
诺如病毒与感染
1968年,美国俄亥俄州的诺瓦克(Norwalk)地区的一所小学爆发冬季呕吐病,1972年,Kapikian等用免疫电镜从患者的粪便中检测到直径为27 nm的病毒颗粒,谓之诺瓦克病毒(Norwalk virus)。此后,世界各地陆续自非细菌性胃肠炎患者粪便中分离出多种形态与诺瓦克病毒相似但抗原性略异的病毒颗粒,均以发现地命名。1982年后,人们逐渐将形态与诺瓦克病毒相似但抗原性略异的病毒颗粒统称为诺瓦克样病毒(Norwalk-like viruses)。2002年第八届国际病毒命名委员会将诺瓦克样病毒改称为诺如病毒。诺如病毒归属人类杯状病毒科(human caliciviridae),诺瓦克病毒是诺如病毒属的原型代表株。
一、生物学性状
(一)形态与结构
诺如病毒呈球形,二十面体对称,无包膜,表面粗糙,直径约为26~35nm。电镜下缺乏显著的形态学特征,负染色电镜照片具有典型的羽状外缘、表面有凹痕。
(二)基因组特征
基因组为单股正链RNA,全长约7642bp,包括3 个开放阅读框(ORFs):ORF1编码包括保守的具有RNA多聚酶在内的非结构蛋白,ORF2 编码分子量约56Kda的衣壳蛋白,ORF3 编码一种分子量约为 22.5Kda 的强碱性微小结构蛋白。
不同地区、不同时间流行的诺如病毒,其基因RNA多聚酶区序列相对保守。根据RNA多聚酶区核苷酸序列的相似性,诺如病毒被分为5个基因群(genogroup)。同一基因群内的诺如病毒,其主要衣壳蛋白(major capsid protein)氨基酸序列的异质性约为30%,但不同基因群间的诺如病毒,其主要衣壳蛋白(major capsid protein)氨基酸序列的异质性超过50%。目前已知,感染人类的诺如病毒至少包括基因Ⅰ群、Ⅱ群和Ⅳ群;诺瓦克病毒、雪山病毒和札如病毒分别是基因Ⅰ群、Ⅱ群和Ⅳ群的代表株。
(三)病毒的复制
经过30余年的努力尝试,人们没有找到诺如病毒合适的动物感染模型和体外培养方法。Schwarz等曾设计了一个接近宿主体内生理特点的体外细胞分化模型——旋转式侧壁生物反应器(rotating-wall vessel),在旋转式侧壁生物反应器中,人类肠上皮细胞可以在胶原-I包被的多孔微型载珠(collagen-I- coated porous micro- carrier beads)上立体增殖并分化。最近,Straub等利用该模型,成功培养了基因I群和II群诺如病毒。诺如病毒的复制过程和特点尚未阐明。
(四)抵抗力
诺如病毒耐热和耐冻,60℃孵育30min仍有感染性,冷冻数年后仍保持活性;对乙醚和酸稳定,20%乙醚4℃处理可存活18h,室温pH2.7环境下可存活3h。诺如病毒对处理污水的10ppm的氯浓度敏感,但对处理饮用水的3.75~6.25ppm的氯浓度耐受。
二、致病性
(一)致病机制
由重组主要衣壳蛋白形成的病毒样颗粒与ABH组织-血型抗原的连接和ABH组织-血型抗血清的阻断实验证实,ABH组织-血型抗原可能为诺如病毒与胃肠道黏膜上皮细胞结合的受体。最近,Harrington等用磁珠-病毒捕获法证实,野型诺如病毒也可与ABH组织-血型抗原结合,进一步证明ABH组织-血型抗原为诺如病毒与胃肠道黏膜上皮细胞结合的受体。不同基因群的诺如病毒,其结合的ABH组织-血型抗原不完全相同,即诺如病毒与ABH组织-血型抗原的结合有相对特异性。
诺如病毒与胃、十二指肠上皮细胞结合,将其遗传物质转移至上皮细胞内,在其中复制产生新的病毒,然后再感染十二指肠和空肠上段并造成上皮细胞空泡变性和微绒毛变短。诺如病毒转移其遗传物质的机制尚不清楚,但其直接的致细胞病变效应已显示在细胞培养模型中。
