?? ? ? 今天是慢病毒的最后一章——梅迪-維斯納病毒(Maedi-Visna Virus，MVV)

簡介

? ? ? ? 維斯納病毒(也稱為梅迪-維斯納病毒、維斯納-梅迪病毒和綿羊慢病毒)是一種慢病毒，可導(dǎo)致綿羊腦炎和慢性肺炎。當(dāng)在大腦中發(fā)現(xiàn)時，它被稱為Visna，在感染肺部時被稱為Maedi。 綿羊的終身持續(xù)感染發(fā)生在肺、淋巴結(jié)、脾臟、關(guān)節(jié)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和乳腺；這種情況有時被稱為“綿羊進行性肺炎”(OPP)，特別是在 美國，被稱為“蒙大拿綿羊病”。單核巨噬細(xì)胞譜系的白細(xì)胞是維斯納病毒的主要目標(biāo)。

病毒感染

? ? ? ? 1954年由冰島的Bjorn Sigurdsson首次描述，梅迪-維斯納病毒是第一個被分離和表征的慢病毒，由Sigurdsson于1957年完成。Maedi和Visna是指在Sigurdsson的工作之后才發(fā)現(xiàn)相關(guān)的地方性綿羊群狀況。

? ? ? ? 維斯納病毒感染可能會發(fā)展為完全癱瘓，從而導(dǎo)致因缺食而死亡；然而，如果在進食和飲水方面給予幫助，受感染的動物可能會存活很長時間，有時超過十年。病毒復(fù)制幾乎完全與受感染組織中的巨噬細(xì)胞有關(guān)。然而，在這些細(xì)胞中復(fù)制受到限制——也就是說，大多數(shù)含有病毒RNA的細(xì)胞不產(chǎn)生感染性病毒。?

? ? ? ? 這種疾病是在 1933 年從德國進口卡拉庫爾羊后傳入冰島的。維斯納病毒感染的易感性因綿羊品種而異，粗羊毛品種顯然比細(xì)毛綿羊更易感。嘗試接種維斯納病毒疫苗未能誘導(dǎo)免疫力，偶爾會導(dǎo)致病毒血癥和更嚴(yán)重的疾病。世界各國都建立了根除計劃。

相關(guān)疾病和臨床癥狀

? ? ? ? 梅迪-維斯納是一種流行于成年綿羊的慢性病毒性疾病。這種疾病在某些山羊品種中很少發(fā)現(xiàn)。 梅迪-維斯納也稱為綿羊進行性肺炎(OPP)。這種疾病對應(yīng)于由同一病毒引起的兩種臨床實體，Maedi是指慢性進行性肺炎。Visna是指該疾病的神經(jīng)學(xué)形式，主要引起成年綿羊的腦膜腦炎。由于綿羊和山羊的潛伏期長和死亡率高，這種疾病在世界范圍內(nèi)造成了許多經(jīng)濟損失。MVV病毒可感染任何年齡的綿羊，但在小于兩歲的綿羊中很少出現(xiàn)臨床癥狀。這些疾病的發(fā)作是逐漸發(fā)生的，除了呼吸問題外，還會導(dǎo)致體重不斷減輕。咳嗽、流產(chǎn)、呼吸急促、抑郁、慢性乳腺炎和關(guān)節(jié)炎也是觀察到的其他癥狀。這些癥狀主要出現(xiàn)在三歲以上的動物身上，因此可能會在獲得臨床診斷之前傳播到其他雞群。出現(xiàn)上述癥狀的動物可能會在感染后六個月內(nèi)死亡。在存在體液和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的情況下，這種致病性慢病毒可以在受感染綿羊的單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，也可以通過進行幾種血清學(xué)測試來檢測。該疾病的傳播最常見的是通過攝入含有病毒的初乳或牛奶或吸入受感染的氣溶膠液滴引起的口服途徑。由于MVV毒株的變異，一些相關(guān)的臨床癥狀在一個羊群中可能比其他一些更顯著，同時遺傳易感性模式也存在差異。

病毒復(fù)制

入侵

? ? ? ?維斯納病毒屬于小反芻動物慢病毒組(SRLV)。一般來說，SRLVs通過糖基化包膜蛋白與細(xì)胞質(zhì)膜上的細(xì)胞受體相互作用進入細(xì)胞，促進病毒和細(xì)胞膜的融合。然而，維斯納病毒結(jié)合的特定細(xì)胞受體并不完全確定。一些研究已經(jīng)提出MHC II類、CD4和CXCR4蛋白作為可能的受體，然而，這些蛋白質(zhì)都沒有被確定為主要受體。另一項研究表明，甘露糖受體(MR)家族的C型凝集素部分起到替代SRLV受體的作用。甘露糖受體是一種180 kDa跨膜蛋白，具有八個串聯(lián)的C型凝集素碳水化合物識別結(jié)構(gòu)域(CRD)，其中CRD4和CRD5在識別甘露糖、巖藻糖和 N-乙酰氨基葡萄糖殘基中必不可少。研究表明，MVV通過其包膜蛋白上的甘露糖基化殘基進入細(xì)胞。MR參與識別病原體的表面，并參與吞噬和內(nèi)吞作用以及介導(dǎo)多種細(xì)胞(包括單核巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞)中的抗原加工和呈遞。

