杯状病毒分子流行病学及病原与宿主互作机制研究--《上海交通大学》2011年博士论文.docVIP

杯状病毒分子流行病学及病原与宿主互作机制研究--《上海交通大学》2011年博士论文 杯状病毒科(Caliciviridae)包含4个属,分别为:诺如病毒(Norovirus,NoV)、札幌病毒(Sapovirus,SaV)、囊病毒(Vesivirus)及兔出血热病毒(Lagovirus)。属单股正链RNA病毒,直径约27-40nm,无包膜,衣壳呈二十面体对称结构。杯状病毒科中NoV和SaV为主要的医学病原,均能引发急性胃肠炎;而囊病毒和兔出血热病毒为动物源性病原,其中的猫杯状病毒和兔出血热病毒分别引发猫呼吸系统疾病和兔的致命性出血性疾病。 NoV是导致人急性肠胃炎的最主要的非细菌性感染源之一,经常导致家庭和社区性的爆发流行;而SaV致病性较弱,感染率较低,主要感染对象为婴幼儿。除了人群,NoV和SaV也在猪、鼠、水貂等多种动物里被检测到,这也引发了二者是否均为人畜共患病病原的讨论。 杯状病毒的研究起步较晚,虽然已经取得了很大的进展,但还存在很多问题有待解决。 1中国人及猪杯状病毒分子生物学研究 我国人杯状病毒的研究起步较晚,1995年才首次开始研究,实际上,在我国大部分地区都存在该病毒的感染和发病,过去由于未列入常规检测项目或报告项目,对该病毒感染和发病的状况不甚了解。因此有必要对我国的人杯状病毒分子流行病学情况进行系统研究。 除了流行病学特性,对我国诺如病毒的分子生物学特征,例如病毒的全基因结构、重组和进化等方面还知之甚少。另外,我国动物群体中特别是跟人类关系密切的猪群中的杯状病毒的流行情况等基本处于空白。而越来越多的证据显示,杯状病毒存在着跨种间传播的风险。因此,动物源杯状病毒的研究对人杯状病毒的防控,预警机制建立等都具有重要意义。目前我国对札幌病毒的重视程度不够,流行病学情况、分子生物学特征、致病机制及危害、病毒进化与重组等了解不多,因此,对以上各方面均有必要进行深入研究。 2致病机理与动物模型 目前对杯状病毒的研究主要集中于流行病学研究,对病毒的感染、致病机制,物种与组织嗜性,靶细胞受体,在细胞内的复制过程等基础研究相对较少。由于杯状病毒除极个别毒株外一般都难以体外培养,极大地制约了相关研究的进展。而动物模型是研究致病机理的有效手段之一。因此,采用动物模型模拟疾病的发生对杯状病毒感染、致病机制乃至跨种间传播预测等具有重要意义。 3 SaV的受体研究 病毒受体是公认的引发病毒感染宿主细胞的主要决定因素,也是影响病毒宿主特异性和组织亲嗜性的决定因素之一。因此,鉴定SaV受体及其特性与功能,对于从分子水平阐明病毒感染与免疫的机制,深刻理解病毒与宿主细胞的相互关系,病毒的跨种间感染风险预测,疫苗、诊断试剂的研制等,都具有重大的理论与实践意义。有研究显示,人诺如病毒的受体可能为人类血型组织抗原(histo-blood group antigens,HBGA)。为鉴定SaV的受体是否也为HBGA,Jiang等采用杆状病毒表达系统表达了人源SaV的病毒样颗粒,并测试了它们之间的结合能力。结果发现这些病毒样颗粒不能与HBGA结合,从而排除了HBGA作为SaV受体的可能性。目前,札幌病毒的受体依然未知。 有鉴于此,本研究主要从杯状病毒的分子流行病学、动物模型建立、病毒样颗粒的表达、病毒与宿主细胞的互作机制等方面开展研究, 结果如下: 一杯状病毒的分子流行病学研究 1中国大陆发现猪SaV导致仔猪腹泻 2008年2月上海郊区某规模化生猪养殖场发生仔猪腹泻,两窝仔猪中7只仔猪发生,剩余12只仔猪正常。采集上述腹泻粪便样品和正常仔猪粪便样品,同时从该猪场和邻近猪场分别采集正常粪便标本20和80份。根据腹泻仔猪症状和粪便外观观察,初步排除常见细菌性腹泻可能。通过PCR或RT-PCR检测了PCV、PRC、TGEV、PEDV、猪NoV和猪SaV等常见或者新发的能够导致仔猪腹泻的病毒。结果显示,除SaV为,其它病毒均为阴性。为证实仔猪腹泻是否由SaV感染引起,我们进行了动物回归实验。动物实验结果表明,猪SaV病毒阳性粪便悬液能够导致仔猪腹泻和呕吐,并且能够在实验组仔猪的粪便样品中持续检测到病毒。 2华东地区猪杯状病毒分子流行病学研究 到目前为止,各国猪群中尚无关于杯状病毒的系统性研究。为研究猪群中杯状病毒的感染情况,本实验从中国华东地区(上海、江苏、安徽)采集猪新鲜粪便样品,进行分子流行病学检测和分子系统进化分析,并对不同月龄的感染率进行统计分析。结果显示,中国猪群中存在上述两种病毒的感染,SaV和NoV的感染率分别为0.9%(8/904)和0.2%(2/904)。序列分析显示,猪SaV分离株均属GIII,并可进一步分为两个遗传簇。它们分别与荷兰和韩国的猪SaV分离株同源性最近,这暗示,它们可能分别与这两个毒株有着相同