柯萨奇病毒(Coxsackieviruses)

物种名:柯萨奇病毒

拉丁学名:Coxsackieviruses

分类学地位:病毒界Viruses;核糖病毒域Riboviria;

正病毒界Orthornavirae;Pisuviricota门Pisuviricota;

Pisoniviricetes纲Pisoniviricetes;Picornavirales目Picornavirales;

小核糖核酸病毒科Picornaviridae;肠道病毒属Enterovirus

柯萨奇病毒(Coxsackievirus)是一种肠病毒(enterovirus),分为A和B两类,是一类常见的经呼吸道和消化道感染人体的病毒,感染后人会出现发热、打喷嚏、咳嗽等感冒症状。柯萨奇病毒为1948年Gillbert Dalldorf博士和他的同事在寻找治愈脊髓灰质炎疾病的过程中在粪便样品中首次获得,因在纽约柯萨奇小镇发现而得名。同其他类型肠道病毒相同,柯萨奇病毒可通过粪口途径和口口途径传播。其中,接触感染者粪便污染的水、食物及土壤可以导致粪口途径传播。一般情况下,婴幼儿大多隐性感染;而5岁以下,尤其是3岁以下儿童,排毒时间可长达一个月。病毒感染人体后,可引起上呼吸道感染、急性心肌炎等疾病,对婴幼儿的健康造成严重威胁。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

柯萨奇病毒B组属于肠道病毒属,B组病毒属于肠道病毒属B种,病毒颗粒无包膜,含单链正链RNA,是对婴幼儿危害较大的病原之一。柯萨奇病毒感染宿主细胞常导致细胞变圆、皱缩、脱落等典型细胞病变。采用人胚肺二倍体细胞KMB17株对CVB1、2、3型进行适应性培养,结果表明CVB1-3型病毒均能在KMB17细胞中复制,并使细胞产生明显的细胞病变效应(CPE)。CVB1型在KMB17细胞上适宜的种毒MOI值为0.25-0.3,病毒收获液的平均滴度为7.25 lgCCID50/mL,适宜MOI范围内病毒培养时间的95%置信区间为96.1-97.6 h;CVB2型适宜的种毒MOI值为0.20-0.25,病毒收获液平均滴度为7.375 lgCCID50/mL,培养时间的95%置信区间为74.8-76.8 h;CVB3型适宜的种毒MOI值为0.30-0.35,病毒收获液的平均滴度为7.25 lgCCID50/mL,培养时间的95%置信区间为82.7-84.7 h。KMB17为一株理想的用于CVB1、2、3型培养的基质细胞。CVB1-3型在KMB17细胞上培养后引起的细胞病变形态见图1[1]。

CVB1-3型在KMB17细胞上培养引起的细胞病变

图1 CVB1-3型在KMB17细胞上培养引起的细胞病变(40×)[1]

A:CVB1在KMB17细胞上引起的CPE,B:CVB2在KMB17细胞上引起的CPE,C:CVB3在KMB17细胞上引起的CPE,D:KMB17细胞正常对照

1.1.2形态学特征

柯萨奇病毒为直径为28 nm。该病毒颗粒呈球形,具有二十面体立体对称的衣壳结构,无包膜[2]。电镜观察下CVB1、CVB2和CVB3型病毒颗粒的形态见图2[1]。

电镜观察CVB1、2、3型病毒颗粒

图2 电镜观察柯萨奇病毒颗粒[1]

A:CVB1型,B:CVB2型,C:CVB3型(20000×)

1.1.3生化特征

柯萨奇病毒颗粒裸露、无囊膜,对乙醚、乙醇等脂溶性消毒剂具有抵抗力,耐酸,在pH 3-10范围内稳定,对氧化剂如游离氯、高锰酸钾等则较为敏感。在受体利用方面,柯萨奇B型病毒主要通过柯萨奇-腺病毒受体(CAR)进入宿主细胞,部分毒株也能结合衰变加速因子(DAF/CD55)作为共受体。病毒与宿主细胞通过附着因子和受体结合,诱导病毒衣壳蛋白构象变化,从而释放病毒RNA,完成感染过程。可溶性CAR与CVB结合后可诱导形成改变的A颗粒,伴随VP4的丢失和感染性的不可逆丧失,而DAF的结合本身并不引起衣壳构象改变[3]。

不同MOI条件下KMB17细胞收获液的CVB 1、2、3型病毒滴度

图3 不同MOI条件下KMB17细胞收获液的CVB1、2、3型病毒滴度[1]

