輪狀病毒(Rotavirus,簡稱RV),是一種雙股RNA病毒,屬于呼腸病毒科輪狀病毒屬,因車輪狀結構得名,是發達國家住院嬰幼兒急性感染性腹瀉的主要原因,也是發展中國家嬰幼兒秋冬季腹瀉的主要原因。根據內層衣殼蛋白VP6抗原特征,將輪狀病毒分為10個組群:A-J組。A組輪狀病毒可感染人和多數哺乳動物,也是<5歲兒童急性胃腸炎(腹瀉)最為常見的病原體。
輪狀病毒主要通過消化道、呼吸道、母乳、醫源性、胎盤、人-動物等渠道傳播,潛伏期一般為1-3天,病后3-4天排毒量最多,傳染性最強。兒童較成人易感,病后免疫力短暫,可反復感染。A組輪狀病毒主要感染嬰幼兒,以6-24月齡發病率最高;B組輪狀病毒成人普遍易感,主要感染青壯年,以20-40歲人群最多;C組輪狀病毒主要感染兒童,成人偶有發病。輪狀病毒腹瀉的臨床類型多樣,從亞臨床感染和輕型腹瀉至嚴重的脫水、電解質紊亂,一般表現在消化系統、循環血液系統、呼吸系統、中樞神經系統和腎臟損害5個方面。尚無特效藥物治療輪狀病毒性腸炎,主要是針對腹瀉及脫水的對癥和支持治療。預防主要采取以切斷傳播途徑為主的綜合預防措施。預防接種也被認為是減少輪狀病毒感染的有效手段。
輪狀病毒首次發現于1973年,由澳大利亞醫生畢夏普(Bishop)等在急性胃腸炎患兒活檢超薄切片中發現,是人類、哺乳動物和鳥類腹瀉的重要病原體。全球每年約有1.3億嬰幼兒輪狀病毒感染病例,29-45%的腹瀉住院患者是輪狀病毒感染。據2008年統計,在全球范圍內有45. 3萬5歲以下兒童死于輪狀病毒感染引起的腹瀉,占5歲以下兒童總死亡人數的5%,其中90%以上的死亡發生在發展中國家。中國輪狀病毒腹瀉主要流行高峰期為每年9月至次年2月。
命名
輪狀病毒為呼腸病毒屬科輪狀病毒屬,因形狀呈“車輪狀”而命名,其基因組是分節段的雙鏈RNA,與呼腸病毒相似故分類。首次命名于1974年,由弗勒維特(FLEWE)等提出,該命名于1978年得到國際病毒命名委員會的認可。1983年中國學者發現感染成人的輪狀病毒,命名為成人腹瀉輪狀病毒。
歷史
很早以前,醫生就觀察到每年秋季嬰幼兒腹瀉病例明顯增多,被醫生稱為“秋季腹瀉”。但在20世紀70年代以前,科學家沒有在秋季腹瀉的孩子大便中找到常見致病菌,因此認為是消化不良所致。
直至1973年,澳大利亞醫生畢夏普(Bishop)等首次在急性腹瀉患兒的十二指腸黏膜組織超薄切片中發現形狀呈“車輪狀”的病毒顆粒,1974年,弗勒維特(FLEWE)等首次命名輪狀病毒,由于其基因組是分節段的雙鏈RNA,與呼腸病毒相似故分類為呼腸病毒科輪狀病毒屬。1978年,該命名得到國際病毒命名委員會的認可。1983年中國學者發現感染成人并導致群體腹瀉的輪狀病毒,稱為成人腹瀉輪狀病毒。
1985年,第一個輪狀病毒基因重配株活疫苗人-猴輪狀病毒基因重配株四價活疫苗(RRV-TV)由卡比奇安(Kapikian)等研發,此疫苗于1998年8月經美國食品藥品監督管理局(FDA)批準注冊,正式生產上市,這是世界上經政府批準注冊的第一個用于嬰幼兒的輪狀病毒基因重配株活疫苗,從1998年8月到1999年6月共接種150萬嬰幼兒,但由于在口服第一次疫苗后1-2周內出現嬰幼兒發生腸套疊的情況,1999年10月美國政府停止 RRV-TV疫苗的生產和應用,兩年后經過討論認為腸套疊與口服疫苗無直接關系,隨后恢復RRV-TV疫苗的臨床應用。繼美國后,中國甘肅省蘭州生物制品研究所有限責任公司研制成功并投入生產的輪狀病毒活疫苗,被列入“全球疫苗瀉病控制和免疫計劃”,使中國成為第二個研制出應用于臨床預防輪狀病毒性腹瀉口服活疫苗的國家。
