Molecular epidemiology of infectious laryngotracheitis: a review

Резюме

Инфекционный ларинготрахеит (ИЛТ) – это экономически значимое респираторное заболевание домашней птицы, наносящее ущерб птицеводству во всём мире. Заболевание вызывает Gallid Herpesvirus 1 (GaHV-1), член рода Iltovirus, семейства Herpesviridae, подсемейства Alphaherpesvirinae. В настоящее время живые аттенуированные вакцины оказывают значительное влияние на заболеваемость. Данные вакцины широко используют с момента их появления в середине двадцатого века. Изучение способности современных аттенуированных вакцинных вирусов восстанавливать вирулентные свойства и распространяться от птицы к птице сформировало молекулярную эпидемиологию ИЛТ. В связи с антигенной однородностью штаммов GaHV-1 их дифференциация была достигнута путем анализа геномных различий между изолятами, выделенными во время вспышек, и вакцинными штаммами. Многочисленные гены и геномные области были использованы в разработке диагностических тестов на основе анализа ДНК для дифференциации изолятов, выделенных во время вспышек, и вакцинных штаммов в странах, где вспышки ИЛТ имели место. Сравнительно недавно полные нуклеотидные последовательности генома позволили определить происхождение некоторых изолятов, выделенных во время вспышек и циркулирующих в некоторых птицеводческих странах. Итак, данные по молекулярному типированию, собранные по всему миру, определили живые аттенуированные вакцинные изоляты как основной источник вспышек заболевания.

Введение

Инфекционный ларинготрахеит (ИЛТ) – это заболевание, поражающее верхние дыхательные пути у кур, фазанов и павлинов. Возбудителем является GaHV-1 (Guy & Garcia, 2008). Вирус выделяется в дыхательные пути и легко передаётся как воздушно-капельным, так и механическим путем людьми или предметами, бывшими в контакте с инфекционным агентом. ИЛТ характеризуется острым респираторным заболеванием с клиническими признаками, такими, как конъюнктивит, выделения из носа и снижение яйценоскости. При тяжелых формах заболевания возникает геморрагический трахеит вместе с затруднённым дыханием, кашлем и выделением мокроты с кровавой слизью. ИЛТ наблюдается во всем мире. Заболеваемость и смертность варьируют в зависимости от вирулентности циркулирующего штамма (Kirkpatrick et al., 2006a; Oldoni et al., 2009), уровней вируса, циркулирующего в полевых условиях, и других респираторных инфекций домашней птицы (Guy & Garcia, 2008). При общей смертности от ИЛТ, которая может достигать 70%, большие экономические потери, как правило, наблюдаются в районах с высокой плотностью птицеводческих хозяйств (Bagust et al., 2000). С момента выявления в 1920 году ИЛТ продолжает оказывать негативное влияние на птицеводство во всем мире. Борьба с ИЛТ осуществляется главным образом путем применения живых аттенуированных вакцин, полученных последовательными пассажами в культуре клеток, либо в куриных эмбрионах (Guy & Garcia, 2008). В частности, вирусы эмбриональных вакцин в значительной степени способны восстанавливать вирулентные свойства (Guy et al., 1991), что способствует возникновению вспышек ларинготрахеита после вакцинации (Dufour-Zavala, 2008). Использование современных методов молекулярного типирования было основополагающим в понимании эпидемиологии заболевания. Цель этого обзора – определить влияние молекулярного типирования на наше понимание эпидемиологии ИЛТ и описать эволюцию молекулярных анализов, используемых для дифференциации штаммов GaHV-1 во всем мире.

Живые аттенуированные вакцины GaHV-1

Подробный обзор о вакцинах против ИЛТ был опубликован недавно (Coppo et al., 2013), но, чтобы оценить эпидемиологию ИЛТ, необходимо привести краткую историю разработки живых аттенуированных вакцин против ИЛТ. Болезнь была впервые зарегистрирована в 1925 году в Канаде, затем в США в 1926 году, в Австралии и Великобритании в 1935 году и в Европе в 1940 году (Cover, 1996). К 1962 году болезнь была описана по крайней мере в 40 странах (Pulsford, 1963). Gibbs описал применение распыления в качестве первого метода вакцинации для борьбы с ИЛТ (Gibbs, 1933, 1934). Для этого был использован живой вирулентный вирус, выделенный из материала соскобов с трахеи. Через 3-8 дней после введения вакцины в слизистую клоаки у птиц наблюдалась воспалительная реакция (Gibbs 1933, 1934). Хотя после вакцинации у птиц формировалась защита от болезни, стерилизующий иммунитет не развивался и аэрогенно вакцинированные птицы все еще были способны выделять живой вирулентный вирус.

