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西尼罗河病毒:我来,我征服 精选

已有 6111 次阅读 2012-9-8 10:38 |系统分类:科普集锦| 健康, 医学, 病毒, 西尼罗河病毒

1999年的夏天,特蕾西·麦克纳马拉(Tracey McNamara)有了新的烦恼。身为纽约布朗克斯动物园(Bronx Zoo)的主管兽医,她的职责是在动物死亡的时候找出幕后的真凶。最近动物园附近出现了死亡的乌鸦,使她不禁猜想是否是某种在城市传播的新病毒所致。如果答案是肯定的话,动物园里的其他动物可能也正面临着威胁。

五一劳动节的周末过后,麦克纳马拉的担忧成了现实:三只火烈鸟、一只野鸡、一只秃鹫和一只鸬鹚突然死亡。鸟的尸体经检查都发现具有脑出血的症状,暗示着它们可能是被同一种病原体杀死。但麦克纳马拉并不能确定这是什么病原体,她将组织样品寄给政府的相关实验室。实验室的科学家经过数周的检测,对比了多种可能的病原体,但仍没有确切的结果。

与此同时,皇后区的医生们也遇到了令人担忧的情况,即脑炎病例的突然增加。正常来说,每年整个纽约市大概有9个这样的病例,但在1999年8月,皇后区的医生们在一个周末里就遇到了8个病例。夏季接近尾声的时候,更多的病例出现。一些病人的发烧症状非常严重,以至瘫痪。截止到九月份,已有9名患者死亡。最初的检测指向了一种名为圣路易斯脑炎的病毒疾病,但后来的检测结果并不相符。

当医生们正努力寻找突破的时候,麦克纳马拉终于找到了自己手上问题的答案。位于爱荷华州的国家兽医服务实验室从死亡鸟类组织中成功地培养出了病毒。这种病毒与圣路易斯脑炎病毒非常相似。麦克纳马拉猜想这是否是一种人禽共患病毒。她说服疾病控制与预防中心对病毒的遗传信息进行分析。9月22日,疾控中心的研究人员惊讶地发现,这些鸟类并非死于圣路易斯脑炎病毒,而是因西尼罗河病毒而殒命。这是一种能同时感染鸟类和人类的病毒,以前只在亚洲的部分地区、欧洲和非洲发现。没有人会想到布朗克斯动物园的鸟类会死于一种从未在西半球出现过的病毒。

与此同时,公共卫生专家们也觉得是时候扩大对脑炎病例的研究范围了。两个团队,疾控中心和加州大学欧文分校的伊恩·利普金(Ian Lipkin)的团队,都从人体的病毒中分离到了遗传物质。这与杀死鸟类的是同一个凶手:西尼罗河病毒。研究人员也再一次惊讶地发现,无论是北美还是南美,之前还从没有人感染过这种病毒。

美国是众多致病病毒的家园,其历史长短不一。当人类在一万五千年前第一次涉足西半球时,就随身携带了相当数目的病毒。人乳头瘤病毒即是一例,该病毒的结构上还保留着古老的迁移印记。美洲原住民彼此之间的人乳头瘤病毒区系相较世界其他地区而言,联系更为紧密。它们在新世界之外关系最近的病毒株来自亚洲,而美洲原住民与亚洲人的关系也最近。

哥伦布发现新大陆引发了新病毒向美洲传播的又一轮高潮。欧洲殖民者带来了诸如流感和天花等病毒,使美洲原住人口大规模死亡。以后的数个世纪,更多的病毒渡海前来。艾滋病毒在1970年代来到美国,而在二十世纪末段,西尼罗河病毒成为美国最新的外来病毒之一。

然而,距离西尼罗河病毒首次被发现也才过了仅仅六十多年的时间。1937年,乌干达西尼罗河区的一位妇女因奇怪的发烧症状前往医院就诊,医生从她的血液中分离出了一种新的病毒。之后数十年,科学家在近东、亚洲和澳大利亚等地的许多病人身上发现了这种病毒。而且这种病毒并不单单依靠人类存活,研究者在许多鸟类身上也找到了这种病毒,其在鸟类身上的增殖数量也远高于人类。

一开始人们并不知道病毒是如何在人群中或者鸟类间,甚至人与鸟之间传播的,直到科学家在蚊子身上也发现了这种病毒,谜题才得以解开。携带病毒的蚊子叮咬鸟类的时候,注射器状的口器刺破皮肤,西尼罗河病毒随着蚊子的唾液进入鸟的体内。病毒首先侵入鸟的皮肤细胞,包括具有防御疾病功能的免疫系统细胞。感染病毒的免疫细胞蠕动至淋巴结,在那里释放出病毒,导致更多的免疫细胞感染。受感染的免疫细胞从淋巴结进入血管以及脾脏、肾等器官。几天之内,病毒就可以在鸟体内增殖至数十亿。但光有数量是不行的,它们还需要其他媒介,才能突破鸟的身体向外传播。必须有一只蚊子来叮咬受感染的鸟,吸入部分含有病毒的血液。一旦进入蚊子体内,病毒便会入侵中肠的细胞,在那里病毒就能被运送到蚊子的唾液腺,为进入下一只鸟的体内做好准备。

