猪对PRRSV的先天和适应性免疫应答

猪对PRRSV的先天和适应性免疫应答 猪对PRRSV的先天和适应性免疫应答[/page]库百科养殖网讯：

蓝耳病免疫的棘手问题

猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是猪的一种重要的经济疾病，以流产，死胎和弱胎为特征。在其非生殖的状态，这种综合征对年轻的猪较年长的猪的影响更严重，其中表现为临床上降低生长速度，饲料效率和肺炎，这种现象可由其与其它病原体共同感染时更加严重 (Thacker, 2004; Klinge et al., 2009)。本病病原体是一种RNA病毒(PRRSV)属于动脉炎病毒，感染巨噬细胞(Wensvoort et al., 1991; Collins et al., 1992)。PRRSV表现出显著程度的遗传多样化(Murtaugh et al., 1998; Key et al., 2001; Goldberg et al., 2003)。PRRSV有两种基因型，记类型1(欧洲型)和2 [北美(NA)型]。在北美， 2型PRRSV是在该领域的优势基因型，其中基于ORF5序列的全面收集，2型PRRSV已经分为九个不同谱系(Shi et al., 2010)。值得注意的是，在过去10年2型PRRSV的基因组发生了重大转变，发生了从加拿大多个引入美国中西部病毒的结果(Shi et al., 2013)。这些病毒是现在流行并逐渐取代了属于谱系6至9(美样)原来的本地病毒，并已被谱系1(加样)病毒主要取代。列入谱系1的臭名昭著的PRRS病毒与RFLP1-8-4和1-22-2类型，其中，相对于原来的美国样谱系6-9似乎是更致命的，在猪群中生长到较大的滴度，并且更容易分散形成气溶胶(Shi et al., 2013)。

在实验条件下，针对这种病原体的当前可用的经修饰的活病毒( MLV)疫苗被证明具有可以给猪提供从随后的来自非转基因发散(同源)株挑战的足够免疫保护(Lager et al., 1997a, b)，和由不同的基因部分保护针对(异源)株的抗感染(Osorio et al., 1998; Lager et al., 1999; Mengeling et al., 2003a, b)。基于在美国的商业运作中稳定增长的猪蓝耳病的患病率由美国农业部动植物检疫局以及从疫苗接种和攻击研究的试验(Halbur，2003)结果报道，可以合理地说明由目前可用的修饰的PRRS活病毒疫苗提供给猪的保护性免疫的总体水平在商业设置被认为是不充分的。这种情况可以归因于由活的经修饰的野生型水平病毒疫苗引发的明显缺乏发展的足够强的保护性免疫效应机能。这种情况是由猪受野生型PRRSV的感染(Nelson et al.,1994; Loemba et al., 1996; Vezina et al., 1996; Yoon et al., 1995; Albina et al., 1998b; Gonin et al., 1999)，或者他们接种该病毒的减毒活形式(Labarque et al., 2000; Ostrowski et al., 2002)引发的旺盛生产的非中和抗体的事实证明。与此相反，一过性T细胞介导的PRRSV特异性淋巴细胞增生性到4周后感染及持续的9(Bautista and Molitor, 1997)至14周(Lopez-Fuertes et al., 1999)都响应检测。此外，此时间间隔期间， IFN-γ的有限分泌细胞(SC)是产生量的(Meier et al., 2003; Xiao et al., 2004)。有趣的是在没有额外的抗原刺激下，这随后的五个月内极性反转，表现为通过降低抗体反应，并逐渐增加在IFN-γ应答的强度(Meier et al., 2003)。初始抗体为主的免疫应答并不是抗原刺激不足的结果，因为无论是商业佐剂疫苗接种(Meier et al., 2003)或者是接种猪的加强免疫(Bassaganya-Riera et al., 2004)增强的病毒特异性细胞介导免疫(CMI)。因此， PRRSV似乎天生刺激的其特征在于通过一个丰富的病毒特异性的非中和抗体应答和一个不平衡的有限免疫应答，但潜在的保护的T辅助细胞(Th)1类IFN-γ的应答(Murtaugh et al., 2002)。值得注意的是关于PRRSV的先天免疫和适应性免疫应答的猪群中已经观察到显著变异 (Xiao et al., 2004; Royaee et al., 2004)。这种可变性可能表现出在幼龄或免疫过PRRSV疫苗株的猪中见过的临床结果不一致(Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a,b)。因此，该病毒与宿主之间的相互作用的最终结果将由主体克服固有的PRRS病毒的倾向，能够防止和抑制其感染过程中即时性发展的保护先天或获得性免疫。

