・72・ 医学基础与药学研究 风疹病毒研究进展(综述) 李秀义温和 【中图分类号】R511.2 【文献标识码】A 【文章编号】1671—8054(2008)06-0072--03 【摘要】风疹病毒是披膜病毒科风疹病毒属的惟一成员,是第一个被证明具有致畸性的病毒。如果在妊娠的前3个月感染了 风疹病毒,具有很高的先天性风疹综合症(CRS)的风险,特别是那些没有免疫保护的妇女。应用先进的产前诊断技 术鉴别鉴别诊断胎儿有无损伤是非常必要的,因为当在妊娠前3个月被诊断为原发.}生风疹病毒感染,孕妇要考虑是否 妊娠终止。在这篇文章里我们主要综述了风疹病毒(Rv)的流行病学、基因结果、临床特征和RV的实验室诊断。 【关键词】风疹病毒(Rv)先天性风疹综合症(CRS)流行病学基因实验室诊断 风疹病毒(Rubella viers,RV)是披膜病毒科风疹 RV是一单股、正链、40S的RNA病毒,是披膜 病毒属的惟一成员,人是其惟一的自然宿主。风疹 病毒科(Togaviride)、风疹病毒属(Rubivims)的唯一成 本身并不严重,但RV对公众健康最大的威胁是它 员。与披膜科的其它病毒无交叉抗原。RV病毒体呈 的致畸性。孕妇感染RV可对婴儿产生先天l生损害, 球形,直径60~70nm,外层为一松散囊膜,表面有 尤其是妊娠前3个月如感染RV,病毒可经血侵犯 5—6nm的小刺突,中央为20面体的核壳体,直径 胎儿,导致自发流产、死产或胎儿感染,从而引起严 30~40nm,分子量为3.8×106,基因组长9757个核 重的出生缺陷,包括白内障、耳聋、心脏病或智力低 苷酸左右,富含GC(69.5%)翻。RV的基因组RNA包 下,即为先天性风疹综合征(Congenital mbena 括两个长的开放读码框架(ORF),一个是5’一近端的 syndromes,CRS)。虽然风疹病毒通过疫苗接种是可 ORF,编码两种非结构蛋白P150和P90,参与病毒 以预防的,但一旦感染临床上无特效治疗,因此在 的复制;另一个是3’一近端的ORF,编码结构蛋白。 临床上对风疹病毒的感染、实验室诊断及其流行特 其编码的3种结构蛋白为衣壳蛋白c和2种包膜 征极为重视。 糖蛋白El、E2,其分子量分别为33、58、42~47KD, 1风疹病毒的流行病学 它们是RV的主要蛋白抗原。抗原表位主要存在于 风疹是在l8世纪末被发现的。1914年赫斯根 El膜蛋白上。El为包膜糖蛋白,与E2共同构成病 据猴试验提出了病毒病原假说,1938年发现通过使 毒包膜的刺突,在E1和E2的N端分别有20个和 用急性病例的鼻分泌物滤过液将此病传给儿童,并 23个疏水性氨基酸残基,它们可以作为信号肽将2 证实病毒是其病原。1941年澳大利亚眼科医生 种糖蛋白转运到内质网腔。衣壳蛋白C及E1和E2 Gregg报道了先天性白内障与母亲妊娠期感染Rv 糖蛋白之间的切割都是由信号肽酶来完成的。研究 的关系。他的报道很快被许多国家的流行病学家和 表明El蛋白基因序列的株间变异程度与全株基因 畸形学家所证实,而且还注意到母亲妊娠期感染 序列变异程度相近。因此各国研究人员多将E1蛋 RV的有些婴儿同时出现了心脏病和耳聋,由此建 白基因作为RV某一病毒株代表基因进行分析翻。E1 立了CRS典型的3种特征。1962年Parkman等成 相对分子质量为57 000,由412~418个氨基酸残基 功地从非洲绿猴肾(VMK)细胞分离Rv,同年 组成,富含脯氨酸和半胱氨酸,其不同株间氨基酸 Weller及Neva成功的在人羊膜细胞中分离出Rv。 序列有差异,但抗原决定簇聚集区的氨基酸序列相 从而使风疹的防治工作取得突破性的进展。1965 同。E1蛋白分为3个部分,即膜外区(El~L446), 1966年研制出了几种风疹减毒株并获得临床试验, 跨膜区(G447~A468)和膜内区(K469~R481)。迄 1969~1970年风疹疫苗投入市场应用。 今已发现E1蛋白的481个氨基酸残基中只含有3 迄今为止,全世界有40个国家和地区已在过 个Asn连接的Asn—X—Thr形式的N一糖基化位点, 去l0年里开展了分子流行病学监测,有了Rv的基 分别位于Asn76、Asn177和Asn209。在El中这3 线基因数据,但很多国家和地区的Rv基因型仍然 个糖基化位点都被糖基化,每个位点连接的糖链的 未知【1]。风疹病毒学监测开始于20世纪90年代,至 相对分子质量约为2 000。尽管糖基化位点连接的 今已有7个基因型(1B、1C、1D、lE、1F、2A、2B1和3 寡糖并不与E1抗原表位结构直接相关,但它们对 个临时基因型(1a、lg、2c)被确定。不同Rv基因型具 维持E1蛋白的正常折叠和形成稳定的E1免疫抗 有各自的地理分布特征,不同地区有该地区流行的 原表位有重要作用。据文献报道,El膜蛋白中大多 本土流行株或优势流行株,同时RV流行也和年代 数抗原决定簇聚集区位于第202~305位氨基酸之 有一定的相关性。 间,并且这一抗原决定簇聚集区序列高度保守嗍。 2风疹病毒的基因结构 MitcheH等圈报道213~239位氨基酸残基之间有一 中和反应决定簇;Chaye等嗣则在214~240位氨基 作者单位:合肥市第一人民医院检验科安徽230061 酸之间鉴定出3个血凝和中和反应决定簇。