醫(yī)學(xué)微生物學(xué)-授課講稿:第二十一章 腸道感染病毒

第二十一章 腸道感染病毒

腸道感染執(zhí)業(yè)醫(yī)師病毒主要通過污染的飲食物，經(jīng)消化道傳播，其病毒種類繁多，包括小RNA病毒科的人類腸道病毒，呼腸病毒科中的輪狀病毒屬、腸道腺病毒/杯狀病毒和星狀病毒等。這些病毒主要經(jīng)糞—口途徑感染，引起消化道傳染病。

第一節(jié)  腸道病毒

一、概述

腸道病毒（enterovirus)歸屬于小RNA病毒科（Picornaviridae),有67個血清型。人類腸道病毒包括：

1．脊髓灰質(zhì)炎病毒（poliovirus)有1、2、3三型；　

2．柯薩奇病毒(coxsackievirus)分A、B兩組，A組包括1~22，24型；B組包括1~6型；

3．人腸道致細(xì)胞病變孤兒病毒（簡稱�？刹《�)（entericcytopathogenichumanorphanvirus,ECHO)包括1~9，11~27，29~33型。

4．新腸道病毒，為1969年后陸續(xù)分離到的，包括68，69，70和71型。

二、生物學(xué)性狀

病毒呈球形，直徑24～30nm，核衣殼呈二十面體立體對稱，無包膜。病毒衣殼由60個殼粒組成，每個殼粒由VP1、VP2、 VP3和VP4四種病毒多肽組成（如下圖所示)。VP1、VP2和VP3均暴露在病毒衣殼的表面，帶有中和抗原位點，VP1還與病毒吸附有關(guān)；VP4位于衣殼內(nèi)部，一旦病毒VP1與受體結(jié)合后，VP4即被釋出，衣殼松動，病毒基因組脫殼穿入。

病毒的基因組為單正鏈RNA，長約7.4kb,兩端為保守的非編碼區(qū)，在腸道病毒中同源性非常顯著，中間為連續(xù)開放讀碼框架。此外，5’端共價結(jié)合一小分子蛋白質(zhì)Vpg，與病毒RNA合成和基因組裝配有關(guān)；3’端帶有polyA尾，加強了病毒的感染性。病毒RNA為感染性核酸，進入細(xì)胞后，可直接起mRNA作用，轉(zhuǎn)譯出一個約2200個氨基酸的大分子前體蛋白(polyprotein),經(jīng)酶切后形成病毒結(jié)構(gòu)蛋白VP1～VP4和功能性蛋白。

腸道病毒抗原性都不一樣，目前實際上共有67個血清型，病毒對理化因素的抵抗力較強，在污水和糞便中可存活數(shù)月；在胃腸道能耐受胃酸，蛋白酶和膽汁的作用；在pH3～9時穩(wěn)定，對熱、去污劑均有一定抗性，在室溫下可存活數(shù)日，但50?C可迅速破壞病毒，1mol/LMgCl2或其它二價陽離子，能顯著提高病毒對熱的抵抗力。

三、致病性與免疫性

90％以上的腸道病毒感染為隱性感染或只出現(xiàn)輕微的上呼吸道感染或流感樣癥狀：其感染特征是病毒在腸道中增值卻很少引起腸道疾病；不同腸道病毒可引起相同的臨床綜合征，同一種病毒可引起幾種不同的臨床疾病。

傳染源是患者或無癥狀帶毒者；傳播主要通過糞-口途徑，腸道病毒以上呼吸道、咽喉和腸道為侵入門戶，先在局部粘膜和咽、扁桃體等淋巴組織和腸道集合淋巴結(jié)中初步增殖，然后釋放入血，形成第一次病毒血癥，擴散至帶有相應(yīng)受體的靶組織，在靶組織中再次增殖后，引起第二次病毒血癥和臨床癥狀。脊髓灰質(zhì)炎病毒識別的受體為免疫球蛋白超家族的細(xì)胞粘附分子，只有很少的組織表達(dá)這種受體，如脊髓前角細(xì)胞、背根神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、運動神經(jīng)元、骨骼肌細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等，因而限制了它的感染范圍�！�

腸道病毒所致的主要疾病有：

1、脊髓灰質(zhì)炎：脊髓灰質(zhì)炎病毒是脊髓灰質(zhì)炎的病原體。病毒侵犯脊髓前角運動神經(jīng)細(xì)胞，導(dǎo)致弛緩性肢體麻痹，多見于兒童，故亦稱小兒麻痹癥。機體免疫力的強弱顯著影響其結(jié)局。至少90%的感染者表現(xiàn)為隱性感染；約5%產(chǎn)生流產(chǎn)感染。病人只出現(xiàn)發(fā)熱、頭痛、乏力、咽痛和嘔吐等非特異性癥狀，并迅速恢復(fù)；在1%~2%的病人，病毒侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)和腦膜，產(chǎn)生非麻痹型脊髓灰質(zhì)炎或無菌性腦膜炎，患者除有上述非特異性癥狀外，還有頸背強直、肌痙攣等癥狀。只有0.1%~2.0%的病人產(chǎn)生最嚴(yán)重的結(jié)局,包括暫時性肢體麻痹,永久性弛緩性肢體麻痹,以及極少數(shù)患者發(fā)展為延髓麻痹,導(dǎo)致呼吸、心臟衰竭死亡。
　　由于有效的疫苗預(yù)防，脊髓灰質(zhì)炎病毒野毒株的感染已顯著減少，甚至罕見，但疫苗相關(guān)麻痹型脊髓灰質(zhì)炎病例的出現(xiàn)應(yīng)引起足夠的重視。

2、無菌性腦膜炎、腦炎和輕癱瘓

3、皰疹性咽峽炎

4、手足口病

5、流行性胸痛

6、心肌炎和心包炎

7、眼病

腸道病毒感染后，患者可獲得長期而牢固的特異性免疫，主要以體液免疫為主。在保護性免疫中抗體具有重要作用。sIgA可阻止病毒在咽喉部、腸道內(nèi)的吸附和初步增殖；血清中和抗體可阻止病毒向靶組織擴散和隨后引起的疾病。中和抗體在病毒感染后2～6周達(dá)高峰，并能持續(xù)多年，甚至終生，對同型病毒具有較牢固的免疫力。

四、微生物學(xué)檢查法

1．病毒分離與鑒定　

病人的血液、腦脊液、心包液、咽拭和糞便等標(biāo)本加抗生素處理后，接種猴腎原代或傳代細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)中增殖，產(chǎn)生細(xì)胞病變。用中和試驗進一步鑒定其型別。

2．血清學(xué)試驗　　用發(fā)病早期和恢復(fù)期雙分血清進行中和試驗，若血清抗體有4倍或以上增長，則有診斷意義。

此外，用核酸雜交、PCR等分子生物學(xué)方法可檢測病毒基因組的存在而進行快速診斷。同時可根據(jù)毒株核苷酸組成或序列的差異，或酶切位點的不同等來區(qū)別疫苗株與野毒株。

五、防治原則

自從50年代中期和60年代初期滅活脊髓灰質(zhì)炎疫苗（IPV，Salk苗)和口服脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗（OPV，Sabin苗)問世并廣泛應(yīng)用以來，脊髓灰質(zhì)炎發(fā)病率急劇下降，絕大多數(shù)發(fā)達(dá)國家已消滅了脊髓灰質(zhì)炎野毒株，但在非洲、中東和亞洲發(fā)展中國家仍有野毒株的存在，因此疫苗主動免疫應(yīng)繼續(xù)加強，盡早實現(xiàn)WHO提出的2000年在全球消滅脊髓灰質(zhì)炎的宿愿。

目前，IPV和OPV都是三價混合疫苗（TIPV或TOPV)，免疫后都可獲得抗三個血清型脊髓灰質(zhì)炎感染的免疫力。

OPV口服免疫類似自然感染，既可誘發(fā)血清抗體，預(yù)防麻痹型脊髓灰質(zhì)炎的產(chǎn)生，又可刺激腸道局部產(chǎn)生sIgA，阻止野毒株在腸道的增殖和人群中的流行。此外，服苗后OPV在咽部存留1~2周，從糞便中排出達(dá)幾周，因而疫苗病毒的傳播使接觸者形成間接免疫。我國自1986年實行衛(wèi)生部頒布的2月齡開始連服三次TOPV，每次間隔一個月，4歲時加強一次的免疫程序可保持持久免疫力。

