禽流行性感冒冒是由哪一种致病物质引起的?

甲型H1N1流感与禽流感简介 | 生命奥秘
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甲型H1N1流感与禽流感简介
一 甲型H1N1流感来袭……
1 甲型H1N1流感简介
1.1 什么是甲型H1N1流感?
甲型H1N1流感(原名猪流感swine flu,日,WHO正式将其更名为甲型H1N1型流感)是一种由甲型流感病毒引
起的猪或人的一种急性、人畜共患的呼吸道传染性疾病。它主要由甲型流感病毒引起,发病率较高但病死率却较低,平均为1.22%。
甲型流感病毒在猪群中通过飞沫(aerosols)、直接接触或间接接触传播。在温带地区,该病差不多每年都会在猪群中爆发一次,主要高发季节为秋冬季。因此,很多国家都会常规性地给猪注射流感疫苗,从而起到保护作用。
大部分导致猪患病的流感病毒都是H1N1型流感病毒,不过也有部分病毒是H1N2、H3N1或H3N2型流感病毒。除了甲型H1N1流感病毒之外,猪也会感染禽流感病毒(avian influenza viruse)和人季节性流感病毒(human seasonal influenza viruse)。
H3N2型流感病毒被认为由人传给猪。有时,猪会同时感染好几种病毒,这些病毒在猪体内会发生重组,于是就产生了携带有好几种不同病毒来源基因的“重配株(reassortant)”病毒。
1.2 以前发生过类似的流感疫情吗?
1976年,在美国新泽西州迪克斯堡(Fort Dix)的一所军营内曾发生一起起因不明的流感疫情,该疫情持续了近一个月时间,共有约240人感染,一人死亡,随后,疫情莫名其妙地消失了。
引发这次疫情的就是甲型H1N1流感病毒,它同时也是年世界流感大流行中杀害了成千上万名患者的元凶。
为了防止该病毒在冬天导致流感大流行,美国政府于1976年给美国全民都接种流感疫苗。但该项“疫苗行动”带来了很多问题,例如,注射疫苗有可能会使接受注射者产生很多具有生命危险的反应。直到有四千多万美国人接种疫苗之后,这项全民免疫计划才告终止。不过幸运的是,当年确实没有发生流感大流行。
1.3 这次流感疫情有多严重?
我们现在面对的这次流感疫情,也就是甲型H1N1流感,它比以往任何一次都要严重。该流感已经从以前只会导致轻微临床症状转变成了今天能够夺人性命的严重程度。
但是,无论病毒变得更加危险还是趋于无害,我们都无法预测它是否会发生变化。目前,科学家正密切关注新型甲型H1N1流感病毒会发生何种变异。不过,有专家指出,事实上,流感病毒如何变异以及何时会发生变异,都是很难预测的。
1.4 为什么此次疫情在墨西哥造成的影响最严重?
目前原因尚不清楚。世界各地的专家正在对来自墨西哥的病例和世界其它地区的病例进行调查,希望能发现更多线索。
1.5 甲型H1N1流感的传播
这次流行的甲型H1N1型流感病毒,它的传播方式和引起我们平时流感的病毒是一样的。可以通过直接接触(直接接触感染者)或间接接触(接触被感染者接触过的物品)传播。
病毒会通过眼、口、鼻传染。所以要防止被传染需要养成勤洗手的习惯。根据疾病控制中心的资料,被甲型H1N1流感病毒感染的人在出现临床症状前一天到患病后七天这段时间内都可以传播病毒。
在急性发病期可以从患者的鼻腔分泌物中分离出大量(高滴度)病毒。病毒可以通过飞沫在短距离间传播。动物实验发现,感染后,病毒可以在动物体内存留30天之久,而在临床症状已经消失的动物体内,仍然可以找到病毒。
如果患病人畜咳嗽或打喷嚏,病毒就会传播到空气中,造成飞沫传播。
不过美国的甲型H1N1流感患者并没有直接接触过猪的既往史。美国疾病预防与控制中心从而推断这有可能属于大范围的人际传播性疾病。
1.6 甲型H1N1流感的症状
该流感的症状与我们常见的季节性流感症状比较类似,包括发烧、咳嗽、喉咙痛、四肢酸痛、头痛、寒颤、乏力等。还有人会出现腹泻、呕吐等症状。被病毒感染的患者既可能没有任何临床症状,也可能会患上严重的致死性的肺炎。
正因为甲型H1N1流感的临床症状与常见的季节性流感或其它急性上呼吸道感染症状相似,所以大部分的流感病例都是我们在检测季节性流感时偶然发现的。而且无症状的携带者和轻症患者往往也会被漏诊,因此,我们根本不清楚甲型H1N1流感病毒在人群中的真正传播情况。
2 如何预防、免遭甲型H1N1流感病毒感染?
2.1 接种疫苗
目前,人们还没有能针对现在致人患病的甲型H1N1流感病毒的疫苗,也不知道现有的针对季节性流感病毒的疫苗能否保护人类免受流感病毒传染,加之流感病毒的变异又是非常迅速的,因此研究出一种能针对现在正在肆虐全球的甲型H1N1流感病毒疫苗来保护人群就显得尤为重要。这也正是世界卫生组织需要搜集尽可能多的病毒株的原因,他们希望尽快筛选出最适合作为甲型H1N1流感病毒疫苗的病毒株,以生产出疫苗。
现在,疾控中心和世卫组织还只是迈出了疫苗研究工作的第一步,而整个开发过程往往需要花费好几个月。
2.2 治疗甲型H1N1流感的药物有哪些?