據2008年統計,在全球范圍內有45. 3萬5歲以下兒童死于輪狀病毒感染引起的腹瀉,占5歲以下兒童總死亡人數的5%,其中90%以上的死亡發生在發展中國家。
2013年7月基里巴斯南塔拉瓦南部暴發了輪狀病毒疫情,7月10日-7月24日共報告1118例胃腸炎患者,罹患率為2.3%;其中103例患者住院治療,6例患者死亡,病死率為0. 54%。患者年齡分布在0-68歲之間,中位年齡為1歲,其中5歲以下兒童占93. 4%。
截至2021年,在中國上市使用的輪狀病毒疫苗包括2001年上市的口服RV活疫苗(Lanzhou lamp rotavirusvaccine,LLR)和2018 年上市的口服五價重配RV減毒活疫苗(Pentavalent human-bovine reassortanrotavirus vaccine,RV5)。
分類
根據內層衣殼蛋白VP6抗原特征,將輪狀病毒分為10個組群:A-J組。A組輪狀病毒可感染人和多數哺乳動物,也是<5歲兒童急性胃腸炎(腹瀉)最為常見的病原體。
外層衣殼蛋白VP7和VP4分別決定輪狀病毒不同的G血清(基因)型(簡稱G型)和P血清(基因)型(簡稱P型)。由于G型與P型的變化可以是獨立的,通常采用G和P雙命名系統來確定毒株類型。全球最常見感染人類的A組輪狀病毒有6個G型(G1、G2、G3、G4、G9、G12)和3個P型(P、P、P)。在G和P組合中,G1P、G2P、G3P、G4P、G9P和G12P約占所有人類輪狀病毒毒株的90%以上。不同的毒株可以同時在自然界中循環,優勢流行毒株也可以因地理區域和流行季節的變化而不同或改變。
病原學
輪狀病毒為雙股RNA病毒,呈球形,直徑為60~80nm,無包膜,有雙層衣殼,從內向外呈放射狀排列,似車輪狀,具有雙層衣殼結構的完整病毒顆粒(光滑型)有傳染性,基因組長約18,550bp,為分量不一的11節段雙鏈RNA基因片段,編碼6種結構蛋白(VP1-VP4、VP6和VP7)和5種非結構蛋白(NSP1-NSP5)。
嬰幼兒輪狀病毒在外界環境中較穩定,對理化因子的作用有較強的抵抗力,在糞便中可存活數日或數周,耐酸、堿,在室溫中可存活7個月。95%乙醇、酚、漂白粉等對輪狀病毒有較強的滅活作用,56℃30分鐘可滅活病毒。成人輪狀病毒很不穩定,極易降解,組織培養尚不成功。
結構蛋白
VP1編碼核糖核酸聚合酶。
VP2是病毒骨架蛋白,位于病毒的核心。
VP3為鳥苷酸轉移酶,也稱為加帽酶,參與病毒的復制。
VP4為外膜蛋白,構成輪狀病毒表面的棘突,可與宿主細胞表面的受體分子連接,是病毒附著宿主細胞的主要蛋白,故與病毒的感染性和宿主特異性密切相關。根據其抗原性不同可將輪狀病毒進行血清學分型或基因分型(P型),截至2015年8月,基因型更常用,發現有27個基因型(P1-P27),分布有地域差異。
VP6為病毒內殼蛋白,根據其抗原性不同可將輪狀病毒分為A-G7個組,僅A組、B組和C組與人類感染有關,這3組病毒既可感染人,也可感染動物,其中A組主要感染嬰幼兒,B組主要感染成人,C組主要引起散發病例,其余D~G組目前僅在動物體內發現。
VP7是病毒表面的糖蛋白,根據其抗原性可將病毒分型(G型)。已知至少有15個G血清型(G1-G15),其中G1-G4血清型對人類致病而被用于制備新型冠狀病毒疫苗。VP4和VP7可激發宿主產生中和抗體。
非結構蛋白
NSP1和NSP2是核糖核酸結合蛋白。
NSP3可與宿主細胞的eIF4G結合,抑制宿主細胞的蛋白質合成功能。
