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现代瘟疫——埃博拉病毒病

已有 17520 次阅读 2015-2-6 08:36 |个人分类:科学书摘|系统分类:观点评述| 科学出版社, 埃博拉, 埃博拉病毒病, 杨瑞馥, 现代瘟疫

“埃博拉”是一个既熟悉又陌生的名字。

说它“熟悉”,是因为早在1976年科学家就发现并分离了埃博拉病毒,并且此后作为一种高致死性烈性传染病病原,倍受国际生物安全和传染病防治领域机构和学者关注;

说它“陌生”,是因为过去的埃博拉疫情总是发生在非洲偏远农村一隅,悄然而来,飘忽而去。2014年这场西非埃博拉疫情大暴发,一改既往模式,蔓延范围之大,持续时间之长,感染与死亡人数之多,肆虐了西非三国包括首都在内的几乎所有城市,历史罕见。尤其是由于在西非感染的外籍人员回国医治,相继在美国、西班牙、英国、印度等多国产生输入性病例,并且因医治过程中的不当医院防护,在部分国家发生了新的院内感染,更使全世界人民感到了现实威胁。

这次疫情给人类,也给我国敲响了警钟,埃博拉离我们不远!

埃博拉病毒的“捉迷藏”游戏

自从埃博拉于1976年首次在前扎伊尔和苏丹暴发以来,并不是规律地每年出现,从图1可以看出,目前与人类感染相关的四种埃博拉病毒以扎伊尔埃博拉病毒出现频率最高,苏丹埃博拉病毒次之;只有1976同时出现了扎伊尔和苏丹埃博拉病毒的暴发,2007年同时出现了苏丹和本迪布焦埃博拉病毒的暴发,2012年同时出现了苏丹和本迪布焦埃博拉病毒的暴发。扎伊尔埃博拉病毒在1978-1993、1997-2000、2004、2006和2009-2012年没有暴发流行;苏丹埃博拉病毒在1977-1978、1980-1999、2001-2003、2005-2010和2013-2014年没有暴发流行的报道;本迪布焦埃博拉病毒只是零星出现,只在2007年和2012年有过两次暴发流行的报道;塔伊森林埃博拉病毒只有在1994年有过个案报道。对于扎伊尔埃博拉病毒和苏丹埃博拉病毒暴发的静息期现象,与其他自然疫源性疾病,如鼠疫的静息期类似。鼠疫在自然疫源地中,也常常有类似的静息期的现象,至今也仍是个谜。对于埃博拉病毒的静息期,流行病学家开展了大量艰苦的调查工作,曾经在多个地区调查了大量的非人灵长类动物、啮齿类动物、床虱、臭虫、蚊子、蜱虫和蝙蝠等。科学界一直关注的问题包括埃博拉病毒的自然宿主是什么?节肢动物是否可以传播该病毒?病毒在静息期内躲藏到什么地方去了?埃博拉病毒是否有中间宿主(如像禽流感病毒一样在猪或家禽中扩增后传播给人类)?

图1  埃博拉病毒病暴发的静息现象

图中黑色代表某个病毒所致的暴发,白色表示当年没有暴发流行

埃博拉病毒病从流行病学角度讲,存在着如图1所示的“捉迷藏”现象,但这种现象的背后是否病毒本身在自然生活史中受到某种媒介或宿主的限制因素,是否存在着病毒与可能的宿主、媒介以及其他动物的相互作用,是否存在病毒地理分布的特征,是否存在病毒与气候、生态密切相关的因素等,都是围绕这种静息期现象的重要问题,揭开上述之谜,有利于我们对埃博拉病毒病的预警和防控。

目前暴发埃博拉地区的生态特点

目前已经确认埃博拉病毒属包括5个种:扎伊尔、苏丹、塔伊森林、本迪布焦和雷斯顿埃博拉病毒。除雷斯顿埃博拉病毒外,其余4种埃博拉病毒都有人感染发病的报告。目前,全球已经暴发28起埃博拉出血热疫情,自然状态发生的疫情除个别病例发生在美国、西班牙外,其余均发生在非洲大陆,大规模暴发疫情主要集中在非洲10°N—10°S 的地区。发生疫情的非洲国家有刚果民主共和国、刚果共和国、乌干达、苏丹、加蓬、科特迪瓦、南非、几内亚、利比里亚、塞拉利昂、马里、塞内加尔和尼日利亚。

