基因診斷與性病/巨細胞病毒感染癥
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巨細胞病毒感染是感染人類巨細胞病毒（human cytomlegalovirus，HCMV）的一種全身感染綜合征。因被感染細胞變大，核內和胞漿內出現包涵體，故本病又稱巨細胞包涵體病（Cytomegalic inclusion disease，CID）。巨細胞病毒感染癥可分兩種類型，一種是唾液腺病毒癥，是無癥狀限局性感染，嬰幼兒較常見；另一種是全身感染，主要侵犯嬰兒，比較少見。但由于性俗的改變，成人由性行為感染此類病毒在西方國家較為常見，故已歸為性傳播性疾病。
目錄 |
第一節 病原學
CMV屬于皰疹病毒群，是人類皰疹病毒組中最大的一種病毒，其形最大由162個殼粒（capsomer），正20面體構成。有典型的皰疹病毒結構。CMV只能在人纖維母細胞培養中增殖，而不能在其他動物細胞中生長，增殖非常緩慢，初次分離需一個多月才能出現特殊的細胞；細胞變園，膨脹，細胞及核巨大化，核周圍出現一輪“暈”的大型嗜酸性包涵體。
CMV在20%乙醚中最多存活2小時。pH<5時，或置于56℃30分鐘，或紫外線照射5分鐘可被充分滅活。CMV的感染性對凍融或存于-20℃或-50℃均不穩定，10%的家用漂白粉可使其感染性明顯降低。
第二節 CMV基因組結構
CMVDNA為線性雙鏈分子，約235-240kb，長度為56-76nm，其分子量為150-160×103KDa，不同種屬的CMv DNA分子量基本相同。各毒株DNA有80%同源序列，通過限制性酶譜可區分不同毒株。CMV與其他皰疹病毒一樣，具有1個長的單一序列（UL）及1個短的單一序列（US）。UL和US的相連處及兩端均為DNA重復序列。UL約115×103KDa，約占16%。UL兩端的兩個反向重復序列約占90%；US兩端的兩個反向重復序列約占2%。由于UL及US可以兩種方向存在，則CMv DNA具有4種分子異構型，但除人類巨細胞病毒（HCMV）及鼠CMV外，其它動物CMV無異構型存在。CMvDNA只有一個單向性的IE啟動子復合體，其可指導多個基因的表達。CMV基因組至少能編碼氨基酸殘基數100以上的多肽200余種，包括原始基因產物，中間產物及終未產物。
巨細胞病毒基因組的重復序列對其復制、基因表達方向以及與細胞相互作用的方式可能有重要意義。用核酸外切酶處理雙鏈巨細胞病毒DNA可形成粘性末端而接連成環狀，這一特點可能與該病毒的轉化作用和潛在的致癌性有關。
第三節 感染途徑
CMV感染在全世界分布，人是CMV的唯一宿主。不同國家及不同經濟狀況感染率不同。成人CMV感染和免疫功能有密切關系。如因器官移植而接受免疫抑制劑治療者，常因所供器官和輸入血液中有潛伏病毒，或免疫抑制使潛伏的病毒活化而發病，艾滋病患者的CMV感染發病率高。
傳染源是病人及其急性帶毒者，病毒可由乳汁、唾液及尿排出，可持續數周到幾年，人類易于感染，傳播途徑多種多樣。屬于性傳播性疾病。多從精液，宮頸分泌物，淚液及糞便（口腔性欲，吻肛）感染所致。（見表1）
同源性CMV感染是輸血和器官移植的一種嚴重危害，多次輸血或一次大量輸血使原發和再發感染的危險性增高，輸入含白細胞血液的危險性更高，器官或骨髓移植術后CMV感染率也高。
CMV感染途徑（環）表 表1
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第四節 發病機理
初次感染后，CMV將在宿主細胞中無限期存在成潛伏狀態。可能累及多種組織器官，尸檢提示肺、肝、胰、唾液腺、中樞神經系統及腸也可能是病毒潛伏場所。先天性感染的嚴重程度，與缺乏產生沉淀抗體的能力和T細胞對CMV的應答有關。兒童和成年人感染CMV后，在外周血中出現具有抑制細胞毒表型的活化T淋巴細胞，如果宿主的T細胞功能受損，潛伏的病毒就可能復活并引起多種癥候群。組織移植后發生的慢性刺激，為CMV活化，誘發疾病提供了條件。某些針對T細胞的強烈免疫抑制劑如抗胸腺細胞球蛋白，與臨床CMV癥候群高發率有關。此外，CMV在功能上可作為輔助因子，使潛伏感染的HIV活化。
