第08章疱疹病毒科(Herpesviridae)

第八章疱疹病毒科(Herpesviridae)一、概述二、疱疹病毒的基因组结构三、主要参考文献一、概述疱疹病毒是一群较大的有囊膜的双链DNA病毒。最早发现的疱疹病毒有人的单纯疱疹病毒、B病毒和动物的伪狂犬病病毒等。人类的上述两种病毒,均以皮肤和粘膜的疱疹性病变为特证。但后来发现,本科病毒的致病性已远远超出了皮肤和粘膜的范围。五十年代以来,由于病毒学研究技术的提高,相继发现了许多新的疱疹病毒。到目前为止,几乎所有家畜和家禽都有各自的疱疹病毒,但是一种畜禽可能感染几种(型)疱疹病毒,一种疱疹病毒也可能感染几种动物。至今发现的疱疹病毒已有八十余种,分布相当广泛,除家畜外,牡蛎、鱼类、蛙类、鸟类和多种野兽也发生疱疹病毒感染。本科病毒主要侵害外胚层来源的组织,包括皮肤、粘膜和神经组织。初次感染后，往往以潜伏形式长期存在于动物体内,可达多年甚至终生。当遇到适宜条件时,病毒重新激活,致发临床症状明显的复发性感染。近几年来,人们发现某些疱疹病毒可能是哺乳动物和禽类等肿瘤的病原因子,其中马立克氏病病毒是已经确认的首例,医学上也开始注意到某些疱疹病毒与人类癌症的关系。由于疱疹病毒的广泛致病性及其在潜伏感染和致癌方面的作用,这类病毒已引起病毒学者的普遍重视。疱疹病毒科显然含有多个属或群,但因找不到适当的区分方法,目前还没有取得一致的分类意见。Melnick等(1964)曾依据疱疹病毒的感染性质,分为A和B两个亚群。凡在体外培养时,容易从细胞内释放到营养液中的病毒为A群,其中主要的有单纯疱疹病毒、伪狂犬病病毒、牛传染性鼻气管炎病毒、马鼻肺炎病毒、马交媾疹病毒和鸡传染性喉气管炎病毒等。相反,病毒同细胞紧密结合,很难释放到营养液中的为B群,又名细胞结合性病毒,主要有水痘带状疱疹病毒、各种动物和禽类的细胞巨化病毒(Cytomegalovirus)、恶性卡他热病毒、犬疱疹病毒、EB病毒、鸡马立克氏病病毒和蛙疱疹病毒等。Roizman等(1973)建议按病毒的宿主进行分类,也有提议按G+C含量百分比高低进行分类的,但均没有受到普遍采纳。现将较重要疱疹病毒的DNA特性及其原发感染宿主列于表8-1。表8-1疱疹病毒DNA性状及其原发感染宿主病毒习惯名称G+C(%)分子量(×106)原发感染宿主单纯疱疹病毒1型(人疱疹病毒1型)1726人单纯疱疹病毒2型(人疱疹病毒2型)1728人(人疱疹病毒3型)1705(人疱疹病毒4型)1718(人疱疹病毒5型)1716人(马疱疹病毒1型)1716马(马疱疹病毒2型)1717(马疱疹病毒3型)1725(牛疱疹病毒1型)1731(牛疱疹病毒2型)1723牛(牛疱疹病毒3型)伪狂犬病病毒(猪疱疹病毒1型)1731猪猪包涵体鼻肺病毒(猪疱疹病毒2型)(犬疱疹病毒1型)1692(猫疱疹病毒1型)1705(鼠疱疹病毒1型)1718小鼠大鼠细胞巨化病毒(大鼠疱疹病毒2型)豚鼠细胞巨化病毒(豚鼠疱疹病毒1型)1716(兔疱疹病毒1型)鸡传染性喉气管炎病毒(鸡疱疹病毒1型)1704(鸡疱疹病毒2型)1705鸡(火鸡疱疹病毒1型)1706(鸭疱疹病毒1型)鸽疱疹病毒(鸽疱疹病毒1型)国际病毒分类委员会(ICTV)在1995年报告中,将疱疹病毒科分为甲(Alpha)、乙(Beta)和丙(Gamma)三个亚科。各亚科的主要生物学特性见表8-2。表8-2疱疹病毒各亚科的主要特性特征乙丙DNA分子量85×106～110×106130×106～150×10680×106～110×106在细胞培养上病毒较慢(〉24h)不同的增殖速度和传播致细胞病变作用作用慢,细胞先涨大不同播并杀死易感细胞宿主范围宽、窄差别较大较窄感染特征引起细胞巨化,常在侵犯淋巴细胞和淋巴腺体和肾细胞内潜伏样细胞,并在其中潜伏据ICTV1995年第六次报告,甲亚科包括单纯疱疹属(Simplevirus)和水痘病毒属(Varicellovirus)。