在2013~2014年以前的暴发疫情主要发生在相对封闭的偏远农村地区,这些地区经济贫穷落后,医疗卫生资源极度匮乏,而且埃博拉病毒感染者往往迅速恶化并死亡,几乎没机会传染给新宿主,因此,以往一般疫情主要集中在非常有限的范围内。但2013~2014年改写了以往关于埃博拉暴发的规则。此次因埃博拉而死亡的人数已经超过了自1976年首次有记载的埃博拉爆发以来的死亡总数。病毒也已经在足够多的国家突然出现:先是几内亚,然后是利比里亚、塞拉利昂、尼日利亚、塞内加尔、马里、西班牙、美国等——意味着世界上首次埃博拉病毒大流行出现了。但 2013~2014年暴发疫情出现了非常不同的特点,病毒袭击了一些毫无准备的西非国家,它们之前毫无应对埃博拉的经验,并且迅速扩散到人口稠密的热点城市(图2)。

埃博拉暴发地区主要集中在中非和西非的热带雨林气候区,该地区终年高温多雨,各月平均气温在25~28℃之间,年降水量可达2000mm以上,季节分配均匀,无干旱期,植被是茂密的常绿阔叶林。生态位研究预测结果显示超过50%常绿阔叶林分布在埃博拉出血热适生区内,其他土地覆盖类型不超过埃博拉出血热适生区面积的5%。埃博拉出血热的暴发受到多因素的综合作用,不同地区主导因素不尽相同。温度和降雨在埃博拉出血热的暴发过程中发挥了重要作用。普林斯顿大学学者研究了目前已经发生的28次埃博拉出血热暴发疫情和温度、降雨之间的关系,筛选出最优模型显示每次暴发疫情与前2个月的温度和前3个月的绝对湿度密切相关。


图2  历史上埃博拉出血热暴发疫情时空分布图

五角星表示发生时间,底图是人口密度,颜色从灰色到红色表示人口密度由低到高

埃博拉出血热暴发疫情除与植被、气候等自然相关外,也与暴发地区的社会政局、经济发展水平密切相关。纵观埃博拉出血热疫情暴发史,尽管疫情经常神秘地袭击热带雨林地区,但是暴发地点不是随机分布的。埃博拉暴发疫情常常发生在政局不稳、社会贫穷、经济落后、医疗公共卫生落后的国家和地区。自然生态因素可能引起埃博拉病毒起源于丛林地区,但是社会政治格局决定了疫情的发展趋势,一次疫情究竟是会单独孤立的病例还是持续的暴发。社会政治经济对埃博拉出血热的影响往往是多方面的:第一,贫困驱使人们为了生计去扩大自己的活动范围,乱砍乱伐,到森林更深处进行捕猎、采矿,增加了接触埃博拉病毒和其他病原体的风险;第二,不幸被感染埃博拉病毒的人到医疗资源缺乏的医疗机构进行就诊时,将毫无防护医护人员感染,发生院内感染。医院内感染患者又回到自己家庭、社区引起进一步的传播;第三,社会政局不稳、政府效率低下、医疗资源匮乏,导致疫情进一步蔓延。2013~2014年埃博拉暴发疫情重点发生在几内亚、利比里亚和塞拉利昂,而且疫情迟迟控制不住,与这三个国家的政治经济格局密不可分。

宿 主 动 物

埃博拉病毒作为一种典型的人畜共患病病原体,尽管科学家们非常努力地搜寻其宿主动物,但到目前埃博拉病毒的宿主动物依然十分神秘。要想成为埃博拉病毒的宿主动物需要满足五个方面的条件:(1)易感性,该动物必须能感染埃博拉病毒,而且对埃博拉病毒的感染率高;(2)耐受性,该动物机体在感染埃博拉病毒后反应轻微或呈隐性感染,如果动物耐受性很差,很快就会因感染而死亡,就起不到贮存宿主的作用,因而能作为宿主的动物必须具有相当的耐受性,即感染博拉病毒后不易发病。最好是隐性感染,不发病并可长期携带博拉病毒;(3)传播性,作为贮存宿主的动物在具有良好的易感性和耐受性前提下,必须有适于传播博拉病毒的途径和方式;(4)生存力,宿主动物的生存力十分重要,宿主动物的寿命长,博拉病毒在其体内繁殖的时间也就长,作为贮存宿主的作用就大。反之,生存力弱,存活时间短,则可能起不到贮存宿主的作用;(5)种群数量充足而稳定  若动物具有上述各方面条件,但只是稀有种群,数量很少,稍有不测就处于濒危状态,这种动物至多也只能起到易感带毒的作用,不可能成为贮存宿主。

