一、檢材的采集與送檢
病毒性疾病通常采集血液、鼻咽分泌液、咯痰、糞便、腦脊液、皰疹內(nèi)容物、活檢組織或尸檢組織等。
供分離病毒、檢出核酸及抗原的標(biāo)本的,要求:
(一)盡早采取 在發(fā)病初期(急性期)采取,較易檢出病毒,越遲陽性率越低。
(二)部位適宜 由感染部位采取,如呼吸道感染采取鼻咽洗漱液或咯痰;腸道感染采取糞便;腦內(nèi)感染采取腦脊液;皮膚感染采取病灶組織;有病毒血癥時(shí)采取血液。
(三)冷藏速送 病毒離活體后在室溫下很易死亡,故采得檢材應(yīng)盡快送檢。若距離實(shí)驗(yàn)室較遠(yuǎn),應(yīng)將檢材放入裝有冰塊或干冰的空器內(nèi)送檢。病變組織則應(yīng)保存于50%的甘油緩沖鹽水中。污染檢材,如鼻咽分泌液、糞便等應(yīng)加入青霉素、鏈霉素或慶大毒素等,以免雜菌污染細(xì)胞或雞胚,而影響病毒分離。
檢測特異性抗體需要采取急性期與恢復(fù)期雙份血清,第一份盡可能在發(fā)病后立即采取,第二份在發(fā)病后2~3周采取。血清標(biāo)本放4℃-20℃保存,試驗(yàn)前血清標(biāo)本以56℃30分鐘處理去除非特異性物質(zhì)及補(bǔ)體。無菌性腦炎患者也可取腦脊液檢測特異性lgM。
表80-1 病毒檢材采集與檢驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系
采取標(biāo)本的時(shí)期 |
檢查病毒及其成分 |
測定抗體 |
潛伏期及前驅(qū)期 剛發(fā)病或急性期 恢復(fù)期及康復(fù)期 |
較難查見 最多查見 很難查見 |
未增多 未增多或增多不明顯 明顯增多(常超過4倍) |
表80-2 供病毒分離的檢材
臨床表現(xiàn) |
常見病毒 | 幫助診斷有用的檢材 |
呼吸道感染 |
腺病毒 巨細(xì)胞病毒 流感病毒 副流感病毒 呼腸孤病毒 合胞病毒 |
咽試、肛拭 咽試或含漱液、尿液 咽拭或含漱液 咽拭含漱液 咽拭、糞便或肛拭 咽拭或含漱液、鼻咽洗液 |
出疹疾病 |
柯薩奇病毒 巨細(xì)胞病毒 埃可病毒 EB病毒 單純皰疹病毒 麻疹病毒 風(fēng)疹病毒 水痘帶狀皰疹病毒 |
糞便或肛拭、咽拭 咽拭或含漱液、尿液 糞便或肛拭、咽拭 咽拭或含漱液 病灶棉拭或吸取液、咽拭 咽拭或含漱液、尿液 咽洗液、鼻咽拭 病灶棉拭或吸取液、咽拭 |
腦炎 |
蟲媒病毒 單純皰疹病毒 麻疹病毒 脊髓灰質(zhì)炎病毒 |
血液、腦脊液 腦活檢、腦脊液、皰疹棉拭或吸取液 腦脊液、咽拭或含漱液、尿液 糞便或肛拭、咽拭、腦脊液 |
無菌性腦膜炎 |
柯薩奇病毒 埃可病毒 腮腺炎病毒 |
腦脊髓液、糞便或肛拭、咽拭 腦脊液、糞便或肛拭、咽拭 腦脊髓液、口頰粘膜棉拭 |
失天或新生兒感染 |
巨細(xì)胞病毒 風(fēng)疹病毒 單純皰疹病毒 |
尿液、咽拭或含漱液 咽拭或含漱液、尿液 病灶棉拭或吸取液、回拭 |
眼部感染 |
腺病毒 單純皰疹病毒 |
結(jié)膜棉拭、咽拭、肛拭 結(jié)膜棉拭、病灶棉拭或吸取液、咽拭 |
其它感染 巨細(xì)胞包涵體疾病 單核細(xì)胞增多綜合征 心包炎、心肌炎 |
巨細(xì)胞病毒 巨細(xì)胞病毒 EB病毒 柯薩奇B病毒 埃可病毒 |
尿液、咽拭 尿液、咽拭 咽拭或洗液 心包液、糞便、咽拭 心包液、糞便、咽拭 |
二、病毒的分離與鑒定
(一)病毒的分離
病毒分離的一般程序見表80-3。
表80-3 病毒分離的一般程序
