蓋他病毒研究進(jìn)展

韋鵬建,馮若飛,馬忠仁

(西北民族大學(xué)生物工程與技術(shù)國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州 730030)

蓋他病毒研究進(jìn)展

韋鵬建,馮若飛,馬忠仁*

(西北民族大學(xué)生物工程與技術(shù)國家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州 730030)

蓋他病毒是披蓋病毒科甲病毒屬成員的一種單鏈線形RNA病毒,廣泛分布于亞洲及澳大利亞北部的太平洋沿岸地區(qū),其原型株為MM2021。病毒對去氧膽酸鹽和氯仿等一些有機(jī)溶劑及酸敏感,主要侵害馬和豬,易感的細(xì)胞系有Vero、BHK-21、C6/36、MA-104、Hmlu和 RK-13等。目前,關(guān)于蓋他病毒的研究還較少,很多機(jī)理尚未清楚,其危害程度亦不可預(yù)知。因此,論文就蓋他病毒的特性做了一些簡要總結(jié)概括,為建立和完善人畜共患病公共衛(wèi)生體系和早期預(yù)警機(jī)制提供一些知識(shí)貯備。

蓋他病毒;人畜共患病;蚊蟲媒介

蓋他病毒(Getah virus,GETV)是一種RNA病毒,屬披蓋病毒科(Togaviridae)甲病毒屬(Alpha virus)成員。廣泛分布于亞洲及澳大利亞北部的太平洋沿岸地區(qū),在中國、印度、巴基斯坦、東南亞、日本等國家和地區(qū)均有蓋他病毒流行的報(bào)道[1-2]。最初是由美國陸軍醫(yī)學(xué)研究部門于1955年從馬來西亞的雪背庫蚊(C.gelidus)中分離獲得,命名為Getah virus,其原型株為MM2021[3]。此后,在日本、前蘇聯(lián)的東部、東南亞和澳大利亞等地,從三帶吻庫蚊,刺憂伊蚊和豬的血液中也分離到了蓋他病毒[4]。自該病毒被發(fā)現(xiàn)以來,人們就一直關(guān)注它的傳染性和致病性,在歐洲、亞洲、大洋洲一些國家的人、豬、馬、牛、山羊、犬、兔、袋鼠、雞和部分野鳥體內(nèi)都檢測到蓋他病毒抗體的存在[5]。我國對蓋他病毒的研究較晚,雖然我國已經(jīng)分離到一些蓋他病毒病原體。1964年在海南捕捉的庫蚊中分離到1株病毒,命名為M1,可能是鷺山(Sagiyama,SAG)病毒或蓋他病毒的變異株[6],該病毒于1992年在美國CDC蟲媒中心進(jìn)行再鑒定,鑒定為甲病毒屬蓋他病毒。王煥琴等[7]對河北省蚊蟲進(jìn)行病毒分離鑒定,用乙型腦炎病毒、甲病毒屬、布尼亞病毒屬多克隆抗體間接免疫熒光實(shí)驗(yàn)初步判定其中的2個(gè)毒株屬于甲病毒屬成員。經(jīng)甲病毒屬特異引物擴(kuò)增片段的核酸序列證實(shí)這2株病毒為蓋他病毒。2005年從云南省西北部采集的中華按蚊(Anopheles sinensis)和騷擾阿蚊(Armigeres subalbatus)中分離到蓋他病毒5株[8]。2005年在上海分離到4株(SH05-6、SH05-15、SH05-16、SH05-17)[8]。翟友剛等[8-9]在甘肅省天水隴南部分地區(qū)2006年8月采集的吸血蚊蟲中分離到1株蓋他病毒,該病毒與以往我國分離株的遺傳關(guān)系密切。此外,上海、浙江、新疆等地的豬蓋他病毒的抗體陽性率也較高,并在夏季有上升的趨勢[10]。

1 主要特性

蓋他病毒是一種以蚊蟲為主要傳播媒介,與人畜關(guān)系密切,可引起人和牲畜嚴(yán)重傳染病的蟲媒病毒,對成年鵝的紅細(xì)胞具有很高的凝集性[11-12]。主要侵害馬和豬,還可以感染鳥類、鼠類,有時(shí)也感染爬行動(dòng)物和兩棲動(dòng)物,并能在媒介昆蟲體內(nèi)或培養(yǎng)的昆蟲細(xì)胞中增殖;在自然宿主中主要表現(xiàn)為無癥狀或高滴度病毒血癥,但通過蚊蟲傳播給人或家畜后,則可以引起病毒病流行[13]。

1.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)