从1976年科学家发现埃博拉病毒开始,科学家们就非常努力搜寻埃博拉病毒的宿主动物,但到目前为止仍然没有确定埃博拉病毒的非人类脊椎动物宿主或节肢动物媒介。科研人员从中非共和国共捕获242只啮齿类动物(鼠科、鼩鼱科)并采集其脏器,从标本中利用RT-PCR方法检测到扎伊尔型病毒RNA,并提出了小鼠、鼩鼱作为埃博拉病毒可能的储存宿主。非常遗憾的是,并没有通过血清学检测、抗原检测或病毒分离获得扎伊尔埃博拉病毒的直接证据。

有趣的是,在实验室里埃博拉病毒可以感染非洲野生果蝠和食虫蝙蝠,病毒可以在果蝠和食虫蝙蝠体内复制,但动物表现出隐性感染症状,这符合经典动物宿主的特征。2005年,在中非的一次调查中,研究人员共检测了1000只动物,679只蝙蝠,其中有3种非洲果蝠[锤头果蝠(Hypsignathus monstrosus)、富氏饰肩头果蝠(Epomops franqueti)和小领果蝠(Myonycteris torquata,又称孤领果蝠或环颈鼠果蝠)]体内检出扎伊尔型病毒RNA和抗体,非洲的果蝠很可能是病毒的自然储存宿主。这三种蝙蝠在非洲是普遍存在的。这是首次发现蝙蝠可能携带埃博拉的证据。可通过接触分泌物或污染的水果而传播给大猩猩或人类。多起人类暴发疫情中的指示病例的可能感染来源指向非人类灵长类动物,也有将感染源头指向果蝠,但仍有部分疫情指示病例的感染来源缺乏明确线索(表3-1)。其中1976年和1979年在苏丹N’zara同一工厂为暴发源头的两起苏丹埃博拉病毒病得暴发都与该工厂内大量栖息的一种蝙蝠相关。在肯尼亚的艾利根山(Mount Elgon)的山洞内栖息这大量的蝙蝠,至少有两人因接触了它们而被感染了马尔堡病毒。

埃博拉病毒传播给人类最有可能是通过接触蝙蝠的排泄物或分泌物,或接触其他终端宿主如大猩猩、黑猩猩等而感染。2007年刚果民主共和国的暴发疫情调查结果提示,村民食用捕猎的迁徙过程中的锤头果蝠,在剖杀过程中被感染,虽然首发病例痊愈了,但他传给了自己4岁的女儿,很快发病死亡。按照当地的传统,他的女性亲属和朋友给她准备葬礼,其间,一个妇女被感染,继而引发埃博拉的爆发,最终导致246人发病,186人死亡。这是首次报道与蝙蝠有关的暴发。

2013~2014年西非暴发疫情调查结果显示:此次埃博拉的最初源头是由一种受感染的果蝠咬了一名两岁男孩所致。那个男孩被蝙蝠咬过后,其母亲也被感染,两人都在一周内死亡。此后,该病被参加葬礼的哀悼者传播到各地,进而引起此次埃博拉出血热大暴发。除人类暴发疫情外,还有非洲的大猩猩、黑猩猩、狒狒等非人类灵长类动物感染埃博拉病毒发病、死亡。从1985年到2000年,在喀麦隆、加蓬和刚果开展的一项调查中,检测了20种790只非人灵长类动物。因为已有报道,人类暴发往往伴随着非人灵长类动物(如黑猩猩)的暴发。在喀麦隆,18%(21/119)黑猩猩抗体阳性,说明它们感染过埃博拉病毒;另外,在大猩猩和狒狒中也发现了阳性。在洞中刚出生或正在养育的年幼动物中没有检出阳性血清,说明这些动物还没有接触自然界中生存的埃博拉病毒。

