轮状病毒肠炎合并良性惊厥研究进展

李 睿，佟建宁

(青岛市妇女儿童医院 感染消化科，山东 青岛 266000)

1966年Kraft等[1]首次在幼鼠病毒感染流行性腹泻的小肠组织中观察到病毒颗粒，1973年Bishop等[2]在腹泻患儿十二指肠上皮细胞中发现一种70 nm的病毒，随后根据这种病毒的形态特点，命名为轮状病毒(rotavirus, RV)。轮状病毒是引起儿童胃肠炎最常见的病原体之一，也是世界范围内引起婴幼儿严重脱水及电解质紊乱的主要病原体之一，最新研究显示全球住院的胃肠炎儿童中约39%是因轮状病毒感染，每年6万儿童死于轮状病毒肠炎，其中80%发生在发展中国家，轮状病毒肠炎引起的死亡占全球5岁以下儿童死亡的5%[3-5]。在儿童轻度胃肠炎合并良性惊厥患儿的粪便标本中轮状病毒感染检出率较高，不仅威胁婴幼儿健康，也给社会造成了巨大的疾病负担[6]。

1 临床表现

轮状病毒主要侵犯6～24月龄儿童，全世界3岁以下的儿童中，90%受到过轮状病毒感染，5岁以下的儿童几乎人人都受到过轮状病毒感染[7]。轮状病毒感染全年均有发病，我国以秋冬季节多见，不同地区发病高峰期略有不同。轮状病毒感染的潜伏期为1～3 d，感染后可无症状、轻微发病或严重腹泻、脱水、电解质紊乱及其他表现。近年的研究发现，除胃肠道症状轮状病毒可引起肠道外感染，包括全身的病毒血症、中枢神经系统损害、呼吸系统损害、心肌损伤、肝胆胰损害等[8-9]。

1995年Komori等[10]定义了儿童轻度胃肠炎合并良性惊厥(benign convulsion with mild gastroenteritis，CwG)：(1)患儿既往健康，6个月～3岁常见；(2)惊厥发作时体温<38 ℃；(3)惊厥常发生在秋冬季急性胃肠炎病程的第1～5天；(4)惊厥基本形式为全身强直-阵挛性发作，可为单次或多次发作，也有部分发作；(5)可有轻度脱水，但无明显酸中毒和电解质紊乱，血糖、脑脊液检查正常；(6)发作间歇期EEG正常；(7)预后良好，不影响生长发育，并排除热性惊厥、脑炎、脑膜炎、脑病、已确诊为其他类型的癫痫、围生期及其他原因所致脑损伤患儿[11]。在众多的微生物引起的胃肠炎中，轮状病毒在CwG患儿的粪便标本中检出率较高。CwG大约占轮状病毒肠炎(rotavirus gastroenteritis, RVGE)患儿的2%～3%，严重威胁婴幼儿健康[12-13]。

2 发病机制

研究证明，除胃肠道症状外，轮状病毒可引起全身的病毒血症及中枢神经系统损害如良性惊厥等[14]。但是轮状病毒肠炎合并良性惊厥的确切机制尚未完全阐明，目前主要有以下几个方面假说。

2.1 中枢神经系统感染

轮状病毒的RNA不仅从粪便样本中检测到，还从血清、脑脊液、咽拭子、腹水及肝脾中检出，并且这些样本中的病毒检测结果不存在明显差异[15-16]。Wong等[17]利用免疫电子显微镜在6月龄无菌性脑炎患儿的脑脊液中发现轮状病毒感染颗粒，Keidan等[18]也描述了2个相似的病例。Nishimura等[19]首次利用RT-PCR的方法在血清、脑脊液及咽拭子中检测到RV-dsRNA。并且动物研究也显示实验性接种轮状病毒后在非肠道液体中也检测到了轮状病毒感染颗粒存在。那么轮状病毒是怎样进入脑脊液的呢？有研究显示，4%的轮状病毒感染患者出现皮疹，这是病毒血症的一种表现。轮状病毒抗体在免疫缺陷患者的肝脏和肾脏中出现也暗示了可能的肠道外播散[20]。并且有研究显示在肠道相关淋巴组织中的巨噬细胞及B细胞中发现了轮状病毒特异蛋白。这些研究结果提示轮状病毒可能通过血源播散到肠外组织中，进一步通过血脑屏障进入脑脊液，引起病毒性脑炎或脑病，导致惊厥发作。然而轮状病毒如何通过血-脑屏障进入脑脊液引起中枢神经系统感染仍不明确，同时并非所有轮状病毒肠炎合并良性惊厥患者脑脊液中均可检出轮状病毒导致这一假说存在争议。

