委內瑞拉馬腦炎病毒(Venezuelanequineencephalomyelitisvirus,VEEV)委內瑞拉馬腦炎(簡稱VEE)首先在1935年報道於哥倫比亞,翌年蔓延至委內瑞拉。1938年,Kubes和Rios在委內瑞拉的一次嚴重暴發流行中由一匹病驢分離到病毒,並確定為委內瑞拉馬腦炎病毒(簡稱VEEV)。本病可引起嚴重的經濟損失,而且危害人類。據統計,在哥斯達黎加1970年的一次嚴重流行中,某些馬群的自然感染率高達43%,感染馬的死亡率達64%。在哥倫比亞1967年底到1968年初的一次暴發流行中,就死亡50000~100000匹馬。顯然與當時很高的媒介昆蟲密度有關。在馬匹大批發病的同時,常伴有人類病例的發生。患者大多呈流感樣症狀,但也有出現神經症狀者,特別是在兒童,該病有較高的死亡率。在1962~1963年哥倫比亞和委內瑞拉的一次馬匹嚴重暴發流行中,分別有3000和23283人發病,死亡20人和156人。在1969年厄瓜多爾的一次暴發流行中,死亡27000匹馬,並有32000人發病,死亡190人。
1.形態特征VEEV的形態不易與EEEV和WEEV相區別。細胞培養物內以及實驗動物神經組織和其它組織內的病毒粒子的形態特征基本一致,一般呈球形,囊膜表麵具有明顯的微細纖突。負染時的病毒粒子直徑為60~70nm。核衣殼直徑30~35nm,呈六角形。超薄切片中的病毒粒子直徑為55nm,有一電子密度高的中空核心以及清晰的暈圈。這個暈圈就是帶有纖突的囊膜。瀕死期鼠腦的神經細胞內通常含有許多所謂的毒漿灶,直徑達1μm左右,由細顆粒狀或細纖毛樣物質構成。灶內含有病毒核衣殼,但也有些病毒核衣殼附著在毒漿灶的表麵。同時在整個細胞漿中也有大量分散的核衣殼。核衣殼隨後移行至胞漿膜,並在通過胞漿膜時獲得囊膜,最後出芽,逸出於細胞外或進入細胞漿的空泡內。細胞外的病毒粒子較少成堆存在。但當空泡中集聚大量病毒粒子,而在細胞崩潰後空泡仍能保持其原來結構時,往往可在細胞外看到這種病毒粒子的大量堆集狀態。強毒感染後18~20小時死亡的小鼠腦細胞內,不易見到完全的病毒增殖過程,雖然幾乎在每個神經細胞內都能找到核衣殼,但其數量遠比毒力較低因而引起較長病期的毒株為少。細胞外的帶囊膜病毒粒子也要少得多,極少見到成堆的病毒粒子。這可能是動物機體死亡太快,影響病毒粒子充分發育的緣故。
2.分子生物學VEEV的基因組結構特征以及複製、轉錄和翻譯等功能與EEEV和WEEV等甲病毒完全一樣。基因組為單股正鏈RNA,強毒代表株——特立尼達驢毒株(簡稱TRD株)和它傳代致弱的弱毒疫苗株TC83的全基因序列已被測定,病毒基因全長11444nt(不包括帽核苷酸和Poly(A)尾),5端有帽結構,3端有Poly(A)尾。病毒的非結構蛋白和結構蛋白分別由42S基因組RNA和26S亞基因組RNA翻譯合成。病毒囊膜中含有2種糖蛋白,E1和E2。它們在囊膜中也形成異二聚體結構。與其它甲病毒一樣,E2也是主要的保護性抗原蛋白,可刺激機體產生中和抗體和血凝抑製抗體。特定序列肽的免疫試驗表明,E2的N端具有較好的免疫原性,化學合成的N端25肽或19肽免疫小鼠後均可保護小鼠免於致死量的強毒攻擊。單抗研究結果表明,囊膜糖蛋白E1有5個非重疊的抗原位點,在空間上形成8個單抗識別的抗原表位(epitope),E11,E13和E15位點與毒株間的交叉反應有關,針對5個位點的單抗均不能中和病毒的感染性。E2上有6個抗原位點,形成20個單抗識別的抗原表位。其中4個位點和13個抗原表位的單抗均有免疫保護活性。E22和E26位點的單抗可中和病毒和抑製病毒的血凝活性,E23位點的單抗隻抑製血凝,但是針對E23位點上構象依賴型抗原表位的單抗有較強的免疫保護作用。此外,E2上還有病毒與細胞受體結合的位點,這一位點同樣有中和抗原活性。E1和E2抗原位點上某些氨基酸的突變,如E11的206位,E22的57和59位,E26的180、182、213、214和216位以及E23的232位氨基酸殘基的突變,都可導致毒株逃脫中和抗體反應。David等(1989)成功地構建了噬菌體T7啟動子調控的VEEVTRD株全長cDNA轉錄質粒,在T7RNA聚合酶催化下,可在試管中合成有感染性的全長病毒RNA。這為直接進行病毒基因組的定點突變以及研究特定序列的功能,提供了極大的方便。應用這一質粒進行的基因突變分析,首次證明病毒基因組5端非編碼區和E2基因與病毒毒力有關。強毒TRD株E2上某些氨基酸突變,如76位或209位的氨基酸突變為賴氨酸等,病毒的毒力都將下降或喪失,但是毒力改變並不影響病毒的增殖和免疫原性。因此對E2進行定點突變,將是研製弱毒疫苗的一種快捷而有效的途徑。
3.抗原性VEEV不是一種單一的病毒,它是由一群具有明顯毒力差異,特別是抗原差異的病毒組成的複合群。通常稱其為委內瑞拉馬腦炎病毒複合群(VEEVcomplex)。VEEV複合群由6種抗原相關的亞型組成。Ⅰ亞型是VEEV,Ⅱ亞型是Everglades,Ⅲ亞型是Mucombo,Ⅳ亞型是Pixuna,Ⅴ亞型是Cabassou,Ⅵ亞型是AG80663。各亞型均有自己的代表毒株。屬於Ⅰ亞型的VEEV原先有A、B、C、D、E和F等6個抗原變異株。以後發現A和B是完全一樣的變異株,命名為A/B變異株,所以Ⅰ亞型就隻有5個抗原變異株。所有亞型和抗原變異株中隻有ⅠA/B和ⅠC這2個變異株是致病的,是委內瑞拉馬腦炎的真正病原,主要引起馬暴發流行VEE,並伴隨人的發病,所以稱之為“馬匹流行株”或“流行株”,其它5個亞型及Ⅰ亞型中的D、E和F變異株均是非致病的,則稱為“地方株”。Ⅰ至Ⅳ亞型可以用交叉HI試驗和交叉中和試驗加以鑒別。采用動態HI試驗可以更準確地區別病毒的亞型及其抗原變異株。
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