流感病毒分子生物学研究进展
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中国动物保健2021.06禽流感(avian influenza ,AI )的潜伏期一般较短,通常为4~5d 。
发病时精神沉郁,食欲、饮欲降低甚至废绝,被毛散乱,体温升高,趴卧不动,偶有流泪。
头部、面部水肿,脚鳞发紫出血,肉垂和鸡冠呈干枯紫色,甚至坏死。
呼吸困难,咳嗽,听诊呈啰音;下痢,粪便呈淡黄或白色。
出现神经症状,共济失调,不能站立或行走。
并且该病为人畜共患病,处理不好不但会危害养禽业的经济发展,还会危害人类身体健康。
1禽流感的流行病学特点1.1传染源主要由感染或携带禽流感病毒的鸡、鸭、鹅等家禽,野外野生鸟类,特别是迁徙性水禽相互传染所致。
1.2传播途径主要通过病禽的分泌物、排泄物、尸体,污染的饮水、饲料和其他物体,直接或间接接触引发感染,主要感染途径为呼吸道和消化道,以及直接接触病毒毒株感染。
人工接种可通过气溶胶经口鼻内、气管内、眼结膜、腹腔、肌肉、静脉和泄殖腔内等途径使易感禽类感染。
1.3易感动物禽流感病毒在世界范围内广泛分布。
许多家禽、野禽、人类、特别是鸭等迁徙水禽,发生病毒感染的概率比其他禽类高,而家养的鸡和火鸡所发生的流感最为严重。
1.4特点多为大流行,世界范围流行。
过去呈三年小流行,五年大流行。
该病主要在寒流较多,气温变化大的秋冬、冬春交替季节流行。
2禽流感的检测技术2.1血清学诊断技术中和试验中和试验的操作步骤复杂,容易造成材料的浪费,临床上不常用,但其为最原始的病毒检测技术,常用来做标准与其他检测方法作比较。
本试验常用鸡胚或组织培养细胞作为样本鉴定禽流感病毒。
中和试验是具有高度的灵敏性和特异性的血清学方法,抗体只和病毒上表面抗原相对应,特别是已吸附的宿主细胞上的病毒颗粒表面的抗原相对应。
所以,在某种特定血清型的中和实验中,抗体只和组内的其他病原发生有限的交叉反应。
琼脂扩散试验琼脂扩散试验检测禽流感时,以具有血凝素活性的鸡胚尿囊液作为样品,采用已知的阳性血清和未知抗原进行病毒抗原型的特异性鉴定。
中国动物传染病学报 2010,18(4):76-81Ch i nese Journal o fA n i m al Infecti ous D iseases综述A 型流感病毒致病性及跨种间传播的分子生物学基础黄 梦,童光志(中国农业科学院上海兽医研究所,上海200241)摘 要:A 型流感病毒在温血动物中广泛存在,也是目前导致人类和各种动物流感疾病的主型。
在自然情况下流感病毒感染的宿主范围有一定的特异性,分离自人的流感病毒一般不能在鸡、鸭等禽类体内复制,同样禽流感病毒在灵长类动物体内的复制能力也极差。
但近年来不断发生禽流感病毒(包括H5N 1,H 9N 2,H 7N 7亚型病毒)直接传染给人的事件,而2009年爆发的人类的H1N 1流感的病原则是猪源流感病毒重组而来。
研究证实,流感病毒的致病性及跨种间传播的深层原因是病毒分子结构差异及其与宿主细胞相互作用。
病毒多种结构蛋白和非结构蛋白某些功能位点上氨基酸的差异是病毒致病性及其跨中传播的分子生物学基础。
关键词:A 型流感病毒;H 1N 1流感病毒;致病性;跨种传播中图分类号:S852.659.5文献标识码:A文章编号:1674-6422(2010)04-0076-06收稿日期:2010 07 19作者简介:黄梦,女,硕士研究生,预防兽医学专业通讯作者:童光志,E m ai:l gzt ong @shvr.i ac .cnM OLECULAR BI OLOGY BA SIS OF PATHOGEN I C ITY ANDINTERS PECIES TRANS M ISSI ON OF INFLUENZA A V I RUSHUANG M eng ,TONG G uang zhi(Shangha i V eterinary Research Instit ute ,CAA S ,Shangha i200241,Ch i na)Abstrac t :Infl