沙粒病毒及所致人類疾病的研究進展

，

沙粒病毒(Arenaviruses，ARV)因在電鏡下觀察，病毒內部有宿主細胞核糖體成分形成電子致密顆粒，形如沙粒，故取名“沙粒”病毒(拉丁語：Arena，沙粒的意思)[1]。沙粒病毒科(如拉沙病毒)、絲狀病毒科(如埃博拉病毒)、布尼亞病毒科(如漢坦病毒)和黃病毒科 (如登革病毒) 4科病毒可引起人類致命的病毒性出血熱(Viral hemorrhagic fever, VHF)[2]，2015年我國科學家張永振等[3]在鼠類中也檢測到一類新的ARV，引起人們的高度警覺。現將ARV的結構、分類、疫苗、治療及與人類相關疾病的研究進展綜述如下。

1 沙粒病毒及其基因組

ARV屬于沙粒病毒科(Arenaviridae)，病毒顆粒從圓形到多形，直徑為50-300nm，有包膜，包膜表面有“T”型刺突。病毒基因組由2個片段的單股負性RNA組成，2個片段為：大(L)和小(S)，片段的5′端和3′端由17-30個核苷酸非編碼區(Noncoding untranslated regions，NUR)反向互補形成手柄結構，見圖1。L片段約7.2 kb，通過雙義編碼策略分別編碼病毒RNA依賴的RNA酶(L蛋白)和鋅結合的基質蛋白(Z蛋白)[4-5]，L蛋白為病毒基因組轉錄和復制的酶，Z蛋白形成一小的鋅指結構，促使病毒的出芽和裝配；S片段約3.5 kb，也通過雙義編碼策略分別編碼病毒核衣殼蛋白(N蛋白)和包膜糖蛋白前體(GPC蛋白)，GPC蛋白在高爾基體內水解成成熟的病毒包膜糖蛋白GP1、GP2和信號穩定肽(Signal stable peptide, SSP )[6]，GP1結合病毒受體，GP2為跨膜蛋白，調節病毒與細胞的融合[7-8]。ARV每個片段都有2個開放讀碼框 (Open reading frames, ORFs)，每個ORF被一形成莖環結構的基因間非編碼區(Intergenic noncoding region，IGR)分開，IGR的功能主要為：結構依賴的轉錄終止和病毒裝配和出芽。GPC能介導病毒裝配、進入、脫殼和決定細胞取向。N蛋白有4個、GP1有2個和GP2有6個的抗原顯位，可以產生特異性抗體，用于病毒的診斷[9-10]。N蛋白具有多種功能：它與ARV基因組片段形成核糖核蛋白體(Ribonucleoprotein，RNP)，與L蛋白形成RNA復制和轉錄的RNP核心，結合Z蛋白進行病毒組裝，抑制宿主I型干擾素的產生和炎癥發生，并具有核酸外切酶和核酸結合活性，是病毒最重要的免疫原[11]。

圖1 沙粒病毒顆粒模式圖(A)；沙粒病毒L和S片段RNA基因組結構圖(B)[1]Fig.1 Schematic diagrams of an arenavirus particle (A) and the organization of the bi-segmented arenavirus L and S RNA genome segments (B) [1]

