人星状病毒研究进展_李函凝.pdf

病 毒 学 报CHINESE JOURNAL OF VIROLOGYVol.39No.3May 2023第 39 卷 第 3 期 2 0 2 3 年 5 月人星状病毒研究进展李函凝1，傅佳美2，高志勇3*（1.首都医科大学 公共卫生学院，北京 100069；2.中国医科大学 公共卫生学院，沈阳 110122；3.北京市疾病预防控制中心 传染病地方病控制所，北京 100013）摘要：人星状病毒（Human astrovirus，HAstV）属于星状病毒科，包含多种基因型，是引起急性胃肠炎散发病例的重要病原之一，偶尔也可在人员密集场所引起疫情的暴发。除消化系统以外，HAstV 还可以在其他系统中被检出，其中中枢神经系统相关的研究最为广泛。目前 HAstV 的检测方法较前有所完善，已有多种分子检测技术和细胞模型被用于 HAstV 的研究和检测。本文就 HAstV 的病原学特征、常用检测方法、所致疾病、流行病学特征以及防控措施进行综述。关键词：星状病毒；胃肠炎；病原学；流行病学中图分类号：R373.2 R512.5 文献标识码：A 文章编号：10008721（2023）03083908DOI：10.13242/ki.bingduxuebao.004338人星状病毒（Human astrovirus，HAstV）属于星 状 病 毒 科（Astroviridae）哺 乳 动 物 星 状 病 毒 属（Mamastrovirus），是 在 1975 年 由 Appleton 和Higgins1使用电镜观察腹泻儿童粪便标本时首次发现。电镜下，约 10%的 HAstV 病毒颗粒表面带有 5个或 6 个星尖状的突起，状似星形，因此得名2。本文从 HAstV 的病原学一般特征、常用检测方法、所致疾病、流行病学特征、防控措施等方面进行综述。1 病原体一般特征1.1 基因组结构HAstV 是一种无包膜的单股正链 RNA 病毒，基因组长度约为 7 kb，包含 3 个开放阅读框分别为ORF1a、ORF1b 和 ORF23，4。ORF1a 和 ORF1b 主要编码与病毒基因组的转录和复制相关的非结构蛋白5。ORF2则主要编码结构蛋白，其编码蛋白质的羧基端是相对变异性较高的区域，可被用于划分HAstV 的基因型3。ORFX 是近年来新发现的存在于几乎所有 HAstV 中的开放阅读框，在+1 阅读框内 与 ORF2 序 列 的 5末 端 重 叠，长 约 112 个 核 苷酸6。ORFX 编 码 的 蛋 白 质 被 命 名 为 X 蛋 白（X protein）7。X 蛋白在病毒复制的后期起到关键作用，其在定位、影响细胞渗透性和药物抑制等方面中与冠状病毒 E 蛋白、HIV 1 型病毒 Vpu 蛋白和甲型流感病毒 M2蛋白等研究广泛的病毒膜孔蛋白有相似之处7。对 X 蛋白进行深入研究，可为 HAstV 疫苗的开发和相关疾病的治疗提供新的思路7。1.2 分型HAstV 目 前 主 要 包 括 经 典 型 HAstV 和 新 型HAstV。经典型 HAstV 划分为 8 种基因型，分别对应 8 种血清型，依次被命名为 HAstV1HAstV8。根据 ORF2 的同源性，每种基因型又分为了不同的亚型：HAstV1（HAstV1af）、HAstV2（HAstV2ad）、HAstV3（HAstV3ac）、HAstV4（HAstV4ac）、HAstV5（HAstV5ac）、HAstV6（HAstV6ab）8。目前新型 HAstV 包括人星状病毒墨尔本株（HAstVMLB）和人星状病毒弗吉尼亚株/人貂绵羊样株（HAstVVA/HMO）两个分支。HAstVMLB 包含3种基因型，被命名为 HAstVMLB1HAstVMLB3（MLB1MLB3）；HAstVVA/HMO 分为 5 种基因型，分别为 HAstVVA1/HMOC（VA1）、HAstVVA2/HMO A（VA2）、HAstV VA3/HMO B（VA3），HAstVVA4（VA4）和 HAstVVA5/BF34（VA5）9，10。