何民辉，李真光，王凤雪，朱洪伟，张淑琴 ，孙 娜，汪孟航 ，温永俊*，武 华，2*

(1.中国农业科学院特产研究所，特种经济动物分子生物学重点实验室，吉林长春 130112；2. 华威特(北京)生物科技有限公司，北京 100085)



文献综述

副流感病毒对不同宿主致病性研究进展

何民辉1，李真光1，王凤雪1，朱洪伟1，张淑琴1，孙 娜1，汪孟航1，温永俊1*，武 华1，2*

(1.中国农业科学院特产研究所，特种经济动物分子生物学重点实验室，吉林长春 130112；2. 华威特(北京)生物科技有限公司，北京 100085)

副流感病毒(PIV)广泛地存在于自然界，其基因型较多，宿主范围广泛，不仅引起人的呼吸道疾病，而且使牛，羊，犬等动物感染发病,给畜牧业生产造成较大的经济损失。论文就副流感病毒的病毒学基础、致病机制、引起不同宿主动物特别是牛、羊、犬等的广泛感染流行情况进行综述，为副流感病毒致病机制的研究以及诊断和预防策略的提出提供理论依据。

副流感病毒；宿主动物；致病机制

副流感病毒(Parainfluenza virus, PIV)首次发现于19世纪50年代，目前广泛存在于自然界，从基因和抗原性上分为1～5型，宿主广泛，造成人类和多种动物的感染，临床症状通常是呼吸道感染。在畜牧生产中，牛副流感、犬副流感造成了不可忽视的经济损失。牛副流感常见的临床温和症状是咳嗽、发热、鼻分泌黏液；在受到高强度应激情况下，表现呼吸器官损伤及继发性感染，临床上表现呼吸系统疾病综合征。犬副流感病毒已被证实是犬呼吸系统疾病或感染性支气管炎的主要病原。犬传染性气管支气管炎的临床症状包括发热，鼻腔黏膜分泌物，咽炎，扁桃体炎，犬传染性气管支气管炎已经成为困扰全球养犬业发展的主要问题。副流感病毒还感染水牛、海豚、猪等动物，2014年以来有文献报道副流感病毒感染山羊。本文就副流感病毒的病毒学基础，致病机制，不同宿主间的流行情况等进行综述

1 副流感病毒简介

副流感病毒1型和3型属于呼吸道病毒属，而副流感病毒2型和4型属于腮腺炎病毒属。副流感病毒宿主广泛，可感染多种动物。人副流感分为两个属，即呼吸病毒属和腮腺炎病毒属，它们具有非节段的厚核衣壳蛋白，因而可以从形态上同流感病毒鉴别出来；副黏病毒科的其他属可以从其不具有神经氨酸酶或者厚的核衣壳蛋白辨别出来；亨德拉病毒在病理生理机制上与人副流感病毒相比，与麻疹病毒属有更紧密的相关性。

2 副流感病毒结构组成

通过电子显微镜发现人副流感病毒有多形性病毒裹膜，其在上一次感染的宿主细胞中合成。这个家族的病毒为中等体积大小病毒颗粒，150 nm～250 nm，但也有更大病毒颗粒的报道。病毒粒子含有单股负链RNA;含有单股正链的病毒也报道过，但是其被认为是不具有感染性的。人副流感病毒基因组大约含有15 000个核苷酸，它们排列起来，编码至少6种常见的结构蛋白(3′-N-P-C-M-F-L-5′)[1]。随着反向遗传操作的发展，人副流感病毒“六碱基原则”被发现，人副流感病毒基因组可以被6整除时，其复制和转录效率是最高的。电泳结果显示，人副流感病毒1、2、3、4型的主要蛋白质除了磷蛋白外，其他的分子质量非常相近；人副流感病毒2型和4型的磷蛋白的分子质量为49 ku和53 ku，而人副流感病毒1型和3型的分子质量是83 ku和9 ku；最大的病毒蛋白是人副流感1型和3型的核衣壳蛋白，分子质量是175 ku和251 ku，P蛋白分子质量排在其后；这两种蛋白与病毒的RNA相关性非常紧密。所有的人副流感病毒都有2种表面糖蛋白，即HN、F蛋白；基质蛋白位于裹膜下面，它与裹膜相关性非常紧密；一些副黏病毒的磷蛋白基因通过多种重叠的阅读框的阅读及对其mRNA的编辑而翻译出许多小的非结构蛋白，如人副流感病毒1、2、3型编码一种C非结构蛋白，人副流感病毒2型还有一种额外的V蛋白，其作用是多样的，可以结合N蛋白，发挥调控病毒复制的作用；V、C蛋白这种干扰作用可能在决定副流感病毒的宿主范围中发挥着重要的功能。人副流感病毒3型编码一种独特的非结构蛋白即D蛋白，它是一种嵌合体位于P基因上游的部分同另外一个内部开放阅读框编码之间。

