Respiratory Viruses
呼吸道病毒
Feng-Min Zhang
Department of Microbiology,HMU
第 32章问题
流感病毒 有哪些型别?分型和分亚型的依据是什么?
甲型流感病毒 为什么易引起 世界性大流性?
副粘病毒 有哪些?引起什么疾病?
麻疹病毒 引起什么疾病?如何预防?
简述 风疹病毒 与优生优育的关系
普通冠状病毒与 SARS冠状病毒 有何异同?
腺病毒 的生物学性状与致病性呼吸道病毒感染
90~95%流感是由病毒引起
病毒侵犯上、下呼吸道粘膜并在其中增殖,破坏局部纤毛上皮、纤毛运动停止,产生各种呼吸道症状,
易继发细菌感染呼吸道病毒种类
正粘病毒
流感病毒 A,B,C型
副粘病毒
副流感病毒
腮腺炎病毒
麻疹病毒
呼吸道合胞病毒
风疹病毒
腺病毒
鼻病毒
冠状病毒流感病毒( Influenza Virus)
属正粘病毒科( Orthomyxovirus)
多次造成世界范围大流行,1918~1919
年期间的大流行全球有 2000万人死于流感
极易变异,成为当前防疫难题生物学性状
球形或者椭圆形,
80—120nm,有包膜
包膜上有放射状突起糖蛋白,主要是血凝素和神经氨酸酶分子
80-120 nm
-ssRNA,分节段
甲、乙型 8个节段
丙型 7个节段
8 Structural proteins:
Glycoproteins
HA (H1-H15)
NA (N1-N9)
M1,M2
8 nucleocapsid segments
RNA,NP,PB1,PB2,PA
HA-attachment to
receptors,initiation
NA-degradation of receptors,
release
因为包膜有血凝素( HA),能凝聚多种动物红细胞(如鸡红细胞),对流感病毒的主要中和抗原
可在鸡胚尿囊腔中增殖,是流感病毒的分离和增殖培养的主要方法
在猴肾细胞中增殖,受染细胞表现为血凝现象主要抗原结构
核糖核蛋白( Ribonucleoprotein,RNP)
血凝素( Hemagglutinin,HA)
神经氨酸酶( Neuraminidase,NA)
核糖核蛋白( RNP)
位于病毒核心,是可溶性抗原
将分节段的 RNA连接成线状
具有型特异性,借助 补体结合试验 ( CF)
将流感病毒分型为 A,B,C三型
位于包膜表面,单体呈三棱柱状,由三个蛋白亚单位以非共价键结合形成三聚体
被胰蛋白酶消化成二个多肽,HA1,HA2
HA1是与红细胞、宿主细胞结合的部位
HA2具有膜融合作用,使 HA与病毒包膜结合
HA必须断裂成 HA1和 HA2病毒才有感染性血凝素( Hemagglutinin,HA)
HA的主要功能
凝聚红细胞
吸附宿主细胞
主要中和抗原
具有株特异性,根据其抗原性,流感病毒分为 14个亚型,其中 HA1,HA2,HA3是人类流行株
HA抗原结构易发生变异,一个氨基酸的置换可以改变其抗原性
能水解红细胞表面的神经氨分子。是弱中和抗原
功能
参与病毒释放,NA可水解受染细胞表面的糖蛋白末端的 N-乙酰神经氨酸,使病毒自细胞膜出芽释放
促进病毒扩散:破坏细胞表面的粘液,
有利于病毒扩散神经氨酸酶( Neuraminidase,NA)
抗原变异机制
抗原漂移( Antigen drift),病毒抗原部分改变,原因是血凝素蛋白氨基酸序列由于基因突变而发生小改变,分子基本不变
抗原转变( Antigen shift),血凝素分子完全改变,因朱是基因发生重组。是导致流感暴发流行的原因
Influenza pandemics
associated with antigenic shift
致病性
有季节性、地区性
甲型易变异,易发生大规模流行,曾多次引起世界性大流行
