盖他病毒研究进展

韦鹏建,冯若飞,马忠仁

(西北民族大学生物工程与技术国家民委重点实验室,甘肃兰州 730030)

盖他病毒研究进展

韦鹏建,冯若飞,马忠仁*

(西北民族大学生物工程与技术国家民委重点实验室,甘肃兰州 730030)

盖他病毒是披盖病毒科甲病毒属成员的一种单链线形RNA病毒,广泛分布于亚洲及澳大利亚北部的太平洋沿岸地区,其原型株为MM2021。病毒对去氧胆酸盐和氯仿等一些有机溶剂及酸敏感,主要侵害马和猪,易感的细胞系有Vero、BHK-21、C6/36、MA-104、Hmlu和 RK-13等。目前,关于盖他病毒的研究还较少,很多机理尚未清楚,其危害程度亦不可预知。因此,论文就盖他病毒的特性做了一些简要总结概括,为建立和完善人畜共患病公共卫生体系和早期预警机制提供一些知识贮备。

盖他病毒;人畜共患病;蚊虫媒介

盖他病毒(Getah virus,GETV)是一种RNA病毒,属披盖病毒科(Togaviridae)甲病毒属(Alpha virus)成员。广泛分布于亚洲及澳大利亚北部的太平洋沿岸地区,在中国、印度、巴基斯坦、东南亚、日本等国家和地区均有盖他病毒流行的报道[1-2]。最初是由美国陆军医学研究部门于1955年从马来西亚的雪背库蚊(C.gelidus)中分离获得,命名为Getah virus,其原型株为MM2021[3]。此后,在日本、前苏联的东部、东南亚和澳大利亚等地,从三带吻库蚊,刺忧伊蚊和猪的血液中也分离到了盖他病毒[4]。自该病毒被发现以来,人们就一直关注它的传染性和致病性,在欧洲、亚洲、大洋洲一些国家的人、猪、马、牛、山羊、犬、兔、袋鼠、鸡和部分野鸟体内都检测到盖他病毒抗体的存在[5]。我国对盖他病毒的研究较晚,虽然我国已经分离到一些盖他病毒病原体。1964年在海南捕捉的库蚊中分离到1株病毒,命名为M1,可能是鹭山(Sagiyama,SAG)病毒或盖他病毒的变异株[6],该病毒于1992年在美国CDC虫媒中心进行再鉴定,鉴定为甲病毒属盖他病毒。王焕琴等[7]对河北省蚊虫进行病毒分离鉴定,用乙型脑炎病毒、甲病毒属、布尼亚病毒属多克隆抗体间接免疫荧光实验初步判定其中的2个毒株属于甲病毒属成员。经甲病毒属特异引物扩增片段的核酸序列证实这2株病毒为盖他病毒。2005年从云南省西北部采集的中华按蚊(Anopheles sinensis)和骚扰阿蚊(Armigeres subalbatus)中分离到盖他病毒5株[8]。2005年在上海分离到4株(SH05-6、SH05-15、SH05-16、SH05-17)[8]。翟友刚等[8-9]在甘肃省天水陇南部分地区2006年8月采集的吸血蚊虫中分离到1株盖他病毒,该病毒与以往我国分离株的遗传关系密切。此外,上海、浙江、新疆等地的猪盖他病毒的抗体阳性率也较高,并在夏季有上升的趋势[10]。

1 主要特性

盖他病毒是一种以蚊虫为主要传播媒介,与人畜关系密切,可引起人和牲畜严重传染病的虫媒病毒,对成年鹅的红细胞具有很高的凝集性[11-12]。主要侵害马和猪,还可以感染鸟类、鼠类,有时也感染爬行动物和两栖动物,并能在媒介昆虫体内或培养的昆虫细胞中增殖;在自然宿主中主要表现为无症状或高滴度病毒血症,但通过蚊虫传播给人或家畜后,则可以引起病毒病流行[13]。

1.1 形态结构

盖他病毒的病毒颗粒为球形结构,该结构含有3个基本组成成分,即糖蛋白外壳(核壳蛋白),双层类脂膜和含有 RNA的核心[4,14];基因组为单链线形正股RNA,分子质量约为4.3×106ku(沉降系数为49 S),具感染性,完整的病毒颗粒有3种多肽,具有囊膜和纤突,直径约为60 nm[4,15]。补体结合试验证明,该病毒与甲病毒属中的非洲基孔肯雅热病毒(Chikungunya virus)和澳大利亚罗斯河(Ross River)病毒存在部分交叉反应[3]。

