劉 陽,馬志永,史子學,王水明,王志亮,馬玉堃
2.黑龍江大學生命科學學院,哈爾濱 150080;
3.中國動物衛生與流行病學中心,青島 266114
埃博拉出血熱(Ebola hemorrhagic fever,EHF)1976年首次發生于剛果民主共和國(前扎伊爾)埃博拉河流域,因其引起感染者全身出血癥狀,故命名為埃博拉出血熱。EHF的病原是埃博拉病毒(Ebola virus,EBOV),屬于絲狀病毒科(Filoviridae)絲狀病毒屬(Filovirus)成員,是非節段的單股負鏈RNA病毒。目前已鑒定的EBOV有EBOV-扎伊爾型(Ebola-Zaire,EBOV-Z),EBOV-蘇丹型(Ebola-Sudan,EBOV-S),EBOV-科特迪瓦型(Ebola-Ivory Coast,EBOV-C),EBOV-本 迪 布 焦 型(Ebola-Bundibugyo,EBOV-B),EBOV-萊 斯 頓 型(Ebola-Reston,EBOV-R)5種亞型。各亞型 EBOV都分離了一定數量的毒株[1],除EBOV-R亞型病毒呈隱形感染外,其余4種亞型病毒都對人有致死性,其中EBOV-Z病毒是最早發現的,對人的致死率在90%以上。目前已有豬感染EBOV-R亞型病毒的病例,是否存在EBOV-R在豬體內變異感染人的潛在危險,值得關注。EBOV主要通過體液傳染,甚至身體接觸也可以導致傳染。EBOV通過干擾感染者機體凝血平衡,導致血管壁破壞或功能受損,血小板不能凝血,在2-21d內出現出血性休克或器官衰竭[1],死亡率很高。本文就EBOV研究的各方面最新進展作以下綜述。
1.1 病毒粒子結構 EBOV一般呈管狀或不規則線狀,病毒粒子直徑約80 nm,長度400-1 400 nm。病毒核衣殼由螺旋狀纏繞的病毒基因組RNA和病毒NP、VP35、VP30和L蛋白組成,直徑約50 nm[2],內有直徑為20 nm的中央軸管道,管道呈螺旋形,螺旋間距為5 nm。核衣殼外包被糖蛋白脂雙層,囊膜上有病毒GP蛋白形成的間隔10 nm整齊排列的刺突[2]。病毒感染細胞后,在包漿中裝配,形成包含體。病毒裝配完成后,通過宿主細胞膜以芽生的形式釋放[2]。感染能力較強的病毒一般長665-805 nm。
1.2 病毒基因組和蛋白結構 EBOV基因組是線性的、單股負鏈非節段的RNA,全長為18959-18961個核苷酸,基因組3’端無Poly(A),5’端無CAP結構。轉 錄 起 始 位 點 為 3’端 3’-CUNCNUNUAAUU-5’,轉錄終止位點為5’端3’-UAAUUCUUUUUU-5’。整個基因組共編碼7個結構蛋白和1個 非 結 構 蛋 白 (3’-NP-VP35-VP40-GP/sGPVP30-VP24-L-5’)。因負鏈 RNA 無法合成 RNA依賴性RNA聚合酶,所以基因組本身無感染性。
EBOV的每個蛋白都由獨立的開放閱讀框編碼,NP為核衣殼蛋白,VP24、VP40為基質蛋白,VP30、VP35為結構蛋白,L為RNA依賴性RNA聚合酶。NP基因大約定位在基因組的3’末端,被一個前導序列所引導,該基因編碼區長2217個堿基,編碼737個氨基酸的蛋白質。VP35可以抑制Ⅰ型干擾素,在RNA的合成中起重要作用,功能類似非節段負鏈RNA病毒的P蛋白。VP40是一種基質蛋白,有助于病毒樣顆粒(virus-like particles,VLPs)在細胞中表達,并在宿主細胞出芽過程中起重要作用。GP為Ⅰ型跨膜蛋白,VP30為鋅結合蛋白,可與DNA雙螺旋結構相結合,參與病毒的轉錄、裝配和復制過程。VP24為小型膜蛋白,與病毒的成熟密切相關。
2.1 自然宿主 1976-1998年,通過對發生EHF地區30 000份哺乳動物、鳥類、爬行動物、兩棲動物和節肢動物的檢測,研究人員發現除了在中非共和國收集到的6只老鼠和1只鼩樣品檢測到EBOV,其余樣品均為陰性[3]。2001-2003年加蓬EBOV暴發期間,在大猩猩、黑猩猩和小羚羊的尸體內檢測到EBOV。然而,這些物種感染后的高死亡率,使得它們不太可能成為EBOV的自然宿主[3]。
有些人認為植物、節肢動物和鳥類可能是EB-OV的宿主,但是研究人員認為蝙蝠是自然宿主的可能性最大。1976~1979年EBOV爆發時,在EHF感染者的環境周圍發現了蝙蝠,而且在1975-1980年間馬爾堡病毒感染病例中也可能由蝙蝠傳播[3]。之后研究人員對24種植物和19種動物進行感染EBOV試驗,只有蝙蝠被感染。蝙蝠感染EBOV后無臨床癥狀。2002-2003年之間檢測加蓬和剛果共和國的679只蝙蝠,結果發現13個果蝠體內含有埃博拉病毒RNA[4]。2005年,再次發現攜帶EBOV無任何臨床癥狀的3只蝙蝠。這些證據表明蝙蝠是EBOV自然宿主之一[5]。
