轮状病毒与感染

轮状病毒（rotavirus）由Bishop等于1973年首次在急性非细菌性胃肠炎儿童十二指肠粘膜超薄切片中发现，是人类、哺乳动物和鸟类腹泻的重要病原体。轮状病毒归属呼肠病毒科轮状病毒属。

一、生物学性状

（一）形态与结构

成熟病毒颗粒呈球形，二十面体立体对称，无包膜，直径60～80nm。负染后在电镜下观察，病毒呈光滑车轮状，有两种形态：双壳颗粒为成熟病毒颗粒，有外层多肽衣壳，有传染性；双壳颗粒在自然条件下失去外层衣壳形成粗糙单壳颗粒，无传染性。

（二）基因组特征

基因组为节段性双链RNA病毒，全长约18550bp，由11个基因片段组成。每个片段含一个开放读码框架，分别编码6个结构蛋白（VP1～VP4，VP6～VP7）和5个非结构蛋白（NSP1～NSP5）。VP1～VP3位于核心，分别为病毒聚合酶、转录酶和帽相关蛋白。VP6位于内衣壳，为群特异性抗原。VP4和VP7位于外衣壳，为型特异性抗原；其中VP4组成外衣壳的刺突，为病毒血凝素，也是中和抗原；VP7为糖蛋白，为中和抗原。非结构蛋白为病毒酶或调节蛋白，在病毒复制中起重要作用；其中NSP4是一个穿膜糖蛋白，最近发现它可能是一种病毒肠毒素。

根据VP6的抗原性，轮状病毒可分为A～G7个血清群。感染人类的轮状病毒只有A、B、C三个血清群。A群主要感染人类，婴幼儿为主要感染对象。B、C群可同时感染人类和动物，其中B群感染人类时，成人为主要感染对象；C群感染人类仅个别发现，青少年为主要感染对象。其他血清群主要感染动物。

根据VP4和VP7的抗原性，同一血清群的轮状病毒可再分为若干个血清型。目前只有A群的血清型被描述。轮状病毒的血清型称为P/G血清型，因为VP4被蛋白酶（protease）裂解，VP7被糖基化（glycosylation）。目前世界上88.5%的轮状病毒由P8G1、P4G2、P8G3、P8G4等4个血清型引起。

（三）病毒的复制

呼肠病毒科的不同病毒属入胞和出胞的方式不完全相同。呼肠病毒在细胞浆中复制，复制时不完全脱去衣壳，其原因是衣壳有抵抗蛋白酶消化的作用，藉此，呼肠病毒可防止受染细胞的完全破坏。翻译时以dsRNA中的负链为模板，利用颗粒相关转录酶（particle-associatedtranscriptase）合成mRNA。节段性基因组允许重排。

根据猴肾细胞的连续培养，轮状病毒藉其外衣壳血凝素蛋白VP4与唾液酸受体结合而感染细胞。胰蛋白酶裂解VP4使病毒体进入细胞浆；外衣壳糖蛋白VP7保留在细胞的粗面内质网上。病毒复制开始时，只有部分基因被转录，其他基因被转录发生在早期病毒蛋白合成之后。轮状病毒前体芽出进入粗面内质网的扁囊，获得临时包膜；然后临时包膜被移除，在VP7的作用下组装成完整的外衣壳。在感染后6～7小时，内涵体形成。轮状病毒在猴肾细胞内的最大产量发生在感染后约为10～12小时。轮状病毒通过细胞溶解而释出。

（四）抵抗力

轮状病毒在室温下相对稳定，在环境表面能够存活数日，在粪便中数周。PH适应范围广（pH3.5～10），不易被胃酸和胆汁灭活。耐乙醚、酸、碱和反复冻融。

对热敏感，55℃30分钟可被灭活。

（一）致病机制

在组织培养时，轮状病毒有非常广泛的易感细胞系；动物研究显示，轮状病毒感染回肠有微绒毛的成熟肠上皮细胞；通过连接成熟肠上皮细胞微绒毛顶端而感染。轮状病毒在经口摄入后直接感染小肠，其感染部位主要在十二指肠和2/3近端回肠。

有三个机制参与轮状病毒感染性腹泻。首先是消化-吸收型绒毛上皮细胞的脱落。绒毛上皮细胞的脱落一方面引起肠道的吸收容量减少，导致液体和电解质吸收障碍；另一方面引起消化酶如蔗糖酶和异麦芽糖酶的表达减少，导致肠腔食糖积聚和渗透压升高。其次是病毒性肠毒素NSP4活性的增加。动物实验指出，NSP4通过启动细胞信号和钙动员而诱导剂量和年龄依赖的分泌型腹泻；NSP4诱导分泌型腹泻似乎发生在感染早期，先于炎症和细胞损伤。最后是肠道植物神经系统的兴奋，植物神经系统具有促进肠道分泌的功能，在腹泻的维持中起一定作用。

