扎伊尔型埃博拉病毒(Orthoebolavirus zairense)
拉丁学名:Orthoebolavirus zairense
分类学地位:核糖病毒界Riboviria;负链RNA病毒门Negarnaviricota;
单链负链病毒Monjiviricetes;单链负链病毒目Mononegavirales;
丝状病毒科Filoviridae;埃博拉病毒属Orthoebolavirus
扎伊尔型埃博拉病毒(Orthoebolavirus zairense)是埃博拉病毒属中的代表性病毒株,也是引起埃博拉病毒病(Ebola virus disease, EVD)的主要病原体之一。该病毒具有典型的丝状体形态,基因组为单股负链RNA,能够感染人类及灵长类动物。EVD的传播方式主要通过直接接触患者的血液、体液或被污染的物品,亦可通过在医疗护理过程中缺乏防护措施而扩散。临床表现通常为急性起病,早期症状包括发热、头痛、肌肉痛、乏力等,随后可出现呕吐、腹泻和多器官功能损害,严重者可发展为出血性症状和休克。
1.1生物学特性
说明:埃博拉病毒属包括多个病毒种。本文以造成多数已知人类重症暴发、公共卫生监测资料最充分的扎伊尔型埃博拉病毒为代表;除特别说明外,后文“埃博拉病毒”均指扎伊尔型埃博拉病毒。
1.1.1培养特征
埃博拉病毒是一种结构简单、但能在宿主细胞内核衣自行组装的病毒。其入侵是通过刺突蛋白(GP)与宿主细胞膜上的受体结合而实现的;其出芽主要由基质蛋白VP40介导VP40在出芽过程中通过自体寡聚化后与宿主蛋白Nedd4结合,实现对其他VP40蛋白的泛素化,最终与细胞膜融合而出芽。埃博拉病毒病的致病机制表现为多样性,主要通过诱导相关细胞因子、异常干扰信号转导通路,从而抑制宿主免疫反应并造成组织病理损伤[1]。

图1 单个埃博拉病毒入侵细胞动态示踪[2]
1.1.2形态学特征
埃博拉病毒粒子呈细长丝状。病毒由脂质包膜包裹,包膜上镶嵌糖蛋白(GP)构成的刺突;包膜之下为核衣壳,由核蛋白(NP)、聚合酶蛋白(L)、病毒蛋白35(VP35)、病毒蛋白40(VP40)等组成。病毒以出芽方式从宿主细胞质膜释放获得包膜[3]。

图2 电子显微镜下的埃博拉病毒颗粒[4]
1.1.3生化特征
埃博拉病毒为丝状的单股负链RNA病毒,属丝状病毒科,基因编码在一条不分节段的负链RNA上。其基因组为线性、不分节段的RNA,总长约18.9 kb。病毒对理化因素较敏感,其在体外的分离培养须在生物安全等级为4级(BSL-4)的实验室中进行;病毒经60℃加热、脂溶剂及含氯消毒剂可被有效灭活[3]。
1.1.4分子生物学特征
埃博拉病毒基因组从3′端到5′端顺序排列七个基因:NP—VP35—VP40—GP—VP30—VP24—L,分别编码核蛋白(NP、VP30)、基质蛋白(VP40、VP24)、糖蛋白(GP)和聚合酶复合物蛋白(L、VP35)。其中GP基因可通过转录过程中的编辑移码表达三种糖蛋白(GP1,2、sGP、ssGP)。各蛋白的功能为:核蛋白NP可自组装形成直径约25 nm的螺线管状结构,作为病毒核壳体的骨架;L蛋白和VP35组成聚合复合物,负责病毒基因的转录和复制,其中L蛋白为RNA依赖性RNA聚合酶、是埃博拉病毒中分子量最大的蛋白,VP35为RNA聚合酶辅酶并作为毒性因子抑制宿主的I型干扰素通路;VP30是埃博拉病毒早期转录的抗转录终止因子;病毒进入宿主细胞后,糖蛋白GP1在中性pH下与配体结合,经多种途径进入内吞体,在酸性环境中被宿主半胱氨酸蛋白酶CatB和CatL水解掉GP1的聚糖帽和黏蛋白样结构域,暴露GP2三聚体,进而与NPC1结合并诱导膜融合,将病毒核壳体释放到宿主细胞质中;NP、VP35、VP30、VP24、L蛋白在宿主细胞质内共定位形成包涵体[3]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
