病毒是只在活细胞中才能生长、复制的最小的微生物。随着近十几年来分子生物学、免疫学、病毒学本身以及其他学科的飞速发展,人类在对病毒性疾病的诊断、治疗、预防、控制和研究方面,都有了许多进展。人类已在全球成功地消灭了天花这一曾经夺去了成百万人生命的疾病;曾经造成成百上千万人死亡或残疾的脊髓灰质炎也已接近消灭。对于许多病毒性疾病,现已有可能在数小时内作出明确的实验室诊断;有越来越多的新的抗病毒药在不断投入临床使用;新的联合治疗方案对控制一些严重病毒性疾病的进展及其传染性方面显示出了明显的效果。对病毒基因的分析和鉴定、对一些关键性基因的克隆和表达的研究成果,已使特异性主动免疫变得更有效、更具有针对性。新的诊断技术使人们有可能在很短的时间内能识别和鉴定新的病毒病原体,从而能及时有效地控制其传播、蔓延。RNA干扰等特异性或选择性使基因沉默技术的研究,为预防和治疗一些病毒性疾病带来新的途径。尽管如此,一些病毒性疾病,仍使人类面临严峻的威胁和挑战。这包括对不少病毒性疾病,人类尚无疫苗预防;新的病毒性疾病在不断地出现;对许多新、老病毒病尚无有效的治疗方法等。儿科临床工作中,还缺乏普遍可利用的诊断试剂、技术和设施。然而,对病毒性疾病,与其他感染性疾病一样,也应强调预防为主。采取综合性预防措施,降低其发病率,与诊断治疗相比,可取得事半功倍的效果。因为病毒学、免疫学、分子生物学都在突飞猛进地发展,不断学习、补充有关的知识、掌握有关的技术,也是及时识别、控制病毒性疾病、减少儿童死亡和残疾不可忽视的一个重要方面。
1.病毒的大小、形态、结构、成分及不同组成部分的功能
病毒(virus)是最小的一类微生物,其大小在20~180nm。多数病毒的形态呈球形,但亦有呈杆状、丝状或其他形状者。病毒由以下基本结构组成,包括核心(core)和衣壳(capsid),部分病毒在衣壳外面包有囊膜(envelope)。病毒的核心部分含病毒的遗传物质,即基因组核酸和核蛋白。每一种病毒只有一种核酸,即不是DNA就是 RNA(图1)。
病毒的DNA或RNA有单链者,亦有双链者;不同病毒的核酸分子量不同,其范围在(106~200)×106 D,多数文献中以千个碱基(kb)来表示核酸分子的大小。最小的病毒的基因组核酸只编码3~4种独特的蛋白质,而最大的病毒,如痘病毒的核酸则编码数百种蛋白质。病毒的核酸编码产生的蛋白质可分为结构蛋白和非结构蛋白:前者是病毒复制出其子代病毒后形成其衣壳必需的结构成分;后者则包括病毒复制自己时所需要的酶等。病毒的衣壳是包裹于病毒核酸之外的蛋白质外衣,起到保护其核酸的作用。衣壳由多个彼此几乎相同的蛋白质亚单位构成,这些蛋白质的分子量常以千道尔顿(kD)来表示。病毒的核酸与其周围的蛋白质常常被合在一起称为核衣壳(nucleocapsid)。病毒的衣壳由少数几种蛋白质组成,其中有些蛋白质是糖基化蛋白质,即糖蛋白(glycoprotein,GP)。有人将衣壳蛋白质称为病毒粒子(毒粒)蛋白质(virion protein,VP)。 研究人员根据这些蛋白质的分子量大小和其他性质,给不同病毒的毒粒蛋白质起了简化名称,如人类免疫缺陷病毒(HIV)Ⅰ型的GP120、GP41,其分子量分别是120kD和41kD。有时将VP进一步简化为P,如同一病毒的P66、P31。病毒的衣壳蛋白质仅由少数几种蛋白质组成这一点有利于衣壳形成对称的结构。对称的形式只有两种:一种是衣壳围绕核酸形成的螺旋周期性对称结构;另一种是二十面体立体对称结构。每一种病毒的结构蛋白质常有其独特的生物学性质,因此这些性质被作为现代病毒学诊断、鉴定以及疫苗研究等工作的重要基础。

图1 HIV-1病毒粒子的结构示意图
病毒的囊膜来自宿主的细胞膜,HIV-1的囊膜蛋白gp41和gp120插入囊膜中。囊膜中尚有几种宿主的蛋白质,最有意义者是主要组织相容性复合体Ⅱ型蛋白质。在囊膜和核心之间的基质主要由病毒的Gag基因产物p17蛋白形成。该病毒毒粒的核心内还含有经逆转录酶催化合成的互补DNA。核心中的主要结构蛋白为Gag基因产物p24和p6。核心内尚有病毒蛋白R(viral protein regulatory,Vpr)。 Vpr在病毒进入细胞过程以及病毒复制周期的最终装配过程中起一定作用。
在一些病毒,核衣壳的周围还包有脂质囊膜,这种囊膜是当病毒从宿主细胞向外萌出时从细胞质、核膜或内质网获得的。病毒编码的蛋白质插入这种脂质双层膜,这些蛋白质可暴露于病毒颗粒的外方,如流感病毒的血凝素(hemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(neuraminidase,NA)。这些病毒蛋白质通常有糖基化的亲水蛋白质部分以及位于内部的疏水区,它使脂质膜展开并固定蛋白质。这些蛋白质尚与病毒和细胞的相互作用以及病毒子代从细胞的萌出相关。
2.病毒的分类
病毒可按其所含核酸的不同分为DNA病毒和RNA病毒两大类。根据病毒核酸的特点以及病毒的结构和致病性等特点,进一步将病毒分为不同的科、属。DNA病毒又可分为单链DNA病毒(主要是细小DNA病毒科,即Parvoviridae,其中包括人类细小DNA病毒B19,即HPV B19),以及双链DNA病毒,如腺病毒科、疱疹病毒科等。多数DNA病毒为双链DNA病毒。但有的双链DNA病毒有单链部分,如肝炎DNA病毒科(Hepadnaviridae),包括人乙型肝炎病毒,即是如此。
RNA病毒中病毒核酸为单链RNA者有微小RNA病毒科(包括脊髓灰质炎病毒)、黄病毒科(包括黄热病和丙型肝炎病毒)、丝状病毒科(包括马尔堡病毒)、副黏病毒科(包括麻疹病毒)等。逆转录病毒科具有两条相同的单链RNA。双链RNA病毒有呼肠病毒科(其中包括轮状病毒)。已知对人类有致病性的动物病毒科的大小、形态见图2。

图2 已知对人类有致病性的动物病毒科一般大小与形态示意图