IPV不能產(chǎn)生腸道免疫，接種劑量大，使用不方便，免疫接種面必須廣泛等缺點使其在世界范圍內(nèi)很快被OPV所代替。事實上80年代后期最初的滅活疫苗已改進為抗原性較好的增效IPV，三劑疫苗接種后，抗三個型別抗體的產(chǎn)生率為99%~100%，也能誘導(dǎo)低水平的粘膜免疫。芬蘭、法國、荷蘭、挪威、瑞典使用IPV后已控制并消滅了脊髓灰質(zhì)炎，證明了IPV的效果。

  Sabin疫苗（TOPV)和Salk疫苗（TIPV)的比較如下表所示：

項   目   Sabin疫苗（TOPV)   Salk疫苗（TIPV)

接種方法   口服糖丸肌肉注射

抗體產(chǎn)生   SIgA、血清抗體 血清抗體

間接免疫   能通過接種者糞便

 排毒免疫更多人群

穩(wěn)定性 差,不易保存易保存

副作用 極少數(shù)引起VAPP

免疫效果   更好好 

由于OPV熱穩(wěn)定性差，保存、運輸、使用要求高，有毒力回復(fù)的可能，特別是從1979年以來，美國所發(fā)生的麻痹型脊髓灰質(zhì)炎都與疫苗株有關(guān)，所謂疫苗相關(guān)麻痹型脊髓灰質(zhì)炎（VAPP)，因此，新的免疫程序建議最初兩次免疫使用IPV以排除VAPP發(fā)生的危險。

第二節(jié)  輪狀病毒

一、概述

輪狀病毒是1973年澳大利亞學(xué)者Bishop等在急性非細(xì)菌性胃腸炎兒童十二指腸粘膜超薄切片中首次發(fā)現(xiàn)，是人類、哺乳動物和鳥類腹瀉的重要病原體。　　二、生物學(xué)性狀

形態(tài)：病毒顆粒為球形，直徑60～80nm，雙層衣殼，無包膜，負(fù)染后在電鏡下觀察，病毒外形呈車輪狀。（如下圖所示)

基因組及其編碼的蛋白質(zhì)：病毒核心有病毒核酸和RNA合成酶，其核酸為雙鏈RNA，約18550bp，由11個基因片段組成。每個片段含一個開放讀碼框架，分別編碼6個結(jié)構(gòu)蛋白（VP1、VP2、VP3、VP4、VP6、VP7)和5個非結(jié)構(gòu)蛋白（NSP1~NSP5)。

VP6位于內(nèi)衣殼，為組和亞組特異性抗原；VP4和VP7位于外衣殼，VP7為糖蛋白，是中和抗原，決定病毒血清型，VP4為病毒的血凝素，亦為重要的中和抗原。VP!~VP3位于核心。

非結(jié)構(gòu)蛋白為病毒酶或調(diào)節(jié)蛋白，在病毒復(fù)制中起主要作用。

分型：根據(jù)內(nèi)衣殼VP6的抗原性，輪狀病毒可分為7個組（A~G)。A組輪狀病毒根據(jù)VP6又分為4個亞組（I、II、I+II、非I非II)。另外A組根據(jù)表面中和抗原VP7和VP4分14個G血清型（VP7為糖蛋白)和19個P血清型（VP4為蛋白)。

抵抗力：在糞便中存活數(shù)天到數(shù)周。耐乙醚、酸、堿和反復(fù)凍融，pH適應(yīng)范圍廣（pH3.5～10)。在室溫下相對穩(wěn)定，55?C30分鐘可被滅活.

三、致病性和免疫性

輪狀病毒呈世界性分布，A～C組輪狀病毒能引起人類和動物腹瀉，D～G組只引起動物腹瀉。A組輪狀病毒最為常見，主要流行的血清型為G1P8、G2P4、G3P8和G4P8，是引起6個月～2歲嬰幼兒嚴(yán)重胃腸炎的主要病原體占病毒性胃腸炎的80%以上，是導(dǎo)致嬰幼兒死亡的主要原因之一。傳染源是病人和無癥狀帶毒者，病人每克糞便中排出的病毒體可達(dá)1010個，糞-口是主要的傳播途徑。病毒還可能通過呼吸道傳播，從有呼吸道癥狀兒童的呼吸道分泌物中曾檢出輪狀病毒的存在，在動物中已證明氣溶膠可傳播病毒。溫帶地區(qū)晚秋和冬季是疾病發(fā)生的主要季節(jié)。

