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儿童星状病毒感染

2022-07-29
来源:求医网
星状病毒(astrovirus)首次于1975年由Appleton和Higgins用电镜检测胃肠炎患儿粪便标本时发现。由于电镜下病毒颗粒呈星形,因此被Madeley和Cosgrove命名为星状病毒[1]。世界各地均已有星状病毒感染的报道,既可散发也可引起暴发流行,它已被证实为是小婴幼儿、老年人及免疫缺陷病人发生腹泻的重要病原之一,是婴幼儿病毒性胃肠炎的第二位病因,仅次于轮状病毒[2]。本综述对星状病毒的病毒特点、流行病学特点及所致疾病特点等作一总结。

一、病毒特点

星状病毒属于一个新的病毒家族即星状病毒科(astroviridae),星状病毒属(astrovirus)[3]。星状病毒是无衣壳的单股正链RNA病毒,病毒颗粒直径28 nm,部分病毒颗粒有特征性的5~ 6个角(point),外观呈星形。最近对星状病毒结构的研究表明细胞培养获得的病毒颗粒具有10 nm的刺突(spike)[4-6]

病毒基因组长度6.8 kb,包括一个5′非编码区(5′ non-coding region,NCR),三个开放读码框架(open reading frams,ORFs)ORF1a、ORF1b、ORF2,80个核苷酸的3′非编码区和一个大约30个核苷酸的多聚腺苷酸尾。ORF1a和ORF1b编码非结构蛋白,包括蛋白酶及RNA依赖RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RDRP),RDRP是通过核糖体读框移位(frame-shift)机制合成的一种融合蛋白(fusion protein)。ORF2编码衣壳蛋白前体。在病毒复制过程中,所感染的细胞内合成了一个2.7 kb的亚基因组RNA,这个亚基因组的RNA,包含ORF2,可能作为mRNA表达衣壳蛋白[6-8]

应用多克隆抗体和单克隆抗体,可将星状病毒划分为7个血清型(serotype)HAstV-1~HAstV-7,最近又报道了血清型8(HAstV-8)[9]。Noel等[3]通过对部分的ORF2核苷酸序列分析,将星状病毒划分为7个基因型(genetype),并且证明这7个基因型与血清型的划分是一致的。

星状病毒衣壳蛋白的结构目前尚不十分清楚,因其宿主物种和血清型不同而有所不同。动物星状病毒株衣壳蛋白由2~5个蛋白组成,人类星状病毒衣壳蛋白由2~3个蛋白(P1、P2、P3)组成,血清型1型和2型具有3个衣壳蛋白(19 840~32 740),血清型3型则由2个蛋白组成(31 750和26 790),其中31 750蛋白为主要成分,而血清型5型的Marin County株仅由一个29 760的衣壳蛋白组成。P3蛋白亦称VP26,包含了一个中和抗原决定簇,分子大小19 840~26 790,因血清型不同而异[5-7]

二、检测方法

(一)抗原检测

1. 电镜:1975年Appleton和Higgins首次用电镜发现星状病毒,此后的十年中,电镜一直是检测星状病毒的主要手段。但是由于直接电镜较难将星状病毒与其它26~30 nm的小圆病毒区分开;并且仅有约10 % 的星状病毒颗粒具有典型的星状外形;此外其敏感性较低,价格昂贵,技术条件要求较高,因此不适于大规模的流行病学调查[2,4]

2. 细胞培养和病毒分离:1977年Lee和Kurtz成功地采用人胚肾细胞(human embryonic kidney,HEK)分离了星状病毒。于1981年又采用传代细胞恒河猴细胞(LLCMK2)对星状病毒进行分离,但临床粪便标本中的病毒颗粒必须在HEK细胞传代6次后才能在LLCMK2细胞中生长[2,10]。1990年,Willcocks等[11]采用传代细胞系人类结肠癌细胞(human colonic carcinoma CaCo2,ATCCHTB37)直接从粪便标本中分离星状病毒获得成功,而无需先在HEK细胞中进行传代。病毒分离的成功,使星状病毒可在培养细胞内大量增殖,并可用来制备针对不同血清型的单克隆和多克隆抗体,从而使检测星状病毒的免疫学方法如免疫荧光法、酶免疫法等随之发展起来。

3. 酶免疫法(enzyme immunoassay,EIA):Herrmann等[12]成功地制备了星状病毒的单克隆抗体,并建立了EIA方法。与电镜相比,EIA方法更为简单,具有更好的特异性和敏感性,并可进行分型研究。例如一项对275份粪便标本的研究表明,仅有1份标本用电镜检测出星状病毒,而用EIA方法有13份标本星状病毒阳性并得到病毒分离证实[1,2]。因此,EIA方法是目前一种较好的检测方法,可用于广泛的流行病学调查。