埃博拉热(埃博拉出血热)是由埃博拉病毒引起的人畜共患急性传染病,属病毒性出血热。埃博拉出血热目前主要流行于非洲地区,最早于1976年在非洲的苏丹南部和扎伊尔北部同时暴发大规模流行;此后又在1995年(扎伊尔)、2000—2001年(乌干达)、2001—2002年(加蓬)、2003年(刚果)等发生多次较大规模流行。其传播途径主要有:①密切接触——急性期患者血液中病毒含量非常高,这种高病毒血症可持续至患者死亡,患者的呕吐物、排泄物和结膜分泌物等都具有高度的传染性,接触患者血液、体液和排泄物是产生感染病例的最重要原因,医护人员或患者家庭成员与患者密切接触是造成埃博拉出血热扩大蔓延的重要因素;②注射传播——使用受到污染、未经消毒的注射器和针头可造成传播;③空气传播——研究证实,猕猴中埃博拉出血热的传播可因气溶胶引起,提示人类亦可能经空气传播[5]。
1.2.2致病性
埃博拉病毒病的发病机制复杂,涉及先天免疫损伤与失控性炎症反应,疾病进程表现为急性、快速进展的临床过程。先天免疫系统在埃博拉病毒感染中起核心作用,与许多其他病毒一样,埃博拉病毒也能抑制干扰素这一细胞阻止病毒增殖的重要武器,其中VP24蛋白能结合并阻断免疫细胞表面的转运蛋白,由此削弱宿主的抗病毒免疫反应。同时,病毒选择性抑制α干扰素和γ干扰素对双链RNA的反应,可检测到伴随大量细胞因子产生的炎症反应,死亡患者血清中γ干扰素水平可超过100皮克每毫升,白细胞介素(IL)-2、IL-10、肿瘤坏死因子α(TNF-α)及α干扰素水平也均明显升高。单核巨噬细胞系统(特别是巨噬细胞)是病毒首先攻击的靶细胞,随后不同组织的间质成纤维细胞、内皮细胞均被感染,血管通透性增加,并有纤维蛋白沉着;病毒几乎侵犯每个器官,但以肝、脾损害最为严重,感染后两天病毒首先在肺中检出,4天后在肝、脾等组织中检出,6天后全身组织均可检出[3]。
1.3检测方法
(1)分子检测:师永霞等[6]建立5种埃博拉病毒多重实时荧光PCR检测方法,针对扎伊尔型、苏丹型、科特迪瓦型、本迪布焦型和莱斯顿型埃博拉病毒保守区分别设计特异性引物与探针。详细引物见表1。该方法特异性强,与马尔堡病毒、登革病毒、黄热病毒等无交叉反应;灵敏度达10³ 拷贝/mL,重复性好,可一次反应完成5种亚型分型,适用于口岸输入性病例早期筛查与疫情监测。
(2)抗原检测(ELISA快速检测):酶联免疫吸附试验(ELISA)可检测病毒结构蛋白(如VP40、GP)或其衍生抗原,常用于急性期样本(血液、血清、尿液)。该方法操作相对简便,数小时内即可得到结果,适合资源有限地区。近年来发展出的免疫层析快速诊断试剂(RDTs)可在15-30分钟内检测VP40抗原,但敏感性较RT-PCR低(尤其在病毒载量较低的早期病例中易出现假阴性)[7]。因此,抗原检测常作为初筛手段,与RT-PCR联合使用可提高整体诊断效率。
表1 埃博拉病毒的PCR引物[6]
| 检测对象 | 名称 | 序列(5′→3′) |
| 扎伊尔型EBOV | 上游引物 | 5′-GCTCCCGTATACAGAGATC-3′ |
| 下游引物 | 5′-GGCGATACATCTCCTCAA-3′ | |
| 苏丹型EBOV | 上游引物 | 5′-ACAGGAGATCTTGATCTCTTCA-3′ |
| 下游引物 | 5′-CTTGGTGATGTGGAGGTTG-3′ | |
| 科特迪瓦型EBOV | 上游引物 | 5′-TGACCTTGAAGATGGTGAC-3′ |
| 下游引物 | 5′-GTTCCTGTAAGACTGTGTTTG-3′ | |
| 本迪布焦型EBOV | 上游引物 | 5′-GAGCAAGGGTGACTTACA-3′ |
| 下游引物 | 5′-GTGGATCGAGGGACTTATAC-3′ | |
| 莱斯顿型EBOV | 上游引物 | 5′-GAGTCCCAGAGACAARTTTC-3′ |
| 下游引物 | 5′-ATCGGTCAAGTCTTRAGTGTA-3′ |
1.4典型案例
2014–2016年的西非埃博拉疫情是人类历史上最严重的一次埃博拉病毒暴发,起源于几内亚东南部,并迅速扩散至利比里亚、塞拉利昂等国,甚至传播到欧洲和美国,最终报告约28600例病例和11325例死亡,平均病死率约40%,在利比里亚部分地区一度超过70%[8]。分子流行病学分析表明,本次疫情由扎伊尔型埃博拉病毒Makona毒株引发,与此前毒株基因组同源性约97%,但在GP、VP35和L蛋白等关键区域出现了多处变异,其中GP蛋白的A82V变异被认为增强了病毒在人体细胞中的感染能力。临床表现方面,患者通常先出现发热、乏力、头痛和肌肉痛等非特异性症状,随后可发展为腹泻、呕吐和皮疹,部分病例进入出血和多器官衰竭阶段,确诊主要依赖实时荧光定量RT-PCR检测病毒RNA以及ELISA检测病毒抗原或宿主抗体。