埃博拉病毒病疫情宿主一览表

年份

首发病例发病地点

波及国家

病毒型别

宿主

2014

赤道省,刚果民主共和国

刚果民主共和国

苏丹型

可能是果蝠

2013~2014

Guéckédou, 几内亚

几内亚、利比里亚、塞拉利昂、尼日利亚

扎伊尔型

果蝠

2012

东方省,刚果民主共和国

刚果民主共和国

本迪布焦型

不明确,与食用丛林肉有关

2012

基巴莱区,乌干达

乌干达

苏丹型

不明确

2008~2009

开赛省,刚果民主共和国

刚果民主共和国

扎伊尔型

不明确

2008~2009

本迪布焦区,乌干达

乌干达

苏丹7

不明确

2007

开赛省,刚果民主共和国

刚果民主共和国

扎伊尔型

果蝠

2004

延比奥县,苏丹

苏丹

苏丹型

不明确

2003

Mbono区,刚果

刚果

扎伊尔型

大猩猩

2002~2003

MbonoKéllé区,刚果

刚果

扎伊尔型

可能是小羚羊,黑猩猩和大猩猩

2001~2002

MakokouMékouka, 加蓬刚果边境

加蓬刚果

扎伊尔型

可能是小羚羊,黑猩猩和大猩猩

2000~2001

Gulu, MasinsiMbarara区,乌干达

乌干达

苏丹型

不明确

1996~1997

Booué, 加蓬

加蓬

扎伊尔型

黑猩猩

1996

约翰内斯堡,南非

南非

扎伊尔型

去加蓬旅行感染

1996

Mayibout, 加蓬

加蓬

扎伊尔型

黑猩猩

1995

基奎特,刚果民主共和国

刚果民主共和国

扎伊尔型

可能是果蝠

1994

Taï国家公园, 象牙海岸

科特迪瓦

塔伊森林型

黑猩猩

1994

Mékouka, 加蓬

加蓬

扎伊尔型

大猩猩

1979

恩扎拉和马地,苏丹

苏丹

苏丹型

不明确

1977

坦达拉,刚果民主共和国

刚果民主共和国

扎伊尔型

不明确

1976

Yambuku,刚果民主共和国

刚果民主共和国

扎伊尔型

可能是羚羊或猴子

1976

恩扎拉和马地,苏丹

苏丹

苏丹型

可能是果蝠

在中非,埃博拉病毒对大猿猴存在着自然感染。灵长类动物学家发现在2001年的加蓬埃博拉暴发前,在森林中有大量的动物尸体。此次暴发后,当地的大猩猩和黑猩猩种群数量大大下降,估计有数千只动物死于埃博拉。在2002年10月到2013年1月,8个大猩猩种群消失了(约143只)。在塔依森林和象牙海岸等地也有类似的观察与报道。

在非洲的森林羚羊和豪猪中也曾有疫情报告。从历史上看,雷斯顿埃博拉病毒只发现在非人类灵长类动物中暴发。但在2008年,菲律宾第1次发现家猪感染雷斯顿埃博拉病毒,该病毒与之前发现的同型病毒高度相似。6名负责饲养和屠宰的工人检出抗体但未发病,并造成人类隐性感染。 中国2011年的研究也证实上海农场中家猪感染了雷斯顿埃博拉病毒。在2011年2月至9月上海三家农场养殖家猪呈现猪繁殖与呼吸综合征症状后,研究人员除了检测猪繁殖与呼吸综合征病毒外,还进行了雷斯顿埃博拉病毒的检测。共从上海三家养猪场采集137头猪的脾脏标本,脾脏标本研磨后利用TRIzol试剂(Invitrogen, USA)提取总RNA,后使用RT-PCR方法进行扩增385-bp的目的片段。这些标本中,经检测4份标本雷斯顿埃博拉病毒阳性,阳性率为2.92%(4/137)。所有4份阳性标本是来源于8周龄以下的仔猪,而且4分标本同时检测出猪繁殖与呼吸综合征病毒,属于两种病毒复合感染。经过测序和序列比对、系统进化分析发现,4份雷斯顿埃博拉病毒核苷酸同源性为95.1%~97.2%。本项研究提示在上海家猪中存在雷斯顿埃博拉病毒感染。遗憾的是,并没有分离到雷斯顿埃博拉病毒。这些研究都提示其他潜在宿主的可能。这提示人类和上述动物可能是埃博拉病毒的终末宿主,而非自然储存宿主。非人灵长类动物(如大猩猩、黑猩猩)、森林羚羊和豪猪,以及果蝠等可能将埃博拉病毒传播给人类,但具体跨种传播的机制和过程尚不明确,也不能排除存在其他中间宿主的可能。

1983年在一次调查无出血热病史的正常人时,发现9.7%的人呈埃博拉抗体阳性,在森林居住者的年轻人中和雨林居住者中的阳性率最高。说明埃博拉病毒在非洲自然循环,且能够引起亚临床感染。抗体调查还显示,农村地区人群的抗体水平比城市人群高,猎人比农村人群高,因此,提示埃博拉病毒可能以某种形式在非洲某处藏匿着。

