SARS-CoV动物模型研究之中国现状

目的综合对比SARS-CoV感染的恒河猴、布氏田鼠及Lewis大鼠的病理学、免疫学以及病毒的复制与外排情况的变化,来探讨此三种动物在建立SARS模型上的特点。方法SARS病毒感染8只恒河猴、9只Lewis大鼠和20只布氏田鼠,在感染后不同时间安乐死动物,应用光镜对动物的各脏器进行病理观察研究;用病毒分离和RT-PCR方法检测病毒外排与复制的情况;用ELISA法检测动物产生特异性抗体情况。结果在SARS-CoV感染恒河猴、Lewis大鼠和布氏田鼠后,肺组织均出现一定的与人类SARS疾病相似的病理改变,在动物体内均可检测到活病毒或病毒核酸,并可检测到特异性IgG抗体的存在。在病死率上布氏田鼠最高;在病毒的复制与外排方面恒河猴的检出率最高,持续时间最长;在抗体产生情况上恒河猴与Lewis大鼠基本相似;在病理变化上恒河猴病变最重且最为复杂,与人类SARS疾病的病理变化最为接近。结论布氏田鼠,Lewis大鼠,特别是恒河猴动物模型可以用于SARS发病机制、疫苗和药物的研发,恒河猴动物模型是目前研究SARS疾病最理想的动物模型。     

SARS-CoV恒河猴模型动物中组织病理学动态变化

目的在感染的8只恒河猴的SARS-CoV模型动物中,观察肺等组织中出现的系列病理学改变,为针对抗SARS药物筛选、疫苗评价中的免疫病理反应等奠定实验依据。方法SARS-CoV经鼻腔接种8只恒河猴,在感染的第5、7、10、15、20、30和60天,分别安乐处死动物,组织病理取材,制片,观察。结果经病毒分离和RT-PCR证实动物感染是成功的。系列病理改变表明,早期肺组织可见间质性肺炎,水肿、结构破坏、出血,巨噬细胞浸润;后期出现内皮细胞受损及再生,透明膜形成,小血管玻璃样变,肺组织纤维化及肺气肿形成,肺泡网状纤维和弹力纤维破坏并增生等,脾脏、淋巴结生发中心早期有萎缩,后期有恢复等病理学改变均和SARS患者相似。结论感染恒河猴出现与SARS患者类似的临床和病理学改变,为进一步研究该病毒的病原特性、发病机理、药物筛选、疫苗评价等方面的研究奠定了重要基础。     

重组人干扰素α2b鼻腔喷雾剂预防治疗恒河猴感染SARS-CoV病毒的作用效果试验

[目的]评价重组人干扰素α2b鼻腔喷雾剂对预防治疗SARS-CoV病毒感染恒河猴的作用。[方法]10只恒河猴随机分为2组,每组5只。分别为试验组(重组人干扰素α2b鼻腔喷雾剂)和对照组(空白干扰素)。分别在攻毒前19h和1h,攻毒后7h、23h、31h、47h、55h、71h、95h和119h不同时间经鼻吸入受试物,0.4ml/只。按计划定时取咽拭子做real-timePCR检测和病毒分离;取静脉血做病毒分离检测、中和抗体、IgG、血常规、血生化和血凝指标。[结果]1.SARS感染对照组:全部动物咽拭子标本经real-timePCR均检出SARS-CoV病毒,持续时间从攻毒后2天至8天。攻毒后2天3只、5天1只、7天2只,其咽拭子标本中病毒分离阳性,进一步证实病毒在体内的复制。攻毒后,诱导产生高滴度的抗体和中和抗体,证实病毒感染。大体解剖全部动物肺脏为灰白色,有大面积出血,其中2只动物肺脏与胸壁有粘连,组织病理称典型SARS肺炎性病变。2.干扰素试验组:和对照组相同时间取的咽拭子等标本中,real-timePCR检测和病毒分离均未检出病毒。攻毒后病毒导致机体产生的中和抗体和IgG抗体的反应很弱。血常规、血生化和血凝指标结果表明干扰素试验组动物攻毒后各项指标较试验前比较没有显著性改变;大体解剖动物肺脏为灰粉色,4只动物肺脏有少量出血,其中1只动物肺脏与胸壁有粘连,组织病理未见典型SARS肺炎性病变。因而认为,重组人干扰素α2b鼻腔喷雾剂可以有效阻断SARS-CoV病毒对恒河猴的感染;;为预防人类感染SARS提供参考。     

