皰疹病毒科

皰疹病毒是一個古老的家族,其祖先可能從大約4億年前的泥盆紀(類似魚類的生物剛剛從海洋中誕生並移居陸地之時)進化而來。在此過程中,這些生物必然遭遇了一係列“新”的微生物,其中包括被視為現代皰疹病毒祖先的原始類噬菌體病毒。

皰疹病毒從一開始就與宿主協同進化,雙方相互施加選擇性壓力,直到適應彼此的生活方式,病毒從而能夠長期存活,並且在大部分情況下不會對宿主造成傷害。由於皰疹病毒隨著宿主的物種分化而分化,所以幾乎所有現存的哺乳動物、鳥、爬行動物、兩棲動物、魚乃至部分非脊椎動物均有獨特的混合型皰疹病毒。

迄今為止,人類已鑒定出了150多種皰疹病毒,它們均為編碼了80~150種蛋白質的大型囊膜DNA病毒。因為皰疹病毒無法長期獨立生存,十分脆弱,所以它們主要通過已感染宿主與易感宿主間的密切接觸來傳播。

皰疹病毒無一例外地會造成終身感染,這通常被稱為潛伏性感染。這些病毒在宿主細胞中以休眠狀態存活,同時停止生產蛋白質,從而避免被宿主免疫係統發現。在宿主的一生中,這種潛伏性感染偶爾會再活化,並產生更多病毒。通過采取這種長期戰略,病毒經過演變確保其後代能入侵年輕易感的宿主群體,從而保證繼續存活。

皰疹病毒可分為α、β和γ三大亞科,其成員均根據其生物學特性分類,尤其是病毒潛伏的細胞的類型。目前已經發現了8種人類皰疹病毒,並按照發現順序依次命名為皰疹病毒(HHV)1型至8型,但人們更熟悉它們的“常用”名稱(見表1)。

我們從靈長類祖先處繼承了這些病毒,因此,我們也能在靈長類動物中發現相應病毒。與其他人類皰疹病毒相比,我們從祖先處繼承的病毒與現在在靈長類動物中發現的相應病毒的關係更為密切。在與人類協同進化期間,皰疹病毒感染了全人類,包括最與世隔絕的美洲印第安人部落。

表1 人類皰疹病毒原發感染、流行率和潛伏部位

* 適用於西歐。

** aA即算術平均值。

一般認為,各種人類皰疹病毒曾經無處不在,但如今的流行率卻存在差異。這種流行率的差異可能反映了它們在現代世界宿主間傳播的成功率。人類皰疹病毒可通過多種方式傳播,比如通過乳汁由母親直接傳染給嬰兒(例如巨細胞病毒),或者通過唾液在家庭成員和密切接觸者之間傳播(例如單純皰疹病毒1型、巨細胞病毒、EB病毒、人類皰疹病毒6型和7型以及卡波西肉瘤皰疹病毒)。在這些病毒中,人類皰疹病毒6型和7型的流行率最高,它們幾乎感染了全球所有人。雖然EB病毒、單純皰疹病毒1型和巨細胞病毒均有較高的流行率,但因為某些地區提高了衛生標準,使其傳播受阻,所以它們在這些地區的流行率最近有所下降。有趣的是,單純皰疹病毒2型和卡波西肉瘤皰疹病毒的流行率遠低於其他人類皰疹病毒,並且地理分布區域有限,最常見於非洲的部分地區。這些病毒依賴兒童的唾液傳播(卡波西肉瘤皰疹病毒)或成人間的性傳播。據科學家們推測,當文化和生活方式發生變化時,這些病毒最容易受影響,最先出現明顯減退的就是其全球分布範圍。

人類α皰疹病毒以及單純皰疹病毒1型和2型有85%的相同DNA,但一般認為單純皰疹病毒1型引起麵部唇皰疹,而單純皰疹病毒2型引起**皰疹。大部分情況的確如此,但實際上,這兩種病毒均能感染麵部皮膚和**區域,而且由單純皰疹病毒1型引起的少數**皰疹病例正在持續增加。

單純皰疹病毒1型和2型通過傷口或擦傷處進入人體,然後入侵皮膚細胞並在其中進行複製,在產生新病毒的同時殺死被感染的細胞。大部分原發性單純皰疹病毒感染為隱性感染,但它們有時會在口腔內部和周圍或**區域引發疼痛性小水皰樣皮疹。每個水皰內含有數千個病毒粒子,所以很容易理解病毒是如何傳播至其他個體的。