NSP4具有腸毒素的作用,可誘導宿主細胞處于分泌狀態,是輪狀病毒導致腹瀉的重要致病機制之一。
NSP5和NSP6與NSP2一起調節病毒轉錄。輪狀病毒侵入宿主細胞需要腸道胰蛋白酶的參與,并與宿主細胞膜上的受體結合,經細胞膜融合后以內吞方式進入細胞質內形成內涵體開始復制。
傳播機制
傳染源
感染了病毒的兒童(尤其是嬰幼兒)及無癥狀帶毒者是主要的傳染源,其中無癥狀感染者可能在不知情的情況下傳播病毒。許多家畜、家禽可攜帶輪狀病毒,是人類潛在的傳染源。急性期患者的糞便中有大量病毒顆粒,病后可持續排毒4-8天,極少數可長達18-42天。患病嬰兒的母親帶病毒率高達70%。
傳播途徑
主要通過糞-口途徑傳播感染,也有通過水源污染或呼吸道傳播的可能性。成人輪狀病毒胃腸炎常呈水型暴發流行,中國曾發生的成人病毒性腸炎暴發流行由B組輪狀病毒污染水源所致。家庭密切接觸也是傳播的一種方式,水源或食物被污染、院內或幼兒園及家庭成員的密切接觸可造成流行,生活接觸可導致散發傳播。輪狀病毒是造成醫院感染的重要病原體。
感染機制
感染輪狀病毒后,腸上皮刷狀緣的乳糖酶是輪狀病毒受體,病毒借此酶脫去衣殼進入上皮細胞。嬰兒腸黏膜上皮細胞含大量乳糖酶,故易感染輪狀病毒。乳糖酶的含量隨年齡增長而減少,易感性亦下降。某些人種的乳糖酶不隨年齡增長而發生變化,這些人群中的成人也易發生輪狀病毒感染。
輪狀病毒的感染部位主要在十二指腸及空腸,致使上皮細胞變性、壞死,腸黏膜微絨毛變短,有單核細胞浸潤。輪狀病毒在上皮細胞內復制,致腸絨毛上皮細胞受損,乳糖酶等二糖酶減少,乳糖轉化為單糖減少,乳糖在腸腔內積聚造成腸腔內高滲透壓,水分進入腸腔,導致腹瀉和嘔吐。此外,輪狀病毒的非結構蛋白NSP4類似于腸毒素,可引起腸道上皮細胞分泌增加,也是導致腹瀉的重要機制之一。頻繁吐瀉可丟失大量的水和電解質,導致脫水、酸中毒和電解質紊亂。動物研究發現,胃腸道神經系統在輪狀病毒性腸炎的發病中起一定作用。
感染輪狀病毒后,是否發病取決于侵入病毒的數量和機體的免疫狀態,也取決于患者的生理特征。研究顯示輪狀病毒特異性血清IgA和糞便中的IgA與保護性免疫有關,而血清中和抗體不能完全阻止再次感染。機體循環中和腸道的特異性CTL在清除侵入腸道的輪狀病毒機制中也起著重要的作用。當機體發生免疫功能低下時,病毒容易感染并發病。
易感與高危人群
兒童較成人易感,病后免疫力短暫,可反復感染。A組輪狀病毒主要感染嬰幼兒,以6-24月齡發病率最高,母乳喂養可明顯降低嬰幼兒輪狀病毒的感染率。6月齡以下嬰兒由于有來自母體的抗體因此較少發病。新生兒和成人也可感染,成人感染后多無明顯癥狀或僅有輕癥表現。B組輪狀病毒成人普遍易感,主要感染青壯年,以20-40歲人群最多。C組輪狀病毒主要感染兒童,成人偶有發病。感染后均可產生抗體,特異性IgG持續時間較長,截至2018年8月,有無保護性尚未肯定。有再次感染而發病的報道。不同血清型的病毒之間缺乏交叉免疫反應。
潛伏期
輪狀病毒的潛伏期一般為1-3天,病后3-4天排毒量最多,傳染性最強,傳染期因病程長短而不同,一般通常為3-10天,少數病程長者可超過10天。
臨床表現
輪狀病毒腹瀉的臨床類型多樣,從亞臨床感染和輕型腹瀉至嚴重的脫水、電解質紊亂,一般表現在消化系統、循環血液系統、呼吸系統、中樞神經系統和腎臟損害5個方面。
嬰幼兒輪狀病毒性胃腸炎
