輪狀病毒:流行情況,危害,疫苗使用,相關知識,發現歷史,症狀表現,傳染途徑,發病機

輪狀病毒是引起嬰幼兒腹瀉的主要病原體之一，其主要感染小腸上皮細胞，從而造成細胞損傷，引起腹瀉。輪狀病毒每年在夏秋冬季流行，感染途徑為糞－口途徑，臨床表現為急性胃腸炎，呈滲透性腹瀉病，病程一般為6-7天，發熱持續1-2天，嘔吐2～3天，腹瀉5天，嚴重出現脫水症狀。

輪狀病毒（Rotavirus，簡稱RV）是一種雙鏈核糖核酸病毒，屬於呼腸孤病毒科。它是嬰兒與幼兒腹瀉的單一主因，幾乎世界上每個大約五歲的小孩都曾感染過輪狀病毒至少一次。然而，每一次感染後人體免疫力會逐漸增強，後續感染的影響就會減輕，因而成人就很少受到其影響。輪狀病毒總共有七種，以英文字母編號為A、B、C、D、E、F與G。其中，A種是最為常見的一種，而人類輪狀病毒感染超過90%的案例也都是該種造成的。

輪狀病毒是藉由糞口途徑傳染的。它會感染與小腸連結的腸黏膜細胞（enterocyte）並且產生腸毒素（enterotoxin），腸毒素會引起腸胃炎，導致嚴重的腹瀉，有時候甚至會因為脫水而導致死亡。雖然輪狀病毒於1973年就被由澳洲的露絲·畢夏普（Ruth Bishop）所發現，而且造成嬰兒與幼兒總計超過50%以上因為嚴重腹瀉而住院治療的案例，但是在公共衛生社群中它仍然沒有被廣泛地重視，特別是在開發中國家更是如此。除了對人類健康的影響之外，輪狀病毒也會感染動物，是家畜的病原體之一。

基本介紹

中文學名：輪狀病毒
拉丁學名：duovirus
界：病毒界
門：雙鏈核糖核酸病毒
科：呼腸孤病毒科
發現人：露絲·畢夏普
發現時間：1973年

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流行情況

全世界每年因輪狀病毒感染導致的嬰幼兒死亡的人數大約為900000人，其中大多數發生在開發中國家。在我國，0～2歲以內的嬰幼兒人數約為4000萬人（含新生兒），每年大約有1000萬嬰幼兒患輪狀病毒感染性胃腸炎，占嬰幼兒人數的1/4，是引起嬰幼兒嚴重腹瀉的最主要病原。

危害

輪狀病毒感染從無症狀、輕微發病到嚴重發病，嚴重時發生致命性胃腸炎、脫水及電解質平衡失調。輪狀病毒胃腸炎的症狀包括發燒、嘔吐、腹痛以及無血色水樣腹瀉，症狀可持續3～9天。

疫苗使用

輪狀病毒疫苗是減毒重組的活疫苗。接種對象主要為2個月～5歲以下嬰幼兒。使用方法用手開啟瓶蓋，用吸管吸取本疫苗，直接餵於嬰幼兒，用量為每人一次口服3ml，切勿用熱水送服。

預防選擇接種疫苗可以降低感染

對初冬感染輪狀病毒的嬰幼兒患者，臨床沒有特效藥物快速治療。有專家特別提醒，“家長在小兒患病期間切忌亂用抗生素治療，以防引起不良後果。

近年來，不少患兒選擇接種輪狀病毒的疫苗，不過輪狀病毒有很多種類，目前，檢驗設備只能驗出有該病毒，無法查出病毒屬於哪一類型，因此打疫苗後仍有機會感染，不過接種後就算受到感染可有八成幾率避免出現重症。

發現歷史

1943年，雅各·萊特（Jacob Light）與荷瑞西·赫德斯（Horace Hodes）證明了在感染傳染性腹瀉的小孩身上有一種濾過性的病媒，這個病媒也會造成家畜腹瀉。30年後，被保存下來的病媒樣本證明此病媒是輪狀病毒。在介入的年代裡，老鼠身上的病毒表現出引起成腹瀉的病毒有相關性。1973年，位於澳大利亞的露絲·畢夏普（Ruth Bishop）在兒童腸胃炎的研究報告上描述出類似的病毒。

