第16章 呼肠孤病毒科(Reoviridae)

第十六章呼肠孤病毒科（Reoviridae）一、概述二、正呼肠孤病毒属（一）哺乳动物呼肠孤病毒（二）禽呼肠孤病毒三、环状病毒属（一）蓝舌病病毒（二）非洲马瘟病毒（三）鹿流行性出血病病毒（四）茨城病病毒（五）马器质性脑病病毒四、轮状病毒属五、COLTI病毒属科罗拉多蜱传热病毒六、水生呼肠孤病毒属草鱼出血病病毒主要参考文献一、概述同义名：双股核糖核酸病毒科本科的命名是取自3个英文单词的词头组合而成，全称是呼吸道（respiratory）、肠道（enteric）和孤儿（orphan）病毒。

于50年代早期，当乳鼠和灵长类的细胞培养开始广泛应用于病毒学实验室时，从人的呼吸道和胃肠道分离出这类病毒，但与任何疾病都不相关，分类鉴定为小RNA病毒。

几年以后，发现该病毒的基因组为双股RNA，并分节段。

1959年建议命名为呼肠孤病毒，强调了其与疾病的不相关性。

但是随后发现，这些病毒也有一定的病原性，一些成员还是某些特定疾病的病原体，因此建议改称呼肠病毒。

本书照顾习惯，仍称呼肠孤病毒，也与英文“Reo”相应。

在证明呼肠孤病毒的基因组是由若干片段组成的双股RNA后，接着又发现三叶草的伤瘤病毒（Clover wound tumour virus, WTV）也含双股RNA，而且病毒粒子的形态结构极像呼肠孤病毒，从而引起病毒学工作者对双股RNA病毒的极大兴趣。

此后，相继在脊椎动物、无脊椎动物、细菌、高等植物和真菌等宿主体内发现了60种以上的双股RNA病毒（虽其形态结构和生物学特性不尽一致）。

呼肠孤病毒基因组是双链ＲＮＡ这一重要发现，第一次说明了双链ＲＮＡ可作为稳定的生命形式存在于自然界。

1968年，Verwoerd等建议成立一个新的分类学类群，称为“双股核糖核酸病毒”（亦即双股RNA病毒）。

1971年，Borden等在原来的呼肠孤病毒群中的某些病毒的负染标本上，发现病毒壳粒呈短粗中空的环状，建议成立环状病毒属。

1974年，Flewett等根据犊牛腹泻病毒和婴儿腹泻病毒的形态类似车轮的特点，又提出了“轮状病毒”这一新的病毒名称。

1975年，国际病毒命名委员会正式采用这一名称，并于1978年将其列为一个病毒属，而将原来的呼肠孤病毒属提升为科，从而在呼肠孤病毒科下包括呼肠孤病毒属、环状病毒属和轮状病毒属等三个病毒属。

1991年，国际病毒分类委员会（ICTＶ）第5次病毒分类报告中新增科州蜱传热（ＣＯＬＴＩ）病毒属及水生呼肠孤病毒属，将呼肠孤病毒科分为呼肠孤病毒亚群（正呼肠孤病毒属、环状病毒属、轮状病毒属、COLTI病毒属、水生动物呼肠孤病毒属)、胞质多角体病毒群（胞质多角体病毒属Cypovirus）、植物呼肠孤病毒亚群1（植物病毒属Phytovirus）、植物呼肠孤病毒亚群2（斐济病毒属 Fijivirus ）及植物呼肠孤病毒亚群3（建议）。

１９９４年ＩＣＴＶ第６次病毒分类报告中，取消了第５次分类报告中的群，统一定位为属，即呼肠孤病毒科下设正呼肠孤病毒属、环状病毒属、轮状病毒属、ＣＯＬＴＩ病毒属、水生呼肠孤病毒属、斐济病毒属 Fijivirus、植物呼肠孤病毒属Ｐhytoreovirus及水稻矮缩 条叶枯病毒属Oryzavirus 。

