痘病毒：人类天花病毒

痘病毒科（英文：pox - smallpox + virals）包含两个亚科：脊椎动物痘病毒亚科（Chordopoxvirinae），包括脊椎动物痘病毒；以及昆虫痘病毒亚科（Entomopoxvirinae），包括昆虫痘病毒。脊椎动物痘病毒亚科又包含6个独立的属和一些未分类的病毒。每个属的代表病毒都具有共同的抗原，并且能够进行基因重组。不同属的病毒在DNA的百分比含量和特性、病毒体外膜上线状结构的位置和形状、对乙醚的抗性、血凝特性以及其他特性方面存在差异。

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結構 痘病毒：人类天花病毒

正痘病毒属的代表病毒包括天花病毒、猴痘病毒和牛痘病毒。天花病毒是一种极其危险的人类感染，由于国际社会的努力，这种病毒在20世纪70年代中期已被彻底消灭。猴痘病毒不仅对灵长类动物具有致病性：人类病例的病程与天花相似。鉴于此，了解天花的微生物学概况很有帮助。

正痘病毒属中研究最多的成员是痘苗病毒，它源自牛痘或天花。它适用于人类，并长期作为第一种活病毒疫苗使用。

天花病毒及其同属病毒的其他代表是所有已知动物病毒中最大的。它是组织最完善的动物病毒之一，在某些结构上与细菌相似。病毒体呈砖状，边角略圆，长250-450纳米。它由一个清晰可辨的核心（核仁或核心）组成，该核心包含一个分子量为130-200 MDa的基因组双链线性DNA分子，并与蛋白质结合。核仁两侧是椭圆形结构，称为蛋白体。核心和侧体被一层清晰可辨的表面膜包围，该膜具有特征性的凹槽结构。核心壁由一层5纳米厚的内部光滑膜和一层规则排列的圆柱形亚基组成。该病毒的化学组成与细菌相似：它不仅含有蛋白质和DNA，还含有中性脂肪、磷脂和碳水化合物。

痘病毒是唯一在宿主细胞细胞质中复制的含DNA病毒。病毒的繁殖周期包含以下主要阶段。病毒吸附在敏感细胞表面后，通过受体介导的内吞作用进入细胞质，然后进行两阶段的病毒体“脱衣”：首先，外膜被细胞蛋白酶破坏，编码负责进一步脱衣的蛋白质的早期mRNA进行部分转录和合成。与此同时，病毒DNA（vDNA）进行复制。DNA的子拷贝被转录，晚期mRNA被合成。然后进行翻译，合成约80种分子量为8至240 kDa的病毒特异性蛋白质。其中一些（约30种）是结构蛋白，其余是酶和可溶性抗原。痘病毒繁殖的一个特点是其细胞结构的改变，这些结构被改造成专门的“工厂”，新的病毒颗粒在此逐渐成熟。成熟的病毒后代在细胞裂解过程中或通过出芽离开细胞。天花病毒的繁殖周期约为6-7小时。

天花病毒具有血凝特性；血凝素由三种糖蛋白组成。最重要的抗原包括：NP-核蛋白（整个家族共有）；热不稳定抗原（L）；热稳定抗原（C）；以及可溶性抗原。

痘病毒可在室温下耐受数月的干燥（尤其是在病理材料中），对乙醚具有抗性，在室温下50%乙醇中1小时内即可灭活，在4°C的50%甘油中可保存数年。它们对大多数消毒剂具有抗性：室温下1%苯酚或2%甲醛仅需24小时即可灭活，5%氯胺则需2小时。

人类和猴子易受天花病毒感染。实验性感染后，新生小鼠的大脑会出现全身性感染，最终导致死亡；该病毒对成年小鼠无致病性。病毒在感染鸡胚绒毛尿囊膜、羊膜、卵黄囊和尿囊腔时，在鸡胚中繁殖良好。在10-12日龄鸡胚的绒毛尿囊膜上，天花病毒会产生白色小斑块；痘苗病毒会造成更大的病变，中心因坏死而出现黑色凹陷。天花病毒的一个重要鉴别特征是病毒在鸡胚中繁殖的最高温度为38.5°C。

人类、猴子和其他动物的原代和连续细胞培养物对天花病毒敏感。在肿瘤来源的细胞培养物（HeLa、Vero）中，天花病毒会形成增殖型小斑块，而当Vero细胞感染猴痘病毒时，则会检测到具有溶解中心的圆形斑块。在猪胚肾细胞中，天花病毒能够引起明显的细胞病变，而猴痘病毒感染这些细胞时则不会出现这种现象。在HeLa细胞中，天花病毒会导致圆形细胞变性，而猴痘病毒和骆驼痘病毒则会导致细胞变性并形成多核细胞。

