脊髓灰质炎

2021年2月28日发(作者：女性尿道炎的症状)
脊髓灰质炎病毒综述


任红梅

赵娜

张春梅

摘要
：脊髓灰质 炎病毒（
poliovirus,Polio
）是对人体健康危害最大的病毒之一，也
是被人们认识的最为详细的病毒之一。
Polio
曾经在全世界广泛流行，由其引起的脊
髓灰质炎俗称小儿麻痹症，是世界卫生组织推行计划免疫进行控制的重点传染病。目
前，这个病毒所引 起的流行性疾病已经在全球得到了控制。但是作为一个病毒生物学
研究的模型，目前仍然在很多实验室受 到重视，本文从脊髓灰质炎病毒的一般特征、
生命周期、分子生物学特征和发病机制、临床表现、预防和 治疗、前景展望等方面对
脊髓灰质炎进行了详细的介绍。


关键字：脊髓灰质炎病毒

发病机制

临床表现

预防

治疗


1.
概述


脊髓灰质炎病毒（
Poliovirus
，或称为脊髓灰白质炎病毒）是脊髓灰质炎（ 小儿麻痹）的
病原，又称小儿麻痹病毒。它是一个没有外壳的病毒，由一条单股
RNA
组成，直径约
25
纳
米，
属于小核糖核酸病毒科肠道病毒属。
除人外 ，
猴也会受这种病毒感染。
脊髓灰质炎病毒
是属于小核糖核酸病毒科的肠道病毒，病毒 呈球形，直径约
20
～
30nm
，核衣壳为立体对称
20
面 体，有
60
个壳微粒，无包膜。根据抗原不同可分为Ⅰ
、Ⅱ
、Ⅲ
型， Ⅰ
型易引起瘫痪，各
型间很少交叉免疫。
脊髓灰质炎病毒对外界因素抵抗力较强，但加热至
56
℃
以上、
甲醛、
2%
碘酊、升汞和各种氧 化剂如双氧水、漂白粉、高锰酸钾等，均能使其灭活。脊髓灰质炎病毒
属于微小核糖核酸（
RN A
）病毒科（
picornaviridae
）的肠道病毒属（
entero virus
）
。此类病毒
具有某些相同的理化生物特征，在电镜下呈球形颗粒相对较小 ，直径
20
～
30nm
，呈立体对
称
12
面体。< br>病毒颗粒中心为单股正链核糖核酸，
外围
32
个衣壳微粒，
形成外层衣 壳，
此种病
毒核衣壳体裸露无囊膜。
核衣壳含
4
种结构蛋白
VP1
、
VP3
和由
VP0
分裂而成的
VP2
和< br>VP4
。
VP1
为主要的外露蛋白至少含
2
个表位（
epitope
）
，可诱导中和抗体的产生，
VP1
对人体细胞
膜上 受体（可能位于染色体
19
上）有特殊亲和力，与病毒的致病性和毒性有关。
VP0< br>最终分
裂为
VP2
与
VP4
，为内在蛋白与
RNA< br>密切结合，
VP2
与
VP3
半暴露具抗原性。脊髓灰质炎
病毒 是引起脊髓灰质炎的病毒。
该疾病传播广泛，
是一种急性传染病。
病毒常侵犯中枢神经
系统，
损害脊髓前角运动神经细胞，
导致肢体松弛性麻痹，
多见于儿童，故又名小儿麻痹症。

。


按照免疫化学脊髓灰质炎病毒可以 分三类：第一类是最常见的，可以造成重病。第二
类的病况一般计较轻。
第三类比较少见，但是大多造成重病。
这
三型病毒
的核苷酸序列已
经清楚总的核
苷 酸数目为
7500
个左右。虽
然有
71%
左右的核苷酸为三
型脊髓灰质炎病
毒所共有
，但不相同的核苷酸序列却都位
于编码区内，因此三型病毒< br>间中和试验无交
叉反应。

2.
病毒的生命
周期



2.1
吸附和穿入

2.1.1
吸附
：病毒感染过程的第一步是病毒通过毒粒表面的蛋白质吸附在被感染细胞膜
病毒特异受体上。在非灵长类 细胞膜上未发现有
Polio
病毒的受体，在人类的鼻咽部、肠
和脊髓前角细胞等细胞 的表面存在有病毒的特异性受体。
Polio
病毒的受体属于免疫球蛋白
超家族的成员 ，具有典型的该家族成员的结构。有实验证实，
Polio
病毒受体细胞外区的结
构域
1
和
2
是主要涉及与病毒结合的部位，人体其他组织中的细胞表面未发现Polio
病毒
的受体。如果用胰酶或神经氨酸酶处理细胞，可破坏病毒特异性受体，但是 随着细胞蛋白
质的不断合成，其表面还会出现新的病毒受体。

2.1.2
脱 壳
：病毒与细胞表面的特异性受体结合以后，很快便丧失感染性。并在病毒特异
性受体等因素的 作用下，
发生空间构型的改变，
其结果导致病毒丢失
VP4
蛋白和
D
→
C
抗原，
最终脱掉病毒的外壳。

