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《狂犬病疫苗》讲稿 2: 病毒学

已有 6149 次阅读 2013-6-18 12:06 |个人分类:狂犬病防治|系统分类:科普集锦|关键词:狂犬病,疫苗,讲稿,病毒学,基因型 遗传谱系| 狂犬病, 疫苗, 病毒学, 讲稿, 基因型 遗传谱系

44.2  病毒学

44.2.1 狂犬病毒的结构和功能

狂犬病的病原体狂犬病毒(RABV)属于单股负链病毒目(Mononegaviruses)、弹状病毒科(Rhabdoviridae)、狂犬病毒属(Lyssavirus),狂犬病毒颗粒为子弹形状,长100-300nm,直径75nm, 是一种有包膜的病毒,内含12kb长、不分节段的单股负链RNA基因组。其单个基因组编码五种结构蛋白,从3′到 5′端依次摆列的5个基因分别编码核蛋白N、磷蛋白P、基质蛋白M、表面糖蛋白(G)和RNA多聚酶L(WHO,2013)。

N、P 和L蛋白以非共价键结合到病毒颗粒RNA,产生的核糖核蛋白(RNP)复合物在病毒颗粒中形成一种螺旋卷曲的核壳体(nucleocapsid)结构。核壳体确保基因组在胞质中的转录和复制。最近,已经有技术可以了解RNP的晶体结构。核壳体将RNA隔离,并将其与细胞环境屏蔽。由N、P、L蛋白和负链基因组RNA构成的核糖核蛋白复合体在建立免疫记忆和持久免疫方面起重要作用。

 狂犬病毒的G蛋白是一种三聚体,大约67kD,可识别易感细胞膜上特定的病毒受体;是诱导生成病毒中和抗体(virus-neutralizing antibodies,VNAs)的主要抗原,可以诱导机体产生对狂犬病毒致命感染的免疫(. Gaudin,1992) 。G蛋白同时含有毒力决定簇。G基因是第一种被克隆和测序的狂犬病毒基因。从核苷酸序列中可以推导出,它编码含524个氨基酸的多肽,其中包括由19个氨基酸构成的信号序列。在位点333的精氨酸对病毒毒力具有重要作用,它与神经侵袭力和跨突触传播能力相关,能使病毒在神经系统中扩散的速度更快。

尽管G基因对病毒毒力和减毒具有重要作用,狂犬病毒的致病性是由多个基因决定的。例如,P蛋白会干扰宿主干扰素的产生。应用反向遗传系统可以对狂犬病毒的毒力决定因素进行更详细的分析。减毒作用可以被认为是毒力的镜像,并包括附加要素,如对受感染的神经细胞凋亡过程的抑制。G和M蛋白主要负责阻断致病病毒在感染后对细胞凋亡的抑制,这实际上是对宿主的一种保护机制。减毒的病毒株的这些蛋白有变异,使其能促进细胞凋亡的发生。狂犬病毒基因组RNA与核蛋白紧密结合在一起,可以从所产生的先天免疫应答中获得保护。曾采用不同方法比较纯化的天然G蛋白和G蛋白的较小片断的免疫活性( G蛋白的这些小片断可以是自然产生的,也可以是通过化学裂解狂犬病毒G蛋白产生的),以确定免疫接种后RVNA产生的结构基础。尽管针对狂犬病的体液免疫应答的明确作用仍有争议,但有充足的证据表明,对人类和动物而言,RVNA确实对预防病毒感染有重要作用。

在细胞应答方面,T辅助细胞对抗体诱导是必需的,而免疫接种可诱导产生直接针对核蛋白(N)的溶细胞性T细胞,此类T细胞可能在病毒进人中枢神经系统(CNS)之前摧毁(杀死)受感染的非神经细胞。有趣的是,溶细胞性T细胞应答在病毒的自然感染中可能会受到抑制(Moore,2006)

与其他RNA病毒一样,有些人认为狂犬病毒以一种“准种”的状态存在。系统进化分析提示所有各种狂犬病毒最初都来源于蝙蝠。狂犬病毒从欧洲到美洲的转移可能发生在美洲殖民地化的时代,当时该病毒已经存在于蝙蝠,随后才出现在犬等食肉哺乳动物,但是相关证据并不完全。

对狂犬病毒变异株序列的常规分析结果表明,引起临床表现为狂躁型和麻痹型狂犬病的病毒之间在基因序列上并无区别。

44.2.2 狂犬病毒属的分类

到2012年,共发现有14种病毒归属于狂犬病毒属(Lyssavirus genus)其中有7种已确定基因型(gene type, GP),有7种的基因型尚待正式确定。这14种病毒的分类和简介如下表(WHO,2013):

 

 441  狂犬病毒属的分类

 

遗传谱系

基因型

中文名称

英文名

简称

地理分布

致死人数

序号

 

I

1

狂犬病毒

rabies virus

RABV

感染全球除澳大利亚、南极洲和若干岛屿的所有陆生哺乳动物,以及美洲的蝙蝠。

每年数万

1

 

7

澳大利亚蝙蝠狂犬病毒;

Australian bat  lyssavirus

ABLV

澳大利亚(可能包括附近的若干岛屿)

2

2

 

5

欧洲蝙蝠狂犬病病毒1型

European bat  lyssavirus type 1

EBLV-1

从西班牙到乌克兰的欧洲大部分地区

数个

3

 

6

欧洲蝙蝠狂犬病病毒2型

European bat  lyssavirus type 2

EBLV-2

西北欧

2

4

 

苦盏病毒

Khujand virus

KHUV

中亚

 

0

5

 

阿拉万病毒

Aravan virus

ARAV

0

6

 

波克罗蝙蝠病毒

Bokeloh bat virus

BBLV

法国、德国

0

7

 

