第21章 丝状病毒科(Filoviridae).doc

第二十一章 丝状病毒科(Filoviridae)概述一、 马尔堡病毒二、埃博拉病毒主要参考文献概 述 丝状病毒科(Filoviridae)只有一个属，即丝状病毒属(Filovirus)。它包括两种，马尔堡病毒(Marberg virus, MBV)和埃博拉病毒(Ebola virus, EBV)。根据早期的形态学观察，将马尔堡病毒归于弹状病毒科，尽管这类病毒在粒子长度、结构及蛋白多肽等方面与弹状病毒存在差异。进一步的形态学及形态发生学、理化学和分子生物学研究表明，马尔堡病毒和埃博拉病毒具有独自的特性。1979年在“病毒学与四级致病因子”会议上，建议设立丝状病毒科，1982年国际病毒分类委员会正式承认上述分类，成为一个独立的丝状病毒科。 研究丝状病毒具有重要的意义：(1)这两种病毒均具有极高的传染性，对人类的危害极大，实际操作也要求在P4级的实验室中进行；(2)这两种病毒可引起猴的严重感染，影响养猴业的发展和实验猴的健康；(3)由于特有的生物学性质和致病力，这类病毒有可能用作生物战剂，世界卫生组织也将其列为潜在的生物战剂之一，应该引起人们的防范。1.形态特征丝状病毒具有囊膜，形态呈多样性，可见杆状、丝状(有时带有大量分枝)、“U”字形、“6”字形或环状。病毒粒子的长度差异很大，最长可达14 000nm，但直径通常为7090nm。病毒表面突起长约7nm，每个突起之间的间隔为10nm。在病毒囊膜内是一个管状核心，直径约为50nm，中央有一直径约20nm的轴，由螺旋状核衣壳所围绕，使整个核心的表面呈横纹结构。这是丝状病毒在形态学上与弹状病毒相似之处。图21-1 丝状病毒的形态(引自Jahrling等) a.病毒粒子的横切面；b.马尔堡病毒的花托样和“6”字形形态；c.埃博拉病毒的丝状形态2.理化学特性 病毒粒子的分子量为300600106Da。长形粒子的沉淀系数很高，但具有感染性的杆状粒子约为1 400S。在酒石酸钾中的浮密度约为114g/cm；在氯化铯中，核衣壳的浮密度为132g/cm。丝状病毒室温下非常稳定，但6030分钟可以破坏。对脂溶剂、丙内酯、甲醛、次氯酸、铵离子、酚类消毒剂、紫外线和射线等敏感。3.化学组成 核酸：病毒粒子含有一个非节段性、负股ssRNA，大小约为19kb，带有互补末端序列。RNA占病毒粒子质量的1%左右。 蛋白质：丝状病毒粒子具有7种蛋白质，分别称为L、G、N、VP40、VP35、VP30、VP24。马尔堡病毒的7种蛋白质的大小和功能见表21-1。埃博拉病毒蛋白质的大小与马尔堡病毒相似。由RNA、L、N、VP35和VP30共同组成核衣壳。表21-1 马尔堡病毒蛋白质的大小与功能蛋白质 克隆基因的估测 SDS-PAGE观察功能LGNVP40VP35VP30VP24 267kDa75kDa78kDa32kDa31kDa32kDa29kDa 180kDa170kDa96kDa38kDa32kDa28kDa24kDaRNA转录酶-聚合酶：以三聚体形式存在的表面糖蛋白核衣壳蛋白基质或膜相关蛋白可能是转录酶-聚合酶的一个成分次要核衣壳蛋白第二种基质或膜相关蛋白 脂质： 病毒囊膜来自宿主细胞膜，因此含有与细胞膜相似的脂质成分。 糖类： 丝状病毒含有糖基化的蛋白质，糖蛋白有复合型、杂交型和甘露糖苷型的N聚糖，还有中性粘蛋白型的O聚糖。聚糖约占糖蛋白量的50%。马尔堡病毒聚糖没有唾液酸，这是它与埃博拉病毒的区别之一。4.基因组结构与复制负股丝状病毒基因组含有7个开放阅读框架(ORF)，它们的顺序是3NVP35VP40GVP30VP24L5。图21-2是负股191kb的马尔堡病毒RNA的基因组结构，阴影框表示各种基因，空白处为非编码区，垂直深色线表示保守的基因间序列，箭状所指为VP30和VP24之间mRNA重叠部分的位置。图21-2 马尔堡病毒RNA的基因结构 在G蛋白基因内有一个次级ORF，编码一个15kDa的蛋白质。在G基因的两侧，具有保守性的转录终止和启始信号以及高度保守的五聚体3UAAUU。另外，还有较长的mRNA3和5非编码区及基因组RNA末端序列。马尔堡病毒VP30 mRNA的3非编码端被VP24 mRNA的5非编码端所覆盖。埃博拉病毒的情况也与此相类似，VP35的3端为VP40 mRNA的5端所覆盖，G蛋白mRNA的3端为VP30的5端覆盖，VP24的3端为L mRNA的5端覆盖。5.抗原特性在体外，丝状病毒的感染性不易被中和，只有在稀释病毒、固定血清的情况下才能检测到中和抗体，而且要求使用的血清稀释度小于110。应用上述试验，马尔堡病毒和埃博拉病毒之间具有很小的抗原交叉反应。马尔堡病毒目前只发现一个血清型。