2.2 傳播途徑 EBOV已經被證實是通過體液傳播的,如口腔和結膜接觸傳播,這在非人類靈長類動物試驗中已被確認。在自然界攜帶EBOV的蝙蝠唾液污染過的水果和樹葉,極有可能將病毒傳染給大猩猩和小羚羊等食草類哺乳動物。自然界的動物各種行為和其它因素都有可能造成EHF的暴發[6]。EBOV在其自然宿主和人類之間的傳播是較罕見的,通常這種情況與EBOV在自然界的易感動物有關。曾經發生人在處理大猩猩、黑猩猩或者小羚羊等尸體時造成感染,直接導致了EBOV在人之間傳播。EBOV所屬科的病毒也可以通過氣溶膠進行傳播,具有很高的傳染性。由于這些潛在的傳染途徑的存在,EBOV已經被列為一級生化武器[7]。
據WHO發布的數據,自1976年首次發現感染埃博拉病毒病例以來,全球累計報告大約2313例,其中1 539例死亡[8]。目前,EBOV的頻繁爆發已導致了5 000只大猩猩的死亡。在2007年11月30日,烏干達衛生部在本迪布焦地區確認埃博拉病毒的爆發,經美國國家參考實驗室與疾病防控中心(CDC)和WHO確認是一個新的EBOV亞型,命名為EBOV本迪布焦埃。2008年2月20日此次EBOV流行結束,共感染149人,死亡37人。2009年3月12日,德國一位科學家意外被實驗室污染EBOV的注射器刺傷手指,發生疑似EBOV的感染。

表1 埃博拉病毒暴發年代表Table1 Outbreaks of Ebola Virus
鑒于EBOV對公共安全的危害性,對EHF進行了誤診可能對社會造成極大的恐慌,因此建立敏感、特異和準確的檢測方法顯得非常重要。病毒分離,反轉錄PCR(RT-PCR),抗原捕獲ELISA,免疫熒光、針對病毒的IgG-ELISA和Ig M-ELISA方法都已用于EBOV的檢測。Vero細胞和Vero E6細胞常用于EBOV的分離,由于EBOV分離必須在BSL-4實驗室內操作,病毒分離方法不適用EBOV的快速診斷。EBOV的PCR檢測方法敏感性、特異性都很高。如參考蘇丹EBOV Gulu亞型的NP序列的套式 RT-PCR 方法[8],Drosten等[9]報道的實時熒光定量RT-PCR方法增加了檢測的敏感性。當人感染了高致死性的EBOV后尚沒有產生病毒抗體就已死亡,應用抗原捕獲ELISA能在病毒感染早期及時快速完成檢測。在1995的剛果民主共和國、1996年的加蓬和2000年的烏干達EBOV暴發期間,抗原捕獲ZLISA方法在EHF診斷中被認為是有效的[8]。IgG-捕獲ELISA和Ig M-捕獲ELISA是一種EBOV流行病學調查的常用方法[8]。
5.1 EHF治療手段 目前對于EHF還沒有特效的治療藥物,已經感染了EBOV的患者只能采取對癥治療。采用恢復期患者的血清和免疫球蛋白可作為應急的治療手段。EBOV感染后抗病毒藥物是無效的,干擾素治療也是無效的。實驗室研究發現一種凝血抑制劑(r NAPc2)治療可保護33%的病毒感染獼猴,然而r NAPc2對人沒有治療效果。2006年美國MRIID科學家報道嗎啉反義藥物治療使75%的感染EBOV獼猴存活,改良的結合細胞穿透肽嗎啉反義藥物正在研制中[10]。2010年美國新發傳染性疾病國家實驗室科學家宣布,已經研究出一種攜帶小干擾RNAs的核酸脂質微粒(SNALPs),它能阻止病毒在實驗猴體內復制[11],此外,研究人員正致力于通過對EBOV致病機制的深入研究以找到新治療方法。
5.2 EBOV疫苗研制 傳統的EBOV弱毒疫苗往往不能有效刺激機體產生免疫保護,弱毒疫苗還具有潛在的散毒風險。通過基因工程技術刪除病毒毒力基因制備的弱毒疫苗可有效保護致死劑量病毒感染的小鼠和豬[12]。DNA疫苗利于抗體和細胞毒性T淋巴細胞產生,表達EBOV GP、NP、VP40和VP35的DNA疫苗對老鼠、豚鼠提供較好的保護,但是對非人類靈長類動物保護率較低。另一有前景的EBOV疫苗是病毒樣顆粒疫苗,作為疫苗的病毒樣顆粒缺少 NP、VP35、VP30、VP24和L蛋白,也沒有病毒基因組,因此病毒樣顆粒疫苗有效解決了弱毒疫苗毒力強的危險。病毒樣顆粒疫苗另一優勢是能避開機體的免疫清除反應,同時也有很好的應用效果。
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