A:KMB17细胞培养CVB1型收获液滴度,B:KMB17细胞培养CVB2型收获液滴度 C:KMB17细胞培养CVB3型收获液滴度

1.1.4分子生物学特征

柯萨奇病毒基因组全长约7400 bp,构成了病毒核心(图4)。基因组结构由1个开放阅读框及2个非翻译区构成,可编码4种结构蛋白(VP1、VP2、VP3和VP4),主要负责病毒核衣壳的组装,其中VP1基因具有主要的中和抗原决定簇,是肠道病毒血清学分型的重要依据,以及7种非结构蛋白(2A、2B、2C、3A、3B、3C和3D),在病毒复制、细胞自噬和逃逸天然免疫中发挥了重要作用[4]

图4 CV-A6的病毒结构[4]

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

柯萨奇病毒属于肠道病毒属,目前已分离出多个血清型。近年来Coxsackie A6型(CV‑A6)在全球暴发并迅速取代Enterovirus A71(EV‑A71)和Coxsackie A16型(CV‑A16)成为手足口病的主要病原。CV‑A6感染常呈现“非典型”手足口病表现,如全身水疱及甲床脱落,提示其致病性与其他血清型不同。我国对CV‑A6的分子流行病学研究显示,该病毒自2006年起即在中国各地多次输入传播,并且自2019年起D3亚型成为优势株。全球多地报道了CV‑A6相关的手足口病暴发,例如2008年芬兰、2009年新加坡、2010年日本、2011年西班牙以及2011-2012年的泰国等。在我国,手足口病每年常于春夏之交(4月至7月)出现高发期。

病毒通过飞沫和密切接触传播,含病毒的鼻咽分泌物、唾液、肠道排泄物和疱疹液都是传染源。接触被污染的玩具、食具、桌面等也可导致间接传播;少数情况下,病毒可通过处理不当的游泳池水或饮用水传播。环境监测显示,肠道病毒在自然水体中广泛存在,多地生活饮用水和自来水检出率高达19%-28%,甚至有研究报告巴基斯坦城市自来水的检出率达到43%,说明水环境可能是柯萨奇病毒传播的重要媒介之一[5]。此外,严重病例还可通过母婴垂直传播。报道显示,当孕妇在围产期出现手足口病症状时,CV‑A6可经胎盘传播给胎儿,新生儿表现为严重呼吸衰竭和肺炎。

1.2.2致病性

柯萨奇病毒通常在咽扁桃体和小肠黏膜上皮细胞内初步复制,随后进入血液造成短暂的病毒血症,病毒可经血行播散至皮肤、黏膜、心肌、脑膜、胰腺等多个器官。大部分感染者症状轻微或无症状,但某些血清型可引发严重疾病。Coxsackie B病毒(CV-B)是病毒性心肌炎和扩张型心肌病的主要病原之一,柯萨奇B病毒可感染胰岛相关细胞,提示其可能与胰岛损伤及糖尿病发生相关。CV-A6感染多表现为发热、不典型疱疹和指甲脱落,亦可并发脑膜炎和脑炎等神经系统性疾病。近年来,CV-A6毒株已成为手足口病的优势病原体,其引起的临床症状由早期的疱疹性咽峡炎向多部位广泛出疹及伴随脱甲转变[6]。

1.3检测方法

免疫学方法:使用一日龄无特异性病原体(SPF)ICR新生乳鼠建立病毒感染的动物模型,以研究CV-A6病毒的致病性及免疫反应。实验中,将购得的乳鼠随机分为五组,实验组分别用三种滴度的四种CV-A6病毒株(CC046、CC097、CC098、CC099)进行颅内注射,每个滴度8-10只乳鼠,对照组则注射DMEM。在接种后的21天内,对所有乳鼠每日监测临床症状及存活率,并通过Reed-Muench方法计算病毒的半数致死剂量。为评估病毒载量,实验取乳鼠各组织和器官,提取RNA并进行反转录生成cDNA,再通过实时定量PCR检测各组织器官中的病毒水平。此外,对乳鼠组织和器官进行标本制作,以开展组织病理学分析,从而观察病毒感染引起的组织损伤和病理变化,为CV-A6病毒感染的病理机制提供实验依据[7]。

检测流程首先根据食品基质(贝类、硬质表面、生食蔬菜/软质水果)进行病毒富集,在此过程中会向样品中添加MS2噬菌体作为过程质控(PC)物质以监控整个流程的回收效率。富集后,使用Trizol试剂法提取并纯化病毒RNA。数字PCR扩增采用双重检测模式,其中CV-A6和CV-A10共用一个反应体系,CV-A16和CV-B2共用另一个反应体系。各型病毒的特异性引物和探针序列在标准中有明确规定,该方法所用靶标及引物(探针)序列见表1,CV-A10相关序列另见表2。

