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正黏病毒(Orthomyxovirus)是指对人或某些动物细胞表面的黏蛋白具有亲和性,有包膜,具有分节段RNA基因组的一类病毒,包括甲型流感病毒属(Influenza virus A)、乙型流感病毒属(Influenzavirus B)、丙型流感病毒属(In fluenzavirus C)及托高土病毒属(Thogotovirus)四个属,各属的代表种为甲型流感病毒、乙型流感病毒、丙型流感病毒和托高土病毒。
一、流行性感冒病毒
流行性感冒病毒(influenzavirus)简称流感病毒,属于正黏病毒科(Orthomyxoviridae)成员。流感病毒分为甲(A)、乙(B)、丙(C)三型,是人流行性感冒(流感)的病原体;其中甲型流感病毒抗原性易发生变异,曾多次引起世界性大流行,例如在1918-1919年的流感世界性大流行中,死亡人数为2000万~4000万。
(一)生物学特性
1.形态与结构流感病毒呈球形,直径为80~120 nm,初次从患者体内分离出的病毒株可呈丝状或杆状。丝状体长度可达400 nm,含RNA量多于球状体,故感染性较强。流感病毒结构自内而外可分为核心、基质蛋白以及包膜三部分。
(1)核心;病毒的核心包含了存储病毒信息的遗传物质以及复制这些信息必需的酶。
流感病毒的遗传物质是分节段单负链RNA (ss-RNA),约为13.6 kb,ss-RNA与核蛋白(nucleoprotein,NP)相结合,缠绕成核糖核蛋白体(ribonucleoprotein, RNP)。除核糖核蛋白体外,还含有RNA多聚酶。甲型和乙型流感病毒的RNA由8个节段组成,而丙型流感病毒RNA只有7个节段。甲型和乙型流感病毒其基因组第1,2,3节段编码病毒RNA多聚集酶,即PB2,PB1和PA、二第1节段编码血凝素(HA),第5节段编码核蛋白(NP),第6节段编码神经氨酸酶(NA),第7节段编码基质蛋白(M),第8节段编码非结构蛋白,且具有拼接RNA的功能。丙型流感病毒基因组缺失第6节段,其第4节段可编码血凝素和神经氨酸酶。
(2)基质蛋白:基质蛋白(matrix protein,MP)位于包膜的内层,分为Ml和M2, M1与病毒包装、出芽及形态有关,M2蛋白具有离子(主要是Na+)通道和调节膜内pH值的作用,但数量很少。基质蛋白与病毒最外层的包膜紧密结合,具有保护病毒核心和维系病毒空间结构的作用。
(3)包膜:包膜是包裹在基质蛋白之外的一层磷脂双分子层膜,这层膜主要来源于宿主细胞膜,当流感病毒从宿主细胞卜出芽释放时而获得。
病毒体包膜上镶嵌有两种刺突,即血凝素(hemagglutinin, HA)和神经氨酸酶(neuraminidase.NA)。 HA的数量较IA多,为(4:1)~(5:1)。 HA和NA的抗原结构不稳定,易发生变异,HA和NA的抗原性是划分甲型流感病毒亚型的主要依据。
①血凝素:占病毒蛋白的25%,为糖蛋白三聚体,每条单体前体(HAQ )由血凝素1(HAI)和血凝素2(HA2)通过精氨酸和二硫键连接而成。HA在细胞蛋白酶水解作用下裂解精氨酸而活化为由二硫键连接的HAI和HA2后,病毒具有了感染性。HA1是病毒与红细胞、宿主细胞受体(唾液酸)连接的部位,与病毒吸附、穿入及感染有关;HA2具有膜融合活性,参与病毒包膜细胞膜融合并释放核衣壳过程。HA主要功能如下。a.凝集红细胞:通过与红细胞表面的糖蛋白受体结合,引起多种动物或人红细胞凝集,但病毒特异性抗体可以抑制红细胞凝集的形成,用红细胞凝集试验(hemoagglutination test)与红细胞凝集抑制实验(hemoaggtutination inhibition test)可辅助检测和鉴定流感病毒。b.吸附宿主细胞:通过与细胞表面特异性受体结合而促进流感病毒与宿主细胞的吸附,与病毒的组织嗜性和病毒进入细胞的过程有关。c.具有抗原性:HA能刺激机体产生特异性中和抗体,该抗体具有中和病毒感染性和抑制血凝的作用。