2.2 Na+离子通道

患儿惊厥发作通常出现于胃肠炎症状的第1～5天，尤其是第3天，与此时患儿轻度脱水或电解质紊乱可能相关。研究显示与腹泻相关良性惊厥相似的良性家族婴儿抽搐与19q染色体的Na+离子通道的β1亚单位基因相关[21]。Ichiyama等[22]研究显示小剂量的卡马西平对预防腹泻相关良性抽搐有效，而地西泮和苯妥英钠效果不明显，可能是由于卡马西平促进γ-氨基丁酸与γ-氨基丁酸受体结合，抑制Na+离子通道，而发挥抗惊厥效果。轮状病毒肠炎合并良性惊厥患儿血清Na+和Cl-水平明显低于无惊厥组，表明轮状病毒肠炎相关的良性惊厥可能与Na+离子通道相关[23-24]，但是血清Na+和Cl-仍在正常范围内。以上结果为进一步研究轮状病毒肠炎合并良性惊厥的发病机理与Na+离子通道之间的关系提供了理论基础。

2.3 NSP4介导钙离子稳态失衡

轮状病毒通过自身的非结构糖基化蛋白质NSP4引起胃肠道上皮细胞钙离子的内流和细胞器尤其是内质网释放的钙使得细胞内钙离子的浓度增加，进而引起细胞外钙离子水平的降低，改变血清钙离子的稳态。在轮状病毒感染的肠道细胞中钙离子调节障碍可导致感染细胞的溶解。在体内，轮状病毒已被证明可感染神经元细胞并在其中复制，病毒蛋白如NSP4已确定存在于神经元中，研究显示轮状病毒肠炎合并良性惊厥患者血清钙离子水平显著低于不合并惊厥的患者[25]。NSP4导致的钙离子通道失常可致神经毒性和神经递质紊乱(如IL-8、IL-10)[26]。这可能是导致轮状病毒肠炎合并良性惊厥的原因，但是并非在所有轮状病毒合并良性惊厥患者的脑脊液中均检测到轮状病毒颗粒使这一假说存在争议。

2.4 一氧化氮(NO)

NO是一种新型的细胞内和细胞间的信使性气体物质，也是一种活性很强的气体分子自由基，参与体内多种生物学过程。NO与细胞因子网络相关，促进促炎细胞因子(IL-6，IL-8，TNF-a)产生[27]。在中枢神经系统中，过量的NO可导致边缘癫痫发作和延迟海马神经元损伤。Kawashima等[28]研究发现轮状病毒肠炎合并良性惊厥的患者脑脊液中NO的水平显著高于对照组和其他原因导致抽搐的患者(如病毒性脑炎、化脓性脑炎、癫痫等)。以上研究结果显示，轮状病毒肠炎合并良性惊厥可能与RV感染过程中引起的神经细胞毒性导致NO合成增加有关。NO抑制剂或许可以用于治疗轮状病毒脑病。但是NO在轮状病毒感染中导致惊厥发作的机制仍不明确。