細(xì)胞系名稱 |
來源 |
二倍體細(xì)胞系 HDCS MRC-9 WI-38 傳代細(xì)胞系 Hela Hep-2 Vero BHK |
人胚肺細(xì)胞 人宮頸癌細(xì)胞 人上皮細(xì)胞 猴腎細(xì)胞 地鼠腎細(xì)胞 |
淋巴細(xì)胞培養(yǎng) (Lymphocyte culture) 正常成熟的淋巴細(xì)胞不經(jīng)特殊處理不能在體外傳代培養(yǎng)。然而EBV感染的B淋巴細(xì)胞卻能在體外持續(xù)傳代,這是病毒轉(zhuǎn)化細(xì)胞的例證,也是分離出EBV的標(biāo)志。T淋巴細(xì)胞在加入T細(xì)胞生長因子(IL-2)后可在體外培養(yǎng),為研究人類逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV、HTLV)提供了條件,HIV在T淋巴細(xì)胞培養(yǎng) 物中增殖形成多核巨細(xì)胞。
2.動(dòng)物試驗(yàn) 這是最原始的病毒分離培養(yǎng)方法。常用小白鼠、田鼠、豚鼠、家兔及猴等。接種途徑根據(jù)各病毒對組織的親嗜性而定,可接種鼻內(nèi)、皮內(nèi)、腦內(nèi)、皮下、腹腔或靜脈,例如嗜神經(jīng)病毒(腦炎病毒)接種鼠腦內(nèi),柯薩奇病毒接種乳鼠(一周齡)腹腔或腦內(nèi)。接種后逐日觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物發(fā)病情況,如有死亡,則取病變組織剪碎,研磨均勻,制成懸液,繼續(xù)傳代,并作鑒定。
3.雞胚培養(yǎng) 用受精孵化的活雞胚培養(yǎng)病毒比用動(dòng)物更加經(jīng)濟(jì)簡便。根據(jù)病毒的特性可分別接種在雞胚絨毛尿囊膜、尿囊腔、羊膜腔、卵黃囊、腦內(nèi)或靜脈內(nèi),如有病毒增殖,則雞胚發(fā)生異常變化或羊水、尿囊液出現(xiàn)紅細(xì)胞凝集現(xiàn)象,常用于流感病毒及腮腺炎病毒等的分離培養(yǎng);但很多病毒在雞胚中不生長。
(二)分離病毒的鑒定
1.病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖的指征
(1)細(xì)胞致病作用(Cytopathogenic effect,CPE) 病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖引起細(xì)胞退形性變,表現(xiàn)為細(xì)胞皺縮、變圓、出現(xiàn)空泡、死亡和脫落。某些病毒產(chǎn)生特征性CPE,普通光學(xué)倒置顯微鏡下可觀察上述細(xì)胞病變,結(jié)合臨床表現(xiàn)可做出預(yù)測性診斷(表80-4)。免疫熒光(IF)法用于鑒定病毒具有快速、特異的優(yōu)點(diǎn),細(xì)胞內(nèi)的病毒或抗原可被熒光素標(biāo)記的特異性抗體著色,在熒光顯微鏡下可見斑點(diǎn)狀黃綠色熒光,根據(jù)所用抗體的特異性判斷為何種病毒感染。
表80-4 病毒在細(xì)胞內(nèi)增殖的指征
病毒 |
增殖指征 |
CPE病毒 小RNA病毒 單純皰疹病毒 腺病毒 副粘病毒 HIV 非CPE病毒 正粘病毒 副粘病毒 風(fēng)疹病毒 鼻病毒 |
細(xì)胞園縮、單層破壞 細(xì)胞腫大變園 細(xì)胞變園堆積成葡萄狀 多核巨細(xì)胞(合胞體) 紅細(xì)胞吸附現(xiàn)象 干擾并阻止其他病毒(如ECHO病毒)的細(xì)胞致病作用 |