病毒RNA和L、P、N蛋白一起构成了病毒粒子的核衣壳中心，N蛋白连结病毒RNA形成一个模版，使L和P蛋白转录，最后复制了病毒的基因组，人副流感病毒的P蛋白很可能是一种三聚体。表面的糖蛋白同M蛋白相互作用，其可能介导了特异性细胞膜位点的滲入和活化。M蛋白发挥的作用是介导整个核衣壳吸附感染细胞的细胞膜，使得细胞膜很快成为病毒的裹膜并且形成病毒芽泡[2]。HN蛋白存在于副流感病毒脂质裹膜上，能感染细胞，是一种四聚体，参与唾液酸受体介导的病毒宿主细胞的吸附，具有神经氨酸酶活性的作用。

3 副流感病毒对不同宿主的致病性

3.1 人副流感病毒

人副流感病毒从基因和抗原性上可以分为1、2、3、4型，病毒粒子为中等大小，该病毒外围被囊膜包裹，为单股负链RNA病毒，广泛存在于自然界。人副流感是一种普通的传染病，该病的发生不分种族，年龄，性别，社会经济概况，地理格局状况；许多因素可以导致该病的发生，包括营养不良，环境拥挤，机体缺乏维生素，母乳不足，生活在吸烟或者有毒素的环境。副流感感染的症状主要是发热，咳嗽，咽喉肿痛，流涕。2009年-2012年，南京地区的呼吸道疾病调查结果显示，副流感病毒引起的呼吸疾病阳性率为9.91%，其中以副流感病毒3型感染为主；同时调查结果表明婴儿时期是副流感病毒易感染时期，新生儿体内含有来自母体的抗体，而进入学龄前的儿童机体免疫机制逐步增强，病毒感染明显下降[3]。西安地区一次门诊统计流行分析结果为3型，副流感病毒2型感染常见，常造成呼吸道感染，甚至有肺炎的发生，其以副流感病毒3型感染为主。在2005年-2015年期间的调查结果显示，呼吸道疾病中由于副流感引起的占6.17%，其与季节的交替有一定相关关系，患者多为儿童，可能由于其抵抗力低，容易感染多种病毒；导致临床症状的患者中以女性混合感染常见，主要是儿童和老年人，多以3型副流感病毒感染为主[4]。由于副流感病毒通常造成人呼吸道慢性、温和性感染，因而使得对于该病毒的研究不足，因此对人副流感病毒的致病机理，预防免疫的研究对降低人呼吸道疾病的发生具有重要作用。