（二）流行病学

患病和隐性感染的人和动物为主要传染源。感染轮状病毒的动物品种繁多，包括猪、马、牛、羊、鼠、猴、犬、鹿等。最常见的传播方式是粪-口途径，较常见的传播方式是人-人传播。轮状病毒常通过污染物品如玩具和台面而传播，可通过污染水体而造成爆发流行。轮状病毒也可通过飞沫传播。

轮状病毒性胃肠炎为世界性传染病，是发展中国家婴幼儿腹泻最常见的原因，也是发达国家婴幼儿腹泻住院的主要原因。轮状病毒性胃肠炎在热带地区无明显的季节高峰；在亚热带和温带地区多流行于干燥和寒冷季节，流行多发生在11月～4月，流行高峰多在11月～12月。轮状病毒性胃肠炎具有年龄依赖性，多发生在4～24月龄的儿童，几乎所有儿童在5岁以前经历过至少一次轮状病毒感染。成年人轮状病毒感染流行非常少见。

（三）所致疾病

轮状病毒是婴幼儿腹泻的主要原因。潜伏期通常为1～2天。症状期通常持续3～8天。

疾病谱从隐性感染到严重脱水。约50%的轮状病毒感染无明显不适。显性感染的特点为，起病急，先出现发热和呕吐，随后出现喷射性水样腹泻。腹泻频度每日10次左右。显性感染的严重度，轻度、中度和重度分别占62%、35%和3%；约7%的患儿需要住院。

需要指出的是，一些罕见报道打破了轮状病毒只感染肠道的惯性思维。1984年已经有轮状病毒感染相关的无菌性脑膜炎和无菌性脑病的报道。迄今已经报道的20例轮状病毒感染相关的脑膜炎或脑病分别有15例完全恢复、3例有神经并发症、2例死亡。除神经系统外，轮状病毒感染血液与其他系统和器官也有报道。

轮状病毒感染后产生系统或局部免疫，包括型特异性抗体IgM、IgG和sIgA和细胞免疫，对同型病毒有保护作用，其中肠道型特异性sIgA最为重要，血清型特异性IgG可长期存在。

轮状病毒感染后产生的型特异性体液免疫和细胞免疫对异型病毒只有部分保护作用，因此轮状病毒可多次感染。但是，轮状病毒首次感染不仅可减少再次感染的可能性，而且能减轻再次感染的严重性。

四、实验室检查

（一）病毒分离与鉴定

电镜是鉴定轮状病毒的金标准，腹泻高峰时，取粪便标本应用电镜检查，其灵敏度达90%~95%。

快速试验包括酶免疫法和乳胶凝集法，能够鉴定所有A群轮状病毒常见的群抗原VP6；酶免疫法有超过95%的灵敏度和99%的特异度，乳胶凝集法的灵敏度和特异度相对较低。轮状病毒株的血清型可通过特异性单克隆抗体检测，常用放射免疫法或间接ELISA法，既可定量亦能进行G、P分型。轮状病毒株的血清型主要用于流行病学调查。

虽然轮状病毒能够在原代猴肾细胞、传代MA104猴肾上皮细胞等中增殖，胰酶预处理病毒可加强其对细胞的感染性，但因病毒培养困难，程序复杂，仅限于专业化的实验室。

（二）血清学试验

轮状病毒感染后5天，血清可检测出特异性IgM抗体，有一定的诊断价值。

（三）分子生物学检查

轮状病毒株的电泳型（Electropherotype）可通过RNA电泳（进入11个不同的条带）来确定。轮状病毒株的电泳型主要用于流行病学调查。

需要指出的是，对轮状病毒感染作出特异性诊断并不能改变治疗方案，因此，临床实践通常不需要特异的实验室检查。

五、诊断和鉴别诊断

轮状病毒性胃肠炎不能仅根据临床表现作出正确诊断，因为其临床症状和体征与其他致病因子所致胃肠炎的症状和体征不可鉴别。但是，加上轮状病毒感染在温和气候和易感年龄，通常可以作出轮状病毒感染的诊断。

轮状病毒性胃肠炎与细菌性、真菌性和原虫性腹泻鉴别比较较易；与其他病毒性胃肠炎的鉴别较难，需要特异性实验室检查。

六、防治原则

采取以切断传播途径为主的综合性预防原则。减少水体和食品污染、做好隔离消毒工作为最重要的措施。口服含各型轮状病毒的减毒疫苗可刺激肠道局部产生IgA抗体，为目前最为有效的预防措施。