PRRSV的免疫保护的定义

对于临床者存在的理由是就一个病毒先天免疫和适应性免疫反应的研究制定战略以引发保护性免疫应答。

在PRRSV的免疫机制的标识的情况下，负责调解的保护性免疫抗PRRSV带来以下几个原因显著挑战。首先，疫苗接种可降低病毒血症的持续时间和幅度以下的实验性攻击(van Woensel et al., 1998; Verheije et al., 2003)，病毒血症的减少未必在与PRRSV感染相关联的其他临床指标的严重程度相称的改善相关，如体重增加，发热，呼吸窘迫或前哨猪的病毒传输的减少率。(Nodelijk et al, 2001; Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a)。由林登等人进行的研究(2003) ，在两个不同的年龄组PRRS病毒被感染的未免疫猪，还注意到类似的缺乏病毒血症和临床体征之间的相关性。在病毒血症的研究中，发现年轻动物(2月龄)和(6月龄)相比更大的频率附带较高的病毒滴度，年长动物显示出更严重临床体征。解密PRRSV生物学的难度在于进一步揭示突变的显着程度和由同一研究者进行连续试验的不可再现(Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a,b)。

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蓝耳病免疫的棘手问题

猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是猪的一种重要的经济疾病，以流产，死胎和弱胎为特征。在其非生殖的状态，这种综合征对年轻的猪较年长的猪的影响更严重，其中表现为临床上降低生长速度，饲料效率和肺炎，这种现象可由其与其它病原体共同感染时更加严重 (Thacker, 2004; Klinge et al., 2009)。本病病原体是一种RNA病毒(PRRSV)属于动脉炎病毒，感染巨噬细胞(Wensvoort et al., 1991; Collins et al., 1992)。PRRSV表现出显著程度的遗传多样化(Murtaugh et al., 1998; Key et al., 2001; Goldberg et al., 2003)。PRRSV有两种基因型，记类型1(欧洲型)和2 [北美(NA)型]。在北美， 2型PRRSV是在该领域的优势基因型，其中基于ORF5序列的全面收集，2型PRRSV已经分为九个不同谱系(Shi et al., 2010)。值得注意的是，在过去10年2型PRRSV的基因组发生了重大转变，发生了从加拿大多个引入美国中西部病毒的结果(Shi et al., 2013)。这些病毒是现在流行并逐渐取代了属于谱系6至9(美样)原来的本地病毒，并已被谱系1(加样)病毒主要取代。列入谱系1的臭名昭著的PRRS病毒与RFLP1-8-4和1-22-2类型，其中，相对于原来的美国样谱系6-9似乎是更致命的，在猪群中生长到较大的滴度，并且更容易分散形成气溶胶(Shi et al., 2013)。

