文摘
猫科动物冠状病毒(FCoV)是一种包膜单链RNA病毒的家庭Coronaviridae和订单Nidovirales。FCoV野生和家养的猫是一个重要的病原体和显然会导致轻度或无症状的肠道感染,特别是小猫。FCoV也是致命的,全身性疾病称为猫传染性腹膜炎(金)。虽然工厂检验计划的准确原因发病机理尚不清楚,已经提出一些假设。本文我们介绍不同FCoV研究结果,试图阐明现有理论FCoV感染的发病机理。
1。介绍
猫科动物冠状病毒(FCoV)属于家庭Coronaviridae和订单Nidovirales(1野生和家猫[]和影响2]。FCoV包含一个正极性RNA基因组约29 kb长度,11个开放阅读框(orf)组成。两个orf编码复制酶,四个orf编码结构蛋白S(峰值),E(信封),M(膜)和N(核衣壳),和五个orf编码非结构蛋白3 a、3 b, 3 c, 7 a和7 b (3]。
FCoV会导致轻微或有时显然无症状的肠道感染,尤其是小猫,也关联到一个致命,系统性疾病称为猫传染性腹膜炎(金)4,5]。工厂检验计划的特点是纤维蛋白的肉芽肿性浆膜炎,富含蛋白质的体内积液腔的影响猫(喷出或“湿”金),以及granulomatous-necrotizing病变静脉周炎和肉芽肿性炎症病变器官,尤其是肝、肾、脾、软脑膜,眼睛(noneffusive或“干燥”金)(6]。
尽管工厂检验计划的准确原因发病机理仍然未知,已经提出一些假设。一个假设是,突变FCoV应变能感染单核细胞和巨噬细胞,导致工厂检验计划(7- - - - - -9]。这种突变病毒株名叫猫传染性腹膜炎病毒(FIPV),而引起肠道感染的菌株被任命为猫科动物肠冠状病毒(FECV) [7,10- - - - - -12]。因为FIPV FECV不能的抗原性,甚至通过基因组序列分析,他们被认为是两个截然不同的致病型,这只有在他们的致病性不同11,12]。事实上,尽管这一假设被称为内部突变理论,没有具体的突变已被确定在29 kb FCoV基因组(13]。
第二个假说的发展工厂检验计划提出任何FCoV应变可以引起工厂检验计划疾病。相反,宿主因素,如免疫反应的变化(13- - - - - -16),和病毒因素,如准物种的形成(17),确定是否同时发展。
布朗et al。18)还提出第三个工厂检验计划发病机理的假说。这些作者建议,在系统发育分析,部分膜基因和部分非结构蛋白7 b基因序列从健康猫和猫生病,可能有两种不同的菌株,毒性和无毒,在自然循环猫人口和工厂检验计划发展发生在动物感染了致命的毒株。
因此,到目前为止,许多实验研究和不同的假设已报告在文献中试图解释同时发病机理(表1)。因此,本文提出了不同的研究,试图阐明现有理论FCoV感染的发病机理。
2。内部的突变理论
的密切相似FECV FIPV,工厂检验计划的发病率低,尽管高比例FCoV血清反应阳性的猫,导致假设FECV运营商正在FIPV来源,提出了生成的小突变FECV [5,19]。这个假设后首次在文献中提出的,几项研究已经进行测试其有效性。
最初,这个突变理论质疑,当基因组的3′端(相应的ORF7a / 7 b) FIPV应变,已适应组织文化(应变威诺娜州立大学,79 - 1146年),和一个FECV应变(应变华盛顿州立大学79 - 1683年)基因进行比较。FECV展示了包含238个核苷酸删除ORF7b [20.),而如果FIPV确实可能会FECV的突变。根据Vennema et al。20.),有可能FECV和无毒FIPV菌株都是来自工厂检验计划诱导菌株但一直损失减毒的毒性因子。作者进一步提出重组两种减毒病毒在一个罕见的混合感染事件可能导致致命的复苏FIPV压力。
突变理论的证据来支持来自比较分析1.2 kb的基因组片段来自九额外FECV FIPV隔离(21]。所有这些隔离有完整的ORF7bs,表明删除在FECV 79 - 1683与适应有关细胞培养。这些结果与以前的研究一致表明,四株FCoV (79 - 1683, TN406-HP UCD2, ts-DF2)和删除在ORF7b无毒(22,28]。因此,很有可能,这些病毒,ORF7b缺失导致失去毒性。因此,ORF7b似乎提供一个独特的选择性优势在自然感染(21]。
