人类鼻病毒C组研究进展*

张 爽 于爱莲

(泰山医学院病原学教研室，山东 泰安 271016)

人鼻病毒(human rhinovirus，HRV)是引起普通感冒最常见的病原体之一[1]，近年来发现，HRV感染也会引发肺炎等下呼吸道感染[2]，并与哮喘[3]、慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)[4]以及囊性纤维化[5]等严重呼吸道疾病的急性加重密切相关。HRV还可能会导致中耳炎[6]和窦炎[7]等疾病的发生。以往根据VP4/VP2编码区的系统进化关系可将HRV分成A、B两组。2006年Lamson等人在检测流感样病人的临床样本时发现了一个新的HRV组：HRV-C组[8]，他们进行了VP1、VP4/VP2、以及5’非翻译区(5’UTR)序列的比较分析，证实这些毒株不同于已知的HRV-A和B组，因此将其归为HRV-C组。

近年来，各国学者在HRV-C的基因结构特点、流行病学特征、临床致病及治疗上均已取得一定进展。美国的一项研究称HRV-C在HRV阳性样本中所占比例较高，且检出HRV-C阳性患者的住院率较高、病情较为严重[9]。故对HRV-C的研究进展做一综述。

1 病原的发现及基因结构特点

1956 年Price等[10]用组织培养的方法分离出了第1 株HRV ，至今已有超过120 个血清型被鉴定分离。HRV是感染人类的血清型最多的病毒。2006年Lamson等人在检测2004-2005年流感样病人标本时应用MassTag Polymerase-Chain-Reaction(PCR)检测和VP4区段系统进化树的建立和分析，发现了除A组和B组之外的新HRV分组：HRV-C组[5]。随后世界各地先后发现这一HRV新群组，并归入HRV-C组。Simmonds等根据HRV VP1区序列差异>13%建议将目前发现的不同特征的HRV-C各株分为33个亚型。由于已知的大多数HRV-C测定的基因序列是VP4/VP2区段，他们又根据HRV VP4/VP2区段差异>10%将现有的HRV-C组各株暂时分为28个亚型，待它们的VP1区序列确定后再统一分组[11]。这样就使得不同时间和地区分离到的HRV-C组各株之间的基因序列能够有一个统一的比较标准。

鼻病毒归属于小核糖核酸病毒科肠道病毒属，直径约27～30 nm。病毒衣壳呈二十面立体对称结构，无包膜。病毒核心为单股正链RNA，长约7200个核苷酸，首先是5’UTR，长约650个核苷酸，接着是唯一一个读码框，长约6500个核苷酸，结尾3’UTR，长约50个核苷酸。读码框翻译成的蛋白被蛋白酶裂解为11个蛋白片段，包括4 种结构蛋白：VP1、VP2、VP3、VP4和7种非结构蛋白2A、2B、2C、3A、3B、3C和3D[12]。其中VP1、VP2、VP3在病毒的外层，组成蛋白衣壳，VP4在衣壳内部。四种结构蛋白组合成相同的60 个壳粒，呈二十面体围绕着核心RNA。4种结构蛋白中，VP1 是产生保护性抗体的主要抗原[13]，7种非结构蛋白和病毒复制有关。非结构蛋白中的3C蛋白是病毒复制所必须的酶，在病毒复制过程中3C蛋白酶对翻译出的前体蛋白的大多数酶切位点发挥着不可取代的作用。该酶的活性部位含有半胱氨酸，基因序列高度保守，而且宿主细胞中没有同源性位点存在，故常作为药物作用靶点的研究热点[14]。HRV-C作为HRV的一个新分组，它的基因组结构符合上述描述。不同的是HRV-C的基因组较HRV-A、HRV-B短，它的裂缝是一个蛋氨酸-丝氨酸蛋白对，而HRV-A是一个谷氨酰胺-丝氨酸蛋白对，HRV-B是一个天冬酰胺-丝氨酸蛋白对。这种改变的意义还需进一步的研究才能了解[15]。

