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123 狂犬病的生命周期、传播和发病机制

已有 1872 次阅读 2020-6-7 11:01 |个人分类:狂犬病基础|系统分类:科普集锦

 

1. 摘要 1

2. 介绍 1

3. 丽莎病毒的分类和流行病学 2

4. 基本病毒生命周期 4

5. 传播和发病机制 5

6. 狂犬病诊断 6

7. 全球努力消除由犬传播的狂犬病 6

 

1. 摘要

几个世纪以来,狂犬病一直影响人类,并继续成为临床症状出现后病死率接近100%的少数病原体之一。狂犬病病毒RABV)与丽莎(Lyssavirus )病毒属的所有相关病毒一样,是通过被感染动物咬伤传播的。丽莎病毒具有很强的嗜神经性,因此通常需要突破皮肤屏障才能进入和感染神经系统。家犬是全球狂犬病病毒的主要宿主,99%的人类病例都与被感染的咬伤有关。丽莎病毒主要通过唾液排出体外,因此,尽管咬伤似乎是最有效的传播机制,但也有报道称,包括器官移植在内的罕见替代传播途径。尽管病死率接近100%,但暴露后干预可以防止临床疾病的发生和由此引起的死亡。狂犬病疫苗已经有100多年的历史了,有各种剂型、规格的狂苗可以获得,当在临床前给药时,必须要时联合使用狂犬病免疫球蛋白等被动免疫制剂,狂犬病是完全可以预防的。然而,在流行地区,暴露后疫苗和免疫球蛋白的成本和可获得性往往排除了它们的使用,狂犬病的发展伴随着在流行国家报告的高死亡率。对预防和治疗狂犬病的有效而廉价的广谱疫苗和生物制品的需求仍然是未来发展的一个重要问题。

此外,缺乏适当的报告系统意味着狂犬病报告严重不足,疾病负担可能相当高。本章讨论了狂犬病分类、流行病学和病原的基础,强调了在我们对这一重要病毒的理解中可能需要改进的领域。

2. 介绍

狂犬病是一种古老的人畜共患疾病,由单股负链病毒目、弹状病毒科,狂犬病病毒属引起。狂犬病历史上通过在一些临床病例中观察到的对水的极度恐惧而描述而来,最常见的是在被攻击性动物(最常见的是患狂犬病的)咬伤后传播。几个世纪以来,狂犬病一直影响人类,第一次对狂犬病的描述记录在公元前4世纪。狂犬病病死率接近100%,已经影响了人类历史,并仍然是全球最可怕的病原之一。虽然丽莎病毒属的所有成员都能够引起狂犬病,但只有原型丽莎病毒,即狂犬病病毒(RABV),才是人类和动物的真正重要病原体,每年估计有60,000人死于狂犬病。大多数人的死亡发生在非洲和亚洲,那里的病毒是地方性的。尽管死亡人数如此之多,但动物和人类狂犬病都是完全可以预防的。在19世纪,在一段被广泛认为是疫苗接种的黎明时期,路易斯·巴斯德开发了第一种狂犬病疫苗。自第一种人用狂犬病疫苗研发出来后的100年中,狂犬病疫苗基本保持不变,仅通过建立细胞培养技术制备的疫苗来替代神经组织来源疫苗,从而改变了产品的安全性。这些疫苗中,为人类保护建立了中和抗体0.5IU/ml的阈值,该阈值被认为是保护性病毒中和抗体(VNA)反应的指示性阈值。尽管现有的中和试验对定义可被视为保护性水平的VNA滴度下限不敏感,但0.5IU/ml的临界值已被普遍接受为代表针对狂犬病病毒的保护性免疫的标准参数。当然,另外15种丽莎病毒的发现表明,需要对整个属的中和滴度进行彻底的评估。对于犬的疫苗接种,有几种疫苗制剂可供选择,尽管肠胃外疫苗接种在后勤上具有挑战性,仍然是最容易采用的疫苗接种方式。当然,在实行犬有主人管理的地方,肠胃外疫苗接种和血清学滴度的评估在进行中。在流浪犬经常大量存在的流行地区,包括口服疫苗在内的选择已被提出,尽管采用犬许可证和负责任的所有权来减少流浪犬的数量是这些地区狂犬病控制的唯一可行的未来选择。