1974年，湯瑪斯·亨利·費留特（Thomas Henry Flewett）在通過電子顯微鏡觀察過這類病毒之後，建議將其命名為“輪狀病毒”（rotavirus），因為輪狀病毒的顆粒看起來很像輪子，而拉丁文中“rota”的意思即為“輪狀”；這個名稱四年後經由國際病毒分類委員會（International Committee on Taxonomy of Viruses）正式認可。1976年，相關類似的病毒也在許多其他種動物的研究上被描述到。這些被報告描述的病毒，通通都會導致急性腸胃炎，並且被認定為影響全世界人類與動物的集體病原體。輪狀病毒的血清型於1980年首次發表，而在隔年，來自人體的輪狀病毒藉由添加胰蛋白酶（一種發現於哺乳動物十二指腸的酶，目前，已知是輪狀病毒複製所必須的物質）首次在從自然環境中猴子腎臟取得的細胞培養中成功栽培。成功培養輪狀病毒的能力加速了研究的腳步，且在1980年代中期，首批候選的疫苗已經開始進行評估。

1998年，首種輪狀病毒疫苗（Rotavirus vaccine）獲得在美國使用的執照。在美國、芬蘭與委內瑞拉的臨床試驗發現該疫苗可以對於成功預防輪狀病毒A種所產生的嚴重腹瀉比率高達80%至100%，而研究者也沒有發現顯著的嚴重藥物不良反應。然而，在該疫苗被發現會增加腸套疊（即腸梗阻（bowel obstruction）的一種）的風險之後，疫苗製造商在1999年將疫苗從市場上全部撤回，研究顯示每12,000注射過疫苗的嬰兒有一個會有腸套疊的症狀。這次經驗也引發了關於輪狀病毒疫苗的相關風險與益處的激烈爭論。2006年，兩種對抗輪狀病毒A種的新疫苗被證明對兒童是安全而且是有效預防的。

症狀表現

輪狀病毒腸胃炎是一種從溫和到嚴重的疾病，有一些表征像是嘔吐，水狀腹瀉，以及低程度的發熱。當兒童受到這類病毒感染時，在症狀發生前大約會有兩天的潛伏期（incubation period）。症狀通常是從嘔吐開始，接著是四到八天的大量腹瀉。輪狀病毒感染較容易造成脫水的細菌性病原體還要更常引起脫水的現象，也因此，脫水成為輪狀病毒感染的最常見的死因。

在人一生中，感染輪狀病毒A種會有這樣的經過：第一次感染通常會產生症狀，但是下一次的感染通常會是典型的無症狀，因為免疫系統提供了部分的保護機制。所以，感染症狀發生的比例於兩歲以下的兒童最高，之後漸漸降低直到45歲為止。雖然新生兒感染的機會很常見，但是通常都是溫和的症狀或是無症狀疾病；最嚴重的症狀都會發生在比較大一點的出生六個月到兩歲的小孩，以及發生在有免疫缺陷（immunodeficiency）的小孩身上。因為從童年獲得的免疫力，大部分的成人對於輪狀病毒並不易受到影響；成人發生的腸胃炎通常是因為其他病因而非輪狀病毒，但是成人的無症狀感染依然在社群中帶有感染症的傳染性。有症狀的再感染通常因為感染了不同血清型的輪狀病毒A種。

傳染途徑

輪狀病毒是由糞口路徑（fecal-oral route）所傳染的，藉由與接觸弄髒的手、弄髒的表面以及弄髒的物體來傳染，而且有可能經由呼吸路徑傳染[1]。受感染病患的糞便每克可以包含超過1000億億[數據有問題，10E19個病毒的總重量大於1克]個有傳染性的病毒顆粒；而其中只要10顆到100顆就可以藉由傳播而感染另一個人。

輪狀病毒在自然環境中是穩定的，也可以在河口的樣本中發現，其樣本大概每美制加侖可以發現1至5顆有傳染性的輪狀病毒顆粒。消滅細菌與寄生蟲的衛生設備似乎對於輪狀病毒的控制是無效的，因為在高衛生水平與低衛生水平的國家中，輪狀病毒感染的發病率是相似的。

發病機制

腹瀉是肇因於輪狀病毒的多重活動。因為稱之為腸黏膜細胞（enterocyte）的腸細胞遭到該病毒的破壞而導致吸收不良（malabsorption）。產生腸毒素（enterotoxin）的病毒蛋白質NSP4製造了倚賴鈣離子的氯化分泌物，破壞了鈉-葡萄糖協同運輸蛋白1（sodium-glucose transport 1，SGLT1）載體居中調節的水份再吸收，這個顯然降低了刷狀緣（brush border）薄膜雙糖酵素（disaccharidase）的活動，而且可能激化腸神經系統中依賴鈣離子的分泌（secretion）的反射作用。健康的腸黏膜細胞會分泌乳糖酶進入小腸；所以因乳糖酶缺乏而造成的乳糖不耐症也是輪狀病毒感染經常出現的症狀，這個症狀可以持續數周。乳糖不耐症的再次發生通常與牛奶再次引入兒童的日常飲食有關，因為細菌發酵了在肚子內的雙糖乳糖。

