中文别名 :病毒性胃肠炎
病毒感染性腹泻又称病毒性胃肠炎(viral gastroenteritis),是由肠道内病毒感染所引起的,以呕吐、腹泻水样便为主要临床特征的一组急性肠道传染病。可发生在各年龄组,临床上还可伴有发热、恶心、厌食等中毒症状,病程自限。有多种病毒可引起胃肠炎,其中最常见的是轮状病毒(Rotavirus)和诺罗病毒(Norovirus),其次为肠腺病毒(Entertadenovirus,EAV)和星状病毒(Astrovirus)。本文重点介绍由轮状病毒、诺罗病毒和肠腺病毒所致的腹泻。
轮状病毒、诺罗病毒和肠腺病毒是病毒性腹泻最常见的病原体,其他引起病毒性腹泻的病毒还有星状病毒、嵌杯病毒、柯萨奇病毒和冠状病毒等。
(一)轮状病毒
人类轮状病毒为双股RNA病毒,属于呼肠病毒科,球形,直径约70~75nm,有双层衣壳,内壳为22~24个从内向外壳呈放射状排列结构,犹如车轮状辐条(长10nm,宽6nm),电镜下完整病毒颗粒如车轮状,故称为轮状病毒。具有双层衣壳结构的完整病毒颗粒(光滑型)有传染性。单壳颗粒是只有内壳的不完整颗粒(粗糙型),直径约5nm,为不完整病毒,无传染性。
轮状病毒基因组由11个双链RNA片段组成,每个片段的分子量在(0.2~2.2)×106kD范围内,其总分子量为(10~12)×106kD。11个RNA基因片段的分子量不一,在聚丙烯酰胺凝胶上呈现独特的11条区带电泳图谱,称电泳型。根据第10和第11条区带泳动距离的长短,可分为长型(L-type)和短型(S-type)。另外,还有少见的超短型(super-short type)和宽型(wide type)。在长型和短型内不同毒株之间,又可有数种乃至数十种变异电泳图形,显示轮状病毒基因的变异性和多型性。
轮状病毒的基因组11个片段的核苷酸序列已确定,每个基因片段至少编码一个多肽,分别是3个核心蛋白、1个内衣壳蛋白、2个外衣壳蛋白和5个非结构蛋白。轮状病毒的第1、2、3及第6基因片段分别编码核蛋白VP1、VP2、VP3和内壳蛋白VP6,第4和第9基因片段编码主要外壳蛋白的VP4和VP7,第5、7、8、10和11基因片段分别编码非结构蛋白NS53、NS34、NS35、NS28、NS26。VP4和VP7决定人轮状病毒的血清型,VP4决定的血清型为P型,至少有20个血清型(P1~P20),各型之间无交叉免疫保护作用。VP7决定的血清型为G型,现已证实G型至少有14个血清型(G1~G14)。
根据基因结构和特异性,可以将人和动物轮状病毒分为A~G 7个组和2个亚群(Ⅰ和Ⅱ)。A组主要引起婴幼儿腹泻,人类主要感染该组病毒。B组为成人腹泻轮状病毒,还包括猪、牛、羊、大鼠的轮状病毒,该型迄今仅限于中国内地流行。C组仅在个别人中发现,但主要流行于猪中,目前还不能确定其重要性。D~G组仅与动物疾病有关。亚群Ⅱ比亚群Ⅰ多见。
1.A组轮状病毒
1973年由澳大利亚学者Bishop首先从腹泻患儿十二指肠上皮细胞中发现。1978年中国学者也从腹泻患者中分离出该病毒。电镜可见明显双层衣壳和22个从内向外壳呈放射状排列结构。11个RNA基因片段电泳图谱呈4∶2∶3∶2电泳型。血清型G型中以G1~G4型最多见。内壳蛋白VP6能刺激机体产生相应抗体,这种抗体可用于诊断但无中和病毒的作用。VP4和VP7是轮状病毒主要中和抗原,能刺激机体产生相应抗体。抗VP4抗体为中和抗体,但作用很弱,而抗VP7抗体则为较强的保护性抗体。