蓋他病毒的病毒顆粒為球形結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)含有3個(gè)基本組成成分,即糖蛋白外殼(核殼蛋白),雙層類脂膜和含有 RNA的核心[4,14];基因組為單鏈線形正股RNA,分子質(zhì)量約為4.3×106ku(沉降系數(shù)為49 S),具感染性,完整的病毒顆粒有3種多肽,具有囊膜和纖突,直徑約為60 nm[4,15]。補(bǔ)體結(jié)合試驗(yàn)證明,該病毒與甲病毒屬中的非洲基孔肯雅熱病毒(Chikungunya virus)和澳大利亞羅斯河(Ross River)病毒存在部分交叉反應(yīng)[3]。

1.2 抵抗力及抗原性

蓋他病毒對酸(pH 3.0)及去氧膽酸鹽和氯仿等一些有機(jī)溶劑敏感[3]。此外,在 1 mol/L的MgCl2狀態(tài)下,對50℃以上溫度也較敏感,但在10℃條件下可存活3個(gè)月,4℃時(shí)可達(dá)6個(gè)月之久,對4日齡以下的乳白鼠具有致病性[15]。易感的細(xì)胞系有 Vero、BHK-21、C6/36、MA-104、Hmlu、RK-13等[5]。

2 分子生物學(xué)特征

2.1 病毒基因組

病毒的基因組是一條長約11 kb～12 kb的單鏈線形正股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′端為O型帽子結(jié)構(gòu)[4,13-14]。病毒RNA序列的兩端彼此互補(bǔ),因而病毒RNA能夠形成環(huán)狀分子。基因組可分為兩個(gè)不同的區(qū)段,5′端前2/3部分編碼4種非結(jié)構(gòu)蛋白,稱為非結(jié)構(gòu)區(qū);基因組3′末端后1/3編碼數(shù)種結(jié)構(gòu)蛋白,稱為結(jié)構(gòu)區(qū)[4,14]。

2.1.1 非結(jié)構(gòu)區(qū) 靠近基因組5′端前2/3含有7 600個(gè)核苷酸,也稱49 S RNA。這一區(qū)域編碼多種非結(jié)構(gòu)蛋白,并根據(jù)蛋白質(zhì)在基因組的排列順序稱為非結(jié)構(gòu)蛋白 1～ 4,nsP1 、nsP2 、nsP3、nsP4,主要是病毒自身復(fù)制酶,與病毒的自身轉(zhuǎn)錄和復(fù)制有關(guān)[4,15-20]。

2.1.2 結(jié)構(gòu)區(qū) 基因組3′末端后1/3部分含有4 100個(gè)核苷酸,也稱為亞基因組RNA或26 S mRNA,編碼病毒結(jié)構(gòu)蛋白衣殼蛋白 C、外膜糖蛋白E1、E2及 E3,另外一個(gè)6 ku蛋白是E2蛋白在跨膜序列之后,含有的 33個(gè)氨基酸的信號肽序列[4,15-20]。

3′UTR末端19 nt保守序列對于病毒的復(fù)制和存活非常重要,是病毒存活所必須的元件[21]。且衣殼蛋白基因是編碼病毒衣殼蛋白的基因,對病毒粒子的形成和存活至關(guān)重要[22]。在基因組3′末端的核苷酸序列有一般長度在40～60堿基的重復(fù)序列,所有的甲病毒都有這種重復(fù)序列,但其重復(fù)序列的長度,堿基排列的順序,重復(fù)序列之間的距離以及重復(fù)序列距終止密碼子的距離都不相同,但相同病毒不同地理株的病毒卻基本一致[23]。因此,甲病毒基因組的3′末端重復(fù)序列可作為甲病毒屬內(nèi)鑒定的根據(jù)[4,24]。

2.2 基因組保守序列

甲病毒基因組核酸序列中具有4個(gè)完全相同的區(qū)域,稱為序列保守區(qū),一般說來,在基因組序列愈保守,在功能上愈重要。

第1保守區(qū):基因組5′端帽結(jié)構(gòu)之后44個(gè)核苷酸,形成一個(gè)帶柄的環(huán)狀結(jié)構(gòu),具有啟動(dòng)子功能,在病毒基因組復(fù)制的過程中起始負(fù)鏈RNA的合成。

第2保守區(qū) :緊接第一保守區(qū),由51個(gè)核苷酸組成,并形成與第一保守區(qū)相似的柄狀環(huán)結(jié)構(gòu),其功能目前尚不清楚,但有試驗(yàn)證實(shí),它對于在基因組RNA模板上負(fù)鏈RNA合成器聯(lián)合啟動(dòng)子的作用。

第3保守區(qū):在基因組49 S與26 S mRNA的接合部,由24個(gè)核苷酸組成。這一保守區(qū)也稱為連接部位保守序列,為26 S RNA的轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子。