SARS灵长类动物模型

Greenough TC等人2005年8月在美国病理学杂志上报道了普通绒猴(Callithrixjacchus)感染SARS-CoV的试验结果。两组绒猴通过气管内感染含SARS-CoV的细胞培养物后,在第2、4、7天,动物出现了病理形态学改变和病毒复制。所有的动物都出现了多灶性单核细胞性间质性肺炎,多数动物伴有多核合体细胞、水肿、支气管炎。通过免疫组化的方法在肺泡巨噬细胞和I型上皮细胞中检测到了SARS病毒抗原。感染动物尸检中,在支气管淋巴结和心肌中都检测到了病毒RNA,并有炎性改变。多数动物还出现了肝炎,以多灶性淋巴细胞性感染为主,伴有个别肝细胞的坏死…     

SARS冠状病毒感染Lewis大鼠模型的建立

目的通过观察SARS-CoV感染Lewis大鼠后,病理学、免疫学以及病毒的复制与外排情况变化,探讨其能否作为有效的SARS动物模型。方法SARS病毒感染9只Lewis大鼠,在感染后不同时间安乐死动物,应用光镜对动物的各脏器进行病理观察研究;用病毒分离和RT-PCR方法检测病毒外排与复制的情况;用ELISA法检测动物产生特异性抗体情况。结果在SARS-CoV感染Lewis大鼠后,肺组织出现一定的与人类SARS疾病相似的病理改变,在动物体内可检测到活病毒或病毒核酸,并可检测到特异性IgG抗体的存在。结论Lewis大鼠出现了特异的免疫反应及特征性病理改变,可做为灵长类SARS动物模型的有益补充用于SARS发病机理及疫苗的研发等。     

老龄ICR小鼠对SARS-CoV的易感性

目的为探讨SARS的发病机制并提供易感的SARS动物模型。方法利用RT-PCR和病毒分离后免疫荧光技术检测成龄鼠和老龄鼠接种SARS-CoV后肺组织内病毒复制情况,同时观察两组动物的肺脏和肺外组织器官的病理变化,对肺组织进行免疫组化分析,观察SARS-CoV在肺内复制的主要部位。结果老龄鼠的感染率明显高于成龄鼠;老龄鼠肺脏出现更为严重的弥漫性肺泡损伤,其中两只老龄鼠的肺外器官出现了变性、灶状坏死以及血管广泛的扩张充血等全身中毒性变化;肺脏内病毒抗原主要存在于肺泡上皮细胞和间质的血管内皮细胞。结论老龄ICR小鼠对SARS-CoV的易感性明显高于成龄鼠,有可能作为研究SARS发病机制以及药物评价的动物模型。     

实验室内树鼩爆发间质性肺炎的报告

在动物室内饲养的树鼩于2003年4月至8月爆发了一次间质性肺炎。疫情特征为患病动物呼吸窘迫,发病急,死亡率高,主要累及新生或幼年动物,红霉素类抗生素有显著的防治效果。病理检查见光镜下肺组织呈间质性肺炎改变,肺泡腔内无渗出。推测此次疫情的病原为肺炎支原体。     