病毒侵入人體后在小腸粘膜絨毛細(xì)胞內(nèi)增殖，病毒基因產(chǎn)物VP4為主要致病因子，造成細(xì)胞溶解死亡，微絨毛萎縮、變短、脫落；腺窩細(xì)胞增生、分泌增多，導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉，水和電解質(zhì)的喪失。潛伏期為24~48小時，突然發(fā)病，發(fā)熱、水樣腹瀉、嘔吐和脫水，一般為自限性，可完全恢復(fù)。但當(dāng)嬰兒營養(yǎng)不良或已有脫水，若不及時治療，是導(dǎo)致嬰兒死亡的主要原因。

B組病毒可在年長兒童和成人中產(chǎn)生暴發(fā)流行，但至今僅在我國有過報道。1982～1983年，該組病毒在我國東北，西北礦區(qū)青壯年工人中引發(fā)了大規(guī)模霍亂樣腹瀉流行，患者達(dá)數(shù)十萬人。

C組病毒對人的致病性類似A組，但發(fā)病率很低。

感染后機體可產(chǎn)生型特異性抗體IgM和IgG，對同型病毒有保護作用，特別是腸道sIgA。對異型只有部分保護作用，細(xì)胞免疫亦有交叉保護作用。
　　四、微生物學(xué)檢查法

1、檢測病毒或病毒抗原

由于在腹瀉高峰時，患者糞便中存在大量病毒顆粒，運用電鏡、ELISA或乳膠凝集試驗很容易檢出病毒或其抗原。輪狀病毒有特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用直接電鏡檢查，其診斷率達(dá)90%～95%。直接或間接ELISA法檢測輪狀病毒，既可定量亦能進行G、P分型。

2、分子生物學(xué)檢測技術(shù)：使用聚丙烯酰胺凝膠電泳法，根據(jù)A、B、C三組輪狀病毒11個基因片段特殊分布圖形進行分析判斷，在臨床診斷和流行病學(xué)調(diào)查中有重要意義，使用RT-PCR法不僅檢測靈敏度高，利用引物設(shè)計技術(shù)還可進行G、P分型。

3、細(xì)胞培養(yǎng)：輪狀病毒可在原代猴腎細(xì)胞傳代MA104猴腎上皮細(xì)胞等中增殖，胰酶預(yù)處理病毒可加強其對細(xì)胞的感染性，但因病毒培養(yǎng)程序較復(fù)雜，非臨床診斷常用方法。

五、防治原則　

主要是控制傳染源，切斷傳播途徑，嚴(yán)密消毒可能污染的物品。另外，洗手也很重要。治療主要是及時輸液，糾正電解質(zhì)平衡等支持療法，以減少嬰兒的死亡率。特異性減毒活疫苗正在研究中。大多疫苗來自猴和牛輪狀病毒，因它們與人輪狀病毒有共同抗原，但對人不致病，故可提供交叉保護，以減輕病情。利用基因重組含有人輪狀病毒主要流行血清型的基因片段的疫苗正在進行人群試驗，效果與自然感染獲得的保護相似，可望獲得批準(zhǔn)應(yīng)用。

第三節(jié)　　其他

一、腸道腺病毒

腸道腺病毒(entericadenovirus,Ead)40、41、42三型已證實是引起嬰兒病毒性腹瀉的第2位病原體。因腹瀉而住院治療的病人中，15%是由腸道腺病毒引起的。根據(jù)DNA同源性和血凝格局，它們歸屬于人類腺病毒F組，其形態(tài)結(jié)構(gòu)、基因組成、復(fù)制特點、致病和免疫與其它腺病毒基本一致，但不易在通常用于分離腺病毒的細(xì)胞中增殖，后用腺病毒5型DNA轉(zhuǎn)染的人胚腎細(xì)胞，能持續(xù)表達(dá)E1A和E1B的Graham細(xì)胞才分離成功。我國學(xué)者應(yīng)用A549細(xì)胞分離40型亦獲得成功。世界各地均有小兒腺病毒胃腸炎報告，主要經(jīng)糞-口傳播，四季均可發(fā)病，以夏季多見。主要侵犯5歲以下小兒，引起腹瀉，很少有發(fā)熱或呼吸道癥狀。

