轮状病毒

流行情况

全世界每年因轮状病毒感染导致的婴幼儿死亡的人数大约为900000人，其中大多数发生在发展中国家。在我国，0～2岁以内的婴幼儿人数约为4000万人（含新生儿），每年大约有1000万婴幼儿患轮状病毒感染性胃肠炎，占婴幼儿人数的1/4，是引起婴幼儿严重腹泻的最主要病原。

疾病危害

轮状病毒感染从无症状、轻微发病到严重发病，严重时发生致命性胃肠炎、脱水及电解质平衡失调。轮状病毒胃肠炎的症状包括发烧、呕吐、腹痛以及无血色水样腹泻，症状可持续3～9天。

疫苗使用

轮状病毒疫苗是减毒重组的活疫苗。接种对象主要为2个月～5岁以下婴幼儿。使用方法用手开启瓶盖，用吸管吸取本疫苗，直接喂于婴幼儿，用量为每人一次口服3ml，切勿用热水送服。

预防选择接种疫苗可以降低感染

对初冬感染轮状病毒的婴幼儿患者，临床没有特效药物快速治疗。有专家特别提醒，“家长在小儿患病期间切忌乱用抗生素治疗，以防引起不良后果。”

近年来，不少患儿选择接种轮状病毒的疫苗，不过轮状病毒有很多种类，目前，检验设备只能验出有该病毒，无法查出病毒属于哪一类型，因此打疫苗后仍有机会感染，不过接种后就算受到感染可有八成几率避免出现重症。

相关知识

球形，70nm，核酸，分阶段的双链RNA，结构稳定，耐热，耐酸碱表面有血凝素，抑制V与ecll的接触，可用胰酶破坏血凝素，培养较困难MA—104恒河猴传代cell培养引起小儿秋冬腹泻（HRV）属A组

核酸电泳：分阶段4-2-2-3

成人轮状病毒属B组电泳模式4-2-24

C组 电泳模式4-3-2-2 D组电泳模式5-2-2-2

A、B组形态上无法区分，可通过电泳区别

秋冬交接时期谨防轮状病毒

据介绍，轮状病毒有明显的季节性，它特别喜欢在20℃左右气温下活跃。在广州，秋冬交接时期尤其要注意。市儿童医院通过三年的观察发现，本地儿童多集中在每年10月至12月期间感染轮状病毒。

发现历史

1943年，雅各·莱特（Jacob Light）与荷瑞西·赫德斯（Horace Hodes）证明了在感染传染性腹泻的小孩身上有一种滤过性的病媒，这个病媒也会造成家畜腹泻。30年后，被保存下来的病媒样本证明此病媒是轮状病毒。在介入的年代里，老鼠身上的病毒表现出引起成腹泻的病毒有相关性。1973年，位于澳大利亚的露丝·毕夏普（Ruth Bishop）在儿童肠胃炎的研究报告上描述出类似的病毒。

1974年，汤玛斯·亨利·费留特（Thomas Henry Flewett）在通过电子显微镜观察过这类病毒之后，建议将其命名为“轮状病毒”（rotavirus），因为轮状病毒的颗粒看起来很像轮子，而拉丁文中“rota”的意思即为“轮状”；这个名称四年后经由国际病毒分类委员会（International Committee on Taxonomy of Viruses）正式认可。1976年，相关类似的病毒也在许多其他种动物的研究上被描述到。这些被报告描述的病毒，通通都会导致急性肠胃炎，并且被认定为影响全世界人类与动物的集体病原体。轮状病毒的血清型于1980年首次发表，而在隔年，来自人体的轮状病毒借由添加胰蛋白酶（一种发现于哺乳动物十二指肠的酶，目前，已知是轮状病毒复制所必须的物质）首次在从自然环境中猴子肾脏取得的细胞培养中成功栽培。成功培养轮状病毒的能力加速了研究的脚步，且在1980年代中期，首批候选的疫苗已经开始进行评估。