根据埃博拉病毒的抗原性差异，可分为3个血清型：扎伊尔(Zaire)、苏丹(Sudan)和莱斯顿(Reston)，G蛋白表位决定着病毒的血清型。6.生物学特性马尔堡病毒和埃博拉病毒均与非洲地区有关。某些毒株可以引起人的严重出血热。据报道，人类的马尔堡病毒感染死亡率约为30%35%。不同血清型的埃博拉病毒其致病性有很大的差异：扎伊尔型的致死率约为88%；苏丹型的致死率约53%，并有一些亚临床感染；莱斯顿型对人类的致病性很微弱。丝状病毒的自然疫源地和自然发病史尚不清楚。在实验室条件下，这两种病毒可以感染猴、小鼠、豚鼠、仓鼠。某些毒株可以引起人的严重出血热。丝状病毒具有嗜细胞性，主要是网状内皮系统细胞、成纤维细胞和间质组织细胞，尤其是肝实质细胞。病毒在全身各组织器官中分布，肝、肾、脾、肺中含量最高。病理剖检变化因毒株不同而有很大差异。一、马尔堡病毒(Marberg Virus) 同义名：绿猴病病毒，绿猴因子 1967年秋，在西德的马尔堡和法兰克福、南斯拉夫的贝尔格莱德，同时暴发了实验室工作人员的一种严重出血热，31名患者中死亡7人，这些患者大都接触过一批从乌干达运来的非洲绿猴(Cercopitheass aethiops)或其组织培养细胞。将患者的血液和组织，接种豚鼠和细胞培养物，分离获得的病毒与已知病毒在形态学和抗原性上均不相同。根据发病地点，将这种病毒命名为马尔堡病毒。1975年南非的约翰内斯堡，1980年，肯尼亚的内罗华和1982年的津巴布韦也相继发生本病。我国尚无本病发生和流行的病例或血清学证据，鉴于其对人类和养猴业的危害性，应该引起高度重视。1.形态特征 在自然状态下，马尔堡病毒是多形态的，或呈长丝状并且有时有分枝，或呈“U”形或“6”形或环形。以磷钨酸负染后电镜观察，可见直径约为8090nm，长度1302600nm不等的病毒粒子。外周有囊膜，表面有长约10nm的突起。2.理化学特性 马尔堡病毒含有一个单链负股RNA。对热有中等程度的抵抗力，56不能完全将其灭活，601小时感染性丧失。在室温及4时存放35天其感染滴度基本不变，-70可以长期保存。紫外线，射线、脂溶剂、乙醚、丙内脂、次氯酸和酚类等均可破坏病毒的感染性。4.分子生物学特性 马尔堡病毒的基因组为负股单链线性RNA，长19kb。Popp株与Musoke株在核苷酸序列上具有94%的同源性。二者在碱基上存在1165个替代、4个缺失和16个插入，某些变异导致了局部的移码。就编码的蛋白质而言，G蛋白的差异最大，L蛋白的功能区相当保守。马尔堡病毒的基因组共编码7种蛋白质，其顺序是3NVP35VP40GVP30VP24L5，这些蛋白质由一个单顺反子RNA转录产生，这一单顺反子RNA与负股基因组RNA互补。在上述7种蛋白质中，G蛋白是唯一的糖基化的蛋白质，以同源聚体的形式存在于病毒粒子的表面，与病毒的特性和高度致病性有关；L蛋白是RNA依赖性RNA聚合酶的重要组成部分。 二、 埃博拉病毒(Ebola Virus) 同义名：埃博拉出血热病毒 1976年，在苏丹南部和扎伊尔北部同时暴发了人的严重出血热，共有600余人发病，430余人死亡。研究人员从两个国家的病人体内均获得了病毒，因该病毒流行于扎伊尔北部的埃博拉河流域而命名为埃博拉病毒。目前已在非洲大陆的许多国家报道了本病，泰国、英国、美国、加拿大等国也有本病流行的血清学证据。1995年，本病再次在扎伊尔流行，人称“怪病”。自1月6日至8月24日，共有315人感染，244人死亡，致死率为77%。1.形态特征埃博拉病毒在形态上与马尔堡病毒相似，最初归于弹状病毒科，但毒粒长度、结构和蛋白质组成等方面均与弹状病毒存在很大差异。2.理化学特性 埃博拉病毒含有一条负股RNA。病毒在601小时滴度从1063TCID50降至1017TCID50以下。紫外线、射线、甲醛、次氯酸、酚类消毒剂和脂溶剂均可灭活病毒。4.分子生物学特性 序列分析表明，埃博拉病毒的基因组结构与弹状病毒、副粘病毒相似，与马尔堡病毒几乎完全相同。转录起始和终止信号相当保守，并且均含有序列3UAAUU。在N和VP35、VP40和G基因之间都存在142个碱基大的基因间序列。VP30和VP40、G和VP30、VP24和L基因间发现有特殊的基因重叠。这些重叠部分约为20或18个碱基，存在着有限的保守序列，决定着转录信号。杂交反应研究表明，G基因内部转录出一个小的次级mRNA，其编码区中间为一个非典型的Poly(A)信号所终止。根据推测，埃博拉病毒和马尔堡病毒的氨基酸序列排列具有很大区域的同源性，但这两种病毒不存在血清学交叉反应。 主要参考文献田克恭主编。1992。实验动物病毒性疾病。北京：农业出版社：411-421Bukreyev, A. 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