脊髓灰质炎

脊髓灰质炎病毒综述

任红梅赵娜张春梅

摘要：脊髓灰质炎病毒（poliovirus,Polio）是对人体健康危害最大的病毒之一，也

是被人们认识的最为详细的病毒之一。Polio曾经在全世界广泛流行，由其引起的脊

髓灰质炎俗称小儿麻痹症，是世界卫生组织推行计划免疫进行控制的重点传染病。目

前，这个病毒所引起的流行性疾病已经在全球得到了控制。但是作为一个病毒生物学

研究的模型，目前仍然在很多实验室受到重视，本文从脊髓灰质炎病毒的一般特征、

生命周期、分子生物学特征和发病机制、临床表现、预防和治疗、前景展望等方面对

脊髓灰质炎进行了详细的介绍。

关键字：脊髓灰质炎病毒发病机制临床表现预防治疗

1.概述

脊髓灰质炎病毒（Poliovirus，或称为脊髓灰白质炎病毒）是脊髓灰质炎（小儿麻痹）的病原，又称小儿麻痹病毒。它是一个没有外壳的病毒，由一条单股RNA组成，直径约25纳米，属于小核糖核酸病毒科肠道病毒属。除人外，猴也会受这种病毒感染。脊髓灰质炎病毒是属于小核糖核酸病毒科的肠道病毒，病毒呈球形，直径约20～30nm，核衣壳为立体对称20面体，有60个壳微粒，无包膜。根据抗原不同可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，Ⅰ型易引起瘫痪，各型间很少交叉免疫。脊髓灰质炎病毒对外界因素抵抗力较强，但加热至56℃以上、甲醛、2%碘酊、升汞和各种氧化剂如双氧水、漂白粉、高锰酸钾等，均能使其灭活。脊髓灰质炎病毒属于微小核糖核酸（RNA）病毒科（picornaviridae）的肠道病毒属（enterovirus）。此类病毒具有某些相同的理化生物特征，在电镜下呈球形颗粒相对较小，直径20～30nm，呈立体对称12面体。病毒颗粒中心为单股正链核糖核酸，外围32个衣壳微粒，形成外层衣壳，此种病毒核衣壳体裸露无囊膜。核衣壳含4种结构蛋白VP1、VP3和由VP0分裂而成的VP2和VP4。VP1为主要的外露蛋白至少含2个表位（epitope），可诱导中和抗体的产生，VP1对人体细胞膜上受体（可能位于染色体19上）有特殊亲和力，与病毒的致病性和毒性有关。VP0最终分裂为VP2与VP4，为内在蛋白与RNA密切结合，VP2与VP3半暴露具抗原性。脊髓灰质炎病毒是引起脊髓灰质炎的病毒。该疾病传播广泛，是一种急性传染病。病毒常侵犯中枢神经系统，损害脊髓前角运动神经细胞，导致肢体松弛性麻痹，多见于儿童，故又名小儿麻痹症。。按照免疫化学脊髓灰质炎病毒可以分三类：第一类是最常见的，可以造成重病。第二类的病况一般计较轻。第三类比较少见，但是大多造成重病。这三型病毒的核苷酸序列已经清楚总的核苷酸数目为7500个左右。虽然有71%左右的核苷酸为三型脊髓灰质炎病毒所共有，但不相同的核苷酸序列却都位于编码区内，因此三型病毒间中和试验无交叉反应。

2.病毒的生命周期

2.1吸附和穿入

2.1.1吸附：病毒感染过程的第一步是病毒通过毒粒表面的蛋白质吸附在被感染细胞膜病毒特异受体上。在非灵长类细胞膜上未发现有Polio病毒的受体，在人类的鼻咽部、肠和脊髓前角细胞等细胞的表面存在有病毒的特异性受体。Polio病毒的受体属于免疫球蛋白超家族的成员，具有典型的该家族成员的结构。有实验证实，Polio病毒受体细胞外区的结构域1和2是主要涉及与病毒结合的部位，人体其他组织中的细胞表面未发现Polio病毒的受体。如果用胰酶或神经氨酸酶处理细胞，可破坏病毒特异性受体，但是随着细胞蛋白质的不断合成，其表面还会出现新的病毒受体。

2.1.2脱壳：病毒与细胞表面的特异性受体结合以后，很快便丧失感染性。并在病毒特异性受体等因素的作用下，发生空间构型的改变，其结果导致病毒丢失VP4蛋白和D→C抗原，最终脱掉病毒的外壳。