Метод культивирования вируса на хорионаллантоисной мембране (Brandly 1935) применяли в 1950-х и 1960-х годах для аттенуации полевых штаммов вируса путем последовательных пассажей в куриных эмбрионах. Такие вакцины обладали низким уровнем вирулентности, повышенной безопасностью и улучшенной эффективностью. Применение этого метода во всем мире в сочетании с последовательными пассажами полевых вирусов в куриных эмбрионах позволило получить аттенуированные штаммы. Из них вакцинные штаммы Cover, Hudson, Samberg, SA2, A20, Serva (табл. 1) все еще используют и классифицируют как эмбриональные вакцины, так как аттенуацию проводят на куриных эмбрионах, способы заражения эмбрионов могут незначительно варьировать. В 1958 году Cover и Benton впервые описали существование полевого штамма с низкой вирулентностью, способного вызывать формирование иммунитета, защищающего птицу от контрольного заражения через 19 дней после интратрахеальной прививки (Benton et al., 1958.). Этот штамм стал известен в США как штамм Cover эмбриональной вакцины. В 1969 году было описано использование эмбриональной вакцины штамма Hudson для интраокулярного, интраназального и интратрахеального введения (Hudson, 1969). В Израиле полевые изоляты, выделенные во время острых вспышек ИЛТ, были аттенуированы путём последовательных пассажей на хорионаллантоисной мембране КЭ, что привело к получению эмбриональной вакцины штамма Samberg, предназначенной для интраокулярного или аэрогенного способа введения (Samberg & Aronovici, 1969a). В 1966 году с помощью аттенуации серийными пассажами в куриных эмбрионах австралийского полевого изолята была получена эмбриональная вакцина штамма SA2. К 1983 году вакцинный штамм SA2 был далее аттенуирован в культуре клеток куриных эмбрионов, что привело к получению вакциного штамма A20 (Kirkpatrick et al., 2006a). Вакцина штамма Serva европейского происхождения также является эмбриональной, однако точное происхождение этого штамма неизвестно.

Массовое применение этих эмбриональных вакцин методом выпойки, явилось наиболее экономичным вариантом для борьбы с производственными потерями из-за заболевания. Однако еще в 1969 году неудачи в проведении поголовной вакцинации птиц создали условия для восстановления вирулентных свойств вакцинного штамма вируса в процессе циркуляции среди невакцинированных птиц (Samberg & Aronovici, 1969b; Samberg et al., 1971). Пассирование вирусов эмбриональных вакцин в неадекватно вакцинированных стадах с одновременным восстановлением их вирулентных свойств остается одним из основных источников вспышек ИЛТ в США и во всем мире.

В 1964 году была разработана культуральная модифицированная вакцина (Gelenczei & Marty, 1964); аттенуацию вируса проводили путем последовательных пассажей вирулентного штамма ASL L-6 в первичных культурах тканей куриных клеток. Культуральная вакцина вызывала у птиц формирование иммунитета после интраокулярного или интраназального введения. В отличие от эмбриональных вакцин, массовое применение вакцин культуральных нецелесообразно, так как единственным способом их введения является интраокулярный (Gelenczei & Marty, 1964). Подобно вирусам эмбриональных вакцин, вирусы культуральных вакцин также могут реплицироваться в трахее и конъюнктиве, хотя и в меньшей степени. Вирусы обеих вакцин могут передаваться от птицы к птице (Rodriguez-Avila et al., 2007).

Таблица 1. Живые аттенуированные вакцины против ИЛТ производимые в мире ¹

Название вакцины	Страна изготовитель	Штамм
Poulvac Laryngo SA2, Zoetis	Австралия	SA2
Poulvac Laryngo A20, Zoetis	Австралия	A20
Avipro ILT vac, Lohmann Animal Health	США	Hudson
LaryngoVac, Zoetis	США	Cover
LT-Blen, Merial	США	Hudson
Trachivax, MERCK Animal Health	США	Hudson
LT-IVAX, MERCK Animal Health2	США	Unknown
Volvac LT MLV, Boehringer Ingelheim	Мексика	N-71851
BIO Laringo PV, Merial	Италия	PV 09
Lizovac ILT, IZO SpA	Италия	PV/64
ILT Vac, Merial	Франция	T20
HIPRAVIAR ILT, HIPRA	Испания	CHP50
Nobilis ILT Vaccine, MERCK Animal Health	Нидерланды	Serva
Poulvac, Zoetis	Соединённое Королевство	Salisbury 146
Laringovac, Pasteur Institute	Румыния	LT-79-2
Larivac, Romvac	Румыния	ILT 90
ILT, Abic	Израиль	Samberg
Vir 101, Biovac	Израиль	Samberg
Himmvac, KBNP	Северная Корея	IVR-12
ILT Vaccine Oilu Animal Health	Китай	K317
Fowl Laryngotracheitis, Qingdao Yebio	Китай	K317
Rinbio, ILT, Ringpu	Китай	K317
Medivac ILT, Medion	Индонезия	A 94
Vaksi ILT, Vaksindo Satwa Nusantara	Индонезия	Hudson