4

伊尔库特病毒

Irkut virus

IRKV

东亚

1

8

 

杜文黑基病毒

Duvenhage virus

DUVV

撒哈拉以南非洲

3

9

 

II

2

拉各斯蝙蝠病毒

Lagos bat virus

LBV

0

10

 

3

莫科拉病毒

Mokola virus

MOKV

2

11

 

希莫尼蝙蝠病毒

Shimoni bat virus

SHIBV

肯尼亚

0

12

 

III

西高加索蝙蝠病毒

West Caucasian  Bat virus

WCBV

东南欧

0

13

 

 伊科马狂犬病毒

Ikoma   lyssavirus

IKOV

坦桑尼亚

0

14

 

表中?表示尚未确定。

 基因1狂犬病毒是传统的狂犬病毒,广泛分布于全世界的家养或野生哺乳动物中。世界上绝大多数狂犬病病例都由此类病毒引起。目前市面上所有的人用和兽用疫苗生产用毒株都来源于此类病毒。

狂犬病毒的储存宿主总共只有10种。除储存宿主外,在特殊条件下所有哺乳动物都可感染狂犬病毒,这哺乳动物被称为偶然宿主。

蝙蝠是狂犬病毒最重要的储存宿主:这14种狂犬病毒中,除莫科拉(Mokola)病毒伊科马(Ikoma)狂犬病毒的宿主尚未确定以外,另12种病毒全都来源于蝙蝠( Davis,2006) 。在这12种可在蝙蝠中发现的病毒中,只有基因1型狂犬病毒(RABV)的储存宿主(也可称为自然宿主)可以是其他多种哺乳动物(主要是食肉动物),另11种病毒只在蝙蝠中发现,即蝙蝠是这11种病毒唯一的储存宿主(Nel,2005)

属于狂犬病毒属的所有已知基因型的病毒,都已证实(如ABLV、DUVV、EBLV、MOKV)或预期(如ARAV、KHUV、IRKV、WCBV和SHIBV)可使人患致命的狂犬病样脑炎。

根据基因构成、血清学交叉反应和对动物致病性的不同,狂犬病毒已确定的7种基因型可划分为2个遗传谱系:基因1、4、5、6和7型属于遗传谱系I;基因2和3型属于遗传谱系 II。在接种现有针对遗传谱系I狂犬病疫苗后,所诱导的针对遗传谱系II病毒的免疫水平取决于这种病毒与RABV相比在遗传上差异的程度。对现有狂犬病疫苗或免疫球蛋白所能提供的针对新发现的狂犬样病毒的保护水平,目前尚未进行完整的评估,其所提供的保护作用可能降低甚至基本无效Kuzmin et al. ,2010; Freuling et al. ,2011

在核壳体水平,狂犬病毒之间有着广泛的抗原交叉反应,主要是由于N蛋白的序列保守(sequence conservation),氨基酸一致性达78%(MOKV和 EBLV-2)至 93%(DUVV和EBLV-1)。因此人们可以使用类似的免疫荧光诊断试剂。携带主要抗原部位的G蛋白的胞外段(ectodomain)更加易变;同一遗传谱系内的狂犬病毒之间能够交叉中和(胞外段的氨基酸一致性>74%),但不同遗传谱系之间交叉中和反应较低(胞外段的氨基酸一致性<62%)(Horton et al., 2010)

西高加索蝙蝠病毒(WCBV)是系统进化树中与其他基因型病毒差异最大的已知狂犬病毒,它与基因2型和3型也只有有限的相关性。有人建议将它归类为遗传谱系III新近发现的伊科马狂犬病毒(IKOV也可能属于遗传谱系III。

但也有资料证明,根据基因序列所作的系统进化分析所得出的结果与免疫学交叉反应的结果有时并不一致,例如针对西高加索蝙蝠病毒的抗体也表现出对基因1型病毒的中和活性。所以还需要有更充分的实验数据来阐明不同基因型狂犬病毒之间的抗原交叉保护作用。

44.2.3 中国暂时没有必要开发广谱狂犬病毒疫苗

目前全球由于生态环境遭到破坏,约有一半的蝙蝠种类处于濒危或高危状态。根据现有资料,目前在全世界因蝙蝠而引发狂犬病的概率很小,特别是属于不同遗传谱系的狂犬病毒极为罕见,在全世界迄今总共只引起2人死亡,对人类的危害并不大。目前全球真正需要针对疫苗的人太少,因此此类疫苗的市场价值很有限。

在中国,特别是在人口稠密的东部和中部广大地区,蝙蝠的生存空间越来越小,数量急剧下降,发生蝙蝠伤人事件的概率已微乎其微。中国迄今尚无蝙蝠狂犬病毒感染人类的直接证据。目前在中国尚未发现现有疫苗可能效果较差的新型狂犬病毒。中国仅在2013年报告在东北吉林分离到伊尔库特病该病毒属于遗传谱系 I 的基因4型,即现有狂犬病疫苗对这种病毒是非常有效的。所以中国的恐狂症患者们对这几类狂犬病毒完全不用担心。

在中国引起犬和人狂犬病的狂犬病毒全部属于基因1型,每年造成约2,000人死亡。中国目前的主要任务是解决基因1型狂犬病毒的问题。中国暂时还没有必要花大力气开发广谱的狂犬病毒疫苗。

尽管携带狂犬病毒的蝙蝠所占的比例很小,但蝙蝠毕竟存在传播疾病的可能性,所以我们应当尽量避免与蝙蝠直接接触。万一担心暴露于蝙蝠后可能感染狂犬病,及时彻底清洗伤口可显著降低发病率接种当前的人用狂犬病疫苗在绝大多数情况下是有效的。




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