1998年，首种轮状病毒疫苗（Rotavirus vaccine）获得在美国使用的执照。在美国、芬兰与委内瑞拉的临床试验发现该疫苗可以对于成功预防轮状病毒A种所产生的严重腹泻比率高达80%至100%，而研究者也没有发现显著的严重药物不良反应。然而，在该疫苗被发现会增加肠套叠（即肠梗阻（bowel obstruction）的一种）的风险之后，疫苗制造商在1999年将疫苗从市场上全部撤回，研究显示每12,000注射过疫苗的婴儿有一个会有肠套叠的症状。这次经验也引发了关于轮状病毒疫苗的相关风险与益处的激烈争论。2006年，两种对抗轮状病毒A种的新疫苗被证明对儿童是安全而且是有效预防的。

症状表现

轮状病毒肠胃炎是一种从温和到严重的疾病，有一些表征像是呕吐，水状腹泻，以及低程度的发热。当儿童受到这类病毒感染时，在症状发生前大约会有两天的潜伏期（incubation period）。症状通常是从呕吐开始，接着是四到八天的大量腹泻。轮状病毒感染较容易造成脱水的细菌性病原体还要更常引起脱水的现象，也因此，脱水成为轮状病毒感染的最常见的死因。

在人一生中，感染轮状病毒A种会有这样的经过：第一次感染通常会产生症状，但是下一次的感染通常会是典型的无症状，因为免疫系统提供了部分的保护机制。所以，感染症状发生的比例于两岁以下的儿童最高，之后渐渐降低直到45岁为止。虽然新生儿感染的机会很常见，但是通常都是温和的症状或是无症状疾病；最严重的症状都会发生在比较大一点的出生六个月到两岁的小孩，以及发生在有免疫缺陷（immunodeficiency）的小孩身上。因为从童年获得的免疫力，大部分的成人对于轮状病毒并不易受到影响；成人发生的肠胃炎通常是因为其他病因而非轮状病毒，但是成人的无症状感染依然在社群中带有感染症的传染性。有症状的再感染通常因为感染了不同血清型的轮状病毒A种。

传染途径

轮状病毒是由粪口路径（fecal-oral route）所传染的，借由与接触弄脏的手、弄脏的表面以及弄脏的物体来传染，而且有可能经由呼吸路径传染。受感染病患的粪便每克可以包含超过1000亿亿[数据有问题，10E19个病毒的总重量大于1克个有传染性的病毒颗粒；而其中只要10颗到100颗就可以借由传播而感染另一个人。

轮状病毒在自然环境中是稳定的，也可以在河口的样本中发现，其样本大概每美制加仑可以发现1至5颗有传染性的轮状病毒颗粒。消灭细菌与寄生虫的卫生设备似乎对于轮状病毒的控制是无效的，因为在高卫生水平与低卫生水平的国家中，轮状病毒感染的发病率是相似的。

发病机制

腹泻是肇因于轮状病毒的多重活动。因为称之为肠黏膜细胞（enterocyte）的肠细胞遭到该病毒的破坏而导致吸收不良（malabsorption）。产生肠毒素（enterotoxin）的病毒蛋白质NSP4制造了倚赖钙离子的氯化分泌物，破坏了钠-葡萄糖协同运输蛋白1（sodium-glucose transport 1，SGLT1）载体居中调节的水份再吸收，这个显然降低了刷状缘（brush border）薄膜双糖酵素（disaccharidase）的活动，而且可能激化肠神经系统中依赖钙离子的分泌（secretion）的反射作用。健康的肠黏膜细胞会分泌乳糖酶进入小肠；所以因乳糖酶缺乏而造成的乳糖不耐症也是轮状病毒感染经常出现的症状，这个症状可以持续数周。乳糖不耐症的再次发生通常与牛奶再次引入儿童的日常饮食有关，因为细菌发酵了在肚子内的双糖乳糖。

诊断检测

轮状病毒感染的诊断正常都是诊断出肠胃炎并且有严重腹泻的状况之后。大部分的因为肠胃炎进入医院的儿童病患都被检测出轮状病毒A种。对于轮状病毒A种传染病的专门诊断方式是对病患的粪便利用酵素免疫分析法去作病毒的识别。市场上已经有几种核准的监测设备，这些监测设备对于轮状病毒A种的所有血清型都可以敏感，个别的检测出来。其他的检验方法，如电子显微镜法或是凝胶电泳法，则是使用在研究实验室之中。逆转录聚合酶链锁反应（RT-PCR）可以检测并识别所有种与所有血清型的人类轮状病毒。

