Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Bệnh Tai xanh - Hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản (PRRS) ở lợn Trong những năm gần đây, một trong những bệnh được nhắc đến nhiều là bệnh Tai xanh - hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản ở lợn (Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome - PRRS). Bệnh xuất hiện lần đầu tiên ở Bắc Mỹ vào đầu những năm 1980, sau đó bệnh xuất hiện ở Châu Âu, Châu Á. Bệnh được xác định là do một loại virus có khả năng xâm nhiễm vào đại thực bào và mô bào (Bùi Quang Anh và Nguyễn Văn Long, 2007) [2].
Thông thường thì đại thực bào sẽ tiêu diệt tất cả vi khuẩn, virus khi chúng xâm nhập vào cơ thể. Song virus PRRS có khả năng nhân lên trong đại thực bào, sau đó phá huỷ và giết chết đại thực bào (tới 40%). Đại thực bào bị tiêu diệt sẽ làm giảm chức năng của hệ thống bảo vệ cơ thể và làm tăng nguy cơ nhiễm bệnh kế phát. Điều này thấy rõ ở những đàn lợn vỗ béo hoặc chuẩn bị giết thịt, ở chúng có sự tăng đột biến tỷ lệ viêm phổi, gây nhiều thiệt hại cho người chăn nuôi.
Khi mắc PRRS lợn nái thường có biểu hiện sốt, kém ăn, thở khó, sảy thai; Ở lợn nái chửa kỳ cuối thấy tăng số lượng lợn con chết khi đẻ hoặc vẹo chân, yếu và chết. Ở lợn nuôi thịt, triệu chứng hô hấp thường nặng, thường kết hợp với các bệnh khác (Thành Thuận, 2002) [41]. Khi có ổ dịch cấp tính xảy ra, tổng đàn bị giảm 5 - 20%, lợn nái đẻ giảm từ 1 - 3,8 lợn con/nái/năm, thiệt hại khoảng 100 - 155 USD/nái/năm (Hoàng Văn Năm, 2002) [25]. Thể mạn tính của PRRS làm cho lợn thịt chậm lớn, tăng chi phí thuốc điều trị các bệnh kế phát.
Một số đặc điểm của virus PRRS 1. Hình thái và cấu trúc của virus PRRS Hội chứng rối loạn hô hấp và sinh sản ở lợn do virus thuộc họ Arteriviridae, giống Nidoviralesgây ra. Virus PRRS có cấu trúc ARN mạch đơn, có đường kính 40 - 70 nm, có vỏ bọc, kích thước genome dài 14,5 kb mã hoá cho việc tái tạo virus (Jeong-Ki Kim và cs, 2005) [58]. Chuỗi hệ gen đầy đủ của virus PRRS được xác lập vào năm 1993, nó có kích thước khoảng 15,1 đến 15,5 kb và chứa ít nhất 8 khoang đọc mở (ORFs) để mã hóa 20 protein đã định sẵn của virus.
Tuy nhiên chỉ có 3 khung ORFs có ý nghĩa quan trọng trong định danh virus, đó là ORFs 7,6 và 5 quy định tổng hợp các protein tương ứng: nucleocapsid (N) 15-kDa, matrix (M) 19-kDa và glycoproteins envelope (protein GP5) 25-kDa. Đây là những protein cấu trúc quan trọng nhất, chúng chiếm 90 - 95% lượng protein cấu trúc của virus (Kwang Soo Lyoo, 2015) [62]. e 4 Virus có 8 cấu trúc đọc mật mã (ORFs) đã được xác định chức năng. Đó là: ORF 1a và 1b được báo trước để lập mã ARN polymerase bởi vì các yếu tố của chuỗi được bảo quản trong ARN polymerase như của các ARN virus tương tự.
ORF 2 đến 6 được báo trước để lập mã các protein kết hợp với màng của virus. ORF 7 được báo trước để lập mã các protein vỏ nhân. Trong các tế bào bị nhiễm virus PRRS, virus sinh ra 6 mARN. Tất cả 6 mARN chứa trình tự sắp xếp chung nhận được từ đầu 5' của hệ ARN trong gen và tất cả chúng đều có đuôi 3' polyA.