診斷檢測

輪狀病毒感染的診斷正常都是診斷出腸胃炎並且有嚴重腹瀉的狀況之後。大部分的因為腸胃炎進入醫院的兒童病患都被檢測出輪狀病毒A種。對於輪狀病毒A種傳染病的專門診斷方式是對病患的糞便利用酵素免疫分析法去作病毒的識別。市場上已經有幾種核准的監測設備，這些監測設備對於輪狀病毒A種的所有血清型都可以敏感，個別的檢測出來。其他的檢驗方法，如電子顯微鏡法或是凝膠電泳法，則是使用在研究實驗室之中。逆轉錄聚合酶鏈鎖反應（RT-PCR）可以檢測並識別所有種與所有血清型的人類輪狀病毒。

預防方法

於2006年，兩種對抗輪狀病毒A種感染的疫苗已經證明對兒童是安全而且有效的：分別是由葛蘭素史克製造的“羅特律”（Rotarix®）與由默克大藥廠製造的“輪達停”（RotaTeq®）。兩種疫苗皆是用口服接種，並且都包含了無作用力的活病毒。輪狀病毒疫苗目前在澳大利亞、歐洲、加拿大、巴西、埃及、印度、以色列、中國台灣、南非、巴拿馬、阿根廷與美國等地都可以取得。

輪狀病毒疫苗計畫（Rotavirus Vaccine Program）是一個適宜衛生科技組織（Program for Appropriate Technology in Health，簡寫為PATH）、世界衛生組織與美國疾病控制與預防中心的合作計畫，該計畫由全球疫苗與免疫聯盟（GAVI Alliance）資助。該計畫的目的是藉由製造可以讓開發中國家使用的輪狀病毒疫苗，來降低兒童因為痢疾而產生的疾病與兒童死亡率。

感染家畜

輪狀病毒也會感染年幼的動物並造成腹瀉。各項研究顯示，輪狀病毒會感染哺乳動物（如：猿猴、牛、豬、羊、田鼠、貓與狗、家鼠、馬與兔子等）以及鳥類（雞與火雞等）等。這些感染動物的輪狀病毒是有與感染人類的輪狀病毒產生基因交換的潛在可能性。目前已經證明感染動物的輪狀病毒也可以感染人類，感染途徑包括病毒的直接傳染以及提供感染人類的病毒株一段或是數段的核糖核酸片段來進行基因重整（reassortment）。輪狀病毒是家畜的病原體之一，並且治療的費用、家畜的高罹病率與高死亡率都會造成農人的經濟損失。

輪狀病毒感染主要是幼犬的一種腸道傳染病。以腹瀉為其主要特徵，成年犬感染後一般取隱性經過。

一、病因

輪狀病毒存在於病犬的腸道內，並隨糞便排出體外，污染周圍環境。消化道是本病的主要感染途徑。痊癒動物仍可從糞便中排毒，但排毒時間多長尚不清楚。輪狀病毒在人和動物間有一定的互動感染性，所以，只要病毒在人或一種動物中持續存在，就有可能造成本病在自然界中長期傳播。

二、症狀

主要危害出生1周以內的仔犬，發病突然，腹瀉，排黃綠色稀便和粘液，可持續一周，重病犬有出血性腸炎，糞便中混有血液，心跳加快，體溫下降，可導致死亡。

三、診斷

1.流行特點：各種年齡的犬都可感染，但成年犬一般為隱性感染，缺乏明顯的症狀。本病多發生於寒冷季節。衛生條件不良常可誘發本病。

2.臨床特徵：幼犬常發生嚴重腹瀉，排水樣至粘液樣糞便，可持續8～10天。但食慾和體溫無大變化。

通常根據上述變化，可作出初步診斷。確診要靠電子顯微鏡檢查。做酶聯免疫呼附試驗也是目前常用的一種診斷方法。

四、治療

1.病犬應立即隔離到清潔、乾燥、溫暖的場所，停止餵奶，改用葡萄糖甘氨酸溶液（葡萄糖45克，氯化鈣8。5克，甘氨酸6克，枸櫞酸0。5克，枸櫞酸鉀0。13克，磷酸二氫鉀4。3克，水200毫升）或葡萄糖鹽水和5%碳酸氫鈉溶液，以防脫水、脫鹽。