目前,有两类药物可以治疗甲型H1N1流感。
1) 金刚烷类药(adamantanes),如金刚烷胺(amantadine)和金刚乙胺(remantadine);
2) 流感病毒神经氨酸酶抑制剂,如奥塞米韦(oseltamivir),即达菲(Tamiflu)和扎那米韦(zanamivir),即瑞乐砂(Relenza)。
这两种药都是疾控中心的推荐用药,可用于预防及治疗甲型H1N1流感,不过这些药都要在流感症状出现之后的48小时内服用才能起到最大的功效。而且,并非每人都需要服用这些药物,因为曾有报道指出甲型H1N1流感患者中大多数都在没有接受过任何治疗或服用任何抗病毒药物的情况下,完全康复了。
有一些流感病毒由于对上述药物具有抗药性,因此也减弱了这些药物的预防作用。从美国甲型H1N1流感患者体内分离到的病毒来看,他们目前对达菲和瑞乐砂比较敏感,对金刚烷胺和金刚乙胺则具有耐药性。
尽管如此,目前仍然没有足够的信息指导我们在甲型H1N1流感患者的治疗方面如何用药。临床医生只能依靠患者的临床症状、流行病学资料以及治疗方案的利弊来做出选择。不过面对此次流感疫情,美国和墨西哥的官方卫生机构都依照上述的药敏结果推荐使用达菲和瑞乐砂。
2.3 我接种了季节性流感疫苗,是不是就不会感染甲型H1N1流感了呢?
答案是否定的。因为这种季节性流感疫苗并非针对眼下流行的甲型H1N1型病毒制成,事实上,也没有人能提前预测会出现哪种流感病毒,因此现有的疫苗对该流感不具备保护力也就在情理之中了。
如果你接种了针对去年秋冬季流感的疫苗,那么你就获得了针对季节性流感病毒的免疫力,不过对这种新发的甲型H1N1流感病毒还是缺乏保护力的。
即使你注射了针对1976年那次流感病毒的疫苗,你仍然不能获得对此次疫情的保护力。因为今天的甲型H1N1流感病毒已经和1976年的那次完全不同了,而且也没有人知道30年前开发出的疫苗是否在30年后的今天仍然有效。
2.4 如果我需要经常接触猪,那么我应该采取什么防护措施?
即使目前还没有明显的证据表明新发现的甲型H1N1流感感染人案例与最近在猪种群中发生的流感样疾病有关,我们还是需要建议大家最好不要接触病猪,并且一旦发现病畜,应该及时上报给相关动物卫生部门。
所有接触牲畜的人员,尤其是屠宰人员及后续工作人员应该养成良好的卫生习惯,以避免被感染。病猪及病死猪也不应该被屠宰处理。大家可以咨询相关部门获取更多相关信息。现在还没有发现甲型H1N1流感病毒可以通过食用被正确处理过的猪肉制品而传播。因为该流感病毒在华氏160度和摄氏70度条件下都会被杀灭。
2.5 我该如何保护自己不受甲型H1N1流感患者传染?
过去发生流感的患者一般症状都较轻,但也有导致肺炎这类重症疾病的情况发生。不过,如今在美国及墨西哥爆发的甲型H1N1流感疫情和以前完全不同了。在美国发现的确诊病例中没有一例重症患者,他们也无需经过治疗就能自行痊愈。不过在墨西哥报道了好几例重症病例。
做到下列预防流感的措施就能保护免受甲型H1N1流感的感染:
o 避免近距离接触发烧、咳嗽或身体不适的人;
o 常用肥皂洗手——因为甲型H1N1流感病毒在餐桌、门把手等物体表面上可以存活2小时,所以勤用肥皂洗手可以减少通过接触这些物体而被间接传染的可能性;
o 养成良好的生活习惯、保证充足的睡眠、饮食营养搭配均衡和保证定期运动等。
如果家里有一位甲型H1N1流感患者该怎么办:
o 最好能给这位患者一个单独的房间,如果难以做到,至少也要让其在与他人相距1米之外的范围内活动;
o 护理病人时要戴好口罩;
o 接触病人之后应该立即用肥皂洗手;
o 病人居住的房间要保持良好的通风条件;
o 定期使用家用清洁产品消毒房间。
2.6 如果我认为我感染了甲型H1N1流感该怎么办?