2.1.3
穿 入
：目前有关病毒颗粒穿过细胞膜进入细胞质的机制尚不清楚。有人认为脱壳
和穿入是一个过程 ，
病毒吸附后首先发生穿入，
然后释放病毒
RNA
。
Mandei< br>推测病毒与吞噬
液泡结合后，
借胞饮作用进入细胞，
进入细胞时间约
1 2
～
30min
。
该过程受温度的影响很大，
在
1
℃时完全停止。

2.2
病毒蛋白的合成与基因组的复制

病毒颗 粒脱壳并进入细胞后，迅速利用宿主细胞的机器进行病毒基因组的转录和复制，
同时抑制宿主细胞的RNA
和蛋白质合成。

2.2.1
病毒蛋白质合成
：由于< br>Polio
病毒的基因组为单链
RNA
（
+
）
，其本 身可作为病毒
蛋白翻译的模板，先合成一个分子量为
250kd
的前体蛋白质，称NCVPOO,
或称多聚蛋白质。
其裂解成结构蛋白
NCVPla
（衣壳 蛋白）和酶蛋白（功能蛋白）
。结构蛋白先裂解成
VP3
、
VP1
和
VP0
蛋白，后者进一步裂解成
VP4
和
VP2
蛋白。
2.2.2
病毒
RNA
的复制
：
polio
病毒基因组的复制过程是在细胞浆内完成，以
RNA
为模
版（正链）转录成互补RNA(
负链
)
。此后，每条负链又可作为模版在细胞的内质网同时转录
出多个新的正链
RNA
来。
目前关于
Polio
病毒基因组复制所需 引物的研究认为，
病毒基因组
的复制可能有两种模式：①病毒
VPg
蛋白首先 结合于所合成的正链和负链
RNA
的
5
’端，然
后以
VPg -pUpU
作为引物进行其互补链的合成
;
②宿主细胞的末端尿甘酸转移酶将多聚尿嘧
啶核苷酸加到模版
RNA
3
’末端，
所形成的发卡结构能够作为自 身引物合成新的互补
RNA
链，
而
VPg
蛋白作为两条链的分隔物。

2.3
装配与释放

随着大量病毒
RNA
在细 胞浆内的堆积，病毒的繁殖过程开始进入子代病毒的装配阶段。
病毒衣壳由
60
个NCVPla
分子组成，
每个分子裂解成
VP0
、
VP3
和
VP1
等，
成为
5S
原体，
再
进一步组装成< br>14S
的五聚体，
12
个五聚体连接成
74S
的空衣壳（原衣 壳）
，是病毒装配的基
本前体。
RNA
进入原衣壳后形成原毒粒，
为
150S
，
但原毒粒也可由五聚体包裹
RNA
形成。
当VP0
蛋白裂解成
VP2
和
VP4
蛋白时，原毒粒最终形成完整 的病毒颗粒。


从病毒感染到子代病毒成熟的时间因细胞而异，一般
5 h
，最短
1h,
长的有
11h
。关于子
代病毒释放的方式，
Lwoff
等认为是“爆炸式”的释放，即
1h
之内大部分释放完毕。有人< br>也指出病毒的释放可能有
3
种方式：①一定时间内陆续释放；②多次
“爆炸式” 释放；③一
次性“爆炸式”释放。

Polio
病毒在被感染细胞中繁殖的过 程，
往往会引起细胞出现病变
(CPE),
而
CPE
的出现
可能与病毒蛋白的合成有关。
CPE
是细胞溶酶体释放的结果。


3.
脊髓灰质炎的分子生物学特征
和致病机制。

脊髓灰质炎病毒基因组
RNA
长约
7
．
5kb
。
基因组分为
5'
端非编码区
、
多聚蛋白编码区
、
3'
端非编码区和
3'
端
Poly(
A)
尾四部分。
其中多聚蛋白编码区编码产生一个多聚蛋白前体
，
分为
P1
、
P2
和
P3
区
; P1
区可经蛋白酶水解产生衣壳蛋白
VP1
、
VP2
、
VP3
和
VP4
，
P2
和
P3
区则可水解产生蛋白酶
、
RNA
复制酶及用于识别细胞
、
调节基因的其他蛋白
。< br>P3
区水解
产生的
3C
蛋白在多聚蛋白前体加工过程中完成绝大多数裂解功能
，
其前体
3CD
也有
3C
的活
性
。
5
个拷贝的
VP1
、
VP2
、
VP3
和
VP4
构成了五聚体
，
12
个五聚体构成二十面体 核壳
。
脊髓灰质炎病毒抗原分为两类
，
致密
(
Density
，
D)
抗原和无核心
(
Coreless
，
C)
抗原
。
D
抗原能诱导机体产生中和抗体
，
因此又称为中和抗原
，
而
C
抗原则不能刺激机体产生抗体