2.1.3穿入：目前有关病毒颗粒穿过细胞膜进入细胞质的机制尚不清楚。有人认为脱壳和穿入是一个过程，病毒吸附后首先发生穿入，然后释放病毒RNA。Mandei推测病毒与吞噬液泡结合后，借胞饮作用进入细胞，进入细胞时间约12～30min。该过程受温度的影响很大，在1℃时完全停止。

2.2 病毒蛋白的合成与基因组的复制

病毒颗粒脱壳并进入细胞后，迅速利用宿主细胞的机器进行病毒基因组的转录和复制，同时抑制宿主细胞的RNA和蛋白质合成。

2.2.1 病毒蛋白质合成：由于Polio病毒的基因组为单链RNA（+），其本身可作为病毒蛋白翻译的模板，先合成一个分子量为250kd的前体蛋白质，称NCVPOO,或称多聚蛋白质。其裂解成结构蛋白NCVPla（衣壳蛋白）和酶蛋白（功能蛋白）。结构蛋白先裂解成VP3、VP1和VP0蛋白，后者进一步裂解成VP4和VP2蛋白。

2.2.2 病毒RNA的复制：polio病毒基因组的复制过程是在细胞浆内完成，以RNA为模版（正链）转录成互补RNA(负链)。此后，每条负链又可作为模版在细胞的内质网同时转录出多个新的正链RNA来。目前关于Polio病毒基因组复制所需引物的研究认为，病毒基因组的复制可能有两种模式：①病毒VPg蛋白首先结合于所合成的正链和负链RNA的5’端，然后以VPg-pUpU作为引物进行其互补链的合成;②宿主细胞的末端尿甘酸转移酶将多聚尿嘧啶核苷酸加到模版RNA 3’末端，所形成的发卡结构能够作为自身引物合成新的互补RNA链，而VPg蛋白作为两条链的分隔物。

2.3 装配与释放

随着大量病毒RNA在细胞浆内的堆积，病毒的繁殖过程开始进入子代病毒的装配阶段。病毒衣壳由60个NCVPla分子组成，每个分子裂解成VP0、VP3和VP1等，成为5S原体，再进一步组装成14S的五聚体，12个五聚体连接成74S的空衣壳（原衣壳），是病毒装配的基本前体。RNA进入原衣壳后形成原毒粒，为150S，但原毒粒也可由五聚体包裹RNA形成。当VP0蛋白裂解成VP2和VP4蛋白时，原毒粒最终形成完整的病毒颗粒。

从病毒感染到子代病毒成熟的时间因细胞而异，一般5h，最短1h,长的有11h。关于子代病毒释放的方式，Lwoff等认为是“爆炸式”的释放，即1h之内大部分释放完毕。有人也指出病毒的释放可能有3种方式：①一定时间内陆续释放；②多次“爆炸式”释放；③一次性“爆炸式”释放。

Polio病毒在被感染细胞中繁殖的过程，往往会引起细胞出现病变(CPE),而CPE的出现可能与病毒蛋白的合成有关。CPE是细胞溶酶体释放的结果。

3.脊髓灰质炎的分子生物学特征和致病机制。

脊髓灰质炎病毒基因组RNA 长约7． 5kb。基因组分为5'端非编码区、多聚蛋白编码区、3'端非编码区和3'端Poly( A) 尾四部分。其中多聚蛋白编码区编码产生一个多聚蛋白前体，分为P1、P2 和P3区; P1 区可经蛋白酶水解产生衣壳蛋白VP1、VP2、VP3 和VP4，P2 和P3 区则可水解产生蛋白酶、RNA复制酶及用于识别细胞、调节基因的其他蛋白。P3区水解产生的3C 蛋白在多聚蛋白前体加工过程中完成绝大多数裂解功能，其前体3CD 也有3C 的活性。5 个拷贝的VP1、VP2、VP3 和VP4 构成了五聚体， 12 个五聚体构成二十面体核壳。脊髓灰质炎病毒抗原分为两类，致密( Density，D) 抗原和无核心( Coreless，C) 抗原。D 抗原能诱导机体产生中和抗体，因此又称为中和抗原，而C 抗原则不能刺激机体产生抗体目前认为人是脊髓灰质炎病毒的唯一天然宿主，因人细胞膜表面有一种受体对病毒VPI