輪狀病毒

輪狀病毒腸胃炎是一種中等或重度的急性疾病，會引起噁心、嘔吐、水狀腹瀉，以及低程度的發熱。當兒童受到這類病毒感染時，在症狀發生前大約會有兩天的潛伏期[14]。症狀通常是從嘔吐開始，接著是四到八天的大量腹瀉。輪狀病毒感染比起其他細菌性腸胃炎更容易引起脫水的現象，也是輪狀病毒感染的最常見的死因[15]。

每個人終其一生都可能受到A種輪狀病毒的感染。初次感染通常會產生症狀，再次感染則通常只產生輕微症狀或沒有症狀[4][16]，因為免疫系統提供了部分的保護機制[2][17]。所以，感染症狀發生的比例於兩歲以下的兒童最高，之後漸漸降低直到45歲為止[18][19][20]。雖然新生兒感染的機會很常見，但是通常都是溫和的症狀或是無症狀疾病[21][22]；最嚴重的症狀都會發生在比較大一點的出生六個月到兩歲的小孩，以及發生在有免疫缺陷的小孩身上。大部分的成人因童年時期獲得的免疫力，因此對於輪狀病毒感染影響不大；成人發生的腸胃炎通常是因為其他病因而非輪狀病毒，但是成人的無症狀感染依然在社群中帶有感染症的傳染性[23]。有症狀的再感染通常因為感染了不同血清型的輪狀病毒A種[3][24]。

取自受感染兒童糞便的輪狀病毒A種

輪狀病毒是由糞口路徑（fecal-oral route）所傳染的，藉由與接觸弄髒的手、弄髒的表面以及弄髒的物體來傳染[25]，而且有可能經由呼吸路徑傳染[1]。受感染病患的糞便每克可以包含超過10兆[26]個有傳染性的病毒顆粒[4]；而其中只要10顆到100顆就可以藉由傳播而感染另一個人[27]。

輪狀病毒在自然環境中是穩定的，也可以在河口的樣本中發現，其樣本大概每美加侖可以發現1至5顆有傳染性的輪狀病毒顆粒[28]。消滅細菌與寄生蟲的衛生設備似乎對於輪狀病毒的控制是無效的，因為在高衛生水平與低衛生水平的國家中，輪狀病毒感染的發病率是相似的[1]。

受到輪狀病毒感染的腸黏膜細胞電子顯微鏡影像（上圖）可以與未受感染的細胞（下圖）比較。黑線長度大約500奈米。

腹瀉是肇因於輪狀病毒的多重活動。輪狀病毒主要複製於消化道[29]，並感染腸絨毛的腸細胞，造成上皮組織結構和功能上的改變[30]，遭到該病毒的破壞而導致吸收不良。產生腸毒素的病毒蛋白質NSP4製造了倚賴鈣離子的氯化分泌物，破壞了鈉-葡萄糖協同運輸蛋白1（sodium-glucose transport 1，SGLT1）載體[31]居中調節的水份再吸收，這個顯然降低了刷狀緣（brush border）薄膜雙醣酵素（disaccharidase）的活動，而且可能激化腸神經系統中依賴鈣離子的分泌（secretion）的反射作用[32][33]。健康的腸黏膜細胞會分泌乳糖酶進入小腸；所以因乳糖酶缺乏而造成的乳糖不耐症也是輪狀病毒感染經常出現的症狀[34][35]，這個症狀可以持續數週[36]。乳糖不耐症的再次發生通常與牛奶再次引入兒童的日常飲食有關，因為細菌發酵了在肚子內的雙醣乳糖[37]。

輪狀病毒感染的診斷一般都伴隨著有嚴重的腹瀉症狀的腸胃炎。大部分的因為腸胃炎進入醫院的兒童病患都被檢測出輪狀病毒A種[38][39]。對於輪狀病毒A種傳染病的專門診斷方式是對病患的糞便利用酵素免疫分析法去作病毒的識別。目前市場上已經有幾種核准的監測設備，這些監測設備對於輪狀病毒A種的所有血清型都可以敏感，個別的檢測出來[40][41]。其他的檢驗方法，如電子顯微鏡法或是凝膠電泳法，則是使用在研究實驗室之中[42]。逆轉錄聚合酶鏈鎖反應（RT-PCR）可以檢測並識別所有種與所有血清型的人類輪狀病毒[43]。