小鼠腹腔注射硫酸铍的病理形态学观察

目的研究腹腔注射硫酸铍（BeSO4.4H2O）对小鼠主要脏器的损害作用。方法将30只6周龄昆明（KM）雄性小鼠随机分为三组,分别予以不同剂量硫酸铍生理盐水溶液腹腔注射染毒,隔日一次,染毒两周。观察主要脏器的病理组织学变化并测定脏器系数。结果与对照组比较,染毒组心、脾、肾、睾丸脏器系数无显著差异,肝、肺脏器系数差异有统计学意义（P〈0.05）;对照组肺、肝病理学组织检查未见异常,低剂量组小鼠肺组织可见淤血、出血、支气管扩张出血,肺泡腔内有少量炎性渗出物、支气管周围炎、间质性肺炎、小叶性肺炎等;高剂量组小鼠肺组织可见支气管扩张出血,支气管腔内有大量炎性渗出物,支气管周围肺泡扩张,间质性肺炎、小叶性肺炎、融合性小叶性肺炎;低剂量组肝细胞水肿,可见点状坏死和小灶性坏死;高剂量组小鼠肝组织损伤严重,肝细胞排列紊乱,多数肝细胞呈细胞水肿,肝细胞胞质成空泡状,可见明显的点状坏死和小灶性坏死,并伴有炎细胞浸润,坏死区周围肝细胞细胞质呈嗜酸性变,轻度核固缩,并且肝细胞呈不同程度的胞质疏松,肝窦以及肝中央静脉扩张有广泛变性、坏死等病理改变。睾丸、心、脾、肾未见明显异常。结论小鼠腹腔注射本试验剂量的硫酸铍后主要引起肺组织和肝脏损伤,其它脏器未见明显异常。     

SARS患者尸检肺组织的TGF-β检测

为了研究TGF-β1在严重急性呼吸综合征(Severe acute respiratory syndrome, SARS)尸检肺组织中的表达情况及其在患者肺组织损伤中的可能作用,对2例SARS尸检肺组织进行病理学观察;应用免疫组化方法检测TGF-β1在尸检肺组织及对照肺组织中的表达情况,并进行半定量分析. 结果显示病例一尸检肺组织主要病理改变为弥漫性肺泡损伤,透明膜形成及渗出性炎症.病例二尸检肺组织除了上述改变外,还伴有肺泡间质纤维增生和肺泡早期纤维化等机化性肺炎改变.TGF-β1平均灰度值在SARS患者肺组织为103.43±0.62;小叶性肺炎组织为131.47±2.64;正常肺组织中为144.24±0.09.3组比较有显著差别(P值＜0.05).SARS病毒感染后可引起急性肺间质和肺泡渗出性炎症,中后期病例还伴有肺泡间质纤维增生和肺泡早期纤维化;SARS患者肺组织损伤及纤维化与SARS冠状病毒感染后TGF-β1表达增强有关,提示抗TGF-β1治疗在SARS患者肺损伤、纤维化的预防、治疗过程中可能具有一定的临床意义.     

严重急性呼吸道综合征相关冠状病毒疫苗的研制现状

新型冠状病毒作为严重急性呼吸道综合征暴发流行的病原体(SARS-CoV),目前仍无抗SARS-CoV的特效药物,因此疫苗的研究为预防SARS再次流行具有重大意义.目前研制的SARS-CoV疫苗有SARS-CoV灭活疫苗、SARS-CoV DNA疫苗、SARS-CoV腺病毒载体疫苗、重组SARS-CoV刺突蛋白-减毒痘苗病毒等.体外及体内动物攻毒保护实验结果显示,所研制的SARS疫苗均可诱生体液和细胞免疫应答,并对免疫动物具有保护性作用.本文将近期有关研究结果作了综述.     