2.B组轮状病毒
1984年由我国学者洪涛首先从成人腹泻患者粪便中发现,形态与A组轮状病毒完全一样,称为成人腹泻轮状病毒。RNA的电泳图谱呈4∶2∶2∶3电泳型。VP4结构蛋白与A组和C组同源性分别为18%和19%,VP7与A组同源性为28%,与C组无同源性。VP6与A组和C组同源性分别为16.2%和17.2%。A、B两组之间血清学无交叉反应。
3.C组轮状病毒
1980年由Saif等首先发现。11个RNA基因片段电泳图谱呈4∶3∶2∶2电泳型。VP4、VP6和VP7与A组相比同源性分别为34.5%、42%和<30%。A、C两组在VP6蛋白上存在一个共同的抗原位点。
婴幼儿轮状病毒在外界环境中比较稳定,在粪便中可存活数天或数周,耐酸、耐碱、耐乙醚,56.1小时可使其灭活。用胰酶处理可增强其感染性。因此,在分离病毒时常预先用胰酶处理。可引起人类腹泻的三组轮状病毒仅A组和C组的某些病毒株可在特定细胞内复制。成人轮状病毒很不稳定,极易降解。组织培养尚不成功。
(二)诺罗病毒
1968年,美国俄亥俄州诺沃克地区的学校内发生了急性胃肠炎暴发流行。1972年用免疫电镜从这些患者粪便标本中找到了病毒颗粒,命名为诺沃克病毒,是诺罗病毒的原型代表株,分类上归于嵌杯病毒科(Caliciviridae)。诺罗病毒是一组被证实能引起人类胃肠炎的病毒,其形态相似但抗原性略异,已报道的有诺罗(Norwalk)、夏威夷(Hawaii)、蒙哥马利郡(Montgomery county)、W、雪山(Snow mountain)、Ditchling、陶顿(Taunton)、南埃普顿(Southarnpton)、荒暴(Desert storm)、多伦多(Toronto)病毒等,均以发现地名命名。先是称为小圆结构病毒,后称为诺沃克样病毒,直至2002年8月第八届国际病毒命名委员会定名为诺罗病毒。
诺罗病毒为单链RNA病毒,呈球形,直径25~35nm。无包膜,在宿主细胞核中复制。其原型株的基因长度7642nt,G+C占48%。有三个开放性读框(ORF),ORF1(146~5359nt)编码1738个氨基酸具有RNA聚合酶性质的非结构蛋白前体,其分子量为193.5kD,ORF2(5346~6935nt)编码与病毒衣壳蛋白相关的530个氨基酸多肽,分子量约为57kD,有抗原性,能刺激机体产生抗体,ORF3(6938~7573nt)可编码212个氨基酸的多肽,分子量为22.5kD。根据RNA聚合酶区核苷酸序列分析,将诺罗病毒分为两个基因组,基因组Ⅰ以诺罗病毒的原株NV68为代表,基因组Ⅱ以雪山病毒为代表。
这些病毒有其共同特点:①从胃肠炎患者的粪便中分离出的病毒颗粒;②电子显微镜观察在形态学上无明显区别,没有典型嵌杯病毒的表面杯状凹陷;③细胞培养不能生长;④具有RNA基因组;⑤在氯化铯溶液中浮力密度为1.33~1.41g/cm3;⑥病毒蛋白分子重量为57~60kD。