预防方法

于2006年，两种对抗轮状病毒A种感染的疫苗已经证明对儿童是安全而且有效的：分别是由葛兰素史克制造的“罗特律”（Rotarix®）与由默克大药厂制造的“轮达停”（RotaTeq®）。两种疫苗皆是用口服接种，并且都包含了无作用力的活病毒。轮状病毒疫苗目前在澳大利亚、欧洲、加拿大、巴西、埃及、印度、以色列、中国台湾、南非、巴拿马、阿根廷与美国等地都可以取得。

轮状病毒疫苗计划（Rotavirus Vaccine Program）是一个适宜卫生科技组织（Program for Appropriate Technology in Health，简写为PATH）、世界卫生组织与美国疾病控制与预防中心的合作计划，该计划由全球疫苗与免疫联盟（GAVI Alliance）资助。该计划的目的是借由制造可以让发展中国家使用的轮状病毒疫苗，来降低儿童因为痢疾而产生的疾病与儿童死亡率。

病毒感染

轮状病毒也会感染年幼的动物并造成腹泻。各项研究显示，轮状病毒会感染哺乳动物（如：猿猴、牛、猪、羊、田鼠、猫与狗、家鼠、马与兔子等）以及鸟类（鸡与火鸡等）等。这些感染动物的轮状病毒是有与感染人类的轮状病毒产生基因交换的潜在可能性。目前已经证明感染动物的轮状病毒也可以感染人类，感染途径包括病毒的直接传染以及提供感染人类的病毒株一段或是数段的核糖核酸片段来进行基因重整（reassortment）。轮状病毒是家畜的病原体之一，并且治疗的费用、家畜的高罹病率与高死亡率都会造成农人的经济损失。

轮状病毒感染主要是幼犬的一种肠道传染病。以腹泻为其主要特征，成年犬感染后一般取隐性经过。

一、病因

轮状病毒存在于病犬的肠道内，并随粪便排出体外，污染周围环境。消化道是本病的主要感染途径。 痊愈动物仍可从粪便中排毒，但排毒时间多长尚不清楚。轮状病毒在人和动物间有一定的交互感染性，所以，只要病毒在人或一种动物中持续存在，就有可能造成本病在自然界中长期传播。

二、症状

主要危害出生1周以内的仔犬，发病突然，腹泻，排黄绿色稀便和粘液，可持续一周，重病犬有出血性肠炎，粪便中混有血液，心跳加快，体温下降，可导致死亡。

三、诊断

1.流行特点：各种年龄的犬都可感染，但成年犬一般为隐性感染，缺乏明显的症状。本病多发生于寒冷季节。卫生条件不良常可诱发本病。

2.临床特征：幼犬常发生严重腹泻，排水样至粘液样粪便，可持续8～10天。但食欲和体温无大变化。

通常根据上述变化，可作出初步诊断。确诊要靠电子显微镜检查。做酶联免疫呼附试验也是目前常用的一种诊断方法。

四、治疗

1.病犬应立即隔离到清洁、干燥、温暖的场所，停止喂奶，改用葡萄糖甘氨酸溶液（葡萄糖45克，氯化钙8。5克，甘氨酸6克，枸橼酸0。5克，枸橼酸钾0。13克，磷酸二氢钾4。3克，水200毫升）或葡萄糖盐水和5%碳酸氢钠溶液，以防脱水、脱盐。

2.保证幼犬能摄食足量的初乳而使其获得免疫保护。也可试用皮下注射成年犬血清。目前尚无疫苗可用。

病毒学

轮状病毒的种类

轮状病毒总共有七种，分别以英文字母编号为A、B、C、D、E、F与G等。人类主要是受到轮状病毒A种、B种与C种的感染，而其中最常见的是轮状病毒A种的感染。而这七种轮状病毒都会在其他动物身上造成疾病。