乙型对人类致病性较低,常造成局部爆发流行
丙型只侵犯婴幼儿,或只引起轻声微上呼吸道感染,很少流行
Influenza pathogenesis Transmission
Aerosoles
Infection
Epithelial cells
Replication cycle
4 –6 h
Cell death
Necrosis,apoptosis
Incubation
18 – 72 h
PBMC
Non-productive
传播途径:飞沫传播
传染源:患者、隐性感染者、被感染动物
机理
在呼吸道柱状上皮增殖,不引起病毒血症
NA可降低细胞表面粘度,使细胞表面受体暴露,便于病毒侵袭
致病特点是发病率高,死亡率低,死亡通常是合并细菌感染
Influenza natural course
并发症:多见于婴幼儿、老人、慢性病患者(心血管、慢性气管炎、糖尿病)
原发性病毒性肺炎
继发细胞性肺炎,肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌、嗜血流感杆菌等
Seye’s综合症:儿童的流感并发症,常发生于
2-16岁,主要表现为急性脑病和肝脂肪变性。
死亡率高达 10%—40%。发病机理不清,可能与服用水杨酸类药物有关,故流感期间不宜服用阿斯匹林等水杨酸类药物降温
Primary influenza pneumonia
微生物学诊断
血清学诊断
补体结合实验查病毒可溶性抗原
病毒分离
标本:口腔含漱液
培养:猴肾细胞和鸡胚尿囊腔
结果:红细胞凝集、血凝抑制试验分型
快速诊断
间接免疫荧光检查鼻咽分泌物
Influenza - diagnosis
Specimens,throat swabs,NPS,nasal aspirates,sputum
Culture,conventional,rapid
Direct detection (EIA,IF,PCR)
Serologic response,4-fold or greater
rise in IgG titers
预防
保持室内空气卫生,流行期间避免人群聚集,公共场所进行空气消毒
灭活病毒疫苗,定期注射
病毒亚单位疫苗:血凝素
对症治疗,防止细菌性并发症
Treatment,Amantadine
bind M2 protein,inhibit uncoating
selective – influenza A
reduce symptom score
Disadvantages,side effects – CNS
drug-resistance
zanamivir,oseltamivir
Sialic acid analogues,
Inhibit influenza A,B
Highly effective if started
early,effective in
prophylaxis
NA Inhibitor
副粘病毒( Paramyxoviruses)
副流感病毒
腮腺炎病毒
麻疹病毒
呼吸道合胞病毒副粘病毒共同性状
150-300nm,比正粘病毒要大
-ssRNA核酸不分节段,没有感染性
在猴肾细胞增殖,并有血凝现象
病毒表面有两种蛋白突起
血凝素( HA)或 HN蛋白
溶血素( HL)或 F蛋白(融合蛋白)
麻疹病毒( Measles Virus)
儿童最常见的急性发热性呼吸道传染病
没有并发症时症状轻微,预后良好。
但并发症很常见
60年代使用疫苗后发病显著下降,但仍是 发展中国家儿童死亡的主要原因
直径 120-250nm,-ssRNA,不分节段
包膜有 HA和 HL两种 糖蛋白突起
HA只凝集猴 RBC,是与细胞吸附的蛋白
HL使细胞发生融合,形成多核巨细胞
病毒抗原稳定,只有 一个血清型