在实验条件下，针对这种病原体的当前可用的经修饰的活病毒( MLV)疫苗被证明具有可以给猪提供从随后的来自非转基因发散(同源)株挑战的足够免疫保护(Lager et al., 1997a, b)，和由不同的基因部分保护针对(异源)株的抗感染(Osorio et al., 1998; Lager et al., 1999; Mengeling et al., 2003a, b)。基于在美国的商业运作中稳定增长的猪蓝耳病的患病率由美国农业部动植物检疫局以及从疫苗接种和攻击研究的试验(Halbur，2003)结果报道，可以合理地说明由目前可用的修饰的PRRS活病毒疫苗提供给猪的保护性免疫的总体水平在商业设置被认为是不充分的。这种情况可以归因于由活的经修饰的野生型水平病毒疫苗引发的明显缺乏发展的足够强的保护性免疫效应机能。这种情况是由猪受野生型PRRSV的感染(Nelson et al.,1994; Loemba et al., 1996; Vezina et al., 1996; Yoon et al., 1995; Albina et al., 1998b; Gonin et al., 1999)，或者他们接种该病毒的减毒活形式(Labarque et al., 2000; Ostrowski et al., 2002)引发的旺盛生产的非中和抗体的事实证明。与此相反，一过性T细胞介导的PRRSV特异性淋巴细胞增生性到4周后感染及持续的9(Bautista and Molitor, 1997)至14周(Lopez-Fuertes et al., 1999)都响应检测。此外，此时间间隔期间， IFN-γ的有限分泌细胞(SC)是产生量的(Meier et al., 2003; Xiao et al., 2004)。有趣的是在没有额外的抗原刺激下，这随后的五个月内极性反转，表现为通过降低抗体反应，并逐渐增加在IFN-γ应答的强度(Meier et al., 2003)。初始抗体为主的免疫应答并不是抗原刺激不足的结果，因为无论是商业佐剂疫苗接种(Meier et al., 2003)或者是接种猪的加强免疫(Bassaganya-Riera et al., 2004)增强的病毒特异性细胞介导免疫(CMI)。因此， PRRSV似乎天生刺激的其特征在于通过一个丰富的病毒特异性的非中和抗体应答和一个不平衡的有限免疫应答，但潜在的保护的T辅助细胞(Th)1类IFN-γ的应答(Murtaugh et al., 2002)。值得注意的是关于PRRSV的先天免疫和适应性免疫应答的猪群中已经观察到显著变异 (Xiao et al., 2004; Royaee et al., 2004)。这种可变性可能表现出在幼龄或免疫过PRRSV疫苗株的猪中见过的临床结果不一致(Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a,b)。因此，该病毒与宿主之间的相互作用的最终结果将由主体克服固有的PRRS病毒的倾向，能够防止和抑制其感染过程中即时性发展的保护先天或获得性免疫。

PRRSV的免疫保护的定义

对于临床者存在的理由是就一个病毒先天免疫和适应性免疫反应的研究制定战略以引发保护性免疫应答。

在PRRSV的免疫机制的标识的情况下，负责调解的保护性免疫抗PRRSV带来以下几个原因显著挑战。首先，疫苗接种可降低病毒血症的持续时间和幅度以下的实验性攻击(van Woensel et al., 1998; Verheije et al., 2003)，病毒血症的减少未必在与PRRSV感染相关联的其他临床指标的严重程度相称的改善相关，如体重增加，发热，呼吸窘迫或前哨猪的病毒传输的减少率。(Nodelijk et al, 2001; Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a)。由林登等人进行的研究(2003) ，在两个不同的年龄组PRRS病毒被感染的未免疫猪，还注意到类似的缺乏病毒血症和临床体征之间的相关性。在病毒血症的研究中，发现年轻动物(2月龄)和(6月龄)相比更大的频率附带较高的病毒滴度，年长动物显示出更严重临床体征。解密PRRSV生物学的难度在于进一步揭示突变的显着程度和由同一研究者进行连续试验的不可再现(Labarque et al., 2003; Mengeling et al., 2003a,b)。

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在伪狂犬病病毒有正相关的防护的疾病和IFN-γ的强度与病毒中和抗体有相同强度的结论已经确立(Zuckermann et al., 1998; 1999; van Rooij et al.,2004)。然而，在PRRSV保护免疫和体液和/或细胞之间的联系的情况下，通过疫苗接种引发的免疫适应性免疫应答已经被越来越难以建立在该疾病呼吸形式有关，PRRSV的类似关系可能会或可能不会被观察到的(Meier et al., 2004)。因此，鉴定负责调解抗PRRSV的保护性免疫的机制需要监视体液和细胞接种(Meier et al, 2003, 2004)的两个免疫应答的研究，并测量此病毒引起繁殖障碍和肺炎的程度来衡量免疫保护力(Lager et al., 1999)。值得注意的是，近期，相关领域的研究，我们已经注意到母猪流产/死胎的减少和PRRSV特异性的IFN-γ SC在他们的血液相对频率呈正相关(Lowe et al., 2004)，虽然此相关性不总是明显(Lowe et al., 2005)。