作为抗 2008-09—18收稿,2008—11一O3修回 安徽卫生职业技术学院学报2008年第7卷第6期 原E1具有比E2较好的免疫原性,能刺激产生针对 各决定簇的单克隆抗体,相应单抗能抑制RV的凝 血活性。E2抗原因病毒成熟晚期修饰的不同而表现 出两种形式E2a和E2b,主要的区别在侧链寡糖的 不同。其多肽部分由262—281个氨基酸组成,一级 结构有四个糖基化位点富含脯氨酸和半胱氨酸。E2 免疫原性较差,仅含有一个抗原决定簇,相应抗体 无中和和凝血活性iv]。C蛋白含有299个氨基酸残 基,不含糖基侧链,呈碱性,富含脯氨酸和精氨酸, 这有利于其与40S的RNA相连,包绕病毒基因共 同组成核衣壳嗍。 图1风疹病毒的基因组结构 —————. .. .—————. —一9762nts————-———————————-————— 5’,芒兰 p150 l p90 CH I董E 2 I E1 卜IA ’AA3, 3风疹病毒感染的临床特征 风疹感染分为先天和后天两种。后天感染即是 通常说的风疹(Acquired rubella),先天感染指CRS。 RV由呼吸道传播,潜伏期一般为10—21d,自然风 疹病毒感染的特征为发热、咳嗽、流涕、咽痛、头痛、 食欲不振、淋巴结病和皮肤发疹等,通常很快恢复。 年龄越大,症状可加重。疫疹先起于面部,一日内布 满全身,但手掌、足心、头皮不受侵犯。儿童很少有或 无构成性的症状,但成人可能经历l~5 d低热、头 疼、不适、轻微伤风和结膜炎的前驱症状。耳后枕部 和较晚的颈部淋巴结病为特征,且先于出疹5~10d 出现。关节痛或关节炎在风疹感染的成年妇女中的 发生率可高至70%。这些症状也常见于某些其它病 毒感染,鉴别诊断包括麻疹、登革、细小病毒B19、人 疱疹6型、科萨奇、埃可等等,有时可误诊为麻疹或 猩红热。因此风疹的临床诊断是不可靠的,对这些疾 病的鉴别诊断在儿童中很难。另外估计有30%~ 50%的风疹感染在临床是不明显的,只能靠血清学方 法来诊断网。 4先天性风疹综合症(CRS) 孕妇或者育龄期妇女感染RV,特别是怀孕头3 个月感染,则胎儿感染的风险可高至90%,易导致 CRS。有报道CRS在世界上不同地区发展中国家的 发生率为0.4~2.211000活胎【 。孕妇感染风疹后,病 毒通过胎盘感染胎儿,由于病毒破坏了细胞的有丝 分裂,干扰了组织器官的生长发育,可导致死、流产 或出生后婴儿先天性损害,包括失明,耳聋,先天性 心脏缺损和智力发育不全等畸形后果,以及发育迟 缓、骨炎、血小板减少性紫癜、肝脾大、溶血性贫血 等非畸形后果。CRS可以表现为畸形和非畸形,有 即发和迟发、有暂时和永久性损害不同的表现。概 括地说CRS的临床表现分成3种情况【1”:①一过性 新生儿期表现,主要表现为出生时体重低、肝脾大、 脑膜脑炎、血小板减少性紫癜等,这些症状可以在 短期内自发痊愈;②永久性器官畸形和组织损伤, ・73・ 包括心脏缺陷、眼睛缺陷、中枢神经系统(CNS)问 题、小头畸形和感觉神经的或中枢听觉性耳聋;③ 慢性疾病或自身免疫引起的晚发疾病,由于CRS婴 儿在出生后多年风疹病毒仍存活于某些组织器官 内,因此有些婴儿出生后不一定即刻出现症状,而 在数周、数月、数年后才逐渐表现出来,甚至l0余 年后还可有严重的进行性神经系统退行性变,包括 糖尿病、行为和认知困难以及进展性全脑炎等。 5风疹病毒感染的实验室诊断 5.1病毒分离 病毒分离常用的临床标本有咽拭 子、外周血单核细胞、胚胎、新生儿血浆和尿液。先 将标本预处理,将200 l处理后的标本接种于Vem 细胞试管中。然后对RV进行检测,通常使用的方法 有:①细胞病变效应(cytopathic efect,CEP);②用免 疫荧光直接检测RV特异性单克隆抗体;③将病毒 感染的细胞进行离心,收集细胞,用戊二醛将细胞 团块固定2h,经饱和醋酸铀和柠檬酸铅染色,通过 透射电镜,以不同放大倍数观察病毒颗粒I 31。 5.2血清学诊断技术 风疹的血清学试验主要有: ①酶免疫试验(EIA),是一种测量特异性IgG抗体的 最普通的方法。敏感、简单易行,可自动化。主要有间 接法和捕获法,前者会受类风湿因子(R 的影响,需 预先中和RF以避免假阳性;而后者不受RF干扰 。 ②血凝抑制试验(HAI),曾经是标准参考试验,应用 最广,结果与保护性免疫的发生密切相关。但敏感 性较低,不易于标准化,且由于残存的非特异性抑 制因子(血清中的脂蛋白),易出现假阳性结果。③ 乳胶凝集试验(LA),快速,简单,但结果判断比较主 观,通常不推荐用于血清学调查。④免疫荧光抗体 试验(IFA),具有快速、操作简单、特异、高度灵敏和 定量特点,但应注意排除假阳性(RF),且成本较高, 不易基层医院推广。⑤中和实验(Neutralization tests, NT),早期的NT分析是用VMK细胞来完成的,连续 细胞系RK一13和Vero细胞也能被用于NT分析。 5.3分子生物学检测技术 目前国外普遍采用逆转 录巢式PCR(Seve ̄e transcriptiOil nest PCR,RT-nPCR) 方法。