水痘带状疱疹病毒及其疫苗的研究进展

水痘-带状疱疹病毒(VZV) 属于疱疹病毒科，α-疱疹病毒亚科,人类疱疹病3型。人是其唯一的自然宿主，并且对其普遍易感。初次感染表现为水痘，病毒能在宿主的脊髓感觉神经节潜伏，经再次激活后则表现为带状疱疹。水痘在世界范围内均有发生，而且易在无免疫力的儿童中形成爆发流行。20世纪70年代末水痘疫苗的发明和大量的生产，水痘已成为一种可通过特异性免疫预防的疾病。2006年，一种可以预防60岁以上老年人带状疱疹及其并发症的疫苗已经在美国问世并被批准使用［1,2］。

1 VZV的特征

VZV为椭圆形颗粒,直径150～200 nm，双链DNA，病毒核衣壳是由162个壳微粒组成的对称20面体,壳外有一层或多层的含脂蛋白的包膜。包膜上的糖蛋白至少有8种,糖蛋白的结构和分子量都已清楚。国际疱疹病毒会议(1993年) 将水痘-带状疱疹病毒的糖蛋白统一按单纯疱疹病毒糖蛋白命名。病毒糖蛋白gE、gB、gC均能诱导机体产生中和抗体。gE的分子量最大,在病毒包膜上含量最高,是病毒主要抗原,也是制备病毒亚单位疫苗和DNA疫苗的主要候选抗原。病毒含有2个主要蛋白酶,即DNA聚合酶与胸腺嘧啶激酶(TK)。前者是DNA合成所必需,为疱疹病毒属共有,后者仅存在于人类单纯疱疹病毒（HSV）和VZV中。研究发现,不能产生TK的病毒就不能造成潜伏感染,因此推测TK可能与病毒的潜伏有关。

病毒DNA由124 884个碱基对组成，几乎均匀分布在两条链上,由两个共价键相互联接的长片段(L)和短片段(S)组成，每个片段的两端都有对称的重复序列(TRL、IRL 和IRS、TRS),在重复片段的中间为单一序列片段(UL和US),其结构式为TRL-UL-IRL-IRS-US-TRS。整个VZV 基因组约有71个开放读码框（ORF）,约编码67种蛋白。由于VZV基因组一侧有2个重复序列区IR和TR,在病毒DNA复制过程中,IRS和TRS之间US调头倒置的结果导致出现2个同分异构体DNA分子。末端对称的重复序列可以使每一片段首尾相连,形成环状结构，也可以由每个片段的两端各自相连，形成哑铃状。环状DNA对病毒的潜伏感染有重要作用,还具有致癌性。

VZV 基因命名按从左到右(5’→3’)的原则,以序号由小到大排列,外加该基因所在的位置而成,即基因1位于基因组5’端,基因71位于基因组3’端。VZV 基因组中有6个富含鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的串联重复序列区(R区),有5个不同的R区(R1～R5),不同毒株间R 区内的串联重复单位拷贝数存在差异,亦称R可变区。

VZV病毒虽然只有一个血清型，但是基因序列上仍存在差异。所以从基因学上探索不同毒株的差异及基因分类近年来很受关注。在现有的研究资料发现，同一个体分离到的感染和复发的病毒是相同的，病毒经过在神经节潜伏后基因型没有发生改变；病毒通过在一系列的组织培养后，限制性内切酶的位点没有变化；报告在一次爆发中，分离的病毒株DNA限制性内切酶的位点也是相同的［3］。Loparev等［4］通过从全世界各地分离到的大量毒株进行系统进化树分析,将VZV病毒分为European(E),Japanese(J)和mosaic(M)3个基因型，M基因型又进一步可分为M1和M2 2个亚型。M基因型属于镶嵌型，其M1、M2基因亚型毒株是由早期E型和J型毒株杂交而来。Loparev等人还发现通过分析ORF22其中447个核苷酸区域的5个核苷酸的差异能够无误的概括基因分型的结果，与全基因组的7个ORF(1,22,31,37,54,67,62)的23个单核苷酸多态性(SNP)的差异性分析的基因分型结果相同。VZV毒株基因型有地域分布特征，欧洲、美国、俄罗斯的亚洲部分和澳大利亚东部主要为E型毒株，热带地区如非洲、印度半岛、美洲中部和澳大利亚西部主要为M型毒株，J型毒株主要分布在日本。我国对毒株的基因鉴定较少，从报道上看有M型和E型。