1.2 抵抗力及抗原性

盖他病毒对酸(pH 3.0)及去氧胆酸盐和氯仿等一些有机溶剂敏感[3]。此外,在 1 mol/L的MgCl2状态下,对50℃以上温度也较敏感,但在10℃条件下可存活3个月,4℃时可达6个月之久,对4日龄以下的乳白鼠具有致病性[15]。易感的细胞系有 Vero、BHK-21、C6/36、MA-104、Hmlu、RK-13等[5]。

2 分子生物学特征

2.1 病毒基因组

病毒的基因组是一条长约11 kb～12 kb的单链线形正股RNA,它具有真核mRNA的特征,即3′末端有多聚腺苷酸(polyA)尾,但比真核生物mRNA 的 3′(polyA)尾短,3′(polyA)尾的存在是其RNA具有感染性的因素之一,5′端为O型帽子结构[4,13-14]。病毒RNA序列的两端彼此互补,因而病毒RNA能够形成环状分子。基因组可分为两个不同的区段,5′端前2/3部分编码4种非结构蛋白,称为非结构区;基因组3′末端后1/3编码数种结构蛋白,称为结构区[4,14]。

2.1.1 非结构区 靠近基因组5′端前2/3含有7 600个核苷酸,也称49 S RNA。这一区域编码多种非结构蛋白,并根据蛋白质在基因组的排列顺序称为非结构蛋白 1～ 4,nsP1 、nsP2 、nsP3、nsP4,主要是病毒自身复制酶,与病毒的自身转录和复制有关[4,15-20]。

2.1.2 结构区 基因组3′末端后1/3部分含有4 100个核苷酸,也称为亚基因组RNA或26 S mRNA,编码病毒结构蛋白衣壳蛋白 C、外膜糖蛋白E1、E2及 E3,另外一个6 ku蛋白是E2蛋白在跨膜序列之后,含有的 33个氨基酸的信号肽序列[4,15-20]。

3′UTR末端19 nt保守序列对于病毒的复制和存活非常重要,是病毒存活所必须的元件[21]。且衣壳蛋白基因是编码病毒衣壳蛋白的基因,对病毒粒子的形成和存活至关重要[22]。在基因组3′末端的核苷酸序列有一般长度在40～60碱基的重复序列,所有的甲病毒都有这种重复序列,但其重复序列的长度,碱基排列的顺序,重复序列之间的距离以及重复序列距终止密码子的距离都不相同,但相同病毒不同地理株的病毒却基本一致[23]。因此,甲病毒基因组的3′末端重复序列可作为甲病毒属内鉴定的根据[4,24]。

2.2 基因组保守序列

甲病毒基因组核酸序列中具有4个完全相同的区域,称为序列保守区,一般说来,在基因组序列愈保守,在功能上愈重要。

第1保守区:基因组5′端帽结构之后44个核苷酸,形成一个带柄的环状结构,具有启动子功能,在病毒基因组复制的过程中起始负链RNA的合成。

第2保守区 :紧接第一保守区,由51个核苷酸组成,并形成与第一保守区相似的柄状环结构,其功能目前尚不清楚,但有试验证实,它对于在基因组RNA模板上负链RNA合成器联合启动子的作用。

第3保守区:在基因组49 S与26 S mRNA的接合部,由24个核苷酸组成。这一保守区也称为连接部位保守序列,为26 S RNA的转录启动子。

第4保守区:在基因组3′末端,其后多为多聚腺苷酸尾,由19个核苷酸组成,也称为19核苷酸保守区。

截止目前,以上4个保守区序列仅出现在甲病毒或甲病毒样病毒的基因组中,与其他种属病毒无任何同源性,因此这些保守序列成为鉴定甲病毒的依据,成为鉴定甲病毒的指标。许多实验室对保守区核苷酸做了缺失或置换等突变试验,发现任何保守区的序列突变后病毒仍可成活,而甲病毒的表型不变,仅表现为病毒复制能力降低,显示保守区结构在甲病毒的复制过程中扮演一定的角色。目前一致的看法是,甲病毒保守序列在病毒复制过程中发挥启动子的作用,它们的功能是通过细胞内某种蛋白质结合在这些区域而促进RNA的复制[4,15]。