其中正呼肠孤病毒属、环状病毒属、轮状病毒属、COLTI病毒属（科州蜱传热病毒属）及水生呼肠孤病毒属有一些重要的动物病原，本书将分节介绍。

本科其它属如胞质多角体病毒属的成员多达150种以上，均是昆虫病毒，代表种为家蚕胞质多角体病毒，是家蚕的重要致病病毒。

植物呼肠孤病毒属及斐济病毒属是植物的病毒。

此外，还从真菌发现一些结构与呼肠孤病毒类似的病毒，但RNA只有1～3个节段，这些内容不再予以讨论。

该科大多数成员的病毒粒子呈廿面体对称，无囊膜，有双层衣壳，内衣壳结构稳定，含32个壳粒，呈廿面体对称，但外衣壳结构差异明显（见正呼肠孤病毒属、环状病毒属和轮状病毒属等）。

病毒核酸为线性双股RNA，有10～12个节段，单个节段的分子量0 2×10 3～ 3 0 ×10 3kDa，总分子量为12×10 3～20×10 3kDa，大约为病毒粒子总重的14%%～22%。

每个RNA节段有一个阅读开放框架，编码一种蛋白质（不需要进一步加工，这区别于双ＲＮＡ病毒科）。

病毒粒子有6～10种蛋白质（分子量15×10 3～155×10 3Da），包括与核心相关的转录酶和mRNA帽化酶，其中一些蛋白质是糖基化的。

完整的病毒粒子的分子量约为120×10 6Da，在CsCl 2中浮密度为1 36～1 39g/cm 3。

病毒在胞浆内复制，有时在感染细胞的胞浆内看到病毒粒子呈类结晶状排列。

病毒复制前，胞饮的病毒粒子首先受细胞溶酶体水解酶的作用致使病毒粒子部分脱壳，成为亚病毒颗粒（ subviral particle ）。

这一过程活化了病毒子携带的转录酶和帽化酶，从而转录出在3'末端没有多聚腺苷酸化而在5'端帽化的mRNA分子，这点是独特的。

在病毒粒子转录酶作用下，首先合成正股ＲＮＡ。

并不是所有呼肠孤病毒基因组在起始过程中都能转录，只是某些基因（节段）才能起始转录，而其它基因随着病毒早期蛋白的合成而被抑制。

每种蛋白的合成分别与每个mRNA分子相联系，并合成反义RNA链，从而产生双股子代RNA分子。

这些RNA分子又作为模板转录出更多的mRNA；然而此时的mRNA不被帽化，通过一种未知的机制，这些未帽化的呼肠孤病毒mRNA能优先合成大量的病毒结构蛋白。

最后，这些亚病毒颗粒与一些附加蛋白一起完成病毒粒子的成熟。

在环状病毒的合成过程中，胞浆内形成规则性的微管样结构。

轮状病毒的成熟涉及到单层衣壳进入粗面内质网上囊泡的这一不寻常的出芽过程。

因此而形成的伪膜随后移至它处，外衣壳加到囊泡上，由于病毒的主要外衣壳蛋白是糖基化的，它的合成只有当它通过内质网膜时才能完成。

由于该科病毒核酸是多节段的，很容易出现基因重组现象，重组频率一般为３%～５%。

二、正呼肠孤病毒属（Orthoreovirus）同义名：呼肠孤病毒，呼吸道肠道孤儿病毒，肝 脑脊髓膜炎病毒。

代表株为呼肠孤病毒3型，成员包括从人、猴、犬、牛分离的呼肠孤病毒１、２、３型以及家禽分离株和纳尔逊海湾病毒（Nelson Bay virus, NBV）。

呼肠孤病毒可由许多脊椎动物体内分离到，包括马、牛、猪、绵羊、豚鼠、犬、猫、貂、禽类、蝙蝠以及人、黑猩猩和猴，除了感染啮齿动物和禽外，一般不引起明显的疾病，特别是对成年动物。