Có thể dựa trên chuỗi nucleotit, tổ chức hệ gen, cách nhân lên của virus để xếp chúng vào nhóm virus động mạch (arterivirus) mới. Trong đó ORF1a và ORF1b nằm ở đầu 5 'của gen và mã hóa các protein với hoạt động enzyme nhân và polymerase. NSP9 là một ARN phụ thuộc vào giả định ARN polymerase và đóng vai trò quan trọng trong sự sao chép virus. ORFs 2-7 được đặt tại các 3' của bộ gen và mã hóa các protein cấu trúc.
ORF5 mã hóa các protein GP5, một protein thụ thể ràng buộc mà là một kháng nguyên phong bì glycoprotein chính. GP5 là mục tiêu của các phản ứng miễn dịch tế bào và rất quan trọng đối với chức năng trung hòa virus như ORF7 mã hóa các protein nucleocapsid N nó quan trọng cho việc lắp ráp và tháo gỡ của các virion (Longlong Zheng và cs, 2015) [64]. Protein N là một protein nhân capsit nhỏ (15 kDa) và có tính kiềm cao, điều này có thể giúp nó tương tác dễ dàng hơn với bộ gen ARN. Protein N hiện diện ở mức độ cao trong những tế bào bị nhiễm virus PRRS và chiếm từ 20 - 40% lượng protein của phân tử virus.
Hiện nay protein N được dùng như là một kháng nguyên để phát hiện kháng thể trong huyết thanh của lợn. Protein M có trọng lượng phân tử khoảng 18 kDa. Mặc dù chức năng của nó được biết rất ít nhưng nó được xem như có vai trò trong sự kết hợp với thụ thể trên tế bào đích, vì protein M kết hợp GP5 tạo phức hợp M-GP5 để kết hợp với thụ thể trên tế bào đích. Kháng thể đơn dòng kháng protein N là chủ yếu, đồng thời cũng kháng một số protein khác mà người ta chưa xác định được về mặt cấu trúc.
Những nghiên cứu của (Benfield, Nelson và cs 1999) [51] cho thấy các chủng virus Châu Âu tương tự nhau về cấu trúc kháng nguyên nhưng chúng có những sai khác nhất định so với chủng virus của Châu Mỹ. Tương tự, dòng virus Châu Mỹ cũng có sự tương đồng nhau về cấu trúc kháng nguyên. Các virus PRRS gây bệnh hiện nay tại một số nước tại Châu Á và một số quốc gia ở Nam Mỹ, Úc, New Zealand, Thụy Điển và Thụy Sĩ đã được xác định là từ hai chủng virus trên. e 5 Về mặt di truyền, khi phân tích gene của các dòng virus PRRS gây bệnh khác nhau, người ta xác định được 2 dòng virus riêng biệt: dòng Châu Âu (Lelystad) và dòng Châu Mỹ (VR-2332), hai dòng virus này không những khác biệt về đặc tính gây bệnh mà khác nhau về mức độ nhất định về kiểu gene (Allende R và cs 1999) [48].
Qua phân tích gene và theo dõi sự thay đổi trình tự Nucleotit của các dòng PRRS, người ta đã xác định rằng ở dòng Châu Mỹ, các ORFs 7 và 6 có tính ổn định rất cao, chúng gần như không thay đổi trong suốt quá trình tiến hoá của dòng virus này. Tuy nhiên, sự khác biệt giữa dòng virus Châu Âu và Châu Mỹ ở 2 khung đọc mở này là rất rõ, chẳng hạn sự tương đồng về trình tự axit amin của ORFs 7 giữa 2 dòng virus này chỉ vào khoảng 57 - 59% và của ORFs 6 là 70 - 80%. Trong khi đó, khung đọc mở ORFs 5 lại biến đổi nhiều giữa các chủng trong cùng 1 dòng Châu Mỹ và chỉ tương đồng với dòng Châu Âu khoảng 51 - 59%. Sự tương đồng về trình tự axit amin quy định do các khung đọc mở ORFs 2, 3 và 4 giữa các dòng Châu Mỹ và Châu Âu tương ứng chỉ ở từ 63,58% và 68%.
