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《狂犬病疫苗》(专著共享) 2.病原学

已有 4262 次阅读 2021-3-21 05:40 |个人分类:狂犬病防治|系统分类:科普集锦

大型学术专著《当代新疫苗》(第二版)于去年3月正式出版。本人与中国食品药品检定研究院的李玉华研究员共同撰写了该书第40章《狂犬病疫苗》。

本博客将分若干次全文转载这一章的内容。今天转载的是本章的第2节:病原学。

    本章第2节 目录

2.  病原学

.. 狂犬病病毒的结构和功能

. .  狂犬病病毒属的分类

. .  我国暂时没有必要开发广谱狂犬病病毒疫苗

 

  病原学

. 狂犬病病毒的结构和功能

狂犬病病毒属于单股负链病毒目(Mononegaviruses)、弹状病毒科(Rhabdovirida)、狂犬病病毒属(Lyssavirus)。 狂犬病病毒颗粒为子弹形状,长100~300 nm,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5 种结构蛋白,从3到5端依次排列为核蛋白(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上,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,RNP的晶体结构已经确立。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。狂犬病病毒的G蛋白是一种三聚体,相对分子质量约67×10,可识别易感细胞膜上特定的病毒受体;是诱导病毒中和抗体(virus neutralizing antibody,VNA)的主要抗原,可以诱导机体产生对狂犬病病毒致命感染的免疫(Gaudin,1992),G蛋白同时含有毒力决定簇。编码G蛋白的基因是第一个被克隆和测序的狂犬病病毒基因,从核苷酸序列中可以推导出其编码含524个氨基酸的多肽,其中包括由19个氨基酸构成的信号肽序列。 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。

对狂犬病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间在基因序列上并无区别。 尽管G基因对病毒毒力和减毒具有重要作用,但狂犬病病毒的致病性是由多个基因决定的,如P基因编码的P蛋白会干扰宿主干扰素的产生。 应用反向遗传学技术可以对狂犬病病毒的毒力决定基因进行更详细的分析。 狂犬病病毒减毒株的G蛋白和M蛋白的变异可促进细胞凋亡的发生。狂犬病病毒基因组RNA与核蛋白紧密结合在一起,可以在先天固有免疫应答中获得保护。曾采用不同方法比较纯化的天然完整的G蛋白和G蛋白的较小片段的免疫活性(G蛋白的这些小片段可以是从转录不完整的缺损颗粒中自然产生的,也可以是通过化学裂解的产物),这对确定免疫接种后狂犬病病毒中和抗体(RVNA)产生的结构基础有帮助。中和抗体对预防病毒感染起着重要作用(Jackson,2013)。 辅助细胞对抗体诱导和产生也是必需的,免疫接种可直接诱导产生接针对N蛋白的溶细胞性T细胞,此类T细胞在病毒进入中枢神经系统(CNS)之前会杀死受感染的非神经细胞。但溶细胞性T细胞应答在病毒的自然感染中可能会受到抑制(Moore et al.,2006)。

与其他 RNA 病毒一样,狂犬病病毒以准种的状态存在,即每一种狂犬病病毒实际上都是由一系列基因序列相近而又不完全相同的突变体构成。系统进化分析提示,所有狂犬病病毒最初都来源于蝙蝠。狂犬病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中,但是相关证据并不完全(Rupprecht and Plotkin,2018)。

.  2 狂犬病病毒属的分类

截至2013年,共发现有14种病毒归属于狂犬病病毒属(Lyssavirus)。 其中有7种已确定基因型(gene type,GP),有 种的基因型尚待正式确定。这14种病毒的分类和简介见表40.1(Dietzgen et al,2012;WHO,2013)。基因1型狂犬病病毒是传统的狂犬病病毒,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也都来源于此类病毒。

狂犬病毒的储存宿主共有十余种。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病毒,这些哺乳动物被称为偶然宿主。蝙蝠是狂犬病病毒最重要的储存宿主:这14种狂犬病病毒中,除莫科拉(Mokola)病毒和伊科马(Ikoma)病毒的宿主尚未确定以外,另12种病毒全都来源于蝙蝠(Davis et al.,2006)。 这12种在蝙蝠中发现的病毒中,只有基因1型狂犬病病毒(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,狂犬病病毒已确定的7种基因型可划分为2个遗传谱系(phylogroup):基因1、4、5、6和7型属于遗传谱系;基因2和3型属于遗传谱系。在接种现有针对遗传谱系 Ⅰ 的狂犬病疫苗后,所诱导的针对遗传谱系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针对新发现的狂犬样病毒所能提供的保护水平,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,狂犬病病毒之间有着广泛的抗原交叉反应,主要是由 N 蛋白的序列保守性所决定,因此人们可以使用类似的免疫荧光诊断试剂。狂犬病病毒分类的最重要的界定标准是完整N基因核苷酸序列同源性,据此,一些作者建议将Lagos蝙蝠病毒进一步分成几种基因型(Dietzgen et al,2012)。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,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 。新近发现的伊科马狂犬病病毒(IKOV)也可能属于遗传谱系 

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有资料证明,根据基因序列所得到的系统进化分析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生物学实验数据来阐明不同基因型狂犬病病毒之间的抗原交叉保护作用(WHO,2013)。 

2..   我国暂时没有必要开发广谱狂犬病病毒疫苗

蝙蝠是狂犬病病毒最重要的储存宿主,基因1型以外的狂犬病病毒绝大多数都来源于蝙蝠。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。在我国,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。我国迄今尚无蝙蝠狂犬病病毒感染人类的直接证据。 此外,目前在我国也未发现对现有狂犬病疫苗可能效果较差的新型狂犬病病毒。在我国,引起犬和人狂犬病的狂犬病病毒全部属于基因1型,每年造成约1000人死亡,因此暂时没有必要去开发广谱的狂犬病病毒疫苗(严家新,2009)。 我国CDC 发布疫情信息显示,近几年我国人狂犬病死亡人数有所下降,2015 年首次低于1000人,但仍有500多例。尽管携带狂犬病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,应及时彻底清洗伤口并及时接种狂犬病疫苗。当前的人用狂犬病疫苗在绝大多数情况下都是有效的。

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