(2)紅細(xì)胞吸附現(xiàn)象(Hemadsorption phenomenon) 流感病毒和某些副粘病毒感染細(xì)胞后24-48小時(shí),以細(xì)胞膜上出現(xiàn)病毒的血凝素,能吸附豚鼠、雞等動(dòng)物及人的紅細(xì)胞,發(fā)生紅細(xì)胞吸附現(xiàn)象。若加入相應(yīng)的抗血清,可中和病毒血凝素、抑制紅細(xì)胞吸附現(xiàn)象的發(fā)生,稱為紅細(xì)胞吸附抑制試驗(yàn)。這一現(xiàn)象不僅可作為這類病毒增殖的指征,還可作為初步鑒定。
(3)干擾現(xiàn)象 (Interference phenomenon) 一種病毒感染細(xì)胞后可以干擾另一種病毒在該細(xì)胞中的增殖,這種現(xiàn)象叫干擾現(xiàn)象。前者為不產(chǎn)生CPE的病毒(如風(fēng)疹病毒)但能干擾以后進(jìn)入的病毒(如ECHO病毒)增殖,使后者進(jìn)入宿主細(xì)胞不再生產(chǎn)CPE。
2.病毒感染性的定量測定
空斑形成單位 (Plaque-forming unit ,PFU) 測定 這是一種測定病毒感染性比較準(zhǔn)確的方法。將適當(dāng)濃度的病毒懸液接種到生長單層細(xì)胞的玻璃平皿或扁瓶中,當(dāng)病毒吸附于細(xì)胞上后,再在其上復(fù)蓋一層溶化的半固體營養(yǎng)瓊脂層,待凝固后,孵育培養(yǎng)。當(dāng)病毒在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制增殖后,每一個(gè)感染性病 毒顆粒在單層細(xì)胞中產(chǎn)生一個(gè)局限性的感染細(xì)胞病灶,病灶逐漸擴(kuò)大,若用中性紅等活性染料著色,在紅色的的背景中顯出沒有著色的“空斑”,清楚可見。由于每個(gè)空斑由單個(gè)病毒顆粒復(fù)制形成,所以病毒懸液的滴度可以用每毫升空斑形成單位(PFU)來表示。
(2)50%致死量(LD50)或50%組織細(xì)胞感染量(TCID50)的測定 本法可估計(jì)所含病毒的感染量。方法是測定病毒感染雞胚,易感動(dòng)物或組織培養(yǎng)后,引起50%發(fā)生死亡或病變的最小病毒量,即將病毒懸液作10倍連續(xù)稀釋,接種于上述雞胚,易感動(dòng)物或組織培養(yǎng)中,經(jīng)一定時(shí)間后,觀察細(xì)胞或雞胚病變,如絨毛尿囊膜上產(chǎn)生痘斑或尿囊液有血凝特性,或易感動(dòng)物發(fā)病而死亡等,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出50%感染量或50%組織細(xì)胞感染量,可獲得比較準(zhǔn)確的病毒感染性滴度。
3.病毒形態(tài)與結(jié)構(gòu)的觀察 病毒懸液經(jīng)高度濃縮和純化后,借助磷鎢酸負(fù)染及電子顯微鏡可直接觀察到病毒顆粒,根據(jù)大小、形態(tài)可初步判斷病毒屬那一科。還可用分子生物學(xué)技術(shù)分析病毒核酸組成、基因組 織構(gòu)、序列同源性比較加以鑒定。
