猪轮状病毒感染研究进展

猪轮状病毒感染研究进展

丁玉春1魏文栋2 郑缨2

(1、重庆市种猪场,重庆荣昌 402460 2、重庆市畜牧科学院,重庆荣昌 402460 )

猪轮状病毒感染是由猪轮状病毒（Porcine Rotavirus，PRV)引起的一种传染病，也称胃肠炎。此病多发于仔猪。主要表现为厌食、呕吐、腹泻、脱水等症状。育成猪和成年猪通常为隐性感染[1～2]。

Woode和Bridge1975年首次从猪中分离出轮状病毒，目前本病已广泛分布于五大洲,并引起严重经济损失[3]。以英国为例，1～4周龄仔猪群发病率超过80%，死亡率7%～20%[4]。我国兽医工作者也从仔猪的腹泻粪便中检出RV。

1 病原学

猪轮状病毒（RV）属于呼肠弧病毒科轮状病毒属的A、B、C、E 群[4]。成熟完整的病毒粒子略呈圆形，没有囊膜，具有双层表壳，直径为65～75nm的二十面体对称。电镜观察，病毒的中央为一个电子致密的六角形棱心，直径37～40nm，即芯髓；周围有一电子透明层，壳粒由此向外呈辐射状排列，构成中间层衣壳；外周为一层光滑薄膜构成的外层衣壳，厚约20nm，形成一个轮状结构，RV由此而得名[5]。在感染的粪样和细胞培养物中均存在两种形式的病毒粒子：具有双层表壳的光滑型（S型）双层颗粒，有感染性，直径为75nm；没有外表壳的粗糙型（R型）单壳颗粒，无感染性，直径为65nm。

有关RV的超微结构，学者们的意见尚不一致，Martin等（1975年）认为RV与环状病毒一样，也有32个大的环形壳粒，且其180个三联亚单位按T=9的、方式组成20个三角面体。每个三联亚单位包含3个结构单位，所以一共有540个结构单位。但据Esparza（1978年）报道，RV表面有162个孔，由320个三联亚单位按T=9方式组成20个三角面体。因每个三联亚单位包含三个结构单位，所以一共有960个结构单位。出现上述不同的观察结果，也许是标本制作方法不同的缘故。Stannard氏等（1977年）对乳鼠流行性腹泻轮状病毒和猴RVSA11株进行了细致的电子显微镜观察，发现其内衣壳有180个形态亚单位，排列成晶格状。12个顶各为一个空隙，由5个壳粒围绕，另外80个空隙各由6个壳粒围绕。外衣壳由蜂窝样的晶格组成，且与内衣壳的晶格排列相符[4]。

1.1 分子生物学特性

通过X-射线晶体结构研究发现，完整的病毒粒子具有复杂的结构。最外层核衣壳由

结构蛋白VP7和VP4组成，中间层衣壳由VP6组成，最内层衣壳由VP2和少量的VP1、VP3组成。VP7是构成外衣壳最丰富的外壳蛋白，是分子量为37KD的糖蛋白。VP4是88KD的红血球凝集素纤突蛋白，沿VP7形成的光滑表面向外突出。不完整的病毒粒子是完整的病毒粒子在进入被感染细胞过程当中外衣壳蛋白VP4和VP7被溶解掉而形成的两层核衣壳结构（DLP）。除了VP4、VP7、VP6、VP2、VP1和VP3这6种结构蛋白以外，还有5种非结构蛋白，分别是NSP l、NSP2、NSP3、NSP4和NSP5[6]。

病毒的基因组由11个独立片段的双股正链RNA组成。除了片段11具有两个开放阅读框（0RD）外，其他的片段只有1个ORF。在各个ORF的5’端和3’端都有非编码区（UTRs )，不同毒株的UTRs高度保守，而ORF的差异比较大。轮状病毒的mRNA分子具有5’端m7GpppGn 帽子结构，而3’没有Poly（A）尾。ORF的基因编码结构蛋白和非结构蛋白，两端的UTRs 可能与调节蛋白的结合以及核酸的复制、表达有关[6]。