如果你出现发烧、咳嗽、嗓子痛等不适症状,你应该:
o 留在家里,不要再去上班、上学或到人群密集的地方;
o 多休息和多喝水;
o 咳嗽或打喷嚏时应用纸巾等物捂住口鼻,并妥善处理使用过的纸巾等废弃物;
o 常用肥皂洗手,尤其是在咳嗽或打喷嚏之后;
o 将你的病情告诉家人及朋友,如需进行购物等生活必需而又需要与人接触的家务劳动时,应该请他人代劳。
如果你需要医疗服务:
o 在你外出就医之前联系你的医生或医疗服务人员,把你的症状告诉他们。解释清楚为什么你觉得你患上了甲型H1N1流感。比如,最近你是否曾到过有甲型H1N1流感疫情爆发的国家旅行等,按照医生的建议采取相应措施;
o 当你怀疑自己已经感染甲型H1N1病毒时,如果你无法预先与医生取得联系,但至少务必在到达医疗机构后,将你的疑虑报告给医护人员;o 在外出就医的过程中戴好口罩。
参考资料http://www.cdc.gov/swineflu/http://www.who.int/csr/disease/swineflu/en/index.htmlhttp://pigtrop.cirad.fr//cold-and-flu/flu-guide//swine-flu-faq?page=3
二 禽流感与1918年流感回顾
1流感大事年表
20世纪人类曾发生过4次流感大流行,即年的”西班牙流感”、年的”亚洲流感”、年的”香港流感”以及1977年的”俄罗斯流感”。每次大流行都给人类生命财产和经济发展带来灾难性打击。
流感大流行时间表
著名的“西班牙流感”发生,导致全球四千万人死亡,这次流感大流行的罪魁祸首是H1N1流感病毒,但其起源目前还不清楚,有人说该流感病毒是直接从禽鸟类传给人 类的,有人说可能是来自于猪等中间宿主,或者来自于现在还不知道的动物宿主。
“亚洲流感”发生,导致一百万人死亡,此次流感大流行的罪魁祸首则是H2N2流感病毒。
“香港流感”发生,导致七百万人死亡,此次流感大流行由H3N2流感病毒引起。造成本次流感的H3N2型流感病毒和造成1957年大流感的H2N2型流感病毒都极有可能是人类流感病毒和禽流感病毒在人体复合感染时彼此之间交换基因组,从而产生变异的新型毒株。
“俄罗斯流感”发生,此次流感大流行的始作蛹者是H1N1病毒,这次大流行的死亡率相对较低,原因在于20岁以上人群已经对该病毒存在免疫。
*流感大流行:流行性感冒(简称流感)是由流感病毒引起的急性呼吸道传染病。流感病毒分为甲、乙、丙三型,其中甲型流感病毒易发生变异,包括亚型内的变异(即抗原漂移)和新亚型的出现或旧亚型的重现(即抗原转变)。流感大流行是指当甲型流感病毒出现新亚型或旧亚型重现,人群普遍缺乏相应免疫力,造成病毒在人群中快速传播,从而引起流感在全球范围的广泛流行。流感大流行具有发病率和病死率高,传播迅速和波及范围广的特点。
2 禽流感简介
2.1 何谓禽流感?
禽流感(Avian Influenza或Bird Flu)是一种感染禽类的传染性疾病,主要由甲型流感病毒引起。在家禽中,禽流感病毒可以引起两种完全不同性质的疾病,一种只是普通的不严重的感冒,而另一种则是非常罕见,但高度致命的疾病。
患普通型感冒的家禽只会表现出羽毛粗乱、产蛋率降低或者轻微的呼吸道症状等这些非典型症状。相比之下,患第二种严重感冒的家禽则一眼就能分辨出来。1878年,在意大利,人们第一次认识到禽流感的可怕。那次禽流感突然在48小时内爆发,导致所有被感染的禽鸟全部死亡。
甲型流感病毒有许多亚型,其中致病性最高的称为高致病性禽流感(highly pathogenic avian influenza, HPAI),该病毒也可以在鸟类中进行传播。在HPAI中,目前又以H5亚型中的H5N1病毒对人类的健康威胁最大。另外两种亚型H9和H7虽然能感染人体从而诱发疾病,但不能像H5N1一样在禽类中形成流感大爆发,也不会像H5N1一样给禽类造成那么严重的后果。自2003年12月起,高致病性禽流感H5N1型病毒已经造成了好几次严重的禽流感大爆发,所以现在H5N1型病毒已经成了禽流感的代名词。这一轮禽流感大爆发自2003年从东南亚开始,现已传播至欧洲。这也是有史以来规模最大,破坏最严重的一次禽流感大爆发。
2005年,科学家首次发现导致全球禽流感大爆发的原因,那就是H5N1病毒被迁徙性的水禽(migratory waterfowl)带到了世界各地,从而感染了世界各地的家禽。
2.2 低致病性禽流感病毒与高致病性的禽流感病毒的区别
根据特定的分子遗传标记以及致病性试验,甲型禽流感病毒除包含高致病性的禽流感病毒外,还包含低致病性病毒(LPAI)。
大部分甲型禽流感病毒都是低致病性的禽流感病毒,只会引起禽类的轻微症状。相反,高致病性的禽流感病毒会诱发禽类出现严重的症状和极高的死亡率。较早前,研究人员发现有一些高致病性的禽流感病毒,例如H5N1病毒不一定会导致所有的禽类发病,例如,鸭感染H5N1后就不会发病。低致病性性的禽流感病毒也有可能演进成高致病性的禽流感病毒,这一点已经在好几次禽流感大爆发的过程中得到了证实。
