摘要：诺罗病毒属于杯状病毒科，是一种无包膜、正链单股RNA病毒。它被广泛认为是引起非细菌性急性胃肠炎的重要病原体，并被认为是主要原因之一。诺罗病毒主要通过粪-口途径传播，但也可以通过空气传播。临床表现通常包括与急性胃肠炎相关的症状，如恶心、呕吐、水样腹泻、胃痉挛等。由于病毒特定的致病机制和基因组多样性，目前尚无预防性疫苗或有效的抗病毒药物用于治疗诺罗病毒引起的急性胃肠炎感染。这类感染的管理主要依赖于口服补液疗法，而预防则需要坚持个人卫生措施。本文讨论了诺罗病毒的性质、传播途径、临床表现、免疫反应机制和疫苗研究。本综述论文的目标是系统地收集、分析和总结诺罗病毒的最新研究和调查，以增强我们对其特性和发病机制的理解。这不仅有助于后续研究者更快、更全面地掌握诺罗病毒的现有知识，而且为未来的研究提供了更清晰的方向和目标。
1.诺罗病毒介绍
1.1.诺罗病毒的基本结构和病理特征
诺罗病毒属于杯状病毒科，是一种无包膜、正链单股RNA病毒（ssRNA(+)病毒），可以分为10个基因群。诺罗病毒最早于1968年在美国俄亥俄州诺沃克市一次急性胃肠炎爆发中被发现，当时从受影响患者的粪便中分离出来。从那时起，这种病毒在全球胃肠炎患者的粪便样本中被持续检测到。人类诺罗病毒被广泛认为是急性胃肠炎的重要病原体，在五岁以下儿童中约占20%的病例。一些诺罗病毒基因群感染动物，如狗、猪和老鼠，而其他基因群感染人类。主要传播方式是通过粪-口途径，包括摄入受污染的食物或水和人与人之间的接触。然而，也有证据表明诺罗病毒可以通过空气传播。近年来，与诺罗病毒相关的急性胃肠炎发病率稳步上升。临床表现通常包括恶心、呕吐、水样腹泻、胃肠痉挛等症状，偶尔伴有发热、寒战、头痛和全身不适。此外，近年来的研究表明，诺罗病毒可以与急性胃肠炎一起引起良性惊厥，暗示与神经系统有潜在关联。从临床角度来看，感染后无症状的个体与有症状的患者具有相似的传播能力。这对于准确临床识别诺罗病毒构成了重大挑战。
1.2.病毒在宿主中的入侵模式
诺罗病毒侵入人体的主要方式是通过感染胃肠道中的巨噬细胞和树突状细胞。感染人类后，这些病毒表现出对胃肠道的偏好，诺罗病毒可以利用肠道上皮屏障的M细胞，并且肠细胞能够从肠腔收集物质并将其转移到潜在的免疫细胞。值得注意的是，由于在人类细胞中成功培养诺罗病毒的挑战，大多数研究这一机制的研究主要利用了小鼠或其他杯状病毒。诺罗病毒的入侵主要分为五个步骤，即粘附、受体结合、内吞、脱壳和翻译。根据有限的报告，小鼠诺罗病毒附着到细胞膜上的HBGAs结构是由多种因素促进的，包括胆汁酸、唾液酸和阳离子，然后诺罗病毒结合到CD300lf。神经酰胺在结合过程中起着重要作用。与大多数依赖pH值进行内吞的病毒不同，诺罗病毒主要依赖胆固醇和动力蛋白进行内吞。由于缺乏5'帽结构，诺罗病毒RNA依赖于VPg蛋白与启动因子结合以启动翻译过程，如图1所示。
图1. 基于诺如病毒感染患者发现的诺如病毒感染发病机制的假设模型。
1.3.病毒亚型
诺罗病毒的基因分类目前被归类为十个不同的基因群（诺罗病毒GI至诺罗病毒GVX）和两个未分配的基因群。通过对诺罗病毒基因序列的比较，研究人员进一步将这些基因群分类为49个不同的壳蛋白基因型和60个独特的p型，显著增强了我们对诺罗病毒的理解。由于GI和GII诺罗病毒的大流行，它们值得特别关注。
从GenBank获得的全球流行潜力最高的GI和GII型诺如病毒的完整基因组序列被用作系统发育分析的参考菌株。序列信息可在补充材料中的表S.1找到。我们使用MEGA 10.1.8中的“通过肌肉对齐”功能对下载的序列进行比较分析，随后使用MrBayes v3.2.7构建整个基因的贝叶斯推断树。获得的结果揭示了图2中所示的许多诺如病毒GI株变体。