3.2 牛副流感病毒

牛副流感病毒3型属于副黏病毒科副黏病毒亚科呼吸道病毒属，这个属内还有人副流感病毒1型和3型，以及仙台病毒。牛副流感病毒属于负链，含有囊膜的RNA病毒，其感染牛造成的临床症状差异很大，由临床症状不明显到急性的呼吸道疾病，常见临床上的温和症状是咳嗽，发热，鼻分泌黏液；一些情况下牛感染了副流感病毒3型在受到高强度应激的情况下，会表现出一些呼吸器官损伤以及免疫抑制进而导致继发性感染，临床上表现出呼吸系统疾病综合征[5]。血清学试验表明，副流感病毒3型可以感染多种哺乳动物包括人、牛、山羊、豚鼠、麋鹿、骆驼等；牛副流感病毒3型有3种亚型A、B、C在牛群中广泛流行；2012年韩国在当地牛群中一头表现出温和性肺炎的牛体内分离到了牛副流感病毒3型，这是韩国首次报道分离到牛副流感病毒3型，全基因组测序表明该株副流感病毒不同于以前周边国家地区报道的A、B型，与中国山东牛副流感病毒3型S株(D0835株)同源性高，说明地理隔离与牛副流感病毒3型基因的变异可能有一定关系[6]。多种牛副流感病毒3A亚型在北美、日本相继分离出来，在日本患有临床症状的牛体内3C亚型也分离出。2012年文献报道，牛副流感病毒3A和3C亚型均存在于中国的牛场，很有可能会混合感染着中国牛群[7]，牛副流感病毒3B亚型也从有呼吸道疾病的水牛体内分离到[8]。血清学调查显示，内蒙古部分牛场3型牛副流感病毒感染阳性率平均为95.2%[9]。而在阿根廷，牛副流感病毒3种亚型同时流行于当地牛群。在美国，牛群中也检测到了3种亚型的牛副流感病毒3型，并且系统进化分析表明其3C亚型和3B亚型是阿根廷和韩国牛副流感病毒的分支。3型牛副流感病毒NM09株全基因组构建的系统进化树表明，3型副流感病毒不仅感染多种动物，而且表现出地理隔离与3型副流感病毒基因的变异有一定的相关性。同时不同的基因型之间可能存在抗原性差异，表明该病毒的诊断方法及疫苗的研发也需要同步更新[10]。受地理隔离等外界因素影响，副流感病毒3型易于变异，副流感病毒3型的多种亚型在世界各地的广泛传播和流行，对全球牛生产造成了巨大损失。但对牛副流感病毒3型的致病机理，不同亚型间特异性诊断，高效预防研究不足，因此副流感病毒分子分生物学特征，免疫学的研究将有助于有效预防牛副流感病毒3型，对保障我国牛生产健康，高效发展具有积极作用。

3.3 犬副流感病毒

副流感病毒5型先前的命名是SV5，又由于其与人副流感病毒2型具有抗原交叉反应，其就被归为2型人副流感病毒，其都是腮腺炎病毒属、副黏病毒亚科、副黏病毒科[11]。然而，测序结果是两种病毒为亲缘关系非常远的两个种，例如副流感病毒5型与灵长类2型副流感病毒的HN蛋白的氨基酸序列同源关系为43%；而在犬体内的副流感病毒5型分离株的基因序列则呈现多样性的变化，但总的说来，不管是从远地理距离还是广泛的宿主体内分离出来的病毒株基因序列都是比较保守的，值得注意的是，HN及F蛋白，它们是病毒介导的抗体中和反应的主要靶位点蛋白，其变异的水平要比其他蛋白的变化水平显著低。副流感病毒5型和人副流感病毒3型分离株突变都水平比较低，但是人副流感病毒3型和牛副流感病毒3型的突变水平是副流感病毒5型的6倍以上[12]。

犬副流感病毒5型是犬呼吸系统疾病或感染性支气管炎的主要病原，俗称犬感染性呼吸道疾病(CIRD)。其他呼吸道病原体与呼吸道气管支气管炎的发生密切相关；包括百日咳，支气管败血波氏杆菌、犬2型腺病毒。犬传染性气管支气管炎的临床症状包括发热，黏膜鼻腔分泌物，咽炎，扁桃体炎。研究表明，61只患有感染性呼吸道疾病的犬及90只临床上健康的犬中，临床上健康犬的副流感感染率为7.8%，混合感染中副流感病毒5型阳性率为82.6%[12]。因此，犬副流感的感染在犬群中普遍流行而且临床上健康的犬可以作为副流感病毒的携带者，在环境条件的发生变化的时候，造成易感犬发病。犬传染性气管支气管炎已经成为全球犬一个主要的健康问题。