只有H5、H7这几种甲型禽流感病毒亚型,例如H5N1、H7N7和H7N3才是高致病性的禽流感病毒。人类感染这类病毒后也会出现从症状轻微的感冒(H7N3和H7N7)至严重的疾病甚至死亡(H7N7和H5N1)。人类感染低致病性性的禽流感病毒也会引起不同程度的症状,轻则结膜炎(conjunctivitis),重则流感样症状。这些低致病性的禽流感病毒包括H9N2和H7N2。
2.3 禽流感病毒的传播
禽流感病毒在全球范围内的禽鸟中传播。这其中有一些鸟类,例如水禽可以作为流感病毒的宿主将流感病毒带到世界各地。流感病毒存在于这些水禽的肠道中,可以通过唾液、鼻腔分泌液以及粪便排泄出来。当其它的一些流感病毒易感家禽接触到这些被病毒污染的分泌物、排泄物之后,就会被禽流感病毒感染。这其中粪-口途径是最重要的传播途径。
人类可以通过与受感染的禽类,如鸡、鸭、火鸡等的直接接触而感染禽流感病毒(下图1-4)。受到感染的禽类排出的粪便内含有病毒,随着粪便在自然界的分解,会形成包含有病毒的细小颗粒,这些颗粒可通过动物或人的呼吸进入其体内,造成病毒感染。此外,禽流感病毒还可由于未能对来自受感染禽类的生肉进行正确的处理而得以传播。
但是,从总体来看,禽流感病毒在禽类与人类之间的传播效力还是比较有限的。根据已有的数据,我们可以看到,目前已经发生了数百万例的禽类感染病例,而人类受感染病例仅为数百例。
3.1治疗方法
3.1.1药物治疗
不同类型的禽流感病毒会导致不同的临床症状。因此,治疗方法也会因此而有所不同。
通常,选用抗病毒药物奥司他韦(达菲)或扎那米韦(瑞乐砂)进行治疗,可减轻疾病症状——但是需要患者在出现症状的48小时之内开始服药。
对于那些与禽流感病毒感染者曾共处一室的人,也可服用达菲进行预防。
从目前来看,导致人类感染的禽流感病毒似乎对金刚烷胺和金刚烷乙胺具有抗性。因此,这两种药不能用于H5N1型流感病毒的感染治疗。
严重的禽流感病毒感染者有可能需要呼吸机的辅助。专家建议,对已确诊的禽流感患者应该予以隔离治疗。
临床医生建议人们进行人流感疫苗的注射,以便减少感染由禽流感病毒与人流感病毒重组所得到的新型病毒的几率,这种新型病毒很容易造成大规模的传播。
美国食品与药品管理局已经批准了一种能够保护人类不被禽流感病毒感染的疫苗。专家指出,一旦目前的H5N1型病毒开始在人际间传播,那么就可以开始注射这种疫苗。
3.1.2疫苗注射
目前,有一种采用人流感病毒亚型进行制备得到的人流感疫苗。该疫苗可以有效防止人流感病毒的感染,但对禽流感病毒却没有作用。现在,还没有一种针对禽流感病毒(H5N1型病毒或其它亚型病毒)的疫苗,虽然,研究人员已经开始致力于开发出可保护人类不被H5N1型病毒感染的疫苗,但还需要我们再耐心等待一段时间。目前针对H5N1型病毒的疫苗都是用于保护家禽的。
尽管人流感疫苗并不能针对禽流感病毒,形成对人类的保护,但是,专家仍然建议大家注射现有的人流感疫苗,因为该疫苗不仅可以提供给人类对抗人流感的免疫力,同时还可预防有可能出现的人类-禽类流感病毒重组所得到的新型流感病毒的感染。
3.2疾病预后
疾病预后取决于感染的严重程度以及是何种亚型的禽流感病毒所导致的感染。目前,经确诊的H5N1型病毒感染者的死亡率在50%以上。而发生于荷兰的H7N1型禽流感病毒所导致的89例人感染病例中,仅有一人死亡。而另外一种名为H9N2型的禽流感病毒,导致亚洲3名儿童被感染,但三例患者均已康复。
H5N1型流感病毒感染的主要并发症包括肺炎及急性呼吸道疾病。此外,还可导致败血症及器官衰竭的发生。
3.4及时与医疗服务机构取得联系
如果你在触过受感染的禽类,或到过有禽流感疫情发生的地方后出现类似流感的症状,请务必在受到感染的10天之内与医疗机构取得联系。
3.5学会自我保护
§个人卫生措施非常重要,尤其是在药物匮乏或没有有效疫苗的情况下;
§经常洗手;
§咳嗽或打喷嚏时请注意掩住口鼻;
§避免去拥挤的公共场所,如不能避免,请做好防护措施(如戴好高质量的口罩等);
§避免接触已死的禽类。
4禽流感与1918流感的相关文献阅读
发现流感病毒高致病性的新机制
发现甲型H1N1流感病毒新的致病机制将有助于人们了解流感病毒如何获得毒力以及为何1918年发生的流感大流行会造成如此严重的后果。
在造成了全球近900万人死亡的第一次世界大战即将结束之际的1918年,又爆发了一场破坏力与一战相当的全球性灾难——西班牙流感。随后两年,这场流感在全世界造成了超过2000多万人死亡。也许有人会问,Wilson Smith(英国科学家,他最早发现了流感病毒,并制定了流感病毒的HN命名规则)在15年后的1933年患上流感后,是否会意识到他患上的是A/WS/33(H1N1)流感病毒(即导致西班牙流感大流行的病毒“后裔”)?该病毒有可能帮助我们发现为何1918流感病毒株具有如此大的“威力”。 Goto和Kawaoka使用根据Smith病毒株改造的实验室毒株WSN33进行了研究,发现了一条能裂解流感病毒血凝素蛋白(该蛋白能增强流感病毒的毒力)的新机制,他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。
他们的发现引出了一个有趣的问题:这条新机制是否与导致1918年世界流感大流行的西班牙流感病毒毒力如此高的现象有关呢?
