生物學性狀
基本形態
流感病毒的結構特徵為形態上的多型性,如:絲狀、桿狀,但大多數為球形或橢圓形。病毒大小為:絲狀病毒長度400~600nm,球狀病毒直徑80~120nm。
結構
流感病毒為有包膜的單股負鏈RNA病毒。電鏡下觀察病毒體的結構由內向外依次為:核衣殼、包膜及刺突。
核心
由核酸與核蛋白組成。流感病毒RNA分節段,甲、乙型由8個節段,丙型由7個片段構成。各片段的長度在890~2341bp之間。核酸分節段的特點使病毒在複製時易發生基因重組,使其編碼的蛋白抗原結構改變,導致新的病毒株出現。這是流感病毒易發生變異的主要原因。
核蛋白(nucleoprotein,NP)
核蛋白是病毒的主要結構蛋白,構成病毒衣殼,它與3種RNA多聚酶複合體(PB1、PB2、PA)一起與RNA片段相互作用形成核糖核蛋白(RNP)即為核衣殼,呈螺旋對稱排列。核蛋白抗原結構穩定,很少變異。
基質蛋白(M蛋白)
基質蛋白位於包膜與核心之間,具有保護病毒核心和維持病毒外形的作用。
包膜與刺突
包膜是包裹在基質蛋白之外的一層磷脂雙分子層,這層膜來源於宿主的細胞膜,成熟的流感病毒從宿主細胞出芽,將宿主的細胞膜包裹在自己身上之後脫離細胞,去感染下一個目標。內層為基質蛋白M1,其抗原結構穩定,具有型特異性,在增加病毒包膜的韌性與完整性方面起重要作用。包膜外層來源於宿主細胞膜的脂質雙層膜,M2為鑲嵌於包膜中的膜蛋白,形成膜通道,利於脫殼及HA1與HA2的產生。
包膜中除了磷脂分子之外,還有兩種非常重要的糖蛋白:血凝素和神經氨酸酶。這兩類蛋白突出病毒體外,長度約為10~40nm,被稱作刺突。
血凝素(HA)呈柱狀,能與人、鳥、豬、豚鼠等動物紅細胞表面的受體相結合引起凝血,故而被稱作血凝素。血凝素蛋白水解後分為輕鏈和重鏈兩部分,後者可以與宿主細胞膜上的唾液酸受體相結合,前者則可以協助病毒包膜與宿主細胞膜相互融合。血凝素在病毒導入宿主細胞的過程中扮演了重要角色。血凝素具有免疫原性,抗血凝素抗體可以中和流感病毒。
神經氨酸酶(NA)是一個呈蘑菇狀的四聚體糖蛋白,具有水解唾液酸的活性,當成熟的流感病毒經出芽的方式脫離宿主細胞之後,病毒表面的血凝素會經由唾液酸與宿主細胞膜保持聯繫,需要由神經氨酸酶將唾液酸水解,切斷病毒與宿主細胞的最後聯繫。因此神經氨酸酶也成為流感治療藥物的一個作用靶點,針對此酶設計的奧司他韋是最著名的抗流感藥物之一。
一般一個流感病毒表面會分布有500個血凝素刺突和100個神經氨酸酶刺突。在甲型流感病毒中血凝素和神經氨酸酶的抗原性會發生變化,這是區分病毒毒株亞型的依據。
結構抗原
流感病毒主要包括兩種抗原:
(1)核心抗原位於病毒的核心,即核蛋白,為可溶性抗原,根據核心抗原不同,把流感病毒分為甲(A)、乙(B)、丙(C)三型。該抗原穩定,很少發生變異。
(2)表面抗原位於病毒表面,即血凝素(HA)與神經氨酸酶(NA),根據HA和NA
抗原性的不同,又將甲型流感病毒進一步分成不同的亞型。甲型流感病毒的兩個表面糖蛋白HA和NA的胺基酸的變化較乙型流感病毒要大得多。目前已發現HA有15種(H~H)、NA有9種(N~N)抗原,所構成的亞型均可以從禽類中分離到。丙型流感病毒只有一個多功能的糖蛋白。變異的物質基礎是HA和NA,兩者可單獨變異或同時變異,但HA變異較NA快。流感病毒的分子生物學研究表明,流感病毒基因具有嚴格的宿主特異性,人與禽流感病毒不易在相互宿主間直接傳播,因人流感病毒HA與禽流感病毒HA分別主要識別並結合其末端不同的唾液酸受體。1997年和1998—1999年分別於我國香港和廣東省發生的HN暴發流行和HN病例,儘管HN和HN傳播給人類的方式沒有確定,也沒有確切的證據表明禽流感病毒可以人傳人,但進一步證實了禽流感病毒在人流感流行以及流感病毒流行株起源中起著重要作用。流感病毒變異有兩種形式:抗原漂移(antigenicdrift)和抗原轉換(antigenicshift)。抗原轉換常引起流感的世界性大流行。如甲型流感病毒自1934年被分離出來,迄今已發生過數次重大變異如下表所示。1977年HN重新出現時,感染者均為30歲以下的年輕人。此次HN的出現沒有完全取代HN,而是與其共同流行。