Osorio等(2002)的研究已经表明，病毒中和抗体能够提供消毒的免疫力抗PRRSV引起的繁殖障碍。策略设计为初始反应的偏压转移到非中和抗体的产生对PRRSV更大的Th1类免疫的强烈启发，响应包括病毒中和抗体的发展是值得探讨的，因为它们可以引导针对这种病原体的改进疫苗的开发。由该病毒的免疫反应的异常的动力学需要开发方法，证明在接种病毒强毒和后续的细胞介导的免疫应答缺乏显着增加。IFN-γ针对PRRSV应答似乎在第一次接触时确定这种病菌，只最低限度地影响病毒再暴露。此外，在与野生型病毒免疫猪的挑战(Foss et al., 2002)或加强免疫用疫苗MLV(Meier et al., 2003)已经观察到IFN-γ的应答相似有限变更。值得注意的是，以前曾多次接触到MLV疫苗的免疫猪，对PRRSV的T细胞增殖反应也不会上升，相比通过相同的疫苗在幼猪引起抑制(Bassaganya-Riera et al., 2004)。该负责这一不同寻常的作用机理目前尚不清楚，但可能与病毒在感染部位相关淋巴组织的持久性有关(Xiao, et al., 2004)。病毒的这种持续存在可能不利的是由于PRRSV的内在未知的生物学特性后续反应的影响。显然，进一步研究将需要澄清PRRSV感染的结果如何是由IFN-γ的强度影响由记忆性T细胞，以及由病毒中和抗体介导的响应。

PRRSV的先天免疫反应

PRRSV感染的一种特性，即可能有助于对特定细胞介导的发育迟缓的免疫反应，明显缺乏足够的IFN-α响应于病毒感染。通常，病毒感染的细胞分泌I型干扰素和幼稚T细胞亚群的释放细胞因子相互作用，以促进其转化为病毒特异性的IFN-γ SC(Cella et al., 2000; Cousens et al. 1999; Kadowaki et al., 2000; Biron, 2001; Levy et al., 2003)。与此相反，暴露于PRRSV的IFN-α响应是几乎不存在。急性感染PRRSV时猪的肺部产生IFN -α要么几乎检测不到，或159倍低于另一种病原体猪呼吸冠状病毒(PRCV)(Buddaert et al. 1998; van Reeth et al., 1999)。这种由病原体缺乏有效刺激IFN- α的产生，将预期对宿主的免疫应答自适应性质的显著冲击，因为IFN- α上调IFN-γ的基因表达，从而控制所述主要路径来促进适应性免疫，即T细胞介导的IFN-γ反应和抗病毒免疫的发展防御(Cousens et al. 1997; Levy et al., 2003)。在这方面，它已成为明显的在病毒感染的先天和获得性免疫之间的链路，是通过树突状细胞与I型干扰素的相互作用(Montoya et al., 2002; Though, 2004)和T细胞功能的树突状细胞控制偏振(Kapsenberg, 2003)。该产生IFN-α的浆样树突状细胞(pDC细胞)具有促进自分泌作用的功能和必要的共刺激分子和随后的它们的最佳表达的表型活化能力，使幼稚T细胞分化成的IFN-γ -SC(Cella et al., 2000; Kadowaki et al., 2000; Fitzgerald-Bocarsly et al., 2002; Montoya et al., 2002; Honda et al., 2003)。据推测，PRRSV是IFN-α的不良诱导，因为不像传染性胃肠炎病毒通过pDC细胞生产(Charley et al., 1990; Nowacki et al., 1993)，α-型CpG寡核苷酸(Guzylack-Piriou et al., 2004)没有刺激由培养的猪外周血单个核细胞的IFN -α分泌(Albina et al., 1998a; Calzada-Nova, et al., 2010)。直接检查PRRS病毒与猪的pDC的相互作用结果可能就会发现对这种病毒的免疫生物学的重要信息，特别是因为这种病毒是敏感的IFN- α的抗病毒效果(Albina et al., 1998a)。