流感病毒血凝素蛋白(Hemagglutinin,HA)是流感病毒主要的表面糖蛋白,病毒能通过它粘附到宿主细胞表面。宿主的蛋白酶降解HA从而形成一疏水尾部,促进病毒与宿主细胞膜融合,该步骤是病毒能够复制的先决条件,该途径似乎也是关乎流感病毒毒力强弱的关键因素。哺乳动物流感病毒和无致病力的禽流感病毒通常在它们的HA酶切位点处都存在一个碱性氨基酸残基,这类HA只能被来自宿主的一两种组织中的特异性蛋白酶切割。在两种禽流感病毒亚型H5和H7病毒的血凝素蛋白酶切位点附近引入一段碱性氨基酸残基,就能使该HA被广泛存在于宿主各个组织中的枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶(subtilisin-like proteases)切割。这正是鸡瘟病毒(fowl plague viruse)毒力如此高的原因。
Goto和Kawaoka发现了一条切割流感病毒HA的新途径。他们发现WSN33病毒表面另一种重要的糖蛋白神经氨酸酶(neuraminidase)N1能结合并固定泛素蛋白酶的前体物质纤溶酶原,从而在病毒表面形成了大量的纤溶酶。这些纤溶酶具有非常高效的切割血凝素蛋白的能力,有了它们,流感病毒得以侵入体内各种各样的组织中。Goto和Kawaoka还发现,N1结合纤溶酶原需要其赖氨酸C末端的参与,同时,神经氨酸酶第146位的氨基酸必须脱去寡聚糖侧链(实际上是由于该处的天冬氨酸被精氨酸所替换)。
已经测定的1918流感病毒中,38个神经氨酸酶的氨基酸序列都与WSN33的非常符合,不过它们都不符合纤溶酶原结合序列。在1957年流行的甲型H2N2流感病毒、1968年流行的甲型H3N2流感病毒或者任何一型甲型H1N1流感病毒,包括Smith病毒株中都没有发现纤溶酶原固定现象。WSN33病毒在鸡胚和小鼠细胞中多次传代之后分离出了与其父代病毒和1918年流感病毒非常不同的具有神经毒性的病毒。于是又出现了两个问题——Goto和Kawaoka发现的新机制是否由于病毒长期在实验室中培养(进化)得来的结果?自然界中的(人)流感病毒也会出现同样的情况吗?
通过对西班牙流感病毒神经氨酸酶中适当位点进行仔细的序列分析将有望回答上述问题。同时,取自两名死于1918西班牙流感的美国军人的肺组织样品和最近从美国阿拉斯加布雷维格教区和挪威斯匹茨卑尔根发掘出的同样死于1918西班牙流感的尸体也会对人们的研究有所帮助。
Goto和Kawaoka的研究成果非常有意思,因为他们指出,流感病毒的HA如果更容易被切割,那么该流感病毒的毒力就会越强。不过,增强HA被切割的能力肯定不是唯一的能增强流感病毒毒力的方式。人们已经肯定甲型H5N1禽流感病毒是造成1997年香港流感疫情的元凶,它至少感染了18名港人,其中6人死亡。该病毒的H5型血凝素含有一段碱性氨基酸残基(与高毒力的鸡瘟病毒类似),所以很容易被广泛存在的枯草杆菌蛋白酶样蛋白酶切割。不过,该禽流感病毒能在人体内复制的事实出乎人们的预料,因为之前的研究都显示,禽流感病毒不能在人体试验志愿者体内进行有效的复制。而且,在香港发生的病例中也没有发现病毒感染了呼吸道以外的器官,但是如果HA能被人体各种器官切割的话,它应该就有可能感染其它器官。当时香港禽流感事件因为病毒不能在人际间传播所以没有造成大范围的疫情发生。
对不同流感病毒所有8条核酸序列进行仔细的序列分析之后发现,造成1957年和1968年流感大流行的病毒都是由于发生了基因重配,即人流感病毒和禽流感病毒之间交换了基因序列。来自人流感病毒的基因使得新病毒获得了在人体内复制及在人群间传播的能力。来自禽流感病毒的基因,包括编码HA的基因(即能刺激机体产生中和抗体的基因)使得没有接触过禽流感病毒的被感染人群对新病毒没有丝毫的抵抗力。
对宿主细胞禽流感病毒、猪流感病毒和人流感病毒特异性受体的研究结果和有关猪流感疫情流行病学的资料都支持这样一种观点——猪最有可能是禽流感病毒和人流感病毒发生重配的媒介。之前在香港发现的人甲型H5N1型流感病毒病例表明,人同样也有可能是禽流感病毒和人流感病毒发生重配的媒介。
图片说明:猪有可能在人流感病毒和禽流感病毒重配的事件中起到中间媒介的作用。不过,从1997年香港发生的人感染甲型H5N1型禽流感事件来看,人也有可能在人流感病毒和禽流感病毒重配的事件中起到中间媒介的作用。
要想预测下次流感发生的时间以及病毒来源的是非常困难的一件事,可以说几乎是不可能的。根据对1997年香港疫情的观察,人们可能会认为会出现甲型H5N1型禽流感病毒和甲型H3N2型人流感病毒或甲型H1N1型人流感病毒之间的重配新病毒。不过,可能只有携带有H1、H2或H3型HA的病毒才能在人群间有效地传播。假设只有有限的几种流感病毒亚型(H1-H2-H3)在人群间传播,那么直至针对某种亚型的抗体在人群中消失,该亚型病毒才会重新开始在人群中传播。1977年甲型H1N1型流感病毒“复发”不是由于抗原转化(antigenic shift),一个欧亚样的(Eurasian-like)猪H1N1流感病毒可能是引起此次流感爆发的元凶。另一种可能的原因是甲型H2N2流感病毒,这种病毒在30多年以前流行,不过每次流行的时间都不长。因此,人群对这种病毒的免疫力普遍较低。
人们还应明确,任何一种能够在人体内复制并在人群中传播的亚型流感病毒都有可能引起下一场流感疫情。不过,我们现在能做出最肯定的预测就是下一场流感疫情一定会到来的。因此,继续对人流感病毒和动物流感病毒进行监测,同时研究清楚是什么决定了病毒的宿主范围和毒力强弱将有助于我们更好地准备应付这场不可避免的战争。
原文检索ERIC C.J. CLAAS& ALBERT D.M.E. OSTERHAUS. (1998) New clues to the emergence of flu pandemics. Nature Medicine, 4(10): .