甲型流感病毒抗原變異情況
流行年代 | 抗原結構 | 亞型名稱 | 代表株 |
1947 | HN | 亞甲型 | A/FM/1/47 |
1957—1968 | HN | 亞洲甲型 | A/Singapore/1/57 |
流行年代 | 抗原結構 | 亞型名稱 | 代表株 |
1968—1977 | HN | 香港甲型 | A/HongKong/1/68 |
1977— | HNHN | 香港甲型與新甲型 | A/USSR/90/77 |
毒性
甲型流感病毒,最易發生抗原性變異。並可在禽、人、豬、馬和海洋哺乳動物中暴發流行,出現輕度呼吸疾病到嚴重敗血症等。已有報告表明甲型流感病毒在豬、人類以及野生和家養禽鳥類中出現過種間傳播和重組。乙型流感只自然感染人類,丙型流感主要感染人類、豬。
培養特性和生化特性
流感病毒可在雞胚及培養細胞中增殖。初次分離接種羊膜腔陽性率高,傳代後可接種於尿囊腔。細胞培養一般用人胚腎或猴腎細胞。流感病毒在雞胚和組織細胞中增殖均不引起明顯的病變,用紅細胞凝集試驗或紅細胞吸附試驗以及免疫學方法可證實病毒的存在。
抵抗力
流感病毒抵抗力較弱。不耐乾燥,不耐熱,病毒在加熱至56℃30min或煮沸後數分鐘即可被滅活,0~4℃能存活數周,室溫下很快喪失傳染性,−70℃以下或凍乾可長期保存。流感病毒是有囊膜病毒,對去污劑等脂溶劑比較敏感。福馬林、氧化劑、烯酸、乙醚、去氧膽酸鈉、羥胺、十二烷基硫酸鈉和銨離子能迅速破壞其傳染性。對日光、紫外線等敏感。一般抗生素對流感病毒無明顯效果,以上理化特性對人防護流感病毒提供了依據。
鑑定及檢測方法
當前,流感在世界各地仍頻頻爆發,由於其傳播途徑較多。我們若能對一些敏感場所(如醫院、車站、商場)空氣中和各種環境水體(如河水、生活污水、工業廢水)中的致病病毒高效快速的檢測與監控,會對病原體的隔絕、阻斷其傳播起到非常積極的作用。同時,富集和檢測空氣及水環境中的致病病毒,對於傳染性疾病監控、流行病學研究、病原體分離鑑定等都有很重要的意義。
病原學檢測
雞胚分離培養是檢測流感病毒的一種經典、準確、敏感的病原學診斷方法,可以作為金標準,特異性和敏感度均可以達到100%。
免疫學檢測
病毒中和試驗、瓊脂凝膠擴散試驗、神經氨酸酶抑制試驗、酶聯免疫吸附試驗、免疫螢光技術檢測方法、膠體金免疫標記法等。
核酸檢測
聚合酶鏈反應
基於PCR的各種病毒檢測方法迅速發展。它們具有靈敏度高、特異性強、高效快捷的特點,可用於檢測多種不同的病毒,已經成為病毒檢測的通用方法。其廣泛用於檢測和監控河水、海水等環境水樣中及娛樂與生活用水的病毒,有望成為檢測水環境中微生物病原體最快,敏感性最高的方法。
另外,核酸探針檢測技術、依賴核酸序列的擴增技術、基因晶片法等可以用來檢測流感病毒 。
環境與污染源
病人是主要的傳染源。其次為隱性感染者,被感染的動物也可能是一種傳染源。一般潛伏期末即有傳染性,發病初期傳染性最強,傳染期約5~7d。另外,研究表明排毒量和排毒時間與病情輕重呈正比例關係。隱性感染者見於有部分免疫的人群中,隱性感染者雖無臨床症狀,但仍能短期排毒。學齡兒童是流感發病率最高的人群,並且其容易將病毒從學校帶回家中,造成流感的蔓延和擴散,因此認為感染流感病毒的學齡兒童是使流感流行範圍擴大的重要傳染源。
動物流感與人類流感關係密切。多數學者認為,豬感染的流感病毒實際上是在人類流感病毒流行時傳染的。最近研究表明,野生的水棲鳥類可能是A型流感的最佳貯存宿主,在一定條件下,鳥群中的病毒通過豬作中間宿主又可傳給人類,這可以用來解釋1957年消失的舊HN為何在1977年重現。