病毒基因组及主要基因的研究及其应用:对病毒基因组的深入研究使人类了解了引起病毒性疾病的主要病毒的基因特征,特别是了解并掌握了许多病毒主要基因的核苷酸序列。这对于病毒性疾病的诊断是极其有利的。目前,大部分常见病毒的主要基因核酸序列均已被测定出,并且可从文献和一些数据库(如GenBank)中查到。当前临床诊断中已经相当广泛应用的核酸杂交技术和基因扩增技术,如聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术,以及由此派生出的很多分子生物学技术,如实时PCR、实时RT-PCR等,都是建立在对病毒关键性基因核酸序列的了解基础上。利用这些技术不但可以做到快速准确的诊断,而且还可以做到对病毒的准确分型。
通过核酸测序技术还可以了解和掌握新发病毒(emerging virus)引起的疾病及病毒的来源和变异的规律(如偏肺病毒、博卡病毒及新型的流感病毒等);特别是有利于了解抗病毒治疗中病毒抗药性发生的规律以及其与患者最终转归的关系等。例如,用拉米夫定(lamivudine)治疗慢性乙型肝炎患者时,随着治疗时间的延长,YMDD变异的发生率增高。对这种变异株相关核酸序列的测定,即可帮助了解接受治疗的患者是否已经发生效果。对于已经发生YMDD变异患者的进一步临床观察与研究表明,这些变异株对拉米夫定的敏感性虽不如野生型乙肝病毒那么强,但继续用该药治疗,可使部分患者发生临床、血清HBeAg及肝功能好转。也有研究表明,除药物诱发的YMDD变异之外,还有自然发生的YMDD变异。
病毒分子生物学的进展对于准确地选择重组或重配疫苗株、监测疫苗生产过程中是否会出现变异株等方面已进入实际的应用阶段。例如,在生产冷适应流感病毒疫苗时,要保证重配疫苗株既具备主供株的6个基因,其中包括决定其冷适应特性的基因,又要保证有来自预计当年可能流行的野生型病毒株的NA和HA的基因,但不能有任何其他基因,为此均需要进行这些相应核酸序列的测定。这样才能保证生产出的疫苗株只能在上呼吸道生长复制,不能在下呼吸道生长复制,保证不引起病变但能刺激机体产生体液和细胞免疫反应。利用基因重配技术研发的轮状病毒疫苗已经证明有很好的预防重症轮状病毒腹泻的作用。DNA疫苗的研究更可直接应用病毒主要抗原表型相应的DNA或cDNA,直接注射到实验动物体内。研究表明DNA疫苗用于预防或治疗一些病毒性疾病是很有希望的。
1.病毒与细胞的相互作用
病毒与细胞的相互作用即病毒感染细胞的过程之一。对于许多病毒而言,感染细胞的第一步是病毒附着于细胞表面。附着最初是通过病毒与细胞的“随机碰撞”而发生的。在合适的离子和pH值条件下,病毒与细胞表面比较紧密地结合。附着过程可能包括病毒表面蛋白质病毒吸附蛋白(viral attachment protein,VAP)与细胞表面病毒受体之间的特异结合。许多病毒的VAP的特性已经明确。对有囊膜的病毒而言,其VAP一般是囊膜糖蛋白的一种。流感病毒的VAP即是其血凝素(HA)。对无囊膜病毒而言,其衣壳蛋白质起到VAP的作用。有些病毒有一种以上的表面蛋白质参与相应受体结合的过程。X线晶体图和冷电子(cryoelectron)显微镜技术的应用已可在分子水平上显示病毒与受体三维立体结合的过程。但在病毒与受体结合方面尚有许多争议及未明确之处。
病毒与其受体结合后,通过受体介导的机制进入细胞内。病毒-受体复合体聚集于胞质膜表面特定的部位,出现由“蛋白质网格”(protein clathrin)包裹的凹陷。这些凹陷被套入细胞内,形成带有包被的空泡;空泡的包被被去掉之后便形成内体(endosome)。内体中酸性pH触发特异性病毒蛋白质的pH-依赖性构型改变。这种改变使得能够介导病毒囊膜或衣壳与内质网相互融合的蛋白质暴露,这样使病毒的衣壳逃逸到胞质内。此后内体空泡可能与溶酶体相互融合。溶酶体内的蛋白溶解酶也可触发病毒衣壳蛋白质的部分消化过程,这样可激活病毒核酸的转录。
病毒也可通过其他途径,如直接穿过胞质膜,进入细胞内。例如,一些病毒,特别是虫媒病毒,通过媒介昆虫的机械性“注射”穿过宿主皮肤屏障进入宿主体内(包括直接进入细胞内或细胞间的间隙)。病毒也可经其污染的注射针、经污染血液、血液制品以及纹身等方式进入宿主体内。某些有囊膜病毒,通过囊膜与细胞外膜融合方式使核衣壳进入胞质内。
病毒一旦成功地进入细胞内,它必须复制其核酸和蛋白质,包括结构蛋白和非结构蛋白。不同类病毒的核酸复制机制不同。部分单链RNA病毒,如微小RNA病毒(picornaviruses),如病毒RNA是正股(而不是负股)RNA,则病毒基因组的RNA直接起信息核糖核酸(mRNA)的作用,并且在宿主细胞的核糖核蛋白体上翻译出大的聚合蛋白质后又被裂解为若干较小分子的蛋白质,其中有一种是依赖RNA的RNA聚合酶,这种酶负责使病毒RNA复制。如病毒的RNA为负股RNA的单链RNA,则病毒的RNA不能起mRNA的作用。这类病毒都有一种依赖RNA的RNA聚合酶,该酶从原基因组的负股RNA转录出一段正股RNA。这种正股RNA既起到mRNA的作用,也起到复制出更多基因组负股RNA的模板作用。
逆转录病毒的RNA都是单链正股RNA,但这些RNA并不起mRNA的作用。但它们在病毒编码的依赖RNA的DNA聚合酶(即逆转录酶)的作用下转录出DNA。这种病毒编码的DNA转位至宿主细胞的核内,整合到染色体DNA中,成为前病毒(provirus)。整合的DNA便处于宿主复制自身DNA的转录酶的控制之下。这一转录过程既产生编码病毒蛋白质的mRNA,也产生被包装到子代病毒毒粒内的基因组全长RNA。但对管理这种整合了的DNA是否被激活而转录,从而产生子代毒粒的机制尚未了解。
DNA病毒的核酸复制则没有那么复杂。病毒的DNA在细胞核内利用细胞的酶系统产生其mRNA。病毒的mRNA编码一种DNA聚合酶,后者被用于复制病毒基因组DNA。但DNA病毒也有其复杂之处,即其潜伏感染现象。病毒的DNA并不一定整合到宿主染色体中,而是以游离体(episome)的形式存在于细胞内。潜伏感染如何被激活,是当前积极研究的课题之一。
病毒的核酸复制完成之后,病毒的多数基因得到表达。表达产生的蛋白质有所谓早期蛋白质抗原,其中包括病毒的核酸聚合酶,以及晚期蛋白质抗原,其中包括结构蛋白。病毒的核酸与相关的蛋白质,特别是衣壳蛋白质在细胞质内“装配”。装配好的病毒颗粒或从细胞表面以萌出方式释放到细胞外,或使受感染细胞坏死、溶解后由细胞释放出。释放出的病毒可感染其他细胞。