1918大流感“幽灵再现”
重新激活有史以来最致命的疾病有可能有助于人们预防再次发生类似的流感大流行,但也有可能会引发一场新的大流感。
1918年爆发的大流感,据估计杀害了全球5000万人。现在,科学家又把它给“带回来了”。《自然》(Nature)曾刊登了1918年流感病毒的全基因组序列,还介绍了科学家如何利用这些序列“复活”流感病毒,并使用小鼠对该病毒开展的研究工作。
有些科学家对上述这种研究方法给予了高度评价,他们认为这种方式可以弄清流感如何发生以及为何会有如此高的致病力等问题,同时也可帮助人们发现新的可能导致流感大流行的病毒株,并设计出相应的疫苗和药物。
不过另一些人则担心,“复活”这种病毒可能风险太大。一名生物安全专家告诉《自然》(Nature)杂志,这种“复活”的病毒“逃出”实验室的可能性太大了,几乎可以说它们肯定能够“逃出”实验室。而且上述公布的病毒全基因组序列给生物恐怖分子提供了一个绝佳的机会,他们可以据此制造出他们需要的“流感病毒(生物武器)”。
位于美国马里兰州罗克维尔的美国国防部军事病理研究所(Armed Forces Institute of Pathology)的Jeffery Taubenberger是领导这次对1918流感病毒测序工作的主要负责人,他认为这项工作意义重大,非常必要,而且并不像某些人担心的那样会给世界带来什么风险。《自然》(Nature)杂志刊登了1918流感病毒基因组中最后3个基因的详细信息,其它的基因序列在更早之前的杂志中也有刊登。
根据1918流感病毒全基因组序列,人们可以发现它实际上来自于禽流感。相比之下,1957年和1968年爆发的那两次流感大疫情则是因为人流感病毒和禽流感病毒感染了同一名患者,从而在该患者体内发生病毒重配,即出现了病毒变异,增强了毒力,所以造成了流感大疫情。
而构成1918流感病毒的8条核酸片段都与人流感病毒的完全不同,这也证明了该病毒与人流感病毒之间没有关系。Taubenberger说“这是所有哺乳动物流感病毒中最像禽流感病毒的。”
如果能发现1918流感病毒中是哪一个基因变异导致其改变宿主,获得了感染人类的能力,就能帮助人们发现其它的可能造成人流感大流行的禽流感病毒。Taubenberger科研小组已经在1918流感病毒中发现了25处蛋白质编码序列变异,这些变异序列在后来出现的人流感病毒中都有出现。因此,Taubenberger认为这些变异位点非常重要,比如1918流感病毒聚合酶基因PB2中出现的一处变异,也可在2003年那次由H7N7型流感病毒造成的全球人禽流感疫情中荷兰一名病死患者体内分离出的病毒中发现。
美国乔治亚州亚特兰大疾病控制与预防中心(CDC)的T.M.Tumpey等人2005年在《科学》(Science)杂志上发表的论文就报道了他们利用Taubenberger的流感病毒全基因序列重建1918流感病毒的工作(图1)。
图1 1918流感病毒重建工作流程图
Tumpey小组使用他们“制造”出的1918流感病毒感染小鼠后发现,该病毒的毒力极强,在感染后的第四天,小鼠肺内的病毒滴度相比现代流感病毒感染后要高出39,000倍,读者可以参阅文后“1918流感病毒的毒力有多强?”这一附文。Tumpey自己对此都表示惊讶,“我没想到它的毒力有这么强。”他说道。
随后,他们将1918流感病毒中的一些基因用1918年同时代流感病毒株中相应的基因进行替换,结果发现,如果将凝血酶(haemagglutinin)基因(该基因能帮助流感病毒侵入人体细胞内)替换掉,1918流感病毒就不能杀死小鼠。同样,如果将所有三个聚合酶基因(进行病毒复制的基因)都替换掉,也会大大降低病毒的毒力。因此,Tumpey得出结论,凝血酶是最重要的致病因素,但仅靠一个基因是无法造成如此大规模疫情的,这是多方面综合因素的共同作用结果。
接下来将要进行的研究工作会在病毒中引入某些突变,以检测哪些位点对病毒毒力来说是最重要的。这项研究成果对于流感疫苗设计和药物开发来说都具有非常重要的实际意义,但当时人们的工作还仅限于对该流感病毒进行基础研究,远远没有达到应用研究水平。
不过,Tumpey等人的工作在学界获得了广泛的好评,被誉为是开创性的、具有里程碑意义的工作。宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)的病毒学家Eddie Holmes这样评价道:“这不仅仅是我们第一次对“古代”病原体进行研究,同时也是我们第一次对人类历史上危害性最大的病原体进行的研究。”
Tumpey小组的研究是在获得了CDC负责人Julie Gerberding和位于美国马里兰州贝塞斯达美国国家过敏和传染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)负责人Anthony Fauci许可的情况下开展的。
然而,Tumpey等人的研究还是引起了另一些科学家的担心。位于美国新泽西州皮斯卡塔韦的鲁特格斯大学(Rutgers University)的细菌学家,同时也就职于生物安全部门(biosecurity panels)的Richard Ebright表示,Tumpey小组的研究工作绝对有理由令人担心,他们的工作对于其他心怀不轨的不法分子来说就是非常好的一本教科书,这些恐怖分子很有可能仿照Tumpey小组的工作,制造出迄今为止最恐怖的生物武器。
美国生物武器科学家工作组联合会(Federation of American Scientists’ Working Group on Biological Weapons)的成员,分子生物学家Barbara Hatch Rosenberg对病毒扩散的问题也表示出了担忧,他说道:“一旦1918流感病毒“逃出”了实验室,后果将不堪设想,而实验室病原体泄露事件从来就没有停止发生过。我们进行这项研究(复活1918流感病毒)真的是那么有必要吗?”
