Chương 1 TÔNG QUAN 1. Hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản trên heo (PRRS) 1. Giới thiệu Hội chứng rối loạn sinh sản và hô hấp trên heo (Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome - PRRS) do RNA vi-rút thuộc bộ Nidovirales, họ Arteriviridae gây ra. Bệnh được ghi nhận lần đầu tiên trên đàn heo ở Mỹ vào cuối những năm 1980 với những dấu hiệu rối loan sinh sản trên heo nai, rỗi loạn hô hap trên heo con và tăng tỉ lệ chết cao ở tất cả các lứa tuéi của heo.
Vài năm sau đó thì một hội chứng với những dấu hiệu tương tự đã được tìm thấy ở vùng Munster, Đức (Terpstra và ctv, 1992; Wensvoort và ctv,1991) và nhanh chóng lan rộng khắp Châu Âu và Châu A. Vào thời điểm đó, mặc dù đã có rất nhiều nỗ lực dé tìm ra nguyên nhân gây bệnh nhưng đều không thành công và người ta đặt tên là “mystery swine disease’. Vào năm 1991, một nhóm các nhà khoa học của Trung tâm thú y Lelystad, Hà Lan đã nghiên cứu và mô tả nguyên nhân chính là do một ARN vi-rút nhỏ và đặt tên là vi-rút Lelystad (LV) (Terpstra và ctv, 1991; Wensvoort và ctv, 1991). Một chủng vi-rút khác cũng đã được phân lập ở Mỹ tại cùng thời điểm đó và đặt tên là VR-2332 (Benfield và ctv, 1992; Collins và ctv, 1992).
Qua phân tích trình tự nucleotid và trình tự a-xit amin của LV và VR-2332 cho thấy trình tự nucleotide từ ORF2-7 của 2 chủng rất giống nhau, nhưng cấu trúc protein lại cho thấy có sự khác nhau rất lớn về trọng lượng phân tử, điểm dang điện và vị trí glycosyl hóa của những protein tương ứng. Trình tự a-xít amin của chủng VR-2332 giống với trình tự chủng LV tương ứng là 63% ORF2, 58% ORF3, 68% ORF4, 55% ORFS, 81% ORF6 và 59% ORF 7 (Murtaugh, 1995). Hiện nay vi-rút có nhiều di chủng và khả năng biến đổi nhanh. Năm 2007, xuất hiện thêm một chủng mới thuộc dòng Bắc Mỹ nhưng có độc lực cao hơn còn gọi là chủng HP-PRRS.
Phân tích trình tự gien và a-xít amin cho thấy có sự đột biến mat đoạn không liên tục của 30 axit amin trên gien mã hóa protein không cấu trúc Nsp2 (bao gồm đột biến mắt leucine ở axít amin 482 và đột biến mất đoạn liên tục 29 axít amin từ 534 — 562) so với dòng Bắc Mỹ cổ điền (Tian va ctv, 2007). Hình dạng và cấu trúc Vi-rút gây hội chứng rối loạn sinh sản và hô hấp trên heo (Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome - PRRSV) thuộc bộ Ndovirales, họ Arteriviridae, giống Arterivirus. Day là ARN vi-rut, sợi đơn dương, có vỏ bọc, đường kính phân tử 50 - 74 nm, với lõi nucleo - capsid đối xứng (Benfield và ctv, 1992; Spilman va ctv, 2009). | + œ _œ 10 12 14 Kb UTR Ribosomal frameshift site Ont ` Cysteine protease Serine protease GPS 2b(F) M Hình 1.
Cau trúc bộ gien của vi-rút PRRS (Spilman và ctv, 2009) Trong đó: GP: protein mang (glycoprotein) M: protein gian mang (a membrane-spanning protein) N: protein capsid (nucleo-capsid protein) E: protein vỏ ngoài (envelop protein) Bộ gien cua vi-rút PRRS có chiều dai khoảng 15 kb va có chứa chứa 10 khung đọc mở (Open Reading Frame - ORF) là ORF la, ORF 1b, ORF 2a, ORF 2b, ORF 5a, ORF 3 - 7 mã hóa cho những protein đặc hiệu của vi-rút. Trong đó, ORFla và ORF 1b chiếm hơn 75% bộ gien của vi-rút và mã hóa khoảng 14 protein không cấu trúc (Nsp, Nspla, Nsp1B, Nsp2 - 12) cần thiết cho sự sao chép bộ gien và nhân lên của vi-rút. Những gien mã hóa protein câu trúc của vi-rút nam ở dau 3’, chiêm 20% bộ gi en gồm ORF2a, ORF2b, ORF 5a và các ORF 3 - 7 mã hóa cho các protein cầu trúc GP2a, GP2b, GP3, GP4, GP5, M, N và E. Theo Meulenberg (2000), các protein GP3, GP4, GP5, M, N là các protein mang tính kháng nguyên.