诺罗病毒对各种理化因子有较强的抵抗力,耐乙醚、耐酸、耐热。在pH 2.7的环境中可存活3小时。冷冻数年仍具有活性。60℃,30分钟不能灭活,但煮沸后病毒失活。4℃时能耐受20%乙醚24小时。含氯10mg/L,30分钟才能灭活。诺罗病毒与夏威夷病毒无交叉保护作用,但蒙哥马利郡病毒攻击时,诺罗病毒的抗体效价升高,有一定交叉保护作用。
(三)肠腺病毒
根据红细胞凝集特性将腺病毒分为A~F 6个亚群,F组的40型、41型和30型可侵袭小肠而引起腹泻,故称肠腺病毒。肠腺病毒是继轮状病毒后无论是发达国家还是发展中国家引起婴幼儿病毒性胃肠炎的第二个重要病原体。
肠腺病毒是双链线形DNA病毒,长约34kb,核心有衣壳,无脂性包膜。其形态与普通腺病毒相同,呈20面体对称,直径70~80nm,核心40~45nm。与普通腺病毒不同的是肠腺病毒很难进行组织培养。型特异性抗原位于病毒颗粒表面,刺激机体产生中和抗体。
肠腺病毒对酸、碱及温度的耐受能力较强,在室温、pH 6.0~9.5的条件下,可保持其最强感染力,4.70天、36.7天病毒可保持感染力不变,但在56℃环境下经2~5分钟即灭活。腺病毒由于不含脂质对脂溶剂如胆盐等也有较强的抵抗力,可在肠道中存活。对紫外线敏感,30分钟照射后,丧失感染性。对甲醛敏感。
(四)其他致腹泻的病毒
与腹泻有关的其他病原体有柯萨奇病毒(Coxsackie viruses)、埃可病毒(Echoviruses)、星状病毒(28~30nm)、呼肠病毒(70~75nm)、原型嵌杯病毒(33~35nm)、冠状样病毒颗粒(100~150nm)以及一些与动物有关的病毒,如突隆病毒(Toroviruses,100~140nm)、微小双核糖核酸病毒(Pidimviruses,35nm)和瘟病毒(Pestivirus)等。虽然在腹泻患者的粪便中可检出这些病毒株或抗原,但比例很小,而且其致病性尚需进一步研究才能确定。
病毒性腹泻的传染源有人和动物,而传播途径以粪—口传播和人—人的接触感染为主。人普遍易感,是引起旅行者腹泻和各年龄段病毒性胃肠炎患者的主要病原,但由于病原体不同,有些差异。本文仅对我国常见的病原体引起的腹泻的流行病学加以论述。
(一)轮状病毒
1.传染源
为被感染的人和动物。患者或隐性感染者。患者急性期粪便中有大量病毒颗粒,腹泻第3~4天粪便中仍排出大量病毒,病后持续排毒4~8天,极少数可长达18~42天。患病婴儿的母亲带病毒率高达70%。
2.传播途径
主要为粪—口途径传播。易感者只需10个病毒即可感染。也有通过水源污染或呼吸道传播的可能性。成人轮状病毒胃肠炎常呈水型暴发流行。家庭密切接触也是传播的一种方式。轮状病毒是造成医院内感染的重要病原体。
3.易感人群
A组轮状病毒主要感染婴幼儿,最高发病年龄为6~24个月龄,6个月龄以下婴儿由于有来自母体的抗体而较少发病。新生儿和成人也可感染,但成人感染后多无明显症状或仅有轻症表现。B组轮状病毒主要感染青壮年,以20~40岁人群最多,但成人对其普遍易感。健康人群抗体阳性率为20%~30%,其他人群也可感染。C组轮状病毒主要感染儿童,成人偶有发病。感染后均可产生抗体,特异性IgG持续时间较长,有无保护性尚未肯定。有再次感染而发病的报道。不同血清型的病毒之间缺乏交叉免疫反应。
4.流行特征