第五節 免疫學
CMV感染可引起機體的免疫功能降低，特別是細胞免疫功能下降。CMV感染對胸腺發育及脾細胞、單核吞噬細胞、NK細胞及CTL細胞的功能有著顯著的影響。
一、對胸腺、脾臟的影響
實驗室急性CMV感染的新生豚鼠，胸腺發育受抑，T細胞數減少，成年鼠感染CMV后，88%胸腺可檢出CMV。
CMV感染致脾功能受影響，脾臟淋巴細胞對conA刺激的增殖下降，脾細胞產生的IL-2顯著降低。
二、對免疫細胞的影響
CMV感染引起的免疫抑制與病毒在細胞內的復制有關。CMV可以在單核吞噬細胞、T細胞、B細胞及一些尚未確定的單核細胞中復制，其中單核吞噬細胞最易感染CMV，淋巴細胞在免疫反應中具有重要的調節功能和效應功能。CMV感染后，可引起淋巴細胞的多種免疫功能受損。
CMV感染多表現為急性單核細胞增多癥。外周血淋巴細胞對有絲分裂原、CMV抗原和HSV抗原增殖反應減弱，誘導干擾素水平下降，CD4/CD8比值從1.7±0.7下降為0.2+0.2,T細胞活性降低.這種變化有的可持續相當長時間,病后10個月，大多數患者T細胞亞群比例仍未完全恢復正常。
CMV感染的免疫抑制作用主要是被病毒感染的大單核細胞和CD8細胞的功能異常所致。單核吞噬細胞在抗CMV免疫中起著樞紐作用，不但可以直接吞噬、殺傷病毒，更重要的是可以處理、提呈抗原，分泌細胞因子，調控和擴大免疫反應。當CMV感染后，單核吞噬細胞功能受到影響，CMV感染巨噬細胞引起其吞噬功能降低，細胞內氧自由基產生減少，FC受體、補體受體的表達發生改變，且其抗原提呈功能降低，產生IL-1降低，對IL-1及IL-2的反應亦降低。Moses等用胸腺細胞增殖試驗檢測，IL-1活性降低，IL-1產生降低可引起TH/TS細胞比例失衡。
NK細胞有拮抗CMV擴散的作用。NK細胞積極參與了抗CMV感染的全過程，但存在高的NK活力不一定是保護性應答，而是活動性感染的證明。NK細胞雖不能阻止原發性CMV感染的出現，但一旦存在感染后，NK細胞能在CMV感染早期出現，有限制擴散、使感染局限的作用。NK細胞、CTL細胞是抗CMV的重要效應細胞。在CMV復制早期，感染性病毒體產生前，它們能裂解感染細胞，使病毒在細胞間擴散流產。在小鼠模型中，病毒作用了3-5天時，抗病毒效應由NK細胞介導，NK細胞活性可由IFN增強。6-21天，脾、外周血存在CTL細胞的殺傷活性。NK細胞、CTL細胞活性的高低決定了機體對CMV感染的敏感性及感染恢復的難易性。但CMV感染時，NK細胞及CTL細胞活性亦受到嚴重影響。此外，特異性細胞免疫有阻止CMV感染再發作用。有人檢測了20個發生CMV感染腎移植受者T細胞應答，發現有14個有CMV細胞毒應答，而6個不出現細胞毒應答者有嚴重的臨床后果。因此，特異性T細胞存在，有阻止CMV感染再發的作用。
三、抗體有降低CMV感染的毒力作用
機體受CMV的感染后，可出現多種抗體。乳汁、宮頸分泌物、唾液中盡管有特異性抗體出現，包括中和抗體。但仍能檢出CMV，說明抗體并不能阻止病毒擴散。胎兒從母體被動獲得的抗體不能阻斷經宮內、產道或乳汁傳播的感染。研究證明，致死性CMV攻擊前，在小鼠腹腔或靜脈注入0.2ml高效價抗CMV球蛋白，可完全保護動物免于死亡。1個月后再用CMV等二次攻擊，動物仍全部存活，表明抗體有降低CMV的毒力作用。
第六節 臨床表現
CMV感染的自然史很復雜，在原發性感染以后排毒，往往持續數周、數月甚至數年，然后感染轉為潛伏。常有復發感染伴重新排毒。甚至在原發感染后很多年，潛伏病毒再激活，也可能有不同抗原性病毒株的再感染。CMV感染的臨床表現與個體免疫功能和年齡有關。從表2所示，不論從垂直感染、平行傳播或醫源性感染所出現的癥狀與體征都是多種多樣的。
