中国媒介生物学及控制杂志  2016, Vol. 27 Issue (3): 305-307

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郭婷, 张海林, 张云智
GUO Ting, ZHANG Hai-lin, ZHANG Yun-zhi
食虫动物相关汉坦病毒的研究进展
Research progress of hantaviruses associated with insectivorous animals
中国媒介生物学及控制杂志, 2016, 27(3): 305-307
Chin J Vector Biol & Control, 2016, 27(3): 305-307
10.11853/j.issn.1003.8280.2016.03.024

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收稿日期: 2016-02-03
网络出版时间: 2016-04-14 12:00
食虫动物相关汉坦病毒的研究进展
郭婷1,2, 张海林2, 张云智2     
1 大理大学公共卫生学院, 云南 大理 671000;
2 云南省地方病防治所, 云南省自然疫源性疾病防控技术重点实验室, 云南 大理 671000
摘要: 食虫动物是一类最古老和最原始的哺乳动物,世界各地广泛分布。汉坦病毒是一种重要的人兽共患病病原体,可导致人类的肾综合征出血热和汉坦病毒肺综合征。近年来,相继在食虫动物中发现23种汉坦病毒,该文就食虫动物相关汉坦病毒的分型、遗传进化、共进化或跨种传播的研究进展进行了简要综述。
关键词: 汉坦病毒     食虫动物     共同进化     跨种传播    
Research progress of hantaviruses associated with insectivorous animals
GUO Ting1,2, ZHANG Hai-lin2, ZHANG Yun-zhi2     
1 School of Public Health, Dali University, Dali 671000, Yunnan Province, China;
2 Yunnan Provincial Key Laboratory for Zoonosis Control and Prevention, Yunnan Institute of Endemic Diseases Control and Prevention
Abstract: Insectivorous animal is one of the oldest and most primitive mammals, which is widely distributed throughout the world. Hantavirus is one of the most important zoonotic pathogens, causing hemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) and hantavirus pulmonary syndrome (HPS). In recent years, 23 types of hantaviruses have been found in insectivorous animals. The typing, phylogenetic, co-evolution or cross-species transmission of hantaviruses associated with insectivorous animals were reviewed in this paper.
Key words: Hantavirus     Insectivorous animal     Co-evolution     Cross-species transmission    

食虫动物(insectivorous animals)是最古老和最原始的哺乳动物之一,主要以昆虫和蠕虫类为食,大多数夜间活动,因外形与鼠类相似,故与啮齿动物均称为鼠形动物[1]。现共分为3目7科64属359种[2],3目为非洲食虫目(Afrosoricida)、猥形目(Erinaceomrpha)和鼩鼱目(Soricomopha),其中我国共记录2目3科23属74种,重要科如鼩鼱科(Soricidae)、鼹科(Talpidae)和猬科(Erinaceidae),主要分布于四川和云南省[1]。汉坦病毒属于布尼亚病毒科(Bunyaviridae)汉坦病毒属(Hantavirus,HV),是一种重要的自然疫源性疾病病原体,一般以啮齿动物为主要宿主。1976 年Lee等[3]首次从黑线姬鼠(Apodemus agrarius)肺组织中分离出HV,随后各国科学家相继在不同的宿主动物中检测或分离到HV。HV主要可引起人类的两类疾病,分别为主要流行于欧亚大陆的肾综合征出血热(HFRS)和流行于美洲的汉坦病毒肺综合征(hantavirus pulmonary syndrome,HPS),前者病死率约为15%,而后者高达40%[4, 5]。近年来,人们相继从食虫动物和翼手目(蝙蝠)中发现不同种类的新型HV[4],HV的宿主范围在不断扩大,为病毒学研究的热点。现就食虫动物相关HV研究进展进行综述。

