脊髓灰质炎病毒（Polioviruses）
物种名：脊髓灰质炎病毒
拉丁学名：Polioviruses
分类学地位：正核糖核酸病毒界Orthornavirae；小超病毒门Pisuviricota；
小南套病毒纲Pisoniviricetes；小核糖核酸病毒目Picornavirales；
小核糖核酸病毒科Picornaviridae；肠道病毒属Enterovirus
脊髓灰质炎病毒是一种小RNA病毒，属于肠道病毒属。通过口咽部（口腔和鼻腔）进入，然后在咽部和胃肠道的粘膜下组织中复制[1]。它是引起脊髓灰质炎的病原体，该病是一种急性病毒性传染病，主要影响儿童。
1.1生物学特性
1.1.1培养特征
脊髓灰质炎病毒可在多种细胞中增殖，如人胚肺细胞、Vero细胞等。病毒在细胞质中增殖，最终导致细胞溶解死亡。
图1 脊髓灰质炎病毒结构示意图（不同颜色表示不同表面结构蛋白：VP1、VP2和VP3）[2]
图2 脊髓灰质炎病毒病毒体的透射电子显微镜显微照片[3]
1.1.2形态学特征
脊髓灰质炎病毒呈球形，直径约27~30 nm，核心为单链RNA，外层为蛋白质衣壳组成。
1.1.3生化特征
脊髓灰质炎病毒对碱、热等理化因素敏感，酸性环境中稳定，不耐乙醚、过氧化氢、漂白粉等氧化剂及紫外线、干燥等[4]。
1.1.4分子生物学特征
脊髓灰质炎病毒为无包膜小RNA病毒，其基因组为单股正链RNA，长度约7500 nt。病毒衣壳呈二十面体对称结构，由60个原聚体组成；每个原聚体含有VP1、VP2、VP3和VP4各1个分子，因此成熟病毒颗粒共含4种结构蛋白的60个拷贝[5]。其中，VP1、VP2和VP3位于衣壳表面，构成病毒的主要抗原决定簇；VP4位于衣壳内部，在维持病毒颗粒稳定性方面具有重要作用[5, 7]。
脊髓灰质炎病毒包括PV1、PV2和PV3三种血清型。三种血清型均可与宿主细胞表面的CD155结合而启动感染，但它们在衣壳表面抗原位点组成上存在差异，因此具有不同的抗原性[6, 7]。CD155本质上是宿主细胞的一种黏附受体，正常生理功能与细胞间相互作用有关，而脊髓灰质炎病毒正是利用该分子完成受体识别和细胞进入[6]。
在免疫学意义上，VP1、VP2和VP3表面的抗原位点是中和抗体作用的主要靶标，其中VP1暴露最充分，在诱导体液免疫应答中尤为重要[7]。抗体与这些表位结合后，可通过阻断病毒与受体结合、抑制病毒脱壳或复制等方式中和病毒，也可增强病毒颗粒被机体免疫系统清除的可能性[7]。不同血清型的抗原位点分布并不相同，例如血清型1的抗原位点可位于VP1、VP2和VP3上，而血清型2和血清型3的主要抗原位点分布则有所不同，这也是三种血清型抗原差异的重要基础[7]。
1.2分布、传播与致病性
1.2.1分布与传播
脊髓灰质炎病毒主要通过粪-口途径传播，也可通过呼吸道传播。病毒在消化道中增殖，并可随粪便排出体外，已从河流、海水等水环境中检出脊髓灰质炎病毒的实验事实证明其水源性传播的可能性[8]。
1.2.2致病性
脊髓灰质炎病毒首先在口咽部和肠道黏膜相关淋巴组织中复制，随后可进入血液形成病毒血症。多数感染者表现为隐性感染或仅出现轻度发热、咽痛、乏力等非特异性症状，只有少数病例会进一步累及中枢神经系统[9-11]。当病毒突破机体屏障并侵入中枢神经系统后，可感染脊髓前角运动神经元及脑干等部位的神经细胞，导致神经元损伤和炎症反应，进而出现弛缓性瘫痪，严重者可因延髓受累而发生呼吸功能障碍，甚至死亡[10]。
脊髓灰质炎病毒的致病性与其神经毒力和在中枢神经系统中的复制能力密切相关。研究认为，病毒能否引起瘫痪并不单纯取决于其传播途径，而更主要取决于其进入中枢神经系统后的复制效率及对神经细胞的损伤程度[9, 11]。因此，脊髓灰质炎的临床结局可从无症状感染、轻症感染到麻痹型脊髓灰质炎不等，其中麻痹型病例虽所占比例较低，但后果最为严重[9, 10]。
图3 脊髓颈部前角的显微照片，病变由脊髓灰质炎病毒血清型3引起[12]
1.3检测方法
标准：参考《脊髓灰质炎诊断》（WS 294-2016）及《脊髓灰质炎诊断标准》（WS 294-2008）[13]。病毒分离是本病最重要的确诊性试验。操作步骤：标本采集：起病1周内从咽部和粪便内易分离到病毒，早期从血液和脑脊液中也能分离出病毒。细胞培养：取病人粪便、咽拭子、血液标本，经抗生素处理后接种于原代猴肾细胞或人源性传代细胞。病毒在细胞质中复制，培养7~10天后出现典型的细胞病变。鉴定：使用中和试验进一步鉴定病毒的血清型。
（2）分子生物学方法：在分子检测中，常先从粪便、咽拭子或环境样本中提取病毒RNA，再采用实时荧光RT-PCR对病毒核酸进行筛查。该方法多选择肠道病毒5′-UTR保守区作为靶标，因此对脊髓灰质炎病毒具有较好的检出能力。典型步骤包括：样本预处理、RNA提取、逆转录及实时PCR扩增、结果判定。Verstrepen等建立的TaqMan实时RT-PCR体系采用的常用引物和探针为：前向引物5′-CCCTGAATGCGGCTAATCC-3′，反向引物5′-ATTGTCACCATAAGCAGCCA-3′，探针5′-AACCGACTACTTTGGGTGTCCGTGTTTC-3′，靶向肠道病毒5′-UTR保守区，可用于包括脊灰病毒在内的肠道病毒快速筛查[15]。
对于实时RT-PCR阳性标本，可进一步扩增VP1编码区并进行测序，以实现脊灰病毒的分型和基因特征分析。Nix等报道的半巢式RT-PCR方法在肠道病毒分型中应用广泛，其中第一轮扩增常用引物为224：5′-GCIATGYTIGGIACICAYRT-3′和222：5′-CICCIGGIGGIAYRWACAT-3′，第二轮扩增常用引物为AN89：5′-CCAGCACTGACAGCAGYNGARAYNGG-3′和AN88：5′-TACTGGACCACCTGGNGGNAYRWACAT-3′，扩增产物经测序后可用于脊灰病毒型别鉴定和遗传进化分析[16]。此外，针对野生脊灰病毒1型和3型，Sharma等还建立了基于VP1区的特异性实时RT-PCR方法，反应体系为25 μL，扩增程序为48℃ 30 min逆转录、95℃ 10 min预变性，随后40个循环（95℃ 15 s，60℃ 1 min），可用于快速识别野毒株[14]。