②神经氨酸酶:占病毒蛋白的5%,为4个立体亚单位组成的糖蛋白四聚体,呈纤维状镶嵌于包膜脂膜中,未端有扁球形结构:NA的主要功能如下。a.参与病毒释放:通过水解靶细胞表面糖蛋白末端的N-乙酰神经氨酸,促使成熟病毒体的芽生释放。b.促进病毒扩散:通过破坏病毒与细胞上特异受体的结合,液化细胞表面黏液,促进病毒从细胞上解离以及病毒的扩散。c.具有抗原性:NA产生的特异性抗体可以抑制NA的水解能力,但不能中和病毒的感染性。
2.分型与变异根据流感病毒的核蛋白(NP)和基质蛋白(MP)抗原性的差异,将流感病毒分为甲型、乙型和丙型三个型。根据其包膜上的血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)抗原性的差异,甲型流感病毒又可分为若干亚型,HA有16个亚型,即H1~H16;NA有9个亚型,即Nl~N9。在近一个世纪中,人类流行的甲型流感病毒只有HlNl,H2N3,H5N1等儿个亚型,乙型及丙型流感病毒尚未发现有亚型。流感病毒易发生抗原变异,主要指甲型流感病毒,其表面抗原HA和NA是主要的变异成分,甲型流感病毒的亚型已经历几次重大变化。根据世界卫生组织的流感病毒毒株命名法修正案,流感毒株根据以下6个要素进行命名:型别宿主分离地区/毒株序号分离年份(HnNn)。例如A/swine/Lowa/15/30(H1N1)表示核蛋白为A型,1930年在Lowa分离的以猪为宿主的HIN1亚型流感病毒毒株,其毒株序号为15。这也是人类分离的第一个流感病毒毒株(表34-2)。
表34-2甲型流感病毒的抗原性变异与流感大流行
流感病毒的抗原性变异包括抗原性转变(antigenic shift)和抗原性漂移(antigenic drift)两种形式。抗原性转变属于质变,是指在自然流行条件下,甲型流感病毒表面的一种或两种抗原结构发生大幅度的变异,或者由于两种或两种以上甲型流感病毒感染同一细胞时发生了基因重组而形成,并出现与以前流行株抗原结构不同的新亚型(如H1N1转变为H2N2等)。由于人群对变异病毒株缺一少免疫力,这些新亚型可以引起人类流感大流行。抗原性漂移属于量变,即亚型内变异,变异幅度小或连续变异,通常由病毒基因点突变和人群免疫力选择性降低引起,可发生小规模的流感流行。
3.培养特性流感病毒可进行鸡胚培养、细胞培养或动物接种,其中最常用的是鸡胚培养。鸡胚培养初次分离流感病毒应接种于羊膜腔,传代适应后可接种于尿囊腔。细胞培养首选狗肾传代细胞(Madin-Darby canine kidney cells, MDCK),也可用人胚肾与猴肾细胞等。病毒在鸡胚和细胞培养中生长均不引起明显CPE,需用红细胞凝集试验及免疫学方法鉴定流感病毒感染。另外,自人体内分离的流感病毒可感染多种动物,如雪貂、小鼠、地鼠和豚鼠等。
4.抵抗力流感病毒抵抗力较弱,对干燥、日光、紫外线,以及乙醚、甲醛等化学试剂敏感。不耐热,56℃ 30 min即可灭活;室温下病毒传染性很快丧失,在0~4℃能存活数周,-70℃以下或冻千后能长期存活。
(二)临床意义
流行性感冒简称流感,是由流感病毒感染所引起的一种常见的急性呼吸道传染病,其传染源主要是患者或隐性感染者。带有流感病毒的飞沫经呼吸道进入体内,少数也可经共用手帕、毛巾等间接接触而感染。
人群普遍易感,潜伏期长短取决于侵入的病毒量和机体的免疫状态,一般为1~4天。起病后患者有畏寒、头痛、发热、全身酸痛、乏力、鼻塞、流涕、咽痛及咳嗽等症状。病毒仅在呼吸道局部增殖,随着病情的持续发展可出现高热、全身衰竭、剧烈咳嗽、呼吸急促等一系列表现。少数患者还可出现绞痛、腹泻、呕吐等肠道症状。在症状出现后的1~2天内,随分泌物排出的病毒量较多,以后则迅速减少。无并发症患者发病后第3~4天就开始恢复;并发症多见于婴幼儿、老人和慢性病(心血管疾病、慢性气管炎和糖尿病等)患者,在流感后期可继发细菌感染,引起继发性细菌性肺炎或病毒、细菌混合性肺炎。