uenza A v irus ex i sts i n a l m ost a ll of hom othe r ma l an i m als and is t he pr i m e type l eadi ng to i nfection i n humans and an i m als .U nder na t ura l c ircu m stances ,influenza v irus has certa i n host range .In genera ,l i nfl uenza v irus o f hu m an or i g i n cannot replica te i n birds ,such as ch ickens or ducks .L i kew ise ,av i an influenza v i rus has very lo w rep licati on ab ilit y i n pri m ates .In the past several years ,however ,there have been many i nc i dents that av ian i n fluenza v irus (i nclud i ng H 5N 1,H 9N 2and H7N 7subtypes)have trans m itted from av i an to hu m an .T he pandem ics o fH 1N1i n fluenza that occurred in 2009has been confir m ed a recomb i nati on w ith i n fluenza v irus o f s w i ne orig i n .S t udies have demonstra ted that the differences i n v iralm o l ecular structure and the i nte raction bet w een v irus and host ce ll dete r m ine i nfl uenza v irus pathog en i c ity and i nterspecies trans m ission and t he m o l ecular b i o l ogy basis f o r such changes are mu tati ons o f certa i n a m i no acids i n functiona l sites on structura l or nonstructura l prote i ns .K ey word s :Infl uenza A v irus ;H 1N 1influenza v irus ;pa t hog en i c ity ;interspec ies trans m ission流感是重要的人畜共患疾病,全球每年有数十万人死于季节性流感。
流感疫苗流行性感冒(简称流感)是由流感病毒引起的急性呼吸道传染病。
流感病毒属正粘病毒科,根据NP蛋白和M蛋白的不同流感病毒可分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三种类型;根据HA和NA的不同甲型流感病毒又可分为不同的亚型,其中HA可分为15个亚型,NA可分为9个亚型。
同其他病毒性疾病一样,流感的防治尚无特别有效的方法,接种流感疫苗被认为是预防流感发生与传播的最佳方法。
从1933年Smith等首次从雪貂体内分离到流感病毒以来,人们就一直在进行流感疫苗的研究。
下面就流感疫苗的研究进展作一介绍。
1.正在应用的流感疫苗流感病毒灭活疫苗是目前注册的唯一人用流感疫亩,目前用于免疫人群的疫苗主要是针对甲型流感病毒H1N1亚型。
H3N3亚型以及乙型流感病毒的三联灭活疫苗。
包括括以下几种。