A组轮状病毒感染呈世界性分布,全年均可发病。在温带和亚热带地区以秋冬季为多见,在热带地区无明显季节性。是发达国家住院婴幼儿急性感染性腹泻的主要原因,是发展中国家婴幼儿秋冬季腹泻的主要原因。B组轮状病毒感染主要发生在中国,以暴发性流行为主,有明显季节性,多发生于4~7月份。C组轮状病毒感染多为散发,偶有小规模流行。
(二)诺罗病毒
1.传染源
主要为隐性感染者和患者,主要是患者。感染后粪便排毒时间短暂,病后3~4天内从粪便排出病毒,其传染性持续到症状消失后2天。
2.传播途径
主要为粪—口途径传播。可散发,也可暴发。散发病例为人—人的接触感染。暴发流行常由于食物和水的污染所造成。当易感者接触污染物被感染后很快发病。如供水系统、食物和游泳池污染均可引起暴发流行。每次暴发流行的时间约为1~2周。贝壳类生物通过过滤聚集病毒成为特殊的危险因素。
3.易感人群
普遍易感。但发病者以成人和大龄儿童多见。感染后患者血清中抗体水平很快上升,通常感染后第3周达高峰,但仅维持到第6周左右即下降。儿童期诺罗病毒的特异性抗体水平不高,而成人血清特异性抗体的阳性率可达50%~90%。诺罗病毒抗体无明显保护性作用,故本病可反复感染。
4.流行特征
流行地区广泛,全年发病,秋、冬季流行较多。常出现暴发流行。诺罗病毒引起的腹泻占急性非细菌性腹泻的1/3以上。
(三)肠腺病毒
1.传染源
患者和隐性感染者是主要传染源,粪便中可持续排毒10~14天,通常是在腹泻停止前2天至停止后5天。无症状的病毒携带者也可传染本病,传染性与有症状者相同。
2.传播途径
以粪—口传播和人—人的接触传播为主,部分患者也可能由呼吸道传播而感染。水及食物传播未见报道。
3.易感人群
绝大多数患儿在2岁以下,患病高峰年龄为6~12个月。成人很少发病。感染后可获得一定的免疫力。持续时间尚不清楚。儿童期感染后可获得长久免疫力。
4.流行特征
呈世界性分布,全年均可发病,夏、秋季发病率较高。以散发和地方性流行为主,暴发流行少见,暴发流行时38%儿童被感染,但约50%无症状。流行可持续7~44天。我国肠腺病毒腹泻患病率仅次于轮状病毒感染,居第二位。是院内病毒性腹泻的第二大致病原。
(四)其他病毒引起的腹泻
与腹泻相关的星状病毒、原型嵌杯病毒、冠状病毒和小圆形病毒等引起的病例数少,临床报道不多,其致病性也未得到充分肯定,需要新的临床研究进一步评价这些病毒在病毒性腹泻中的作用。柯萨奇病毒和埃可病毒曾经在我国许多地区小儿腹泻患者粪便中分离到,但占病毒性腹泻患者比例很少。
病毒性腹泻的发生机制与细菌引起腹泻发生机制有所不同。有些病毒具有肠毒素样作用,使肠黏膜细胞内腺苷酸环化酶(adenylate cyclase)被激活,提高环腺苷酸(cAMP)水平,导致肠黏膜对水电解质的过度分泌。但大多数与腹泻有关的病毒是通过其他途径引起腹泻。因此,在诊断急性胃肠炎时,首先必须明确是侵袭性腹泻还是水样泻。
(一)轮状病毒