图2. 18种全球诺如病毒GI亚型的完整基因组序列中的基因进化树。这棵树代表了诺如病毒传播过程中基因家族的进化历史，以及不同地区和国家中各种诺如病毒全球流行株之间的系统发育关系（见颜色图例）。"0.006″代表分支长度的尺度，用来衡量祖先和后代之间的距离。内部节点上的其他数字，也称为支持值，用来评估一个分支结构的可靠性。分支的支持值越高，意味着支持该分支的证据越多。
图3描述了诺如病毒GII株的众多变体。菌株的持续变异为开发能够有效中和广泛菌株和亚基因型的通用疫苗带来了挑战。因此，即使接种了完整疫苗的个体仍可能易感染，特别是如果疫苗效力受到损害。因此，迫切需要新型抗病毒药物以及疫苗研究的进步。
图3. 18种全球诺如病毒GII亚型的完整基因组序列中的基因进化树。这棵树是按照图2的方法生成的。
1.4.预防诺如病毒感染的公共卫生策略
在疫苗的研发中，为诺如病毒开发有效解决方案存在许多挑战，包括人类对诺如病毒的自然免疫反应的复杂性，病毒诺如病毒基因组的遗传多样性，缺乏可靠的病毒体外培养系统，以及可用于疫苗测试的动物模型有限。因此，尚未建立经批准的诺如病毒疫苗。幸运的是，一些研究报告称，斑马鱼可以作为一种新型的HuNov模型，为诺如病毒疫苗的研究提供了宝贵的见解。另一方面，对于由诺如病毒引起的急性胃肠炎，目前的主要治疗方法是口服补液疗法。这包括摄入口服补液电解质和水的补液阶段，以及涉及摄入电解质、水和适当食物的维持阶段治疗。研究表明，昂丹司琼可用于缓解经历呕吐的儿童的症状。与此同时，应进一步加强公共卫生保健计划，以有效预防病毒感染。此外，应采取措施加强日常生活，降低病毒感染风险。这些措施主要依赖于持续坚持手部卫生习惯，密切关注环境表面的消毒，以及尽量减少与传染源的直接接触。
2.受体和分布
病毒的组织和细胞嗜性由许多因素决定，宿主细胞表面受体在这一过程中起着关键作用。通过研究诺如病毒的表面受体，我们可以了解它们在人体内的入侵机制和特征。根据先前的研究，CD300被确定为小鼠诺如病毒受体，它是一种含有免疫球蛋白（Ig）结构域的膜蛋白。相比之下，人类诺如病毒受体主要可分为两类：一类是以组织血型抗原（HBGAs）为代表的碳水化合物受体，另一类是以Toll样受体（TLR）为代表的免疫受体。表1总结了人类诺如病毒受体在宿主上的表达位点和作用方式。
碳水化合物结合是大多数病毒和微生物用来粘附宿主细胞的普遍机制。其中，HBGAs代表一类碳水化合物结构，利用碳水化合物结合模式作为它们主要的诺如病毒附着于宿主细胞的受体。HBGAs的催化由三个基因家族（ABO、分泌型和Lewis）编码的糖基转移酶促进，这些酶依次向前体添加单糖。HBGAs主要存在于呼吸道、消化道和泌尿生殖道的粘膜上皮中，也存在于唾液等自由低聚糖的形式中。FUT3酶促进H型1抗原转化为Lewis b。ABO基因编码的A和B酶可以酶促地向H抗原添加乙酰半乳糖胺或半乳糖。根据诺如病毒的不同亚型，菌株可以以不同的方式结合HBGAs。这里以GII株为例，说明它们主要通过α-Fuc残基与HBGAs相互作用。例如，GII.17株通过在VP1的444位点发生突变，增强了其HBGA结合能力，用酪氨酸替代。此外，GII.2 BJSMQ爆发株的HBS在VP1的382位点发生了突变，从而增加了其稳定性和结合能力。另一方面，具有低HBGA结合能力的病毒引发爆发的能力归因于低聚糖结合分子模式的变化。相关研究表明，诺如病毒利用其自身的P结构进行HBGAs结合，通过一个被称为结合袋的过程。细胞和非细胞宿主分子都增强了诺如病毒的结合。例如，胆汁盐可以在P结构域中引起适度的结构变化，以促进诺如病毒的结合，而鞘氨醇可能改变细胞上抗体表位的构象，以促进病毒进入。
免疫反应是关键的抗病毒防御响应系统，在识别和清除细胞内病原体中发挥着核心作用。Toll样受体（TLRs）在各种先天免疫细胞中表达，并定位于血浆、内质体和溶酶体膜中，代表一类跨膜受体家族。诺如病毒蛋白衣壳的病毒样颗粒（VLPs）展示出对宿主细胞表面的TLR2和TLR5受体的剂量依赖性结合，从而引发免疫介导的反应。先前的研究报告称TLR2途径涉及病毒宿主感染和炎症促进，而TLR5途径显著引发粘膜和系统性IgA和IgG反应。