Ebright也认为这项研究具有极大地风险,他认为该病毒泄露、流传到人群中去的风险几乎是不可避免的,还有可能会被实验室中某些心怀不满、情绪障碍甚至是极端主义分子的工作人员有意的散播到人群中去。一旦上述这些假设成真,就会造成大量的民众死亡。Ebright还认为只在生物安全等级为3+级(enhanced biosafety level-3)的实验室开展这项工作也是一个错误。他认为这种研究工作至少应该在生物安全4级实验室(该等级实验室要求试验人员全身穿戴工作服)开展。
不过,Tumpey认为生物安全3+级实验室(该等级实验室只要求试验人员上身穿戴工作服同时佩戴呼吸面罩)已经足够了。同时他也指出,不用担心他们实验室的工作人员会故意泄露病毒的问题,因为只有他本人可以接触到病毒。而且那些极少数能进入他实验室的工作人员都是受过严格审查的。同时,实验室还装配了视网膜和指纹识别系统,防止非法分子进入。所以安全性是无须质疑的。
此外,Tumpey还指出,即使1918流感病毒发生泄漏,也不会再造成1918年那样的流感大疫情了。因为后来出现的流感病毒或多或少都与1918流感病毒有些关联,所以现在大部分人都对该病毒具有了一定程度的免疫力。而且在小鼠试验中也发现,普通的流感疫苗和治疗药物对于包含有1918流感病毒部分基因的重组病毒也具有一定程度的预防与治疗作用。
是该发表还是该受指责呢?
美国华盛顿特区(Washington DC)美国防止武器扩散研究中心(Center for Nonproliferation Studies)政策分析师(policy analyst)Jonathan Tucker指出,还有一个潜在的威胁来自于1918流感病毒的全基因组序列,该序列已经收录到了GenBank数据库中。任何人都可以得到他们想要的那段DNA序列。现在,政府对于哪些序列可以被用来进行研究还没有严格的规定,只有某些DNA合成公司会对客户的订单进行致病性方面的审查。如果有人想制造出某种病毒,在技术上是完全不成问题的。
当时,《自然》(nature)杂志的主编Philip Campbell谈到他在决定是否发表“1918流感病毒全基因组序列”这篇文章时,虽然没有咨询其他人的意见,不过还是参考了之前与流感病毒毒力及其致病性有关基因的研究论文。他认为这项研究工作的利远大于弊。《科学》(science)杂志的主编Donald Kennedy也有类似的看法,他认为“我们就需要这样的研究成果。”
美国国家生物安全科学咨询委员会(NSABB)在曾召开了紧急会议之后,对Tumpey小组的研究工作得出的最终评价是可以接受的,不过考虑到公众对该研究的担心,他们要求Tumpey等人再写一篇文章,就该研究工作对于人类健康的重要性以及他们研究工作的安全性向公众做一说明。
Campbell担心政府部门会介入到文章发表、刊物出版过程中来。他说:“我们很高兴就此事件与NSABB合作,对这类会造福于人民或有害于人民的研究成果的发表问题制定出相应的规则。但政府部门应该避免以牺牲公众安全性为代价来向民众传递相关信息。”
Taubenberger也承认,没有人能绝对担保研究的安全性。他说:“我们知道任何技术都是一柄双刃剑,都会被不法分子利用,但我们科学家要做的事情应该是尽力弄清楚事情(1918流感疫情)的本来面目,尽力避免再次发生类似的惨剧,从这个角度来说,自热界其实就是一个生物恐怖分子。”
1918流感病毒的毒力有多强?
在人体感染后第一天,肺组织内的病毒滴度要比感染与1918流感病毒同时代的德克萨斯病毒(Texas virus)高50倍;
试验小鼠在感染1918流感病毒两天之后,体重平均减轻了13%,而感染德克萨斯病毒的小鼠只表现出体重暂时性的下降;
在感染1918流感病毒四天之后的小鼠肺组织中,病毒滴度比同时感染德克萨斯病毒的小鼠要高出39,000倍;
感染1918流感病毒的小鼠在感染6天之内全部死亡,而感染德克萨斯病毒的小鼠则无一死亡。
原文检索:Andreas von Bubnoff. (2005) The 1918 flu virus is resurrected. Nature, 437(6): 794-785.