对于病毒感染细胞及病毒复制过程的了解将有助于理解病毒性疾病的发病机制以及抗病毒药的研究与开发。
2.病毒感染的一般过程
病毒感染的发病机制十分复杂,不同病毒引起疾病的机制不尽相同,对人体器官组织的亲嗜性也不同,故造成病理损害的器官组织及其后果亦不同。有些病毒对器官组织的亲嗜性比较广泛,如疱疹病毒科的病毒等,因此所造成的临床疾病范围广、表现也呈多样化。但对全身性病毒感染而言,大多数病毒的感染似乎都基本遵循一种规律,即在感染后经过一定长短的潜伏期,进入为期不长(数小时至数日)的病毒血症期,其后依病毒对器官组织的亲嗜性不同而引起不同组织器官的病变。但血液不是病毒进入人体后传播至其亲嗜性相应的器官组织的唯一途径,淋巴和神经也是不少病毒在体内传播的途径。对多数宿主而言,组织器官的病变是自限性的,其原因可能是因为在病毒感染机体的同时,机体的非特异性和特异性抗病毒免疫反应也已开始起作用。随着体液和细胞免疫反应达到足够的强度,许多病毒被机体清除,病变恢复。当然,当病毒或其相关的机体反应造成的病变特别严重时,可造成宿主的死亡或不同程度的后遗症。
病毒感染建立之后,感染可经不同途径在体内播散。大多数病毒通过从细胞到细胞的方式传播。传播的第一步通常是病毒通过流出淋巴引流从最初的感染部位到区域淋巴结。最重要的传播途径就是循环,通过循环,病毒实际上可以被带到机体的任何部位。病毒血症的产生有若干种来源。病毒可随着流出淋巴液进入其他部位,或可从受感染的内皮细胞或循环中的单核白细胞释放出。病毒可以在血液的血浆相游离地循环(“血浆”病毒血症),或与有形成分相关(“细胞相关”病毒血症),这两型病毒血症的特征相当不同。一种“活动性”病毒血症,是由病毒在宿主体内活跃的复制造成的,这种病毒血症是在组织内的复制和向循环中释放的潜伏期后发生的。病毒血症的终止往往是突然的,并且与在血清中出现中和抗体同时发生。血浆病毒血症是一种动态的过程,即病毒不断地进入循环并且从循环中被清除出去。病毒在血浆中的周转率,以过度时间表达最合适。典型情况下,周转时间在5~60分钟,而且随着病毒毒粒的大小增加而缩短。循环中的病毒被网状内皮系统的吞噬细胞清除,这一过程主要在肝脏(库普弗细胞)发生,其次在肺、脾和淋巴结发生。一旦宿主产生了循环中抗体,血浆中的病毒会被迅速地中和,使周转时间缩短数倍。血浆病毒血症通常是短暂的(大约1周),但有明显的例外。许多病毒在细胞内复制,特别是在单核细胞、B或T淋巴细胞,或在罕见情况下在红细胞中复制,从而产生一种“细胞相关的”病毒血症。这种病毒血症可以是短时间的,但在很多病例中,病毒血症持续宿主的终身,虽然其病毒滴度可能是低的。潜在的进入组织的途径可能是内皮细胞之间无紧密连接部情况下传播,以及受病毒感染的淋巴细胞或单核细胞。某些病毒可以沿着外周神经细胞的轴突传播,这在某些病毒(如狂犬病病毒和一些疱疹病毒)起着十分重要的作用,其他病毒,如脊髓灰质炎病毒和呼肠病毒,可利用两种机制来传播。
大多数病毒对于体内细胞有选择性。这种选择性的决定因素之一是细胞表面的受体。这类受体一般是能与病毒的某种蛋白质相结合的。急性病毒感染后会有短期(一般为数日至数周)的病毒排出,排出到呼吸道气溶胶、粪便、尿液或其他体液或分泌物中。持续感染类的病毒排出病毒的滴度相对低,但排出的时间可能很长(数月至数年)。一些病毒是排出到血清中,如乙型肝炎病毒。很多病毒(如巨细胞病毒、流行性腮腺炎病毒和风疹病毒)也被排出到初乳或乳汁中。还有许多病毒可被污染的针头传播。经粪-口途径传播的病毒有很多,还有人对人的密切接触也是重要的传播方式。病毒感染的转归或预后取决于病毒的毒力和宿主的易感性及与病毒感染相关的免疫反应,其中,病原体和宿主双方的遗传因素以及其他因素起重要作用。
3.病毒感染对细胞造成的后果
按照病毒感染细胞后对细胞造成的后果不同,可将病毒感染分为以下几种类型:细胞溶解性感染、细胞转化性感染以及潜伏感染。
(1)溶细胞性感染——直接的病理损伤作用
细胞溶解性感染使受感染细胞发生溶解、坏死,使这些细胞的功能完全丧失。病毒感染直接造成细胞坏死的机制可能包括破坏细胞的染色体、抑制细胞核酸和蛋白质的合成以及病毒复制过程中产生的物质对细胞的毒性作用等方面。这种病毒感染,炎症反应不显著,但却有细胞的坏死和溶解,例如脊髓灰质炎病毒及一些虫媒病毒感染如黄热病病毒感染。当然,病毒感染的过程并不是单纯的,往往同时伴有其他机制参与,如感染诱导的免疫病理反应。
(2)诱导免疫病理作用
机体的免疫反应,特别是细胞毒性T淋巴细胞(CTL)针对受感染细胞发生的反应,经多种细胞因子的作用,最终使受感染的细胞死亡。被激活了的CTL只有在同时识别受病毒感染细胞表面的病毒抗原标志和Ⅰ类主要组织相容性复合体(MHC-Ⅰ),才能对这些细胞产生细胞毒性作用。这种机制可能在许多病毒的感染中起主要作用,如慢性乙型肝炎、呼吸道合胞病毒感染等。此外,有些病毒感染会诱导产生大量的可溶性抗原-抗体复合物。这些复合物中分子量较小者随血流到其他器官沉积、激活补体系统,从而造成这些组织器官的损伤,如淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒感染和慢性乙型肝炎病毒感染可伴有这些现象。
(3)细胞转化作用
一些病毒在感染细胞以后并不造成细胞死亡或变性,也不在感染组织器官内引起炎症反应,而是使细胞的增殖行为发生变化,主要是使细胞的增生大大增强。细胞增生有时是良性的而且是自限性的,如EB病毒所致的单核细胞增多症。但有些病毒(包括EB病毒、嗜人类T淋巴细胞病毒Ⅰ等)的感染,可以导致恶性肿瘤。病毒感染导致恶性肿瘤的机制中,包括感染导致病毒核酸与细胞基因组DNA的整合,从而打乱细胞的正常基因表达,如人乳头瘤病毒;也可通过其他机制破坏细胞增殖的调控。
(4)潜伏感染及其激活
有些病毒在感染人体后在一些组织细胞内长期潜伏存在,没有病毒的复制或复制活动很不活跃,并不引起病变或症状体征。潜伏存在的时间可长达数年甚至数十年。在某些情况(如在患流感等发热性疾病或机体抵抗力显著降低,如接受免疫抑制治疗等)下,潜伏感染可被激活,病毒的复制重新变得活跃,引起相应的病理改变和临床表现。单纯疱疹病毒Ⅰ型常常在面部神经节内潜伏、巨细胞病毒可在肾脏潜伏。