4.血清學(xué)鑒定 用已知的診斷血清來鑒定。補(bǔ)體結(jié)合試驗(yàn)可鑒定病毒科屬;中和試驗(yàn)或血凝搗蛋制試驗(yàn)可鑒定病毒種、型及亞型。從病人檢材中分離出病毒株,應(yīng)結(jié)合臨床癥狀,檢材來源及流行季節(jié)等加以綜合分析,并應(yīng)注意混雜病毒、隱性感染或潛伏病毒的混淆,須用病人急性期與恢復(fù)期雙份血清作血清學(xué)試驗(yàn),血清抗體滴度有≥4倍以上增高,才有意義。
三、病毒核酸及抗原的直接檢出
(一)直接檢出病毒核酸
1.核酸雜交(Nucleic acid hybridization) -臨床病毒學(xué)中報(bào)速診斷方法通常是檢測標(biāo)本中的病毒抗原,然而核酸分子雜交具有高度敏感性和特異性,斑點(diǎn)雜交 (Dot hybridization) 廣泛用于檢測呼吸道標(biāo)本,尿標(biāo)本中的病毒核酸。標(biāo)本滴加到硝酸纖維素膜上,病毒DNA結(jié)合到膜上,在原位進(jìn)行鹼變性處理后,有放射標(biāo)記的已知病毒DNA片段雜并,兩條單股核酸按鹼基到補(bǔ)原則結(jié)合成雙股,經(jīng)放射自顯影,陽性結(jié)果出現(xiàn)斑點(diǎn)狀雜交信號。含輪狀病毒的糞便標(biāo)本經(jīng)熱變性處理,點(diǎn)到膜上,使用輪狀病毒體外轉(zhuǎn)錄的放射標(biāo)記探針做斑點(diǎn)雜交,敏感性高于ELISA。腸道病毒也可用互補(bǔ)的DNA探針做斑點(diǎn)雜交。
目前核酸分子雜交不但用來檢測急性病 人標(biāo)本中的病毒DNA,也用于檢測不易分離培養(yǎng)的慢性感染、潛伏感染、整合感染病人標(biāo)本中的病毒DNA。
2.多聚酶鏈反應(yīng) (Polymerase chain reaction, PCR) 一種體外基因擴(kuò)增法。先將待檢標(biāo)本DNA熱變性為單股DNA做為模板,加一對人工合成的與模板DNA兩端各20個(gè)鹼基互補(bǔ)的引物,在耐熱DNA多聚酶作用下,使四種脫氧核苷按模板3�端引物向5�端延伸DNA鏈,經(jīng)20~40個(gè)循環(huán),可使1個(gè)拷貝的核酸擴(kuò)增至106以上,經(jīng)瓊脂糖電泳,可見到溴化乙錠染色的核酸條帶,擴(kuò)增片段的大小取決于兩引物的間距。此法較核酸雜交敏感、快速,已用于肝炎、AIDS、皰疹病毒感染診斷,尤其適用于不易分離培養(yǎng)及含量極少的病毒標(biāo)本,有較大應(yīng)用前景。
(二)直接檢測病毒抗原
1.免疫熒光(IF)技術(shù) 如前所述IF可用于細(xì)胞培養(yǎng) 病毒的鑒定,也適用檢測臨床標(biāo)本中病毒抗原,具有快速、特異的優(yōu)點(diǎn)。直接免疫熒光技術(shù)是用熒光素直接標(biāo)記特異性抗體,檢測病毒抗原;間接免疫熒光技術(shù)是先用特異性抗體與標(biāo)本中抗原結(jié)合,再用熒光素標(biāo)記的抗體與特異性抗體結(jié)合,從而間接識(shí)別抗原。可取咽喉脫落細(xì)胞,檢測呼吸道合胞病毒、流感及副流感病毒抗原;取病灶刮片或腦活檢標(biāo)本,檢測單純皰疹病毒抗原;取尿沉渣檢測巨細(xì)胞病毒抗原等。近年來使用單克隆抗體大大提高了檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性。
2.免疫酶法(IEA) 原理與應(yīng)用范圍同免疫熒光技術(shù),IEA是用酶(通常是過氧化物酶)取代熒光素標(biāo)記抗體,酶催化底物形成有色產(chǎn)物,在普通光學(xué)顯微鏡下清晰可見,不需熒光顯微鏡,便于推廣使用。