是否存在其他 HAstV 的型别或亚型，有待进一步的研究。2 常用检测方法电子显微镜镜检因设备昂贵、使用相对繁琐、检测灵敏度低等原因已较少使用。ELISA 等酶免检测试剂可供选择不多、灵敏度欠佳。实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应由于灵敏度高、实时性好、自动化程度高、无污染性等特点成为检测 HAstV 常用的方法。有多组特异性的引物和探针可供选择，较收稿日期：20220722；接受日期：20230501基金项目：首都卫生发展科研专项（项目号：202021011），题目：北京市诺如病毒急性胃肠炎疫情发生规律、病毒基因变异和防控策略研究作者简介：李函凝（2000），女，主要从事预防医学，Email：L通讯作者：高志勇（1977），男，研究员，主要从事肠道传染病流行病学和病原学研究，Email：开放科学（OSID）病 毒 学 报39卷常 用 的 是：上 游 引 物（ASTVs）：5 TCTYATAGACCGYATTATTGG3；下 游 引 物（ASTVas）：5TCAAATTCTACATCATCACCAA3；探针（ASTVTQFAM）：5FAMCCCCADCCATCATCATCTTCATCA BHQ1 311。RTPCR 常用于部分基因片段扩增，可进行测序分型，常用引物见表 112。近年来，高通量测序技术（HTS）的出现推动了 HAstV 研究的进一步发展。一方面该技术可帮助加深对 HAstV 部分或全部基因组序列的认识，为病毒多样性、HAstV 发病机制等方面的研究提供有价值的信息，另一方面该技术被应用于不明病因疾病的鉴别诊断，为亲神经系统 HAstV 的发现提供了途径，在新型 HAstV 的发现方面起到重要作用13。细胞分离培养是检测的金标准，但由于目前缺乏对所有 HAstV 在机体内生长繁殖过程的认识，因此尚无通用的细胞模型14。人结肠癌细胞系（Caco2）是培养经典型 HAstV 最常用的细胞系15。在新型 HAstV 中，MLB1和 MLB2 可用肺腺癌人类肺泡基底上皮细胞系（A549）和人肝癌细胞（Huh7）培养，HAstVVA1 可用 Caco2、A549、人源胚肾细胞（HEK293T）和原代星形胶质细胞培养14。此外，近年来已成功构建出一种人类肠道上皮细胞培养系统（HIE）可用于培养 HAstV1、VA1和 MLB1，是少有的可同时适用于经典型和新型 HAstV 的细胞模型，有助于 HAstV的进一步研究15。3 所致疾病3.1 胃肠道疾病HAstV 引起的病毒性胃肠炎通常呈自限性，潜伏期 一 般 是 1 d5 d，中 位 数 为 4.5 d（95%CI：3.9 d5.2 d）16。临床表现主要是水样腹泻，可伴随呕吐、腹痛、发热、厌食等症状，偶见脱水等严重的并发症，整个病程一般持续 2 d3 d5，17。HAstV 感染者的排毒时间较长，症状完全消失 2 周以后的感染者粪便中仍可检出 HAstV18。对于存在免疫缺陷的感染者，病毒排毒时间更长，部分患者可超过 3个月19。此外，HAstV 隐性感染的发生率也较高。在美国纳什维尔市无胃肠炎和免疫缺陷的未成年人中HAstV 的感染者可占 2%20。在韩国的一起 HAstV疫 情 中 无 症 状 感 染 者 占 全 部 感 染 者 的 50%21。Gabriela等22研究发现 HAstV 无症状感染者粪便中的病毒载量高于患者8。不同基因型 HAstV 对胃肠道的影响具有差异。经典型 HAstV 与胃肠炎的发生密切相关。