2 沙粒病毒分類及致病性

沙粒病毒科按地理位置的分布可分為：新大陸沙粒病毒(New world arenaviruses，NWARV)和舊大陸沙粒病毒(Old world arenaviruses，OWARV)兩大類，NWARV主要包括分布于美洲的ARV，OWARV主要包括分布于非洲、歐洲和亞洲的ARV[12]。根據ARV分類的“病毒種(Species)”的定義應符合下列5個條件[1]：①病毒具有獨特的生態位，與一種或一類特異的宿主動物相關；②病毒具有特定的地理分布；③病毒是或不是人的病原體；④病毒抗原交叉反應存在足夠的不同，不同病毒之間不存在中和抗體交叉反應；⑤在核苷酸水平，不同病毒之間S片段至少存在20%和L片段至少存在24%的不同，在氨基酸水平，不同病毒之間N蛋白至少存在12%的不同。根據最新的國際分類委員會(ICTV)第10次會議，現將沙粒病毒科共有大約30種病毒，按宿主動物的不同分為3個屬：爬行動物沙粒病毒屬(Reptarenavirus，RARV)、哈特曼病毒屬(Hartmanivirus, HARV)和哺乳動物沙粒病毒屬(Mammarenavirus，MARV)[12]。RARV共有5種，主要感染蛇類，引起蛇的包涵體病，不引起人類疾病[13-14]。HARV為2017年才劃分的病毒屬，現僅在芬蘭的德國蟒蛇(Boa constrictor)發現哈特曼研究所蛇病毒(Hartman Institute snake virus)1種。MARV共有35種，除1956年在北美洲牙買加果蝠(Artibeusjamaicensis)中發現的塔卡里伯病毒(Tacaribe virus, CTRV)外[15]，其余絕大多數病毒以嚙齒動物為宿主，鼠類感染MARV一般不表現任何臨床癥狀，然而人直接或間接接觸鼠類(包括排泄物)感染病毒而發病[1]。這些MARV至少有10種可引起人類疾病(表1)：①早在1933年報道的以小家鼠(Musmusculus)為宿主動物的淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(Lymphocytic choriomeningitis virus, LCMV)，全球分布，引起人類的無菌性腦膜炎[16]。②1958年在阿根廷壯暮鼠(Calomysmusculinus)中發現的胡寧病毒(Junin virus，JUNV)，引起人類的阿根廷出血熱(Argentine hemorrhagic fever, AHF)[17-18]。AHF病死率高達20%～30%，雖然JUNV病毒主要分布在阿根廷，但該病毒從剛發現時只存在于1.5萬km2的面積，到2000年，受危害的面積擴大到15萬km2，增加了10倍，大約有5百萬人口受到威脅，是當地一個重要的公共衛生問題[19]。③1963年在玻利維亞胼胝暮鼠(Calomyscallosus)中發現的馬丘波病毒(Machupo virus, MACV)引起人類的玻利維亞出血熱(Bolivian hemorrhagic fever, BHF)[20]。BHF病死率25%～35%，在病毒分布的地區，時有流行或散發BHF報道[21]。④1969年在西非多乳鼠(Mastomysnatalensis)中發現了著名的拉沙病毒(Lassa virus, LASV)，引起人類致命性的拉沙熱(Lassa fever，LF)，歐洲、美國和日本有輸入病例報道[22]。在西非，LASV每年引起10萬～30萬的病例和大約5 000人死亡[23]。對正常人群進行LASV特異抗體血清學調查發現病毒流行率為1.8%～50%[24]，每年LASV特異抗體轉陽率為5%～20%[25]，這些結果提示：LASV感染還有些病例是輕微或無臨床癥狀，許多人沒有到醫院就診，未被發現。⑤1989年在委內瑞拉短尾莖鼠(Zygodontomysbrevicauda)中發現瓜納里托病毒(Guanarito virus, GTOV)引起人類委內瑞拉出血熱(Venezuelan hemorrhagic fever，VHF)[26]，病死亡率高達23.1%[27]。⑥1990年在巴西出血熱病人中分離到薩比埃病毒(Sabia virus，SABV)，引起人類的巴西出血熱(Brazilian hemorrhagic fever，BHV)，其宿主動物未知，推測是某種嚙齒動物[28]。BHV記錄在案的雖然只有3例，但該病毒可以引起實驗室感染：第1例為一名女性農業工程師，發病4 d后死亡[29]。第2例為對第1例尸檢材料進行離心操作時被感染的病毒學家，第3例為事隔4年后，在BSL3級實驗室對SABV進行操作的另一名科學家，由于離心管破碎而感染[30]。后2例BHV病例雖然治療后生還，但病死率仍為33.3%。⑦1993年在美國新墨西哥州的白喉林鼠(Neotomaalbigula)中發現的懷特沃特阿羅約病毒(Whitewater Arroyo virus, WWAV)，可引起人類的肝衰竭出血熱，病死率為100%[31]。⑧2002年在巴西的某種米鼠(Oryzomysspp)中發現的弗萊克索病毒(Flexal virus, FLEV)，可引起人類的VHF[32]。⑨2004年在玻利維亞的出血熱病人中分離到恰巴雷病毒(Chapare virus, CHPV)，引起人類的恰巴雷出血熱(Chapare hemorrhagic fever, CHHF)，其宿主動物未知，推測是某種嚙齒動物[33]。⑩2008年在贊比亞和南非的出血熱病人中發現盧約病毒(Lujo virus, LUJV )，引起人類的盧約出血熱 (Lujo hemorrhagic fever, LUHF)，其宿主動物未知，推測也是某種嚙齒動物[34]。雖然LUHF只報道了5例，但造成醫院內爆發流行，其中4人死亡，病死率高達80%[35]。從上世紀30年代開始，人類在與ARV相關疾病抗爭進程中，由于它們所引起的VHF許多是致命性的，以至于這些ARV所造成的人類疾病，讓人“談虎色變”的程度，因此，高致病性的ARV越來越引起了各國科學家的高度警覺。