Protein cấu trúc và không cấu trúc Protein không cấu trúc PRRSV có khoảng 14 protein không cấu trúc được mã hóa bởi ORFla và ORFIb. Các protein không cấu trúc có vai trò quan trọng trong việc can thiệp vào quá trình sinh tổng hợp của tế bào vật chủ dé dich mã, sao chép và nhân lên (Das, 2010). ORFla có trọng lượng phân tử 260 - 277 kDa được dich mã sang một polyprotein lớn và được phân cắt thành bốn tiêu phần (Nspla, Nsp1B, Nsp2 và Nsp4) dé thực hiện các chức năng phan tách trong ORFla và ORF1b. Các NSP1la, Nsp1B.
Nsp2 có khả năng ức chế hoạt động phân tiết các cytokin tiền viêm (IFN-B) của các tế bào đã bị virút này tan công (Zimmerman, 2012). Vì vậy, vi-rút PRRS né tránh hệ thống miễn dịch bằng việc đánh lừa được cơ chế tiền miễn dịch, từ đó chúng tự do nhân lên trong tế bào vật chủ trước khi phóng thích ra ngoài và gây bệnh. Protein cấu trúc Protein N được mã hóa bởi ORF7, chiếm khoảng 20-40% lượng protein có trong htaj vi-rút, có tính sinh miễn dịch cao, nên được dùng như một kháng nguyên trong chân đoán xét nghiệm (Music và Gagnon, 2010). Protein M có trọng lượng phân tử khoảng 18 kDa được mã hóa bởi ORF6.
Mặc dù chức năng của nó được biết rất ít nhưng nó được xem như có vai trò kết hợp với GPS tạo nên phức hop M-GP5 đề kết hợp với thụ thé trên tế bào đích (Delputte và ctv, 2001). GP5 là glycoprotein nhiều nhất trong thành phần bề mặt của hạt virút. Ở chủng bắc Mỹ, GP5 có 3 vị trí N-glycosylation (N34, N44 và N51) trong khi chủng châu Âu chỉ có 2 vị trí. Các vị trí này cần thiết cho vi-rút né tránh được đáp ứng miễn dịch trung hoa và giúp cho sự sản sinh vi-rút (Ansari và ctv, 2006).
GP2 (29-30 kDa), GP3 (45-50 kDa), và GP4 (31-35 kDa) là các glycoprotein có mặt với số lượng thấp và tạo thành một phức hợp tam hợp ở protein vỏ. Sự hiện diện của cả ba protein là cần thiết cho sự lây nhiễm vi-rút (Wissink và ctv. Cấu trúc tam hợp này giúp vi-rút có khả năng tự lây nhiễm hoặc thông qua sự tương tác với GP5 (Das và ctv, 2010; Wissink và ctv, 2005). Sự tai sản của vi-rút PRRS AS ki ) EA Xuất bào a An(+) Genome & ~ Dich mã ED~~ 2 QGenome Nay choi ‘@ a ae | <X sg mRNAs _-- ¬~ (+) Genome * Man MIT in Hình 1.3 Quá trình nhân lên của vi-rút bên trong tế bào (Lunney va ctv, 2015) Các tế bào miễn dich là tế bao đích của vi-rút PRRS.
Vi-rút có thé gây nhiễm và nhân lên trong các tế bào đại thực bào, tế bào tua, đặc biệt là các đại thực bào phế nang (PAM: porcine alveolar macrophage) trên bào thai, trên thú trưởng thành nhưng không có khả năng gây nhiễm với các tế bào chưa trưởng thành (Das, 2010). Trên các loại tế bào này có các thụ thể đặc biệt giúp cho vi-rút gắn kết và xâm nhập như thụ thể CD151, CD163, sialoadhensin. PRRSV sẽ bám vào các thụ thể trên bề mặt tế bào đại thực bào, xâm nhập vào tế bào chất thông qua sự thực bào nhờ con đường phụ thuộc clathrin. Sau khi xâm nhập xong, vi-rút sẽ khởi động quá trình tháo vỏ, phóng thích sợi ARN, từ đó sử dụng các vật chất của tế bào vật chủ dé tổng hợp nên các protein không cấu trúc.