復(fù)制

? ? ? ? 維斯納病毒是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，這意味著其基因組由正義RNA組成，該正義RNA進行逆轉(zhuǎn)錄，然后在感染后整合到宿主的基因組中。這種整合是導(dǎo)致維斯納病毒終生持續(xù)感染的原因。維斯納病毒的潛伏期很長。在冰島綿羊中的最初爆發(fā)期間，直到將病毒從德國帶到冰島的卡拉庫爾綿羊進口后六年才出現(xiàn)臨床疾病跡象。感染的易感性也隨著水平的升高而增加。 維斯納病毒感染單核細(xì)胞譜系的細(xì)胞，但當(dāng)單核細(xì)胞更成熟時，會以高水平復(fù)制。受感染的成熟單核細(xì)胞，也稱為巨噬細(xì)胞，會持續(xù)呈遞 維斯納病毒抗原，誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，進而誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化成熟。

病毒傳播

水平傳輸

? ? ? ? 水平傳播在牲畜中起著重要作用，因為它們通常是近距離的，尤其是在冬季馬廄期間。游離病毒或病毒感染的細(xì)胞通常通過吸入呼吸道分泌物被轉(zhuǎn)移。此外，糞口傳播通常通過飲用水污染發(fā)生。X傳播也被證明是可能的，X傳播與其他排泄物(如唾液和尿液)之間尚未建立聯(lián)系。

垂直傳輸

? ? ? ? 在地方性感染的家畜群中，游離病毒和病毒感染的細(xì)胞通過初乳和牛奶從母親傳給羔羊。這是受影響人群的關(guān)鍵特征之一，因為它極大地促進了病毒在羊群中的流行。由于新生兒腸道的滲透性，羔羊極易受到感染?

病毒體結(jié)構(gòu)

? ? ? ?維斯納病毒顆粒是直徑約100 nm的球體。病毒粒子由一個正二十面體基質(zhì)蛋白以及錐狀衣殼組成，被來自宿主質(zhì)膜的包膜包圍。衣殼內(nèi)部是核蛋白-基因組復(fù)合物以及逆轉(zhuǎn)錄酶和整合酶。至今，病毒粒子的晶體結(jié)構(gòu)尚未獲得。

嗜性

? ? ? ?病毒嗜性是指病毒感染的細(xì)胞類型。眾所周知，維斯納病毒以免疫系統(tǒng)的細(xì)胞為目標(biāo)，主要是單核細(xì)胞及其成熟形式的巨噬細(xì)胞。研究表明，病毒復(fù)制的數(shù)量似乎與受感染細(xì)胞的成熟度直接相關(guān)，與更成熟的巨噬細(xì)胞相比，單核細(xì)胞中的病毒復(fù)制相對較少。

? ? ? ? 感染也可以發(fā)生在乳腺上皮和內(nèi)皮細(xì)胞中，這意味著乳腺是主要的病毒庫，表明垂直傳播在病毒傳播中的重要性。

基因組結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 維斯納病毒具有大約9.2Kbp長的正義RNA 基因組。作為慢病毒家族中的逆轉(zhuǎn)錄病毒，基因組被逆轉(zhuǎn)錄為原病毒DNA。就存在的基因功能而言，維斯納病毒基因組類似于其他慢病毒的基因組。維斯納病毒與山羊關(guān)節(jié)炎腦炎病毒密切相關(guān)，但與其他慢病毒的核苷酸序列相似性有限。

? ? ? ? 病毒基因組編碼三個逆轉(zhuǎn)錄病毒特征的結(jié)構(gòu)基因：Gag(組特異性抗原)、Pol(聚合酶)和Env(包膜蛋白)。除此以外，基因組還編碼兩種調(diào)節(jié)蛋白，Tat(轉(zhuǎn)錄的反式激活因子)和Rev(病毒體蛋白表達(dá)的調(diào)節(jié)因子)。Env基因中存在一個Rev響應(yīng)元件(RRE)。還編碼了一個輔助基因Vif(病毒感染因子)。然而，輔助基因的數(shù)量和作用因毒株而異?；蚪M序列的兩側(cè)是5'和3'長末端重復(fù)序列(LTR)。

? ? ? ? 病毒LTR對病毒轉(zhuǎn)錄至關(guān)重要。LTRs包括位于-20位置的TATA框和位于-60位置的AP-4轉(zhuǎn)錄因子識別位點。病毒LTR中有幾個AP-1轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。最近的AP-1結(jié)合位點被Jun和 Fos 蛋白結(jié)合以激活轉(zhuǎn)錄。維斯納病毒LTR中的重復(fù)基序與細(xì)胞嗜性和神經(jīng)毒力有關(guān)。?