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發病

天花康复者可终身保持免疫力。接种疫苗后也可形成长期稳定的免疫力。2型抗体主要为体液免疫，病毒中和抗体在发病后数天内出现，但无法阻止皮肤症状的逐渐蔓延：患者可能在脓疱期死亡，血液中抗体水平较高。抗体也是疫苗接种产生的人工免疫力的机制，通常在免疫后第8-9天出现，并在2-3周后达到最高滴度。

细胞免疫的作用不亚于循环抗体。已证实，低丙种球蛋白血症患者无法生物合成抗体，但他们对天花病毒具有免疫力。这种细胞免疫基于T细胞毒性淋巴细胞的活性。

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流行病學

传染源是病人。绝大多数未接种天花疫苗或从未患过天花的人都易受感染。天花最常通过空气飞沫传播，但也可通过接触感染（通过衣物、毛巾、床上用品、家居用品）。在皮疹发展至最后结痂脱落的整个过程中，患者都具有传染性，但在最初8-10天，即粘膜出现病变的时期最为危险。

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症狀

感染的入口是上呼吸道黏膜。病毒最初在咽环淋巴组织中繁殖，随后短暂进入血液并感染网状内皮组织（RET）细胞。病毒在那里繁殖，再次出现病毒血症，但程度更严重且持续时间更长。病毒的亲皮作用与其从血液渗透到表皮的能力有关，导致棘状细胞早期增生和马氏层细胞特征性退化。

天花潜伏期为8-18天。天花发病急，症状包括头痛、肌肉疼痛、乏力、发热。2-4天后，口腔黏膜和皮肤上会出现特征性皮疹，所有症状几乎同时出现，多见于面部和四肢。皮疹会经历斑疹、丘疹、水疱和脓疱等阶段，然后结痂（痂皮），并留下疤痕。皮疹出现后，体温会下降，在脓疱期再次回升。从皮疹出现到痂皮脱落大约需要3周时间。天花是典型的重症疾病，在流行期间死亡率可达40%；而病情较轻的天花（小天花），死亡率不超过1-2%。

診斷

天花可以通过病毒镜检、病毒学和血清学方法进行诊断。最有效、最快速的方法是直接用电子显微镜观察脓疱期前皮疹组织样本，因为此阶段病毒数量急剧减少。对水疱内容物进行光学显微镜检查，可发现含有瓜尔涅里体（Guarnieri body）的大细胞。瓜尔涅里体是椭圆形的胞质内含体，位于细胞核附近，通常呈均质嗜酸性，较少呈颗粒状，轮廓不规则。瓜尔涅里体是天花病毒繁殖的“工厂”。在用M. Morozov法染色的天花水疱内容物涂片中，可以发现天花病毒体——帕申体。

为了分离和鉴定病毒，需感染12-14天鸡胚的绒毛膜尿囊膜，病毒会在此形成白色小斑块。此外，还需要感染细胞培养物以检测细胞病变效应，并进行血细胞吸附或免疫荧光反应。感染材料包括血液、鼻咽分泌物、皮疹皮肤碎屑、结痂以及尸检材料。

间接免疫荧光法可在皮疹和鼻咽分泌物的涂片印迹中检测天花病毒特异性抗原。皮疹组织样本中的抗原可通过免疫扩散法、RSC 或 IFM 检测。

发病第一周后，即可检测到病毒中和抗体、补体结合抗体和血凝素。补体结合抗体的存在被认为是天花最可靠的征兆，因为它们很少在接种疫苗的个体体内持续存在超过12个月。

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治療

为了进行特异性治疗和预防，可以使用甲硫腙（马硼烷）——一种抑制天花病毒在细胞内繁殖的药物。它在疾病的早期阶段和潜伏期尤其有效。

人类文明史上曾发生过多次天花疫情和大流行。仅在欧洲，截至18世纪末，就有至少1.5亿人死于天花。自1796年E. Jenner接种天花疫苗后，人类开始了一场积极的抗击天花的斗争，并最终将天花彻底消灭。在苏联，天花于1936年被消灭，但由于输入病例，天花直到1960年才被记录在案。1958年，在苏联代表团的倡议下，世界卫生组织大会通过了一项关于在世界范围内消灭天花的决议；1967年，世界卫生组织通过了一项强化的天花消灭计划。苏联、美国和瑞典为该计划提供了大量资金援助。苏联不仅向许多天花流行国家派遣了专家，还捐赠了约15亿剂天花疫苗。所用疫苗是在小牛囊中培养的活天花病毒，经纯化和干燥处理后制成。培养和胚胎（卵疫苗）活疫苗也取得了良好的效果。为了预防和治疗接种过程中可能出现的并发症，使用了抗天花供体免疫球蛋白（将专门接种天花疫苗的供体血液中γ-球蛋白组分的生理溶液配制成10%溶液）和根据抗天花抗体含量进行滴定的人血免疫球蛋白。

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