劇烈的輪狀病毒感染症的治療方法並不特別，這包括了症狀的控制與最重要的補充水分（Rehydration）[11]。如果沒有治療，兒童可能會因為嚴重脫水而死亡[44]。依據腹瀉的嚴重度，治療包含使用口服补液盐作为口服补液疗法。[45]。有一些感染症狀較為嚴重，足以住院治療，住院治療時這些液體則是經由靜脈滴入或是經由鼻胃管（nasogastric tube）進入病童身體，而病童的電解質與血糖必須要特別注意[38]。

輪狀病毒感染很少造成其他的併發症，而且對於症狀控制良好的兒童來說，預後是極佳的[46][47]。極少數的報告有出現在中樞神經系統（CNS）的併發症案例，在中樞神經系統中的液體中發現了輪狀病毒，並且引起了腦炎與腦膜炎[48][49][50]，而近期的研究結果也確認了輪狀病毒並不會永遠只限制在內臟裡，還可能會引起病毒血症（viremia）[51]。

在英格蘭一個地區的輪狀病毒A種感染症的季節性變化：感染率的高峰是為在冬天的數月之中。

在全世界各地流行的輪狀病毒A種據統計是人類輪狀病毒腸胃炎案例中超過90%以上的病媒[52]，每年輪狀病毒在發展中國家造成上億的腹瀉案例，有接近200萬的病患住院治療[7]，而且據估計有611,000的死亡案例[53]。單獨就美國而言，平均每年就發生超過270萬件輪狀病毒腸胃炎的案例，約60,000的病童必須住院治療，而且有37名病童因為這個病毒感染症而死亡[10]。而輪狀病毒是引起腹瀉的主要角色並沒有受到廣泛的被公共衛生社群所承認，特別是發展中國家[7]。幾乎每個兒童在五歲以前都曾感染過輪狀病毒[53]。它是嬰兒與幼兒嚴重腹瀉的主要單一原因，其中大約20%的嬰幼兒腹瀉案例是歸因於此，而統計大約50%的案例需要住院治療[7]。男孩住院治療的案例為女孩住院治療的兩倍[6][54]。

在溫帶地區，輪狀病毒感染症主要發生於冬季，但是在熱帶地區則是一年全年都會發生[59]；其中的不同之處有部分可以用溫帶地區溫度與溼度季節性的變化來解釋[60][61]。對於可歸因食物污染的數據尚未清楚[62]。

輪狀病毒A種腹瀉經常在醫院的嬰兒、參加托兒所的幼兒，以及在照養中心的老人之間爆發。1981年在美國科羅拉多州發生一次因為市區飲用水遭到污染而爆發大規模輪狀病毒感染[63]。而在2005年期間，紀錄上最大的腹瀉大規模傳染病疫情發生在尼加拉瓜。這次不尋常大且嚴重的疫情爆發是伴隨著輪狀病毒A種基因突變，也許這幫助了病毒逃離了民眾體內普遍免疫力的保護[64]。另外一次類似的流行性大爆發則是發生在1977年的巴西[65]。

輪狀病毒B種，也稱為成人腹瀉輪狀病毒（adult diarrhoea rotavirus，ADRV），造成影響上千名中國各年齡層人民的嚴重腹瀉大規模傳染病。這些已經發生的傳染病都是因為污水污染了飲用水的結果[66][67]。輪狀病毒B種感染也發生在1998年的印度；這次成因的病毒株被命名為CAL，不像ADRV，CAL病毒株是地方性的[68][69]。目前為止，因為輪狀病毒B種引起的流行病已經被限制在中國大陸，但是研究指出美國普遍缺乏對於該種病毒的免疫力[70]。

輪狀病毒C種出現在許多國家中的小孩腹瀉的極少數偶發案例中，但是在日本與英格蘭曾經爆發過大規模流行[71][72]。

於2006年，兩種對抗輪狀病毒A種感染的疫苗已經證明對兒童是安全而且有效的：分別是由葛蘭素史克製造的「羅特律」（Rotarix）[73]與由默克大藥廠製造的「輪達停」（RotaTeq）[74]。兩種疫苗皆是用口服接種，並且都包含了無作用力的活病毒。輪狀病毒疫苗目前在澳洲[75]、歐洲、加拿大[76]、巴西[77]、埃及、印度、以色列、台灣、南非[78]、巴拿馬、阿根廷與美國[79]等地都可以取得。