¹Данные PoultryMed.com (Elkin, 2012)

²LT-IVAX – это единственная живая вакцина, штамм которой аттенуировали и культивировали на тканевой культуре, штаммы других вакцин аттенуировали и культивировали в куриных эмбрионах
В настоящее время применение культуральных или эмбриональных вакцин остается распространенной практикой в США и во всем мире (Табл. 1). Вакцинацию проводят либо в превентивном порядке, как это обычно делают среди несушек и племенной птицы, либо перед угрозой вспышки среди бройлеров (Guy & Garcia, 2008). Применение живых аттенуированных вакцин против ИЛТ методами выпойки или распыления наиболее целесообразно при быстрых массовых вакцинациях. Эти методы могут быть эффективными при использовании вакцины с высоким титром и установленных процедур массовой вакцинации домашней птицы, если вакцинация обеспечивает максимально возможный охват стада, (Klausz, 2008).

Эффективность применения эмбриональных вакцин с питьевой водой зависит от контакта вакцины с носовой полостью в процессе питья (Robertson & Egerton, 1981;. Loudovaris et al., 1991; Devlin et al., 2008.). Неравномерный охват стада позволяет вакцинным штаммам циркулировать в течение длительных периодов в пределах стада. При этом вакцинные штаммы восстанавливают вирулентность, что приводит к вспышкам ИЛТ вследствие вакцинации. Клинические признаки и потери от вакцинных вспышек ларинготрахеита могут варьировать от легких до тяжелых. Тем не менее большинство производителей готовы нести производственные потери, связанные с вакцинацией, в противоположность риску потенциальных потерь, которые могли бы возникнуть, если бы не проводились мероприятия по борьбе с заболеванием (Zavala, 2008). У птиц с длительным временем содержания за двухнедельным периодом острой инфекции следует фаза латентной инфекции, что приводит к возникновению вспышек циклического характера, вызываемых стресс-индуцированной реактивацией латентного alphaherpesvirus. В производстве бройлеров вакцинация в сочетании с коротким временем содержания приводит к распространению вируса в окружающую среду, что способствует появлению вирулентных штаммов, являющихся причиной опустошительных вспышек заболевания.

Исследования, проведенные в Тайване (Chang et al., 1997), Северной Ирландии (Graham et al., 2000) и Австралии (Kirkpatrick et al., 2006b), свидетельствуют, что с момента применения живых аттенуированных вакцин против ИЛТ вакцинные штаммы вытеснили вирусы дикого типа и несут ответственность за возникновение многих вспышек заболевания в этих районах. Аналогично этому, вакцинные штаммы вируса ларинготрахеита подозреваются в возникновении вспышек в стадах коммерческой птицы в США, так как циркулирующие там штаммы генетически близкородственны вирусам эмбриональных вакцин (Davison et al., 2005). В недавнем докладе из Австралии представлены убедительные данные о секвенировании генома, свидетельствующие, что доминирующие штаммы, ответственные за широкое распространение вспышек заболевания в Австралии, произошли в результате рекомбинации между широко используемыми австралийскими живыми аттенуированными вакцинными штаммами SA2 и A20 и недавно введенной эмбриональной вакциной штамма Serva европейского происхождения (Lee et al., 2012). Эти данные подчеркивают, что следует избегать одновременного применения нескольких живых аттенуированных вакцин против ИЛТ, поскольку такой подход способствует вирусной рекомбинации.

В условиях вспышки использование комбинированных стратегий оказалось наиболее эффективным. Эти стратегии включали осуществление усиленных мер биобезопасности (Chin et al., 2009), создание зон вакцинации (Davison et al., 2005), изменение маршрута транспортировки зараженных птиц на перерабатывающий завод и установление длительного времени простоя (Chin et al., 2009). Тем не менее ликвидация последствий вспышек остается сложной задачей. Чтобы преодолеть недостатки, связанные с использованием живых аттенуированных вакцин против ИЛТ, были недавно введены рекомбинантные вирусные векторные вакцины, как более безопасная альтернатива. В данный момент доступны вирусные векторные рекомбинантные вакцины на основе герпесвируса индеек и поксвирусов домашней птицы. Они чрезвычайно безопасны в связи с тем, что не способны передаваться от птицы к птице, восстанавливать вирулентные свойства, вызывать латентную форму заболевания или рекомбинации. Кроме того, их можно вводить in ovo без негативного влияния на производительность (Jonson et al., 2010). Последние исследования позволяют предполагать, что, хотя эти вакцины вызывают слабые клинические признаки, они не снижают вирусную нагрузку в трахее, как это делают живые аттенуированные вакцины (Jonson et al., 2010; Vagnozzi et al., 2012).