? ? ? Gag基因編碼三種最終的糖蛋白產(chǎn)物：衣殼、核衣殼和連接衣殼和包膜的基質(zhì)蛋白。

? ? ? ?Env基因被翻譯成單一的前體多蛋白，該多蛋白被宿主蛋白酶切割成兩種蛋白質(zhì)，即表面糖蛋白和跨膜糖蛋白。跨膜糖蛋白錨定在包膜脂質(zhì)雙層內(nèi)，而表面糖蛋白與跨膜糖蛋白非共價連接。

? ? ? ?Pol基因編碼五種酶功能：逆轉(zhuǎn)錄酶、RNase H、dUTPase、整合酶和蛋白酶。逆轉(zhuǎn)錄酶是一種依賴于RNA的DNA聚合酶，以具有RNase H活性的異二聚體蛋白形式存在。 dUTPase 酶并非存在于所有慢病毒中。dUTPase在病毒生命周期中的作用尚不清楚，dUTPase缺陷型維斯納病毒敲除株在體內(nèi)的致病性沒有降低。整合酶存在于病毒衣殼內(nèi)，有助于在進入和病毒粒子脫殼后整合到宿主染色體中。蛋白酶切割Gag-Pol蛋白前體，使病毒粒子成熟。

? ? ? ? 病毒Tat基因編碼94個氨基酸的蛋白質(zhì)。Tat是維斯納病毒蛋白質(zhì)中最神秘的。大多數(shù)研究表明，Tat是LTR轉(zhuǎn)錄所必需的轉(zhuǎn)錄因子。Tat在N端包含一個抑制域和一個強大的酸性激活域。已經(jīng)提出，Tat與細(xì)胞AP-1轉(zhuǎn)錄因子Fos和Jun相互作用，與TATA結(jié)合蛋白結(jié)合并激活轉(zhuǎn)錄。然而，其他研究表明，維斯納病毒Tat蛋白不是轉(zhuǎn)錄的反式激活因子，而是表現(xiàn)出參與細(xì)胞周期停滯的功能，使其與HIV-1 Vpr蛋白的關(guān)系比Tat更密切。

? ? ? ? 病毒Rev基因編碼一種轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)蛋白。Rev是編碼病毒包膜蛋白(包括Gag和Env)的未剪接或部分剪接的 mRNA 的表達(dá)所必需的，其方式與 HIV Rev 蛋白類似。Rev作為多聚體與具有莖環(huán)二級結(jié)構(gòu)的Rev響應(yīng)元件(RRE)結(jié)合。

? ? ? ?輔助基因vif的功能尚不完全清楚。Vif基因產(chǎn)物是一種29 kDa蛋白，可在動物中誘導(dǎo)微弱的免疫反應(yīng)。刪除實驗表明，Vif基因?qū)魅拘灾陵P(guān)重要

HIV感染模型系統(tǒng)

? ? ? ? 維斯納病毒雖然不產(chǎn)生嚴(yán)重的免疫缺陷，但與HIV有許多共同特征，包括建立持續(xù)感染和慢性活躍的淋巴細(xì)胞增殖；但是，維斯納病毒不感染T淋巴細(xì)胞。維斯納病毒和HIV作為慢病毒的關(guān)系于1985年由維斯納研究員 Janice E. Clements 和HIV領(lǐng)域的同事首次發(fā)表。據(jù)推測，綿羊中的Maedi-Visna感染的影響與人類艾滋病患者中發(fā)現(xiàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和消耗綜合征的“等效”。盡管與HIV的序列同源性有限，維斯納病毒的基因組結(jié)構(gòu)非常相似，允許將 維斯納病毒感染用作HIV感染的體內(nèi)和體外模型系統(tǒng)。?

? ? ? ? 使用維斯納病毒的研究對于HIV的鑒定和表征非常重要。核苷酸序列分析表明，HIV是一種與維斯納病毒相關(guān)的逆轉(zhuǎn)錄病毒，為了解HIV感染機制提供了早期線索。

? ? ? ? 至此，慢病毒已經(jīng)結(jié)束，下期是逆轉(zhuǎn)錄病毒的收尾篇——泡沫病毒