单纯疱疹病毒
疱疹病毒科甲型疱疹病毒亚科单纯疱疹病毒属病毒的统称
单纯疱疹病毒(herpes simplex virus,HSV)是疱疹病毒科甲型疱疹病毒亚科单纯疱疹病毒属的统称,包含感染人类与其他哺乳动物的病毒。人类单纯疱疹病毒是疱疹病毒的典型代表,由于感染急性期发生水疱性皮炎即单纯疱疹而得名。能引起人类多种疾病,如龈口炎(gingivostomatitis)、角膜结膜炎(keratoconjunctivitis)、脑炎(encephalitis)以及生殖系统感染和新生儿的感染。
发现史
数亿年来,疱疹病毒一直在感染脊椎动物宿主并与之共存。灵长类单纯病毒至少可以追溯到新大陆猴、旧大陆猴和猿类的最新共同祖先,就体现了这种病毒-宿主共聚模式。人类是唯一已知感染两种不同单纯疱疹病毒的灵长类动物:HSV-1和HSV-2。人类单纯疱疹病毒无处不在,超过三分之二的人口感染了至少一种病毒。HSV-1是古代共趋同的结果,而HSV-2是由现代黑猩猩的祖先到已灭绝的现代人类前体的跨物种传播事件引起的,大约在1.6 Ma左右。
2024年5月,巴西圣保罗联邦大学的科学家在5万多年前的尼安德特人遗骸中发现疱疹病毒的基因组残余物,这使其成为迄今为止发现的最古老的已知人类病毒之一。
生物特性
病毒简介
生物学性状
病毒呈球形,有包膜,包膜表面有11种包膜糖蛋白。HSV有HSV-1和HSV-2两种血清型,两种型别的基因组有50%的同源性,均由长短两个片段的线性DNA分子组成,中间借助共价键连接而成。HSV可以在多种细胞中增殖,常用原代兔肾细胞分离培养病毒。细胞感染后很快出现细胞病变效应,表现为细胞肿胀、相互融合而形成多核巨细胞和产生嗜酸性核内包涵体等,最终导致细胞脱落、死亡。HSV动物感染范围相当广泛,常用实验动物为家兔、豚鼠和小鼠等。
下级分类
2022年,ICTV将以下17个物种归入单纯疱疹病毒属。
基因分型
根据抗原性的差别,HSV分为HSV-1和HSV-2两种血清型。两型病毒的DNA有50%同源性,具有型间共同抗原和型特异性抗原。
结构与组成
病毒结构
单纯疱疹病毒基因组存在相似的特性。疱疹病毒的结构存在包膜,球形或多边形,直径150-200nm,包含了相当大的不分段、双绞股、线性的DNA基因组,长度约为150kb左右,为T=16的正二十面体蛋白质外壳包裹,衣壳由162个壳粒(capsomers)组成,又被称为病毒包膜的无定形磷脂双分子层包裹。
病毒结构从内部核心向外侧依次是基因组核心(Core),衣壳(Capsid),被膜(Tegument),包膜(Envelope)。
基因表达
疱疹病毒所有基因都由宿主RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymerase II)转录,并且大多数mRNA是未剪接的。疱疹病毒基因分为三类:即刻早期(immediate-early,alpha,α)、早期(early,beta,β)和晚期(late,gamma,γ)。
感染后首先立即转录α基因,以控制细胞防御并激活β基因,β基因编码了病毒DNA复制所需的蛋白质。γ基因主要编码结构蛋白。潜在基因可以在早期停止复制过程。某些蛋白质通过上游ORF的泄漏扫描(leaky scanning)下调翻译。
基因组
人类单纯疱疹病毒基因组跨度约为150kbp,由两个独特的片段组成,分别称为独特长(unique long,UL)和独特短(unique short,US),以及在其两端侧翼发现的末端反向重复序列(terminal inverted repeats),分别命名为重复长(repeat long,RL)和重复短(repeat short,RS)。在RS的另一端也发现了少量的“终端冗余”(terminal redundancy,α)元件。总体排列为RL-UL-RL-α-RS-US-RS-α,每对重复序列相互反转。然后将整个序列封装在终端直接重复(terminal direct repeat)中。长片段和短片段各有自己的复制起点(replication):OriL位于UL28和UL30之间,OriS位于RS附近的一对中。由于L和S片段可以在任何方向上组装,它们可以自由地相互倒置,形成各种线性异构体(linear isomer)。