2 水痘带状疱疹的流行病学特征

水痘和带状疱疹病人是唯一的传染源，自出疹前1日至皮疹完全结痂为止，均有传染性。病毒通过破损的皮肤飞沫或直接接触传播，也可以经过接触被污染的用具传播，传染性极强，易感儿童接触后90%发病。在不同气候状况下，水痘的流行情况是有差异的。在大部分温带地区，90%的人在青春期以前已经感染过水痘，然而在热带地区水痘的感染年龄会推迟,而且成年人将会比儿童更加易感。水痘的流行差异可能与人口密度、暴露的机会、病毒对湿热环境的抵抗力及多种综合因素有关。水痘在温带地区和大部分的热带地区显示出显著的季节性，高峰季节为寒冷干燥的冬春季节。温带地区研究表明，疾病的发病率为每千人口每年13～16例，不同年份之间会有波动，每隔2～5年会有一次流行［5］。

在1995年美国普遍接种水痘疫苗之前，美国每年约有400万例水痘发生，1.1万例病人因此住院，其中100人死于此病。在疫苗可预防的疾病死亡人数中，水痘是主要死亡原因［6］。Preblud［7］发现，至少90%的美国人在15岁时已接触过VZV。比利时和德国≥9岁儿童中的血清抗体阳性率均>90 %［8,9］。法国的一项调查显示,8岁以上儿童抗体阳性率>82%,18岁以上成年人的抗体阳性率>90%［10］。研究表明,我国人群总体抗体阳性率分别为58%和62%，12岁以上人群抗体阳性率>83%和>86%［11,12］。在热带国家,新加坡15～24岁人群中仅41%的人有VZV 抗体，至35岁以上,VZV 血清抗体流行率才>90%。在马来西亚、菲律宾、泰国和印度，<15岁儿童中的血清抗体流行率为50%～57%,≥30岁者>90%［13］。

水痘发病率最高人群是1～9岁的儿童，不过最近10年来，发病的高峰年龄有向低年龄（<5岁）偏移的现象，可能为进入幼儿园或日托中心暴露的机会增加的缘故［5］。带状疱疹常年散发，多发于成年人和老年人,发病率约为10%~20%。在美国每年大约有30万～60万新发带状疱疹病人，其中12%病人发生各种后遗症包括疱疹后神经痛（PHN），皮肤细菌感染，眼睛并发症，脑膜炎等。在75岁以上的老年人中带状疱疹的发病率可达到14例/1 000人年 ［14,15］。

水痘的易感人群为儿童，病情一般较缓和,较少发生严重并发症。细胞免疫缺陷的儿童及使用糖皮质激素、抗代谢药物或作放射治疗的儿童易患重症水痘。如儿童期未有水痘感染,到成年期感染,常发生重症水痘，并发症为继发细菌感染、肺炎、脑炎及Reye’s综合征，病死率比儿童高30～40倍。孕妇在怀孕的前20周患水痘,可导致胎儿畸形。在妊娠的后3个月感染,易致胎儿死亡。

大约10%～20%的儿童水痘病人到成年时会发生带状疱疹。带状疱疹是由原发VZV感染后持久地潜伏于脊髓神经后根或脑神经节的神经元中的病毒在多种诱发刺激的作用下,如发热、恶性肿瘤、使用免疫抑制剂、外伤、过劳等,神经节内的病毒被激活,生长繁殖,使受侵犯的神经节发炎或坏死,产生神经痛，同时再活化的病毒可沿周围神经纤维而移动到皮肤,即在该神经支配区内发生特有的带状疱疹。

3 水痘带状疱疹的预防

水痘减毒活疫苗是唯一获准用于预防人类疱疹病毒感染的疫苗。1974年,由Takahashi等［16］

将野生型Oka株(P-Oka)在豚鼠和人类细胞上连续传代进行减毒制成。1980年,美国开始进行水痘疫苗的临床试验,1995年3月,美国食品和药物管理局正式批准水痘减毒活疫苗常规接种于≥12月龄未患过水痘的个体,用以预防水痘感染和流行。目前市场上所采用的水痘疫苗均是1983年被世界卫生组织推荐的V-Oka疫苗株。我国市场上供应的水痘疫苗包括英国葛兰素史克公司生产的威克蒙水痘减毒活疫苗、日本产Biken水痘疫苗和长春生物制品研究所、上海生物制品研究所生产的水痘减毒活疫苗，根据文献报道,进口疫苗和国产疫苗在免疫效果上几乎没有差异，但国产疫苗价格相对低廉，更适合我国的经济发展现状。