因为ORF7b删除已经确定在先前的研究中,研究者们开始评估其他地区的参与基因组的FCoV致病性。后续研究表明,删除和无意义突变ORF3c内,较少,具体突变在FIPVs OFR7b存在但不是FECVs [9]。测序的减毒衍生品毒性FIPV菌株显示良好的关联删除ORF7b和衰减的毒性21]。后者的观察表明,7 b蛋白编码ORF7b对毒力很重要。因此,virulence-associated ORF7b可能有些抑制FECVs不适应组织文化,和一个完整的在这些FECVs ORF3c可能参与镇压。此外,两只猫来自同一个家庭被发现含有不同ORF3c删除,证明这两个FIPVs独立来源于FECV而不是横向传播(9]。
肯尼迪et al。23]分析了ORF7a和ORF7b猎豹FCoVs经过一段4年。在大多数隔离,ORF7a观察缺失突变,结果在一个开放阅读框的变化,可能导致表达的异常ORF7a产品,或失去ORF7a表达式。此外,虽然在ORF7b是否还发现特定的突变,这些突变不会导致重要的变化中产生的蛋白质,这表明这种蛋白质可能是病毒复制所必需的或感染(23]。
后续分析ORF7a ORF7b显示两种不同的病毒变种循环在人口15波斯的猫:有ORF7a完整和其他两个主要的删除(核苷酸20 - 120和核苷酸164 - 226)在ORF7a [24]。ORF7b是完整的和类似的在所有隔离,但是具体的突变导致ORF7b蛋白质氨基酸的变化。一些猫在这个研究双重感染病毒变异。因为猫是暴露于两种变体,作者得出结论,必须有一个因果关系的发生这些突变和工厂检验计划在这个人口发病率的增加24]。根据这些作者,除了病毒变种,疾病的变化必须与宿主因素有关,如主机的能力来生成一个有效的免疫反应。
另外,许多作者提出,在其他基因突变区域也许负责FCoV菌株的毒力的变化(8,25]。具体来说,分析5′S基因高变区显示连续积累的核苷酸替换产生的在这个地区,表明病毒变异的顺序出现,每次替换已有的病毒导致人口免疫选择在慢性感染(25]。
因为删除ORF7b以前在实验室菌株与变量数量的段落,这些被认为是相关毒性的损失(20.,21,29日]。这些先前的发现相比,序列比较FCoV ORF7bs隔绝一些猫同时透露小,在坐标系中删除3′ORF7b,暗示这个删除不相关的存在同时致病性(30.]。
研究也表明,ORF3c礼物大猫的遗传多样性与工厂检验计划(2,26]。的表达功能ORF3c蛋白质对肠道FECV复制至关重要,但可有可无的系统性FIPV复制(26]。是观察ORF3c在所有菌株的FECVs完好无损,但它是大多数FIPV突变菌株。然而,正如一些FIPVs似乎完整ORF3c, 3 c突变很可能并不是唯一的原因工厂检验计划(2,26]。
调查的遗传差异可能导致致病性的增加FIPV FECV,染料和Siddell13)比较完整的病毒RNA序列样本提取肝脏和空肠猫古典工厂检验计划和观察到100%的身份,质疑内部变异理论。然而,研究支持这一理论认为,因为有害ORF3c突变往往是发现患病动物的组织,而完整的ORF3c发现主要在粪便(2FIPV],粪便样本可能存在由于广泛的肠道病变,这就可以解释的存在FIPV空肠的实验由染料和Siddell13]。
序列比较也表明FECVs FIPVs取自猫在同一地理区域是密切相关的,而FECVs之间存在明显的遗传变异和FIPVs从不同的地理区域(2,9]。根据这些作者,高FIPV之间遗传相似性和FECV隔离从同一地理区域的猫强烈建议一个共同的祖先。此外,在FIPVs有害突变的发生,但在FECVs,据信确认FIPVs摆脱FECVs的假设。
FIPVs的理论源于突变FECVs强化实验感染的研究。猫实验感染一个FECV RM应变(7)在前2个月postinfection仍无症状,但postinfection 8到10周,2猫发达工厂检验计划。从这两个分离的病毒猫(FIPV-UCD9和FIPV-UCD10)被发现有高序列相互身份FECV-RM和诱导工厂检验计划在特定的无菌接种腹腔内(SPF)猫7]。本研究表明在FECVs FIPVs可以迅速出现突变,这些突变频繁发生,尽管另一项研究表明,猫持续感染FECV很少开发工厂检验计划(31日]。