生命周期与传播
复制周期
单纯疱疹病毒复制是核性的,溶原性的。通过病毒gB、gC、gD和gH蛋白粘附(attachment)在宿主受体上,介导内吞作用(endocytosis),从而侵入(entry)宿主细胞。病毒包膜与宿主质膜融合,将核心蛋白和皮层蛋白释放到宿主细胞质中。病毒衣壳通过微管向内运输到核孔(nuclear pore),疱疹病毒衣壳太大而无法进入核孔复合体(nuclear pore complex,NPC),所以其病毒DNA直接通过衣壳停靠的NPC渗入宿主细胞核中。
病毒DNA进入细胞核后转录即刻早期基因,即α基因,以促进早期基因(β基因)的转录,保护病毒免受先天宿主免疫。宿主RNA聚合酶Ⅱ转录早期病毒mRNA,编码参与病毒DNA复制的蛋白质。第一轮循环基因组扩增通过双向复制(dsDNA bidirectional replication)发生,通过滚环复制(dsDNA rolling circle replication)合成病毒DNA的线性连接体拷贝。DNA模板转录是一种具有选择性剪接机制的转录方法,翻译是通过渗漏扫描(leaky scanning)进行的。宿主RNA聚合酶Ⅱ转录晚期mRNA,编码结构蛋白。
病毒在核病毒工厂(viral factories)中进行核衣壳组装(nuclear capsid assembly),并通过核膜内层出芽,即核出口(nuclear egress),核膜内层已被疱疹糖蛋白(herpes glycoproteins)的插入所修饰,贯穿高尔基体,最终向外病毒运输离开宿主细胞并在质膜上释放,即病毒出芽(viral budding)。
潜伏期复制与感染
单纯疱疹病毒存在潜伏期复制(latent replication),即利用宿主细胞复制机制,环状病毒附加体(circular viral episome)与宿主细胞DNA串联复制。
致病性与症状
致病机制
HSV-2病毒是生殖器疱疹的主要病原,一旦感染,患者将终身携带这种病毒并周期性地出现生殖器疱疹性损伤,HSV-2感染还会增加HIV-1传播的风险,且没有针对HSV-2的有效疫苗问世。由于HSV-2的高阳性率及与HIV-1共同的传播途径,针对HSV-2的相关研究越来越受到重视。
前人研究表明HSV-2建立持续性感染须抑制宿主细胞的抗病毒I型干扰素(IFNα/β)信号通路,但机制不明。中国科学院武汉病毒研究所胡勤学学科组研究发现,HSV-2通过其极早期蛋白US1抑制IFN-β的产生,逃避宿主天然免疫的控制。这个发现为双链DNA病毒家族如何阻断I型IFN信号通路提供了新的机制。
生殖道黏膜部位不易建立针对HSV-2长期有效的记忆性免疫保护,这成为疱疹病毒疫苗研制的主要瓶颈。胡勤学学科组利用了趋化因子CCL19能够靶向性地趋化和招募免疫细胞到次级淋巴器官及黏膜组织的特性,将候选免疫原HSV-2 gB蛋白与CCL19 制成嵌合的DNA疫苗。结果发现“gB-CCL19”嵌合疫苗能够在小鼠体内诱导很好的保护作用,从而为设计针对HSV-2或其他性传播病毒的疫苗奠定了基础。
临床症状
参考主词条:单纯疱疹病毒感染症
人是单纯疱疹病毒的自然宿主,人群中感染极为普遍,初次感染中的80%~90%为隐性感染,大多无明显症状,少数为显性感染,常见的临床表现为黏膜或皮肤局部的疱疹。初次感染后多转为潜伏感染,受外界刺激后可引起复发。传染源为患者和带毒者,传播途径为直接接触或性接触,病毒可以通过破损皮肤、黏膜启动感染。此外,HSV-1和HSV-2可能分别与唇癌、外阴癌及子宫颈癌有关。
原发感染
