人肠道病毒

小RNA病毒科（Picornaviridae）
人肠道病毒
1，人肠道病毒简介和分类
• 小核糖核酸病毒科（Picornaviridae）的成员，主要 在肠道内复制, 但可感染各个系统和器官。 • 单正链的无包膜RNA病毒，RNA有感染性。 • 小球形病毒（~ 30 nm）， 20面体对称结构。 • 衣壳有VP1-VP4四种蛋白，VP1-VP3分布在表面， VP4与内部RNA结合。 • 与鼻病毒不同的是，它们在酸性环境中稳定。 • 在胞浆增殖，有明显CPE，破胞释放。 • 引起多种疾病：麻痹性疾病、无菌性脑膜炎、心肌 损伤、手足口病，结膜炎，皮疹等。
人 肠 道 病 毒
张勇, 许文波 国家脊髓灰质炎实验室
2008.04.08-10 首届全国急性出血性结膜炎和手足口病实验室技术培训班
内 容
1，人肠道病毒简介和分类 2，人肠道病毒的毒粒结构和基因组特征 3，人肠道病毒的复制周期 4，人肠道病毒的流行病学 5，与人肠道病毒感染相关的疾病 6，人肠道病毒感染的诊断 7，人肠道病毒感染的治疗和预防
所有已知的人肠道病毒都可以在组织细胞培养或乳鼠中 繁殖； 大部分血清型可以在1种以上的人源传代细胞中生长； 但是没有哪一种细胞可以支持所有的人肠道病毒生长； 研究至今，一些血清型（如Cox A1病毒）只能在乳鼠中 繁殖。
4，人肠道病毒的流行病学
人
人肠道病毒传播方式 > 粪-口途径传播: 唾液与粪便 > 呼吸道传播: 空气飞沫 > 接触传播:
5，与人肠道病毒感染相关的疾病
脊灰 症状 + 麻痹性疾病 脑膜炎-脑炎 + + 心肌炎 新生儿疾病 胸膜痛 咽峡炎 发热性疾病 . 出血性结膜炎 + 呼吸系统感染 + 不明原因发热 糖尿病/胰腺炎 Cox A + + + + + + + + Cox B + + + + + + + + + Echo + + + + + + + -
表面的裂谷 – 吸附到细胞受体上：
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基因组结构
VPg通过O4酪氨酸联接共价结合在病毒RNA的5’端，长度为22-24个氨基酸。 基因组长度在7209-8450个碱基。 5`非编码区较长（624-1199个碱基），并且形成二级结构（IRES），与病毒 的复制和翻译有关。 3`非编码区较长（45-125个碱基），也含有二级结构，一般是假结，与病毒 RNA的合成有关。 衣壳蛋白分为3个区——P1、P2和P3。
• 心肌炎 - B组柯萨奇病毒是最常见的原因，有时其它人 肠道病毒也可引起。新生儿感染易引起死亡； • 呼吸道感染 – 许多人肠道病毒是引起普通感冒的病原 体； • 似风疹的出疹 – 许多A组柯萨奇病毒、B组柯萨奇病毒 和埃可病毒都可以引起类似风疹的出疹性疾病； • 新生儿感染 – 一些B组柯萨奇病毒和埃可病毒可以引起 新生儿感染。可能在生产过程受到感染，感染后的症状 不尽相同，轻者如发热，重者可发生严重的多系统疾 病，甚至死亡； • 结膜炎 – 与许多人肠道病毒感染有关，尤其是柯萨奇病 毒A24（CoxA24）和肠道病毒 70型（EV70） (出血性 结膜炎)； • 胰腺炎/糖尿病 – 与B组柯萨奇病毒感染有关。
yongzhang75@hotmail.com
病毒聚合蛋白的剪切
脊灰病毒基因组含有单一开放读码框架（ORF），感染 易感宿主后，基因组翻译产生一个多肽，然后由蛋白 酶水解为4个结构蛋白和7个非结构蛋白，同时中间过 程产生4个重要的蛋白前体。
细胞裂解
• 细胞裂解时，出现的细胞形态学改变，称致 细胞病变效应（CPE）； • CPE表现为：染色质浓缩、胞核出现水泡、 质膜胞囊形成、细胞膜通透性变化、细胞内 成分漏出、整个细胞皱缩； • CPE出现的原因还不清楚，可能与溶酶体成 分漏出有关。
一般人肠道病毒在呼吸道飞 沫中可存留约一至三周，而 经胃肠道的粪便排泄可达到 二至三个月以上。
造成人肠道病毒感染与流行的因素
宿主因素：营养、卫生、抵抗力 病毒的种类 侵入易感个体的人肠道病毒量 病毒的毒性强弱 整个族群里含有抗体的个体（群体免疫） 少数研究：特定HLA基因较易出现肢体麻痹症候群 有些研究：新生儿与婴儿易遭受严重的柯萨奇B型 和ECHO病毒感染