表1 食源性病毒数字PCR检测中CV-A6和CV-A10的引物与探针序列[8]。

名称 序列
上游引物 5′-CAAGCTGCAGAAACGGGAG-3′
下游引物 5′-GCTCCACACTCGCCTCATT-3′
VIC探针 5′-VIC-CCGTTTCGATTCATCA-MGB-3′

表2 食源性病毒数字PCR检测中CV-A16和CV-B2的引物与探针序列[8]。

名称 序列
上游引物 5′-CTCGTCCGTACATGCTGCA-3′
下游引物 5′-TGCAGGAGGGTCAGTGAGTT-3′
FAM探针 5′-FAM-TT+T+CAATGGCAAA+C+AGCAAC-BHQ1-3′

1.4典型案例

水体污水是柯萨奇病毒传播的重要来源。未经处理的污水和受病毒污染的水体可增加肠道病毒感染风险,需要加强供水和污水监测与消毒。2024年5–8月,巴勒斯坦西岸杰宁区暴发CV‑A16引起的手足口病。该疫情共报告44例患儿,平均年龄约2.08岁(3个月至12岁),95%患儿年龄小于5岁,男女比例约0.9。全部病例口腔黏膜出现疱疹,95%手部、80%足部有皮疹,22.7%伴有腹泻,只有13.6%出现发热。样本检测显示81.8%阳性且均为CV‑A16 B1c亚基因型,无神经系统并发症。

在具体感染案例方面,2022年湖北省十堰市爆发手足口病流行,其中柯萨奇病毒A6(CVA6)为主要致病病毒。另有报道,2019年2月,江苏省无锡市某制药厂发生成人集体感染事件。该厂共有238名员工,涉及13个部门,其中7个部门出现感染病例。该起成人集体感染事件由柯萨奇病毒A6引起,共波及13个部门中的7个部门,238名员工中多人感染[9-12]。

1.5防治对策

  1. 加强水源保护:确保饮用水源远离污染源,如工业废水、生活污水等;定期对水源进行监测,确保水质符合安全标准。
  2. 改善水处理工艺:采用先进的水处理技术,如过滤、消毒等,有效去除或杀灭水中的病毒和其他病原体;确保水处理设施的正常运行和维护,防止病毒在处理过程中逃逸。
  3. 加强水质监测和信息公开:建立完善的水质监测体系,对饮用水、水源水等进行定期监测;及时公开水质监测结果,提高公众对水质安全的认知度和参与度。

参考文献

[1] 邓自君, 靳玮华, 李艳艳 等. 应用KMB17细胞培养柯萨奇病毒B族1、2、3 型的研究.中国病原生物学杂志,2024, 19: 10-14.

[2] 陈国俊, 刘焯霖, 张成 等. 提纯CVB1的方法学改进和CVB1的灭活. 中山医科大学学报, 999, 20: 4-7.

[3] 罗茜茜, 魏艳红, 黄慧中 等. 无包膜RNA病毒入侵宿主细胞的机制及相关药物和疫苗研究进展. 病毒学报, 2026, 42: 314-326.

[4] Rezig D, Ben Yahia A, Ben Abdallah H et al. Molecular characterization of coxsackievirus B5 isolates. J Med Virol, 2004, 72: 268-274

[5] Morvan C, Nekoua M P, Mbani C J et al. Enteroviruses in water: epidemiology, detection and inactivation. Environmental Microbiology, 2025, 27: e70109.

[6] 刘以诺, 史永林. 柯萨奇A组6型病毒研究进展. 安徽预防医学杂志, 2025, 31: 58-62.

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[8] 中华人民共和国海关总署. 出口食品中食源性病毒定量检测 数字PCR法 第6部分:柯萨奇病毒(SN/T 5325.6-2020). 2020.

[9] Lanrewaju A A, Enitan-Folami A M, Sabiu S et al. Global public health implications of human exposure to viral contaminated water. Frontiers in Microbiology, 2022, 13: 981896.

[10] Dumaidi K, Al-Jawabreh A, Zraiqi A et al. First Report of hand, foot, and mouth disease (HFMD) outbreak in the west bank, palestine: molecular characterization of coxsackievirus A16 (CV-A16). Canadian Journal of Infectious Diseases and Medical Microbiology, 2025, 2025: 9133821.

[11] Li J F, Zhang C J, Li Y W et al. Coxsackievirus A6 was the most common enterovirus serotype causing hand, foot, and mouth disease in shiyan city, central China. World Journal of Clinical Cases, 2022, 10: 11358-11370.

[12] Gao Y, Ma G, Xiao Y et al. An outbreak of coxsackievirus A6 infection in adults of a collective unit, China, 2019. Canadian Journal of Infectious Diseases and Medical Microbiology, 2022, 2022: 6607294.

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