单纯疱疹病毒属以人疱疹病毒1型(单纯疱疹病毒1型)为代表种,并包括人疱疹病毒2型(单纯疱疹病毒2型)、牛疱疹病毒2型(牛乳头炎病毒)和疱疹病毒B(猕猴疱疹病毒1型)。水痘病毒属以人疱疹病毒3型()为代表种,牛疱疹病毒1型(牛传染性鼻气管炎病毒)、马疱疹病毒1型(马流产病毒)、马疱疹病毒4型(马鼻肺炎病毒)和猪疱疹病毒1型(伪狂犬病病毒)为其暂定种。甲亚科还有许多未分属的病毒:鸭疱疹病毒1型(鸭瘟病毒),蛛猴疱疹病毒,牛疱疹病毒5型(牛脑炎疱疹病毒),犬疱疹病毒1型,山羊疱疹病毒1型,猕猴疱疹病毒2、6、7和9型,鹿疱疹病毒1、2型,马疱疹病毒3型(马交媾疹病毒),马疱疹病毒6型(驴疱疹病毒1型),马疱疹病毒8型(驴疱疹病毒3型),猫疱疹病毒1型(猫鼻气管炎病毒),鸡疱疹病毒1型(鸡传染性喉气管炎病毒),巨足类疱疹病毒1型(袋鼠疱疹病毒),狨疱疹病毒1型。乙亚科包括细胞巨化病毒属(Cytomegalovirus)、鼠巨化病毒属(Muromegalovirus)和蔷薇疹病毒属(Roseolovirus)。细胞巨化病毒属以疱疹病毒5型(人细胞巨化病毒)为代表种。鼠巨化病毒属以小鼠细胞巨化病毒1型为代表种。蔷薇疹病毒属以人疱疹病毒6型为代表种。乙亚科还有许多未分属的病毒:夜猴疱疹病毒1、3型,狨细胞巨化病毒,豚鼠细胞巨化病毒,卷尾猴疱疹病毒1、2型,猕猴疱疹病毒3、4、5和8型(相应为SA6病毒、SA15病毒、非洲绿猴细胞巨化病毒、恒河猴细胞巨化病毒),仓鼠疱疹病毒,马疱疹病毒2型(马细胞巨化病毒),马疱疹病毒5型,马疱疹病毒7型(驴疱疹病毒2型),鼠疱疹病毒2型(大鼠细胞巨化病毒),欧洲和美洲地松鼠细胞巨化病毒,猪疱疹病毒2型(猪细胞巨化病毒,包涵体鼻炎病毒)等。丙亚科包括淋巴潜隐病毒属(Lymphocryptovirus)和细长病毒属(Rhadinovirus)。淋巴潜隐病毒属以人疱疹病毒4型(EB病毒)为代表种,并包括狒狒疱疹病毒,非洲绿猴HHV4样病毒,恒河猴HHV4样病毒,黑猩猩疱疹病毒1、2和3型。细长病毒属以蛛猴疱疹病毒2型为代表种。丙亚科也有许多尚未分属的病毒:恶性卡它热病毒,牛疱疹病毒4型,豚鼠疱疹病毒1型,松鼠猴疱疹病毒,白尾灰兔疱疹病毒,土拨鼠疱疹病毒1型,火鸡疱疹病毒1型,鼠疱疹病毒4型(小鼠疱疹病毒68株)等。此外,鸡疱疹病毒2型(马立克氏病病毒1型),鸡疱疹病毒3型(马立克氏病病毒2型),鹤疱疹病毒,野兔疱疹病毒,鼠疱疹病毒3、5、6和7型以及两栖类和鱼类等的许多疱疹病毒尚未归入某个亚科。本章基本上按照这一分类和命名原则,但适当照顾我国习惯的分类和命名方法,例如将马鼻肺炎病毒和马流产病毒仍按一个病毒种对待,鸡马立克氏病病毒和火鸡疱疹病毒仍按血清型1、2、3分类等等。1.形态结构疱疹病毒系球形带囊膜的较大病毒,直径为120～200nm。主要由核芯、衣壳和囊膜三部分组成。核芯由双股DNA与蛋白质缠绕而成,观察超簿切片标本时,核芯常为均匀一致的圆形电子致密区,但有时也能看到花纹样结构。此点在人类单纯疱疹病毒和马鼻肺炎病毒等尤为常见。核芯直径介于30～70nm之间。病毒衣壳为立体对称的正二十面体,外观呈六角形。衣壳可能由三层组成,中层和内层是无特定形态的蛋白质薄膜。外层衣壳的形态结构是疱疹病毒科的重要特征,它由162个互相连接呈放射状排列且有中空轴孔的壳粒构成。所有疱疹病毒科成员都如此。壳粒的分布排列是规律的:一个二十面体的病毒衣壳,共有12个顶,每个顶上有一个五邻粒(这种壳粒为五角形棱柱,被5个六邻壳粒围绕),总共12个五邻壳粒;每个棱上有3个六邻壳粒(这种壳粒为六角形棱柱,被6个六邻壳粒围绕),30条棱总共有90个六邻壳粒;在每个等边三角形面上有3个六邻壳粒,20个面共有60个六邻壳粒。这样,一个衣壳上的壳粒总数即为12+90+60=162个,其中五邻壳粒12个、六邻壳粒150个。壳粒的大小约为125×95nm,主要成分为多肽(见图8-1)。核芯加上衣壳,称为核衣壳或裸露的病毒粒子,其直径约为85～110nm(图8-2)。