| 1.新生兒感染（先天性） a.重癥型：黃疸、貧血、肝脾腫大、血小板減少性紫癜，侵犯中樞神經，肺炎，心肌炎） b.輕癥型：假死，心臟肥大，高膽紅素血癥 |
| 2．出生后無癥狀期，乳兒期再感染CMV（先天性/后天性？） a.全身型 b.呼吸系型（百日咳樣）c.肝脾腫大 d.胃腸型 e.腎型？ 3．后天型 a.流感型 b.單核細胞增多癥型 c.呼吸系型 d.胃腸型 e.肝炎 f.因特殊醫療防御能力低下 g.無癥型？ |
| 4．1、2、3項的后果即精神、運動發育遲緩 |
關于后天性CMV感染癥，在臨床中常見于輸血后的單核細胞增多癥，由于免疫功能缺陷而發生血管、網膜炎、肺炎以及消化道感染。并且大多數患者合并格-巴氏綜合征。
第七節 診斷
單靠臨床表現不能診斷CMV感染，從臨床標本中分離出病毒，同時抗體呈出4倍以上增加或持續抗體滴度升高，將有助于診斷。
一、病毒分離
最好用唾液、尿液、生殖道分泌物、乳汁和白細胞，接種到人的成纖維細胞內繁殖和分離，細胞病變效應（CPE）在1天或數周后出現，經固定和HE染色后可觀察到巨細胞，核內有內包涵體，核周暈圈及嗜酸性胞漿內包涵體，很象“貓頭鷹眼”（owl′s eye）亦可用單克隆或多克隆抗體的熒光染色等方法檢查。
二、血清抗體檢測
最常用的有補體結合試驗（CF）、間接免疫熒光試驗（IIF）、免疫酶試驗（EIA）、間接血凝試驗（IHA）和放射免疫試驗（RIA）等檢測CMV-IgG和IgM抗體。當單份血清標本已確定既往有CMV感染時，應當立即留血清標本，以及間隔2周、4周、8周再留血清標本，結合病毒分離可作原發感染診斷。
三、DNA探針
已廣泛應用于檢測CMV，其中以32P標記的探針敏感性最高，對某些標本來說，雜交方法可能比病毒分離更敏感。
四、聚合酶鏈式反應（PCR）
（一）標本的采集及處理
采集的標本包括患者的血液、尿，以及腺體組織等。由全血制備的血沉棕黃層（buffy coats）可保存于-80℃；尿液標本可保存于液氮中。凍存標本應避免反復凍融。
尿液標本經2500r/min離心10min，以除去細胞碎片，收集上清液。由于尿液中含有PCR抑制劑，因此需用聚乙二醇（PEG6000）進行預處理：50μl尿上清與50μl 20%PEG6000和25μl 2mol/L NaCl混合，置冰浴中6h；15000r/min離心30min收集沉淀。再于6400r/min離心3min；盡可能吸去上清，將沉淀懸浮于蒸餾水中。該懸液可直接用于PCR擴增；擴增時應于100℃加熱10min，迅速置冰浴中冷卻。
（二）模板DNA的制備
1．由血液標本制備模板DNA
方法A：向血清中加入NaCl使最終濃度為150mmol/L；取10μl 此血清于70℃處理45s后即可直接進行PCR擴增。
方法B：由血沉棕黃層（BCP）制備：① 用PBS洗滌BCP兩次，收取沉淀。②加入500μl 6mol/L鹽酸胍，勻漿。③ 加入30μl 10mmol/l EDTA，10mmol/L NaCl，30μl20% Sarcosyl和5μl 蛋白酶K（10mg/ml），混合均勻，60℃反應1h。④加入1130μl 的乙醇，-20℃沉淀1～2h。⑤ 離心收集DNA沉淀。⑥用70%乙醇洗兩次，最后將沉淀懸浮于少量10mmol/L Tris-HCl，1mmol/l EDTA中。置4℃備用。
2.由冰凍組織標本制備模板DNA：①用恒冷切片機切取一塊～10μm冰凍組織塊，置于1.5ml塑料管中。②加入10%用緩沖液配制的福馬林。③ 10min后離心1～2min輕輕傾去上清液，沉淀用乙醇洗2次。④于室溫干燥10～60min。⑤ 加入抽提緩沖液（100mmol/L Tris-HCl，4mmol/l EDTA、pH8.0,400μg/ml蛋白酶K），使剛好浸沒沉淀物（約50～100μl）；將沉淀搗碎。福馬林固定的或石蠟包埋組織經脫蠟和干燥后也可按此處理。⑥37℃放置過液。⑦ 置沸水中7min滅活蛋白酶K。⑧離心收集上清，取1～10μl 即可進行PCR擴增。