一般来说，诺如病毒可以通过各种受体进入宿主细胞，这些受体的表达在不同组织中有所不同。目前，诺如病毒的受体研究主要集中在HBGAs上，自2003年12月以来的报告中已有记录。后续研究揭示了多种附着因子在促进诺如病毒与HBGAs结合以及免疫受体如TLRs中发挥关键作用。受体的多样性逐渐揭开了诺如病毒的侵袭机制和特征。然而，仍有一定机制和受体尚未完全理解。鉴于诺如病毒的不断进化和其基因库的扩展，研究人员需要探索更广泛的受体亚型。
3.临床观察
与诺如病毒感染相关的最普遍症状包括呕吐和腹泻，偶尔伴有恶心、腹部不适、绞痛、食欲减退、不适和低热。常见并发症可能包括良性惊厥、热性惊厥、抽搐、坏死性小肠结肠炎以及炎症性肠病的加重。从有呼吸道症状的儿童的呼吸道分泌物中检测发现，诺如病毒也可能涉及呼吸道疾病。此外，还有报道称，轻度脑膜炎可以根据临床表现归因于诺如病毒感染。
与诺如病毒感染相关的症状在个体间表现出变异性，在婴儿、老年人和免疫受损个体中观察到更高的发病率。研究表明，幼儿表现出更严重的症状，通常在2岁之前建立保护性免疫以防止再感染。1岁以下婴儿腹泻的主要表现为水样腹泻，这可能导致脱水、电解质失衡、抽搐，严重情况下可能致命。
此外，伴有抽搐的诺如病毒胃肠炎患者还经历了短暂的呕吐（大约持续2天）且无发热。对于免疫正常的诺如病毒胃肠炎患者，感染的潜伏期通常较短，通常在24至48小时之间。这种状况的特征是呕吐、恶心、腹痛和腹泻等症状，通常在72小时内解决。
此外，病毒的不同株会表现出不同的临床表现。根据先前的研究，GII基因型在全球人类诺如病毒感染中普遍流行，而GI基因型只在有限的病例中观察到。考虑到季节变化，GI基因型的流行主要在春季观察到，而GII基因型在秋季占主导地位。与其他基因型相比，诺如病毒GII感染与严重腹泻和呕吐的发病率更高。此外，感染基因型GI的患者中有较大比例经历了恶心、腹泻持续不到3天以及肠鸣音增加等症状。
对主导株及其与临床表现的相关性的理解将有助于提高临床诊断的准确性和基于证据的预防和治疗策略的发展。
4.诺如病毒的结构和宿主对病理的免疫反应
诺如病毒基因组通常由三个开放阅读框（ORFs）组成，其中ORF1编码六个非结构（NS）蛋白，即p48、核苷酸三磷酸酶（NTPase）、p22、VPg、蛋白酶（Pro）和RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）。病毒衣壳的主要结构蛋白VP1由ORF2编码，而衣壳的次要结构蛋白VP2由ORF3编码。
通过VP1蛋白的P域与细胞受体结合后，病毒内化并脱壳，在细胞质中释放正RNA（+RNA）。复制通过Pol、VPg和NTPase蛋白的协调作用完成。随后，VPg蛋白结合到RNA的5′端，招募起始因子，并参与启动病毒RNA翻译以产生VP1和VP2蛋白。
成功翻译后，大多数由诺如病毒ORF1编码的蛋白通过病毒编码的蛋白酶（Pro/NS6）介导的蛋白水解处理，被切割成不同的实体：p48（NS1/2）、NTPase（NS3）、p22（NS4）、VPg、Pro和RdRp。这些单独的蛋白具有对复制和感染过程至关重要的特定功能。诺如病毒通过其各种结构元素进入和复制的过程如图4所示。
图4. 病毒结构在复制和感染过程中的重要性。
有关诺如病毒ORFs及其编码蛋白的全面信息，这些蛋白在复制和感染过程中发挥关键作用，总结在表2中。