• 每个复制周期在5-10个小时不等； • 与很多因素有关，如病毒的种类、温度、 pH、宿主细胞、感染的多样性等； • 许多小RNA病毒科的病毒，如肠道病毒 从细胞中释放时会破坏细胞的完整性， 称裂解； • 一些小RNA病毒科的病毒，如甲型肝炎 病毒从细胞中释放的时候不会出现致细 胞病变效应（CPE）。
2，人肠道病毒的毒粒结构和基因组特征
~30nm 二十面体对称 无包膜
Courtesy of Linda M. Stannard, University of Cape Town, S.A.h
人肠道病毒结构
血清型是由位于 病毒毒粒表面的 连接短袢和衣壳 蛋白的C-末端决 定的。这里含有 主要的抗原决定 簇位点。
新型肠道病 毒 71 70.71 71
71
70
68
72
Ⅰ-Ⅲ型
3.4.6.9.17.19
引起的疾病
• 麻痹性疾病 – 脊灰病毒是最常见的引起麻痹性疾病的病 原体，但其它病毒有时也可引起，如肠道病毒 71型 （EV71）； • 无菌性脑膜炎 – 所有人肠道病毒都可以引起, 尤其常见于 5岁以下儿童； • 脑炎 –典型或者不典型的脑炎可能伴有脑膜炎症状．大 部分病例恢复后不留后遗症； • “不明原因”发热由A组柯萨奇病毒（Cox A16）和EV71引 起，但B组柯萨奇病毒和某些埃可病毒也经常造成暴发； • 咽峡炎 – 由 A组柯萨奇病毒引起； • 传染性胸膜痛(博恩霍尔姆氏病 ，Bornholm disease) – 通常由B组柯萨奇病毒引起；
人肠道病毒发现的历史
• 脊髓灰质炎病毒：通过将标本接种至猴子体内， 1909年首次鉴定出该病毒，1949年，利用细胞培养 的方法增殖病毒，为疫苗的研制奠定了基础。 • 柯萨奇病毒：1948年在美国纽约Coxsackie镇，将两 名麻痹患儿的标本接种至乳鼠体内，分离出来的一 组病毒定名为柯萨奇病毒。根据它们在乳鼠上产生 的组织病理学变化和在细胞培养上的能力，分为柯 萨奇病毒A组和B组。 • 埃可病毒：1951年在一名无症状的儿童的粪便标本 中分离到，在细胞培养上可以造成致细胞病变，但 对乳鼠和灵长类动物不致病。 • 新肠道病毒：后来，新发现的病毒被按照序号命名 （69~71），最近，已经命名至102型?
致病特点
①隐性感染多见，很少引起腹泻，婴幼儿、 免疫力低下的成人易感。 ②病毒在机体肠道中增殖，很少引起肠道 症状，是以消化道为原发灶的全身感染。 ③不同人肠道病毒可引起相同症状，同一 种人肠道病毒可引起不同临床表现。 ④感染过程中形成病毒血症。
人肠道病毒感染的一般致病机制
进入途径 口腔/呼吸道 咽喉及下肠胃道 传播 飞沫、接触、饮食
感染后时间: ~1-2h ~2.5-3h ~3-4h ~4-6h ~6-10h
事件: 细胞内大分子合成迅速停止，染色质边缘化(失 去核内同源配对) 病毒蛋白质合成开始，细胞质出现空泡变性， 向核靠近 细胞质膜通透性增加 病毒在细胞质内合成（有时可以看到晶体） 细胞裂解，病毒颗粒释放
病毒吸附
• 感染的第一步就是病毒通过细胞上的受体吸附到宿主细 胞膜上； • 脊髓灰质炎病毒的受体在1989年被发现，是第一个被发 现的小RNA病毒科病毒使用的受体； • 小RNA病毒科病毒使用很多不同的细胞表面的分子作为 受体； • 很多小RNA病毒科病毒使用相同的细胞受体； 某些柯萨奇A组、B组病毒、埃可病毒、肠道病毒70型使 用CD55作为它们共同的受体 • 某些小RNA病毒科病毒，一个细胞受体就可以使病毒进 入细胞内； • 另外一些小RNA病毒科病毒，必须存在第二个分子，或 共受体，病毒才能进入细胞内。 Cox A21型病毒，结合于CD55受体，但必须在ICAM-1分 子的存在下，才能进入细胞内
人肠道病毒病例死亡时间 早期死亡 死 亡 机 率 呼吸衰竭 心衰竭 晚期死亡 神经系统损伤 脑死亡及 中枢衰竭
4 5 6 14 >28
天
1
2
3
对脊灰病毒的研究有很多是病毒学的里程碑