SARS动物模型的研究

利用分离的SARS CoV毒株BJ 0 1,经滴鼻等途径感染大鼠、豚鼠、黑线仓鼠、白化仓鼠和雏鸡等 5个种属的动物 ,筛选对SARS易感的小动物。在此基础上 ,选择食蟹猴和恒河猴进行SARS的人工感染实验 ,评价其作为SARS动物模型的可能性。结果表明 ,大鼠、豚鼠、黑线仓鼠、白化仓鼠和雏鸡等动物对SARS均不易感 ,感染后未观察到任何的临床及病理学改变 ,不过从感染 2周后的大鼠和豚鼠的肺和咽等组织样本中检测到了的特异的核酸 ,提示SARS CoV能够在这两种动物的体内复制。从感染猴子的分泌物和脏器中分离出了病毒 ,证明SARS CoV也能够在猴子体内复制。临床和病理组织学检查结果显示 ,SARS病毒接种食蟹猴和恒河猴后 ,可以引起所有实验猴发生间质性肺炎 ,其病理学改变与人类感染SARS病毒后肺部病变近似 ,但病变的严重程度比较人类的轻得多 ,除此之外无任何其它的明显的临床表现及组织病理学改变 ,按照动物模型的指标判断食蟹猴和恒河猴并不是SARS的理想动物模型 ,不过在目前尚没有更理想的动物模型情况下 ,以间质性肺炎为病理学检查指标 ,恒河猴和食蟹猴可以作为评价抗SARS药物和疫苗的模型动物     

SARS冠状病毒感染恒河猴的病毒、血清学检测研究

[目的]对感染SARS-CoV的恒河猴进行病毒、血清学等指标检测及研究,确定模型动物成功感染,并为SARS发病机制,疫苗评价,药物筛选确定参考指标。[方法]SARSCo-V经鼻腔接种8只恒河猴,在感染的第1天开始到5、7、10、15、20、30和60天分别安乐死时,不同时间取咽拭子、血液和脏器,进行病毒分离,RT-PCR检测和抗体测定。[结果]用巢式RT-PCR在感染后每天提取的咽拭子标本中检测SARS-CoV的RNA,以细胞培养冠状病毒为阳性对照,以正常恒河猴咽拭子为阴性对照,在8只动物病毒接种第5天开始可检测到大小为797bp的目的条带,阳性检出最长可持续到第15天。进一步用病毒分离实验对PCR结果进行确证,8只动物中的5只恒河猴接种5天的咽拭子标本中,经Vero细胞培养,细胞产生了典型细胞病变(CPE),提示SARS冠状病毒能感染恒河猴并有病毒的复制和排毒。IFA方法证实为SRAS-CoV抗原存在。SARS-CoV感染恒河猴后,可以检测出免疫反应。在SARS冠状病毒接种前和接种后第5、8、11、15、19、23、26、30、34、每隔4-7天以及安乐死时采血,制备血清测定抗体,8只恒河猴接种病毒前均血清中SARS冠状病毒特异性抗体IgG为阴性,10天后安乐处死的5只感染猴在11-15天开始,至安乐死时,均为阳性。IgG阳性的5只恒河猴均有一定的中和抗体产生,且对SARS病毒感染细胞有一定的保护性。感染SARS病毒猴后与正常猴比较,其细胞杀伤效应明显增强。感染SARS-CoV的恒河猴不仅出现与SARS患者类似的临床和病理学改变,也在一定时期内排毒,出现特异免疫反应,这些指标均可作为药物筛选、疫苗评价等方面的重要参数。     

恒河猴感染SARS-CoV的病毒学、血清学检测

目的对感染SARS-CoV的8只恒河猴进行病毒学、血清学指标检测。方法SARS-CoV经鼻腔接种8只恒河猴,在感染的第1天开始到5、7、10、15、20、30和60天分别安乐处死时,不同时间取咽拭子、血液和脏器,进行病毒分离,RT-PCR检测和抗体测定。结果RT-PCR证实感染病毒检出时间为5~16d,8只猴中的5只分离到了病毒,感染15d后可检测到抗体。结论感染SARS-CoV的恒河猴不仅出现与SARS患者类似的临床和病理学改变,也在一定时期内排毒,出现特异免疫反应,这些指标均可作为药物筛选、疫苗评价等方面的重要参数。     

Participation of both host and virus factors in induction of severe acute respiratory syndrome (SARS) in F344 rats infected with SARS coronavirus

