
第二节 人腺病毒的特性与致病性
人腺病毒的外观为对称分布的二十面体,直径为70~100nm,主要壳蛋白有六邻体(hexon)、五邻体(penton)和纤突(fiber)。六邻体表面有许多抗原表位,主要位于其顶尖的LoopI和LoopZ区。其中,LoopI由6个高变区构成(HVR 1~6),LoopZ由高变区HVR7构成。这两个区域包含六邻体上超过99%的血清型特异表位,可以刺激机体产生中和抗体,也是常规血清型别鉴定点。目前随着分子生物学的发展,检测基因结构的差别已成为人腺病毒分型的主要依据。
根据美国国家生物技术信息中心(NCBI)人腺病毒工作组的最新资料,截至2019年7月,已发现和确认了103个基因型别。人腺病毒的传统分型主要依赖血清中和反应和血凝抑制试验。依据病毒的血凝特点、基因同源性、致瘤潜力及临床致病性等特性,人腺病毒又分成7组(A~G)。A组有4个型别,B组有16个型别,C组有6个型别,D组最多,共有73个型别,E组和G组各有1个型别,F组有2个型别。上述7组腺病毒中,B、C、E组病毒主要与呼吸道疾病有关,A、D、F、G组病毒主要与胃肠道疾病相关,D和E组病毒还与眼部疾病有关,此外A组病毒感染可引起啮齿类动物的肿瘤。因为用于型别鉴定的全套抗体不易获得,基于全基因组测序(whole genome sequencing)及种系基因组学(phylogenomics)基础上的基因型别的分析和鉴定,已经完全替代了血清学方法,成为当前和今后人腺病毒感染鉴定和分型的主要方法。
高分辨率HAdV基因组资料的获得,使我们可以洞察这种人类病毒病原体的分子进化特点,并发现最初认为比较稳定的HAdV双链DNA病毒基因组也出现了点突变和遗传漂移,呈现明显不稳定的特征,而且当不同基因型HAdV共感染时,可以发生同源重组产生新的型别和病原体。这种分子进化机制可以使原本不致病的病毒型别转变成为高度传染性和致病性的新型别病毒,原本肾脏嗜性的病毒转变成为高度传染性的呼吸道病毒。
1962年,发现腺病毒12型感染体外培养的小鼠细胞后可以引起肿瘤,首次证明人类病毒可以在动物诱发恶性肿瘤,并可用于癌症发生机制的研究,然而截至目前尚未发现腺病毒感染与人类肿瘤的关系。腺病毒也已广泛用于分子和细胞生物学、免疫学和系统生物学的研究,包括病毒和细胞的基因表达和调节、DNA复制及细胞生命周期,此外,改构的腺病毒作为载体已经广泛用于基因治疗和基因疫苗研究。
腺病毒的散发感染较为普遍,暴发感染多见于居住拥挤的群体中,特别是学校和军营,是军营新兵呼吸道疾病的主要病因。此外免疫低下人群也是腺病毒的易感人群。在20世纪60年代,曾有报道腺病毒感染了多达80%的参加新训的士兵,其中约20%需要住院治疗。在美国北部和中西部的军事基地,新兵入伍后腺病毒的平均感染率每月高达6%~16.7%,而在美国南部和西部的基地,感染率也达到了每月2.3%~2.6%。腺病毒感染也是许多儿童疾病的重要病因,约15%的婴幼儿胃肠炎是由腺病毒感染所致,而在住院的肺炎患儿中,约10%是由腺病毒感染引起。虽然腺病毒感染多为自限性,但是重症病例也时有发生,人腺病毒感染导致的死亡病例自20世纪80年代后有所降低,但近几年有所回升,特别是在年幼的儿童、骨髓和器官移植患者及其他免疫缺陷患者。近年,高致病性变异毒株的出现和流行,对人类构成了新的威胁。
腺病毒主要经飞沫传播,也可经粪-口途径或污染物的接触传播,偶尔也可在分娩时经子宫颈部的分泌物在宫内感染胎儿或经器官移植感染受者。由于腺病毒为非囊膜病毒,因此其对脂溶剂有一定的抵抗力。
腺病毒引起的呼吸道感染可以全年散发、流行或暴发流行,通常腺病毒呈地方性的全年散发,但是腺病毒引起的暴发流行在过去几十年常有报道。最常分离到的血清型是C组的1、2、5和6型,B组的3、7和55型。最近一项来自古巴的研究显示,D组也是引起呼吸道感染暴发流行的主要病原。在中国,最常报道引起呼吸道感染暴发流行的型别是3型和7型。2006年,陕西岐山发生一起疑似11型人腺病毒感染暴发流行,导致1人死亡,而此前该型腺病毒在世界范围内很少报道引起呼吸道感染暴发流行,后经基因测序表明为11型和14型的杂交型别,即人腺病毒55型。