病毒变异性强,极易引起流行,如1918-1919年发生的流感世界性大流行,除澳洲未被波及外,全世界2。亿人口中约有半数被感染,死亡人数超过2000万,高于第一次世界大战中死亡人数的总和。1957-1965年又发生了甲型流感(H2N2)的世界性流行。2009年3月以来由新甲型HIM流感病毒引起的全球流感大流行仍未消除,特别要引起注意。流感多发生于冬、春季,起始急骤,病例数于2~3周内达到高峰,每次流行持续6~8周,乙型流感病毒一般引起局部或中小型流行,而丙型流感病毒多为散发感染。
(三)微生物学检验
1.标本采集与处理在疾病早期易于从各种呼吸道标本(鼻咽喉拭子,鼻抽吸物或鼻灌洗液,痰和气管抽吸液)中分离到流感病毒。将各种拭子采集的标本迅速浸于无菌的pH7.2的肉汤或Hank's、液中,含漱液置于无菌烧杯中,放入冰盒内并尽早送实验室,短期可置于4℃保存(不能超过4天),长期保存应置于-70℃低温冻存。上述标本可用来分离病毒或检测病毒的抗原及RNA。抗体检测常需取双份血清。
2.标本直接检查
(1)显微镜检查:电镜观察可见直径为80~120 nm球形或数百至数千纳米长的丝状体。为了提高检出率,也可用免疫电镜法,即用特异性抗体与标本或细胞培养物中的病毒发生反应,经离心后取沉渣在电镜下观察病毒体。
(2)抗原检测:IF,EIA,RIA和动态连续免疫荧光法等直接检测呼吸道分泌物中的流感病毒抗原,可在1~4 h内完成。临床上用于检测流感病毒的试剂盒有3种:①直接检测甲型流感;②直接检测甲型或乙型流感,但不能识别两者;③直接检测甲型或乙型流感,而且能识别两者。此试验较敏感且特异性高,能在30 min内完成。鼻咽液比拭子有更高的细胞含量,细胞离心可以增强检测的敏感性。酶免疫检测敏感性取决于样本的类型与质量、病程、患者年龄以及流感病毒的类型等。除流感高峰期以外,检测结果应该谨慎解释并且要用其他方法予以确认。
(3)核酸检测:用RT-PCR技术能鉴定甲、乙、丙三型流感病毒RNA,多重引物组合可以区分单一样本中的型和亚型。近年来,在基因芯片上直接检测流感病毒cDNA可以作为流感病毒亚型检测的一种新途径。
3.病毒分离培养与鉴定病毒分离培养与鉴定是实验室诊断的“金标准”。从发病3~4天内的鼻腔洗液或咽喉拭子标本中分离病毒,分离培养前将上述标本液充分振荡,置于4℃ 5~10 min,待其自然沉淀,取上清液3 mL,按每毫升加青霉素250 U和链霉素250ug,混匀置4℃ 2 h后即可接种。经抗生素处理后接种于9~11日龄鸡胚羊膜腔,于33~35飞孵育3~4天后,收集羊水进行血凝试验。如血凝试验阳性,再用已知免疫血清进行血凝抑制试验,鉴定其亚型。若血凝试验阴性,则用鸡胚再盲目传代3次,仍不出现血凝时则判断病毒分离为阴性。也可用组织细胞(如人胚肾或猴肾)分离培养病毒,培养7~10天,有些流感病毒可引起CPE,用红细胞吸附试验或血凝试验核查,阳性者再用血凝抑制试验或中和试验等鉴定。无CPE的阴性管也需培养2~3天后做红细胞吸附试验核查。
4.血清学检测血清学检查对于流感病毒的快速诊断意义有限,因需要急性期(发病1~3天)和恢复期(病后3周)双份血清标本,以观察抗体滴度的变化。常用的检查方法包括补体结合试验(CF)、血凝抑制试验和酶联免疫吸附试验等。80%及以上的感染者出现双份血清抗体效价升高不低于4倍。中和实验是最特异的传统方法,也是目前检测H5N1的最佳方法。
二、禽流感病毒
禽流感病毒(avian influenza virus, AIV)属于正豁病毒科(Orthomyxoviridae)甲型流感病毒的一种亚型,是引起禽流行性感冒(简称禽流感)的病原体。禽流感病毒分为低致病性、中致病性和高致病性三种。一般来说,禽流感病毒与人流感病毒存在受体特异性差异,禽流感病毒不容易感染人,1997年之前没有禽流感病毒感染人类的报道。根据禽流感病毒包膜表面刺突(血凝素H和神经氨酸酶N)抗原性不同,分为16个H亚型(H1~H16)和9个N亚型(N1~N9)。目前发现最易感染人类的禽流感病毒亚型有H5N1,H9N2,H7N7,H7N2,H7N3,H7N9等,其中感染H5N1亚型的患者病情严重,病死率高。