2 流行病学特征

HRV-C的流行病学特征同HRV总的流行病学的研究结果大体一致，传染源主要是患者以及病毒携带者，在人与人之间主要是通过呼吸道分泌物传播[16]，直接接触也可能传播。各血清型在感染人体后可产生部分交叉免疫。血清学抗体检测证实HRV在全世界范围内均有感染全年均可发病。与大多数呼吸道病毒一样，HRV感染也有明显的季节分布：早春和初秋是HRV的高发时节[17]，每年的流行时间随当地气候的变化而变化，尤其在气温急剧下降时检出较多。然而，世界各地检出HRV-C的报道阐述的流行季节有所不同：澳大利亚McErlean等人的研究中显示，HRV-C在春季检出率较高[18]；美国[19]和我国[20]报道在早冬和晚春检出率较高；香港[15]、西班牙[21]和日本[22]报道的HRV-C的检出高峰在秋冬季。HRV发病率在人婴幼儿时期较高并随着年龄的增长逐渐降低，且在性别上没有显著差异。近年的流行病学研究显示各人群对HRV-C也普遍易感，且儿童中的感染率较成人高，并可引起哮喘加重等严重呼吸道疾病[23]。虽然经过长时间整理完善，HRV-C的流行病学资料仍局限在部分国家和地区，需要进一步研究整理。

3 临床致病

HRV-C感染与HRV A、B组感染后的临床症状十分相似，可有流涕、咽痛、咳嗽以及发热等普通感冒的表现。大多数研究认为，HRV-C感染更易引发严重下呼吸道感染和哮喘，并使患者住院率增高。儿童在感染HRV-C后最普遍的诊断为急性上呼吸道感染，而成人较多为下呼吸道感染，最多诊断是肺炎。婴幼儿在感染了HRV-C后，更可能使原有哮喘加重[24]。感染病毒的数量和疾病的严重程度在一般情况下成正比，但HRV-C感染的量与其所引发的哮喘加重的程度和持续时间没有明显关系[25]。

近年来，国内外学者做了大量关于HRV-C的流行病学研究，在2004～2005年对非洲儿童急性喘息性疾病中的HRV检测得出，HRV-C检出率明显高于另外两个组[26]。对美国住院儿童2003年到2005年的HRV检测得出HRV-C不仅检出率高，且感染HRV-C会导致更高的住院率、疾病预后迁延，还可能引发更为严重的呼吸道疾病以及无症状HRV持续外排[9]。对2008年巴西门诊就诊的儿童患者HRV流行动态监测结果表明，HRV-C在急性呼吸道感染儿童患者中占主导地位，在门诊就诊的哮喘儿童患者中HRV-C检出率高达总HRV感染儿童的60.7%，在无哮喘史的儿童患者中检出率高达69.6%[27]。在对西班牙儿童2004-2008年HRV的连续监测中，发现HRV-C与哮喘加重、反复喘息性疾病发作以及支气管炎等密切相关[28]。此外，HRV-C感染还可能引发儿童囊性纤维化急性加重[5]，也可能会引起婴幼儿严重呼吸道疾病，严重时有可能威胁生命[29]。

4 治 疗

目前还没有针对感染HRV-C后引发的呼吸道疾病的治疗研究，推测感染HRV-C后的治疗应该与感染HRV后的治疗情况相同。迄今只有鼻内干扰素的使用被证实有预防天然HRV感染的效果。但，由于鼻内干扰素长期使用会导致局部粘膜偏狭，且对已感染的HRV引起的感冒没有治疗作用[30]，限制了它的临床应用。