Phân tích trình tự cho thấy các virus đang tiến hoá do đột biến ngẫu nhiên và tái tổ hợp trong gen. Sự khác biệt về kiểu gene đương nhiên sẽ liên quan đến sự khác biệt về kiểu hình và như vậy có thể dựa vào đặc điểm gene để chẩn đoán dòng virus và ngược lại. Nghiên cứu virus ở mức độ phân tử còn cho phép xác định được khả năng sản xuất và sử dụng virus nhược độc để làm vắc xin. Người ta đã ghi nhận nhiều trường hợp hội chứng PRRS trở nên trầm trọng hơn sau khi đàn lợn được tiêm vắc xin virus PRRS nhược độc vì cấu trúc gene của virus nhược độc thay thế glycine bằng arginine ở vị trí 151 của ORFs 5 sẽ hoàn nguyên rất nhanh bộ gene của chúng so với bộ gene của virus nguyên thuỷ ngay sau khi xâm nhập vào cơ thể vật chủ, và như thế độc lực của chúng cũng được phục hồi (Thomas Blaha và cs 2005) [49].
Sự khác nhau về cấu trúc chuỗi nucleotide của virus thuộc hai chủng Châu Âu và Bắc Mỹ là khoảng 40% (Han và cs, 2006) [56], do đó có ảnh hưởng đến đáp ứng miễn dịch bảo hộ chéo giữa 2 chủng này. Kết quả phân tích cấu trúc gen của virus PRRS gây bệnh tại Việt Nam cho thấy, virus PRRS tại Việt Nam thuộc chủng Bắc Mỹ. Phân tích cấu trúc gen vùng NSP2 của virus này phát hiện hai sự thiếu hụt không liên tiếp về amino acid tại các vị trí 481 và từ 532 - 560. Tất cả các mẫu virus PRRS của Việt Nam đều có mức tương đồng đồng chủng cao so với virus PRRS chủng độc lực cao của Trung Quốc (99 - 99,7%) (Văn Đăng Kỳ, 2013) [20].
Khi phân tích các kiểu gen của virus PRRS tại Thái Lan và khu vực Đông Nam Á, kết quả cho thấy cả hai loại I và II đều lưu hành ở lợn tại Thái Lan và kiểu e 6 gen II phổ biến hơn kiểu gen I. Còn các nước trong khu vực Đông Nam Á chỉ có loại II. Một phân tích của tất cả các HP-PRRSV trong khu vực Đông Nam Á cho thấy bốn nhánh riêng biệt - A (SX2009-like), B (09HEN1-like), JXA1-như và GXFCH08 giống - phản ánh bốn nhánh khác nhau của những loại virus này là ở Thái Lan, Lào, Campuchia và Việt Nam (Jantafong và cs 2015 [57]). Nhiều nghiên cứu của các tác giả trong nước từ năm 2009 đến nay đã nhận định PRRSV tại Việt Nam hiện nay được xác định thuộc chủng Bắc Mỹ dòng Trung Quốc (Nguyễn Văn Cảm và cs, 2011 [6]; Cao Văn Thật và cs, 2012 [37]; Lý Thị Liên Khai và Võ Thị Cẩm Giàng, 2012 [19]).
Sức đề kháng của virus Cũng giống như những virus khác, virus PRRS có khả năng tồn tại lâu ở môi trường có nhiệt độ thấp, đề kháng kém với nhiệt độ cao và các chất sát trùng thông thường, môi trường có pH axit. Theo Nguyễn Bá Hiên và cs. (2013) [16], virus gây PRRS có thể tồn tại một năm ở nhiệt độ lạnh từ -20 đến -70oC; trong điều kiện 4oC virus có thể sống một tháng. Với nhiệt độ cao, cũng như các virus khác, PRRS có sức đề kháng kém: 37oC chịu được 48 giờ, 56oC bị chết sau một giờ.
Với các chất sát trùng thông thường và môi trường có pH axit, virus dễ dàng bị tiêu diệt. Dưới tác động trực tiếp của ánh nắng mặt trời hoặc tia tử ngoại virus nhanh chóng bị tiêu diệt. Khả năng gây bệnh của virus Virus gây bệnh cho lợn ở tất cả các lứa tuổi, nhưng lợn con và lợn nái mang thai thường mẫn cảm hơn cả. Lợn rừng là động vật mang trùng và có thể coi là nguồn dịch thiên nhiên (Tô Long Thành, 2007) [36].