l.l流感全病毒灭活疫苗:流感病毒接种于9-10日龄鸡胚尿囊腔中,l-2 d后冷胚收获尿囊液,用福尔马林处理,灭活试验和无菌试验合格后,采用超速离心或柱层析方法对尿囊液进行浓缩和纯化,得到病毒原液,各项检验合格后进行分包装,获得流感全病毒灭活疫苗。
流感全病毒灭活疫苗具有较高的免疫原性和相对较低的生产成本,但是在接种过程中副反应发生率也较高,同时不得应用于6岁以下儿童。
这些都限制了流感全病毒疫苗的应用。
1.2裂解型流感灭活疫苗:裂解型流感灭恬疫苗是建立在流感全病毒灭活疫苗的基础上,通过选择适当的裂解剂和裂解条件裂解流感病毒,去除病毒核酸和大分子蛋白,保留抗原有效成分HA和NA以及部分M蛋白和NP蛋白,经过不同的生产工艺去除裂解剂和纯化有效抗原成分制备而成。
目前使用的裂解剂主要包括如:乙醚、3-N-丁基磷酸盐(Tri-N-butyl phosphate)、聚山梨酸酯 80(Polysothat 80)、脱氧胆酸钠( Sodium deoxyholate)及三硝基甲苯 XI00(TritoX100)等,裂解型流感疫苗可降低全病毒灭活疫苗的接种副反应,并保持相对较高的免疫原性,可扩大疫苗的使用范围,但在制备过程中须添加和去除裂解剂。
·专题笔谈·病 毒 感 染
流感病毒分子生物学研究进展中日友好医院(100029) 安 菁 林江涛
流感病毒是研究最早的病毒之一,主要原因与流感的严重危害有关。流感发作快、传播迅速,短时间内可造成局部地区的爆发或全球范围的流行,导致灾难性的后果。从19世纪以来,已出现四次全球性的流感大流行,最严重的一次(1918~1919年)全世界死于流感的人数超过20万。几十年来,人们作了大量的工作,试图运用分子生物学的手段从机理上揭示流感病毒感染性与致病机制,以研究有效的防治(如监测、疫苗)手段。
1 流感病毒的基因组结构流感病毒属于正粘病毒科,是RNA病毒。依据其核蛋白(NP)抗原性的差异分成A、B、C三型,这三个型分别在基因组结构、多肽组成、感染性和致病性等方面存在差异。流感病毒为有包膜的病毒,包膜分内、外两层。内层包膜由基质蛋白M1构成,M1在颗粒核蛋白体(vRNP)的胞质、胞核间的有序转移及病毒体的成熟
过程中具有重要的调节作用。外层包膜由一脂质双层构成,其上面嵌有三种病毒蛋白:具有血凝素活性的蛋白质HA、具有神经氨酸酶活性的蛋白质NA和基质蛋白M2。包膜内为病毒基因组与病毒RNA聚合酶亚单位PB1、PB2、PA以及NP形成的具有特定空间构象的结构,称为vRNP,具有依赖RNA的RNA
聚合酶活性。流感病毒基因组由7个(C型病毒)或8个(A、B
型)分节段的单股负链RNA构成,每个RNA节段的两端都有相对保守的非编码序列,如5′端存在13个核苷酸,3′端存在12个核苷酸,且5′端与3′端反向互补形成锅柄结构。这些结构参与病毒vRNA的复制和mRNA的转录,在RNA聚合酶结合活性、启动子活性、poly(A)化作用以及激活核酸内切酶活性中具有重要作用,是流感病毒复制、转录、包装的重要
调控成分。每个RNA节段包括至少一个开放阅读框架(ORF),如:A型流感病毒的各RNA节段及其编码的病毒蛋白为RNA1-PB2、RNA2-PB1、RNA32PA、RNA4-HA、RNA5-NP、RNA6-NA、RNA7-M1和M2、RNA32PA、RNA8-NS1和NS2等。
2 流感病毒的复制及调控流感病毒大多在宿主细胞核中复制其基因组,
通过质膜或细胞器膜芽生形成成熟的病毒颗粒。流感病毒基因组为负链RNA,与具有活性的转录酶复合物和其他负链RNA病毒相同,vRNA、cDNA和cD2NA转录形成的RNA均不具有感染性,只有形成RNP并转染宿主细胞后才能在宿主细胞内起始病毒基因的复制和表达。流感病毒侵入宿主细胞依赖于HA的凝集素位点与宿主细胞表面的唾液酸的结合。HA介导病毒包膜与内体膜的融合,使病毒壳衣壳释放进入胞质。流感病毒的脱壳与内体的低pH环境引发的病毒核衣壳结构改变有关,但低pH诱导核衣壳结构改变的分子机制尚不清楚。当病毒脱壳,vRNP在ATP供能的条件下,很快通过宿主细胞核孔复合物(NPC)向核内转运。vRNP向宿主细胞核内转运的调控与NP