在疫情防控上,由于西非国家公共卫生体系薄弱,早期病例识别和隔离延误导致疫情迅速失控,迫使国际社会采取紧急应对措施,包括建立埃博拉治疗中心(ETCs)、加强接触者追踪和安全埋葬规范。同时,该疫情也是新型干预手段的重要试验场,首次在临床应用了单克隆抗体组合疗法ZMapp,尽管样本有限但显示出一定疗效;更为关键的是,加速推动了rVSV-ZEBOV(Ervebo)重组活疫苗的研发与试验,该疫苗在实地临床研究中显示接种者保护率接近100%,并最终于2019年获批使用[9]。这一事件不仅造成严重公共卫生危机,也成为推动传染病诊断技术、抗病毒药物研发和全球卫生应急体系建设的转折点。
1.5防治对策
埃博拉病毒病的传播以接触传播为主,主要经接触病人血液、体液及排泄物等在人群中传播,因此切断传播途径、加强病例隔离与个人防护是防控的核心。在治疗上,对疑似和确诊患者应进行隔离,医护人员须采取严格防护,治疗以基础治疗为主,包括补充体液和电解质、纠正低血压等,并对休克、心衰、肾衰竭、呼吸衰竭等危重并发症进行对症和生命支持治疗,以降低病死率。在预防上,疫情控制的主要措施包括快速识别和隔离病例、及时处理或安全埋葬患者尸体、避免直接接触遗体,以及向公众开展健康宣教;疫苗方面,2019年rVSV-ZEBOV疫苗(商品名Ervebo)已获美国FDA批准,用于预防由扎伊尔型埃博拉病毒引起的疾病,可在高危人群(如医疗工作者、疫情接触者)中接种[10]。
参考文献
[1] 夏增飞, 万成松. 埃博拉病毒入侵、出芽及致病机制的研究进展. 山东医药, 2017, 57: 105-108.
[2] Qingrong Zhang, Falin Tian, Fei Wang et al. Entry Dynamics of Single Ebola Virus Revealed by Force Tracing. ACS Nano, 2020, 14: 7046-7054.
[3] 李兰娟, 徐建国, 高福副. 埃博拉病毒病. 杭州: 浙江大学出版社, 2015.
[4] Public Health Image Library (PHIL). https://wwwn.cdc.gov/phil/Details.aspx?pid=23185
[5] 贾文祥. 医学微生物学 第2版. 成都: 四川大学出版社, 2009.
[6] 师永霞, 黄吉城, 袁帅 等. 5种埃博拉病毒多重实时荧光PCR方法的建立. 中国国境卫生检疫杂志, 2019, 42: 1-4.
[7] Broadhurst MJ, Kelly JD, Miller A et al. ReEBOV Antigen Rapid Test kit for point-of-care and laboratory-based testing for Ebola virus disease. The Lancet, 2015, 386: 867-874.
[8] World Health Organization (WHO). Ebola Situation Report. 2016.
[9] Henao-Restrepo AM, Longini IM, Egger M et al. Efficacy and effectiveness of an rVSV-vectored vaccine in preventing Ebola virus disease. The Lancet, 2017, 389: 505-518.
[10] 郭晓奎, 彭宜红, 钟照华 等. 医学微生物学 第10版 本科临床 配增值. 北京: 人民卫生出版社, 2024.
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