3.由尿液標本制備模板DNA：①100μl 尿上清液與100μl 6mol/L異硫氰酸胍，7μl 2mol/LNaCl和20μl 玻璃粉懸液（DNa PREP，Asahi Glass Co，Tokyo）混合。② 室溫放置10min后，6400r/min離心2min，收集沉淀。③沉淀用50%乙醇，10mmo/L Tris-HCl、pH7.4, 50mmol/L NaCl洗一次，6400r/min離心1min。④同樣洗滌沉淀2次，收集沉淀。⑤ 加入50μl 蒸餾水，于55℃作用15min。⑥15000r/min離心2min，收集上清（含HCMV DNA），進行PCR擴增，將此懸液于100℃加熱10min，并迅速于冰浴中冷卻。
（三）引物及探針
引物及探針的設計是根據已發表的CMV的直接早期蛋白基因的啟動子區和開始的4個外顯子序列、晚期抗原gp64基因以及磷酸化蛋白pp71基因序列。常用的引物和探針列在表3中。
（四）PCR擴增步驟
1．10×反應緩沖液：100mmol/LTris-HCl、pH8.4，500mmol/l KCl，25mmol/L MgCl2，2mg/ml明膠。
Taq DNA 聚合酶：5U/μl 。
10×dNTP：4種dNTP各2.0mmol/L。
引物：100pmol/L。
2．常規PCR擴增
10×反應混合物（50μl）反應緩沖液 5μl
10×dNTP 5μl
模板DNA 5μl
Taq DNA聚合酶 0.2μl (IU)
引物 各0.5μl
蒸餾水 3.8μl
加1～2滴礦物油。
將反應混合物于94℃加熱5min；然后于95℃ 30s，55℃40s，72℃ 60s，擴增35～40循環。
表3 CMV PCR擴增所用的引物及探針
| 引物及探針 | 序列（5′→3′） | 位置 | 片段大小 |
| IE1 | CCACCCGTGGTGCCAGCTCC | 早期基因 | 159（bp） |
| IE2 | CCCGCTCCTCCTGAGCACCC | ||
| IE3（探針） | CTGGTGTCACCCCCAGAGTCCCCTGTACCCGCGACTATCC | ||
| LA1 | CCGCAACCTGGTGCCCATGG | 晚期gp64 | 139 |
| LA2 | CGTTTGGGTTGCGCAGCGGG | ||
| LA3（探針） | TTCTTCTGGGACGCCAACGACATCTACCGCATCTTCGCCG | ||
| IE1a | AGATCGCCTGGAGACGCCAT | 早期外顯子1 | 139 |
| IE1b | GGAATCCGCGTTCCAATGCA | ||
| IE2a | ATGGAGTCCTCTGCCAAGAG | 早期外顯子2 | 72 |
| IE2b | CCGTGGCACCTTGGAGGAAG | ||
| IE3a | GTGACCAAGGCCACGACGTT | 早期外顯子3 | 167 |
| IE3b | TCTGCCAGGACATCTTTCTC | ||
| IE4a | ACAGATTAAGGTTCGAGTGC | 早期外顯子4 | 179 |
| IE4b | CAATACACTTCATCTCCTCG | ||
| IE4c | TTACCAAGAACTCAGCCTTC | 早期外顯子4 | 158 |
| IE4d | GTGCGTGAGCACCTTGTCTC | ||
| IE4e | TATACCCAGACGGAAGAGAAATTCA | 早期外顯子4 | 426 |
| IE4f | ATAAGCCATAATCTCATCAGGGGAG | ||
| Pp1a | TAGCGCGCATACATCCCGAGTACAT | Pp71基因 | 316 |
| Pp1b | ATGACGTTGCTCCGTGGAAAGAGACC | Pp71 |