病毒的 唯一自然储存宿主是人,而且只有一个血清型,是 WHO计划消灭的病毒
病毒抵抗力弱,一般消毒即可灭活
传染源急性期患者。出疹前 6天和出疹后 3天都有传染性。
传播途径飞沫传播,也可通过玩具传播
临床表现
麻疹致病性强,一经传染全部发病
病毒在呼吸道上皮增殖,侵入淋巴结。二次病毒血症,病毒在结膜、鼻咽腔、呼吸道粘膜增殖,导致呼吸道卡他性炎症
病毒播散到全身,在上皮真皮层增殖,出现特异的皮疹
症状
潜伏期 9—12天。以皮丘疹、发热、呼吸道症状为特征。通常高热
皮疹
通常持续 2—5天,表现为粘膜疹和皮疹。口腔颊侧粘膜可有特征性的粘膜疹 —Koplik`s
spots
皮疹出齐后 24小时体温开始下降。皮疹色素沉着,最后不留痕迹
呼吸道并发症气管炎、咳嗽,支气管肺炎,最常见 ( 4%)
神经系统并发症:
脑炎,1/1000的患者发生,死亡率为 50%,幸存者常有永久性神经损伤症状。
SSPE:亚急性硬化性全脑炎( Subscute
Sclerosing Panencephalitis)。 少见但严重。呈慢性进行性,主要是少年或青年。原因可能是麻疹病毒持续感染。 SSPE患者既往都有麻疹感染病史,在
SSPE患者 CSF中麻疹病毒抗体滴度高,尸检可在脑部检出大量核内包含体。疾病进行性发展到肌肉强直
、阵挛,随着退行性改变进程,患者最终昏迷死亡
免疫性
HA和 HL蛋白抗体具有中和保护作用
细胞免疫缺陷的患者感染麻疹,病情严重,表明细胞免疫在麻疹感染免疫中起主导作用
由于 6个月内从母体得到抗体,故好发年龄是 6个月到 5岁儿童
麻疹发病期间免疫系统受到抑制
终生免疫
微生物学诊断
病毒分离:复杂费时,临床不用。
早期血液、口腔含漱液、咽拭子,接种人胚肾、猴肾、人羊膜细胞培养,增殖慢,7—
10天出现典型的多核巨细胞、胞内、核内嗜酸性包涵体等 CPE表现。
血清学诊断
双份血清,做血凝抑制试验、补结试验或中和试验。由于补结试验敏感性不,通常做 HI
试验。
免疫荧光检测病毒特异性 IgM。
快速诊断:免疫荧光检测病毒抗原
预防
隔离患者
人工自动免疫
灭活疫苗:在组织培养或鸡胚纤维母细胞传代制备
6个月以后的儿童皮下注射一次
免疫效果好,能持 3—5年
被动免疫
丙种球蛋白,种接触过麻疹患者的新生儿或易感成人副流感病毒
球形,较大,120—250nm,不分节段 -
ssRNA,核蛋白呈螺旋对称。包膜表面有两种糖蛋白突起 —HN蛋白(有血凝素和神经氨酸酶活性),另一是 F糖蛋白(融合蛋白,使细胞融合和溶解红细胞)
病毒在胞浆复制
5个血清型。属副粘病毒科副粘病毒属
飞沫传播或直接接触传播。病毒仅在呼吸道上皮细胞增殖,不入血
疾病有上呼吸道感染、婴幼儿严重哮喘、
支气管肺炎和肺炎
诊断:病毒分离和免疫荧光查抗原呼吸道合胞病毒( RSV)
Respiratory Syncytial Virus
属副粘病毒科肺病毒属
球形,120—200nm,不分节段 -ssRNA,包膜表面有 G,F,SH跨膜蛋白和 M,M2基质蛋白。无
HA,NA,HL蛋白
G是病毒与宿主细胞的受体蛋白
F导致细胞融合
不能在鸡胚培养,但可在组织培养增殖。在胞浆内形成嗜酸性包涵体
只有一个血清型
流行于 冬季、早春,传染性强,是 医院感染 的主要病原之一
潜伏期 4—5天,排毒可持续 1—3周
引起 婴幼儿 的严重呼吸道感染,细支气管炎和肺炎
病毒对呼吸道上皮细胞破坏轻微,故发病机理可能与婴儿器官发育不成熟、免疫力低下,I 型变态反应有关
临床诊断困难,应做病毒分离和血清学(抗体)
诊断。快速诊断可免疫荧光法检咽脱落细胞上
RSV病毒抗原腮腺炎病毒( Mumps virus)
属副粘病毒科副粘病毒属
球形,100—200nm,核酸是不分节段 -
ssRNA。包膜有 HA,NA,HL糖蛋白突起