皮膚的單純皰疹病毒感染很快會引起免疫細胞的注意,病變部位也會迅速愈合,但在此之前,已經有部分病毒粒子悄無聲息地感染了皮膚中的神經末梢,並沿著神經纖維爬行至細胞核,然後潛伏在細胞核中。麵部感染的單純皰疹病毒(主要是單純皰疹病毒1型)潛伏在顱底三叉神經節,而**病變處的病毒(主要是單純皰疹病毒2型)則沿著下脊柱進攻骶神經節。因為神經細胞將伴隨宿主一生且不分裂,所以它們是供病毒暫時躲避的理想場所。但為了保證長期生存,病毒必須在某個階段醒來並繼續傳播。因此,宿主體內不時會產生新的病毒,並沿著神經纖維向下傳播,進入唾液或生殖道分泌物。這種再活化可能不會表現出任何症狀,也可能表現為嘴唇或周圍的麵部唇皰疹。大約40%的單純皰疹病毒1型攜帶者會出現麵部唇皰疹,而60%的單純皰疹病毒2型攜帶者表現為**皰疹。個體攜帶者體內單純皰疹病毒再活化的觸發因素通常清晰可辨:藥物、疾病、發熱、紫外線強度升高(例如某場滑雪旅行)、生理期和壓力引起免疫力下降,但相關分子機製尚不明確。

第6章將水痘作為一種極為常見的兒童急性感染進行了探討,但從皰疹病毒的角度而言,幾乎所有水痘帶狀皰疹病毒的感染者均表現為潛伏性感染。水痘帶狀皰疹病毒與單純皰疹病毒一樣選擇隱藏在神經細胞中,但因為水痘皮疹幾乎遍布全身,所以病毒可能寄宿在與任意或所有分布在皮膚中的神經相關聯的脊神經節中。

潛伏性水痘帶狀皰疹病毒可在宿主一生中的任何時候再活化並導致帶狀皰疹,老年人尤其容易發生這種情況。再活化通常發生在某一個神經細胞中,並沿著特定神經的路線引發典型的疼痛性小水皰樣帶狀皰疹。傳染性病毒會從上述病變部位向周圍傳播,所以從未感染該病毒的個體可能會因此染上水痘。不過帶狀皰疹並非由帶狀皰疹或水痘患者傳染而來,而是體內潛伏病毒再活化的結果。

與單純皰疹病毒相似,人類尚未明確水痘帶狀皰疹病毒再活化的分子機製,也未能解開其常發於眼部、頸部和軀幹處神經的謎題,但水痘帶狀皰疹病毒在免疫抑製患者體內更易發生再活化,包括艾滋病病毒感染者、器官移植受體或正在接受化療的患者,這一點也類似於單純皰疹病毒。在上述群體中,皮疹可能引起嚴重、廣泛甚至危及生命的後果,但是可通過數種抗病毒劑(例如阿昔洛韋)進行有效治療(見第9章)。

在三種人類β皰疹病毒中,僅巨細胞病毒會導致嚴重的健康問題。盡管這種病毒在大部分人中表現為隱性感染,但偶爾會引起原發感染患者出現類腺熱疾病。但更重要的是,在極少數情況下,孕婦血液中的病毒可能穿過胎盤並感染未出生的胎兒。如發生這種情況,大約10%的被感染嬰兒會罹患巨細胞包涵體病,並引起一係列症狀,包括發育遲緩、耳聾、凝血異常以及肝、肺、心和腦部發炎。

巨細胞病毒潛伏在骨髓幹細胞中,而骨髓幹細胞會發育成血液單核細胞和組織巨噬細胞。這些細胞通過血液將潛伏病毒傳送至組織,而病毒通常會在這些組織中再活化。健康宿主的免疫係統能應對這些病毒,避免引發疾病,但在免疫抑製患者體內複製的巨細胞病毒會表現出明顯的病理跡象。許多艾滋病病毒感染者曾因感染了巨細胞病毒而遭遇失明、嚴重腹瀉、肺炎和腦炎,直到20世紀90年代初人們方才研製出有效的抗病毒藥。

人類γ皰疹病毒有兩種,即EB病毒和卡波西肉瘤皰疹病毒。它們都是腫瘤病毒,詳見第8章。盡管卡波西肉瘤皰疹病毒看似不會引起原發感染問題,但EB病毒有可能引起腺熱——也被稱為傳染性單核細胞增多症。

幼童通常會受到EB病毒的隱性感染,這種感染模式可能普遍存在於人類祖先之間。但隨著發達國家開始采用現代衛生措施,這種感染可能會推遲到青春期或成年早期。感染推遲後,會導致約四分之一的感染者患上腺熱。這就導致,在發展中國家及發達國家低收入群體中的EB病毒感染,主要為發生在兒童期的隱性感染,而腺熱則更常見於發達國家的高收入群體中。在這樣的情況下,高中生和大學生中時常出現腺熱患者,英國的某項研究表明,每年估計約有1/1000的大學生會受到腺熱影響。

EB病毒會感染並潛伏在血液中的B細胞中,或許因為這些細胞本身就是免疫係統的一部分,所以在感染EB病毒後會激發T細胞的過度應答。就其本質而言,腺熱症狀(通常包括咽痛、發熱、頸部腺體腫大和疲勞)屬於由大量連續產生的T細胞引起的免疫病理反應,而非病毒感染本身直接導致的。這種疾病通常會在10~14天內痊愈,但疲勞狀態可能持續6個月,有時這會嚴重幹擾患者的生活。

在極少數情況下,EB病毒會引起腫瘤(見第8章)。它還被視為其他幾種疾病的病因,特別是類風濕性關節炎和多發性硬化等自身免疫病(見第10章)。