用于治疗的抗HRV感染药物目前的研究方向主要集中在作用于病毒的吸附、脱壳、核酸复制及蛋白合成等几个过程[31]。HRV感染的第一步是与宿主细胞表面的特异受体：细胞间黏附因子-1(intercellular adhesion molecule 1 ，ICAM-1)结合。病毒吸附抑制剂曲马拉奇(tremacamra)[32]是可溶性的细胞黏附因子，它可与HRV结合从而阻断HRV与宿主细胞表面ICAM-1结合以起到治疗作用。曲马拉奇在活性测试中表现出了较好的抗HRV活性，目前尚未观察到大的毒副作用。普拉康纳利(Pleconaril)是一种作用于衣壳蛋白的HRV抑制剂，主要通过抑制病毒的脱壳和黏附阻断HRV感染。在治疗HRV引起的普通感冒中普拉康纳利被认为有效[33]，且已被用来治疗过许多严重的肠道病毒感染以及1例HRV感染的骨髓移植患者被证实有效[34]。但，服用该药的受试者也同时出现了胃肠道功能紊乱等不良反应。吡罗达韦(pirodavir)[35]是除普拉康纳利的另一作用于衣壳蛋白的HRV抑制剂，它针对VP1疏水口袋，通过抑制病毒的脱壳和/或病毒黏附到宿主细胞阻断HRV感染。吡咯达韦应用后病毒脱落显著减少，有阻止HRV引发疾病的效果，但目前没有观察到临床疗效。恩韦肟(enviroxine)是一个经典的病毒RNA复制抑制剂，具有良好的抗HRV活性，缺点在于口服生物利用度较差，其毒副作用也限制了它的应用，经改造的药物正在进一步研究中[36]。HRV蛋白合成抑制剂主要是3C蛋白酶抑制剂[37]，它能够有效抑制HRV前体蛋白的切割，阻断病毒复制。芦平曲韦(rupintrivir)是一种正在研制的3C蛋白酶抑制剂，它对实验条件下感染的HRV受试者能显著减轻疾病症状，但对自然条件下感染的受试者却没有明显的效果[38-39]，有关它的研究目前仍在进行。

虽然关于治疗和预防HRV的药物一直在研究和不断取得新的进展，但目前真正用于治疗的药物很少，所以仍需有效的抗病毒预防药物和治疗药物。

5 展 望

目前生物技术飞速发展，各种针对病毒检测技术不断开发和应用。HRV-C就是通过PCR技术和基因系统进化分析发现的不同于传统A组和B组的HRV新分组。经过长时间各国研究人员的系统监测和分析，在HRV-C的基因结构特点、流行病学特征和临床致病等方面都有了一定的研究成果。尤其是近年来的流行病学研究发现，HRV-C在世界各地的检出率不断增高，在许多地区甚至成为了HRV A、B、C三组中检出率最高的型别，并且与哮喘加重等严重呼吸道系统疾病的发生密切相关，这提示了我们加强监测的必要性。与此同时，为了控制HRV感染，尤其是HRV-C的感染，针对HRV 预防和治疗的药物也一直在研究并不断取得新的进展，但目前为止仍需要能够投入实际临床应用的抗HRV药物。相信随着研究的深入，终将能够开发出可大范围应用于临床抗人鼻病毒的预防及治疗的药物，阻断HRV-C的传播，治疗HRV-C引发的疾病，从而防止HRV-C引发严重的公共卫生事件。

[1] Brown PK, Taylor-Robinson D. Respiratory virus antibodies in sera of persons living in isolated communities[J]. Bull WHO, 1966,34(6):895-900.

[2] Hayden FG. Rhinovirus and the lower respiratory tract[J]. Rev Med Virol,2004, 14(1):17-31.

[3] Rawlinson WD, Waliuzzaman Z, Carter IW, et al.Asthma exacerbations in children associated with rhinovirus but not human metapneumovirus infection[J]. J Infect Dis, 2003,187(8): 1314-1318.

[4] Seemungal T, Harper-Owen R, Bhowmik A, et al. Respiratory viruses, symptoms, and inflammatory markers in acute exacerbations and stable chronicobstructive pulmonary disease[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2001, 164(9): 1618-1623.