長期以來，在中國僅證實存在LCMV一種ARV，主要是因為LCMV的宿主動物小家鼠是全球性分布的[36]。直到2015年我國科學家張永振[3]等報道在浙江省溫州市的5種嚙齒動物：黑家鼠(Rattusrattus，感染率75.0%=3/4，分子表示陽性數，分母表現調查數，下同)、褐家鼠(R.norvegicus, 17.1%=28/164)、黃胸鼠(R.flavipectus,15.4%=8/52)、黃毛鼠(R.losea，11.8%=2/17 )和社鼠(Niviventerniviventer, 1.9%=1/53)以及1種食蟲動物：臭鼩(Suncusmurinus,4.4%=12/272)中檢測到一類新的MARV，并從褐家鼠中分離到病毒，命名為：溫州病毒(Wenzhou virus, WENV)，但WENV對人的致病性和疾病負擔未知。Blasdell等[37]2016年報道在柬埔寨、泰國和老撾3國7個地方進行了MARV感染狀況調查，共捕獲20種10屬627只嚙齒動物和食蟲動物，MARV感染率為4.3%(27/627)，其中在柬埔寨捕獲的褐家鼠(21.1%=4/19)和緬甸小鼠(R.exulans，5.1%=13/254)中檢測到WENV樣病毒(該類病毒最接近WENV，在核苷酸水平，S片段與WENV的相似性為88.5%～88.8%，L片段與WENV的相似性為86.0%～86.3%)。而在緬甸板齒鼠(Bandicotasavilei, 11.4%=4/35)、泰國板齒鼠(B.indica，9.8%=3/31)和針毛鼠(Niviventerfulvescens, 1.8%=1/55)中檢測到一種新的MARV，命名為：黎府河哺乳動物沙粒病毒(Loei River mammarenavirus，LORV)(該類病毒最接近WENV，在核苷酸水平，S片段與WENV的相似性為70.3%～70.6%，L片段與WENV的相似性為62.7%～63.1%)。同時，該課題組在柬埔寨對不同地區8組人群中WENV樣病毒IgG抗體水平和病毒核酸感染現狀進行了調查。①病毒IgG調查：以原核表達和純化WENV樣病毒的N蛋白為抗原，應用酶聯免疫吸附實驗(ELISA)檢測人血清中病毒的IgG：第1組(流感和登革熱樣病人)WENV樣病毒IgG陽性率高達17.4%(89/510)；第2組(登革熱流行區健康人群)，WENV樣病毒IgG隱性感染率也高達13.2%(70/529)；②病毒核酸調查：第3組(200份腦膜腦炎病人腦脊液)用Real-time RT-PCR法檢測，結果皆為陰性；對后5組病人樣品用RT-PCR法進行病毒RNA檢測。第4組(253份登革熱樣發熱期病人血清)皆為陰性；第5組(流感樣病人咽拭子)病毒核酸陽性率1.2% (4/328)；第6組(急性下呼吸道感染咽拭子)病毒核酸陽性率0.7%(2/279)；第7組 (266份健康人咽拭子)和第8組(238份狂犬病病毒疫苗接種健康的志愿者咽拭子)病毒核酸皆為陰性。這些結果揭示：在柬埔寨發熱、呼吸道感染等癥狀的病人和健康人群中都存在WENV樣病毒的感染，該病毒對人有致病性[37]。

