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TiLand 铁兰32丨急性非洲猪瘟脑损伤与NF-κB介导的脑水肿探究

TiLand 铁兰32丨急性非洲猪瘟脑损伤与NF-κB介导的脑水肿探究

2018年中国报道首例非洲瘟之后,疫情迅速蔓延,给我国养殖业带来巨大经济损失!根据合正生物指导猪场案例可知,生猪被ASFV基因II型毒株感染后,会出现例如抽搐、运动障碍、共济失调等神经症状。剖检,可见硬膜下血肿、脑组织水肿及脑膜炎。核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)蛋白家族可以选择性的结合在B细胞κ-轻链增强子上调控许多基因的表达,且在信号传导通路中起枢纽作用的转录因子,广泛分布在几乎所有的动物细胞中都能发现NF-κB,于淋巴细胞、神经元和星型胶质细胞中,被激活后能与多种细胞因子基因的结合位点特异性结合,调控其转录和表达。它们参与细胞对外界刺激的响应,如细胞因子、辐射、重金属、病毒等。在细胞的炎症反应、免疫应答等过程中NF-κB起到关键性作用,NF-κB的错误调节会引发自身免疫病、慢性炎症以及很多癌症,例如:肿瘤因子-α、白介素-1β和干扰素具有NF-κB的结合位点,其中肿瘤因子-α与白介素-1βNF-κB的高水平表达可诱导NF-κB的活化,活化下的NF-κB对三者的转录进行调控,使其产生和释放增多,扩大炎症反应。此外,NF-κB通路可以激活基质金属蛋白酶-9,降解细胞外基质成分,导致血管通透性增加及脑水肿。水通道蛋白-4是脑内最主要的一种调节水平衡的通道蛋白,可介导水分子的跨膜转运,与脑内水液平衡的维持、渗透压调节、脑水肿形成等生理、病理过程密切相关。


【实验过程】

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【实验数据】

攻毒第6天后,实验组所有试验猪ASFV血检均为阳性,临床症状最初表现为体温升高、食欲减退、皮肤泛红,之后食欲断绝、目光呆滞、皮肤可见血斑、口鼻出血、便血。致攻毒结束后第15天全部死亡,病死猪主要表现为凝血不良、溶血及尸僵不全。死亡猪只各组织器官均出现不同程度的病变,包括出血、水肿、梗死和弥散性血管内凝血等,病理变化以血液循环障碍尤为突出。试验期间实验组9头猪(9/13,69.23%)表现出抽搐、瘫痪、震颤等神经症状。

攻毒后第6天实验组开始出现死亡,早期死亡猪只脑部剖检可见脑膜可视血管数量增多、脑体积增大、脑膜略紧张(图A),中期死亡猪只脑部剖检可见脑膜血管树枝状充血、脑沟变浅、脑回扁平(图B)。晚期死亡猪脑部剖检可见脑部苍白湿润、有散在点状出血灶(图C)。脑部剖检病变在早、中、晚期较为一致,主要表现为脑膜充血和脑实质水肿。

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图为使用原位PCR技术对脑组织ASFV VP73结构蛋白进行染色定位检测,细胞核呈蓝色,病毒呈红色。可见ASFV主要位于脑部微血管的细胞中。


【实验结论】

本次实验中,猪只被ASFV感染后,表现出非瘟典型临床症状,病死猪表现为败血症典型特征,病理变化以出血性病变为主,血液循环障碍与炎症反应贯穿病程始终,也是引起感染猪死亡的主要原因。攻毒组临床表现有神经症状,脑部病变主要为脑实质水肿和脑膜血管充血出血症状。原位PCR方法检测发现,病毒主要在血管内皮细胞及巨噬细胞中表达,在胶质细胞上也有少量分布,表明病毒可进入中枢神经系统,感染血管内皮细胞、巨噬细胞及胶质细胞。血管内皮细胞在该病的出血性发病机制中起着中心作用,病毒对血管内皮细胞的感染能导致内皮细胞紧密连接的丧失,引起脑水肿。本研究也发现病毒存在于脑血管内皮细胞中,提示ASFV感染内皮细胞与脑损伤的形成密切相关。

  ASFV所致脑损伤为脑膜血管充血、脑实质水肿,组织学病变显示病毒性脑炎。多数损伤可归因于细胞因子介导的相互作用。病毒感染后,促使炎症因子大量释放。脑组织中,炎性因子主要来源于被激活的小胶质细胞/巨噬细胞。其中,肿瘤坏死因子-α、白介素-β和干扰素-γ属于重要的炎性因子,病理状态下的大量释放可导致血脑屏障通透性增加,引起脑水肿。激活NF-κB信号通路,NF-κB正常状态下在脑组织中呈低水平表达,过度表达时,可降解脑血管内皮细胞基底膜的主要成分,使血脑屏障通透性增加,上调水通道蛋白-4 和基质金属蛋白酶-9的表达,诱导炎性因子的过度表达,引发并加重脑水肿。


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ASFV引起生猪脑损伤探究

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