杯状病毒、呼肠孤病毒和星状病毒

The Caliciviruses, Reoviruses and Astroviruses

凯特·凯兰

水泥地基和一些散落的柱子是美国俄亥俄州布朗森诺沃克小学现在仅存的东西。虽然这所学校在40多年前就被拆除了,但由于该病毒在那里首次出现,过去的40年是病毒大量增长和传播的40年。

根据当时处理诺沃克病毒的医生的说法,诺沃克病毒(现在称为诺如病毒)的第一次爆发产生了“许多呕吐的孩子”。但这仅仅是开始。自从诺如病毒于1968年在俄亥俄州引发首次已知的爆发以来,它已经成为呕吐和腹泻的主要原因,每年有近7亿人被它击倒。

2012年,渴望研究诺如病毒如何如此多产和有弹性的英国科学家甚至创造了一个“人形模拟呕吐系统”。

该系统的昵称“呕吐拉里”显示,在一次抛射病中,诺如病毒颗粒可以传播惊人的3米(近10英尺)。由于感染一个人只需要不到20个病毒粒子,所以感染者的每一滴呕吐物或每克粪便都可能含有足以感染10万多人的病毒。

诺如病毒引起的疾病,通常也被称为肠胃炎,也可以由一系列其他病毒性疾病威胁引起。其中包括相对知名的轮状病毒,它是全球致命腹泻的主要原因,每年在全球造成超过2.5亿例感染,以及不太知名的人类星状病毒。

这三种细菌都使用相似的攻击方式:通过所谓的粪便-口腔途径进入人体。这意味着当人们上厕所后没有洗手,然后把手指放在嘴里时,或者当感染者的呕吐物通过污染的表面和未洗手的手进入新受害者的消化系统时,它们就会进入。

虽然它们有许多相当明显的共同特征,但这些持久性病毒来自三个不同的病原体家族——钙病毒、呼肠孤病毒和星状病毒。这三个都在病毒头号通缉犯

collage of black and white images related to norovirus

亲密无间的大家庭?

不是遗传性的,不是。已知有多种病毒可以感染人类,包括杯状病毒、呼肠孤病毒和星状病毒。但是由于每个家族都是独立进化的,所以它们之间存在显著的基因差异。这意味着,虽然它们都可以感染人类并导致类似的疾病,如肠胃炎,但它们并不密切相关。

主要嫌疑人

除了诺如病毒之外,杯状病毒家族还隐藏着另外两种人类疾病的主要嫌疑病毒——萨博病毒和雷科病毒。在呼肠孤病毒家族中,主要的罪魁祸首是正呼肠孤病毒、细小病毒、轮状病毒和环状病毒。在星状病毒家族中,已知有几种不同的星状病毒株可以导致人类感染。

 

昵称和别名

这三个家族中所有引起人类胃肠炎的病毒都被通俗地称为“胃流感”。

杯状病毒的名字来源于拉丁语花萼,意思是杯子或高脚杯,指的是覆盖在杯状病毒颗粒表面的杯状凹陷。

诺如病毒最初被命名为诺沃克病毒,以俄亥俄州的诺沃克镇命名,在那里它首次在一所小学引起爆发。它通常也被称为“冬季疾病病毒”或“冬季呕吐病毒”,因为疫情往往在较冷的季节爆发,此时人们在封闭的空间里与其他人密切接触的时间更长。

一些科学家将诺如病毒称为“完美的病原体”,因为它具有高度传染性,繁殖性传播,可以存活数周,并且对其宿主不具有致命性。

星状病毒的名字来源于希腊语“astron ”,意思是恒星。

轮状病毒得名于拉丁语“rota”,意思是轮子。它通常没有别名,但有时被称为轮状病毒胃肠炎。

 

显著的特征

杯状病毒家族中的病毒有多个明显的杯形凹坑,使它们具有独特的外观,而一些星形病毒看起来有点像小星星,有五六个点从它们的表面伸出。

在呼肠孤病毒中,轮状病毒因其具有光滑外层的轮状结构而闻名,而正呼肠孤病毒看起来更像表面有微小突起的微型高尔夫球。

two scientific virus illustrations

作案手法

星状病毒附着在称为肠细胞的肠细胞表面的特定受体上,并通过细胞吞噬病毒颗粒的过程进入细胞。一旦进入,病毒释放其RNA基因组,然后复制。随着新的病毒粒子从细胞中产生和释放,它们会造成细胞损伤,并导致腹泻和恶心等症状。

呼肠孤病毒,包括轮状病毒,通过与宿主细胞表面的特定受体结合,并通过一种称为受体介导的内吞作用的过程进入宿主细胞,从而感染人类细胞。在细胞内,呼肠孤病毒在复制前会脱落其外层并释放其基因组。随着新的病毒颗粒从细胞中释放出来,它们会导致细胞溶解——当细胞膜破裂时——从而导致严重腹泻等症状。