1918年流感是由禽流感导致的吗?
Taubenberger等人已经获得了1918流感病毒的聚合酶基因序列,至此,对1918流感病毒基因组序列解码的工作也就正式宣告结束。研究人员根据这些序列信息得出结论,1918流感疫情是因为流感病毒在那次疫情发生前不久,刚刚从鸟类“跳”到人类而致病的,而并非由于其它流感病毒因为发生基因重组(gene shuffling)才导致。但事实上,目前的基因序列信息还不足以支撑上述结论,甚至其中有些基因序列证据还显示,流感病毒在引起1918疫情之前就已经在哺乳动物中存在了,而1918年那次疫情就是由于基因重配导致的。正是由于有这两种截然相反的结论存在,所以本文原作者认为,应该将哺乳动物流感病毒也纳入到对流感病毒的监测工作之中。
Taubenberger等人的结论主要来自两条证据。第一,他们对1918流感病毒11个基因中的9个基因构建了系统进化树(phylogenetic trees)(图1a)。他们假设,如果在所有或大部分的进化树中,1918流感病毒介于禽流感病毒与哺乳动物(人、猪)流感病毒之间(即如果1918流感病毒处于所有哺乳动物流感病毒分支的根部),即说明1918流感病毒是所有之后出现的人流感病毒的祖先。
不过,由Taubenberger等人构建的这9个系统进化树中(包括根据聚合酶构建而成的进化树)没有一个具有上述那种拓扑结构。在已经发表的5个进化树中,1918流感病毒的基因位于人流感病毒“主杆”分支上,而猪流感病毒位于人流感病毒和禽流感病毒之间。哺乳动物流感病毒聚类直接与禽流感病毒相连(图1b)。而另外的进化树则呈现出相反的情况(图1c),1918流感病毒的基因位于猪流感病毒“主杆”分支上,而人流感病毒位于猪流感病毒和禽流感病毒之间,哺乳动物流感病毒聚类首先与其它猪、马等哺乳动物相连。
图1 流感病毒系统进化树。a如果1918流感病毒来源于禽流感病毒应该出现的系统进化树结构。b Taubenberger等人根据5个流感病毒基因PA、PB1、HA、M1、M2构建出来的系统进化树结构示意图。图中1918流感病毒与人流感病毒最为接近。c Taubenberger等人根据5个流感病毒基因PB2、NP、NS1、NA构建出来的系统进化树结构示意图。图中1918流感病毒与猪流感病毒最为接近。
Taubenberger等人报道,在未公开发表的系统进化树中,1918流感病毒的确是非常接近禽流感病毒的,而且在所有不论是已发表还是未发表的进化树中,1918流感病毒都非常靠近哺乳动物分支的根部。不过,由于1918流感病毒并非真正的处于哺乳动物分支的根部,这种系统进化分析法(phylogenetic analyses)的结果并不能支持Taubenberger等人的结论。相反,Taubenberger等人的结果表明,流感病毒在造成1918流感大流行之前已经在人体内或猪体内进化了一段时间,并且病毒可能发生了重组。
Taubenberger等人依据的第二条证据来源于对流感病毒多聚酶氨基酸序列相似性的比较。不过通常来说,在研究物种起源问题时,系统进化分析法更优于这种比对的方法,因为不同物种在进行平行进化(parallel evolution)时,他们之间的序列有可能会因为巧合而出现相似性。实际上,Taubenberger等人在禽流感病毒多聚酶和人流感病毒多聚酶中发现的相似氨基酸位点就是由于平行进化得来的,所以他们的证据刚好与他们的结论相悖。
尽管1918流感病毒的多聚酶序列与一些禽流感病毒的多聚酶序列非常相近,但由于这种比对方式只对少数几个位点进行了比较,因此平行进化完全可以达到同样的结果。相比之下,比较核酸序列而非蛋白质序列,就会发现,1918流感病毒与哺乳动物流感病毒之间具有非常高的相似性。由Taubenberger等人发现的序列相似性对于我们理解流感病毒是如何进化以适应感染人体的需要这一问题非常有帮助,但不能支持他们得出的结论。
现在我们还不清楚是什么原因导致了1918西班牙大流感的爆发,而且很可能在一段时间之内我们还是无法弄清楚其中的原委,除非我们能发现1918流感病毒的直接祖先(immediate ancestors)并知道该病毒家族的进化(突变)速率。其它流感病毒的数据资料显示,流感病毒的变异速度大约在平均每年0%至1%之间。这也给根据病毒序列推测其演变时间增加了不确定性。从1917年捕获的一只鹅体内分离到的流感病毒的凝血素基因已经被测序成功。也许该病毒不是1918流感病毒的祖先,但它与今天的H1N1型禽流感病毒非常相近。
原文检索: Mark J. Gibbs*, Adrian J. Gibbs+. (2006) Was the 1918 pandemic caused by a bird flu? Nature, 440, E8.
筱玥 YORK/编译
三 甲型H1N1流感、禽流感、普通流感以及SARS的异同
资料来源甲型H1N1流感诊疗方案(2009年试行版第一版)人禽流感诊疗方案(2005版修订版)SARS诊疗方案(2004版)
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