3. 丽莎病毒的分类和流行病学

丽莎病毒属的原型病毒是RABV。然而,尽管RABV是导致人类死于狂犬病的最显著的原因,但其他丽莎病毒也能够引起狂犬病,并导致人类和动物死于这些病毒。丽莎病毒属成员总共有16个,其中大多数丽莎病毒是在蝙蝠中发现的。尽管除狂犬病外,与丽莎病毒感染相关的死亡人数可以忽略不计,但在狂犬病流行区,对丽莎病毒种类进行分类所需的诊断工具普遍缺乏,因此丽莎病毒的确切流行病学尚不清楚。此外,虽然现有的狂犬病疫苗能够刺激VNA反应,保护免受RABV的侵害,但对其他丽莎病毒的保护作用尚不明确,而且对于特定的丽莎病毒种类,人们承认目前的人类疫苗在预防临床疾病和死亡方面完全无效。从抗原的角度来对丽莎病毒进行进化分群,这可以反映丽莎病毒属的疫苗保护数据。所有系谱病毒都被认为是由狂犬病疫苗接种后产生的VNA反应所中和的。对于系谱和系谱Ⅲ病毒,狂犬病疫苗接种要么提供最低限度的保护,要么不提供保护。根据核蛋白(N基因)的系统发育分析的分类和病毒进化树在图1中详述。

尽管RABV及其引起的疾病的可怕表现塑造了人类的许多元素,但对剩下的丽莎病毒的描述是相对较新的。尽管RABV生命周期和临床疾病的基本特性已有明确定义,但仍需要经验数据来进一步了解丽莎病毒。从流行病学角度来看,RABV在全球范围内存在,所有哺乳动物都被认为是易感的,尽管临床疾病的发展可能取决于感染剂量、所涉及的病毒种类和暴露的病毒宿主。通常在病毒流行地区的家犬特别是流浪犬,是病毒的主要宿主,几乎所有向人类传播的事件都与被感染的的咬伤有关。据报道,人类感染的其他机制可能与标准的咬伤暴露不同,包括罕见的器官移植事件和与暴露于蝙蝠,在这种情况下,通过未知的暴露可能发生隐性感染。从流行病学的角度来看,丽莎病毒流行病学的一个令人困惑的特点是不同丽莎病毒在全球的分布。狂犬病病毒已在全球陆地食肉动物中检测到,尽管蝙蝠感染似乎仅限于美洲的蝙蝠,在美洲,食虫、食果和吸血蝙蝠存在感染的周期。在旧大陆(泛指美洲之外的亚非欧三大洲),虽然陆地食肉动物维持RABV流行,但在那里的蝙蝠中从未检测到它。相比之下,剩下的15种丽莎病毒只在旧大陆被发现,蝙蝠感染占优势。这种遗传上不同的丽莎病毒包括欧洲范围内的欧洲蝙蝠狂犬病病毒 1 型EBLV-1) 2 型EBLV-2)、伯克罗蝙蝠病毒(Bokeloh bat lyssavirus)和莱里达蝙蝠丽莎病毒(LLEBV, Lleida bat lyssavirus)Aravan病毒(ARAV,Aravan virus)、Khujand病毒(KHUV,Khujand virus)、Irkut病毒(IRKV,Ikoma lyssavirus),亚洲各地的Gannoruwa病毒(Gannoruwa bat lyssavirus)和西高加索蝙蝠病毒(WCBV,West Caucasian bat virus);非洲各地的Duvenhage病毒(DUVVDuvenhage bat lyssavirus)、Shimoni 蝙蝠病毒Shimoni bat lyssavirus,)Irkut 病毒Ikoma lyssavirus)Lagos蝙蝠病毒(LBVLagos bat lyssavirus)、Mokola病毒(MOKVMokola Lyssavirus)和澳大利亚蝙 蝠狂犬病病毒ABLV,Australian bat lyssavirus)。有趣的是,在美洲从未检测到这些丽莎病毒。然而,丽莎病毒流行病学的其他特征仍然是一个驳论,特别是RABV“世界性”毒株的起源和随后该毒株在世界范围内的传播是否存在于旧世界或新世界。





 