轮状病毒侵入人体后主要侵犯小肠,通过轮状病毒外壳蛋白VP4(吸附蛋白)与肠黏膜绒毛上皮细胞上的轮状病毒受体结合而进入上皮细胞。然后在上皮细胞胞质内增殖,使小肠绒毛上皮细胞受到破坏、脱落。由于绒毛上皮细胞的破坏,使正常肠黏膜上存在的绒毛酶如乳糖酶、麦芽糖酶、蔗糖酶减少,一方面导致吸收功能障碍。同时,降低双糖向其他单糖转化,不被吸收消化的双糖在肠腔内积聚造成肠腔内高渗透压,使水分移入肠腔,导致渗透性腹泻和呕吐。此外,A组轮状病毒第10基因编码的非结构蛋白NSP4还具有细菌内毒素样作用,可引起细胞内Ca2+水平升高,促使小肠黏膜CAMP 水平上升导致腹泻发生。当小肠绒毛上皮细胞受到破坏、脱落后,隐窝底部的立方上皮细胞上移,替代已脱落的绒毛上皮细胞。由于来自隐窝底部的细胞功能不成熟,仍处于高分泌、低吸收状态,结果导致肠液滞留,使腹泻时间延长。此外,乳糖移到结肠被细菌分解后,进一步提高肠腔内渗透压,使症状加重。大量的吐泻,丢失水和电解质,导致脱水、酸中毒和电解质紊乱。
感染轮状病毒后,能否致病不但取决于感染病毒的数量,同时还取决于患者机体免疫状态,也取决于患者的生理特征。当机体发生免疫功能低下时,将造成病毒侵入。目前认为肠上皮刷状缘带有乳糖酶,是轮状病毒受体,可使病毒脱外衣壳进入上皮细胞。婴儿肠黏膜上皮细胞含大量乳糖酶,易感染轮状病毒。随年龄增长,此酶量减少,易感性下降。因此,A组轮状病毒主要感染婴幼儿。但某些人种乳糖酶不随年龄增长而发生变化,在这些人群中,成人也易发生轮状病毒感染。
本病为可逆性病理改变,黏膜常保持完整性。绒毛缩短,微绒毛不规整,严重者出现空泡甚至坏死。上皮细胞变为方形或不整齐形,病变的上皮细胞内质网池膨胀,含有病毒颗粒,线粒体肿胀和变稀疏。固有层有单核细胞浸润。
(二)诺罗病毒组
诺罗病毒主要侵袭空肠上段,为可逆性病变。空肠黏膜保持完整,肠黏膜上皮细胞绒毛变宽、变短,尖端变钝,细胞质内线粒体肿胀,形成空胞,未见细胞坏死。肠固有层有单核细胞浸润。病变可在1~2周左右完全恢复。肠黏膜上皮细胞被病毒感染后,小肠刷状缘碱性磷酸酶水平明显下降,出现空肠对脂肪、D-木糖和乳糖等双糖的一过性吸收障碍,引起肠腔内渗透压上升,液体进入肠道,引起腹泻和呕吐症状。未发现空肠腺苷酸环化酶活性改变。肠黏膜上皮细胞内酶活性异常致使胃的排空时间延长,加重恶心和呕吐等临床症状。
(三)肠腺病毒
肠腺病毒主要感染空肠和回肠。病毒感染肠黏膜上皮细胞后,肠黏膜绒毛变短变小,病毒在感染的细胞核内形成包涵体,导致细胞变性、溶解,小肠吸收功能障碍而引起渗透性腹泻。小肠固有层内可见单核细胞浸润,隐窝肥大。
(四)其他
嵌杯病毒、星状病毒、柯萨奇病毒和埃可病毒等的病理学改变和上述的病毒性腹泻的病理有相似之处,缺乏特征性表现。
(一)血常规
外周血白细胞总数多为正常,少数可稍升高。
(二)粪便常规
粪便外观多为黄色水样。无脓细胞及红细胞,有时可有少量白细胞。
(三)病原学检查
1.电镜或免疫电镜 根据病毒的生物学特征以及排毒时间可从粪便提取液中检出致病的病毒颗粒。但诺罗病毒常因病毒量少而难以发现。
2.补体结合(CF)、免疫荧光(IF)、放射免疫试验(RIA)、酶联免疫吸附试验(ELISA)法检测粪便中特异性病毒抗原,如轮状病毒、肠腺病毒、诺罗病毒、嵌杯病毒和星状病毒。
3.分子生物学检测 聚合酶链反应(PCR)或反转录PCR(RT-PCR)可以特异性地检测出粪便病毒DNA或RNA,具有很高的敏感性。