3 流行病学及临床症状

盖他病毒是一种能在许多动物中造成良性耐受型的、自我限制性疾病的病毒,它的传播媒介可随着气候和地域的不同而有所不同。据报道,只有在日本和印度有报道关于猪和马的临床疾病,但它可在实验条件下感染老鼠[15]。在1966年和1969年,澳大利亚研究者进行了人和动物的血清抗体检查,证明了盖他病毒对人和动物的感染性[14]。

在自然状态下感染该病毒的猪,表现为发热(40.7 ℃左右)、腹泻、虚弱、精神不振、食欲消失、全身发抖、舌头发颤、后肢麻痹、体表发红等临床症状,严重者呈犬坐姿式或出现神经症状,最后衰竭死亡。经采脑、肺、肾、扁桃体及肠管的病料,采用ESK细胞进行病毒分离,经血清学鉴定为GETV,并且能在ESK细胞中出现CPE作用,对无菌猪采用肌肉注射的人工感染方法,结果出现了与自然发病相同的病例,从此证实了本病毒对猪的感染性和致病性[14]。

马感染该病毒后的症状与猪相似,临床表现为精神沉郁、不食、血象检查淋巴细胞减少、全身淋巴结肿大、淤血、脾脏实质软化、脾淋巴滤泡肿大、急性发热(体温38.5℃～41℃)、后肢伴有荨麻疹和肿胀。但病马一般都在1周后痊愈,呈良性的耐过型,在患病马的血清中可检测出特异性的中和抗体、补体结合反应及血凝抑制抗体[14]。

实验性感染证明,该病毒可垂直感染而导致死产,对怀孕的母鼠接种后,可使母鼠产仔数明显减少或乳鼠死亡[15]。目前,对该病毒的检测可采用中和试验、补体结合反应、荧光抗体、间接荧光抗体、血凝抑制等多种血清学试验对该病毒的抗原及抗体进行鉴定及诊断[15]。

人群中有抗体存在,但尚未见引起人类疾病的报道。

4 展望

我国地域辽阔,地理条件复杂,地跨热、温、寒三带,生物种类繁多,存在着多种虫媒病毒的传播媒介。在自然界中的大多数感染发生在鸟类、鼠类、爬行动物和两栖类动物等动物上,且在这些自然宿主中某些病毒的感染表现为无症状的、长期的、高滴度的病毒血症,这样有利于蚊虫的传播,一旦经蚊媒传播到人和家畜以后,则有可能引起流行[25]。

总之,关于盖他病毒的研究还很少,在我国存在此病毒的感染,很多机制机理尚未清楚,其危害程度亦不可预知,应加强科研力度,加强诊断、治疗和预防技术的研究是非常必要的,建立和完善人畜共患病公共卫生体系和早期预警机制,是利国利民的最佳措施。

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Progress on Getah Virus

WEI Peng-jian,FENG Ruo-fei,MA Zhong-ren

(The Key Bio-engineering and Technology Laboratory of National Nationality Commission,Northwest University For Nationalites,Lanzhou,Gansu,730030,China)

Getah virus,a member of the genus Alpha virus in the family Togaviridae,has a linger single plus-stranded RNA genome,and has been found widely distributed in Asia and north of Australia.The prototype of virus is strain MM2021.The virus is sensitive to acid,deoxycholate salts,chloroform and other organic solvent.The virus mainly infect horses and pigs,and it's susceptible cell lines are Vero,BHK-21,C6/36,MA-104,Hmlu,RK-13 and so on.At present,The researches on Getah virus'are limited,the mechanisms are not clear;the harm level is also unpredictable.Therefore,this article summarized the characteristics of the virus in order to provide some knowledge for the establishment and improvement of zoonotic disease public health system and early warning mechanisms.

Getah virus;zoonosis;mosquito vector

S852.659.6

A

1007-5038(2010)08-0097-04

2010-03-16

资金项目:甘肃省中青年科技基金计划项目(0806RJYA008);校企合作项目(H2009-15)

韦鹏建(1984-),男,壮族,广西河池人,硕士研究生,主要从事预防兽医学和分子生物学研究。*通讯作者