另外Vyse AJ等首次报道在急性感染RV症状 出现2d或2d以内,可用RlT_nPCR检测唾液中的病 毒RNA,在此之前唾液仅用于抗体检测。除PCR方 法外,还可用于克隆RV eDNA进行核酸杂交的方法 检测出胎盘组织中(女Ⅱ绒毛膜1病毒的RNAO ̄。 病毒分离是一种很准确的方法,但培养周期 长,操作复杂,生物影响因素多,不宜被一般实验室 采用,适用于基础研究。免疫血清学方法是一种很 常用的方法,它不需要对血清样本进行预处理,临 床应用操作简便,适用于RV感染的实验室诊断和 大规模现场调查。但该方法易受抗体产生时间的限 制,可由于采血时间不当而引起假阴性反应;并且 一些其它病毒(如EB病毒)的感染还可引起假阳性 反应【坷。核酸杂交法也可用于诊断RV感染且优于 ・74・ 医学基础与药学研究 免疫学方法,不会造成假阳性反应,但仍有假阴性 1841 ̄1847 问题。目前PCR技术广泛应用于生物科学的各个领 6 Chaye H,Chong P,Tripet B,et a1.Localization of 域,其中RT-PCR具有快速、灵敏度高和特异性强 the viurs neutralizing and hemagglutinin epitopes ofE1 的特点,适用于RV感染的初步和早期诊断,也可用 glycoprotein of urbella virus[J].Virology,1992,189(2): 于大样本的初筛工作。近年出现了一种新的PCR技 483 ̄492 术一荧光定量PCR(quantitative fluorescent CR, 7王志玉.风疹病毒结构蛋白的研究进展[『].国外医 QF—PCR),灵敏度、特异性进一步提高,不需通过内 学微生物学分册,1991,3:97 ̄100 标来解决假阴性问题,从而避免了由于竞争抑制、 8 McDonald H,Hobman TC,GiUam S.The influence 平台效应等因素而导致无法准确定量的问题。 of capsid protein cleavage on the processing of E2 and 6结论 E1 glycoproteins of RubeUa virus U].Virology 1991, 风疹病毒感染本身并不严重,但其对社会公共 1 83(1):52^ 60 9 Cusi MG,Rossolini GM,Valensin PE,et a1.Serological 健康的危害非常大。西欧一些发达国家通过风疹三 evidence of reinfection among vaccinees during rubella 联疫苗计划,已基本消除了风疹,我国目前尚没有统 的风疹疫苗策略。目前还没有任何一种抗病毒药 outbreak[J].Lancet 1990,336(8722):1071~1076 一物可以治疗风疹或阻止RV传染给胎儿,但是并不 1 0 Cutts FT,Robertson SE,Diaz—Ortega JL,et a1. Control of urbella and congenital rubella syndrome(CRS) 能降低胎儿感染的几率。因此对易感人群特别是育 ni developing countries,pard:burden of disease from CRS 龄期女性进行免疫;同时利用实验室诊断技术对易 [『】.Bull World Health Organ,1997,75(1):55 ̄68 感人群和妊娠期女性在感染的早期能够早期诊断, 11 Best JM.RubellaⅡ].Seminars in Fetal and 并及时进行治疗及处理(如终止妊娠)就极为重要, Neonatal Medicine,12(3):182~192 可减少风疹感染及CRS的发生率。 1 2 Reef SE,Frey TK,Theall K,et a1.The changing epidemiology of rubella in the 1990s:on the verge of 参考文献 elimination and new challenges for control and 1 WHO.Standardization of the nomenclature for prevention[J].JAMA,2002,287(4):46 472 genetic characteristics of wild—type rubella viurs U]. 