(5)持续性带病毒状态(免疫耐受现象)
无症状带病毒状态可能与潜伏感染有共同之处,即都不出现症状或体征;但也有所不同,即无症状带病毒状态中,病毒可有复制,甚至有比较活跃的复制,但并不引起明显的病变和临床表现。这种情况最常见的例子就是乙型肝炎病毒感染的慢性无症状携带者。这类患者的免疫系统对其他病原体的免疫反应似乎是相当正常的,只是对乙肝病毒无力清除,是免疫耐受的一种表现。
有时,同是一种病毒,在不同的宿主可以造成不同类型的感染。如腺病毒,可造成细胞溶解性感染,也可造成细胞转化性感染,甚至造成肿瘤,也可呈潜伏感染。
1.非特异性抗病毒免疫
儿童,特别是婴幼儿,对病毒感染的天然屏障和有关的解剖结构等不够完善。如其黏膜及皮肤的发育都不够成熟,容易成为病毒侵入的门户。婴幼儿吞噬细胞(主要是中性粒细胞)的功能亦较成人差。因此在婴幼儿时期易患病毒感染。
在抗病毒非特异性免疫中,NK细胞和干扰素起重要作用。受病毒感染的细胞一般都产生干扰素(α和β干扰素);而受病毒抗原刺激的T淋巴细胞产生γ干扰素。干扰素并不直接作用于病毒,而是通过在细胞内诱生抗病毒蛋白起作用。抗病毒蛋白主要是蛋白激酶、2′-A-5′-合成酶和磷酸二酯酶;这些酶可抑制病毒蛋白质的合成和由核酸至蛋白质的翻译过程。
2.特异性抗病毒免疫
(1)体液免疫
病毒感染机体后,病毒抗原激活辅助性T细胞(helper T cell,Th cell),在Th细胞作用下B淋巴细胞系统被激活,最终产生病毒特异性抗体;首先出现的是IgM类抗体,继而出现IgG、IgA抗体;受感染的黏膜表面可出现分泌型IgA抗体。这些抗体中都可能有能中和病毒的抗体。这些中和抗体可与病毒结合,在补体或免疫细胞的作用下使病毒失去感染力。抗体依赖的细胞毒性细胞(ADCC)则可在中和抗体的介导下对受病毒感染的细胞发挥细胞毒性作用,从而消除或减少细胞内的病毒。
(2)细胞免疫
特异性抗病毒细胞免疫主要是T淋巴细胞的作用。被病毒感染激活的T淋巴细胞形成特异性细胞毒性T细胞(cytotoxic T cell,Tc cell)。 Tc细胞与受病毒感染细胞(靶细胞)结合后可杀伤靶细胞及细胞内的病毒。如前文所述,这种Tc细胞必须同时能识别靶细胞表面所表达的病毒抗原或新抗原和主要组织相容性复合体MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ才能发挥杀伤作用。而这些过程受白细胞介素(IL)-2和γ干扰素的调节;后者可大大促进各类细胞表面MHC-Ⅰ或MHC-Ⅱ的表达,从而促进Tc的杀伤功能。
被激活的T淋巴细胞可在同一抗原的刺激下释放各种淋巴因子。对这些因子可按其作用分为以下几类:①动员、激活正常T淋巴细胞的因子,如促分裂因子、转移因子等,使正常T淋巴细胞转化为淋巴母细胞及致敏淋巴细胞。②趋化因子类,促使被激活的炎症细胞向感染部位移动或集中。③干扰素和淋巴毒素类,发挥控制或清除病毒的作用。这些特异性细胞免疫反应对最终清除病毒,使机体从感染到恢复起到关键的作用。但如前所述,这些反应同时可造成组织细胞的损伤、引起免疫病理损害。
婴幼儿时期,T和B淋巴细胞的功能均未十分成熟,因此清除病毒的能力较差。在胚胎时期或新生儿时期发生某些病毒的感染时,可形成持续性病毒感染综合征,如先天性风疹综合征病程可持续数年;围产期或婴幼儿期发生乙型肝炎病毒感染时,往往形成无症状携带状态或慢性感染,持续多年甚至终身。因此对这类病毒感染的预防显得特别重要。
病毒性疾病的病原学诊断,特别是早期、快速诊断,对这些疾病的预防、控制、预后判断、治疗及研究等方面均具有极为重要的意义。
1.标本的采集、运送和保存
(1)采集标本的时机
对病毒分离、病毒抗原或核酸的检测标本,应尽可能在病程早期采集。对双份血清抗体检测,除在病程早期采集一份血液标本外,在恢复期(或距第一次采样2周左右时间)再取一份血。
(2)采集标本的部位和种类
对病毒分离、抗原或核酸的检测,应尽可能从病变部位采样。但有时这是难以做到的。关于常见病毒性疾病的标本采样部位及种类,参见表1。
表1 临床病毒学检测时标本采集指南

续表

(3)标本采集方法
1)咽部:用无菌咽拭子稍用力擦取咽后壁和扁桃体表面以及明显红肿、有炎症部位的分泌物,然后将拭子放入装有转运液的试管内塞好塞子送检。应避免接触舌或口腔前部。
2)鼻和鼻咽部:方法①用鼻咽拭子(较细,有弹性)插入鼻咽部,旋转数次,然后插入转运液中送检;方法②负压吸引法,先用少量(3~7ml)磷酸盐缓冲液注入鼻咽部,然后用特制或自制的装有转运液的采样试管,将鼻咽分泌物吸入管内。将鼻咽插管拔出之后将其插入装有少量(1~2ml)相同转运液的试管中再吸,将管内残留分泌物吸入转运管内送检。
3)直肠:粪便标本,可采取患儿排出的新鲜粪便,或用直肠采便管采取:将采便管插入直肠内3~5cm深,取出粪便后装入转运液送检。
4)血液以外的体液,包括尿液、脑脊液、体腔积液等,均需经无菌操作采取后装入无菌瓶或管,塞好塞子送检。如果标本量太少(少于0.5ml),可将其装入转运液内送检。
5)血液:为测定病毒抗体采样时可将血液(2ml或更多)装入普通试管内,不抗凝;如希望从血液中分离病毒,则需要取肝素抗凝血,至少5ml。
6)病损部位:选择新鲜疱疹,用消毒酒精擦患部,待干,用无菌针头等划破疱疹,用无菌拭子擦取疱疹液及基底部细胞,装入转运液送检。如疱疹内液体较多,可用无菌针管吸取后罩好针头,直接将注射器送检亦可。
7)分泌物(痰、气管吸取物、支气管灌洗液等):取这类分泌物的量应在0.5ml以上,可将其装入无菌瓶/管,塞紧塞子送检。如量少于0.5ml,将其加入2ml转运液内送检。
8)骨髓及活检材料:装入无菌小瓶,塞紧塞盖送检。如标本量少于0.5ml,将其加入2ml转运液内送检。
9)眼部标本:①结膜标本:预先将结膜拭子用无菌生理盐水浸湿,在有炎症的部位稍用力按压数次;②角膜标本:须由眼科医师采取,装入含转运液的试管内送检。
10)尸检标本:死亡后4小时之内用无菌器械取出标本后放入无菌小瓶或容器内(不能含任何固定剂)送检。
(4)标本的保存和运送