犬副流感病毒5型是多形性病毒，其核衣壳被脂质包膜包围。一个独特的特征是cpiv-5的第7个基因-SH基因，其位于融合(F)和血凝素-神经氨酸酶(HN)基因的基因图谱之间。全基因组测序显示，犬副流感病毒5型基因同已报道的副流感病毒5型-W3A株相比，核苷酸序列同源性为96.7%～98.8%，而氨基酸序列的同源性为96.2%～98.6%；而韩国犬副流感病毒5型分离株基因组序列号1168-1与副流感病毒5型的核苷酸及氨基酸的相似性是98.8%，98.6%；3株犬副流感病毒5型与副流感病毒5型的基因编码区的同源性范围为83.7%～99.2%，其编码的氨基酸同源性的范围为72.7%～99.5%；3株犬副流感病毒5型与在SH基因编码的氨基酸同源性的范围是变化最显著为72.7%～93.1%[13]；F基因的进化分析表明犬副流感病毒5型与人副流感病毒5型、猴副流感病毒5型的分支并列聚集；进化发育树表明犬副流感病毒5型与副流感病毒2、4型进化关系远，同时不同种的副流感病毒5型在基因上同源，但是各自独立地感染不同的宿主，5型副流感病毒至少可以分为3个亚群；而目前的犬副流感病毒5型可分为3个株CPIV-5 T1, H22, 78524 。不同5型副流感病毒基因组部分测序表明，所有的5型副流感病毒在核苷酸及氨基酸水平上的一致性都比较高，变化水平在3%以内[13]。犬副流感病毒5型同副流感病毒5型SH基因编码的氨基酸，其变化最显著，这表明SH基因可作为5型犬副流感病毒间差异化的一个分子标记，如副流感病毒5型CPIV CC-14株，测序结果显示该病毒株不编码SH基因[14]；但不同株病毒同确定的基因变化关系还需要进一步研究。由于副流感病毒5型在进化过程中独立的进化为可以感染不同宿主的多种亚型，因此通过犬副流感病毒5型分子生物学特征的研究，对该病毒的反向遗传操作平台的建立，致病机制，细胞受体的发现，预防诊断高效方法的建立具有重要作用，对保障宠物犬业的健康发展具有深远意义。

3.4 海豚副流感病毒3型

副流感病毒3型不仅可以感染人，也可以感染其他物种包括海洋动物；血清学检测结果表明，在美国5岁以前的儿童均感染过副流感病毒3型。同样，在牛生产过程中，副流感病毒3型与牛呼吸道综合征的发生有密切关系；2008海豚被诊断出一种不明呼吸系统疾病，TtPIV-1(海豚副流感病毒3型)与BPIV-3最相似而又不同。全基因组测序以及系统进化分析表明，6株海豚副流感病毒均属于牛副流感病毒3型B亚型[15]。副流感病毒3型的跨物种传播有过很多报道，包括牛副流感病毒3型感染人的现象；由此可见，海豚副流感病毒3型可能是来源于牛的副流感病毒。

副流感病毒可以感染多种动物早已经有过报道，自海豚诊断出无名的呼吸道疾病以后，血清学调查发现，海洋哺乳动物的副流感病毒血清阳性结果是普遍的，并且海豚中血清转化率可达32%。TtPIV-1病毒感染海豚行为上表现出焦躁和分泌有颜色分泌物；与此相似的症状在人和牛的临床症状是鼻涕和咳嗽[15]；并且副流感病毒3型造成的继发性细菌感染是很常见的，牛生产上，牛呼吸道综合征是多因素致病源造成的感染。研究表明，患有副流感感染的165位儿童患者几乎有一半患者因为继发细菌感染都需要接受抗生素治疗，28%感染了副流感病毒3型的儿童患者表现出了肺炎的临床症状，多种微生物的跨物种感染是常见致病现象，特别是副流感病毒同其他细菌真菌的协同感染。副流感病毒宿主广泛，其对多种动物造成隐形感染，不仅对畜牧生产的健康发展带来挑战，其可能的跨物种传播和继发感染带来的危害更大。