3.放射免疫測定法(RIA) 有競爭RIA和因相RNA二種方法。競急RIA是同位素標(biāo)記的已知抗原與標(biāo)本中未標(biāo)記的待檢抗原競爭性結(jié)合特異性抗體的試驗(yàn),將形成的復(fù)合物分離出來,用放射免疫檢測儀測定放射活性,同時(shí)與系列稀釋的標(biāo)準(zhǔn)抗原測定結(jié)果進(jìn)行比較,確定出待檢抗原的濃度。因相RIA是用特異性抗體包被因相以捕獲標(biāo)本中的抗原,然后加入放射性標(biāo)記的特異性抗體與抗原結(jié)合,測定放射活性,得知抗原的量。RIA是最敏感的方法,已用于測定糞便中甲肝病毒、輪狀病毒抗原及血液中乙肝病毒抗原。
4.酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) 先將特異性抗體包被(吸附)到塑料微培板孔中以捕捉標(biāo)本中相應(yīng)抗原,然后加入酶標(biāo)特異性抗體,相應(yīng)抗原被夾在抗體之間,當(dāng)加入酶的底物后顯色,顯色程度直接反映了標(biāo)本中病毒抗原的量。因其敏感性接近RIA,又不接觸放射性物質(zhì),已被多數(shù)實(shí)驗(yàn)室采用。
此外,對難以分離培養(yǎng),形態(tài)特殊且病毒數(shù)量較多的標(biāo)本,可用電鏡或免疫電鏡法直接觀察,是一種快速診斷與鑒定病毒的方法,如輪狀病毒、乙肝病毒。
四、特異性抗體的檢測特異性抗體的檢測
病毒感染后通常誘發(fā)針對病毒一種或多種抗原免疫應(yīng)答,特異性抗體效價(jià)升高或lgM抗體出現(xiàn)有輔助臨床診斷的價(jià)值。
(一)補(bǔ)體結(jié)合試驗(yàn)(CF) CF分二個(gè)階段:1.抗原與抗體(一個(gè)為已知,一個(gè)為待檢)混合,加入定量補(bǔ)體,若抗原與抗體相對應(yīng),則補(bǔ)體被消耗;2.在上述混合物中加入溶血素致敏的綿羊紅細(xì)胞,若補(bǔ)本已與抗原抗體復(fù)合物完全結(jié)合,沒有剩補(bǔ)體存在,那么綿羊紅細(xì)胞不會(huì)溶血,結(jié)果為陽性,說明待檢標(biāo)本中有特異性存在,出現(xiàn)陽性結(jié)果時(shí)血清標(biāo)本最高稀釋度為抗體的效價(jià)。反之為陰性結(jié)果。由于補(bǔ)體結(jié)合抗體產(chǎn)生早,消失快,適于診斷病毒近期感染。(表80-5)。
取血時(shí)期 |
血清稀釋倍數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果 |
抗體效價(jià) |
||||||
1:2 | 1:4 | 1:8 | 1:16 | 1:32 | 1:64 | 1:128 | ||
發(fā)病2~3內(nèi)血清 發(fā)病2~3周后血清 |
+
+ |
+
+ |
+ + |
- + |
- + |
- - |
- - |
1:8
1:32* |
*此例的抗體效價(jià)升高4倍,有診斷意義。