[5] de Almeida MB, Zerbinati RM, Tateno AF, et al. Rhinovirus C and respiratory exacerbations in children with cystic fibrosis[J]. Emerg Infect Dis, 2010,16(6):996-999.

[6] Pitkäranta A, Jero J, Arruda E, et al. Polymerase chain reaction-based detection of rhinovirus, respiratory syncytial virus, and coronavirus in otitis media with effusion[J]. J Pediatr,1998,133(3):390-394.

[7] Pitkäranta A, Arruda E, Malmberg H, et al. Detection of rhinovirus in sinus brushings of patients with acute community-acquired sinusitis by reverse transcription-PCR[J].J Clin Microbiol, 1997,35(7):1791-1793.

[8] Lamson D, Renwick N, Kapoor V, et al. MassTag polymerase-chain-reaction detection of respiratory pathogens, including a new rhinovirus genotype, that caused influenza-like illness in New York State during 2004-2005[J].J Infect Dis, 2006,194(10):1398-1402 .

[9] Iwane MK, Prill MM, Lu X, et al. Human rhinovirus species associated with hospitalizations for acute respiratory illness in young US children[J]. J Infect Dis,2011,204(11):1702-1710.

[10] Price WH. The isolation of a new virus associated with respiratory clinical disease in humans[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 1956,42:892-896.

[11] Simmonds P, McIntyre C, Savolainen-Kopra C, et al. Proposals for the classification of human rhinovirus species C into genotypically assigned types[J].J Gen Virol, 2010,91(10):2409-2419.

[12] Palmenberg AC, Rathe JA, Liggett SB. Analysis of the complete genome sequences of human rhinovirus[J].J Allergy Clin Immunol, 2010,125(6):1190-1199.

[13] Linsuwanon P, Payungporn S, Suwannakarn K, et al. Complete coding sequence characterization and comparative analysis of the putative novel human rhinovirus (HRV) species C and B[J].Virol J, 2011,8:5.

[14] Bjorndahl TC, Andrew LC, Semenchenko V, et al. NMR solution structures of the apo and peptide-inhibited human rhinovirus 3C protease (Serotype 14): structural and dynamic comparison[J].Biochemistry, 2007,46(45):12945-12958.

[15] Lau SK, Yip CC, Tsoi HW, et al. Clinical features and complete genome characterization of a distinct human rhinovirus (HRV) genetic cluster, probably representing a previously undetected HRV species, HRV-C, associated with acute respiratory illness in children[J].J Clin Microbiol, 2007,45(11):3655-3664.

[16] Monto AS.Epidemiology of viral respiratory infections[J].Am J Med, 2002,112:4S-12S.

[17] Xiang Z, Gonzalez R, Wang Z, et al. Human rhinoviruses in Chinese adults with acute respiratory tract infection[J]. J Infect,2010,61:289-298.

[18] McErlean P, Shackelton LA, Lambert SB, et al. Characterisation of a newly identified human rhinovirus, HRV-QPM, discovered in infants with bronchiolitis[J]. J Clin Virol, 2007,39(2):67-75.

[19] Miller EK, Edwards KM, Weinberg GA, et al. A novel group of rhinoviruses is associated with asthma hospitalizations[J].J Allergy Clin Immunol, 2009,123(1):98-104.

[20] Jin Y, Yuan XH, Xie ZP, et al. Prevalence and clinical characterization of a newly identified human rhinovirus C species in children with acute respiratory tract infections[J].J Clin Microbiol, 2009,47(9):2895-900.

[21] Calvo C, Garcia ML, Pozo F, et al. Role of rhinovirus C in apparently life-threatening events in infants, Spain[J].Emerg Infect Dis, 2009,15(9):1506-1508.

[22] Kaida A, Kubo H, Takakura K, et al. Molecular epidemiology of human rhinovirus C in patients with acute respiratory tract infections in Osaka City, Japan[J]. Jpn J Infect Dis, 2011,64(6):488-492.