和胞质因子NPI21、核转运受体、Ran(TC4)及P10
(NTF2)有关。只有当vRNA与NP同时存在时
,vRNA
才可转运到细胞核内。流感病毒蛋白的合成分两个时项。NP、RNA聚合酶亚基和NS1在感染后最初2
~3小时即生成。其他蛋白质如HA、NAM1、M2和NS2合成较晚。病毒蛋白的合成可能受到病毒mR2NA向核外运输的调节,并可能与病毒蛋白NS1的功能有关。对病毒蛋白合成时间的控制在病毒感染周期中具有重要作用,与病毒核衣壳的组装、vRNP的成熟和释放等相关。流感病毒在特定时间内合成的蛋白成分均要通过宿主细胞的介导进入核内以完成vRNP的组装。构成vRNP的主要蛋白成分是NP,为子代vRNA的合成所必需,在RNA复制的同时,子代vRNA随即与NP形成具高级结构的子代vRNP。病
·1·辽宁医学杂志1999年第13卷第1期毒vRNP合成后3小时,vRNP开始通过NPC由核内向胞质转移,持续数小时。M1是vRNP向核外转运的动力。只有在细胞中合成M1,并且进入核后才发生vRNP的核外转运。3 反向遗传操作和流感病毒载体的改造与应用1989年由Luyties等人将外源性RNA分子导入流感病毒颗粒的基因组中,首创了流感病毒以及其他负链RNA病毒分子生物学研究的反向遗传操作方法。具体而言,他们将报告基因CAT的反义与流感RNA病毒A/PR/8/34毒株基因组3′和5′端的非编码区相连。在体外,纯化的流感病毒RNA聚合酶可实现CAT负链RNA的转录。将CAT和RNA与流感病毒RNA聚合酶复合物在体外组建RNP。将其转染宿主细胞MDCK,CAT的RNA在细胞内复制、转录和表达,并形成含有CAT的RNA的嵌合子代病毒。流感病毒反向遗传操作方法的建立使得流感病毒可被改造成表达外源基因的病毒载体。利用RNP转染系统,结合外源基因和宿主细胞的辅助功能,可确定不同的筛选方法以获得具有目的基因的转染子代病毒。RNP转染系统和筛选方法的建立和完善使外源基因的表达成为可能。以流感病毒为载体,表达抗原表位,可激发宿主的主动免疫,已应用于预防接种工程中。流感病毒主要侵染人呼吸道上皮细胞,在激发机体局部粘膜免疫方面有重要作用。可利用这一特点,以流感病毒作为载体,将其他病原体的重要宿主保护性抗原的主要表位呈递给宿主免疫系统,激发宿主的主动免疫。HA是流感病毒的主要免疫原,其中的抗原表位包括A、B、C、D、E五个结构域。将其他病原体的抗原表位取代HA的结构域,可获得转染体流感病毒,如:含有疟原虫的环孢子蛋白(CS蛋白)的转染体流感病毒,含有HIV-1的gp120的转染体流感病毒等。重组流感病毒转染体可激发人体产生对相应嵌合病原体的主动免疫。4 流感病毒分子流行病学19世纪全球共出现四次流感大流行。第一次发生于1918~1919年,称为“西班牙流感”(SpanishInfluenza)。它造成灾难性的后果,全球有二千万以上的人死亡,主要分布在年青人中。感染来自鸟类的A型流感病毒H1N1亚型,1910~1920年通过猪传染人类。第二次发生于1957年,称为“亚洲流感”(AsianInfluenza)。最早出现于中国贵州,迅速传播
全世界。感染来自A型流感病毒H2N2亚型(也称甲2亚型)。这一亚型为人以禽流感病毒通过基因重配而来,因其HA、NA、PBI三个基因片段来源于鸟流感病毒,其余的基因片段来自当时人群的流感病毒。第三次发生于1968年,称为“香港流感”(Hong
KongInfluenza)。最早出现于中国香港,后传播到日本、美国等地。感染来自A型流感病毒H3N2亚型(也称甲3亚型)。这一亚型同样认为是人以禽流感