二、杯狀病毒

引起人類胃腸炎的杯狀病毒(calicivirus)包括小圓形結(jié)構(gòu)化病毒（smallroundstructuredvirus，SRSV)和“典型”杯狀病毒（“classic”calicivirus)。SRSVs與其它在腸道中發(fā)現(xiàn)的小圓形病毒之間的區(qū)別是有明顯的表面結(jié)構(gòu)和高低不平的棱（‘ragged’edge)，其原型病毒為1972年在美國Norwalk一所小學(xué)流行性胃腸炎暴發(fā)中發(fā)現(xiàn)的諾瓦克（Norwalk)病毒。SRSVs病毒成員龐雜，現(xiàn)根據(jù)其基因序列，已將SRSVs分為兩個基因組。

“典型”杯狀病毒于1976年從小兒糞便中發(fā)現(xiàn)，屬人杯狀病毒（HuCVs)。其形態(tài)特點是其表面有杯狀凹陷，棱高低不平。如沿三重對稱軸觀察時可見中間1個，四周6個杯狀凹陷（如下圖所示)。

杯狀病毒科的特點是球形，SRSVs大小約27nm，HuCVs31～38nm，無包膜�；�因www.med126.com組為正單鏈RNA，7.3～7.7kb，有三個開放讀碼框架。只有一種衣殼蛋白。尚不能細(xì)胞培養(yǎng)，也無合適動物模型。

SRSV是世界上引起非細(xì)菌性胃腸炎暴發(fā)流行最重要的病原體，血清學(xué)研究也證實這一點。流行季節(jié)為冬季，可累及任何年齡組，學(xué)校、家庭、醫(yī)院、度假村等集體機構(gòu)均可發(fā)生流行。在美國成人無菌性急性胃腸炎的暴發(fā)中有42%由該類病毒引起，我國尚未有暴發(fā)流行的報道。病人、隱性感染者、健康帶毒者為傳染源。糞-口為主要傳播途徑，其次為呼吸道。傳染性強。污染的水源和食物，尤其是海產(chǎn)品是引起流行的重要原因。
　　SRSV感染引起小腸絨毛輕度萎縮和粘膜上皮細(xì)胞的破壞。潛伏期約24小時，突然發(fā)病，惡心、嘔吐、腹痛和輕度腹瀉，呈自限性，無死亡發(fā)生。感染后可產(chǎn)生相應(yīng)抗體。Norwalk病毒血清流行病學(xué)調(diào)研表明5歲以下抗體陽性率為20%，18～35歲為45%，45～65歲為55%～60%，亦有高達(dá)89.7%的報道。但在發(fā)展中國家，到5歲時抗體檢出率幾達(dá)100%�？贵w保護作用不明確。HuCV主要引起5歲以下小兒腹瀉，但發(fā)病率很低。據(jù)英國報告資料，其引起的腹瀉只占病毒性胃腸炎的0.8%～0.9%。其臨床癥狀類似輕型輪狀病毒感染。

三、星狀病毒

星狀病毒屬包括人、哺乳動物和鳥類星狀病毒。人星狀病毒于1975年從腹瀉嬰兒糞便中分離得到，球形，28～30nm，無包膜，電鏡下表面結(jié)構(gòu)呈星形，有5～6個角（如下圖所示)。

核酸為單正鏈RNA，7.0kb，兩端為非編碼區(qū)，中間有三個重疊的開放讀碼框架。在有胰酶存在下星狀病毒可在某些培養(yǎng)細(xì)胞（如大腸癌細(xì)胞)中生長并產(chǎn)生CPE。
　　該病毒呈世界性分布，糞-口傳播，易感者為5歲以下嬰幼兒，其中5%～20%為隱性感染。在溫帶地區(qū)，冬季為流行季節(jié)，但發(fā)病率只占病毒性腹瀉的2.8%。
　　病毒侵犯十二指腸粘膜細(xì)胞，并在其中大量增殖，造成細(xì)胞死亡，釋放病毒于腸腔中。在急性期，糞中病毒可達(dá)1010病毒體/克，是醫(yī)院內(nèi)感染的主要病原體。潛伏期3～4天，癥狀包括發(fā)熱、頭痛、惡心、腹瀉，后者可持續(xù)2～3天，甚至更長。感染后可產(chǎn)生抗體，3～4歲的兒童抗體陽性率為64%，5～10歲可達(dá)87%，抗體有保護作用，免疫力較牢固。