在轮状病毒A种之中有不同的病毒株，称之为血清变异株（serovar）。与流行性感冒病毒类似，轮状病毒使用了双重的分类系统，这样分类法是依据这个病毒体表面的两个结构性蛋白质来作分类的。糖蛋白VP7定义了G型而对于蛋白酶敏感的蛋白质VP4则定义了P型（这些蛋白质的细节请见下文）。P型会以一个数字来标示出P血清型，并用方括号内部的一个数字来标示所对应的P基因型。G血清型的表示方法很类似，但是G基因型的数字会与G血清型的数字相同。举个例来说，“轮状病毒Wa病毒株”（rotavirus strain Wa）就会被标示成“P1AG1”。因为这两个决定G型跟P型的基因可以被分开传送而产生后代，所以两基因不同的组合就会产生各种不同的病毒株。

结构

轮状病毒的基因组包括了11条独特的核糖核酸双螺旋分子，这11条中总共有18,555个核苷碱基对。每一条螺旋或是分段即是一个基因，并且依照分子尺寸由大到小依次编号为1到11。每一个基因都可以编码成一种蛋白质，而其中第9基因与第11基因比较特别，它们都可以编码成两种蛋白质。核糖核酸外围则是包围了三层二十面体的蛋白质壳体。病毒颗粒大约直径76.5nm，并且并没有病毒包膜（Viral envelope）。

蛋白质

有六个病毒蛋白质（viral protein，VP）架构了整个病毒颗粒（病毒体）。这些“结构性”的蛋白质分别被称为VP1、VP2、VP3、VP4、VP6与VP7。除了这些结构性蛋白质之外，还有六个非结构性蛋白质（nonstructural protein，NSP），这六个蛋白质仅仅在轮状病毒感染的细胞中制造，而没有构成病毒体的结构。这六个非结构性蛋白质分别称为NSP1、NSP2、NSP3、NSP4、NSP5与NSP6。

由轮状病毒基因组所编码的12个蛋白质中，至少6个会与核糖核酸结合。这些蛋白质在轮状病毒复制时所扮演的角色目前还没有完全被了解；它们的功用被认为有可能是与病毒体内核糖核酸的合成与包装相关，或是与将信使核糖核酸输送至基因体复制现场相关，或是与信使核糖核酸转译与基因表现调节相关。

结构性蛋白

VP1蛋白质位于病毒体核心，是一种核糖核酸聚合酶。在被感染的细胞中，这种酶会产生病毒蛋白质合成所需的信使核糖核酸转录复本，以及产生轮状病毒基因体核糖核酸片段拷贝来提供新产生的病毒体使用。

VP2蛋白质形成病毒体的核心层，并且结合核糖核酸基因体。

VP3蛋白质是病毒体内核的一部分，而且是一种称为鸟苷酸转移酶（guanylyl transferase）的酶。这种酶是一种加帽酶（Capping enzyme），也就是制作信使核糖核酸转录后修饰时候所用的5'端帽的酶。这个5'端帽保护病毒的信使核糖核酸免受核酸酶（以核酸为底物的水解酶）水解，使之能够保持稳定。

VP4蛋白质位于病毒体的表面，突出来而成为一个刺突（spike）。它连接细胞表面的受体分子，并且驱使病毒进入那个细胞。在病毒有传染性之前，VP4蛋白质会被一种可以在内脏发现的蛋白酶改变成VP5*蛋白质与VP8*蛋白质。VP4蛋白质决定了该病毒的毒性（Virulence），而它也决定了该病毒的P型。

VP6蛋白质形成壳体的体积。它是抗原性强的蛋白质，并且可以被用来分辨轮状病毒的种类。这个蛋白质被实验室用来进行轮状病毒A种感染症的各种测试上。

VP7蛋白质是一种建立病毒体外层表面的糖蛋白。扣除掉它在病毒结构上的功用之外，它也决定该病毒珠的G型。VP7蛋白质跟VP4蛋白质一样，都被免疫力（immunity）当作是防止感染的途径。