病毒通过基因重配而来,因其HA、PBI基因来源于鸟流感病毒,其余的基因节段来自当时人群的流感病毒。第四次发生于1977年,称为“俄国流感”(Rus2sianInfluenza)。最早出现于中国东北和华北地区,传播较慢,主要侵袭年青人和家禽。感染来自A型流感病毒H3N2亚型流行基础上H1N1亚型的重视。流感病毒的分子结构和宿主界限有利于流感病毒的复发发作和疾病的流行。从分子结构上看,流感病毒分A、B、C三型,A型流感病毒又分许多亚型,至今HA有15个亚型,NA有9个亚型。流感病毒的基因组分节段,易发生基因重配,即不同来源的流感病毒基因节段包被在一起形成新的毒粒。流感病毒的基因突变率很高,尤其HA、NA基因极易发生点突变,导致其编码的蛋白质氨基酸序列的改变,从而逃避宿主的免疫系统的识别和清除,此外HA蛋白分子上个别关键氨基酸位点的突变,尤其是受体结合部位的氨基酸发生替换,就有可能造成毒粒致病性和传播能力的改变。流感病毒的宿主界限表现为不同宿主中流感病毒亚型的分布不同。在自然界中,流感病毒的宿主范围相当广,有鸟类及哺乳类。鸟类中存在所有的HA、NA亚型。猪中为H1N1和H3N2亚型及C型流感病毒,人群出现H1~H3,N1~N2的亚型组合,H5N1亚型和B型流感病毒。由于在不同宿主体内流感病毒所受的选择压力不同,其进化速率有相当大差异。鸟类流感病毒相当保守,
而人类流感病毒则进化较快,尤其是控制表明糖蛋白的基因HA、NA因受到宿主免疫系统的选择压力,
其进化速度要比其他基因快得多。5 流感灭活疫苗的研究和使用至今为止,感染人类的流感病毒有H1N1、H2N2、H3N2、H5N1亚型的A型流感病毒和B型流感病毒。比较活跃的有H3N2、H1N1亚型的A型流感病毒、B型流感病毒和1997年5月出现的H5N1亚
·2·辽宁医学杂志1999年第13卷第1期型的A型流感病毒。对接种三价流感灭活疫苗[含类A/武汉/359/95(H3N2)、类A/巴伐利亚/7/95(H1N1)和类B/北京/184/93病毒血凝素各15μg]者用HI试验测定血清抗血凝素抗体。50%~100%(平均81%)的成人和27%~100%(平均68%)的老年人接种血清后抗H3N2亚型的A型流感病毒的HI抗体滴度≥40。100%的成人和88%~100%(平均96%)的老年人接种血清后抗H1N1亚型的A型流感病毒的HI抗体滴度≥40。92%~100%(平均96%)的成人和53%~97%(平均81%)的老年人接种血清后抗B型流感病毒的HI抗体滴度≥40。根据上一年流感病毒型别的流行情况,选择当年的预防疫苗类型。以1998~1999年为例,由于1997~1998年流感流行季节,A型流感病毒H3N2亚型、H1N1亚型和B型流感病毒均发生流行,香港地区又出现A型流感病毒H5N1亚型,1998~1999年的预防工作将针对上述型别的流感病毒进行。单纯疱疹病毒性脑炎中国医科大学第一临床学院神经科(110001) 高旭光单纯疱疹病毒性脑炎(herpessimplexencephalitis,HSE)由单纯疱疹病毒(HSV)感染引起,又称急性包涵体脑炎,是最常见的非传染性病毒性脑炎。本病致死致残率高,近年来随着诊断学手段及治疗的不断进步,加上对HSE认识水平的提高,若能早期认症和及早治疗,可能降低其致死致残率。1 流行病学世界各地均有发生,我国每年都有病例报道。美国每年大约有2000例HSE,占各种病毒性脑炎的10%~20%,年发病率约为3/10万人口。成人主要为HSV21感染,HSV22主要引起新生儿脑炎。未经治疗的HSE病死率高达70%,存活者多遗有神经功能缺失,即使做出正确的诊断和恰当的治疗,其病死率仍在30%左右。本病无季节性,全年都可散在发病,各年龄组均有发病,无明显的性别差异。2 发病机理与病理三分之一的病人继发于原发性HSV21感染,过去认为HSV潜伏在三叉神经半月节或鼻粘膜,活化的病毒经三叉神经轴索或嗅束侵入中枢神经系统。现认为HSV可能直接潜伏于脑组织,在机体抵抗力降低时发病,但一些免疫抑制的病人HSE发病并不增多,可能还有另外的发病机制。临床有反复口唇或外生殖器HSV感染病史者,HSE并不多见,表明长期反复HSV感染者有一定的免疫力。渡过新生儿期,几乎所有的HSE均为HSV21感染引起。HSV22还可引起成人良性无菌性脑膜炎。本病的病理改变多呈不对称性分布,以海马回、颞叶内下部、额叶的眶部受累最为显著。上述部位出现严重的出血坏死和软化灶,在脑病变部位及脑膜有充血、渗出,血管周围淋巴细胞和浆细胞浸润,可见噬节和卫星现象,急性期在受累部位可见神经元和神经胶质细胞内有嗜酸性包涵体。