2.保證幼犬能攝食足量的初乳而使其獲得免疫保護。也可試用皮下注射成年犬血清。目前尚無疫苗可用。

病毒學

輪狀病毒的種類

輪狀病毒總共有七種，分別以英文字母編號為A、B、C、D、E、F與G等。人類主要是受到輪狀病毒A種、B種與C種的感染，而其中最常見的是輪狀病毒A種的感染。而這七種輪狀病毒都會在其他動物身上造成疾病。

在輪狀病毒A種之中有不同的病毒株，稱之為血清變異株（serovar）。與流行性感冒病毒類似，輪狀病毒使用了雙重的分類系統，這樣分類法是依據這個病毒體表面的兩個結構性蛋白質來作分類的。糖蛋白VP7定義了G型而對於蛋白酶敏感的蛋白質VP4則定義了P型（這些蛋白質的細節請見下文）。P型會以一個數字來標示出P血清型，並用方括弧內部的一個數字來標示所對應的P基因型。G血清型的表示方法很類似，但是G基因型的數字會與G血清型的數字相同。舉個例來說，“輪狀病毒Wa病毒株”（rotavirus strain Wa）就會被標示成“P1A[8]G1”。因為這兩個決定G型跟P型的基因可以被分開傳送而產生後代，所以兩基因不同的組合就會產生各種不同的病毒株。

結構

輪狀病毒的基因組包括了11條獨特的核糖核酸雙螺旋分子，這11條中總共有18,555個核苷鹼基對。每一條螺旋或是分段即是一個基因，並且依照分子尺寸由大到小依次編號為1到11。每一個基因都可以編碼成一種蛋白質，而其中第9基因與第11基因比較特別，它們都可以編碼成兩種蛋白質。核糖核酸外圍則是包圍了三層二十面體的蛋白質殼體。病毒顆粒大約直徑76.5 nm，並且並沒有病毒包膜（Viral envelope）。

蛋白質

有六個病毒蛋白質（viral protein，VP）架構了整個病毒顆粒（病毒體）。這些“結構性”的蛋白質分別被稱為VP1、VP2、VP3、VP4、VP6與VP7。除了這些結構性蛋白質之外，還有六個非結構性蛋白質（nonstructural protein，NSP），這六個蛋白質僅僅在輪狀病毒感染的細胞中製造，而沒有構成病毒體的結構。這六個非結構性蛋白質分別稱為NSP1、NSP2、NSP3、NSP4、NSP5與NSP6。

由輪狀病毒基因組所編碼的12個蛋白質中，至少6個會與核糖核酸結合。這些蛋白質在輪狀病毒複製時所扮演的角色目前還沒有完全被了解；它們的功用被認為有可能是與病毒體核心糖核酸的合成與包裝相關，或是與將信使核糖核酸輸送至基因體複製現場相關，或是與信使核糖核酸轉譯與基因表現調節相關。

結構性蛋白

VP1蛋白質位於病毒體核心，是一種核糖核酸聚合酶。在被感染的細胞中，這種酶會產生病毒蛋白質合成所需的信使核糖核酸轉錄複本，以及產生輪狀病毒基因體核糖核酸片段拷貝來提供新產生的病毒體使用。

VP2蛋白質形成病毒體的核心層，並且結合核糖核酸基因體。

VP3蛋白質是病毒體核心的一部分，而且是一種稱為鳥苷酸轉移酶（guanylyl transferase）的酶。這種酶是一種加帽酶（Capping enzyme），也就是製作信使核糖核酸轉錄後修飾時候所用的5'端帽的酶。這個5'端帽保護病毒的信使核糖核酸免受核酸酶（以核酸為底物的水解酶）水解，使之能夠保持穩定。

VP4蛋白質位於病毒體的表面，突出來而成為一個刺突（spike）。它連線細胞表面的受體分子，並且驅使病毒進入那個細胞。在病毒有傳染性之前，VP4蛋白質會被一種可以在內臟發現的蛋白酶改變成VP5*蛋白質與VP8*蛋白質。VP4蛋白質決定了該病毒的毒性（Virulence），而它也決定了該病毒的P型。

VP6蛋白質形成殼體的體積。它是抗原性強的蛋白質，並且可以被用來分辨輪狀病毒的種類。這個蛋白質被實驗室用來進行輪狀病毒A種感染症的各種測試上。

VP7蛋白質是一種建立病毒體外層表面的糖蛋白。扣除掉它在病毒結構上的功用之外，它也決定該病毒珠的G型。VP7蛋白質跟VP4蛋白質一樣，都被免疫力（immunity）當作是防止感染的途徑。

