猪轮状病毒病原学研究进展

张婧旭，徐松平

（贵州大学动物科学学院，贵州贵阳550025）

猪轮状病毒（Porcine rotavirus,RV）属于呼肠孤病毒科、轮状病毒属，是一种引起猪群发生消化道疾病的病毒，又称胃肠炎，一般发生于1～8周龄的仔猪群，引起腹泻、呕吐、食欲废绝、脱水等症状。猪轮状病毒1974年第一次从猪粪便中分离得到后陆续各国出现该病毒的报道，呈现全球分布，引起了世界各国的重视。而中国是在1982年被阙玲玲在台湾首次发现，随后全国各省陆续出现该病毒的相关报道。对于猪轮状病毒还没有特效的治疗药物，未研制出优质的疫苗，研究前景十分可观。作为人畜共患病原，RV极大危害着人类和动物的健康，威胁人类生命健康安全，导致巨大的经济损失，是全球范围内一个重要的公共卫生问题。

1 病原学

1.1 形态学特征

病毒粒子外观为形似车轮的圆形病毒粒子，无囊膜，二十面体对称。电镜观察，病毒粒子中间由核酸构成的芯髓，核酸被32个圆柱形呈放射状排列的壳粒包裹，最外层由光滑的薄层样结构构成，芯髓的大小约37～40纳米，呈致密的六角形。病毒粒子由三层衣壳构成，由内层衣壳（VP2和VP3）、中间衣壳（VP6）、外层衣壳（VP7和VP4）组成。在感染粪便和细胞培养物中可见具有感染性的三层衣壳病毒颗粒（光滑S型）和无感染性的双层衣壳病毒颗粒（粗糙R型），具有S型的病毒颗粒直径为75纳米，没有外层衣壳的R型病毒颗粒直径为75纳米。

1.2 基因组结构和功能

轮状病毒的核酸基因由11个分节段的双链RNA(dsRNA)组成，大小约18.2 kb，其每个片段大小约为660～3300bp，被第一层蛋白质外壳（VP2结构蛋白）和依赖性RNA聚合酶(VP1结构蛋白)包裹，编码6种结构蛋白（VP1～VP4/VP6/VP7）和6种非结构蛋白（NSP1～NSP6），只有第11个节段含有编码NSP5和NSP6的两种开放阅读框（OFR），其余的节段只含有一种开放阅读框，且只编码一种蛋白。其中VP4结构蛋白由基因4编码，VP6由基因6编码，VP7由基因9编码。结构蛋白VP3、VP4、VP7和非结构蛋白NSP1、NSP2、NSP4被认为与轮状病毒的致病性有关。VP1～VP3是病毒基因转录和复制过程中不可或缺的蛋白，同时包裹着轮状病毒基因组RNA，VP4抵抗病毒入侵，与病毒黏附、侵入和血凝性相关，当VP4被酶裂解后可增强病毒的感染能力，可以被裂解为VP5和VP8，VP5可以使细胞膜的渗透性增加从而促进病毒进入细胞内，VP8含有能黏附唾液酸的部位。VP6具有抗原特异性，是轮状病毒分组的特异性抗原且与VP1和VP3的转录活性有关。VP7高度保守，具有稳定VP4结构的作用，决定病毒的毒力和免疫原性。VP4和主要的外衣壳蛋白VP7独立定义血清型特异性。非结构蛋白（NSP1～NSP6）与病毒的复制、合成、表达有关。其中NSP4可以内层壳粒结合，帮助病毒通过出芽方式进入内质网腔，从而获得外层衣壳。

1.3 血清型

PoRV分6种结构结构蛋白（VP1～VP4、VP6～VP7）和5/6种非结构蛋白（NSP1～NSP5；NSP6），极少轮状病毒的NSP5可编码NSP6。VP6具有群抗原特性，根据中和试验可分10个群，即A～J(RVA～RVJ)，其中I和J为暂定群，又基于VP6抗原性的不同，将A群进一步分为两个亚群(Ⅰ、Ⅱ亚群)。猪常感染A、B、C、E群，甲型又称典型轮状病毒(即A群)和非典型轮状病毒或者副轮状病毒（除A以外的其他群）。早期，根据不同大小的dsRNA在聚乙烯凝胶电泳迁移速度的不同，条带大小的差异，A群RV在4个区的片段数分别为4∶2∶3∶2，B群为4∶2∶2∶3，C群为4∶3∶2∶2，除了片段7～11之外，E群和B群相似。VP4和VP7具有型特异抗原表位，VP4决定P基因型，VP7决定G基因型，根据VP4和VP7的差异可分为多个血清型。目前，人和动物鉴定出35种G型、50种P型和18种I型。

2 致病机制

成熟的轮状病毒才具有传染性。自然感染猪轮状病毒时，感染猪只通常不会出现很严重的临床症状或亚临床疾病。猪轮状病毒主要感染的部位是上2/3的成熟小肠绒毛上皮细胞（IECs）,一般不引起组织学改变，只会损害少量的肠细胞，不损害肠隐窝细胞，这是和一般引起腹泻疾病的病毒细菌的一大区别。猪轮状病毒作用于成熟的IECs，并使其上皮细胞的功能减退乃至死亡；感染猪轮状病毒的IECs的细胞胞浆会失去一部分电解质，致使线粒体肿胀，被感染的小肠绒毛变短、变稀疏，微绒毛不规则，IECs会发生溶解、脱皮，临床上感染后表现的疾病严重程度是与绒毛变短程度和小肠腔内缩短的小肠绒毛分布情况有很大关联。由于猪轮状病毒的感染致使分化成熟的IECs丢失，并被立方上皮细胞覆盖，在巨噬细胞、肠上皮细胞的内质网空隙和线粒体内以及肠固有层杯状细胞内可见病毒粒子，会降低小肠消化吸收功能，造成D-木糖吸收障碍，乳糖酶等分泌减少，胃蠕动异常以及双糖酶缺乏，影响糖的吸收，降低肠道内乳糖酶的生物活性，进而导致小肠腔内滞留一定量未被消化吸收的乳糖，小肠腔内滞留过多乳糖会增高小肠内容物的渗透压，最终出现渗透性腹泻，以及奶中未消化的乳糖会促进细菌的生长，从而加剧腹泻。

3 小结

长久以来猪群腹泻是一大难题，而近几年猪轮状病毒引起的猪群腹泻，尤其是仔猪腹泻频繁暴发，给养猪场带来巨大的经济损失。由于常伴有多种细菌病毒的混合感染，导致对临床诊断无法准确地判断病因，且无特效治疗药物，暂无理想的猪轮状病疫苗，疫苗研究上仍然有较大的发展空间，因此猪轮状病毒的研究还处于较为基础阶段，有很大的研究空间。对于轮状病毒的致病机制还有待深入研究，致腹泻机制未被完全阐述，目前已知非结构蛋白NSP4具有毒性，但它并不会引起组织学变化，而临床上仔猪发病会有IECs的黏膜脱落的现象，因此还存在其他毒素致病，已知结构蛋白对病毒的致病机制有着非常重要的作用，结构蛋白VP4和VP7具有黏附作用，可通过黏附作用作用于IECs黏膜致病，目前已知结构蛋白VP3具有一种鸟苷转移酶和甲基化转移酶，可对宿主作用，产生毒性，但致病机制不太清楚。本文通过对轮状病毒的致病机理的研究，旨在为猪轮状病毒疫苗的研究提供参考。