在鸡胚羊膜腔增殖,能在猴肾细胞增殖并导致细胞融合、多核巨细胞等 CPE
只有一个血清型
人是唯一自然储存宿主
飞沫传播。进入呼吸道,在局部上皮细胞增殖,再经血液扩散到唾液腺和其他器官
引起 流行性腮腺炎 。潜伏期 7-25天,平均
18天。症状是腮腺肿大。病程约 7-12天
病后免疫力持久
临床诊断明确,无需做微生物学检测
预防以隔离患者为主。可用减毒活疫苗风疹病毒( Ruella virus)
属披膜病毒科风( Togaviridae)风疹病毒属
球形,50-70nm,+ssRNA,20面体立体对称,包膜上有微小刺突,含血凝素和溶血素活性
只有一个血清型
人是唯一宿主
风疹又称德国麻疹( Germany measles),一种以皮疹及耳后淋巴结、枕下淋巴结肿大为特征的常见儿童传染病,预后良好
气溶胶飞沫传播
潜伏期 10~ 21d,先于呼吸道增殖,接着在颈部淋巴结增殖,表现为耳后淋巴结和枕下淋巴结肿大。 5~ 7d后进入病毒血症,并出现麻疹样皮疹
、发热,皮疹先出现在面部,后迅速波及全身。
一直持续到抗体出现
隐性感染较普遍
先天性风疹综合症( Congenitial rubella
syndrome,CRS)
孕妇在妊娠早期感染这种病毒,则可导致胎儿发生先天性风疹综合征,引起畸型,可出现死胎、流产或生后死亡。出生后婴儿表现心脏畸型、白内障及耳聋等
对怀疑有风疹病毒感染的孕妇及胎儿确定诊断有十分重要的意义
诊断
血清学方法检测血中风疹病毒的 特异性 IgM。风疹病毒感染能获得持久免疫
预防,减毒活疫苗,保护期约 10年,为避免胎儿畸形,妊娠前应该接种冠状病毒 Coronavirus,CoV
属于冠状病毒科(
Coronaviridae)冠状病毒属
呈多形性,80nm~
160nm,+ssRNA,不分节段,核衣壳呈螺旋状
。包膜表面有多形性花瓣状突起,形如花冠而得名
病毒对理化因子的 耐受力较差,37℃ 数小时便丧失感染性,对乙醚、氯仿、酯类及紫外线敏感
人分离株根据中和试验可分 3个血清型,可在人胚肾、肠、肺的原代细胞中生长,最初 CPE不明显,经盲目传代可增强病毒的致病变作用
主要感染 成人或较大儿童,引起普通感冒和咽喉炎 。经 飞沫传播,主要在冬季流行 。某些冠状病毒株还可引起成人腹泻。疾病的潜伏期平均 3天
,病程一般 6~ 7天,病后免疫力不强,甚至不能防御同型病毒的再感染
一般用鼻分泌物、咽漱液混合标本分离病毒,阳性率较高,快速诊断可用荧光抗体技术、酶免疫技术和 RT-PCR技术检测病毒抗原或核酸
目前尚无疫苗预防,也无特效药物治疗重症急性呼吸综合症冠状病毒
SARS Coronavirus,SARS CoV
重症急性呼吸道综合症( Severe Acute Respiratory
Syndrome,SARS)原称传染性非典型肺炎,2002年底在佛山首次报道
SARS症状
空气飞沫或密切接触传播
潜伏期,2~12天,通常 4~5天
呈显著家庭和医院集聚现象生物学性状
60-130nm,包膜表面有明显突起
+ssRNA,29.7KB,有
14个 ORF,主要是 RNA
聚合酶,S,E,M,N
结构蛋白
在 Vero细胞上有明显
CPE
感染灵长类动物,出现典型的 SARS症状
SARS Genome
SARS传播和流行中国的 SARS流行诊断
主要依靠临床和流行病学资料
病原学
病毒分离
RT-PCR
免疫荧光,ELISA
实验室要求严格生物安全资格( P3)
病原学诊断尚不成熟预防
SARS CoV比普通 CoV抵抗力强,室温下痰、粪便、尿中可稳定存活 1~2天
对温度敏感,37oC存活 4天,56oC存活 90
分钟,75oC30分钟
对含氯消毒剂、过氧乙酸及 UV均敏感,
WHO推荐中效以上的消毒剂,如过氧乙酸