輪狀病毒疫苗計畫（Rotavirus Vaccine Program）是一個適宜衛生科技組織（Program for Appropriate Technology in Health，簡寫為 PATH）、世界衛生組織與美國疾病控制與預防中心的合作計畫，該計畫由全球疫苗與免疫聯盟（GAVI Alliance）資助。該計畫的目的是藉由製造可以讓發展中國家使用的輪狀病毒疫苗，來降低兒童因為痢疾而產生的疾病與兒童死亡率[80]。

輪狀病毒也會感染年幼的動物並造成腹瀉。各項研究顯示，輪狀病毒會感染哺乳動物（如：猿猴[81]、牛[82]、豬[83]、羊[8]、田鼠[84]、貓與狗[85]、家鼠[86]、馬[87]與兔子[88]等）以及鳥類（雞與火雞等）[89]等。這些感染動物的輪狀病毒是有與感染人類的輪狀病毒產生基因交換的潛在可能性。目前已經證明感染動物的輪狀病毒也可以感染人類，感染途徑包括病毒的直接傳染以及提供感染人類的病毒株一段或是數段的核糖核酸片段來進行基因重整（reassortment）[90][91]。輪狀病毒是家畜的病原體之一，並且治療的費用、家畜的高罹病率與高死亡率都會造成農人的經濟損失[8]。

費留特原始的電子顯微鏡影像之一

輪狀病毒顆粒的電腦重建影像

1943年，雅各·萊特（Jacob Light）與荷瑞西·赫德斯（Horace Hodes）證明了在感染傳染性腹瀉的小孩身上有一種濾過性的病媒，這個病媒也會造成家畜腹瀉[120]。30年後，被保存下來的病媒樣本證明此病媒是輪狀病毒[121]。從1943年到1973年間，研究發現老鼠[122]身上的病毒與引起成腹瀉的病毒間有相關性[123]。1973年，位於澳洲的露絲·畢夏普（Ruth Bishop）在兒童腸胃炎的研究報告上描述出類似的病毒[5][124]。

1974年，湯瑪斯·亨利·費留特（Thomas Henry Flewett）在通過電子顯微鏡觀察過這類病毒之後，建議將其命名為「輪狀病毒」（rotavirus），因為輪狀病毒的顆粒看起來很像輪子，而拉丁文中「rota」的意思即為「輪狀」[125][126]；這個名稱四年後經由國際病毒分類委員會（International Committee on Taxonomy of Viruses）正式認可[127]。1976年，相關類似的病毒也在許多其他種動物的研究上被描述到[123]。這些被報告描述的病毒，通通都會導致急性腸胃炎，並且被認定為影響全世界人類與動物的集體病原體[125]。輪狀病毒的血清型於1980年首次發表[128]，而在隔年，來自人體的輪狀病毒藉由添加胰蛋白酶（一種發現於哺乳動物十二指腸的酶，目前已知是輪狀病毒複製所必須的物質）首次在從自然環境中猴子腎臟取得的細胞培養中成功栽培[129]。成功培養輪狀病毒的能力加速了研究的腳步，且在1980年代中期，首批候選的疫苗已經開始進行評估[130]。

1998年，首種輪狀病毒疫苗（Rotavirus vaccine）[131]獲得在美國使用的執照。在美國、芬蘭與委內瑞拉的臨床試驗發現該疫苗可以對於成功預防輪狀病毒A種所產生的嚴重腹瀉比率高達80%至100%，而研究者也沒有發現顯著的嚴重藥物不良反應[132][133]。然而，在該疫苗被發現會增加腸套疊（即腸梗阻（bowel obstruction）的一種）的風險之後，疫苗製造商在1999年將疫苗從市場上全部撤回，研究顯示每12,000注射過疫苗的嬰兒有一個會有腸套疊的症狀[134]。這次經驗也引發了關於輪狀病毒疫苗的相關風險與益處的激烈爭論[135]。2006年，兩種對抗輪狀病毒A種的新疫苗被證明對兒童是安全而且是有效預防的[136]。

• 腸胃炎
• 嬰兒死亡（infant mortality）
• 輪狀病毒轉譯（rotavirus translation）
• 輪狀病毒順式複製元件（rotavirus cis-acting replication element，rotavirus CRE）

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• （英文）美國疾病控制與預防中心關於輪狀病毒的介紹