3.5 山羊源副流感病毒3型

2013年秋季至2014年，在我国江苏、安徽多地的羊场暴发了山羊的呼吸道疾病，其主要症状是精神忧郁，脓性鼻液，剖解发现肺部有不同程度的实质性病变，胰腺肿大，网膜，肠系膜米粒大小白色结节[16]。为了鉴定致病的病原体，对病料进行病原学检测和病毒进行分离，通过RT-PCR多种病原进行扩增，最后发现了一株新型的山羊源副流感病毒3型JS2013株，其HN基因与已报道的BPIVHN基因序列的同源性为76.6%～79.8%之间，氨基酸序列的同源性介于84.4%～88.0%之间；同HPIV3的HN基因序列的同源性介于73.4%～74.3%之间，氨基酸序列的同源性介于77.8%～79.1%之间，说明JS2013株同BPIV3，HPIV3亲缘关系较远，进一步证实了该毒株在进化上的特殊性[17]。羊源副流感病毒3型的HN蛋白具有良好的反应原性[18]，利用其制备单克隆抗体以建立对羊源副流感病毒的诊断方法也为其他副流感病毒的特异性鉴定提供了技术储备；以山羊副流感病毒3型HN基因构建的系统进化树表明该羊源副流感病毒独立的成为一支，并且在生产中对羊群造成了严重的感染和致死。

为了探究该株病毒的致病性，攻毒后2 d攻毒组的豚鼠开始出现临床症状。RT-PCR 检测攻毒后第3天到第7天出现病毒血症,攻毒后第3天到第14天均可以在肺组织中检测到CPIV3JS2013。剖检观察攻毒组豚鼠,豚鼠肺出现实变、淤血、肿大,病理组织学 检测发现攻毒组豚鼠肺组织出现肺泡间隔增宽、肺泡融合、炎性细胞浸润等变化。HI试验表明豚鼠感染后第5天开始出现血凝抑制抗体,之后持续升高至21 d仍保持较高的水平[19]。这是我国首次报道有关于羊源副流感的暴发，副流感病毒在进化过程中出现新的亚型，造成易感动物逐渐增多，这给畜牧业生产带来了新的挑战；对分子生物学特征、致病机制的研究，可以更多了解副流感病毒在不同宿主的感染机制，对开发新型疫苗奠定基础。

4 副流感病毒致病机制

人副流感疾病的发病机制有很多内容仍处于探讨阶段。呼吸道上皮是病毒结合和造成随后的感染的主要部位。仙台病毒滴鼻攻毒引起的神经组织的感染已通过小鼠试验。人副流感病毒的组织嗜性明确是由HN蛋白作用的。这些病毒从呼吸道上皮细胞(极性)何处和如何侵入和释放之间可能有差异；当人副流感病毒感染细胞后，先观察到的形态学改变可能包括病灶圆，细胞质和细胞核的大小增加。病毒接种24 h，降低了宿主细胞的有丝分裂活动。其他可以观察到的变化，包括单一或多房性的胞浆空泡，嗜碱性粒细胞或嗜酸性包涵体，并形成多核巨细胞性；这些巨核细胞(融合细胞)通常在感染中后期出现，并含有二、七核的核。副黏病毒有诱导组织细胞凋亡的功能[1]。人副流感病毒引起病灶组织破坏通常是温和的，并且很快修复；其许多感染甚至可能是检测不到的。免疫功能低下患者的感染是一个例外，其巨细胞肺炎可导致死亡。疾病的严重程度与儿童相关而不是成年人。感染者的免疫反应会明显影响病毒的分裂和持续性感染的发展。