病毒的非结构性蛋白

NSP1蛋白质是第5号基因的产物，是一种非结构性蛋白质，而且也是核糖核酸结合蛋白质（RNA-binding protein）。

NSP2蛋白质是一种核糖核酸结合蛋白质，此种蛋白质会堆积于细胞质内含物（即病毒质，viroplasm）之中，并且是一种基因体复制时所需的蛋白质。

NSP3蛋白质受到感染细胞中的病毒信使核糖核酸影响，它负责停止细胞蛋白质合成的工作。

NSP4蛋白质是一种病毒性肠毒素（enterotoxin），会引起腹泻的症状。此蛋白质是首种发现的病毒性肠毒素。

NSP5蛋白质是由轮状病毒A种基因体第11号基因编码的产物。而在受病毒感染的细胞中，NSP5蛋白质堆积在病毒质中。

NSP6蛋白质是一个结合核酸的蛋白质，是由第11号基因于开放阅读框架阶段的编码产物。

轮状病毒的基因与蛋白质

核糖核酸片段

　　（基因）

尺寸

　　（碱基对数）

蛋白质

分子量

　　（kDa）

所在位置

功用

1

3302

VP1

125

位于核心的顶点

核糖核酸依赖性的核糖核酸聚合酶（RdRp）

2

2690

VP2

102

形成核心的内壳

刺激病毒的核糖核酸复制酶

3

2591

VP3

88

位于核心的顶点

鸟苷酸转移酶，信使核糖核酸加帽酶

4

2362

VP4

87

表面刺突

细胞附着，毒性

5

1611

NSP1

59

非结构性

对于病毒成长非必须

6

1356

VP6

45

内壳体

结构性与物种特殊性的抗原

7

1104

NSP3

37

非结构性

强化病毒信使核糖核酸的活性，并停止受感染细胞的蛋白质合成

8

1059

NSP2

35

非结构性

包含在核糖核酸包装中的核苷三磷酸酶（NTPase）

9

1062

VP7　　VP7

38　　34

表面

结构性与中和抗原

10

751

NSP4

20

非结构性

肠毒素

11

667

NSP5　　NSP6

22

非结构性

结合NSP2调节因子的单链核糖核酸与双链核糖核酸

该表的资料是基于感染类人猿的轮状病毒SA11病毒株所编写。在不同的病毒株中，核糖核酸与蛋白质之间的编码预测会有所不同。

复制

轮状病毒感染小肠绒毛（villi）的肠黏膜细胞，改变上皮组织的结构与功能。轮状病毒的三重蛋白质外层使它们可以抵抗胃中的胃酸以及消化系统中的消化酶（digestive enzyme）。

病毒借由受体媒介的内吞作用进入细胞，并且形成一个称作核内体（endosome）的囊泡。轮状病毒第三层的蛋白质（即VP7与VP4刺突）会分解核内体的外膜，而创造一个钙浓度不同的外膜。这个改变导致了VP7蛋白质三聚体破裂为一个单一蛋白质的子单元，留下围绕在病毒双链核糖核酸外面的VP2与VP6蛋白质，形成双层构造的病毒颗粒（DLP）。

七条双链核糖核酸链依旧维持两层蛋白质层，并提供病毒核糖核酸依赖性的核糖核酸聚合酶（RNA replicase或RNA-dependent RNA polymerase，RdRp）创造双链病毒基因体的信使核糖核酸转录复本的保护。借由把病毒核糖核酸保持于病毒核心，病毒核糖核酸躲避了先天宿主的免疫反应。这个免疫反应称为核糖核酸干扰，会因为双链核糖核酸链的表现而触发。

在感染的过程中，轮状病毒产生信使核糖核酸来生物合成蛋白质并且进行基因复制。大部分的轮状病毒蛋白质都堆积在病毒质中，病毒质也是核糖核酸复制的地方，以及双层构造病毒颗粒组装的地方。病毒质于病毒感染细胞约两个小时之内就会快速地在细胞核周围形成，而组成所谓的“病毒工厂”，这个病毒工厂是由两个病毒非结构性蛋白质（NSP5与NSP2）所制成。NSP5蛋白质如果因为核糖核酸干扰而被压抑功能，会明显地减弱轮状病毒复制功能。新生的双层构造病毒颗粒则会移动到内质网，它们将在此处获得它们第三层外层（由VP7与VP4蛋白质所构成）。最后，这些后代病毒就会经由细胞裂解（lysis）释放到细胞之外。