(二)中和試驗(yàn)(NT) 在活體或活細(xì)胞內(nèi)測定病毒被特異性抗體中和、而失去致病力的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí):①須先測出病毒的半數(shù)致死量(LD50)或半數(shù)感染量(ID50);②隨即取活病毒與被試血清按不同比例混合,放置1~2小時(shí)讓其充分中和;③將病毒與血清混合液注入各組動(dòng)物、雞胚或組織細(xì)胞培養(yǎng)管內(nèi)培養(yǎng);④根據(jù)動(dòng)物、雞胚死亡數(shù)或細(xì)胞病變的管數(shù),計(jì)算出百分比(%),然后再計(jì)算這些試驗(yàn)對象中的半數(shù)免于死亡或免于致病所需要的最少量血清(或最大量的病毒),就是該血清的中和抗體效價(jià)(稱為50%終點(diǎn)的中和效價(jià))。診斷病毒性疾病時(shí),須取病人雙份血清同時(shí)做對比試驗(yàn),病后血清的中和抗體效價(jià)也必須超過病初血清4倍以上,才能確診(表23-6)。用此法鑒定病毒時(shí),須將病毒分別與免疫血清及血清正常血清(對照)混合做對比試驗(yàn),免疫血清比正常血清多中和50~100倍劑量的病毒,才能斷定是該病毒。、
表80-6 病人雙份血清的病毒中和試驗(yàn)結(jié)果(組織細(xì)胞培養(yǎng)的中和試驗(yàn))
試驗(yàn)病毒(用100個(gè)TCLD50)① |
病人血清(取血時(shí)期) |
活病毒+稀釋血清對細(xì)胞致病② |
50%終點(diǎn)血清中和抗體效價(jià) ③ (血清稀釋倍數(shù)) |
|||||
1:5 |
1:10 |
1:20 |
1:40 |
1:80 |
1:160 |
|||
甲病毒 |
病初(2日) |
0000 |
00++ |
++++ |
++++ |
++++ |
++++ |
10(1:10) |
病后(20日) |
0000 |
0000 |
0000 |
0000 |
00++ |
++++ |
80(1:80 |
說明:
①TCID50=組織培養(yǎng)半數(shù)感染劑量。
②每種稀釋度接種4支組織細(xì)胞培養(yǎng)管;0=未出現(xiàn)細(xì)胞致病作用;+=出現(xiàn)細(xì)胞致病作用。
③此例的病后血清中和抗體效價(jià)比病初血清增高8倍,有診斷意義。
病毒中和抗體的特異性高,持續(xù)時(shí)間久,以往受顯性或隱性感染后,血中可長期存在中和抗體,所以適用于流行病學(xué)調(diào)查或人群免疫水平研究,但因試驗(yàn)方法繁雜,耗用動(dòng)物、雞胚或細(xì)胞培養(yǎng)較多,故一般不作常規(guī)使用。
(三)血凝抑制試驗(yàn)(Hemagglutination inhibition test,HIT)某些病毒(流感病毒、副流感病毒、腮腺炎病毒、腦炎病毒等)能凝集紅細(xì)胞,而抗體與這些病毒結(jié)合后卻能阻止它們的凝集,若雙份血清有≥4倍以上滴度增高,也可用于診斷這類病毒感染。本法簡便、快速、經(jīng)濟(jì)、特異性高,常用于流行病學(xué)調(diào)查等。
(四)lgM捕捉ELISA 特異性lgM出現(xiàn)于病毒感染的早期或病毒感染的活動(dòng)期,因此可從急性期病人單份血清中檢出特異性lgM,這是病毒感染實(shí)驗(yàn)室早期診斷的可靠方法。實(shí)驗(yàn)中先用u鏈血清包被微培板孔,用以捕捉血清標(biāo)本中的lgM類抗體,再加入特異性病 毒抗原及酶標(biāo)抗體以證實(shí)特異性lgM的存在。現(xiàn)已廣泛用于病毒病的早期診斷。在先天性感染中,lgM檢測有特殊意義,因lgM不能通過胎盤,新生兒血清中發(fā)現(xiàn)抗病毒lgM提示為宮內(nèi)感染。