中国登革病毒血清学研究进展

中国登革病毒血清学研究进展

病毒登甲病毒（denv）是黄病毒科黄病毒属的成员，可导致登甲热、登甲出血热、dhf引起的登甲休克综合征。其基因组为单股正链RNA,长约11kb。RNA病毒普遍基因变异率高,主要与依赖于RNA的RNA聚合酶的突变率高、复制率和种群数量大有关。登革病毒基因变异最明显表现于存在4个抗原性差异显著的血清型(DENV-1～4型)。随着越来越多的登革病毒基因组序列被公布,通过对不同时期、不同地域病毒之间的基因差异分析,揭示分子进化进程已成可能。本文对登革病毒分子进化研究进展作一综述。1基于基因型的降复性登革病毒4个血清型内均存在较大的基因变异,按系统发生称之为基因型。Rico-Hesse在登革病毒血清型内变异研究方面完成了开创性的工作。她以DENV-1和DENV-2在E/NS1基因区一长240bp的片段为靶区段,计算不同分离株间的基因变异率,将登革病毒基因型明确定义为“一类基因序列差异不超过6%的登革病毒”。现在有关基因型研究的范围已经扩大了,但大多数研究还是以E基因(～1485bp)作为系统发生标志。系统发生树分析能确定登革病毒基因变异的范围和主要分离时间,并可进行基因分型,这一工作在所有的血清型都已开展,其中DENV-1和DENV-4可利用的基因序列相对较少,而DENV-2序列资料更完整,基因变异研究也更完善。已知的DENV-2被分为6个基因型,划分情况与地理分布基本一致,其中1个基因型包括所有的森林株,另2个在亚洲人群中较常见(分别指“亚洲1”和“亚洲2”型),还有一个基因型呈世界性分布。2denv-2基因型的检测某一基因型的病毒是否比其它基因型传播能力更强,更易于传播到完全不同的地域?对这一问题目前还没有明确的答案。Twiddy等利用最大似然法计算密码子同义(dS)和非同义替换率(dN),发现在DENV-3和DENV-4E基因序列中的正选择,也同样存在于DENV-2的某些基因型,但在DENV-1中不存在。因为E蛋白是登革病毒主要抗原决定簇,这些选择位点的大部分位于或接近于B或T细胞表位,提示这种选择压力与免疫逃逸有关。值得一提的是一般dN/dS比值非常小,在DENV-2的人群与森林分离株中这一比值大小接近,说明当登革病毒改变传播循环时,E基因的选择压力或对特异宿主的适应能力并没有大的改变,因此,森林株容易传播至人类种群中。当然最终认定这一点还应进一步扩大猴类分离株样本量。对世界范围登革病毒流行株的基因序列分析发现,与其他类型的登革病毒相比,DENV-2基因型有更强的正向选择压力,这一点与它的扩散能力一致。有研究表明,世界和美洲基因型的病毒在E-390位氨基酸具有特征性的突变,并已通过实验证实是重要的毒力相关位点。表明登革病毒不同基因型可能在适应能力上有差异,进一步深入研究将有利于识别和监测那些更能给人类健康带来严重威胁的病毒株。3接种病毒的重组病毒基因型还没有完全固定下来,因为有证据表明重组在它们之间发生。尽管4个血清型内已证实有重组,但还没有观察到在不同血清型间同样存在。其他黄病毒中也发现有重组现象发生,如丙型肝炎病毒和瘟病毒,表明病毒家族并不总是以无性增殖的方式进化。在所有已发现有重组现象的RNA病毒中(基因组分节段的病毒除外,它们以片段重组的方式重组),登革病毒的重组很可能通过一种“复制选择”机制,即复制时多聚酶在感染同一细胞的不同亲本病毒间转换,形成杂合的RNA分子。在感染宿主数量很多的情况下,埃及伊蚊进行多次叮咬,可产生不同血清型的混合感染,因此登革病毒存在重组现象并不奇怪。