4.凝胶电泳分析 从粪便提取液中提取的病毒RNA进行聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE),可根据A、B、C三组轮状病毒11个基因片段特殊分布图进行分析和判断,来进行轮状病毒感染诊断。将从粪便提取液中提取的病毒DNA进行限制性内切酶消化、凝胶电泳,以独特的酶切图谱进行肠腺病毒型鉴定。
5.粪便培养 无致病菌生长。
(四)血清抗体的检测
应用病毒特异性抗原检测患者发病初期和恢复期双份血清的特异性抗体,若抗体效价呈4倍以上增高有诊断意义。血清特异性抗体通常在感染后第3周达峰值,延续至第6周,随后抗体水平下降。通常用ELISA进行检测。轮状病毒感染以IgA抗体检测价值大。
无特异性治疗,主要是针对腹泻和脱水的对症和支持治疗。重症患者需纠正酸中毒和电解质紊乱。
由于该病多数病情轻,病程较短而自限。因此,绝大多数患者可在门诊接受治疗。3%~10%的腹泻婴幼儿患者因脱水严重而需住院治疗。
轻度脱水及电解质平衡失调可以口服等渗液或世界卫生组织推荐的口服补液盐(ORS),补液治疗是WHO推荐的首选治疗。配方为:1L水中含3.5g氯化钠,2.5g碳酸氢钠,1.5g氯化钾,20g葡萄糖或40g蔗糖。米汤加ORS液治疗婴儿脱水很有益。但高渗性脱水应稀释1倍后再用。脱水纠正后应即停服。对有意识障碍的婴幼儿不宜口服液体,以防止液体吸入气道,应尽快静脉补液。慢性病毒性腹泻,尤其是轮状病毒引起的婴儿腹泻时,可喂以含轮状病毒抗体的牛奶或母奶。
严重脱水及电解质紊乱应静脉补液,特别要注意当缺钾时应补给钾离子,酸中毒时加碳酸氢钠予以纠正。情况改善后改为口服。
WHO推荐蒙脱石散剂用作腹泻的辅助治疗。主要用于病毒性腹泻、分泌性腹泻。尤其在治疗轮状病毒腹泻疗效显著,不良反应小。常规口服给药,成人每次1袋,每天3次;儿童在1岁以下,每天1袋分3次口服;1~2岁,每天1~2袋,分3次口服;2岁以上,每天2~3袋,分3次口服。
吐泻较重者,可予以止吐剂及镇静剂。有明显的痉挛性腹痛者,可口服山莨菪碱(654-2)或次水杨酸铋制剂以减轻症状。
由于小肠受损害,其吸收功能下降,故饮食以清淡及富水分为宜。吐泻频繁者禁食8~12小时,然后逐步恢复正常饮食。可应用肠黏膜保护剂。
1.管理传染源
对病毒性腹泻患者应消毒隔离,积极治疗。对密切接触者及疑诊患者施行严密的观察。
2.切断传播途径
是预防该病的最重要而有效的措施。重视食品、饮水及个人卫生,加强粪便管理和水源保护。注意手的卫生。加强对海产品的卫生监督及海关检疫。保持良好的个人卫生习惯,不吃生冷变质食物,保证海鲜食品的加工、食用符合卫生要求。
3.提高人群免疫力
迄今为止,仅轮状病毒疫苗获准临床应用,新一代的4价基因重组轮状病毒减毒活疫苗含有目前流行的4种主要血清型。主要用于6~12个月龄的婴幼儿,最佳接种方式是在2、4、6个月龄时口服3次。最迟在1岁内接种完成。其有效率达80%以上。免疫功能低下以及急性胃肠炎者为接种禁忌证。诺罗病毒的重组疫苗已通过志愿者口服试验,可产生血清抗体阳转,无显著不良反应,但还未获得最终批准。肠腺病毒、嵌杯病毒、星状病毒等尚无疫苗可供推广应用。
人乳在一定程度上可以保护严重的轮状病毒性腹泻患儿。经牛轮状病毒免疫后的牝牛的牛奶中含有IgA及IgG抗体,用此种牛奶喂养婴儿也有一定的保护作用。