目前，還有20多種ARV無證據能否引起人類疾病：1956年在北美州牙買加果蝠(Artibeusjamaicensis)中發現塔卡里伯病毒(Tacaribe virus, TCRV)；1964年在巴西圭亞那鬃鼠(Neacomysguianae)中發現阿馬帕里病毒(Amapari virus, AMAV)，同年在美國棉鼠(Sigmodonhispidus)中發現太米阿米病毒(Tamiami virus, TAMV)；1965年在巴西大頭稻鼠(Oryzomys megacephalus)中發現卡皮生病毒(Cupixi virus, CPXV)，在巴拉圭米鼠(Oryzomys angouya)中發現巴拉那病毒(Parana virus, PARV)，同年在哥倫比亞白喉稻鼠(Oryzomys albigularis)中發現皮欽德病毒(Pichinde virus, PICV)，及在玻利維亞胼胝暮鼠(Calomys callosus)中發現拉蒂諾病毒(Latino virus，LATV)；1970年在中非共和國無紋草原鼠(Arvicanthis spp.)中發現伊派病毒(Ippy virus, IPPYV)；1977年在南非多乳鼠(Mastomysnatalensis)中發現莫佩亞病毒(Mopeia virus, MOPV)；1983年在中非共和國軟毛鼠(Praomysspp )中發現莫巴拉病毒(Mobala virus, MOBV)；1990年在阿根廷雷鼠(Necromys benefactus)中發現奧利華恩病毒(Oliveros virus, OLVV)；1995年在委內瑞拉棉鼠(Sigmomysalstoni)中發現皮雷特爾病毒(Pirital virus，PIRV)；1997年在秘魯巴西屋鼠(Oecomysparicola)中發現奧爾帕瓦約病毒(Allpahuayo virus, ALLV)，在阿根廷黑大刀小鼠(Bolomyssp.)中發現潘帕病毒(Pampa virus，PAMV)；1998年在美國鹿鼠(Peromyscuscalifornicus)中發現熊峽谷病毒(Bear Canyon virus，BCNV)；1999年在北美德克薩斯州小足林鼠(Neotomamicropus)中發現卡塔琳娜病毒(Catarina, CTNV)；2002年在北美亞利桑那州墨西哥林鼠 (Neotomamexicana)中發現斯金納坦克病毒(Skinner Tank virus，SKTV)；2008年在北美亞利桑那州白喉林鼠(Neotomaalbigula)中發現大布拉希坦克病毒 (Big Brushy Tank, BBTV)及克里克印第安人病毒(Tonto Creek, TTCV)；2009年在贊比亞多乳鼠(Mastomysnatalensis)中發現露娜病毒(Luna virus, LUNV)[38]。

表1 沙粒病毒名、宿主動物、分布及所致人類疾病
Tab.1 Name, host, distribution and causing human diseases ofArenaviridae