呼肠孤病毒在动物和人类的某些呼吸道及消化道疾病的发生上，呈现一定的辅助或促进作用。

病毒粒子直径约76nm，有92个壳粒，核心直径约52nm，由两层致密的蛋白质衣壳所包裹。

在电镜下，核心上具有12个呈5度对称的棘状突起（约5nm），分别从廿面体对称的12个顶上延伸出来，基因节段的转录酶就从该部位释放出来。

病毒有三组不同大小的RNA，通过聚丙烯酰胺凝胶电泳分成10个分散的节段，编码10种蛋白质，在翻译过程中再一一裂解。

完整病毒的浮密度为1.37g/cm3。

病毒具有抗酸、抗脂溶剂等特性，不需节肢动物传播。

基于宿主种类、抗原特性、血凝素和引起细胞融合的能力，一般将正呼肠孤病毒属成员分两群，即哺乳动物呼肠孤病毒和禽呼肠孤病毒。

从飞狐中分离到的一株纳尔逊海湾病毒，它的特性介于两群之间。

（一）哺乳动物呼肠孤病毒1. 形态具有特征的廿面体对称的双层衣壳结构。

病毒粒子的核心由核酸基因组及其密切连接的内衣壳构成，其外还有一层外衣壳，无囊膜。

完整的病毒粒子直径76nm左右，核心的直径52nm左右，电子显微镜下很容易看到病毒粒子表面的壳粒，外衣壳共92个壳粒，分别由五邻体和六邻体组成，其中80个为六邻体，12个为5邻体，壳粒为长10nm、宽8nm的中空棱状结构。

内衣壳呈廿面体5度对称排列。

正呼肠孤病毒的外衣壳比较脆弱，易被热和胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin）等蛋白水解酶破坏，正是由于这种特性，一般说来，蛋白水解酶能增强病毒在肠道中的感染性，这是由于脱去病毒外衣壳的缘故。

内衣壳却很稳定，不仅对热和胰凝乳蛋白酶处理具有较大的抵抗力，而且能耐高浓度的尿素、二甲亚砜（ＤＭＳＯ）和SDS的处理。

呼肠孤病毒可在体外培养的敏感细胞内形成胞浆内包涵体，包涵体内具有许多结晶状排列的病毒粒子。

将提纯的病毒粒子置于蒸馏水中，可使外衣壳结构疏松，病毒粒子的直径增大。

也常见到呼肠孤病毒的空衣壳，这是病毒粒子中缺乏核酸的缘故。

2. 理化学特性早在1962年，Gomatos等就已证明呼肠孤病毒具有双股RNA，因为感染呼肠孤病毒的L细胞的胞浆内包涵体在DNA酶和RNA酶处理后依然保持感染性，Feulgen染色呈阴性反应，而且这种包涵体在用吖啶橙染色时呈苹果绿色。

5 氟脱氧尿核苷（FUDR）和5 溴脱氧尿核苷（BUDR）等DNA 合成抑制剂，不能抑制呼肠孤病毒的增殖。

但在病毒增殖的后期，吖啶橙染色可能呈橘红色[ZW(]应用pH4.95的0 01%吖啶橙液进行染色，双股DNA和双股RNA病毒呈苹果绿色，单股DNA和单股RNA病毒呈橘红色，详见本书第十四章。

[ZW)]，从而证明呼肠孤病毒除双股RNA外，同时还有单股RNA的存在。

后者是一些低分子量的寡核苷酸，一般认为是病毒不完全转录的产物，约占病毒核酸总量的15%%～20%。

这些单股RNA主要分布在病毒粒子核心的外面。

正呼肠孤病毒的整个基因组由10个片段的双股RNA组成，节段分子量为0 5×10 3～2 7×10 3kDa，RNA的总分子量14×10 3～15×10 3kDa。

在氯化铯中的浮密度为1 61g/cm 3。

S 20W ≈730。

RNA含量约占病毒粒子总重的14%，病毒共含3 000个寡核苷酸，其长度在2%～20核苷间，核心含44%RNA。

G+C含量为44%。

双股RNA在78～85℃温度中发生变性，成为对RNA酶敏感的单股RNA，说明其中存在不耐热的结合键。

病毒粒子分子量130×10 6Da，本属病毒的基因组与呼肠孤病毒科其它属成员无同源性序列。

正呼肠孤病毒的蛋白质占病毒粒子总重的86%，分布于两层衣壳内，一共有9种蛋白质，分子量33×10 3～155×10 3Da，７种主要多肽，即λ 1、λ 2、μ 1、μ 2、δ 1、δ 2、和δ 3。

外衣壳由μ 2、δ 1和δ 3等三种蛋白质组成。

Astell等（1972）由感染细胞中提取“亚病毒单位”，也就是除掉外衣壳的病毒粒子，随后加入δ 3蛋白，结果成功地在试管内组装成完整的呼肠孤病毒粒子，从而证明δ 3蛋白是外衣壳的主要成分。

但在仔细研究胰凝乳蛋白酶降解外衣壳的过程中，发现与衣壳稳定性和病毒粒子感染性有关的主要成分是μ 2而不是δ 3。