1 汉坦病毒的分型及其宿主动物 1.1 HV的分型

HV基因组为分节段的单股负链RNA,由大(L)、中(M)、小(S)3个片段组成,分别编码病毒的RNA依赖的RNA多聚酶(RNA dependent RNA polymerase,RdRp)、包膜糖蛋白(glycoproteins,Gn和Gc)和核衣壳蛋白(nucleoprotein,NP)[3]。HV具有与其宿主动物共进化(Co-evolved)的特点,目前在世界范围内存在40多种血清型或基因型,已证实至少有22个型的HV可引起人类疾病,其中7个型引起 HFRS,15个型引起HPS,尚有10余型HV与人类疾病关系还未知。近几年,分子生物学的快速发展,我国已经发现7种型别HV,分别是汉滩病毒(Hantaan virus,HTNV)、汉城病毒(Seoul virus,SEOV)、阿穆尔病毒(Amur virus,AMUV)、哈巴罗夫斯克病毒(Khabarovsk virus,KHAV)、符拉迪沃斯托克病毒(Vladivostokri virus,VLAV)、普马拉病毒(Puumala virus,PUUV)和泸西汉坦病毒(Luxi Hantavirus,LUXV)[6],以HTNV和SEOV为主。而HTNV型又可分为9个亚型,SEOV型则有4~6个亚型[6]。亚型分布差异大,且有明显的地区聚集性。

1.2 HV的宿主动物

HV具有宿主动物特异性,一种型别的HV在一定的区域范围内一般只感染一种宿主动物,因此宿主的种类决定HV的型别,但同时也偶有多种宿主携带同一病毒或一种宿主携带多种病毒的情况,即病毒与其宿主动物发生转换现象。根据不同的宿主动物,HV主要分为4个类群:①鼠亚科(Murinae)相关病毒,如HNTV和SEOV,主要分布于欧亚大陆,其中多种类可引起 HFRS;②田鼠亚科(Arvicoline 或 Microtinae)相关病毒,如普马拉病毒(Puumala virus,PUUV)和希望山病毒(Prospect Hill virus,PHV),主要分布于欧洲和亚洲,可引起HFRS;③棉鼠亚科(Sigmodontinae)相关病毒,如辛诺柏病毒(Sin Nombre virus,SNV)和安第斯病毒(Andes virus,ANDV),主要分布于美洲,可引起 HPS;④食虫动物相关病毒,如索托帕拉雅病毒(Thottapalayam virus,TPMV)[6],全球分布,许多种类的致病性尚未知。

2 食虫动物相关汉坦病毒

早在1964年,一项在印度索托帕拉雅地区开展的有关日本脑炎病毒研究的调查中,从大臭鼩(Suncus murinus)中首次分离出一种未知病毒,以发现地区命名为TPMV[7]。后来,发现其为分3个节段的布尼亚病毒,于1989年将其列入布尼亚病毒科的HV[8]。1980年中国在大臭鼩的肺组织中也发现HV的抗原[9],并于1985年从大臭鼩中成功分离该病毒,PCR检测显示在大臭鼩中分离到的病毒是TPMV[10, 11]。自证实食虫动物为HV的自然宿主后,世界各地科学家掀起了研究的热潮,2007-2014年至少发现23种(或型)食虫动物相关的HV(表 1)。截至本研究,未见在食虫动物中发现新型HV的报道。这些病毒虽缺乏与人类疾病关联的意义,但显示了食虫动物是HV的潜在自然宿主,为进一步研究提供了强有力的证据。

表 1 食虫动物相关HV、宿主动物及分布 Table 1 Hosts and locations of insectivore-borne Hantaviruses identified worldwide

国际病毒委员会(ICTV)认为,确定新型HV应有4个标准:①病毒必须有独特的种或亚种的原始宿主,占有独特的生态位;②当比较HV S片段和M片段时,氨基酸序列必须有7%的差异;③在交叉中和实验中,病毒必须存在4倍以上效价的差异;④与其他病毒不能形成自然的基因重配。Maes等[12]做进一步的补充和修改:①确定一个新型,S片段氨基酸序列差异应>10%,M片段氨基酸序列差异应>12%;②确定一个新群,S片段氨基酸序列差异应>24%,M片段氨基酸序列差异应>32%。然而,目前对食虫动物相关HV的研究,只有TPMV被ICTV定义为一个单独的HV[13]。由于多数在食虫动物中发现的HV未分离到病毒或尚未获得病毒的完整基因组,所以这些病毒还不符合ICTV的新型HV的命名原则,被归类为病毒“新型基因”。最终还需分离或者获得全基因组序列,进行病毒学研究,进一步确定食虫动物相关HV的分类。