4. 杂交技术和逆转录聚合酶链反应(RT-PCR):随着对星状病毒克隆和测序的成功,检测星状病毒的分子生物学方法如杂交技术和RT-PCR也应运而生[12]。1993年Jonassen等[13]首次用RT-PCR方法检测了星状病毒,此后,Mitchell等[14]采用EIA和RT-PCR对36例腹泻患儿的368份粪便标本的检测结果显示,用RT-PCR星状病毒的检出率为32%,而用EIA仅为10 %,提示检测星状病毒RT-PCR比EIA敏感性更高,Saito等[15]的研究亦证实了这一点。最近,日本的Matsui等[9]设计了7对星状病毒血清型特异性引物,采用RT-PCR方法对星状病毒进行分型研究,进一步证实RT-PCR用于星状病毒的流行病学研究是一种很好的方法,尤其是不会受到获得分型单克隆抗体的限制。

(二)血清学检测

星状病毒血清学检测方法包括免疫电镜(IEM)、放射免疫方法(RIA)、免疫荧光方法(IFA)及EIA等。血清学检测方法可帮助了解星状病毒感染状况及研究特异性抗体对星状病毒感染是否有保护作用。

三、流行病学特点

随着检测技术的发展,对星状病毒流行病学特点的认识也逐步深入。在志愿者和自然感染者的研究中均证实星状病毒感染与腹泻密切相关。Herrmann等[12]在泰国的研究结果显示,胃肠炎患儿中星状病毒的检出率为8.6 %,而无胃肠炎的对照组儿童中星状病毒检出率仅为2.0 % (P<0.001),提示星状病毒是胃肠炎的病因之一。Cruz等[16]对危地马拉腹泻儿童的研究也证实了这一点。采用EIA方法,住院腹泻患儿中星状病毒的检出率为2.5 %~9 %,目前认为星状病毒是小婴幼儿病毒性胃肠炎的第二位病因,仅次于轮状病毒。

星状病毒感染可以散发,也可以引起暴发流行。1991年日本Katano市14所学校发生急性胃肠炎暴发流行,超过4 700名学生和教师发病,Oishi等[17]研究证实其病原体为星状病毒。此外,星状病毒亦可引起医源性腹泻。Shastri等[18]对267例住院腹泻患儿的研究发现26名患儿星状病毒阳性,其中13 例患儿认为是医源性感染。

星状病毒广泛分布于世界各地,各血清型流行情况因地区和流行年份不同而有所不同,其中多以血清型1型为主。Lee等[19]对英国Oxford地区1976~1992年星状病毒血清型流行情况的研究发现,除1991年以血清型2型为主外,均以血清型1型为主,约占2/3,并且分别在1989年和1991年检出了血清型6型和7型。美国、澳大利亚、智利、日本、孟加拉等国也均以1型为主[18,20-22]。而Guerrero等[23]对墨西哥城1988~1991年星状病毒腹泻流行情况的研究表明以血清型2型为主,占35 %,而1型仅占4%。有报道中国以血清型4型为主[4]

星状病毒感染具有较明显的季节性,一般在温带地区星状病毒感染的流行季节为冬季,而在热带地区的流行季节为雨季[24]。日本对1982~1992年散发及暴发性胃肠炎病例标本进行星状病毒检测的结果显示,星状病毒感染多发生于轮状病毒流行季节之后的冬末和春季(3月和4月)[21]

与轮状病毒感染相似,星状病毒感染多发生在2岁以内尤其是1岁以内的小婴幼儿。此外,老年人和免疫缺陷病人也是星状病毒感染的高危人群,人类免疫缺陷病毒感染患者、接受骨髓移植及联合免疫缺陷患者发生星状病毒感染均已有报道。星状病毒亦是健康成年人发生急性胃肠炎的病因之一,Belliot等[7]研究证实,法国Caen地区新兵营中发生的一次暴发性胃肠炎即是由星状病毒3型引起。

目前关于星状病毒血清流行病学的研究报道还比较少。Kriston等[25]对英国伦敦253份儿童血清标本进行星状病毒1型和6型IgG抗体检测的结果显示:大多数(58 %)新生儿具有来自母体的抗星状病毒1型的抗体,5个月时母体抗体几乎消失,在随后的6个月又重新迅速获得抗体,5岁儿童抗体阳性率达90 %;而仅20%的新生儿具有星状病毒6型抗体,1~3岁儿童抗体阳性率为10 %~30 %。Mitchell等[26]在美国Virginia州的Norfolk进行的星状病毒1型和3型抗体流行情况研究表明:67 %的<3个月的婴儿具有星状病毒1型抗体,6~8个月抗体几乎消失,6~9岁儿童中94 %重又获得抗体;星状病毒3型抗体的阳性率则较低,<3个月婴儿和6~9岁儿童分别为26 %和42 %。但是这些型特异性的抗体对星状病毒感染的保护作用尚不清楚。

目前国内有关星状病毒感染的报道尚少,北京儿童医院住院腹泻患儿的118份粪便标本中检测出10份星状病毒阳性,阳性率8.5 %,其中3份轮状病毒亦为阳性[27]

四、临床特点

星状病毒感染的临床表现与轮状病毒相似,主要症状是腹泻(水样便),同时可伴有发热、呕吐、腹痛、食欲减退等,潜伏期一般为3~4 d,症状持续时间为3~5 d。但与轮状病毒感染相比,单纯星状病毒感染一般症状较轻微,较少发生脱水。此外亦可发生无症状感染,一项在日托托儿所进行的研究结果显示,73例星状病毒感染的患儿中35例(52 %)为无症状感染[28]。最近Unicomb等[22]