出血热病毒分离、鉴定和诊断方法
简介
出血热病毒分离、鉴定和诊断方法包括病毒分离、电子显微镜、检测抗原、检测病毒特异性抗体和核酸检测。其中分离到病毒是诊断各种出血热的“最高境界”,尤其是对那些未知的传染病。绝大部分出血热患者在入院时处于病毒血症期,有利于病毒分离。
材料与仪器
器材:
电子显微镜等。
试剂:
① ELISA试剂盒
步骤
出血热病毒分离、鉴定和诊断的基本过程可分为如下几步:
(一)病毒分离
A 细胞培养
① 绝大部分出血热患者在入院时处于病毒血症期,有利于病毒分离。患者的样品(血清或研碎组织)应该做系列稀释,然后接种细胞。
② 接种后的细胞要每天观察病变,定期用 IFA 和 ELISA 检测病毒抗原,用 RT-PCR 检测病毒 RNA。
③ 感染 1 周后,如果细胞培养病毒阴性,把细胞培养液上清盲传 1~2 代,每代用免疫荧光法或 RT-PCR 检测病毒。
B 动物接种
在没有细培养条件时,可以用患者血液或组织接种动物。各种病毒的宿主不同,实验动物也有区别。
① 汉坦病毒具有多宿主性,每一个血清型的汉坦病毒都有各自的宿主动物,哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物大约 200 种动物可以感染汉坦病毒,但具有流行病学意义的宿主动物和传染源主要是啮齿动物。易感动物有多种,如黑线姬鼠、长爪沙鼠、小白鼠、大白鼠等,但除了小白鼠、乳鼠感染后可发病及致死外,其余均无明显症状,实验室中常人工感染小白鼠,特别是对其乳鼠进行脑内接种汉坦病毒,增加病毒的毒力。鼠类是辛诺柏病毒的宿主,不同鼠种携带病毒的血清型 / 基因型不同,包括鹿鼠、棉鼠、白足鼠和其他鼠种。
新疆出血热病毒用于初代病毒分离的动物以出生后 24~48 小时内乳鼠最佳,每份标本接种 1 窝小鼠。敏感的鼠种包括瑞士种或昆明种的小白鼠。初代分离以脑内和腹腔接种为好,接种后观察 2~3 周。初代分离时,有时症状不典型或没有症状,需要传 2~3 代后才能有典型发病。病毒鉴定可用 ELISA、免疫荧光法、RT-PCR 和序列分析。
② 丝状病毒的最佳动物模型是猕猴,其在吸入或注射病毒后出现的感染症状与人十分接近。在猴子模型中,丝状病毒的毒力有相当大的可变性,这与人类对病毒感染的差异性相似。在埃博拉病毒中,扎伊尔种的毒力最强,Reston 种的毒力最弱。猴子感染马尔堡病毒后也能存活,其毒力与埃博拉病毒苏丹种相当。其他猴子以及豚鼠也是非常好的实验模型。已有埃博拉病毒(扎伊尔种)的小鼠模型,用于细胞生物学和免疫学研究,但是小鼠模型与人类感染情况相差较远,从这些研究中获得的实验数据不能直接应用到人身上。
③ MACV 和 JUNV 病毒最常用的动物是新生鼠或田鼠,沙粒病毒也可以用小的豚鼠,一般 7~18 天引起死亡。豚鼠也可用于丝状病毒的分离培养,但丝状病毒初代培养只引起豚鼠发热,传代后才引起死亡。小鼠对 ZEBOV 敏感,但对其他丝状病毒不敏感。乳鼠是分离 CCHFV 的经典动物。
(二)电子显微镜
电子显微镜可以用来观察病毒的超微结构,丝状病毒科是感染人类的唯一丝状病毒,所以电镜可以直接将其与其他病毒区分。丝状病毒感染的患者的抗凝血液、尿液和组织均可用电子显微镜观察到病毒。沙粒病毒细胞培养样品呈沙粒状,电镜下也可与其他病毒区分。但电子显微镜观察不能作为鉴定病毒的方法。
(三)检测抗原
A 酶联免疫吸附试验检测(ELISA)病毒抗原 ELISA 是诊断各种出血热的敏感和特异的方法,可以用来检测 γ-射线照射过的或经 β- 丙内酯(β-propionolactone)灭活过的血清、组织培养上清液、尿液、咽喉清洗液。酶标板用抗体包被,检测患者血清中的病毒抗原,第二抗体采用标记的多抗比单抗更敏感。如果样品的 A410 超出阴性对照 A410“均数+3 倍标准差” 可判定为阳性。检测的敏感度一般为(1.3~3.2)x 10 PFU/ml。