Các protein không cấu trúc xúc tác và tổng hợp nên các đoạn gien hoàn chỉnh, từ đó phiên mã ra các đoạn ARN ngắn hơn. Các protein cấu trúc sẽ được dịch mã từ những đoạn gien ngắn này (GP2a, 2b; GP3, GP4, GP5, M và N), đưa đến hệ thống lưới nội chất và bộ may Golgi. Tai đây, các hạt vi-rit sẽ được lắp ghép hoàn chỉnh và phóng thích ra khỏi tế bào, tiếp tục quá trình xâm nhiễm vào các tế bào khác (Das, 2010; Beura và ctv, 2010). Đặc điểm dich té học 1.
Vật chủ và phương thức truyền lây PRRSV chỉ gây bệnh cho heo, cả heo nhà và heo rừng, mẫn cảm nhất là heo nái mang thai và heo con. Vi-rút được xác định là không gây bệnh cho người. Vi-rit PRRS có thể tồn tại trong dịch hau họng, dich mũi, nước bọt, tinh dịch, máu, sữa, phân và nước tiểu của heo bệnh hoặc heo mang trùng, từ đó phát tán và lan truyền ra môi trường. Heo nai mang thai bị nhiễm bệnh có thé truyền qua nhau thai cho heo con.
Đường tiếp xúc trực tiếp và khí dung là hai con đường nhạy cảm nhất so với các đường còn lại. Sự lây lan của PRRSV qua không khí phụ thuộc vào khu vực nhiễm, chiều gió, vận tốc gió, nhiệt độ, độ âm và ánh sáng mặt trời (Dee và ctv, 2010). Truyền lây gián tiếp của PRRSV cho heo cũng có thé xảy ra khi có sự tiếp xúc với kim tiêm bị nhiễm, nước bọt và máu từ heo bị nhiễm bệnh hoặc tiếp xúc với vật trung gian mang trùng, rác thải, chất độn chuông, thức ăn, nước uống, dụng cụ chăn nuôi,. Sức đề kháng Sức sống của PRRSV giảm khi nhiệt độ tăng.
Vi-rút bị bất hoạt hoàn toàn ở 37°C trong vòng 48 phút ở 560C. Vi-rút mat kha năng gây nhiễm ở pH<6 và pH>7,5. Tuy nhiên, PRRSV khá bền trong môi trường nuôi cấy, huyết thanh và huyén dịch mô khi nhiệt độ âm lạnh 70°C và tồn tại 9 ngày trong nước giếng. Vỏ của vi-rút bị pha vỡ bởi Clo 0,03% trong 10 phút, Iod 0,0075% trong 1 phút, NH’ 0,006% trong 1 phút.
Tóm lại, vi-rút PRRS dễ bị tiêu diệt bởi môi trường khô, bởi nhiệt độ và các chất sát trùng thông thường (Trần Thị Dân và Nguyễn Ngọc Tuân, 2012). Đặc điểm nuôi cấy PRRSV có thé nhân lên và gây bệnh tích tế bào (CPE) trên một số dòng tế bào như tế bào thận khi mặt xanh Châu Phi (MA-104), những tế bào có nguồn gốc từ MA-104 (MARC-145, CL-2621) và CRL 11171. Các chủng vi-rit thuộc chủng Bắc Mỹ phát triển tốt hơn trên tế bào MARC-145 trong khi đó các chủng vi-rút thuộc dòng Châu Âu phát triển mạnh hơn trên tế bào đại thực bào phé nang phổi heo (PAM) (Chung và ctv, 2002). Hầu hết các chủng vi-rút đều gây bệnh tích tế bào với các đặc trưng là làm tế bào co tròn tụ lại, nhân kết đặc và bong tróc ra sau 6 ngày nuôi cấy.
Cơ chế sinh bệnh Hình 1. Đại thực bào bị virus PRRS xâm nhập (Nguôn: http://www.animal-health-online.