帮凶

没有。这三个家族中所有的人类病毒都是通过直接接触传播,不使用帮凶或昆虫之类的媒介从一个人传播到另一个人。换句话说,呼肠孤病毒、星状病毒和杯状病毒传播的唯一真正“帮凶”是缺乏清洁水和良好的卫生设施,以及人们在使用厕所或用受污染的手准备食物后没有正确洗手。

 

普通受害者

婴儿、幼儿和老人是最容易成为这三类病毒受害者的人群。免疫系统被其他健康状况削弱或损害的人也有更高的风险患杯状病毒、呼肠孤病毒或星状病毒感染的严重疾病。

轮状病毒对婴儿和幼儿是一种特别的威胁。虽然疾病侦探警告说,世界上几乎每个五岁以下的儿童都有感染轮状病毒的风险,但他们也估计,90%与轮状病毒相关的死亡发生在非洲和亚洲的发展中国家。

诺如病毒非常适合利用机会在大量老年人或儿童聚集的封闭环境中传播——养老院或老年人日托中心,以及在游戏小组、学校和游轮上。

polaroid photos of three people

臭名昭著的爆发

诺如病毒

自1968年诺如病毒在诺沃克小学首次出现以来,它每年都会在世界各地引发成千上万次小型疾病爆发。除了诺沃克,另一次臭名昭著的诺如病毒袭击发生在2014年一艘名为“海洋探索者”的皇家加勒比游轮上,当时近700名乘客和船员生病。

世界卫生组织估计,全世界每年约有6 . 85亿诺如病毒感染病例,其中包括2亿5岁以下儿童。据估计,诺如病毒每年导致20万人死亡,其中包括5万名儿童,并且由于医疗费用和经济损失,每年在全球范围内造成约600亿美元的损失。

infographic with icons about norovirus

轮状病毒

轮状病毒是全球肠胃炎的主要原因,因此这种病毒攻击者造成的感染和死亡病例在任何国家都很常见。轮状病毒大规模致命爆发的风险在发展中国家或卫生条件差、卫生系统不足以确保广泛接种疫苗的地方更高。

常见危害

轮状病毒通常攻击胃和肠,在那里它引起炎症,导致严重的水样腹泻、呕吐、发烧、腹痛和脱水。

杯状病毒的主要嫌疑病毒是诺如病毒和肥皂草病毒,它们会导致突然呕吐(通常是呕吐),以及严重的腹泻、恶心和胃痛。这些伤害通常是相对短暂的,在大多数情况下会在24至48小时内消失,但幼儿、老人和免疫系统薄弱的人可能会患重病。

虽然星状病毒引起的伤害和症状与其他病毒性腹泻疾病(如诺如病毒和轮状病毒)非常相似,但它们往往不太严重,很少需要药物治疗。

anatomic illustrations showing symptoms of two viruses

调查线索

科学家们坚持不懈地对呼肠孤病毒家族的罪魁祸首进行了一系列调查,他们的工作首先在1998年取得了成果,然后在2006年开发出了抗轮状病毒的疫苗。现在,发现轮状病毒是致命腹泻的主要原因,以及随后开发和广泛使用多种安全有效的疫苗来预防轮状病毒,被全球卫生专家称为医学研究对全球人类健康的最重要贡献之一。

世界卫生组织于2005年首次建议将轮状病毒疫苗纳入美洲和欧洲地区的国家免疫规划。四年后,这一建议被推广到世界所有地区。今天,这些疫苗在100多个国家得到使用,并为因腹泻住院和死亡人数的大幅下降做出了贡献。

对于杯状病毒,研究人员也在进行多方面的调查,寻找安全有效的疫苗来预防感染。对于诺如病毒,美国生物技术公司Moderna正在开发一种名为mrna-1403的疫苗,该疫苗使用信使RNA技术,旨在针对多种病毒株。这种Moderna疫苗的大型全球后期临床试验于2024年夏天开始。

华盛顿大学医学院的另一组美国研究人员也在研究针对轮状病毒和诺如病毒的实验性疫苗。这种潜在的双重疫苗尚未进行大规模试验,它是通过将人类诺如病毒外表面的蛋白质基因整合到实验室轮状病毒株的基因组中而设计的。

对于星状病毒,目前没有批准的疫苗,疾病侦探在该领域的努力处于相对早期的阶段,部分原因是与杯状病毒和呼肠孤病毒相比,这种病毒家族构成的威胁相对较低。

collage of photos about researchers and vaccinations

编者按:
将病毒命名和分类为不同的科和亚科是一个不断发展的、有时有争议的科学领域。

随着科学认识的深入,目前被归类为一个家族成员的病毒可能会被转换或被另一个家族接受,或者被放入一个完全属于自己的新家族。

CEPI的病毒通缉犯系列试图反映关于病毒家族及其成员的最广泛的科学共识,并与国际病毒分类委员会(ICTV)的最新报告交叉引用。

 

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