像西尼罗河病毒这种需要介质传播的病毒,往往具有强大的适应性以完成其生活史。蚊子和鸟类是两类截然不同的宿主,拥有不同的体温、免疫系统和解剖结构。西尼罗河病毒必须能够在两种不同的环境中生存才能完成增殖的使命。也由于这种适应性,这类病毒给医生以及公共卫生专家们提出了特别的挑战。无论是人还是鸟类,各个宿主之间的关系并不是那么紧密,蚊子实际上成为了病毒的“翅膀”。

对西尼罗河病毒的基因研究揭示其最早出现在非洲。旧世界的鸟类在从非洲向其他大陆的迁徙过程中,不断将病毒传给新的鸟类物种。与此同时,西尼罗河病毒也感染了人类。在东欧,该病毒的爆发导致了数起脑炎流行的事件。1996年,罗马尼亚有9万人感染了西尼罗河病毒,最终17人死亡。这些新的流行病事件,先是出现在欧洲,接着是西半球,可能与当地的人口之前从未遇到过这种病毒有关。相比之下,非洲的民众可能在幼年时已感染过西尼罗河病毒,因而对其有了一定的免疫。

说回来,新大陆在如此长的时间里能幸免于西尼罗河病毒的骚扰着实让人吃惊。从大西洋和太平洋渡海而来的人流在数量上并不足以将病毒携至美洲。科学家还不能完全确定1999年该病毒最终是如何登陆纽约的,但也有了几条线索。在基因上,新大陆的西尼罗河病毒与1998年以色列鸟类中爆发的病毒关系最近。有可能就是宠物走私者将感染的鸟类从近东地区带到了纽约。

就其自身而言,单单一只感染病毒的鸟并不能引发全国规模的疫病流行。病毒需要媒介进行传播。对西尼罗河病毒来说,美国境内有62种蚊子可以成为其宿主。鸟类宿主的数量更多,美国境内有150种鸟类能够携带西尼罗河病毒。一些种类如知更鸟、冠蓝鸦和美洲家朱雀等,更是极好的“病毒温床”。

从鸟到蚊子,再从蚊子到鸟,西尼罗河病毒在短短4年之内就遍布了整个美国,因此而染病的人也不断增多。在美国,约85%的感染者没有出现症状,余下15%的人群中出现了发烧、皮疹以及头痛的症状,其中38%的人需要就医,平均住院5天。每150名感染者中有1名最终患上脑炎。1999年至2008年间,美国的医生记录了28961例西尼罗河病毒感染,其中1131例死亡。

一到达美国,西尼罗河病毒就立即无缝接合进当地的生物链,由鸟类和蚊子在漫长进化史中形成的生物链。春季,知更鸟及其他鸟类孵化出新的一代,脆弱的幼鸟成为带病毒蚊子的绝佳目标。到了夏季,许多鸟儿体内已经充满了西尼罗河病毒,反过来使蚊子感染病毒的比例急剧上升。这也是每年人类病例出现最多的时期。接着,随着气温下降,蚊子死亡,病毒也停止了传播。病毒是如何躲过北美冬季的?目前尚不知其确切原因。可能之一是美国南部幸存的少量蚊子给病毒提供了最后的庇护所,那里的冬天没有那么严酷。另一种可能是,蚊子的卵也感染了西尼罗河病毒,当第二年春季来临时,新一代的蚊子就已经具有了传播病毒的能力。

贝斯以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)的乔纳森·索伟罗(Jonathan Soverow)及其团队检查了2001年至2005年发生的1万6千例西尼罗河病毒感染,发现疾病流行通常发生在大雨、潮湿以及高温的时候。闷热的雨天能使蚊子的繁殖速度加快,并延长其繁殖季节,同时也促进了蚊子体内的病毒生长。

不幸的是,我们在未来还将遇到越来越多这样的天气。二氧化碳及其他温室气体正在使美国的平均温度升高,气候学家预测接下来的十年里温度将以更快的速度继续上升。西尼罗河病毒已经在新的家园定居下来,我们则帮它们把家园变得更加舒适。

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最近西尼罗河病毒似乎又有点热门,特应景地把Carl Zimmer的一篇文章(West Nile Virus: The Stranger That Came To Stay)翻译了过来。摘自他的A Planet of Viruses


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