诺如病毒的发病机制特征在于复杂的宿主-病毒相互作用，其中许多因素发挥着关键作用，包括组织细胞嗜性、宿主免疫反应和细菌微生物。诺如病毒的细胞趋向主要针对远端回肠的肠道相关淋巴组织（GALT）免疫细胞，包括巨噬细胞（Mφ）、树突状细胞（DCs）、B细胞和T细胞；以及在滤泡相关上皮（FAE）内的少量细胞群体。一些趋化因子/细胞因子具有抑制病毒复制的功能。在病毒感染期间，I型和II型干扰素都可以通过诱导先天免疫介质来抑制复制子表达的复制，同时阻碍VPg与翻译起始因子之间的相互作用，从而抑制非结构蛋白的翻译。IL-4对集群细胞的作用增强了免疫反应。此外，适应性免疫系统的B细胞和T细胞在有效清除肠道和肠系膜淋巴结病毒方面发挥着关键作用。外膜囊泡（OMV）在促进共生细菌与其宿主之间的交流中发挥着重要作用。在诺如病毒感染后，肠道共生细菌表现出增强的细菌外膜囊泡（BEV）生成，这有助于调节免疫反应。
5.药物和疫苗的管理
在药物研究中，抗病毒药物主要分为三大类，基于其机制：第一类旨在防止病毒附着在宿主细胞表面。例如，HBGAs已被确定为促进病毒粘附和进入的重要因素。研究表明，某些焦糖类碳水化合物，如柠檬酸盐，可以有效抑制病毒活性，并在抗病毒药物开发中具有巨大潜力。第二类涉及病毒蛋白酶抑制剂，针对病毒蛋白酶对复制相关蛋白的催化分解。鲁匹那韦是这一类别中的一种显著抗病毒药物，主要用于治疗人类鼻病毒，但也显示出对其他小RNA病毒、冠状病毒和诺如病毒的疗效。第三类是RdRp抑制剂，以核苷类似物为最具代表性的例子。这些化合物通过阻止核苷酸结合，从而阻碍病毒入侵。目前，CM521是唯一获批用于诺如病毒感染治疗的药物；其次是20-C-甲基胞苷（2CMC），一种流行的胞苷类似物，能够抑制病毒聚合酶活性和翻译；此外，腺苷类似物如7-去氮-20-C-甲基腺苷（7DMA）和NITD008也表现出类似特性。
首先，来自植物的天然产品，如黑覆盆子种子、藻类多糖、陈年绿茶、草种细辛提取物和葡萄籽提取物（GSE）已被研究。GSE已被证实含有超过83%的原花青素，主要功能是病毒聚集，并显著抑制病毒入侵和复制。同样，香附子（AGR）提取物及草种细辛中的α-阿萨酮和β-阿萨酮通过防止病毒与P结构结合表现出显著的抗病毒效果。类似的发现也在石榴皮提取物（PPE）中观察到。其次，合成化合物如达萨布韦（DSB），最初为治疗丙型肝炎而开发，但意外发现其能阻碍诺如病毒在体内的发展，代表了另一类潜在的治疗药物。
在疫苗方面，开发有效的诺如病毒疫苗对于减少诺如病毒相关的发病率和死亡率至关重要。根据最近的研究，诺如病毒疫苗可以分为两组：VLP疫苗和P颗粒疫苗。在VLP疫苗类别中，根据诺如病毒衣壳蛋白VP1的组成（基于VLP）和使用重组腺病毒表达VP1（基于重组腺病毒）进一步分类。如表3所示，现有的诺如病毒疫苗因其不同的类型和来源而具有不同的特征、优缺点。
总之，诺如病毒疫苗和药物的开发进展迅速。同时，更多的临床试验和动物实验正在进行，以进一步促进其进展。疫苗研究将为药物开发提供新思路和方向，而药物创新将探索疫苗改进的更多可能性。
6.未来展望
诺如病毒约占全球急性胃肠炎负担的20%。根据现有文献，诺如病毒每年导致约6.988亿例疾病和218,800例死亡，涵盖所有年龄组。然而，有限的研究内容和发现阻碍了对诺如病毒的全面理解。
根据诺如病毒的相关特征，未来对抗病毒药物和疫苗的研究可以集中在抑制病毒入侵或阻止病毒与诺如病毒表面受体（如HBGAs和TLR）的结合。此外，针对诺如病毒基因组表达的特定蛋白，可以抑制病毒复制、转录和翻译，以促进抗病毒药物和疫苗的开发。此外，植物来源的物质或合成药物可以用于阻碍病毒致病机制，以便进行治疗和预防。目前，许多研究已针对药物和疫苗进行，一些制药公司已经通过临床实验推进相关产品。预计未来将开发出更有效的药物，从而改善诺如病毒的研究和治疗结果。
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撰写| 药时空
校稿| Gddra编审| Hide / Blue sea
编辑 设计| Alice
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