中 间 媒 介

目前科学家们还不能确定埃博拉病毒是否可以通过中间媒介动物进行传播。传播媒介是中间宿主比如节肢动物,只是机械地将病毒从储存宿主传播给易感者。例如登革病毒和黄热病病毒都可以通过节肢动物媒介-蚊子进行传播疾病。一些证据提示媒介昆虫在埃博拉病毒的传播中可能扮演着一定的角色:第一,埃博拉病毒核苷酸序列相对保守。即使与几十年前分离到的病毒相比,不同亚型病毒在核苷酸水平保持稳定。病毒这种稳定性特点使得病毒可以在多种宿主中维持。第二,埃博拉病毒通过患者污染的针头来传播,这类似于自然界中蚊子或其他节肢动物的叮咬。其他由节肢动物传播的病毒,一般也是不能通过直接接触或通过空气进行传播。第三,有些科学家通过实验验证埃博拉病毒可以通过节肢动物传播的假说。有研究者研究尝试在蚊子和蜱中接种雷斯顿埃博拉病毒,但是没有接种成功。然而,其他研究已经表明,马尔堡病毒可以在蚊子体内存活长达三周,但是病毒并没有复制。即使马尔堡病毒没有在蚊子体内复制,但是蚊子依然可以起到机械性传播病毒的作用。

埃博拉的可防特性

人们对埃博拉的恐惧来自于对其的不甚了解,虽然埃博拉具有很高的病死率,但其并非不可防控。

埃博拉病毒属丝状病毒科,长度为970nm,呈长丝状体,单股负链RNA病毒,有18959个碱基,相对分子质量为4.17×106。外有包膜,病毒颗粒直径大约80nm,大小100nm×(300~1500)nm,感染能力较强的病毒一般长(665~805)nm左右,有分支形、U形、6形或环形,分支形较常见。有囊膜,表面有8~10nm长的纤突,纯病毒粒子由一个螺旋形核糖核壳复合体构成,含负链线性RNA分子和4个毒力结构蛋白。较长的奇形怪状的病毒粒子相关结构可呈分枝状或盘绕状,长达10μm。

从上面对埃博拉病毒的介绍可以知道,其具有包膜,那么它就对化学药品敏感,75%乙醇、乙醚、去氧胆酸钠、β-丙内酯、福尔马林、次氯酸钠等消毒剂可以完全灭活病毒;同时EBOV虽然在常温下较稳定,对热有中等度抵抗力,56℃不能完全灭活,但60℃ 1h便可以破坏其感染性;紫外线照射2min可使之完全灭活。钴60照射、γ射线也可使之灭活。

再者,埃博拉经过证明是通过体液接触传播,还没有发现其通过空气传播的证据,这也就是说其可防可控,只要严格避免直接间接接触确诊患者体液就可以阻断埃博拉的传播。病毒主要存在于病人的体液(血液、排泄物、呕吐物、乳汁、尿液、精液等)中,因此对病人使用过的注射器、针头、各种穿刺针、插管等,均应彻底消毒,最可靠的是使用高压蒸气消毒法。埃博拉高危人群包括埃博拉出血热病人密切接触的人员如医务人员、检验人员、在埃博拉疫情现场的工作人员等,在与上述人员接触时要严格遵守相关规定做好防护措施。

同时我们也要看到,虽然埃博拉通过体液传播,但其致病力特别强,实验表明1~10个病毒就可以感染人;再者其潜伏期2~21天,比较长,这也就增加了对病毒携带者的管控难度。

本文由安静摘编自科学出版社2015年1月出版、杨瑞馥等主编现代瘟疫——埃博拉病毒病》。

现代瘟疫——埃博拉病毒病是中国援助塞拉利昂抗击2014年埃博拉疫情的第二批实验室检测队和医疗队队员在弗里敦抗埃前线的心血结晶。作者在完成危险而艰巨的埃博拉实验诊断和临床救治任务的同时,全面总结了埃博拉病毒病发现以来的病毒学、流行病学、生态学、致病机制、免疫机制、疫苗与药物、检测与鉴定、临床救治、疫情防控以及生物安全操作等的研究进展和实践经验,对埃博拉病毒及其所致疾病的研究前景进行了积极展望,对亟待解决的问题进行了深入探讨。

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转载本文请联系“科学出版社(微信ID:sciencepress-cspm)授权同意。转载请在文前注明:本文转载自由科学出版社出版,杨瑞馥等主编《现代瘟疫——埃博拉病毒病》一书




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