3．套式（nested）PCR擴增：①反應混合物的組成同（2），僅引物為IE2a和IE4b（包括了整個外顯子3，共721b），各100pmol。于94℃60s，52℃150s，72℃ 480s，擴增20循環。② 取2μl 上述擴增產物，各加100pmol的引物IE3a和IE3b補加其他試劑。然后，于94℃60s，52℃150s，72℃180s，擴增20循環。
（五）產物鑒定
擴增產物的分析可采用固相（濾膜）雜交和液相雜交試驗。
1． 固相雜交：
① 預雜交液為3×SSPE，5×Denhardt，0.5%SDS和25%甲酰胺.含有擴增產物的濾膜于42℃預雜交30～60min。②加入標記探針（10cpm/μg，2ng/ml），雜交30～60min。③ 用0.2×SSPE,.01%SDS分別于室溫洗滌濾膜3次,5min/次;于60℃洗一次,10min/次;再于室溫洗一次以上,5min/次。④自顯影。
2． 液相雜交及電泳分析：
① 取1/10體積的擴增產物與0.5～1.0pmol末端記的探針混合。②加入最終濃度為150mmol/L NaCl，10mmol/L磷酸鈉及1mmol/L EDTA溶液，使總體積為20μl 。③ 95℃ 10min，然后于56℃ 60min。④ 離心10s加入樣品緩沖液，于8%聚丙烯酰胺凝膠中進行電泳。⑤電泳畢，用溴化乙錠染色，然后對X線片曝光，自顯影。
HCMV DNA分子很大，其堿基序列尚未全部搞清。雖然它的DNA的限制性內切酶片段長度具多形性，但是對其基因組的離散性還不清楚。用單一引物對進行PCR擴增，可鑒定90%的HCMV野型分離株；而采用針對不同HCMV序列的兩套以上的引物對，則可檢測幾乎所有的病毒株。因此，可根據情況使用兩對或兩對以上的位于基因組不同區域的引物進行PCR檢測。
在HCMV模板DNA制備過程中，有時會產生一些小片段DNA，在PCR反應時常導致一定水平的本底產物，從而影響對結果的判定。在這種情況下可采用套式PCR法，其基本原理就是靶DNA的擴增分為兩步：首先利用一對引物，擴增包括靶DNA在內的長片段DNA；然后取少量的擴增產物，利用只針對靶DNA的引物再進行第二次擴增。通過控制每步中的擴增循環數，即可防止由小片段DNA引起的假陽性。這種方法也可避免產生假陰性結果。
PCR檢測HCMV標本具有很高的敏感性。從HCMV感染的組織培養上清可檢測到相當于幾十個病毒的DNA分子或1～5PFU病毒的DNA序列。用非放射性寡核苷酸探針進行Southern雜交分析擴增產物，可從尿液標本中檢測到1pgHCMv DNA序列的水平；利用該系統，在4×104個細胞中只有一個病毒基因組即可檢測出，較斑點印跡雜交提高2×103倍。
PCR技術對HCMV感染的檢測具有臨床應用價值，因為體液中病毒DNA先于病毒感染的臨床癥狀或血清學證據的出現，可作為HCMV感染的早期指標。由于HCMV可通過胎盤內感染、產道感染等途徑傳播，而且受感染的新生兒死亡率較高，因此利用PCR進行早期診斷及采取及時的治療措施，對優生優育也有重要意義。利用這種方法，還可鑒定器官或組織移植手術中供體是否為HCMV與許多嚴重病癥的關系。再者，PCR檢測指標穩定，還可進行半定量分析，因此可作為評價各種抗病毒藥物療效的手段。
第八節 治療
巨細胞病毒感染的治療，可應用各種抗病毒制劑如GCV、抗巨細胞病毒的免疫球蛋白制劑、干擾素及轉移因子等。但這些藥物并不能解決根本問題，往往停藥后病毒又潛伏地回升，鑒于此種病毒可能作為艾滋病的病因之一，各國學者均在致力于控制其感染的研究。最近，美國學者研制出兩種活疫苗，初試后頗見效。一種是由AD169菌株研制成的；另一種是從TOWn菌株制成的，經非腸道給藥后，已明顯表現出有抗巨細胞病毒的效能，CMV抗體升高，導致免疫功能增強。
參看
 生殖器皰疹 | 軟下疳  |
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