病毒的非結構性蛋白

NSP1蛋白質是第5號基因的產物，是一種非結構性蛋白質，而且也是核糖核酸結合蛋白質（RNA-binding protein）。

NSP2蛋白質是一種核糖核酸結合蛋白質，此種蛋白質會堆積於細胞質內含物（即病毒質，viroplasm）之中，並且是一種基因體複製時所需的蛋白質。

NSP3蛋白質受到感染細胞中的病毒信使核糖核酸影響，它負責停止細胞蛋白質合成的工作。

NSP4蛋白質是一種病毒性腸毒素（enterotoxin），會引起腹瀉的症狀。此蛋白質是首種發現的病毒性腸毒素。

NSP5蛋白質是由輪狀病毒A種基因體第11號基因編碼的產物。而在受病毒感染的細胞中，NSP5蛋白質堆積在病毒質中。

NSP6蛋白質是一個結合核酸的蛋白質，是由第11號基因於開放閱讀框架階段的編碼產物。

輪狀病毒的基因與蛋白質

核糖核酸片段（基因）	尺寸（鹼基對數）	蛋白質	分子量（kDa）	所在位置	功用
1	3302	VP1	125	位於核心的頂點	核糖核酸依賴性的核糖核酸聚合酶（RdRp）
2	2690	VP2	102	形成核心的內殼	刺激病毒的核糖核酸複製酶
3	2591	VP3	88	位於核心的頂點	鳥苷酸轉移酶，信使核糖核酸加帽酶
4	2362	VP4	87	表面刺突	細胞附著，毒性
5	1611	NSP1	59	非結構性	對於病毒成長非必須
6	1356	VP6	45	內殼體	結構性與物種特殊性的抗原
7	1104	NSP3	37	非結構性	強化病毒信使核糖核酸的活性，並停止受感染細胞的蛋白質合成
8	1059	NSP2	35	非結構性	包含在核糖核酸包裝中的核苷三磷酸酶（NTPase）
9	1062	VP7 VP7	38 34	表面	結構性與中和抗原
10	751	NSP4	20	非結構性	腸毒素
11	667	NSP5 NSP6	22	非結構性	結合NSP2調節因子的單鏈核糖核酸與雙鏈核糖核酸

該表的資料是基於感染類人猿的輪狀病毒SA11病毒株所編寫。在不同的病毒株中，核糖核酸與蛋白質之間的編碼預測會有所不同。

複製

輪狀病毒感染小腸絨毛（villi）的腸黏膜細胞，改變上皮組織的結構與功能。輪狀病毒的三重蛋白質外層使它們可以抵抗胃中的胃酸以及消化系統中的消化酶（digestive enzyme）。

病毒藉由受體媒介的內吞作用進入細胞，並且形成一個稱作核內體（endosome）的囊泡。輪狀病毒第三層的蛋白質（即VP7與VP4刺突）會分解核內體的外膜，而創造一個鈣濃度不同的外膜。這個改變導致了VP7蛋白質三聚體破裂為一個單一蛋白質的子單元，留下圍繞在病毒雙鏈核糖核酸外面的VP2與VP6蛋白質，形成雙層構造的病毒顆粒（DLP）。

七條雙鏈核糖核酸鏈依舊維持兩層蛋白質層，並提供病毒核糖核酸依賴性的核糖核酸聚合酶（RNA replicase或RNA-dependent RNA polymerase，RdRp）創造雙鏈病毒基因體的信使核糖核酸轉錄複本的保護。藉由把病毒核糖核酸保持於病毒核心，病毒核糖核酸躲避了先天宿主的免疫反應。這個免疫反應稱為核糖核酸干擾，會因為雙鏈核糖核酸鏈的表現而觸發。

在感染的過程中，輪狀病毒產生信使核糖核酸來生物合成蛋白質並且進行基因複製。大部分的輪狀病毒蛋白質都堆積在病毒質中，病毒質也是核糖核酸複製的地方，以及雙層構造病毒顆粒組裝的地方。病毒質於病毒感染細胞約兩個小時之內就會快速地在細胞核周圍形成，而組成所謂的“病毒工廠”，這個病毒工廠是由兩個病毒非結構性蛋白質（NSP5與NSP2）所製成。NSP5蛋白質如果因為核糖核酸干擾而被壓抑功能，會明顯地減弱輪狀病毒複製功能。新生的雙層構造病毒顆粒則會移動到內質網，它們將在此處獲得它們第三層外層（由VP7與VP4蛋白質所構成）。最後，這些後代病毒就會經由細胞裂解（lysis）釋放到細胞之外。

輪狀病毒