原发感染多发生在6个月~2岁的婴幼儿和学龄前儿童中。原发感染常局限在口咽部,病毒通过呼吸道或直接接触患者唾液传播,引起口龈炎,表现为发热、咽喉痛,在牙龈和咽颊部出现成群疱疹,疱疹破溃后形成溃疡,大量病毒集中在病灶内,,此外,病毒还可引起疱疹性角膜结膜炎、唇疱疹疱疹性脑炎和皮肤疱疹性湿疹等疾病。HSV-2的原发感染主要通过性传播,引起生殖器疱疹(genital herpes),表现为生殖器部位出现水疱,破裂后形成溃疡,并发症包括生殖器外损伤和无菌性脑膜炎。少数原发感染也可由HSV-1引起。
潜伏感染与复发感染
HSV原发感染后,机体特异性免疫系统将会清除大部分病毒而使症状缓解,未被清除的病毒通过感觉神经纤维到达感觉神经节,并长期潜伏在神经细胞内,病毒并不复制,不引起临床症状,对抗病毒药物不敏感。HSV-1潜伏于三叉神经节颈上神经节;HSV-2则潜伏于骶神经节。当机体受到发热、轴突损伤、身体或情绪压力、某些细菌或病毒感染以及日晒或使用肾上腺皮质激素等各种非特异性因素刺激时,病毒可被激活,并沿感觉神经纤维行至末梢神经支配的皮肤和黏膜上皮细胞内重新增殖,引起局部疱疹复发。复发一般是在原发感染的同一部位,而且由于机体的免疫反应限制病毒复制,所以复发感染一般病程较短,感染病灶更局限,组织损伤轻,也可以无症状排毒。超过80%的人群存在HSV -l的潜伏形式,但仅有小部分人复发,机制尚不清。
新生儿及先天性感染
妊娠期妇女如有HSV-1感染,病毒可能经胎盘感染胎儿,造成流产、早产、死胎或先天性畸形。孕妇如果罹患生殖道疱疹,分娩时胎儿如接触产道中的感染部位,则可出现皮肤和口腔局部损伤,发生新生儿疱疹,严重者出现全身症状或脑炎;75%的新生儿疱疹由HSV-2引起。
与宫颈癌的关系
HSV-2感染与宫颈癌的发生具有密切关系。研究表明,宫颈癌患者体内抗HSV-2抗体阳性率高;而且患有生殖器疱疹的妇女,其宫颈癌的发病率明显升高。
感染免疫反应
在抗HSV感染免疫中,中和抗体一般在原发感染后1周左右出现,可以持续多年:此抗体可以中和游离病毒,减轻疾病的严重程度,但不能阻止病毒向神经节细胞的移行,也不能清除潜伏在细胞内的病毒,阻止感染的复发。HSV感染第二周出现特异性Tc细胞,破坏被病毒感染的宿主细胞,清除病毒。HSV两型间具有部分交叉免疫力。
单纯疱疹病毒原发感染以6个月至3岁的婴幼儿为最高易感期,到成年约70%~90%的人有HSV-1的抗体。HSV-2的抗体随性成熟逐渐升高。 原发感染后1周左右,血中出现中和抗体(IgM、IgG、IgA)。严重的原发感染或经常性复发感染,抗体水平有所增高。这些抗体不能阻止重复感染(reinfection)或潜伏病毒的复发,但可以减轻疾病的严重程度。
检测方法
微生物学检查
可采集水疱液、脑脊液唾液、阴道拭子等标本接种于人胚肾、人羊膜或兔肾等易感细胞,经过2~3天培养后,观察细胞病变。HSV分离株的鉴定和分型通常采用免疫组化染色法。用原位核酸杂交或PCR法检测标本中的HSV DNA,敏感性和特异性均高。
核酸扩增实验
单纯疱疹病毒的核酸扩增实验法(NAATs),已成为确认疱疹感染的高灵敏度方法,临床标本包括生殖器溃疡、黏膜表皮部位及脑脊髓液等标本。PCR方法对无症状HSV病毒播散的检测特别有用。HSV NAATs扩增检测最大的限制是检验的费用。此类特别的样本要用涤纶(Dacron)擦拭棒收取并置于病毒传送培养液中:NAATs标本在4”C时可保存72h,若需长期保存标本应保持在-20”C。此NAATs比病毒培养法检测单纯疱疹病毒的灵敏度高四倍。
血清抗体测定
以HSV的型特异性糖蛋白gG-1和gG-2为抗原检测血清HSV抗体是高敏感性和特异性的新一代酶免疫实验方法,用ELISA方法检测血清HSVgG2-IgG抗体可以检测出无症状HSV感染者。
HSV血清测试下列情形可能有价值:
预防与控制
疫苗开发
抗病毒药物