根据Kipar et al。32),病毒复制能力的增加可能是工厂检验计划发展的一个重要特征。未能控制FCoV复制可能导致病毒载量的增加,从而增加的可能性会产生一个致病突变(25]。此外,免疫抑制引起的感染猫白血病病毒(FELV)或猫免疫缺陷病毒(fip)可以加强的创建和选择突变FIPVs通过增加的速度FECV复制在肠道和抑制宿主抗突变病毒的能力一旦形成。因此,病毒和宿主因素决定的结果FCoV感染(4,7]。
3所示。假设在FCoV发病机制相关的病毒和宿主因素
3.1。准物种理论
病毒在开发过程中RNA基因组变异率高和大病毒基因组变异率较高而较小的基因组。这一事实,加上其快速和持续复制,允许快速病毒遗传多样性的生产,包括突变促进适应主机(33]。
的高突变率病毒RNA基因组,使用RNA polymerase-dependent RNA,发生由于缺乏这种酶校对活动。在冠状病毒,虽然它的RNA聚合酶域与exoribonuclease 3′5′活动(34),大量的基因组中还可以发生错误,导致人口的异构密切相关的序列称为准物种(17]。冠状病毒,准物种形成已经有据可查的鼠肝炎病毒(MHV) [35]。
FCoV也可以形成准物种和重要的遗传异质性,期间由于积累的突变病毒复制(17,27,36]。这些病毒亚种群是由单链构象多态性分析(SSCP)、聚合酶链反应(PCR)产品的基因N和7 b (17,36]。这些研究证明的构成FCoV准物种在一个猫可以在不同器官不同(17,36],异质性FCoV基因组相关工厂检验计划和病变的严重程度和临床观察到影响动物的器官(17]。新的病毒株出现在这些亚种群可以改变细胞的趋向性和致病性,可能产生重大影响生成宿主病(13]。不过,目前仍不清楚如果遗传多样性和发病机制之间的联系可以归因于准物种动力学(33]。此外,高水平的遗传变异的仅仅是观察RNA病毒不是准物种的存在的证据。证明RNA病毒形成准物种,有必要证明自然选择作用于病毒人口作为一个单元(37]。
3.2。免疫反应相关Viral-Host交互
FCoV发病机理的一个重要特性是巨噬细胞的固有电阻FCoV感染(38]。已经假定的出现高度毒性FIPV生物型FECV伴随着一个戏剧性的变化在细胞趋向性,允许FIPV感染单核细胞,然后是传播系统(8,10,39]。
巨噬细胞感染FIPV发挥关键作用的免疫病理损伤中观察到工厂检验计划。这些细胞工厂检验计划中最主要的炎性细胞病变(40)和病毒抗原可在巨噬细胞中发现隔绝pyogranulomatous病变(41)和单核细胞(组织巨噬细胞的祖细胞)隔绝积液(42]。此外,CD4 T细胞的减少,尤其是CD8 T细胞,导致细胞凋亡可能与肿瘤坏死因子-α(tnf)发布的巨噬细胞感染FCoV [11]。
也许,FIPV在单核细胞和巨噬细胞复制,因为这些细胞不表达病毒抗原的表面,创建一种逃避通过体液免疫系统43]。然而,FIPV-like细胞取向为FECV巨噬细胞也观察到,因为这个生物型也能感染单核细胞和巨噬细胞14,44]。此外,猫,不存在任何临床或病理证据的同时能保持病毒血症单核细胞一段3到12个月(16,36,44),这表明工厂检验计划的发展并不依赖的系统性传播FCoV [16)和单核细胞/巨噬细胞的敏感性FCoV感染致病事件负责的只有一个工厂检验计划。Kipar et al。32]表明,独立于工厂检验计划的发展,感染FCoV诱导增殖和活化的单核细胞/巨噬细胞。
宿主遗传因素也很重要,单核细胞FCoV感染的易感性。体外研究表明,单核细胞从不同的猫没有相同的易感性FCoV感染(通过相同的应变FCoV)表明细胞因子,受遗传背景的影响和/或分化/激活状态,是非常重要的在确定的工厂检验计划(14,45]。这种阻力FCoV感染似乎也发生在自然感染。体内的一项研究显示,一小部分猫在FCoV流行家庭没有脱落,保持血清或抗体效价低了5年的时间内(46]。