在超薄切片的细胞核内,常能观察到大量呈结晶状排列的核衣壳。没有核芯的衣壳称为空衣壳(见图2-15),也是比较常见的,由于没有DNA核芯,所以不具有感染性。位于病毒粒子最外层的包围物称为囊膜,它至少由两层以上的结构组成,质地柔软,厚薄不匀称。在包埋和染色等处理过程中,很容易歪扭和变形,致使负染样品中病毒粒子的外形和直径常不一致。一个囊膜内通常只含一个衣壳,但偶然也能看到含两个以上衣壳的(图8-3)。这种带囊膜的完整病毒粒子,直径通常介于130～220nm之间。很多疱疹病毒的囊膜表面附有纤突,但对其构造和排列情况以及功能等,尚待深入研究。Figure1Herpesvirusmorphology.(Topleft)ReconstructionofaHumanherpesvirus1(HHV-1)capsidgeneratedfromcryo-EMimages.(Bottomleft)Cartoonofoneofthetwentyicosahedralfaces.Pentonsubunitsareshowninblack,hexonsubunitsinwhiteandthepatternoftriplexesandtheirconnectionswithadjacentcapsomers,ingray(Zhou,Chiu,Haskell,Spears,Jakana,RixonandScott,1996).(Center)Schematicrepresentationofavirionwithdiametersinnm.(G)genome,(C)capsid,(T)tegument,(E)envelope.(Right)Cryo-EMimageofanHHV-1virion.(CourtesyofDr.FrazerRixonandDr.WahChiu.)图8-1马鼻肺炎病毒磷钨酸负染标本照片(横杠=100nm)箭头所示为呈三角形整齐排列的壳粒。——自杨盛华图8-2牛乳头炎病毒超薄切片照片(横杠=200nm)——自杨盛华图8-3MD病毒感染组织超薄切片照片在MD大囊膜病毒颗粒内可见到双核衣壳颗粒(箭头)。——自李成在囊膜和衣壳之间还有一个称为皮层的内膜。超薄切片中的皮层为无定形物质,但在负染标本中常呈纤维样。不同疱疹病毒的皮层厚度不同,甚至在同一细胞内增殖的病毒粒子的皮层厚度也不一致。某些疱疹病毒,例如马立克氏病病毒的皮层有时很厚,使病毒粒子的直径增大至250～260nm。总之,所有疱疹病毒科成员的基本形态相同。这种特征的形态结构,是鉴定疱疹病毒的重要依据之一。当今,对某些疱疹病毒性疾病,在结合临床症状和流行病学的基础上,能够通过电镜的病毒形态学检查,迅速作出正确诊断。2.化学组成病毒分子量大于1000×106Da,疱疹病毒的DNA呈双股线状,分子量相当大,为85～150MDa,其中带状疱疹病毒DNA最小,为85MDa,而细胞巨化病毒DNA最大,为150MDa。大多数疱疹病毒的鸟嘌呤和胞嘧啶(G+C)含量较高,两者之和常在35～75%之间,其中含量高的如牛鼻气管炎病毒和伪狂犬病病毒,达72%,但也有含量低的,如犬疱疹病毒,只含33%。成熟病毒约含33种多肽,分子量为15～275KDa。在感染细胞中可检出至少20种病毒结构蛋白,分子量在12～222KDa之间。大约一半的蛋白质是表面囊膜糖蛋白,主要病毒囊膜糖蛋白引起中和抗体。在囊膜上可能存在一个Fc受体。囊膜除蛋白质外,还含有几乎与糖蛋白一样多的糖类及部分脂质。近年来的实验研究发现,某些疱疹病毒株之间在化学组成上有相当密切的关系。根据疱疹病毒在化学组成和形态结构方面存在的共性,一些研究者认为,疱疹病毒的所有成员,可能均由同一“祖先”演化而来。近年来对疱疹病毒基因组及结构蛋白等方面的研究取得了飞速发展,对基因结构的研究表明,它由末端重复序列(TR)和内部重复序列(IR)所组成。重复序列的数量和长度，在不同的疱疹病毒有较大的差异。比较疱疹病毒基因组的结构，发现有以