人副流感病毒不同型间及同型不同株间HN蛋白的位点具有很大的差异性，这很可能是副流感病毒逃避机体免疫识别的一部分机制；副流感病毒3型的HN蛋白可能对宿主以及组织的范围具有很重要的作用，HN蛋白结合于红细胞膜上的受体而产生了副黏病毒科造成的血细胞或者血液凝集现象，副流感病毒可能与一些心血管疾病的发生有相关性3型副流感病毒HN蛋白与其受体之间的亲和力影响F蛋白介导的细胞融合[1]。酶切去除副流感病毒唾液酸酶的受体会导致持续性的组织感染，这解释了副流感病毒3型在体外细胞上的持续感染，而在体内的持续感染则有其他机制；副流感病毒2型的持续性感染是通过另外一种机制。HN和F蛋白已被证明参与细胞膜融合，但这个过程也是有病毒(型)特异性的，一些副黏病毒只需要F蛋白，不同型的副流感病毒间F蛋白介导融合和引起溶血能力是有差异的。HPIV-1、HPIV-2和HPIV-3的体外融合和溶血需要的HN和F的参与[1]。HN和F的物理相互作用的构象以及位置对其功能作用包括促进融合，低聚物的形成和细胞表面的表达是均有决定性作用。福尔马林灭活HPIV-3免疫大鼠后产生的抗体，可以增强肺部炎症反应。此外，HPIV-3引起动物细支气管周围淋巴细胞活化及组织学改变。紧密相关的宿主内，个体的遗传型免疫应答可能在HPIV发病机制中起重要作用。

5 结语

副流感病毒病毒广泛存在于自然界，且宿主广泛，是幼儿、免疫缺陷患者、老人、慢性病患者呼吸道感染的主要病原；同时其感染多种动物，包括猪、牛、犬、山羊甚至海洋生物。给人类健康及世界畜牧生产产生了广泛的危害和影响。副流感病毒从基因型和抗原关系上分为1～5型，这些病毒宿主广泛，在不同的宿主范围内及不同的地理隔离情况下易于变异，且在较小程度上会造成不同宿主间的传播；新的亚型的不段出现，易感动物的范围也在逐渐扩大，给人的健康和畜牧业生产都带来了新的挑战；尽管近年来有关于副流感病毒在人和畜牧生产中流行和造成感染的报道，但对副流感病毒研究工作还有很多不足，特别值得关注的是副流感病毒细胞受体的研究与不同宿主间的致病机制，预防策略，因此对副流感病毒在不同宿主间致病性的研究，对开发高效诊断方法、研制有效疫苗来保障畜牧业生产的健康发展及预防治疗人呼吸道疾病都具有重要意义。

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Progress on Pathogenesis of Parainfluenza Virus to Various Hosts

HE Min-hui1, LI Zhen-guang1, WANG Feng-xue1, ZHU Hong-wei1, ZHANG Shu-qin1, SUN Na1,WANG Meng-hang1, WEN Yong-jun1,WU Hua1，2

(1.InstituteofSpecialAnimalandPlantScience,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Changchun,Jilin，130112，China; 2.Sinovet(Beijing)BiotechnologyCo.,Ltd.,Beijing,100085,China)

PIV widely exists all over nature and is genetically and antigenically divided into many types, as it is the main reason for causing human respiratory disease, particularly the upper and low respiratory tract infection in infants,young children and the aged people,and characterized by extensively influenza disease in cattle, dogs, goats during animal husbandry production process. In this review, the introduction of virology，pathogenic mechanism and acute epidemic situation of the viruses in recent years in different host animals such as cattle, goats, canine were elaborated, and it will be helpful for research on the pathogenesis and diagnosis of the disease.

Parainfluenza virus;host animal; pathogenesis

2016-04-25

国家自然科学基金项目(31572505); 吉林省科技发展计划项目(20150520125JH)

何民辉(1985-)男，陕西蒲城人，硕士研究生，主要从事分子免疫与动物疫苗研究。 *通讯作者

S852.659.2

A

1007-5038(2017)05-0081-05