1丽莎病毒属的全球成员

4. 基本病毒生命周期

丽莎病毒是一组非节段负链RNA病毒,基因组长11-12kb,仅编码以下保守基因序列中的五个结构蛋白:核蛋白(N)、磷酸蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白(G)和大聚合酶蛋白(L)。在丽莎病毒基因组中的核苷酸保守性很高,观察到在整个基因组中最大60%的差异。基因长度和基因间间隔区域通常也很保守,遵循如下概述的共同所有负链非节段病毒的基本复制策略。基因组RNA以完全被包裹的RNA分子的形式存在,通过N蛋白包裹而免受严酷的细胞浆环境的影响。负链RNA基因组作为信使RNA的模板,信使RNA是由包括与RNA结合的NPL蛋白的转录酶复合物产生的。核糖核酸复合物包裹在N蛋白中,与PL蛋白结合,代表了这些病毒的最小复制单位——核糖核蛋白复合物(RNP)。病毒信使核糖核酸的转录导致病毒蛋白的产生,信使RNA在宿主细胞核糖体上被翻译。细胞内病毒蛋白的积累有助于从转录活性到复制活性的转换,由此聚合酶产生共转录包裹的全长正链基因组RNA链。然后,这些复制中间体作为模板产生新生的基因组负链RNA,该RNA作为新生的感染性病毒体被包裹并从细胞中释放出来。

5. 传播和发病机制

丽莎病毒最有效的传播途径是接触含病毒的唾液,唾液必须穿过皮肤屏障才能感染,尽管传播也可以通过接触粘膜进行。一旦病毒进入宿主,它进入外周神经,并通过逆行轴突运输转移到中枢神经系统的神经元。一旦进入中枢神经系统,病毒就会复制,随着它在大脑中传播,导致临床疾病的发展。行为的改变是这种复制的结果,疾病的两个主要结果是:狂躁和麻痹性狂犬病。虽然两种结果的晚期疾病可能不同,但感染的早期阶段可能类似于咬伤部位感觉异常和/或瘙痒。此外,在疾病发展为狂躁性或麻痹性临床症状之前,可能会出现失调、发热和抑制性痉挛。死亡原因通常被认为是心力衰竭,尽管大脑内的复制会导致多器官系统衰竭。对于狂犬病来说,虽然没有症状被认为是狂犬病的特异性症状,但是在人类和动物中发病机理已经被很好地确定,因此只有实验室确认可以证明丽莎病毒是致病因子。在诊断能力不能确认丽莎病毒株存在的地区,感染可能被认为是由其他传染因子引起的或医学原因。对于其它的丽莎病毒,其发病机制尚不明确,只有少数人类病例与感染有关。其中,欧洲和澳大利亚蝙蝠病毒感染的记录最为广泛,因为它们发生在具有足够医疗保健和诊断能力的国家,从而能够在整个疾病过程中评估受感染的个体。如狂犬病所见,可观察到一种导致死亡的进行性脑炎。在无狂犬病地区的人群中出现如此高比例的病例后,针对与蝙蝠的暴露提出了几项建议,包括在处理任何蝙蝠时进行暴露前免疫和使用个人防护装备。在尚未报道人类感染的地方,丽莎病毒的种类仅限于蝙蝠种类,这些丽莎病毒的流行病学定义不清。当然,许多丽莎病毒只作为单一的分离株存在,因此,关于它们的进化和全球分布的信息是有限的。基于旧大陆丽莎病毒的遗传异质性,推测丽莎病毒的进化起源起源于古北极地区,这一假设与先前提出的起源非洲”的假设形成了直接对比。这一新的假设导致了一种观点,即在病毒宿主从翼手目动物转变为哺乳动物物种之前,新世界RABV是从旧大陆的一个最近的共同祖先进化而来的,可能是在同一地区蝙蝠宿主中。很明显,来自世界不同地区的新的、表型上和遗传上不同的丽莎病毒的不断发现阻碍了对丽莎病毒进化的有意义的评估,尤其是在检测到的分离株数量仍然很少的情况下。

6. 狂犬病诊断

在流行地区,由于普遍缺乏诊断能力,因文化习俗,拒绝在死后提交诊断材料,狂犬病的诊断具有挑战性。狂犬病诊断的最佳样本是只能在死后提取的大脑材料,尽管包括唾液拭子和颈部皮肤活检在内的生前检测选项已显示出实用性。对于人类狂犬病的诊断,对大脑取样的要求是有问题的,因为在流行地区对死者的尸检在文化上通常是不可接受的,而且这种明确的诊断也很少在进行。如前所述,这可能引起狂犬病的误诊。为此,在消除狂犬病的斗争中高度优先是在动物和人类健康中心建立诊断基础设施,使流行地区能够使用国际认可的诊断工具在死前和死后准确诊断感染。分子技术和下一代测序的技术发展已经彻底改变了诊断传染性病原体的能力,尽管这种技术在资源有限的地区经常缺乏。未来的努力应侧重于通过提供工具和培训使流行地区的诊断医生能够准确诊断丽莎病毒感染。最简单地说,本地诊断可以在国家或国际参考实验室进行确认。