2.5 轮状病毒基因型

不同轮状病毒的基因型或许与轮状病毒肠炎合并良性惊厥相关。Choi等报道了在轮状病毒肠炎合并良性惊厥患者和不发生惊厥患者的粪便样本中P[4]G2基因型的检出率有显著差异[29]，同时，Yang等[30]研究显示P[8]G3基因型在发生惊厥的患者中更多。另外，研究显示在合并良性惊厥患者的脑脊液中G3基因型最为常见[12]。但是目前没有大样本的研究支持特定的基因型引起轮状病毒胃肠炎合并良性惊厥，这一假说尚需进一步研究。

3 治疗及预防

轮状病毒肠炎合并良性惊厥通常发生在轮状病毒感染急性期，抗惊厥治疗目前只推荐用于急性期的止惊。研究显示卡马西平及利多卡因可有效控制轮状病毒肠炎相关的良性惊厥，然而苯巴比妥无效，因此目前小剂量的卡马西平5 mg/(kg·d)推荐用于控制频发的惊厥发作[23, 31]。大部分轮状病毒肠炎合并良性惊厥在24 h内即可终止，仅少数可持续数天，且预后良好，一般不会发展为癫痫，后期精神运动发育正常，因此持续的苯巴比妥、安定及戊巴比妥等抗惊厥治疗不推荐使用。

轮状病毒是婴幼儿重型腹泻的首要病原体，感染广泛，并且轮状病毒肠炎合并良性惊厥发病率高，单一地改善公共卫生环境并不能完全控制疾病的传播，而免疫预防是控制疾病流行的最佳措施。目前使用的轮状病毒疫苗是由来自人或动物的病毒制备的减毒活疫苗。其中单价Rotarix疫苗(RV1)和五价RotaTeq疫苗(RV5)目前在全球范围内销售，我国目前应用的为单价罗威特疫苗。轮状病毒疫苗可预防部分轮状病毒肠炎的发生，降低轮状病毒肠炎合并良性惊厥的发病率。

[1] Kraft LM. Epizootic diarrhea of infant mice and lethal intestinal virus infection of infant mice[J]. Natl Cancer Inst Monogr,1966, 20(20):55-61.

[2] Bishop RF, Davidson GP, Holmes IH, et al. Virus particles in epithelial cells of duodenal mucosa from children with acute non-bacterial gastroenteritis[J]. Lancet, 1973, 302(7841):1281-1283.

[3] Dennehy PH. Rotavirus vaccines: an overview[J]. Clin Microbiol Rev, 2008, 21(1):198-208.

[4] 马鸿娟. 婴幼儿腹泻轮状病毒的研究与进展[J]. 内蒙古中医药, 2014, 33(6):138-139.

[5] Dennehy PH. Rotavirus Infection: A Disease of the Past?[J]. Infect Dis Clin North Am, 2015, 29(4):617-635.

[6] Yorulmaz A, Sert S, Yilmaz FH. Evaluation of benign afebrile convulsions in 16 children with rotavirus gastroenteritis[J]. Acta Neurologica Belgica, 2017, 117(2):1-5.

[7] Levy K, Hubbard AE, Eisenberg JN. Seasonality of rotavirus disease in the tropics: a systematic review and meta-analysis[J]. Int J Epidemiol, 2009, 38(6):1487-1496.

[8] de Villiers FP, Steele AD, Driessen M. Central nervous system involvement in neonatal rotavirus infection[J]. Ann Trop Paediatr, 2003, 23(4):309-312.

[9] Takanashi J, Miyamoto T, Ando N, et al. Clinical and radiological features of rotavirus cerebellitis[J]. Am J Neuroradiol, 2010, 31(9):1591-1595.

[10] Komori H, Wada M, Eto M, et al. Benign convulsions with mild gastroenteritis: a report of 10 recent cases detailing clinical varieties[J]. Brain Dev, 1995, 17(5):334-337.

[11] Motoyama M, Ichiyama T, Matsushige T, et al. Clinical characteristics of benign convulsions with rotavirus gastroenteritis[J]. J Child Neurol, 2009, 24(5):557-561.

[12] Kang B, Kwon YS. Benign convulsion with mild gastroenteritis[J]. Korean J Pediatr, 2014, 57(7):304-309.