• 1800s，首次描述了脊髓灰质炎的临床症状。 • 1945年，Enders和他的同事证实脊灰病毒可以在非神经组织细 胞中生长。 • 后来，首个现代技术病毒疫苗被发明和生产出来，Salk灭活疫 苗（IPV，1955年获得许可）和Sabin减毒活疫苗（OPV，19611962年获得许可）。 • 脊灰病毒的研究工作对分子病毒学的发展也有重要意义： 1981年，脊灰病毒是第一个被克隆和进行全基因组序列测定的 动物病毒； 1981年，脊灰病毒是第一个被构建感染性克隆的动物病毒； 1985年，脊灰病毒是第一个使用×-射线结晶学得到三维结构的 人类病毒； 1989年，Racaniello和他的同事首先发现了脊灰病毒受体 （PVR），随后发明了携带PVR的转基因小鼠（L20B细胞系）。
临床表现 神经系统： 无菌性脑膜炎 麻痹型 脑炎 皮肤和粘膜： 疱疹性咽峡炎 手足口病 皮疹 心脏和肌肉： 胸痛 心肌炎 眼： 急性出血性结膜炎 呼吸系统： 感冒 肺炎 消化系统： 腹泻 肝炎 其他： 发热 新生儿全身感染 糖尿病
人肠道病毒感染的临床表 脊髓灰质炎 柯萨奇病毒 埃可病毒 现
病毒I-Ⅲ型 Ⅰ-Ⅲ型 Ⅰ-Ⅲ型 A组 B组 1-34型 多个型别 4.7.9 2.5-7.9 2-6.8.10 5.9.10.16 多个型别 9 4.16 24 21.24 1-3.4.5 4.5 18.20-22.24 4.9 5 1-6 1-5 3.4.5 18.20 4.9 4.9.11.20.25 1.3.5 1-5 1-5 2.4.6.9.11.16.18 1.6.9 1.6.9.19 1-6 2-5 1-5 多个型别 2.4.6.9.11.30 2.6.9.17.19
扁桃体、深层淋巴结、肠道淋巴结 先天性感染 微病毒血症 心脏
肝脏、 胰脏、 肾上腺 神经系统
神经系统
呼吸系统
皮肤及黏膜 肌肉
病毒血症 抗体产生、病毒血症消失，病毒感染症状改善
感染后免疫
以体液免疫为主 SIgA：阻止病毒在咽/肠道定居（粘膜免 疫）； 血清中IgM、IgA、IgG →中和病毒血症中 的病毒，阻止病毒扩散到靶器官。 血清中IgA、IgG →通过乳汁和胎盘→新生 儿、胎儿→出生后1-6个月，可抗感染。
脊髓灰质炎病毒形态结构
病毒衣壳
表面：结构蛋白VP1-VP3带有中和抗 原位点,VP1与病毒吸附有关。 内部：VP4，与脱壳穿入有关。
脊髓灰质炎病毒
• 3 个血清型 (1, 2, 和3) ，型间很少交叉，但在I和II 型脊灰病毒之间可有微弱交叉反应。加热破坏的 病毒尤其在去垢剂存在的情况下加热破坏的病 毒，它们诱导产生的抗体能和许多肠道病毒发生 反应 。 • 物理特性相似，但核苷酸序列同源性仅为36-52% 。 • 人是唯一易感宿主。
人肠道病毒血清型
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① CoxA23与ECHO9为同一病毒，已归入ECHO9 ② CoxA15与CoxA11为同一病毒，统一命名为CoxA11 ③ CoxA18与CoxA13为同一病毒，统一命名为CoxA13 ④ ECHO8与ECHO1为同一病毒，统一命名为ECHO1 ⑤ ECHO10已归入呼肠孤病毒1型（Reo 1） ⑥ ECHO22和ECHO23被划分为新的病毒属——副肠 孤病毒属，分别重新命名为副肠孤病毒1型和2型 ⑦ ECHO28归入鼻病毒1A型 ⑧ ECHO34并入CoxA24，为CoxA24的变种 ⑨ 鼻病毒87型重新划为肠道病毒68型 ⑩ 肠道病毒72型划为肝病毒属中的人甲型肝炎病毒 ⑾ 猪水疱病病毒(SVDV)类似于Cox B5型 ⑿ CoxA9、CoxA16已可组织培养
3，人肠道病毒的复制周期
病毒吸附于细胞受体 基因组脱衣壳 VPg蛋白从病毒RNA中脱离，开 始翻译 聚合蛋白质被蛋白酶2Apro和 3Cpro/3CDpro切割 在膜囊泡中开始RNA的合成，在 病毒RNA聚合酶的作用下，以正链 RNA为模板生成负链RNA 再以负链RNA为模板生成新的正 链RNA 感染的早期，新的正链RNA被翻 译形成很多新的病毒蛋白 感染的晚期，新的正链RNA进入 形态发生期 新生成的病毒颗粒以裂解的方式 从细胞中释放出来