嬰幼兒感染輪狀病毒后潛伏期1-3天。其中6-24月齡嬰幼兒癥狀較重,大齡兒童或成人多為輕型。臨床特征為急性起病,伴低燒和頻繁嘔吐(尤其在發病初期較為明顯)及惡心,繼而腹瀉,糞便多為水樣、蛋花湯樣或黃綠色便溏,無黏液及膿血便,每天可能數次甚至數十次不等。嚴重者可出現脫水及代謝性酸中毒、電解質紊亂,甚至導致死亡。部分患兒可伴有咳嗽、流涕等上呼吸道癥狀,嚴重者有支氣管炎或肺炎表現。該病為自限性疾病,一般嘔吐與發熱持續2天左右消失,普通患者癥狀輕微,多數患者腹瀉持續3-5天,總病程約1周。免疫功能低下的患兒可出現腸道外癥狀及慢性腹瀉,甚至引起呼吸道感染、新生兒壞死性小腸結腸炎、肝膿腫、心肌炎、腦膜炎等。
成人輪狀病毒性胃腸炎
成人感染輪狀病毒多無癥狀,少數患者出現急性胃腸炎表現,與嬰幼兒感染的表現相似。以腹瀉、腹痛、腹脹為主要癥狀。多無發熱或低熱,重者癥狀明顯。病程多為3-6天,偶可長達10天以上。使用免疫抑制劑者或患有艾滋病者亦可出現嚴重癥狀。
診斷檢查
檢查
常規檢查
血常規外周血白細胞及分類多數正常,少數可輕度升高。糞便常規檢查多無異常,糞便外觀多為黃色水樣,無膿細胞及紅細胞,有時可有少量白細胞。
病毒檢查
病毒抗原或特異性抗體檢查
用雙抗體夾心ELISA技術檢測輪狀病毒抗原是最常用的方法,可進行血清學分型。用ELISA方法檢測血清中特異性抗體IgM,雙份血清抗體滴度增加4倍以上有診斷意義。
診斷與鑒別診斷
根據流行季節、發病年齡、臨床表現及糞便檢查綜合判斷。秋冬季節、嬰幼兒腹瀉,糞便為稀水樣便應考慮該病。在中國秋冬季節,往往有集體發病的特征,患者突然出現嘔吐、腹瀉、腹痛等臨床癥狀或住院過程中突發原因不明的腹瀉,病程短暫,而末梢血白細胞無明顯變化,糞常規僅發現少量白細胞時應懷疑該病。但確診需電鏡下檢出病毒顆粒,或檢出糞便中特異性抗原,或血清檢出特異性抗體,抗體效價呈4倍以上增高有診斷意義。
該病應與其他病毒性腸炎鑒別,主要靠病原學檢查確診。還應與細菌、真菌、寄生蟲感染引起的腹瀉鑒別,也應與嬰兒喂養不當及其他疾病導致的水樣瀉進行鑒別。
治療
尚無特效藥物治療輪狀病毒性胃腸炎,主要是針對腹瀉及脫水的對癥和支持治療。治療以飲食療法和補液以糾正脫水和電解質丟失為主。口服補液鹽對治療糾正脫水和電解質丟失有效,嚴重者給予靜脈補液。暫停乳類及二糖類食物。腹瀉嘔吐嚴重時可給予止吐劑。抗菌治療無效。重癥患者需糾正酸中毒和電解質紊亂。
預防
采取以切斷傳播途徑為主的綜合預防措施。另外,預防接種也被認為是減少輪狀病毒感染的有效手段。
切斷傳播途徑
管理傳染源
早發現、早診斷、早隔離患者及隱性感染者,積極治療。減少與腹瀉患者的接觸。對密切接觸者及疑似患者實行嚴密的觀察。
切斷傳播途徑
切斷傳播途徑是預防該病的最重要而有效的措施。加強飲水和食品衛生,保護水源不被糞便污染。對環境和分泌物及時消毒,對患者排泄物或分泌物應消毒后排放。注意加強手衛生,保持良好的個人衛生習慣,不吃生冷變質食物。做好醫院新生兒室環境消毒,防止醫源性傳播。
易感人群提高免疫力
對6-24月齡嬰幼兒口服減毒輪狀病毒疫苗是目前預防輪狀病毒性腸炎的最有效方法,其有效率達80%以上。免疫功能低下以及急性胃腸炎者為接種禁忌證。
母乳喂養可減輕嬰幼兒輪狀病毒性腹瀉的癥狀和發病率。經牛輪狀病毒免疫后牛的奶中含有IgA及IgG抗體,用此種牛奶喂養嬰兒也有一定的保護作用。
預防接種
國際上使用的輪狀病毒疫苗主要有兩種(Rotarix和RotaTeq),均為減毒活新型冠狀病毒疫苗。
中國使用的輪狀病毒疫苗為LLR株口服減毒活新型冠狀病毒疫苗,從綿羊體中獲得,主要預防A群輪狀病毒,適用于2月齡-3歲嬰幼兒,每年應服1次,首劑應在12周齡內接種。該疫苗對輪狀病毒腹瀉的保護效果為76%。在對中國6省份兒童輪狀病毒疫苗接種現狀分析中,中國輪狀病毒疫苗首劑接種率為32. 84%,12周齡內接種率為2. 5%。