目前认为人是脊髓灰质炎病毒的唯一天然宿主，
因人细胞膜表面有一种受体对病毒
VPI
具有特异亲和力。
实验感染也只发现猩猩和 猴对其易感。
某些毒株可使乳鼠发病。
越低级的
灵长类动物越不易发生神经系统感染，
而易得肠道感染。
组织培养以人胚肾、
人胚肺、
人羊
膜及猴肾细胞最 为敏感，在
Hela
细胞中也易培养，
Hela
细胞膜上有对三个型
Polio
病毒的
共同受体，病毒引起细胞圆缩、脱落等病变。

脊髓灰质炎 病毒按抗原性不同可分为
1
、
2
、
3
型，型间偶有交叉免疫 。不同病毒株的性
能可略有差异，
如有的毒株具有对神经组织的亲和力，
可引起麻痹，
不同毒株之间这种亲和
力可相差
1000
倍之巨，而同型减毒活疫苗株则几乎 已无此毒性，但对热的敏感性则增加了，
并可出现细微的抗原性差异，
且经人肠道反复传代数月 至数年后疫苗株可产生变异如使人体
排病毒时间延长，
对神经细胞毒性增强，
使人体产 生较多干扰素，
故在鉴别野毒株或疫苗株
时应以分子生物学技术的结果为准。
每型病毒 含有二种特异抗原：
一为存在于成熟病毒体内
的
D
（
dense）抗原，另一种为与缺乏
RNA
的空壳病毒颗粒有关的
C
（
co reless
）抗原，存在
于前衣壳（
procapsid
）中，病毒在机体 中和抗体作用下
D
抗原性可转变为
C
抗原性，并失
去使易感细胞发生 感染的能力。

脊髓灰质炎病
毒自口、
咽或肠道粘膜侵入人体后，
一 天内即可到达局部淋巴组织
，
如扁桃体、咽壁淋巴组织、肠壁集合淋巴
组织等处生长繁 殖，并向局部
排出病毒。若
此时人体产生
多量特异抗体，可将病毒控制在局部，形成隐
性感染；否则病毒进一步
侵入血流（第一次病毒血症
）
，在第
3天到达各处非神经组织
，如呼吸道、肠
道、皮肤
粘膜
、心、肾
、 肝
、胰、肾上腺等
处繁殖，在全身
淋巴组织中尤多，并于第
4
日至第
7
日再
次大量进入血
循环（第二
次病毒血症）
，如果
此时血循环中
的特异抗体
已足够将
病毒中和
，
则疾病发展至此为止
，
形成顿挫型脊髓灰质炎
，
仅有上呼吸道及肠道症状
，
而不 出现神经
系统病变。少部分患者可因
病毒毒力强或血中抗体不足以将
其中和，病
毒可随血流经
血脑屏障侵犯中枢神经系统
，病变严重者可发生瘫痪。偶尔病毒也可沿
外周神经传播
到中枢神经系统。特异中和
抗体不易到达中枢神经系统和肠
道，故脑脊< br>液和粪便内病
毒存留时间较长。因此，人体血循环中是否有
特异抗体，其出现的时间早晚和
数量是决定病
毒能否侵犯中
枢神经系统的
重要因素。
< br>多种因素可影
响疾病的
转归，如受凉、劳累、局部刺激、损伤、手术（如预防注射、扁桃 体截除术、拨牙等）
，
以及免疫力低
下等，均有可能促使瘫痪的发生，孕妇如得病易发生瘫痪，年长儿和成
人患者病情较
重，发生瘫痪者多。儿童中男孩
较女孩易患 重症，多见瘫痪。


4
．脊髓灰质炎
感染的临床表现
< br>人
是脊髓
灰质炎
病毒的
唯一天
然宿主
，这是
因为在
人细胞
膜表面
有一
种受体
，
与病毒衣壳上的结构蛋< br>白
VP1
具
有特异的亲和力，使病毒得以吸附
到细
胞上。在< br>临床表现
上，
潜伏期一般
5
～
14
天（
3< br>～
35
天）
。临床症状轻重不等，以
轻者较多；多数可毫无症状，倮可 从鼻咽分泌物及大便中排出病毒，并可产生特异抗体
9
称
无症状型或隐匿型，或隐性感 染）
。少数病人可出现弛缓性瘫痪，按瘫痪病人的病情发展过
程，临床分期如下：

4.1
前驱期



起病缓急不一，大多有低热或中等热 度，乏力不适，伴有咽痛、咳嗽等上
呼吸道症状，或有纳呆，恶心、呕吐、便秘、腹泻、腹痛等消化道症 状。神经系统尚无明显
异常。上述症状持续数小时至
3
～
4
天，患者 体温迅速下降而痊愈（称顿挫型）
，一部分患者
进入瘫痪前期。

4.2
瘫痪前期


可在发病时即出现本期症状，
或紧接前驱期后出现，< br>或二期之间有短暂间
歇（约
1
～
6
天）
，体温再次上 升（称双峰热见于
10%
～
30%
患者以小儿为多）
，出现神经系统
症状如头痛、颈、背、四肢肌痛，感觉过敏。病儿拒抚抱，动之即哭，坐起时因颈背强直不
能前 俯，不能屈曲，以上肢向后支撑，呈特殊三角架体态。亦不能以下颏抵膝（吻膝征）
。