早期的研究结果认为VP7与病毒的附着有关，但现在越来越多的证据表明VP7具有稳定VP4结构的作用。在病毒侵入细胞的过程当中VP4起到关键作用。VP4能被胰蛋白酶(Trypsin) 分解为VP5(60KD) 和VP8(26KD) 两个结构部分，与病毒附着、聚集有重要关系，可以数倍提高轮状病毒的感染性[7]。VP5含有一个与有膜病毒如流感病毒类似的区域，它能增加细胞膜的渗透性，加强病毒进入细胞的能力。VP8含有唾液酸附着（Sialic acid binding）的区域，这一区域对于需要硅酸进行感染的轮状病毒亚单位来说至关重要。VP6与内衣壳蛋白VP1和VP3的转录活性有关[8]。VP4和VP7被溶解掉之后，VP1和VP3的转录酶活性被激活，转录产物被合成和排出。最内层的病毒粒子衣壳由包裹基因组的VP2、VP1、VP3组成，基因组核酸通过VP1、VP3与VP2紧密相连。VP1和VP3具有RNA转录酶和修饰酶的潜在活性。

非结构蛋白NSP1、NSP2、NSP3、NSP5都是RNA结合蛋白，与病毒的复制，合成和表达有关。NSP5可与VP2作用，进而影响VP1/2/3的核心结构，同时也能影响VP6的稳定性。而NSP4是一种糖蛋白，与病毒粒子从内质网出芽有关，在病毒的复制以及致病机理方面具有重要作用。NSP4的突变可以影响病毒的毒力[9]。

1.2 病毒分型

轮状病毒具有不同的群型和血清型。将轮状病毒的核酸进行聚丙烯酰胺凝胶电泳，可以将病毒的11个双链RNA片段分离，形成特定的电泳带模型。这11条带可以分为4个区段，常见的人和动物的电泳带的排列位置为4：2：3：2，统称为A群，又叫典型RV。根

据第1O和11节段之间的距离，又分为长型和短型。其他的轮状病毒的电泳型与A群不同，分别为B、C、D、E、F和G群，统称为非典型RV。在发生腹泻的动物中最常见的是A群，感染猪的轮状病毒有A群、B群、C群和E群。

病毒粒子表面共有三种抗原，分别为群抗原，中和抗原和血凝素抗原。群抗原是VP6，中和抗原是VP7，而血凝素抗原是VP4。根据群抗原VP6可以分为不同的亚群。大多数动物的A群轮状病毒为I亚群，而人类大多数A群轮状病毒为Ⅱ亚群。VP4和VP7在病原的检测和产生中和抗体以及免疫性保护过程中具有重要意义，可以根据VP4和VP7分为不同的血清型系统。根据VP4形成的血清型叫P（protease sensitive）型，根据VP7形成的血清型叫G（glycoprotein）型。轮状病毒不同血清型之间的交叉反应性较差，免疫反应主要是针对特异血清型的，但现在也有报道利用交叉免疫保护的。目前已经知道至少有14个G型和18个P型。通过轮状病毒的分子流行病学调查发现，在世界广泛流行的A组RV 主要有4种G、P血清型组合，分别是G1P8、G2P4、G3P8和G4P8。从各大洲分离的仔猪的基因型主要有以下两种：类OSU型和类Gotfield型[6]。

1.3 理化特性

RV对理化因素的作用有较强的抵抗力，所以清洗和消毒猪舍时必须注意此特点。它耐乙醚、氧仿、去氧胆酸钠、次氯酸盐；反复冻融，声波处理。以及37℃下1h仍不失活；pH3.5～10.0范围内病毒保持感染力，对胰蛋白酶稳定，1moL/LMgCL2不能增高其对56℃30min的稳定性；粪便中的RV在18～20℃室温中经7个月仍有感染性；能耐10mL/L甲醛1h 以上；氯、臭氧、碘、酚等可灭活病毒；100g/L聚维酮碘、950mL/L乙醇和670g/L氯胺T 是有效的消毒剂[4～5]。

1.5 抗原性

RV与呼肠孤病毒和环状病毒无抗原关系，但用补反结合试验、免疫荧光试验和免疫扩散试验和免疫电镜技术检测各种动物的RV，发现具有共同抗原---出现交叉反应。这种共同抗原与内衣壳有关,也就是说,内衣壳具有各种RV共有的属抗原。外衣壳内糖蛋白抗原有种特异性，交叉保护试验或中和试验可区别各种动物RV，但Thouless氏等（1977年）对人、牛、猪、小白鼠、狗、羊、马和兔的RV作交叉中和试验，发现高浓度的抗血清可能引起一定程度的种间交叉现象，但同源血清的中和效价通常都比异源血清高8—10倍以上。1976年Woode氏等应用免疫电镜技术测人、牛、猪、小白鼠、马等RV抗原性关系，发现抗人RV免疫血清以外，其余四种血清能对四种动物RV呈现交叉凝集现象，人