采集标本后应尽快送到病毒检测实验室。标本一般不应冷冻或暴露于22℃以上的温度。如不得不暂时保存,应在4℃保存,但时间不能超过5天。标本应避开阳光,因为紫外线能使病毒灭活。标本的暂存和运送条件应因病毒而异。例如,肠道病毒可在-70℃下冻存较长时间,较远距离运送时可用干冰保持低温;而疑为巨细胞病毒感染的标本则不应冷冻,应在4℃下暂存或运送。准备作抗体检测的血清、脑脊液或其他体液如需较长时间保存,则应在-20℃或更低温度下保存。
2.病毒性疾病的实验室诊断方法及检测结果的意义
(1)病毒分离(virus isolation)
病毒分离技术至今被认为是诊断病毒性疾病的“金标准”。这是因为通过该技术证实被检材料中存在活的、能够在体外复制的有传染性的病毒,其临床意义较大。
进行病毒分离,必须具备适合其生长、复制的细胞培养体系。培养细胞中有病毒生长后出现细胞病变效果。根据这类改变可初步判断有无病毒生长及大致是哪一类病毒。但发现有病毒生长后还必须用特异性抗体或抗血清、核酸扩增技术等方法鉴定该病毒属于何种病毒、哪个血清型或组。
病毒分离技术用于临床诊断的优点包括:特异性强,出现假阳性结果的机会不多。缺点有:检测需时较长,在很多情况下只能作出回顾性诊断;耗费人力物力较多,细胞培养技术上的要求比较严格。另外有不少病毒至今无法培养分离或培养分离十分困难,例如乙肝、丙肝病毒、肠道病毒的某些型、小DNA病毒等等。对这些病毒一般只能用下述其他方法诊断。
近年来对病毒分离和鉴定技术的改进,大大缩短了检测时间。例如对巨细胞病毒和流感病毒,将标本接种于细胞培养之后经24~48小时的培养后将细胞用固定剂固定,再用荧光素或酶标记的病毒特异性单克隆抗体检测细胞内病毒抗原(对巨细胞病毒是检测其早期即刻抗原)。这类方法特异性强、敏感度也相当高,十分值得推广应用。但目前还只用于少数几种病毒的检测。
结果的分析:对病毒分离的结果应结合患儿的临床资料、标本的种类、取材的时机等综合分析。从病变部位和无菌体液,如体腔积液、活检组织、病损部位以及脑脊液、血液等标本中分离到病毒时,一般可以作出诊断。但从鼻腔分泌物、粪便、尿中分离到某种病毒时应结合临床审慎考虑;这种情况下联合应用病毒分离与抗体检测方法对诊断的帮助更大。对病毒分离来说,采样的部位和标本的种类十分重要,可参考表1,按诊断意义最大的那一栏采样送检。
(2)病毒的直接检查
病毒的直接检查主要用电子显微镜来完成。这种方法难以作为病毒性疾病的常规诊断方法。
(3)病毒抗原的检测
病毒感染后一定时间内宿主的体液、分泌物、组织、细胞中存在完整病毒和/或病毒的抗原成分(可溶性抗原)。这些抗原成分可在感染的早期甚至潜伏期内就已在体内存在并持续存在一定时间,直至完整病毒在体内消失后的一段时间。检测这些抗原可以做到早期、快速诊断。对于培养分离比较困难或无法分离的病毒,抗原检测尤其有重要的实用意义。
病毒抗原检测的基本原理是应用预先制备好的病毒特异性抗体通过免疫学技术检测体液或组织、细胞内的病毒抗原。按检测抗原存在的部位(组织细胞内或体液内)可将这些方法分为以下两类。
1)检测组织、细胞内病毒抗原的方法
一般用免疫组织化学法,包括免疫荧光(IF)、免疫酶染(EIA)以及免疫电镜等技术检测。这类方法特异性强,但有时其结果受取材的影响较大。
2)检测病毒可溶性抗原的方法
病毒感染后病毒或其可溶性抗原可在体液或分泌物中存在一定时间,也可用实验室方法使存在于细胞内的病毒抗原经冻融或粉碎等方法释放到液体中,然后用一些免疫学技术,如酶联免疫吸附法(ELISA)、放射免疫法(RIA),以及乳胶凝集,胶体金免疫层析法等方法检测。
上述IF、EIA、ELISA和RIA等方法均属于这些方法中的直接法,其特异性较强,但敏感度不是很高。间接法系在加标记抗体的那一步加未标记抗体(第一抗体),反应一定时间后再加标记的针对第一抗体的抗体(第二抗体)。用间接法可使敏感度提高,但操作过程多了一步,而且可能带来非特异性反应。为提高上述方法的敏感性,有人在上述反应中加用生物素-亲和素系统或用酶-抗酶抗体(如PAP法等)。
结果的意义:一般来讲检测到某种病毒抗原就可以诊断为该病毒感染。但抗原检测结果为阴性时不能轻易否定或排除病毒感染,须结合采样时机、体液种类及所用方法的敏感性等因素综合考虑。此外抗原检测对某些病毒感染不能说明是急性感染、慢性感染或病毒携带状态。因此,应结合临床、抗体检测结果等综合考虑。
病毒抗原检测的优点有:相对简便,可做到早期、快速诊断,在很大程度上反映传染性,成本不很高,可以检测无法培养分离的病毒。如采用ELISA或凝集类试验,一般医疗单位甚至基层单位也可开展。但采用高质量检测试剂十分重要。
(4)病毒核酸的检测
不同的病毒或同一种病毒的不同型毒株的基因组内都有其独特的核苷酸序列。用于检测病毒核酸的技术主要是核酸探针杂交法和聚合酶链反应(PCR)技术。
1)核酸探针杂交技术
核酸探针杂交(nucleic acid probe hybridization)方法的基本原理是使彼此准确互补的两条核苷酸序列在一定条件下牢固地相互结合形成双链核苷酸。其基本过程包括预先制备出与某病毒某段核苷酸序列完全互补的一定长度(一般要求较长,数百至上千个碱基以上)的DNA片段,并用放射性同位素或其他标记物质标记。此即所谓核酸探针。将待检标本用一定方法处理,使其中的核酸暴露并吸附于固相表面,然后使标记的核酸探针与之作用一定时间。如标本中有待检核酸序列(亦称靶序列),则探针与之结合,通过放射自显影或显色过程可证实靶序列的存在。这类方法中最常用的是斑点杂交法。
这类方法的特点是特异性强。如阳性,反映传染性;一般不需要特殊仪器设备;用生物素或异羟基洋地黄毒苷原标记的探针杂交法需时较短,不需要用放射性同位素,是比较实用的方法。但目前这类方法应用尚不够普遍。
这类方法除可用于检测体液内病毒核酸外还可以作“原位核酸杂交”,即在细胞涂片或组织切片上检测病毒核酸序列。这对研究病毒感染与病变的关系等有重要应用价值。
2)聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术
这是20世纪80年代中后期出现的分子生物学新技术。因为这一方法敏感度极高,操作过程相对简便,目前是病毒感染最常用的诊断方法之一。