7. 全球努力消除由传播的狂犬病

世界卫生组织(WHO)和世界动物卫生组织(OIE)规定,人和动物狂犬病应被视为应报告的疾病,这是计划消除由犬传播的狂犬病的重要第一步。作为第一阶段,应启动一个诊断和监测系统,以确保动物和人类狂犬病病例的准确报告和通知。然而,尽管有这一重要的定义,但流行地区往往缺乏实验室基础设施,无法及时报告病例。为此,流行地区的政府应该采取一种循序渐进的方法来消除犬类狂犬病,这种方法将结构化路径上的可实现目标与消除疾病联系起来。

WHOOIE和联合国粮食及农业组织(FAO)倡导到2030年消除由传播的人类狂犬病。这一目标是千年发展目标的一部分,目的是在世界资源有限的地区减少因贫困和可预防的儿童传染病引起的死亡,尽管狂犬病被认为是一种被忽视的热带疾病,但人的生命负担和暴露后预防资源的成本将狂犬病置于高度优先地位。粮农组织与OIE和世卫组织合作,进一步开发了消除狂犬病的渐进控制途径,其中最后阶段是保持人类和动物群体免于狂犬病。由于绝大多数人类狂犬病病例是在被受感染的咬伤后出现的,如果这一目标成功的话,将几乎根除陆地上的狂犬病,因为这种疾病的野生动物宿主被认为只占人类病例的一小部分。然而,根据消除由犬介导的狂犬病改进的狂犬病监测可能表明某些栖息于森林的动物宿主比其他宿主更重要,并且其他丽莎病毒也对人类和动物健康构成严重威胁。西欧和北美成功消除了家养动物的狂犬病,这证明了消除这种疾病的影响。然而,在北美继续存在的森林狂犬病突出表明,需要改进野生动物狂犬病疫苗接种策略,以消除这一剩余的威胁。目前还不清楚在非洲和亚洲的流行地区,这种情况会出现多少,在那里,流浪是主要的宿主,野生动物病例很少报道。然而,从长远来看,类似的因素可能会影响狂犬病的消除策略。尽管消除陆地狂犬病是一个可实现的目标,同时伴随着全球人类狂犬病病例的减少,但在蝙蝠种群中消除丽莎病毒的选择仍然具有挑战性。因此,与消灭天花和牛瘟相比,从所有哺乳动物宿主中真正消灭丽莎病毒被认为是目前无法实现的。

显然,消除狂犬病的相关因素包括需要注意的复杂障碍。从家犬中消除RABV将大大减少人类狂犬病,但这取决于人类和兽医基础设施的发展,这将支持持续一致的消除计划。为了在全球范围内消除由犬传播的狂犬病,估计需要超过63亿美元的投资。通常,犬群管理中的文化和行为转变很容易消除这一障碍。疫苗覆盖率达到70%被定义为疫苗接种可以中断病毒在流浪犬社区传播链的截止点,因此,负责任的所有权犬要有主人和疫苗接种是一个简单的机制,能够预防人类狂犬病。在广泛的流浪犬活动的地方,流浪犬种群的口服疫苗接种已经被提议作为肠胃外疫苗接种的补充措施,但是以这种方式递送疫苗是具有挑战性的,正如任何免疫应答的疫苗接种后评估一样。尽管从西欧消除了森林动物狂犬病已经证明了口服疫苗接种计划的效用,但在犬中实现疫苗的充分咀嚼以使其充分暴露和血清转化的挑战仍然是一个可克服的障碍。在一个犬介导的狂犬病已经被消除的时代,其他丽莎病毒的全部影响可能会被进一步定义,因此,在经济上受限制的国家可能需要开发可以负担得起的优化的、交叉反应的广谱丽莎病毒疫苗,尽管它们不太可能引起人们的兴趣,除非证明其他丽莎病毒在引起人类狂犬病病例方面的实质性威胁。

致谢:

本章节:Rabies Life Cycle, Transmission and Pathogenesis

作者:Ashley C. Banyard and Anthony R. Fooks

来源:本内容翻译自《Rabies and Rabies Vaccines》,翻译该章节完全出于个人兴趣,不用做其它。

原书:ISBN 978-3-030-21083-0 ISBN 978-3-030-21084-7 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-030-21084-7




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