(一)生物学性状
1.形态与结构禽流感病毒一般为球形,直径为80~120 nm,但也常有丝状形态,长短不一。病毒包膜内有螺旋形对称核衣壳。病毒包膜上镶嵌有两种不同形状的刺突:HA和NA。禽流感病毒基因组由8个分节段的单负链RNA片段组成,编码10种病毒蛋白,包括8种病毒结构蛋白(HA,NA,NP,Ml,M2,PB1,PB2和PA)和2种非结构蛋白(NSl和NS2)。NS1与胞浆包涵体有关,但NS2的功能目前尚不清楚。
2.抵抗力禽流感病毒对理化因素的抵抗力不强,对热、酸、干燥较敏感。福尔马林、β-丙内酯、氧化剂、稀酸、脱氧胆酸钠、羟胺、十二烷基硫酸钠和铵离子能迅速破坏其传染性。
在野外条件下,禽流感病毒常从病禽的鼻腔分泌物和粪便中排出,病毒受到有机物的保护而极大地增加了抗灭活能力。此外,禽流感病毒可以在自然环境中,特别是凉爽和潮湿的条件下存活很长时间。粪便中病毒的传染性在4℃条件下可以保持30~50天,20℃时为7天。
(二)临床意义
1.传染源患禽流感或携带禽流感病毒的家禽为主要传染源,另外野禽或猪也可成为传染源。不同品种的家禽感染禽流感的概率不同,高致病性禽流感病毒也可通过鸡蛋传播。人因接触病禽也可感染,但感染禽流感病毒的概率很小。
2.传播途径禽流感病毒主要经呼吸道传播,通过密切接触感染的禽类及其分泌物、排泄物以及直接接触病毒毒株被感染。高致病性禽流感在禽群之间的传播主要依靠水平传播,如空气、粪便、饲料和饮水等。实验表明,感染禽流感的鸡其蛋中含有流感病毒,因此,不能完全排除垂直传播的可能性。所以,不能用污染鸡群的种蛋作孵化用。
3.易感人群正常情况下由于人类细胞上缺乏禽流感病毒吸附的受体,一般不易感,只有禽流感病毒发生了宿主范围突变后人类才会易感。与不明原因病死家禽或感染、疑似感染禽流感家禽密切接触人员为高危人群。禽流感全年均可发生,但多暴发于冬、春季节。
4.临床表现1997年世界上发生第一例人感染禽流感病例。不同亚型的禽流感病毒感染人类后可引起不同的临床症状。患者起病急,早期表现类似普通型流感,主要为发热,体温大多持续在39℃以上,可伴有流涕、鼻塞、咳嗽、咽痛、头痛、肌肉酸痛和全身不适。部分患者表现为恶心、腹痛、腹泻、稀水样便等消化道症状。少数重症患者可出现头痛、谵语、躁动等神经或精神异常。重症患者可出现高热不退,病情发展迅速,几乎所有患者都有临床表现明显的肺炎,可出现急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、肺出血、胸腔积液、全血细胞减少、多脏器功能衰竭、休克等症状。自2003年至今,在全球范围内已经有322人感染了H5N1型禽流感病毒,其中195人死亡,死亡率高达60%。
(三)微生物学检验
禽流感因其致病性高,只能在特定实验室检测,比如国家流感中心和省级流感实验室。对采集的临床标本进行RT-PCR检测和血清学检测。如没有生物安全Ⅲ级实验室就需送至国家流感中心,国家流感中心将中心各省市的疑似或确诊病例进行复核。
禽流感检查方法包括以下几种。①采集疑似禽流感患者的鼻咽拭子或含漱液,死亡病例的尸检肺组织、气管分泌物,用RT-PCR的方法进行病毒核酸检测;②采集疑似病例的急性期和恢复期双份血清,用血凝抑制试验进行血清学检测;③采集疑似禽流感患者的鼻咽拭子或含漱液,死亡病例的尸检肺组织、气管分泌物,用鸡胚和MDCK细胞进行病毒分离培养;④采集疑似病例的急性期和恢复期双份血清进行微量中和试验。
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