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使用抗病毒免疫的小鼠模型中已经表明，在不存在IFN- α /β的产生，细胞因子IL-12(Orange and Biron 1996)可提高病毒特异性T细胞IFN - γ的产生的(Cousens et al. 1999)。因此，两个替代路线(IL-12或I型干扰素依赖)可导致一种自适应的Th 1细胞介导的免疫响应与有效的抗病毒效果(Biron, 2001)。根据涉及不到IFN-α的必要量，IL-12能提供必要的动力用于抗病毒的IFN-γ的发展回应。在这方面， IL-12的mRNA表达已经在感染PRRSV的猪巨噬细胞中检测到(Thanawongnuwech et al., 2001)，并在短暂存在PRRSV感染猪肺脏(Chung and Chae, 2003)。然而，这种病菌也是明显的IL- 12产生的不良刺激，因为IL- 12的量可以忽略不计，mRNA或蛋白是由猪PBMC在体外暴露于PRRSV产生(Royaee et al., 2004; Calzada-Nova et al., 2010)。

阈值刺激以提高对PRRS病毒的保护性免疫

以补偿该猪与PRRSV的感染引起先天细胞因子刺激表观不足，新型佐剂已被用于免疫接种期间。IL-12在与活或死PRRSV疫苗的结合导致增生性淋巴组织增加响应该病毒(Wee et al., 2001)，和提高了宿主的IFN-γ反应修饰的PRRSV活疫苗一样效果(Foss et al., 2002)。类似地，在以注射可表达外源IFN-α的cDNA(PIÑA)的形式，发现施加的疫苗佐剂效应诱导的IFN-γ反应对抗PRRS病毒(Meier et al., 2004)。值得注意的是，在没有显著改变的体液免疫应答已经发展到在这些处理的结果中观察到。因此，即使这种干预在PRRSV的免疫接种，通常起效快，抗PRRSV抗体生产的开始和延迟的外在VN抗体(Labarque et al., 2000; Ostrowski et al., 2002; Meier et al., 2003)仍发生。我们已经观察到提供IFN-α的cDNA的细胞介导的免疫应答对强度有更显着的和持久的效果(Meier et al., 2004)。同样，引进IFN-α的已知诱导剂用于猪，poly I:C (Derbyshire and Lesnick, 1990)，疫苗接种过程中发现暂时放大量的PRRSV的特异性IFN-γ SC，但IFN-α的编码质粒在提高IFN-γ的效率不高的响应于该疫苗。该免疫过程中的夹杂物或者IL-12和IFN-α的增加，观察干扰素- γ反应PRRSV的强度验证这两个天生的细胞因子的指导建议的作用在猪的Th1细胞的体内分化，并有助于解释差的病毒特异性的IFN-γ反应，通常是猪接触PRRSV的结果(Meier et al., 2003; Xiao et al., 2004)。但是应当指出的是蓝耳病疫苗的MLV的功效是通过简单地改善在猪肺泡巨噬细胞生产疫苗病毒而不是在猴细胞(Calzada-Nova et al., 2012)。显然，对于抵抗PRRS病毒引起的生物保护的质量和效益有改进的余地。符合我们先前假设的IFN-α的重要作用在引发抗PRRS病毒的保护性免疫的概念在最近的研究中发现在我们的实验室中开发该PRRS活病毒疫苗株G16X，这是能够引发体内显著IFN-α应答的，刺激显著的保护水平发展的免疫力强毒Na型PRRS病毒分离株的基因是不同的(异源)疫苗。PRRS病毒衍生属于北美血统谱系5，是能够引起对基因的发散性和高毒力PRRSV分离NADC20的保护性免疫充足水平，这是一个非典型(ATP)的菌株属于谱系8，与从严重单独的2011年位于美国中西部种猪群爆发猪蓝耳病中分离的RFLP 1-22-2相比更现代的血统1(加拿大样)(Zuckermann et al., unpublished)。这种新型病毒疫苗提供保护性免疫充足的水平，随着越来越多的证据表明PRRSV ORF5的基因同源性的挑战菌株和异源毒株之间的的能力一致的相似度疫苗是不能引起预测程度的保护性免疫(Prieto et al., 2008)，而是因为我们有假定的，更多的是与其中的疫苗制备的宿主细胞的类型(Calzada-Nova et al., 2012)，如疫苗的很好的生物特性有关。

结论

很明显，感染或接种PRRSV在猪引发免疫应答是不足以提供现场满意的病毒的保护性免疫。 PRRS病毒引发免疫应答即其特征在于，非中和抗体的丰度和IFN-γ SC很少。在这个时间负责产生这种类型的免疫分子途径是未知的，但根据我们的研究(Meier et al., 2004)，它可能涉及到有限的诱导IFN−α和IL-12产生和/或固有的病毒因素结构促进这种反应。我们建议，宿主对PRRSV的强体液免疫偏差主要负责疫苗的开发困难当作有效的领域。