19世纪60年代,碘苷是第一个批准的核苷类抗病毒药,用于治疗疱疹病毒引起的角膜炎。随后曲氟尿苷也被开发出来,至此,核苷类抗病毒药物开始登上历史舞台,并发挥了重要作用。早期的核苷类抗病毒药物选择性差,毒性比较大,所以只能作为局部用药,直到阿昔洛韦的出现,它是第一个可以口服的高选择性核苷类抗病毒药物。经过了近半个世纪的发展,核苷类抗病毒药物已经成为现代医药中极为重要的组成部分,然而单纯疱疹病毒感染的治疗没有太多创新,除了开发了核苷类似物的前药(阿昔洛韦、泛昔洛韦、伐昔洛韦等)。这些药物的生物利用度低或有效性有限等缺点需要进一步研究针对单纯疱疹疾病的新药。HSV的解旋酶-引物酶复合物(helicase-primase complex)抑制剂是治疗疱疹病毒疾病的一种创新的方法。
临床上治疗药物主要为核昔类抗疤疹病毒药物,只能抑制病毒复制,对初发的疱疹有较好的抗病毒作用,但无法阻断病毒感染和传播,对潜伏期和复发性疱疹疗效较差,不能在治疗终止后根除潜伏病毒及预防复发;并且临床上已证明长期用药会产生耐药性病株,使其治疗作用大大降低。
阿昔洛韦
阿昔洛韦(Acyclovir,ACV)为合成的核苷类抗病毒药,其结构与鸟嘌呤相似,体内和体外对单纯性疱疹病毒Ⅰ型(HSV-1)、Ⅱ型(HSV-2)及水痘-带状疱疹病毒(VZV)均有抑制作用。
由于阿昔洛韦对由HSV和VZV编码的胸苷激酶(HSV-tk)具有亲和力,使得其具有高选择性的抑制作用。此类病毒酶将阿昔洛韦转化成阿昔洛韦单磷酸盐,即核苷类似物。单磷酸盐进一步被细胞中的鸟苷酸激酶转化成二磷酸盐,再通过细胞中的多种酶转变为三磷酸盐。阿昔洛韦对HSV的抗病毒活性比对VZV的抗病毒活性更强,这是因为阿昔洛韦对HSV的TK的磷酸化作用更强。在体外,阿昔洛韦三磷酸盐中止疱疹病毒DNA复制是由以下三种方式完成:
更昔洛韦
更昔洛韦(Ganciclovir)是鸟嘌呤核苷衍生物,最早于1980年由Syntex Research(现为罗氏公司)的Julien Verheyden和John Martin合成‌。与阿昔洛韦类似,是第一个对人类巨细胞病毒有效的药物,它不仅能抑制所有疱疹类病毒,而且也能阻断EB病毒引起的正常带状淋巴细胞的病变。更昔洛韦作用机制是通过竞争抑制脱氧鸟苷的三价磷酸盐与DNA聚合酶的结合,丙氧鸟苷的三价硝酸盐与病毒DNA的结合,从而阻止病毒DNA的合成,最终导致DNA延长的停止。
伐昔洛韦
伐昔洛韦(Valacyclovir)是鸟嘌呤类似物类抗病毒药物,它是阿昔洛韦的前体药物,由阿昔洛韦和L-缬氨酸两部分组成,通过酯化结合在一起以盐酸盐的形式而存在,它在体内转化成母体药物阿昔洛韦而具有活性。它不仅具有阿昔洛韦强大的抗病毒作用,而且克服了阿昔洛韦的许多缺点,所以把伐昔洛韦称为阿昔洛韦的第二代药物。
盐酸伐昔洛韦(Valacyclovir Hydrochloride,VACV),又称盐酸万乃洛韦,由英国Wellcome公司于19世纪80年代研究开发。1992年3月进入一期临床试验。1995年1月在英国、爱尔兰、瑞典、法国等西欧国家上市,同年6月通过美国FDA批准。中国四川抗菌素工业研究所率先在国内研究成功,于1997年3月上市。
普瑞利韦
普瑞利韦(Pritelivir)是一种病毒解旋酶-引物酶复合物抑制剂,在体外和HSV感染的动物模型中均具有抗病毒活性,普瑞利韦对HSV-1和HSV-2具有活性,对HSV1/2的IC50为0.02μM。
天然成分
公共卫生措施
预防应以切断传播途径为主,尽量避免与患者密切接触,避免有害因素对机体的刺激,并积极锻炼身体,提高机体的免疫力。如孕妇围产期产道有HSV-2感染,可进行剖宫产以避免新生儿感染。
避免与患者接触或给易感人群注射特异性抗体,可减少HSV传播的危险。无症状带毒者的唾液、尿道或生殖道是HSV-2的重要载体,一旦出现损伤应避免性接触。在某些情况下(如羊膜未破时)可采取剖宫产,以减少新生儿与病损生殖器的接触。分娩后给新生儿注射特异性抗体或丙种球蛋白也可作为紧急预防措施。
最新修订时间:2024-12-09 10:48
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概述
发现史
生物特性
参考资料