To understand the pathogenesis and develop an animal model of severe acute respiratory syndrome (SARS)-associated coronavirus (SARS-CoV), the Frankfurt 1 SARS-CoV isolate was passaged serially in young F344 rats. Young rats were susceptible to SARS-CoV but cleared the virus rapidly within 3 to 5 days of intranasal inoculation. After 10 serial passages, replication and virulence of SARS-CoV were increased in the respiratory tract of young rats without clinical signs. By contrast, adult rats infected with the passaged virus showed respiratory symptoms and severe pathological lesions in the lung. Levels of inflammatory cytokines in sera and lung tissues were significantly higher in adult F344 rats than in young rats. During in vivo passage of SARS-CoV, a single amino acid substitution was introduced within the binding domain of the viral spike protein recognizing angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), which is known as a SARS-CoV receptor. The rat-passaged virus more efficiently infected CHO cells expressing rat ACE2 than did the original isolate. These results strongly indicate that host and virus factors such as advanced age and virus adaptation are critical for the development of SARS in rats.     

SARS病毒感染动物模型

SARS-CoV感染动物模型的建立可加深对SARS病原学的了解和发病机制的研究,加速实验室诊断技术的建立、抗病毒药物的筛选和疫苗的开发,同时也有助于给该病一个更精确的定义。可以说SARS动物模型的建立,不但是SARS研究的瓶颈问题,其应用更是贯穿SARS研究的整个过程。到目前为止,已经报道有4种非人灵长类动物(恒河猴、食蟹猴、绒猴、非洲绿猴)和6种啮齿类动物(大鼠、小鼠、豚鼠、田鼠、仓鼠、转基因鼠),以及雪貂、家猫等可以作为SARS动物模型用于实验研究,并已经开始利用动物模型进行疫苗和药物的安全性和有效性评价。本文就已报道的各类SARS动物模型进行综述,并根据动物模型和SARS患者的比对,提出动物模型建立的技术要点。     

A crucial role of angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) in SARS coronavirus-induced lung injury

During several months of 2003, a newly identified illness termed severe acute respiratory syndrome (SARS) spread rapidly through the world. A new coronavirus (SARS-CoV) was identified as the SARS pathogen, which triggered severe pneumonia and acute, often lethal, lung failure. Moreover, among infected individuals influenza such as the Spanish flu and the emergence of new respiratory disease viruses have caused high lethality resulting from acute lung failure. In cell lines, angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) has been identified as a potential SARS-CoV receptor. The high lethality of SARS-CoV infections, its enormous economic and social impact, fears of renewed outbreaks as well as the potential misuse of such viruses as biologic weapons make it paramount to understand the pathogenesis of SARS-CoV. Here we provide the first genetic proof that ACE2 is a crucial SARS-CoV receptor in vivo. SARS-CoV infections and the Spike protein of the SARS-CoV reduce ACE2 expression. Notably, injection of SARS-CoV Spike into mice worsens acute lung failure in vivo that can be attenuated by blocking the renin-angiotensin pathway. These results provide a molecular explanation why SARS-CoV infections cause severe and often lethal lung failure and suggest a rational therapy for SARS and possibly other respiratory disease viruses.     