13 Mosquera MM,de 0ry F,Moreno M,et a1. Wkly Epidemiol Rec,2005,80(14):126~132 Simultaneous detection of measles virus,rubella virus, 2 Dominguez G,Wang CY,Frey TK.Sequence of the and parvovirus B19 by usnig mulitplex PCR U].J Clin genome RNA of rubella virus:evidence for genetic Microbiol,2002,40(1):1 1 1-1 1 6 rearrangement during togavirus evolutionⅡ】_Virology, 1 4 Grangeot—Keros L,Enders G.Evaluation of a new 1990,177(1):225~238 enzyme immunoassay based on recombinant rubella 3 Katow S,Minahara H,Fukushima M,et a1.Molecular virus——hke particles for detection of immunoglobulin M epidenfiology of rubella by nucleotide sequences of the antibodies to rubeHa ivrus U].J Clin Microbiol,1 997,35 urbella viurs E1 gene in three east Asia contires U]J (2):398 401 Infect Dis,1997,176(3):602~616 15 Bosma TJ,Corbett KM,O’Shea S,et a1.PCR for 4 Terry GM,Ho—Terry LM,Londesborough P,et a1. detection ofrubella ivrus RNA in clinical samples[『].J Localization of the rubella E1 epitopes卟Arch Virol, Chn Microbiol,1995,33(5):1075~1O79 1988,98(3—4):189~197 1 6 Tanemura M,Suzumori K,Yagami Y,et a1. 5 Mitchell LA,Zhang T,Ho M,et a1.Characterization Diagnosis of feta1 rubella infection with reverse of rubella ̄1.1s——speciifc antibody responses by using a transcription and nested polymerase chain reaction:a new synthetic peptide——based enzyme——linked study of 34 cases diagnosed in fetuses U].Am J Obstet immunosorbent assay U].Clin Microbiol,1992,30(7): Gynecol,1996,174(2):578^一582 Rubella virus(RV)Research Development Hefei No.1 People s Hospital,Hefei 23OO6l Anhui LI Xdu—Yi.WEN He Abstract:Rubella viurs (RV)is the only member of the genus Rubivirus in the family of Togaviridae: Rubella is the first virus demonstrated as a teratogen.There is a high risk to develop eongenital rubella syndrome fCRS1 if the infection occurs in the first tirmester of pregnancy,particularly in women without speciifc immunological protection.Speciifc therapies to prevent CRS are not available.Advanced prenatal diagnostic techniques should be offered to the women especially in order to distinguish the cases without fetal damage as termination of pregnancy is considered when primary rubella is diagnosed during the first tirmester.In this review we focus on the epidemiology.the gene structure,the clinic feature and the laboratory diagnosis of RV. Key words:Rulella viers (RV);Congenital rubella syndrome (CRS);Epdemiology;Gene sturcture; Laboratory diagnosis /(编审:徐元宏 刘文华)