4 疫苗的免疫效果

健康儿童接种单剂水痘疫苗后,其抗体阳转率可达95%左右。1996年Ngai AL等对2 000名12月龄～12岁健康儿童观察抗体阳转率为99%～100%。20世纪80年代早期,在美国费城进行了双盲安慰剂对照试验,468 名儿童接种1剂疫苗,446 名儿童接受安慰剂。观察9个月,39例水痘均发生在安慰剂组,疫苗组则无病例发生，疫苗保护有效率为100%。在7年随访期间,95%的接种儿童未发生水痘［17,18］。其中关于儿童的队列研究表明，疫苗完全预防水痘发生的有效率为84%～86%，而预防中重型和中型水痘的有效率为100%［19］。最近在美国进行的一项小范围的研究结果表明,应用不同于以往工艺生产的水痘疫苗,在暴露水痘病毒后3 d内接种,其暴露后的保护力至少可以达到90%,且如果发生水痘,可以明显地减轻其症状。

由于细胞免疫力随着年龄的增长而下降,而VZV特异性细胞免疫力减弱与体内潜伏病毒再激活的危险性增高有关。因此,可对老年人接种水痘疫苗以降低带状疱疹的发生率或严重性。研究表明,对≥55岁老年人接种3 200～41 650 pfu水痘疫苗,特异性细胞免疫明显增强,且与疫苗剂量无关［20］。2005年Oxman MN等人通过对38 546名60岁以上老年人进行为期平均3.12年的随机双盲对照实验研究表明，水痘疫苗可以使带状疱疹的发病率从11例/1 000人年降低至5.42例/1 000人年，保护率为51.3%，疱疹后神经痛的发病率降低67%,由带状疱疹所致的疾病负担降低61.1%［1,2］。

5 疫苗的免疫持久性 

日本Asaon Y等对244 名10月龄～13岁儿童接种疫苗,免疫后抗体全部阳转,跟踪观察近20年,资料完整的有水痘接触史的96名被观察者中（年龄已17～34岁）,仅2例发生水痘,且临床症状轻,无发热、皮疹少、无水疱及痂皮。其中26人有暴露史,也未发病,抗体平均滴度在(1∶8)～(1∶128)之间,表明免疫持续性好。美国Watson B等对正常儿童免疫后观察10年,证明免疫抗体持久且有保护作用。美国食品和药物管理局Krause等的血清流行病学研究显示,水痘疫苗接种后血清抗体滴度降低时,Oka疫苗株可被再次活化,增强宿主对水痘病毒的免疫力。对野病毒的再接触和潜伏疫苗株的再活化,两者相结合可保持对野病毒的终身免疫力。Krause认为,这项研究可减轻人们对水痘疫苗免疫持久性的疑虑,使加强免疫成为不必要,亦可促使公共卫生当局考虑扩大水痘疫苗接种。

6 疫苗的安全性

大量流行病学调查资料表明,健康儿童接种水痘疫苗后的不良反应是很轻的。约20%的免疫者可发生注射部位的轻微反应如疼痛、红肿;约3%～5%的免疫儿童产生局部皮疹,皮疹通常在免疫后5～26 d出现。在一项包括900名健康儿童和青少年采用安慰剂作对照的研究中,表明接种部位的局部疼痛和红肿是唯一的不良反应。自从该疫苗登记注册以来,在美国到目前为止已经使用了超过1 000万人份,据疫苗不良反应报告系统收到的不良反应报告有脑炎、肺炎、血小板减少症、关节病和红斑等，但这些并发症的发生率与自然感染相比则是相当低的，而且有些反应病例已证实由野生型VZV或其他病原因子引起, 多数病例的资料不足以确定因果关系。当接种疫苗的儿童和成人暴露于野型VZV后发生突破性水痘时, 临床症状较轻，接种1剂疫苗的儿童每年水痘突破率为0.2%～2.3%。聚合酶链反应(PCR)分析显示, 这些情况是由于野型VZV 的重复感染, 而不是潜伏V-Oka的激活。