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PRRSV的遗传变异和毒力的影响

猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是一种主要的造成每年巨大经济损失的猪病原体。PRRS病毒首先在80年代后期的北美地区出现，近同步与它作为一种新型强效的猪疾病的病原体在欧洲的出现。没多久，大多数饲养猪的国家该病毒的传播或检测成为全球相关的问题。迄今为止，PRRSV的进化起源不是众所周知，虽然在牛群回顾性血清学筛查表明在猪体内散发，至少几年前它的正式认可或“崛起” 几个病毒。几个假设已提出试图解释猪蓝耳病的出现，但是每个人都有其不足之处。

对PRRSV的起源假说的一个假设跨物种的事件中，父母PRRS病毒样病毒跨越到猪和演变成PRRSV前居住在啮齿类动物。有这样一个隔离祖应变成为可能，它可能提供比较之间的遗传差异的第一次机会亲株和PRRSV原型株。差别的程度会提供多少遗传变化线索是足以建立一个新的物种以及出现新致病株。不幸的是，没有这样的祖PRRSV状病毒已被检测到。

遗传变异性及其与毒力的第一暗示可以从最初出现本身来衡量。蓝耳病在北美和欧洲的临床表现被认为是严重的许多呈现症状共享。令人震惊的是原型序列隔离在两个大洲，每个不同超过三分之一的其他所有排列基因组位点。其结果，第一就是蓝耳病的表现做了不需要的病原体，以符合缩小遗传多样性的界限。由于最初的爆发，已在各种数据库中选择的PRRSV基因逐步建立顺序沉积在该领域努力评估多样性，并保持它的变化轨迹。研究这些公共数据库的整体称为多样性，指示所有分离到的日期是完全为两个原型分离株中的任一种(因此，两个指定基因型)。没有中间体已被发现。不过，可能是每一个仍然是可观遗传多样性基因型(更多的是在1型较2型)。对于每个基因型，不时有特别的报告 “有毒”的爆发。然而，一个在链接到致病程度的改变的遗传多样性的主要障碍是缺乏评估无毒性横跨爆发，使得有意义的比较的标准化方案时间和空间上是有问题的。另外一个主要的障碍是测序资料涉及一种的PRRSV基因组的非常有限的区域，因而未必保持的信息来连接到基因变化改变的毒力。

尽管上述的缺点，有一些例子，其中在遗传多样性的变化导致了特别致命猪蓝耳病疫情。所有遵循演示方案，其中有明确的证据表明实施例PRRS病毒系统发育的有毒爆发菌株不同于任何已知的地方性差异或多样性来自注射疫苗牛群。全球2型PRRSV的发展史表明PRRSV首次引入中国的来自北美的单一株围绕着90年代中期逐渐引领它成为流行株。2006年，“高狂热”蓝耳病爆发而该国大多数影响了蔓延到200万头猪。所有的爆发菌株从周期有密切的相互关系，但显然从他们出现了有别于流行的多样性。第二个例子是1996年“流产风暴”的报道。这时候系统学表示菌株属于独立的爆发，但所有这些都是进化谱系显著不同那些在其上的疫苗被设计已被预先施用至该畜群。第三个例子是在明尼苏达州，2001年其他地区MN184相关疫情再次，从爆发所有的集群分离在一起，但没有与该地区特有的多样性。这是令人惊讶的，因为是在主动监测工作监控，这使得它难以解释的多样性突然改变该地区的遗传多样性。后来它被证明加拿大安大略暴发菌株循环多样性紧密相关。突然从北边的引入使解释缺乏直接关联到地方的多样性，同时展示如何在遗传多样性变化的牛群发生了蓝耳病引发的致命事件。总之，PRRS是可变的，其严重性清楚地表明，现在普遍认为这种可变性至少部分的广泛的遗传多样性之间循环的PRRSV毒株的结果。为了精细地划分致病性变化相关的病毒基因组位点的进化，其过程步骤需规范的毒力评估，以切换至更全面的PRRSV序列监视和完整的病毒基因组的测序。