无效的免疫反应对FCoV感染似乎同时发病机理的一个重要因素(36]。已经推测,弱势动物细胞介导免疫(CMI)结合强大的体液免疫反应可能与一个强大的CMI可能发展工厂检验计划和猫不是开发疾病(47]。
有迹象表明一个强大的体液免疫系统起着负面作用在工厂检验计划的发展48- - - - - -50]。FIPV感染的抗体效价,并不是有效的消除病毒,相反,他们加强工厂检验计划开发体外(48)和体内,在猫以前FCoV[免疫接种50,51]。锁定现象增强(正面)可以解释这个工厂检验计划加速发展的抗体的存在。在正面,抗体可能帮助病毒的传播感染猫通过促进病毒吸收通过被感染的病毒抗体复合物形成单核细胞/巨噬细胞通过Fc受体(49]。最近的一项研究在体外显示病毒等离子体膜结合蛋白的FCoV (S和M)是由单核细胞在抗体内化之外(52]。
不同,它已经被提出,正面不发生在猫的CMI,即使他们拥有anti-FCoV抗体,逃离工厂检验计划发展(50]。
显著差异存在于淋巴组织的组成和功能状态FcoV-infected猫,有和没有临床症状的同时,提出了同时发病机制中发挥重要作用(32,45,53,54]。
猫感染FCoV,但没有临床症状的同时,普遍表现出B和T细胞增生淋巴细胞增殖(高53- - - - - -55),表现出较高的表达水平的猫白介素- 10 (IL)在脾脏,如图所示,实时定量PCR(存在)。此外,这些猫有降低il - 6水平(32]。相比之下,Takano et al。56]表明,外周血单核细胞(PBMCs)金猫显示更高的il - 6表达相比,相同的细胞从SPF猫和表明,il - 6参与immune-complex-mediated血管炎和的发展,因此,在工厂检验计划发病机理。这可能发生由于il - 6招募的作用和激活T细胞和巨噬细胞,增加细胞毒性T淋巴细胞,浆细胞分化的调节,促进血管通透性增加(57]。在中枢神经系统il - 6对免疫介导的破坏与神经系统临床观察在这个组织从猫唱的工厂检验计划57]。
il - 6负受il - 10 (58]。il - 10刺激自然杀伤细胞积极调节Fc的表达我。受体和依赖抗体的细胞毒性这个细胞毒性可能有助于消除病毒(59)和低病毒载量在无症状的观察,FCoV载体猫(15]。然而,另一项研究报道,高病毒载量与工厂检验计划的发展(16]。此外,il - 10的负调节的表达2-integrins单核细胞,减少他们坚持内皮细胞的能力,导致血管炎(6]。然而,il - 10在防止工厂检验计划的作用需要进一步研究,因为院长和合作者60)观察到的组织il - 10表达水平高猫感染高致病性FIPV应变(FIPV UCD8)。
淋巴损耗已经报道在淋巴组织(54,60和血液中55FcoV-infected动物的),工厂检验计划的临床症状。这可能淋巴损耗可能是由于细胞凋亡,由tnf释放,感染的巨噬细胞,可以显著降低il - 12 p40表达式(32,60]。这可以降低il - 12 p40加上存在大量激活的巨噬细胞在淋巴组织和肉芽肿浸润免疫反应失败的迹象(32]。白介素、干扰素(IFN)γ坐标之间的关系识别病原体的先天免疫细胞和诱导特定的免疫,通过调解一个正反馈放大Th1反应(细胞)。IFN-gamma Th1免疫反应的是一种重要的细胞因子诱导效应等机制先天细胞介导免疫性,特定的细胞毒性免疫,巨噬细胞激活(61年]。
细胞因子mRNA测量从PBMC猫之前与无毒工厂检验计划免疫应变(FIPV-UCD1)然后challenge-exposed高度致命的猫通过应变(FIPV-UCD8)与古典的工厂检验计划和noneffusive工厂检验计划显示,疾病,无论形式,与一个强大的tnf mRNA在PBMC响应,未能引起IFN-gamma信使rna。相比之下,无症状的猫相同的研究未能上调tnf信使rna,并在一个无症状的观察猫强烈IFN-gamma mRNA反应(62年]。