[13] Mishra D, Nikunj NK. Benign infantile seizures with mild gastroenteritis[J]. Indian Pediatr, 2014, 51(7):585-586.

[14] Difazio MP, Braun L, Freedman S, et al. Rotavirus-Induced Seizures in Childhood[J]. J Child Neurol, 2007, 22(12):1367-1370.

[15] Wong V. Acute gastroenteritis-related encephalopathy[J]. J Child Neurol, 2001, 16(12):906-910.

[16] Liu B, Fujita Y, Arakawa C, et al. Detection of rotavirus RNA and antigens in serum and cerebrospinal fluid samples from diarrheic children with seizures[J]. Jpn J Infect Dis, 2009, 62(4):279-283.

[17] Wong CJ, Price Z, Bruckner DA. Aseptic meningitis in an infant with rotavirus gastroenteritis[J]. Pediatr Infect Dis, 1984, 3(3):244.

[18] Keidan I, Shif I, Keren G, et al. Rotavirus encephalopathy: evidence of central nervous system involvement during rotavirus infection[J]. Pediatr Infect Dis, 1992, 11(9):773.

[19] Nishimura S, Ushijima H, Nishimura S, et al. Detection of rotavirus in cerebrospinal fluid and blood of patients with convulsions and gastroenteritis by means of the reverse transcription polymerase chain reaction[J]. Brain Dev,1993, 15(6):457-459.

[20] Lynch M, Lee B, Azimi P, et al. Rotavirus and central nervous system symptoms: cause or contaminant? Case reports and review[J]. Clin Infect Dis,2001, 33(7):932-938.

[21] Sakai Y, Kira R, Torisu H, et al. Benign convulsion with mild gastroenteritis and benign familial infantile seizure[J]. Epilepsy Res,2006, 68(3):269-271.

[22] Ichiyama T, Matsufuji H, Suenaga N, et al. [Low-dose therapy with carbamazepine for convulsions associated with mild gastroenteritis][J]. No To Hattatsu,2005, 37(6):493-497.

[23] Motoyama M, Ichiyama T, Matsushige T, et al. Clinical characteristics of benign convulsions with rotavirus gastroenteritis[J]. J Child Neurol,2009, 24(5):557-561.

[24] Weng WC, Hirose S, Lee WT. Benign convulsions with mild gastroenteritis: is it associated with sodium channel gene SCN1A mutation?[J]. J Child Neurol,2010, 25(12):1521-1524.

[25] Yeom JS, Kim YS, Park JS, et al. Role of Ca2+ homeostasis disruption in rotavirus-associated seizures[J]. J Child Neurol,2014, 29(3):331-335.

[26] Sugata K, Taniguchi K, Yui A, et al. Analysis of rotavirus antigenemia and extraintestinal manifestations in children with rotavirus gastroenteritis[J]. Pediatrics, 2008, 122(2):392-397.

[27] Jiang B, Snipes-Magaldi L, Dennehy P, et al. Cytokines as mediators for or effectors against rotavirus disease in children[J]. Clin Diagn Lab Immunol,2003, 10(6):995-1001.

[28] Kawashima H, Inage Y, Ogihara M, et al. Serum and cerebrospinal fluid nitrite/nitrate levels in patients with rotavirus gastroenteritis induced convulsion[J]. Life Sci,2004, 74(11):1397-1405.

[29] Choi JH, Yong JK, Oh JW, et al. Genotype of rotavirus isolated from patients with rotaviral enteritis and neurological complications[J]. Korean J Pediatr,2006, 49(5):513.

[30] Yang HR, Jee YM, Ko JS, et al. Detection and Genotyping of Viruses Detected in Children with Benign Afebrile Seizures Associated with Acute Gastroenteritis[J]. 2009.

[31] Okumura A, Uemura N, Negoro T, et al. Efficacy of antiepileptic drugs in patients with benign convulsions with mild gastroenteritis[J]. Brain Dev,2004, 26(3):164-167.