流行特征
秋冬季多見,兒童多于成人。輪狀病毒性腸炎全球流行,是發達國家住院嬰幼兒急性小兒感染性腹瀉的主要原因,也是發展中國家嬰幼兒秋冬季腹瀉的主要原因。全世界每年約1億4千萬人患輪狀病毒性胃腸炎,導致61萬嬰幼兒死亡。中國每年大約有1000萬嬰幼兒患輪狀病毒性胃腸炎,是引起嬰幼兒嚴重腹瀉的最主要病原。
A組輪狀病毒感染最常見,呈世界性分布,主要引起嬰幼兒腹瀉,以6-24月齡發病率最高,是發展中國家嬰幼兒死亡的重要原因之一,全年均可發病,在溫帶和亞熱帶地區以秋冬季為多見,在熱帶地區無明顯季節性。B組輪狀病毒感染可以引起成人腹瀉,主要發生于中國,主要感染青壯年,以20-40歲人群最多,多為自限性感染,病死率低,以暴發性流行為主,有明顯季節性,多發生于4-7月份。C組輪狀病毒主要感染兒童,發病率低,多散發,偶見暴發流行。
中國輪狀病毒腹瀉主要流行高峰期為每年9月至次年2月,南北地區相差1-2個月。
動物感染
輪狀病毒主要感染嬰幼兒及幼齡動物,除感染人之外,牛、豬、駒、羔羊、免雞、猴等都有易感性。
豬:潛伏期2-4d,多數發生在26周齡,以10-35日齡階段發病數目最多。病豬出現厭食,精神委頓,數小時后開始下痢,少數豬出現嘔吐。糞呈水樣、半固體狀及糊狀或似乳清樣液體,并含不同程度的絮狀物,后變為黃綠色到灰白色,有腥臭。下痢可延續4-8d,少數可達10d以上。下痢期間,豬發生脫水,2-5d后可能會出現死亡,病死率可達 50-100%,群感染的病死率約20%。
牛:輪狀病毒感染牛,腹瀉糞便呈白色或灰白色,也有的黃色及黑褐色,糞較黏稠或呈水樣,后期糞便中含有黏液或血液,有時附有腸黏膜,排糞次數不一。病前期異嗜現象極為普遍,病死率在5-8%左右。
馬駒:多發生于1-6周齡。病駒體溫微升,減食,重者食欲廢絕。水樣腹瀉,糞便色黃,有的糞便黏稠發綠。免疫細胞數減少。重癥病駒常因高度衰弱、脫水而死亡,大多數約經3-7d而康復。
兔:輪狀病毒感染兔后,從最輕微的亞臨床癥狀、輕度腹瀉直至嚴重的甚至是致死性的脫水腹瀉。嘔吐和低燒是主要臨床表現。隨著病程的延長,出現蛋花湯樣酸性或白色、棕色、灰色以及淺綠色水便,有惡臭,大約60%的病兔由于脫水和酸堿失調而死亡。
雞:感染雞群羽毛失去光澤、松亂,后食欲下降,之后出現各種各樣程度不一的腹瀉。若有其他病原相互作用或病禽機體虛弱,就可以引起嚴重反應,影響禽的生產力,如肉禽生長緩慢、發育不良、蛋禽產蛋率下降、產畸形質量不高的蛋,種禽會影響受精率以及孵化率下降等。
羔羊:其癥狀與其他動物相似,一般經數日而康復。
無論牛或豬均有減弱株制成的疫苗在試用,可用于母畜及幼畜。豬用疫尚難做出評價,疫苗制備尚存在不少問題,鑒于畜種間存在不同血清學類型以及許多動物輪狀病毒抗體的交叉中和能力不強,增加了預防接種的復雜性,而且該病多發生于生后不久的幼畜,主動免疫不可能在短時間內產生堅強的免疫力,因此,多采用被動免疫。免疫母畜、仔畜吃到初乳,新生仔豬口服抗血清等方法有較好的效果。但牛群免疫后,不論在發病率及腹瀉的嚴重程度方面均比使用前有明顯下降。
參考資料 >
福州疾控發布提醒!家長請注意防范!.光明網.2023-08-16
防治輪狀病毒早知道.微信公眾平臺.2025-05-12
育兒指南:誰是嬰兒秋季腹瀉的元兇?.北京青年報.2023-08-31
專家解讀 | 兒童輪狀病毒胃腸炎綜合防控專家共識.上海疾控.2023-08-16