[23] Lau SK, Yip CC, Lin AW, et al. Clinical and molecular epidemiology of human rhinovirus C in children and adults in Hong Kong reveals a possible distinct human rhinovirus C subgroup[J].J Infect Dis, 2009,200(7):1096-1103.

[24] Bizzintino J, Lee WM, Laing IA, et al. Association between human rhinovirus C and severity of acute asthma in children[J].Eur Respir J, 2011,37(5):1037-1042.

[25] van Elden LJ, Sachs AP, van Loon AM, et al. Enhanced severity of virus associated lower respiratory tract disease in asthma patients may not be associated with delayed viral clearance and increased viral load in the upper respiratory tract[J].J Clin Virol, 2008,41(2):116-121.

[26] Smuts HE, Workman LJ, Zar HJ. Human rhinovirus infection in young African children with acute wheezing[J].BMC Infect Dis, 2011,11:65.

[27] Moreira LP, Kamikawa J, Watanabe AS,et al. Frequency of human rhinovirus species in outpatient children with acute respiratory infections at primary care level in Brazil[J].Pediatr Infect Dis J, 2011,30(7):612-614.

[28] Calvo C, Casas I, García-García ML, et al. Role of rhinovirus C respiratory infections in sick and healthy children in Spain[J].Pediatr Infect Dis J, 2010,29(8):717-720.

[29] Calvo C, Garcia ML, Pozo F, et al. Role of rhinovirus C in apparently life-threatening events in infants, Spain[J].Emerg Infect Dis, 2009,15(9):1506-1508.

[30] Gwaltney JM Jr, Winther B, Patrie JT, et al. Combined antiviral-antimediator treatment for the common cold[J].J Infect Dis, 2002,186(2):147-154.

[31] Shih SR, Chen SJ, Hakimelahi GH, et al. Selective human enterovirus and rhinovirus inhibitors: An overview of capsid-binding and protease-inhibiting molecules[J]. Med Res Rev, 2004,24(4):449-474.

[32] Turner RB, Wecker MT, Pohl G, et al. Efficacy of tremacamra, a soluble intercellular adhesion molecule 1, for experimental rhinovirus infection: a randomized clinical trial[J]. JAMA， 1999，281(19):1797-1804.

[33] Hayden FG, Herrington DT, Coats TL, et al . Efficacy and safety of oral pleconaril for treatment of colds due to picornaviruses in adults: results of 2 double-blind, randomized, placebo-controlled trials[J]. Clin Infect Dis, 2003,36(12):1523-1532.

[34] Rotbart HA, Webster AD. Treatment of potentially life-threatening enterovirus infections with pleconaril[J].Clin Infect Dis, 2001,32(2):228-235.

[35] Hayden FG, Andries K, Janssen PA. Safety and efficacy of intranasal pirodavir (R77975) in experimental rhinovirus infection[J]. Antimicrob Agents Chemother, 1992,36(4):727-732.

[36] Heinz BA, Vance LM. Sequence determinants of 3A-mediated resistance to enviroxime in rhinoviruses and enteroviruses[J].J Virol, 1996,70(7):4854-4857.

[37] Binford SL, Weady PT, Maldonado F, et al. In vitro resistance study of rupintrivir, a novel inhibitor of human rhinovirus 3C protease[J]. Antimicrob Agents Chemother, 2007,51(12):4366-4373.

[38] Hayden FG, Turner RB, Gwaltney JM, et al. Phase II, randomized, double-blind, placebo-controlled studies of ruprintrivir nasal spray 2-percent suspension for prevention and treatment of experimentally induced rhinovirus colds in healthy volunteers[J].Antimicrob Agents Chemother, 2003,47(12):3907-3916.

[39] Dragovich PS, Prins TJ, Zhou R, et al. Structure-based design, synthesis, and biological evaluation of irreversible human rhinovirus 3C protease inhibitors. 8. Pharmacological optimization of orally bioavailable 2-pyridone-containing peptidomimetics[J].J Med Chem,2003,46(21):4572-4585.