клеток) и гистопатологические (лимфаденопатия, спленомегалия) изменения, природа которых близка таковым, установленным при лентивирусных инфекциях у кошек (FIV), обезьян (SIV) и человека (HIV). Эти эксперименты свидетельствуют о том, что вирус иммунодефицита крупного рогатого скота индуцирует синдром спленомегалии и лимфаденопатии, который ассоциируется с нарушением функции иммунной системы и способностью вируса реплицироваться на слизистых поверхностях организма кроликов. Все это подчеркивает важность использования системы взаимодействия организма кролика с вирусом как хорошую мелкую модель для изучения ретровирусов, индуцирующих AIDS, и возможность ее использования для оценки профилактических и терапевтических антиретровирусных агентов применительно к HIV-1, а также изучения механизмов феномена лекарственной устойчивости.
В настоящее время нет оснований рассматривать BIV как потенциальный патоген для человека. Он не инфицирует С8166 клетки (наиболее чувствительные клетки для HIV-1, HIV-2, SIV) и не вызывает цитопатического действия. Попытки инфицировать вирусом первичные клеточные культуры человека оказались неу-дачными. При исследовании сывороток крови от HIV-инфицированных пациентов отсутствовала перекрестная активность антител к HIV с BIV-специфическими антигенами. Не обнаружены антитела и у сотрудников лабораторий, имеющих повреждения кожи при работе с BIV-матери-алом. Таким образом, можно сказать, что BIV не представляет опасности для здо-ровья человека.
Структура генома, антигенные и эво-люционные аспекты BIV хорошо охарактеризованы, подобно остальным представителям рода, и установлено, что BIV твердо занимает место в филогенетическом древе среди других лентивирусов (М.А. Gonda, 1992).
журнал"© "Ветеринария" 1/2007
№ кошелька: 410011987169836