目前已开发了麻疹-流行性腮腺炎-风疹-水痘(MMRV)四联疫苗，可以减少总的疫苗接种次数，但在MMRV中水痘疫苗的量大于单独的水痘疫苗，其他3种疫苗成分剂量与麻疹-流行性腮腺炎-风疹（MMR）相同［5］。MMRV的安全性、有效性与单独的MMR和水痘疫苗相比没有明显差异［21,22］。MMRV目前已在美国、德国、澳大利亚获准使用。

7 疫苗接种对象

1995年3月17日美国食品与药物管理局（FDA）批准水痘疫苗用于12月龄以上的未感染过水痘的健康儿童。美国儿科学会（AAP）近来建议:对所有无禁忌证的易感儿童和青少年都进行常规免疫。重点应放在入托、入学前的较大易感儿童,因为重症感染的可能性随年龄增长而增加。另外,水痘疫苗也可以用于无水痘发病史的成人,特别适用于暴露于水痘感染的高危人群。世界卫生组织认为,在那些水痘是比较重要的公共卫生和社会经济问题,且负担得起水痘疫苗费用及疫苗覆盖率高(85%～90%)的国家,可考虑进行常规儿童期水痘疫苗接种。此外,可在任何国家提供给无水痘史的个别青少年和成人,特别是那些罹患或传播感染危险性高的人。从公共卫生角度看,水痘在热带地区(特别是HIV感染高发区)更为重要。2006年10月2日一种新类型的水痘疫苗Zostavax经美国FDA批准用于60岁以上老年人来预防带状疱疹。

水痘疫苗接种的最适合年龄为12～24月龄。日本等国家认为,接种1剂疫苗已足够。但美国对≥13岁青少年和成人接种2剂疫苗,间隔4～8周。AAP指出,水痘疫苗可与麻疹-流行性腮腺炎-风疹疫苗(MMR)同时接种,但注射器和注射部位必须分开。如不同时接种,则水痘疫苗和MMR 的接种间隔时间至少为1个月。过去HIV感染人群禁用水痘疫苗，但最近研究表明，对于CD4阳性细胞百分比>15%并且CD4阳性细胞计数＞200/mL的HIV抗体阳性儿童，水痘疫苗是安全而且有效的。1剂水痘疫苗的抗体阳性率为79%,2剂水痘疫苗的抗体阳性率为83%,未发生疫苗相关的严重不良反应。因此，在美国和欧洲分别要求HIV感染儿童的CD4阳性细胞>15%和>25%就可以给予注射水痘疫苗。在欧洲允许为血液淋巴细胞计数≥1 200/μL的免疫缺陷儿童注射水痘疫苗。对任何疫苗有过敏史(包括新霉素)者、孕妇、有严重疾病史禁用；一般疾病治疗期及发热者缓用；育龄妇女接种后应至少避孕3个月。

8 疫苗接种后的影响

美国是最早将水痘疫苗作为计划免疫接种的国家，自1995年后进行了普遍的监测和大量的研究，所以目前的研究结果基本都来自美国。在水痘疫苗广泛普遍接种以后，将会使水痘和带状疱疹的流行病学特征发生变化。研究表明，水痘的发病率从1995—2002年间显著下降，由2.6例/1 000人年下降至0.9例/1 000人年,其中1～4岁年龄组的儿童发病率下降了75%。

疫苗株的病毒也可能引起潜伏的感染和病毒的再次激活从而导致带状疱疹［23，24］，但是与野毒株相比可能性要小得多（至少在免疫缺陷的人群中如此）［25］。研究表明，成年人再次接触水痘病毒会刺激细胞特异性免疫力增强，从而减少带状疱疹的发生。一些研究人员从而推测由于疫苗的广泛接种，对水痘病毒的暴露减少，免疫力的暴露增强作用就会消失，从而引起带状疱疹的增加［26~28］。通过数学模型的预测，当这些被水痘疫苗免疫过的儿童长大成人以后，人群带状疱疹的发病率会下降，在中间的这段时间里，带状疱疹的发病率会增加，但是模型的时间框架与模型的假定因素密切相关，导致结果具有很大的不稳定性。但是最近的研究结果不太一致，对1992—2002年的数据分析显示，在美国1995年水痘疫苗普遍接种前后带状疱疹的发病率没有显著差异［29,30］。目前尚没有足够的证据表明最近10年带状疱疹发病率上升，更多的研究结果尚待进一步观察。即使如此，随着2006年用于预防60岁以上老年人带状疱疹及其并发症疫苗的批准上市，预料带状疱疹发病率增加的问题就不足为惧了。

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(收稿日期：2007-07-17)