然而在长期进化过程中,重组对登革病毒重要性还不清楚。尽管重组将可能增强病毒的适应能力,也能有效去除有害基因,但目前只观察到了水平相对较低的重组,表明在自然选择中它很少发生,只是增加适应能力的选择方案之一。4病毒因素的突变与临床结果登革病毒进化研究中一个特别重要的领域是DHF/DSS的病因学,对这一问题已进行了30余年的研究,目前主要有3个假说并存。4.1易患还是抵抗认为个体遗传差异决定了感染者对DHF/DSS是易患还是抵抗,主要表现在人主要组织相容性抗原(HLA)的差异,还包括年龄、性别和已患的慢性病。有关宿主遗传性决定登革转归的机制还不清楚。4.2dhf/sss依赖抗体增强作用假说(ADE)认为,初次感染登革病毒产生的抗体在第2次感染不同血清型病毒时诱发了一种复杂的免疫反应,可导致出血或休克(DHF/DSS)。支持这一理论的证据主要是流行病学研究结果,即2次感染者比初次感染者有更高的DHF/DSS发生率。由ADE导致DHF/DSS的免疫病理基础研究已经取得进展,尽管还存在争议,许多研究者认为免疫增强作用在DHF/DSS的病因学中占据重要地位。4.3denv-2基因型及感染途径认为登革病毒不同血清型、各血清型内的基因型或不同毒株引发DHF/DSS能力不同。关于登革病毒株与感染后临床转归关系的早期证据来自于初次感染的轻微登革热和DHF/DSS,以及最近几次主要DF流行中少量的DHF/DSS病例,其中最可信的证据来自DENV-2“美洲”基因型(代表株为Trinidad/53株),这类病毒不会引起DHF/DSS,是一种低毒力的基因型。在资料有限的条件下,对单个基因型或单一种群的分析都不能提供DHF/DSS病人分离与DF病人分离株之间有较大差异的证据。但也有例外的情况,如Lanciotti等发现DENV-3的IV基因型仅引发轻微症状。Pandey等将泰国DENV-2毒株分为3个亚型,其中亚型Ⅱ更易在ADE作用下引发DHF/DSS,但在初次感染中则不会,而亚型Ⅲ即使发生二次感染也不会引发DHF/DSS。Kliks等发现,引起严重登革症状的毒株比那些引起DF的毒株对单核细胞感染性更强。登革病毒不同毒株与临床症状的关系尚处于推测阶段,还需要更深入的探索。此类研究不仅对未来发展阻断病毒感染策略非常重要,而且对登革病毒的毒力进化这样一个目前尚未受重视的课题也有重大意义。例如,在大多数系统发生分析中,DENV-2美洲株被描述成第一次分离出的人基因型。如果这种分离模式是准确的,那就意味着森林株首先分离为低毒力的美洲株,表明DENV-2最初并不常引起DHF/DSS,而是随着在人群中的持续传播才增强毒力。如果真是如此,这一结论就清楚指明了未来病毒进化的方向。5dhf/sss的定义和作用随着测序与基因组研究水平的提高,登革病毒进化生物学取得了飞速进展。但对登革病毒在单个人或蚊虫宿主的基因变异了解较少。尽管登革热一般呈短期急性感染,但RNA病毒的高变异率意味着宿主个体中的登革病毒种群具有多态性,目前只有很少的研究证实这一点,更不清楚的是这些个体种群是否含有重要表型特征不同的病毒。这一信息将有助于未来发展相应的疾病控制策略,因为病毒种群中很可能含有毒力不同的病毒或疫苗逃逸株。另外,需要阐明依赖抗体增强作用对登革病毒基因结构的影响,特别是基因变异达到何种程度才导致不同血清型的登革病毒失去了免疫交叉保护作用,发生免疫增强作用。这一信息非常重要,它将能预测如果登革病毒持续变异能否产生新的血清型,以及未来的登革疫苗如何才能起到交叉保护