1.4典型案例
脊髓灰质炎病毒在水环境中的传播风险主要体现在污水和生活排水系统中病毒的持续存在与扩散。典型案例之一是2022年英国伦敦的污水监测事件。研究者在2022年2月至7月期间于伦敦多处污水样本中持续检出2型脊髓灰质炎病毒，基因组分析提示这些病毒彼此相关，说明社区内已存在持续传播。该事件虽未首先由临床病例发现，但污水监测提前暴露了病毒在城市人群中的隐匿传播，为后续加强免疫和公共卫生干预提供了依据，表明环境水样监测在脊灰预警中具有重要价值[17]。
类似情况也见于美国纽约州。2022年，当地在发现1例未接种者麻痹型脊灰病例后，进一步在周边地区及纽约市污水样本中检出与病例基因序列相关的2型疫苗衍生脊灰病毒，提示病毒已通过社区排污系统反映出较广泛的隐性感染和传播[18]。这些研究说明，脊髓灰质炎病毒可借助污水环境实现传播线索的暴露，环境监测不仅能够反映病毒在社区中的循环状况，也可作为临床病例监测的重要补充[17,18]。
1.5防治对策
（1）疫苗接种：预防脊髓灰质炎的最有效方法是接种口服脊灰减毒活疫苗（OPV）或注射灭活脊灰疫苗（IPV）。通过广泛接种疫苗，可以降低人群的易感性，控制疾病的传播。
（2）个体防护：注意个人卫生，勤洗手、不喝生水、不吃生冷食物等。同时，加强环境卫生整治，消除粪便污染，保护水源安全。
（3）监测和控制：加强脊髓灰质炎的监测工作，及时发现和隔离病例。同时，采取有效措施控制疫情的传播，如加强出入境检疫、开展宣传教育等。
参考文献
[1] Gerloff N, Mandelbaum M, Pang H et al. Direct detection of polioviruses using a recombinant poliovirus receptor. PLoS ONE, 2021, 16: e0259099.
[2] MicrobeWiki. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Poliovirus_and_its_three_serotypes.
[3] Public Health Image Library (PHIL). https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=1875.
[4] Stramer SL, Cliver DO. Septage treatments to reduce the numbers of bacteria and polioviruses. Appl Environ Microbiol, 1984, 48: 566-572.
[5] Zimina A, Viktorova EG, Moghimi S et al. Interaction of poliovirus capsid proteins with the cellular autophagy pathway. Viruses, 2021, 13: 1587.
[6] Maier MK, Seth S, Czeloth N et al. The adhesion receptor CD155 determines the magnitude of humoral immune responses against orally ingested antigens. Eur J Immunol, 2007, 37: 2214-2225.
[7] Blondel B, Duncan G, Couderc T et al. Molecular aspects of poliovirus biology with a special focus on the interactions with nerve cells. J Neurovirol, 1998, 4: 1-26.
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[11] Ohka S, Nomoto A. Recent insights into poliovirus pathogenesis. Trends in Microbiology, 2001, 9: 501-506.
[12] Public Health Image Library (PHIL). https://wwwn.cdc.gov/phil/Details.aspx?pid=2759.
[13] 国家卫生健康委员会. https://www.nhc.gov.cn/zwgk/jdjd/201606/82188785d97e49adaa0d240e128a351b.shtml.
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[18] Ryerson AB, Lang D, Alazawi MA et al. Wastewater testing and detection of poliovirus type 2 genetically linked to virus isolated from a paralytic polio case, New York, March 9-October 11, 2022. MMWR Morbidity and Mortality Weekly Report, 2022, 71: 1418-1424.