SARS-CoV中和抗体保护恒河猴等感染SARS-CoV研究

[目的]阐明SARS病毒感染后能否再次感染,疫苗产生的抗体中长期保护效果,被动免疫是否真正安全有效等,为防治SARS提供实验依据。[方法]实验分4组,分别为一组(SARS恒河猴恢复组):用感染SARS-CoV发病12月后的4只恒河猴,均有中和抗体产生。二组(SARS食蟹猴恢复组):用感染SARS-CoV发病12月后的3只食蟹猴,均有中和抗体产生。三组(SARS血清输入恒河猴组):3只恒河猴,病毒接种时中和抗体阴性。病毒接种两天后输入抗体阳性血清(恒河猴血清,感染获得,效价为:1:128),用量10ml/只,分别经肌肉和静脉输入,各5ml。四组(恒河猴SARS-CoV感染组):2只恒河猴,病毒接种时中和抗体阴性。SARSCo-V经鼻腔接种,在感染的第1天开始到7天安乐死时,不同时间取咽拭子、血液和脏器,进行病毒分离,RT-PCR检测和中和抗体测定。[结果]一组(SARS恒河猴恢复组):接种SARS-CoV后未见发热等异常临床表现。血清生化无ALT、LDH、CK、总蛋白和血清白蛋白异常。3只猴在接种病毒后的咽拭子中,RT-PCR分别未检出、第1天检出、第1-3天中检出病毒。第2、5、7天咽拭子中、7天安乐死时血、肺、肝、脾和淋巴结等组织中病毒分离均为阴性。2只猴肺组织病理学检查见轻度肺炎。二组(SARS食蟹猴恢复组):接种3只未见任何不良临床表现,血清生化5项正常。3只猴在接种病毒后的咽拭子标本中,RT-PCR分别未检出SARS病毒、在第1-2天检出、在第1-3天中检出病毒。第2、5、7天咽拭子中、7天安乐死时血、肺、肝、脾和淋巴结等组织中病毒分离均为阴性。3只猴肺组织病理学检查见轻度肺炎等。三组(SARS血清输入恒河猴组):3只恒河猴在病毒接种的第2-5天时有一过性的体温升高,3940℃。血清生化5项正常。3只猴在接种病毒后的咽拭子标本中,RT-PCR分别在第1-3、第1-4天和第1-2天检出SARS病毒。2只猴第7天咽拭子中病毒分离阳性。另外1只在第2、5、7天咽拭子中、7天安乐死时血、肺、肝、脾和淋巴结等组织中病毒分离均为阴性。3只猴肺组织病理学检查见轻度肺炎等。四组(SARS恒河猴SARS-CoV感染组):2只猴病毒接种后,第2-4天时有一过性的体温升高,3940℃。2只进行接种病毒后1-7天安乐死时,RT-PCR在恒河猴的咽拭子标本中连续检出SARS病毒。在第2、5天咽拭子中、7天安乐死时肺组织中病毒分离阳性。2只猴肺等组织病理学检查发现肺组织表面局部有轻度发灰实变现象,可见到间质性肺炎病变,内皮细胞受损,出血和水肿。大多数肺泡没有完整的内衬细胞残留,肺泡间隔变宽并被以吞噬细胞为主的单核炎症细胞浸润,同SARS肺炎改变。实验表明,前期感染产生中和抗体的恒河猴、食蟹猴再次感染病毒,和模型对照猴比较,动物肺组织等只出现轻微或无病理变化,RT-PCR检出时间大大缩短,病毒培养未能分离出病毒,所有这些指标,均证实中和抗体有明显的保护作用,是有效的。被动免疫从结果来看,有一定的作用,但保护作用弱。     

Apical entry and release of severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus in polarized Calu-3 lung epithelial cells

Severe acute respiratory syndrome (SARS), caused by a novel coronavirus (CoV) known as SARS-CoV, is a contagious and life-threatening respiratory illness with pneumocytes as its main target. A full understanding of how SARS-CoV would interact with lung epithelial cells will be vital for advancing our knowledge of SARS pathogenesis. However, an in vitro model of SARS-CoV infection using relevant lung epithelial cells is not yet available, making it difficult to dissect the pathogenesis of SARS-CoV in the lungs. Here, we report that SARS-CoV can productively infect human bronchial epithelial Calu-3 cells, causing cytopathic effects, a process reflective of its natural course of infection in the lungs. Indirect immunofluorescence studies revealed a preferential expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE-2), the functional receptor of SARS-CoV, on the apical surface. Importantly, both ACE-2 and viral antigen appeared to preferentially colocalize at the apical domain of infected cells. In highly polarized Calu-3 cells grown on the membrane inserts, we found that cells exposed to virus through the apical rather than the basolateral surface showed high levels of viral replication. Progeny virus was released into the apical chamber at titers up to 5 logs higher than those recovered from the basolateral chambers of polarized cultures. Taken together, these results indicate that SARS-CoV almost exclusively entered and was released from the apical domain of polarized Calu-3 cells, which might provide important insight into the mechanism of transmission and pathogenesis of SARS-CoV.