病毒種類宿主動物地理分布致人類疾病病死率報道年份淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒LCMV小家鼠(Mus muscu-lus)全球無菌性腦膜炎<1%1933胡寧病毒JUNV壯暮鼠(Calomys mus-culinus)南美洲,阿根廷潘帕斯草原 阿根廷出血熱20%～30%1958馬秋博病MACV胼胝暮鼠(Calomys callosus)南美洲,玻利維亞貝尼地區玻利維亞出血熱25%～35%1963拉沙病毒 LASV多乳鼠(Mastomys na-talensis)西非,輸入病例(歐洲、美國、日本)拉沙出血熱1.7%～5%1969瓜納瑞托病毒GTOV短尾莖鼠(Zygodonto-mys brevicauda)南美洲,委內瑞拉委內瑞拉出血熱23.1%1989薩比亞病毒SABV未知(疑似嚙齒動物) 南美洲,巴西巴西出血熱1/31990懷特沃特阿羅約病毒WWAV白喉林鼠(Neotoma al-bigula)北美洲,美國新墨西哥州發熱性感染,呼吸窘迫綜合征3/31993弗萊克索病毒FLEV米鼠 (Oryzomys spp)巴西病毒性出血熱未知2002恰巴雷病毒CHPV未知南美洲,玻利維亞恰巴雷出血熱未知2004盧約病毒LUJV未知贊比亞,南非盧約出血熱80%2008

3 沙粒病毒疫苗、治療及預防

雖然研究出ARV疫苗是防治ARV引起的VHF的最好辦法，但到目前為止，各國仍無上市的有資質的ARV疫苗。JUNV的減毒活疫苗Candid#1株在動物模型中可以產生很強的中和抗體，在人體可以有效抵抗AHF，且不產生嚴重的副作用，但該疫苗不能對抗疾病負擔較重的LASV[39]。雖然各國都在投入人員和經費研究LASV疫苗，但還沒有一種有效的疫苗進入臨床研究階段。MOPV/LASV重組株ML29減毒活疫苗和水泡性口炎病毒(Vesicular stomatitis virus，VSV)重組疫苗在動物模型包括非人靈長類可以產生很好的保護性抗體，但2種疫苗的安全性仍需長時間的觀察[40]。最近，用反向遺傳學方法用于JUNV和LASV毒力遺傳性狀的評價，加快了ARV疫苗的研制[39]。

體外和體內實驗證實利巴韋林(1-β-D-ribofuranosyl-1,2,4-triazole-3-carboxa-mide，Rin)可以用來預防和治療ARV感染，大大減低了由LASV、MACV和JUNV對人的感染造成的病死率和死亡率。Rin可以作為RNA病毒的RNA依賴的RNA酶的底物，引起病毒RNA的胞嘧啶(C)突變成尿嘧啶(U)，或鳥嘌呤(G)突變成腺嘌呤(A)，這種點突變往往是致命性的，所以Rin對于許多ARV有抗病毒作用。此外，肌苷酸脫氫酶、法匹拉韋和嘧啶生物合成抑制劑A3對ARV感染也有很強的抗病毒作用[39]。

控制傳染源、切斷傳播途徑和保護易感人群是防止ARV感染的主要預防措施，通過滅鼠，減少人與鼠類的接觸和搞好個人防護是預防控制ARV感染的有效途徑。發生ARV感染病例應立即進行隔離治療，同時應防止院內感染的發生。

4 結 語

隨著生態環境的不斷惡化和人為因素的干預，ARV發生跨種傳播的頻率大大增加，新發和再發相關疾病的機會也隨之增大。我國周邊國家已有ARV感染的人間病例報道，同時，我國鼠間也存在ARV感染，而鼠類與人的生產和生活密切相關，ARV會引起人類嚴重的VHF，故我們有必要對這類ARV進行系統的研究,推進我國“一帶一路”衛生戰略，保障瀾滄江—湄公河地區經濟的繁榮發展。

利益沖突：無