带状疱疹病毒和动物模型
带状疱疹(herps zoster)是由带状-疱疹病毒(varicella-zoster virus, VZV)引起,在人类可引起水痘与带状疱疹两种常见疾病。带状疱疹的临床表现以沿周围神经分布的群集疱疹和以神经痛为特征。VZV通过呼吸系统进入人体,经历两次病毒血症后,病毒到达皮肤表层,而产生典型的疱疹样皮损,随后病毒又进入周围神经系统,并且潜伏在脊神经节。在美国,50岁以下的患带状疱疹者常需检测是否感染了HIV。
VZV具有高度的种属特异性,其自然感染仅仅发生于人与大猩猩,因此建立一种合适的带状疱疹病毒感染动物模型具有一定的困难。但在过去的近20年里,经过各国科学家的不懈努力,已建立了许多该疾病的动物模型,为VZV感染机制的研究与抗病毒药物的筛选做出了极大的贡献。灵长目动物猴水痘病毒(SVV)感染与人类VZV感染在临床、病理学、免疫学及病毒学等各方面的特征是十分相似的,Flethcher等(1992)研究表明,SVV与VZV抗原具有高度的相关性。Provost等(1982)应用人VZV病毒成功感染了狨猴(Callithx jacchus),主要的感染部位是肺,并表现肺炎症状,该模型可用于评价抗病毒药物与重组疫苗等方面的研究。Telsenfeld等(1997)通过气管内接种猴水痘病毒感染非洲绿猴而建立了猴的VZV感染模型,实验猴出现发热、皮肤发疹及病毒血症。Ou Y等(2007)构建了重组猴水痘病毒(rSVV),表达SIV env、gp130和gag外膜蛋白,并在免疫过的草原猴(vervet monkey)体内研究了rSVV-SIV env和rSVV-SIVgag的免疫原性。Pumphry等(1995)通过对SVV与VZV病毒体形态、基因及多肽的研究,进一步证明了用SVV感染非人灵长类动物作为人类VZV感染模型的合理性。它是近年来研究比较深入的一种模型。作为一种间接工具,它可以用于探索VZV感染的发病机制。但是,猴水痘病是猴子自然感染SVV所患的疾病,SVV感染可产生水痘性疾病,但这种病毒并不能感染人类。大多数非人灵长类动物对于VZV不敏感,用非人灵长类动物感染SVV作为VZV感染模型在实际应用中仍有一些缺点与困难,例如,SVV与VZV虽然具有一定的相似性,但是其抗原物质仍然是有区别的。
目前,VZV潜伏感染模型多选用大鼠和小鼠。虽然这些动物感染VZV后都不发病,但是它们为水痘-带状疱疹模型的研究提供了一些崭新的思路。豚鼠模型也已广泛应用于水痘-带状疱疹的研究。幼豚鼠对于已经在胚胎细胞中适应过的VZV病毒是敏感的。经鼻腔或皮下接种后,病毒在鼻咽中复制,此时可检测到病毒血症,同时有特殊的抗体产生,而且通过实验证实了VZV在不同豚鼠之间的传播。此外,无毛豚鼠VZV模型已经应用于抗 VZV病毒药物的研究。用VZV接种先天性无毛豚鼠,可产生与儿童所患水痘相似的症状,而应用阿昔洛韦、6甲氧嘌呤阿拉伯糖苷能够改变这一感染过程。在该无毛豚鼠模型发生水痘期间,可通过PCR扩增与核酸杂交技术检测到该病毒的存在。这个模型有利于进一步研究VZV感染机理,同时它还可用于检测抗病毒药物的活性。
豚鼠模型还可用于对VZV感染的体液与细胞免疫应答的检测。用VZV糖蛋白E与I使豚鼠产生免疫反应,在动物血清、玻璃体、结膜均产生抗原特异性抗体。它们能加速VZV的清除,并且还能中和眼中的病毒。Shiraki K(2001)把HIV env基因插入水痘病毒基因组,构建了表达HIV env抗原的Oka水痘疫苗,并应用豚鼠评价该疫苗的免疫原性。用重组病毒免疫豚鼠,诱导HIV抗原、gp120的V3肽和VZV gE:gl的抗体反应,结果免疫过的豚鼠对HIV抗原和gE:gI产生了良好的应答。
豚鼠还可用于VZV感染的眼疾病模型。经角膜基质接种事先经过适应传代的活VZV,可以在所有动物中产生可复发的、急性的、表层的角膜疾病,有人已用此法建立一种新的体内实验模型。豚鼠经玻璃体接种感染了VZV的单核细胞,所致的慢性眼色素膜炎动物中,病毒能被检测出来的时间甚至长达4个月。
近年来,尽管许多学者潜心研究水痘-带状疱疹的发病机理与抗病毒药物,但至今仍未建立一种成熟、完善的动物模型。以上所述的各种模型均有其固有的缺陷,这就给直接研究VZV感染过程带来一定的难度,豚鼠模型也有一定的局限性,因此,仍然需要不断完善水痘-带状疱疹的动物模型,为研究此病的发病机制及疫苗评价、抗病毒药物的效果提供可靠的有力的工具。