B 免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)免疫组织化学染色经常用来检测沙粒病毒和丝状病毒。甲醛固定的组织经过切片固定到硅烷(silane)包被的玻片上,再经过脱蜡、与抗体和抗抗体反应后进行病毒的检测。IHC 对于检测皮肤等组织中的丝状病毒非常有效。
(四)检测病毒特异性抗体
A 间接免疫荧光法(indirect immunofluorescence assay,IFA)间接免疫荧光法是检测患者血液中病毒抗体的常用方法,可以用来检测所有出血热病毒感染。IFA 简单,但结果判定比较主观,另外大部分出血热病毒没有商业化的抗原片,所以越来越被 ELISA 所取代。患者血清需要从 1:4 或 1:8 开始,对倍稀释。阳性是指在 1:64 或更高稀释度的血清能够出现清晰典型荧光。
B 酶联免疫吸附试验(ELISA)随着商品化的 ELISA 试剂盒的应用,ELISA 已被广泛用于检测各种出血热病毒感染。ELISA 可以分别检测 IgM 和 IgG 抗体。IgM 阳性说明患者有近期感染。如果样品的 A410 超出 “阴性对照 A410 均数+3 倍标准差” 可判定为阳性。在我国肾病综合征出血热和发热伴血小板减少综合征均有 ELISA 抗体检测试剂盒。在国外,沙粒病毒的 LASV、JUNV 和 MACV,还有 CCHFV 的抗体均可用 ELISA 检测。因为 NP 是出血热病毒的主要抗原,所以肾病综合征出血热、发热伴血小板减少综合征、CCHFV 和 LASV 的 ELISA 试剂盒都用 NP 的重组蛋白作为 ELISA 试剂盒的抗原。
C 空斑减少中和试验(plaque-reduction neutralization tests,PNRT) 空斑减少中和试验检测血清中中和抗体。中和抗体与病毒结合可以阻止病毒与受体结合,阻止病毒被细胞吞噬,或阻止病毒脱壳。有包膜的病毒与中和抗体结合后激活补体,可以使病毒裂解。通过这些效应,中和抗体能够阻止病毒感染细胞,使病毒的感染率下降。人血清中中和抗体的产生需要几个星期,一旦产生中和抗体可以持续几年。空斑减少中和试验既可以用于检测患者血清中抗体的消长情况,也可用来鉴定未知病毒或对病毒进行半定量。检测抗体时,一般稀释含有中和抗体的血清,检测病毒时,一般需稀释病毒。血清稀释液中需要含有补体,因此常在稀释液中加入 10%的豚鼠血清作为补体来源,然后把中和抗体与待检测病毒混合,再感染细胞,观察空斑数量。中和抗体的滴度用中和指数表示。
(五)核酸检测
A 反转录 PCR(RT-PCR)RT-PCR 方法简单、敏感、特异,可以对灭活的病毒进行检测,特别适用于无法进行病毒分离的标本。现在 RNA 提取和 RT-PCR 都用试剂盒,所以 RT-PCR 非常方便。RNA 抽提液一般含有硫氰酸胍(guanidinium thiocyanate),其足以灭活各种出血热病毒,但做 RNA 抽提要在生物安全柜中进行。
每种病毒的 RT-PCR 都有特异引物,这些引物往往选自于同一种病毒比较保守的区域。单纯用一对引物 RT-PCR 阳性作为诊断某个病毒感染是不够的,需要有病毒分离或血清学阳性的证据。如果没有病毒分离或血清学证据,至少要用扩增不同部位的第 2 对引物证实病毒感染。RT-PCR 的灵敏度为检测 10RNA 模板/ml,实时 RT-PCR 比 RT-PCR 的灵敏度高,能够检测到 1500~3000 个病毒 RNA 模板/ml。
B 原位杂交(in situ hybridization)用与病毒 RNA 序列匹配的探针与活检的组织样品中的 RNA 杂交可以检测埃博拉和克里米亚 - 刚果出血热,但其他病毒未见报道。