PCR技术的基本原理:双链DNA分子在高温下解链、降温时可与特异性互补引物序列(预先制备)结合,在有耐热DNA聚合酶、合成DNA所需原料物质(四种三磷酸核苷)存在及一定的温度、酸碱度和离子等条件下,沿着引物合成与模板DNA序列完全互补的新的DNA序列。如将上述过程重复进行多次,便在短时间内可以合成大量的与原模板DNA序列完全相同或互补的DNA片段,对其可用电泳方法检出。对RNA病毒须先在逆转录酶作用下转录出与该RNA互补的DNA序列(cDNA),然后再进行扩增,这是所谓逆转录 PCR(RT-PCR)。随着技术的进步,PCR方法也飞速发展,PCR方法已成为诊断病毒感染性疾病的最重要的工具,为临床提供早期和快速的诊断。
常用PCR技术:①逆转录PCR(revere transcriptase PCR,RT-PCR):在PCR前增加了一步从RNA到cDNA的逆转录过程。用于RNA病毒的检测。由于呼吸道病毒多为RNA病毒,所以RT-PCR在呼吸道病毒感染的诊断中应用较多。②巢式PCR(nested PCR):由两对引物经两组循环完成。第一对引物(外引物)扩增出一条较长的产物;第二对引物以此为模板经二次循环扩增目的产物。这种方法较一次PCR更加敏感。③半巢式PCR(heminested PCR):使用一对外引物和一条内引物,其敏感性与巢式 PCR相似。④多重 PCR(multiplex PCR):用于多型别病毒的分型检测或同时检测几种病毒,可以是普通PCR或巢式PCR。试验中同时使用数对不同病毒引物,因此,对引物设计较普通PCR有更高的要求。为了检测方便,不同病毒或型别的目的产物长短要有一定差别,以便于电泳分析;各对引物的Tm不能相差太大。现在已有商业化的检测呼吸道常见病毒的多重PCR试剂盒,可以同时检测呼吸道合胞病毒、流感/副流感、腺病毒和人偏肺病毒等十几种病毒。⑤荧光实时定量PCR:该方法是在常规PCR中加入一个特异性寡核苷酸荧光探针,该探针带有一个荧光发光基团和一个荧光淬灭基团。完整的探针在激光激发下,发光基团所产生的荧光被淬灭基团全部吸收,不发出荧光。在PCR过程中,Taq酶在链延伸过程中自身的5′-3′的核酸外切酶活性降解与模板结合的特异性荧光探针,荧光发光基团被从探针上切割下来后与淬灭基团分开,在激光的激发下产生特定波长的荧光,荧光的强度与PCR的产物量成正比。通过动态测定荧光强度可以得到样品实际PCR扩增曲线,找到其PCR扩增的对数期,通过与标准品的对数期比较,得到样品中特定模板的起始拷贝数。该方法避免了常规PCR的电泳步骤,减少了污染机会。另外,连续动态监测对于监测病情和抗病毒疗效具有指导意义。
PCR检测结果的意义:对PCR检测的结果也应结合临床和其他有关资料综合分析。如果在无菌体液,如脑脊液、血清、胸腔积液等,检出某种病毒的核酸即可诊断该病毒活动性感染,且与疾病相关。但PCR检测的阳性结果不一定能说明患者所患的是急性还是慢性感染或是病毒携带状态,如人感染EB病毒和人疱疹病毒6型后,建立终身潜伏感染,其咽部长期不定时的排泌病毒颗粒。因此,PCR检测的样本最好直接取自受累的组织或器官。
3)环介导等温扩增反应
环介导等温扩增反应(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)是 2000年由日本学者Notomi研发的一种新的基因诊断技术,发表在Nucleic Acids Res杂志上。该方法具有灵敏度高(比传统的PCR方法高2~5个数量级)、反应时间短(30~60分钟就能完成反应)、临床使用不需要特殊的仪器(试剂盒研发阶段推荐用实时混浊仪)、操作简单等优点,受到了世界卫生组织(WHO)、各国学者和相关政府部门的关注,短短几年,该技术已成功地应用于SARS、(禽)流感、HIV病毒的检测中。
但该方法由于灵敏度高,一旦开盖容易形成气溶胶污染,加上目前国内大多数实验室不能严格分区,存在假阳性问题;另外,该方法对引物设计要求较高。
(5)病毒特异性抗体的检测
应用预先制备好的病毒抗原通过各种免疫学方法检测该病毒相应的特异性抗体,并根据抗体的种类或滴度的动态变化来诊断病毒性疾病已有几十年的历史,并且至今仍在广泛应用。病毒特异性抗体的检测无论在诊断、发病机制的研究或流行病学调查中均有与前述病毒分离、抗原检测和核酸的检测等不同的特别的意义。
1)检测特异性抗体及其动态变化
人体发生急性病毒性感染后,体内出现不同类型的特异性抗体。这些抗体的产生、持续和消失都有一定的规律性。不同类型抗体的作用也有所不同。急性感染,特别是原发感染的早期,首先出现特异性IgM类抗体,一般持续存在2~3个月后消失;感染后1周左右特异性IgG抗体开始出现,其滴度逐渐升高,数周至数月后达到高峰,持续相当长的一段时间(数月以上)之后逐渐降低至一定水平后持续存在很长时间,有的甚至终身存在。
无论哪一类抗体,无论其所针对的是病毒的哪一类抗原,只要发现其滴度在进行性增高,一般可以诊断为该病毒的急性感染。标本一般用双份血液标本,但对中枢神经系统感染,脑脊液内抗体的检测可能更有诊断意义。在急性期的早期取一份血,在恢复期再取一次,两次采样间隔2~4周时间。如恢复期抗体滴度达到急性期滴度的4倍或更高,可以诊断为急性感染,特异性也很强。但个别病毒感染时偶可引起同一属内其他病毒抗体滴度的升高。双份血清抗体检测的最大缺点是不能作早期诊断。用于检测病毒特异性抗体的方法应用较多的是IF、EIA、ELISA和RIA等快速诊断方法。
2)病毒特异性IgM抗体的检测
大多数病毒的急性原发性感染的早期体内便出现病毒特异性IgM抗体,该抗体一般持续存在2~3个月后消失。如果特异性IgM抗体阳性且排除了类风湿因子的干扰,可以作出相应病毒急性或近期感染的诊断;如果结果为阴性,根据所用方法考虑是否有特异性IgG抗体或IgA抗体的影响;此外还应注意,一些特殊人群,如小婴儿以及免疫受抑制的患儿发生某些病毒(如呼吸道合胞病毒)感染时不能或推迟产生特异性IgM抗体。
病毒特异性IgM抗体的检测具有简便、快速、特异性较强和敏感性较高等优点。但其不足之处是不能准确地反映传染性以及有些检测方法可受一些因素的影响。
3)检测病毒不同抗原成分的特异性抗体