感染HAstV3 的病例患持续性胃肠炎的比例较高，且其排毒量高于感染 HAstV1、HAstV2、HAstV4 和 HAstV-3b DQ630763 HAstV-3a GU732187 HAstV-3c KF668570 HAstV-7 AF248738 HAstV-7 Y08632 HAstV-1b FJ375759 HAstV-1a HQ398856 HAstV-1d AY720892 HAstV-6b HM237363 HAstV-6a GQ495608 HAstV-5c JQ403108 HAstV-5a DQ028633 HAstV-5b AB000298 HAstV-8 AF260508 HAstV8 Z66541 HAstV-4c KF039913 HAstV-4b DQ070852 HAstV-4a AY720891 HAstV-2a AB000289 HAstV-2d JX087964 HAstV-2b AB000288 HAstV-2c KF039911 MLB1 FJ222451 MLB3 JX857870 MLB2 JF742759 VA1 FJ973620 VA3 JX857868 VA5 KJ656124 VA2 GQ502193 VA4 JX8578691001001001009784100821001001001009210097100100981001001009788100图 1HAstVs ORF2全长基因序列系统发生树注：使用 MEGA 11.0.6软件，采取邻接法构建系统发生树，bootstrap检验（1 000次）评估树的可靠性Figure 1Phylogenetic tree of the complete ORF2 genes of HAstVsNotes：Phylogenetic tree was constructed using a neighborjoining method with 1，000 bootstrap replicates by MEGA 11.0.6 software 8403期李函凝，等.人星状病毒研究进展HAstV8 等 其 他 经 典 型 HAstV 的 患 者22。新 型HAstV是否可以引起胃肠道症状仍不确定23。3.2 肠外疾病除胃肠炎患者以外，患有其他疾病的人群体内也可能发现 HAstV。HAstV 可在患有脑炎、脑膜炎等疾病患者的中枢神经系统中被检出，多数患者的免疫功能低下24。HAstV4、MLB1、MLB2 和 VA1可在免疫功能低下的感染者中枢神经系统中被检出，其中报告检出 VA1 的病例最多24，25。此外，免疫功能正常人群的中枢神经系统中也可能发现HAstV，相关报道较免疫功能低下者少。Georgia等26在一名非免疫缺陷的脑炎患者的脑脊液中检测出了 HAstV1。Samuel 等27在一名免疫力正常的急性脑膜炎患者脑脊液中检出了 MLB2。此外，HAstV 也可以在呼吸道疾病、肝炎疾病患者的体内被检出。在上呼吸道感染儿童的鼻咽拭子中可检出 MLB1 和 MLB2，目前的证据支持它们可以在上呼吸道进行复制的结论28。多数不明原因肝炎患者的血清中能检测到 VA329。HAstV 是否可以导致肠外组织的病变需要进一步的研究。3.3 混合感染HAstV 与其他病原体混合感染的情况较为普遍。20102015年德国 2 877名急性胃肠炎患者中检出星状病毒感染 143 例，其中混合感染者占 71.3%（102/143）30。由于易感季节、传播方式和流行强度等原因，HAstV 主要与其他胃肠道病毒发生混合感染，以合并感染 A 组轮状病毒或诺如病毒的情况最为普遍31，其次是与细菌的合并感染以致泻性大肠埃希菌为最常见的类型31，寄生虫则相对少见。偶有 HAstV 与寄生虫或细菌混合感染率高于与病毒混合感染率的报道32，这可能与当地主要流行的病原体相关。HAstV 混合感染引起的临床症状较单独感染严重，病程更长，为疾病的病原确认和治疗带来一定困难。经典型 HAstV 在混合感染患者粪便中的病毒载量低于单一感染，而在新型 HAstV 中可能由于样本量限制等原因并没有发现这一特点33。目前，HAstV 与其他病原体在混合感染中的相互作用尚不明确，但有动物实验表明 HAstV 可能在混合感染中发挥保护机体的作用。Harshad 等34研究发