主要病变部位在十二指肠和空肠上段。对参加暴露试验的志愿者的活组织病理检查结果指出,诺如病毒性胃肠炎在细胞水平的病变为肠上皮细胞微绒毛变短、隐窝增大和细胞内空泡形成,在组织水平的病变表现为固有层单核细胞浸润;没有观察到肠上皮细胞坏死和肠粘膜下炎性细胞浸润。
肠上皮细胞损伤造成一系列生物大分子的数量和活性发生改变,引起糖类和脂类吸收障碍,导致肠腔渗透压升高,体液进入肠腔,出现呕吐和腹泻。
(二)流行病学
患者、隐性感染者和健康携带者均可为传染源;人类是诺如病毒性胃肠炎的唯一已知传染源。粪口传播为诺如病毒性胃肠炎的主要传播方式,气溶胶传播和接触传播为诺如病毒性胃肠炎的辅助传播方式。
流行地区极为广泛,分布于各大洲。已经证明,诺如病毒感染在我国普遍存在。流行时间表现为全年散发,无明显季节性,但有冬季或冬春季高峰。受累人群以学龄期儿童和成年人为主。基因Ⅰ群感染主要是学龄期儿童和成年人,而基因Ⅱ群感染主要是学龄前期儿童和婴幼儿。诺如病毒感染多以集体机构爆发流行的形式出现。
(三)所致疾病
诺如病毒是学龄期儿童和成年人腹泻的主要原因。潜伏期通常为12~48小时,平均24~48小时。病程较短,持续12~60小时,平均24~48小时。
急性起病,首发症状表现为腹部痉挛、恶心、呕吐或腹泻,其中腹部痉挛出现的比例约占50%,恶心、呕吐或腹泻的出现的比例约65%~75%;约25%~35%的患者伴畏寒、发热、头痛和乏力。原发患者多表现为呕吐,可为唯一症状;成人和续发患者多表现为水样腹泻。儿童患者多表现为呕吐,成人患者多表现为腹泻。
严重呕吐和/或腹泻患者可出现脱水,但死亡病例罕见。死亡主要见于出现严重脱水的婴幼儿、体弱或老年患者。没有长期腹泻或后遗症的报道。
三、免疫性
诺如病毒感染后产生系统或局部免疫。血清流行病学调查表明,诺如病毒抗体在婴儿和幼儿期逐渐获得。约半数患者病后可获得对同株病毒的短期免疫,但不能对其它毒株产生交叉保护作用;由于诺如病毒株的多样性和感染后免疫的短期性,人的一生中多次感染可能发生。
四、实验室检查
(一) 病毒分离与鉴定
电镜检测病毒颗粒是诊断诺如病毒感染的金标准,但灵敏度低,要求样品中病毒≥106/mL,只能用于早期大量排毒时采集的样本,且技术条件要求高;免疫电镜的灵敏度比直接电镜高1000倍。
酶联免疫法检测病毒核衣壳抗原操作简单且价格低廉,是目前广泛应用的检测方法,单克隆抗体检测的灵敏度较高,样品中病毒核衣壳抗原≥25pg/mL即可检出,但特异度有限;多克隆抗体检测的灵敏度很高,但也存在特异度有限的问题。放免法检测病毒核衣壳抗原灵敏度比酶免法高10~100倍,但操作复杂且价格昂贵,目前还没有商品化供应。
诺如病毒的细胞和组织培养技术尚不完全成熟。
(二) 血清学试验
血清学试验不能用于诊断目的;其流行病学意义尚不明确。
(三)分子生物学检查
反转录PCR检测病毒核酸具有快速、准确,灵敏度高的优点,常规以RNA依赖的RNA多聚酶基因作为检测模板,但近年发现该基因也有显著异质性。
五、诊断和鉴别诊断
爆发或流行性胃肠炎,学龄期儿童和成年人为主要患病人群,腹泻轻、病程短,应考虑诺如病毒性胃肠炎。
诺如病毒性胃肠炎与细菌性、真菌性和原虫性腹泻鉴别比较较易;与其他病毒性胃肠炎的鉴别有一定难度。常见的病毒性胃肠炎中,轮状病毒、腺病毒和星状病毒性胃肠炎主要见于婴幼儿,病程较长,多为1周左右。
六、防治原则
(一)预防
应遵循以切断传播途径为主的综合性原则。最重要的措施是减少水体和食品污染。目前尚无可供使用的疫苗。
(二)治疗
病程自限,不需使用抗菌药物,绝大多数预后良好。目前无特效的抗病毒药物;因此,对症或支持治疗为主要治疗措施。
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