检测针对同一种病毒不同抗原成分的特异性抗体各有其重要意义。例如乙肝表面抗体(抗-HBs)呈现阳性时表明机体已有保护性免疫力;核心抗体(抗-HBc)阳性时只反映有或有过乙肝病毒感染;抗-HBc-IgM抗体阳性时说明有急性或慢性活动性乙肝病毒感染。
总之,病毒性疾病的实验室诊断方法种类较多,不同的方法具有各自的优缺点。依靠单一的诊断技术具有局限性。临床上需要根据可疑的病毒种类、疾病的病程和可获得的样本,选取一种或多种诊断意义相对大的实验室方法,并将其检测结果结合临床、流行病学及其他有关资料综合考虑病原学的诊断问题。
近年来抗病毒治疗的进展主要体现在:①新的抗病毒药的临床应用;②不同抗病毒制剂的联合治疗方案的应用。
新开发并已在临床上应用的抗病毒药主要有两类,一类是核苷类似物;另一类是蛋白酶抑制剂。原有的抗病毒药干扰素方面也有一些新的进展。抗病毒药物研究和应用的主要进展在于抗HIV药物方面。关于抗病毒药物在病毒复制或感染中的作用环节,见表2。
表2 抗病毒药物的作用环节

1.核苷类似物
核苷类似物(nucleoside analog)抗病毒药的作用机制是通过与合成DNA必需的核苷酸竞争DNA聚合酶上的结合部位而抑制病毒DNA聚合酶或逆转录酶的活性、掺入病毒DNA链中使其合成终止,从而发挥抗病毒作用。这些药对病毒DNA聚合酶的抑制作用比对细胞DNA的抑制作用强若干倍。核苷类似物的共同特点是:毒性相对低、多有口服制剂、能迅速有效地抑制病毒DNA合成。其不足之处是:短期治疗停药后易复发;长期治疗病毒往往发生变异,疗效降低。
原有的核苷类似物类抗病毒药主要有阿糖腺苷、阿昔洛韦、更昔洛韦、利巴韦林等,已在临床上应用了不少年。治疗艾滋病用的齐多夫定(zidovudine)和拉米夫定(lamivudine)也是核苷类似物,但它们的作用是抑制逆转录酶的活性。这些药物都有一定的抗病毒谱,而且抗病毒谱都比较窄。阿糖腺苷主要用于治疗疱疹病毒属和乙肝病毒等DNA病毒的感染;它通过抑制病毒DNA聚合酶发挥抗病毒作用。其三磷酸酯水溶性差,需在大量液体中静脉滴注,其单磷酸酯水溶性强,可作肌内注射。但其疗效有限、毒性作用相对大。阿昔洛韦对病毒DNA聚合酶的抑制作用强,主要用于单纯疱疹病毒(HSV)Ⅰ和Ⅱ型及水痘-带状疱疹病毒感染,包括由这些病毒引起的脑炎,其疗效肯定、可大幅度降低HSV脑炎的病死率。该药的毒性相对低。更昔洛韦主要被用于严重CMV感染,疗效也相当肯定、毒性作用不很强。利巴韦林主要用于RNA病毒如RSV和丙型肝炎病毒感染的治疗。用于RSV肺炎的治疗时需进行雾化吸入,可减轻症状、缩短病程,但对病死率的作用似尚未肯定。齐多夫定和拉米夫定对于艾滋病的疗效是肯定的,虽不能根治该病,但可以减轻临床症状、延缓病情进展。
较新的核苷类似物类抗病毒药主要有拉米夫定(用于慢性乙型肝炎的治疗)、齐多夫定(治疗 HIV感染)、泛昔洛韦(famciclovir,可抑制疱疹病毒和 HBV)、洛布卡韦(lobucavir,有抗HBV和抗疱疹病毒作用)、阿德福韦(adefovir,有抗HIV、HBV和疱疹病毒作用)。这些药物中,拉米夫定已经被正式批准向我国进口。亚太地区和欧洲临床试验证实,将该药用于治疗慢性乙型肝炎安全有效,疗程达3年时,70%的病例可发生乙肝e抗原血清转化(即HBeAg消失,出现抗HBe抗体)。已获准用于临床的还有阿巴卡韦(abacavir,主要用于艾滋病的治疗)。该药对HIV有很强的抑制作用,特别对以往未接受过核苷类抗逆转录病毒药治疗的患者有良效,但大约10%的患者对其过敏。扎西他滨(zalcitabine,ddC)是这类药物中作用强度最低者。该药在成人常引起外周神经病,但在儿童中的毒性较低。
美国食品药品管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于儿科HIV感染治疗的抗HIV药物有10种,其中齐多夫定(1990)、双脱氧肌苷(didanosine,ddI)(1991)、拉米夫定(又名 3TC)(1995)、斯塔夫定(stavudine,d4T)(1996)等核苷类似物抗病毒药有儿科用药标签(药名后括号内是批准儿科标签的年度)。
2.非核苷类似物抗病毒药
膦甲酸钠(foscarnet)可抑制病毒DNA聚合酶,用于巨细胞病毒、人类疱疹病毒6型等感染;而奈韦拉平(nevirapine)属于非核苷类逆转录酶抑制药,用于艾滋病的治疗,也用于预防HIV-1病毒的垂直传播。膦甲酸钠对疱疹病毒,特别是CMV感染有较好的治疗作用;国内研究初步表明对慢性乙型肝炎也有一定疗效。奈韦拉平于1998年被批准用于儿科。依法韦仑(efavirenz)是一种强有力的非核苷类似物逆转录酶抑制剂,已被用于艾滋病的治疗。该药可引起轻度的中枢神经系统症状,包括眩晕和精神错乱等,但在用药的最初数周内消失。
以下抗病毒药是美国FDA已批准用于成人艾滋病治疗的药物,但尚无儿科用药标签:扎西他滨、沙奎那韦(saquinavir)、茚地那韦(indinavir)、齐多夫定与拉米夫定合剂(combivir)、地拉韦定(delavirdine)、安普那韦(amprenavir)。
3.蛋白酶抑制剂
HIV核心内的蛋白酶的主要作用是将病毒复制过程形成的大分子聚合蛋白质裂解为小分子的具有实际功能的蛋白质。而蛋白酶抑制剂(protease inhibitor)则抑制这一过程,其结果形成的HIV是不成熟的缺乏感染性的病毒。
这类药物中,临床上应用较多的有茚地那韦、利托那韦、奈芬纳韦和沙奎那韦。较新的蛋白酶抑制剂为氨普那韦。这些药口服后生物利用度不够高,因此单用时疗效不高。但与核苷类似物并用时有较好的协同作用。
以下药物亦获得FDA批准用于儿科:利托那韦(1997)、奈芬纳韦(1997)、依法韦仑(1998)、阿巴卡韦(1998)和安普那韦(1999)。有前瞻性随机对照的研究表明,对于HIV阳性母亲所生的婴儿,在整个哺乳期间用抗HIV药物(如奈韦拉平)治疗是必要的。
4.其他抗病毒药