第4保守區(qū):在基因組3′末端,其后多為多聚腺苷酸尾,由19個(gè)核苷酸組成,也稱為19核苷酸保守區(qū)。

截止目前,以上4個(gè)保守區(qū)序列僅出現(xiàn)在甲病毒或甲病毒樣病毒的基因組中,與其他種屬病毒無任何同源性,因此這些保守序列成為鑒定甲病毒的依據(jù),成為鑒定甲病毒的指標(biāo)。許多實(shí)驗(yàn)室對保守區(qū)核苷酸做了缺失或置換等突變試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)任何保守區(qū)的序列突變后病毒仍可成活,而甲病毒的表型不變,僅表現(xiàn)為病毒復(fù)制能力降低,顯示保守區(qū)結(jié)構(gòu)在甲病毒的復(fù)制過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復(fù)制過程中發(fā)揮啟動(dòng)子的作用,它們的功能是通過細(xì)胞內(nèi)某種蛋白質(zhì)結(jié)合在這些區(qū)域而促進(jìn)RNA的復(fù)制[4,15]。

3 流行病學(xué)及臨床癥狀

蓋他病毒是一種能在許多動(dòng)物中造成良性耐受型的、自我限制性疾病的病毒,它的傳播媒介可隨著氣候和地域的不同而有所不同。據(jù)報(bào)道,只有在日本和印度有報(bào)道關(guān)于豬和馬的臨床疾病,但它可在實(shí)驗(yàn)條件下感染老鼠[15]。在1966年和1969年,澳大利亞研究者進(jìn)行了人和動(dòng)物的血清抗體檢查,證明了蓋他病毒對人和動(dòng)物的感染性[14]。

在自然狀態(tài)下感染該病毒的豬,表現(xiàn)為發(fā)熱(40.7 ℃左右)、腹瀉、虛弱、精神不振、食欲消失、全身發(fā)抖、舌頭發(fā)顫、后肢麻痹、體表發(fā)紅等臨床癥狀,嚴(yán)重者呈犬坐姿式或出現(xiàn)神經(jīng)癥狀,最后衰竭死亡。經(jīng)采腦、肺、腎、扁桃體及腸管的病料,采用ESK細(xì)胞進(jìn)行病毒分離,經(jīng)血清學(xué)鑒定為GETV,并且能在ESK細(xì)胞中出現(xiàn)CPE作用,對無菌豬采用肌肉注射的人工感染方法,結(jié)果出現(xiàn)了與自然發(fā)病相同的病例,從此證實(shí)了本病毒對豬的感染性和致病性[14]。

馬感染該病毒后的癥狀與豬相似,臨床表現(xiàn)為精神沉郁、不食、血象檢查淋巴細(xì)胞減少、全身淋巴結(jié)腫大、淤血、脾臟實(shí)質(zhì)軟化、脾淋巴濾泡腫大、急性發(fā)熱(體溫38.5℃～41℃)、后肢伴有蕁麻疹和腫脹。但病馬一般都在1周后痊愈,呈良性的耐過型,在患病馬的血清中可檢測出特異性的中和抗體、補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)及血凝抑制抗體[14]。

實(shí)驗(yàn)性感染證明,該病毒可垂直感染而導(dǎo)致死產(chǎn),對懷孕的母鼠接種后,可使母鼠產(chǎn)仔數(shù)明顯減少或乳鼠死亡[15]。目前,對該病毒的檢測可采用中和試驗(yàn)、補(bǔ)體結(jié)合反應(yīng)、熒光抗體、間接熒光抗體、血凝抑制等多種血清學(xué)試驗(yàn)對該病毒的抗原及抗體進(jìn)行鑒定及診斷[15]。

人群中有抗體存在,但尚未見引起人類疾病的報(bào)道。

4 展望

我國地域遼闊,地理?xiàng)l件復(fù)雜,地跨熱、溫、寒三帶,生物種類繁多,存在著多種蟲媒病毒的傳播媒介。在自然界中的大多數(shù)感染發(fā)生在鳥類、鼠類、爬行動(dòng)物和兩棲類動(dòng)物等動(dòng)物上,且在這些自然宿主中某些病毒的感染表現(xiàn)為無癥狀的、長期的、高滴度的病毒血癥,這樣有利于蚊蟲的傳播,一旦經(jīng)蚊媒傳播到人和家畜以后,則有可能引起流行[25]。

總之,關(guān)于蓋他病毒的研究還很少,在我國存在此病毒的感染,很多機(jī)制機(jī)理尚未清楚,其危害程度亦不可預(yù)知,應(yīng)加強(qiáng)科研力度,加強(qiáng)診斷、治療和預(yù)防技術(shù)的研究是非常必要的,建立和完善人畜共患病公共衛(wèi)生體系和早期預(yù)警機(jī)制,是利國利民的最佳措施。

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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

資金項(xiàng)目:甘肅省中青年科技基金計(jì)劃項(xiàng)目(0806RJYA008);校企合作項(xiàng)目(H2009-15)

韋鵬建(1984-),男,壯族,廣西河池人,碩士研究生,主要從事預(yù)防獸醫(yī)學(xué)和分子生物學(xué)研究。*通訊作者