tnf mRNA的反应倾向于Th2免疫(体液),而IFN-gamma mRNA响应支持Th1免疫(62年]。在FCoV-endemic乐园的工厂检验计划的百分比临床健康FCoV-positive猫表达IFN-gamma明显高,表明细胞因子,il - 1从疾病,感染可能保护猫63年]。
不同,另一项研究显示,高水平的IFN-gamma mRNA在组织炎性病变的工厂检验计划表明感染并不是只有通过控制炎症反应(40]。根据这些作者,可能是细胞因子配置文件上运行样本组织与相关炎性病变能反映局部细胞因子反应比在PBMC更充分。一项研究与临床工厂检验计划和猫自然感染FCoV FCoV-infected临床正常动物与工厂检验计划表明,猫没有增加血清IFN-gamma浓度(64年]表明低IFN-gamma表达式由PBMC这样提到Berg et al。40]或减少血液中淋巴细胞的数量或淋巴结54]。
此外,猫自然感染FCoV,临床的工厂检验计划,在积液IFN-gamma浓度高出40倍的血清浓度在同一动物细胞因子(64年]。这表明IFN-gamma出现在工厂检验计划内积液是由细胞病变,据伯格et al。40]。
最近的一项研究与临床正常猫自然感染FCoV和猫的工厂检验计划显示,猫临床高血清浓度IFN-gamma工厂检验计划的正常浓度和高IFN-gamma胸腔积液。这表明,虽然猫耐FCoV感染有强壮的CMI以血清干扰素γ生产,CMI也可能参与工厂检验计划的发病机理,尽管在组织层面,就是明证IFN-gamma浓度高的工厂检验计划积液(64年]。
工厂检验计划的另一个重要的因素参与了发病机理是系统性炎症反应。急性期蛋白(APP)血浆蛋白由肝细胞在全身炎症(65年]。大型猫科动物的应用1-acid糖蛋白(AGP) [66年]。在人类AGP是过表达系统性炎症反应和它的功能似乎与免疫调节活动(65年]。
猫在工厂检验计划有观察AGP浓度的增加(67年- - - - - -69年]这AGP hyposialylated (sialylation的程度降低,转译后的修改)(68年]。减少的程度sialylation工厂检验计划的发展是很重要的。与流行FCoV所有的猫养猫的处所应对病毒负担增加了增加生产AGP但只有猫hyposialylated AGP持续增加AGP水平和开发工厂检验计划(67年]。Paltrinieri et al。70年]调查sialylation模式nonsymptomatic猫感染的血清AGP FCoV及其关系的数量FCoVs在粪便和观察到的hypersialylation AGP可能是其中一个因素可以解释为什么FCoV-infected猫不开发工厂检验计划尽管存在大量的病毒RNA在环境中。可能,hypersialylation提供保护从工厂检验计划的发展70年]。
3.3。独特的传播致命的、无致病力的菌株
最近,布朗et al。18)制定一个新的假说解释同时发病机理,这表明存在两种不同的菌株,毒性和无毒,猫人群传播。这些作者的部分序列进行了系统发育分析orf M,年代,3 c,和7 b,隔绝FCoV载体猫,有和没有临床症状的工厂检验计划。从这个分析,作者推断,FIPV FECV形式单元组,引导高值明显区分它们基因,支持两个循环压力的存在。然而,需要更多的研究使用来自不同地理区域的序列。此外,需要进一步调查这些菌株与主机相关的相关因素,如免疫反应,证实这一假说。
4所示。结论
尽管许多科学界努力理解同时发病机理,这种疾病仍然是一个谜。本文中演示,导致潜在的工厂检验计划发病机理可能是多因素疾病,病毒和宿主因素以及病毒遗传因素在工厂检验计划扮演着重要角色的发病机理。必要的研究显示这种交互可能会很复杂。因为FCoV RNA病毒,它能够很容易变异,因此有许多FCoV病毒亚种群变化在不同地区的基因组。此外,个人FCoV感染的猫可能会有不同的反应,表明工厂检验计划的免疫反应是复杂的。因此,根据定义,这两个工厂检验计划病机理论综述介绍过于简单,和进一步研究阐明工厂检验计划的关键病机,并获取信息将协助发展的更准确的诊断方法和有效的疫苗。