3 HV进化与跨种传播

在数百万年的HV与其宿主动物的进化过程中,存在着共进化或称共分歧(Co-diverged)的历史[14-16]。一些HV虽然跨越较大地理区域却具有相似的遗传进化关系,并且感染同一亚科的宿主动物,如鼠亚科和田鼠亚科相关HV(SEOV和PUUV),在欧亚大陆均有分布,表明HV与其宿主之间存在长期的共同进化关系[15]。Guo等[17]对HV的S序列的系统进化研究显示,所有已知的HV可分为4个遗传谱系。第1个遗传谱系由食虫动物相关HV构成(包含TPMV、MJNV、KMJV和UGUV)[18];第2个遗传谱系主要由蝙蝠和部分食虫动物相关的HV组成,包含在中国的东亚伏翼(Pipistrellus abramus)和菊头蝠(Rhinolophus affinis)中发现的黄陂病毒(Huangpi virus,HUPV)、龙泉病毒(Longquan virus,LQUV)及在越南的小蹄蝠(Hipposideros pomona)中发现的Xuan son病毒(Xuan son virus,XSV)[19],以及在匈牙利常见的欧洲鼹鼠(Talpa europaea)中发现的NVAV[20];第3个遗传谱系包含了所有其他食虫动物鼩鼱目相关的HV(如SWSV和CBNV)以及所有的鼠亚科相关的HV(如HNTV和SEOV);第4个遗传谱系包括啮齿动物家族中的田鼠亚科、棉鼠亚科以及鹿鼠亚科的相关HV(如SNV和ANDV)以及在美洲鼹中发现的RKPV[21]。处于系统进化树基底位置的第1个遗传谱系几乎全部由食虫动物相关HV构成,该结果提示HV的起源有可能最先出现于食虫动物,食虫动物相关HV早于其他的HV[17]

HV的跨种传播(也称宿主转换或宿主跳跃)主要通过HV的3个片段序列与宿主动物线粒体细胞色素b序列的遗传进化比较的贝叶斯最大凯德可信度(bayesian maxi-mum cade credibility,MCC)进化树获得。早期研究HV的跨种传播,主要以啮齿动物相关的HV中发现,如从旅鼠(Lemmus sibiricus)中分离的托泊格拉夫病毒(Topografov virus,TOPV)[22],从黑线姬鼠中分离到HTNV和Saaremaa病毒(Saaremaa virus,SAAV)[23],从北社鼠(Niviventer confucianus)中分离的大别山病毒(Dabieshan virus,DBSV)[24, 25],从白足鼠(Peromyscus boylii)中分离到峡谷病毒(Mestone Canyon virus,MTNV)等均发生了跨种传播现象。此外,有些HV并不只在一种啮齿动物中发现,如在褐家鼠(Rattus norvegicus)、黄胸鼠(R. tanezumi)、黄毛鼠(R. losea)和大足鼠(R. nitidus)中均发现SEOV[24, 26, 27, 28],进一步说明HV的宿主存在转换或跨种传播现象。随着食虫动物相关HV的不断发现,均证实这些病毒中发生跨种传播现象,如日本鼩鼹(Urotrichus talpoides)中的ASAV,普通鼩鼱中的SWSV。因此,跨种传播是HV进化和物种形成的主要动力。即使是在啮齿动物相关的HV中,其遗传进化也很可能由宿主的转换而造成。

4 结 论

目前已发现的对人有致病性的HV,主要以啮齿动物为宿主,并在啮齿动物中储存和循环,人类为此循环链中偶然被感染或因跨种传播而发病。然而,在哺乳动物的进化过程中,从现存的化石可以发现,食虫动物的发生早于啮齿动物,进一步揭示HV的起源可能由食虫动物中的HV发生了宿主的转换[28],由食虫动物跨种传播给啮齿动物或通过中间种群传播给啮齿动物,从而形成了HV和宿主动物多样性的格局。应获取食虫动物相关病毒全基因组(现已发现的食虫动物相关HV大多未获得病毒的全基因序列)、研究病毒对人的致病性和病毒受体等问题。对食虫动物相关HV致病性,以及食虫动物中新型病毒的发现、跨种传播机制和地理分布的研究,有助于进一步掌握HV在全球的分布和遗传进化关系。

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