抗流感病毒药扎那米韦(zanamivir)和奥司他韦(oseltamivir)都是于 1999年被美国FDA批准用于治疗(而不是预防)无并发症的甲型和乙型流感。这两种药都是流感病毒神经氨酸酶的抑制剂。前者是吸入用的干粉制剂,其减轻症状的作用是适中的;后者是口服制剂,有强有力的神经氨酸酶抑制作用。当前有研究表明,针对流感病毒的神经氨酸酶分子高度保守区的抑制剂设计,有可能制造出针对流感病毒所有神经氨酸酶亚型的有效药物。对于针对疱疹病毒感染的药物研发,一些新的化合物包括valomaciclovir和cyclopropavir,以及CMX001,这些药物的抗病毒谱比较广,包括所有疱疹病毒,此外还有新的分子靶标的化合物,如 maribavir(MBV)、FV-100、AIC361 和 AIC246。
随着病原诊断技术的进步,近年新的病毒不断被发现,有的已明确可以引起相应的临床疾病。下面介绍几种新出现的病毒感染及相关疾病。
(一)博卡病毒感染
1.病原学及流行病学
人博卡病毒(human bocavirus,HBoV)是 2005 年由瑞典的 Allander等在呼吸道感染病人的鼻咽吸取物标本中发现的一种新的病毒。由于该病毒的氨基酸序列与牛细小病毒(bovine parvovirus)及犬微小病毒(canine minute virus)亲缘关系最近,因此被命名为HBoV。HBoV属于细小病毒科(familyParvoviridae),细小病毒亚科(subfamily Parvoviridae),博卡病毒属(genus Bocavirus)。HBoV是细小病毒科中继细小病毒B19后又一可以感染人类的病毒。HBoV目前共有4个种(species),HBoV1~4,其中 HBoV2又分为A和B两个基因型。在电镜下,HBoV呈典型的细小病毒的结构特点,为无包膜、正二十面体的小颗粒,直径20~26nm。HBoV基因组为线状单链DNA,基因组全长仅约5kb,含有3个开放读码框架(open reading frames,ORF),分别编码非结构蛋白NS1和NP1,以及两个主要的结构蛋白即衣壳蛋白VP1和VP2。
世界各地均已有HBoV1感染的报道。HBoV1全年均有检出,多数研究认为HBoV1感染的高峰季节为秋冬季节。急性呼吸道感染儿童的呼吸道分泌物中,HBoV1 DNA的阳性率为2.3%~19%。Kantola等对HBoV1~4血清流行情况进行了研究,结果显示成人HBoV1~4的抗体阳性率分别为59%、34%、15%和2%,儿童的抗体阳性率分别为45%、25%、10%和5%。我国北京地区的研究也显示,成人HBoV1~4的抗体阳性率分别为66.9%、49.3%、38.7%、1.4%,而0~14岁儿童中抗体阳性率分别为50%、36.9%、28.7%、0.8%。
2.临床表现
HBoV1感染的常见临床表现有发热、咳嗽、流涕、呼吸急促、喘息、呼吸困难等呼吸道症状,另外还可能有呕吐、腹痛、腹泻等消化道症状,少数病例出现结膜炎和皮疹。已报道的HBoV1感染可能相关的疾病有普通感冒、毛细支气管炎、细支气管炎、肺炎、中耳炎、鼻窦炎等。瑞典的Edner等报道,一名4岁HBoV1感染相关的毛细支气管炎患儿出现了严重呼吸衰竭,最终经过体外膜肺的支持治疗才得以好转。提示HBoV1感染可以引起严重甚至是危及生命的下呼吸道感染。
HBoV2~4主要是从急性胃肠炎病人的粪便标本中检出,但是其与腹泻的关系还有待进一步的研究。
3.实验室诊断
分离培养较为困难,可用人支气管上皮细胞或假复层人气道上皮细胞进行分离。HBoV感染的诊断主要依靠荧光定量PCR方法检测患者的呼吸道分泌物、粪便、血清等标本中的HBoV的基因片段。目前也有免疫学方法检测血清中HBoV特异性IgG和IgM抗体。
4.治疗
没有特异性的抗病毒治疗手段,主要是对症支持治疗。
(二)新型布尼亚病毒感染
我国河南、山东、湖北和安徽等省自2006年始,相继报告严重发热伴血小板减少(severe fever with thrombocytopenia syndrome,SFTS)为主要临床表现的病例,严重者发生多脏器损害,最后死亡。经我国疾控专家确认该病是一种新型布尼亚病毒感染所致。
1.病原学及流行病学
该新型布尼亚病毒属于布尼亚病毒科(Bunyaviridae)白蛉病毒属(Ph lebovirus),为单股负链RNA病毒,其基因组含有L、M和 S三个片段。病毒颗粒呈球形,直径80~100 nm,外有脂质包膜,表面有棘突。布尼亚病毒科病毒对外界抵抗力弱,不耐酸,易被乙醚、热、常用消毒剂和紫外线照射等灭活。
病例主要分布在河南、河北、山东、辽宁、安徽、浙江、江苏和云南等省的山区和丘陵地区的农村,发病季节多在春夏季。人群普遍易感,疫区户外劳动或活动者,感染风险较高。由于从病例报告地区的蜱中分离到该病毒,且部分病例发病前有明确的蜱叮咬病史,提示这是一重要感染途径。另外,患者的血液和血性分泌物具有传染性,可为传染源。
2.临床表现
(1)症状和体征
潜伏期可能1~2周。起病急,发热,体温多在38℃以上,重症患者持续高热,可达40℃以上,伴乏力、恶心、食欲缺乏、呕吐等,部分病例热程超过10天。可有肌肉酸痛、头痛及腹泻。危重病例可出现皮肤瘀斑、消化道及肺出血、甚至出现意识障碍,最后因休克、呼吸衰竭和弥散性血管内凝血等多脏器功能衰竭死亡。
(2)实验室检查
①外周血象示白细胞计数减少,可低至1.0×109/L以下,粒细胞及淋巴细胞比例多正常。90%以上的患者血小板降低,多为(30~60)×109/L,严重者可更低。②约50%的病例尿常规出现蛋白尿,多为(+~+++),少数患者有血尿。③血生化:乳酸脱氢酶(LDH)、肌酸激酶(CK)、心肌型肌酸激酶同工酶(CK-MB)、天冬氨酸转氨酶(AST)及丙氨酸转氨酶(ALT)有不同程度升高,也可有肌酐和尿素氮升高。
3.实验室诊断
(1)病毒分离
可用 Vero、Vero E6等细胞从患者急性期血清标本中分离病毒。
(2)核酸检测
用RT-PCR和实时PCR方法检测血标本中病毒核酸。
(3)血清特异性IgG/IgM检测
新型布尼亚病毒特异性IgM阳性、IgG抗体阳转或恢复期较急性期抗体滴度4倍以上升高,可确定诊断。
4.治疗
本病无特异性治疗手段,治疗原则主要为对症和支持治疗。由于患者血液及血性分泌物具有传染性,有出血者应进行单间隔离,同时医务人员及陪护人员注意防护。