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病原生物学出版教材-文字教材:高级医学微生物学(主编)第16章 人兽共患的病原微生物
来源:南方医科大学精品课程网 更新:2013/9/13 字体:

第16章  人兽共患的病原微生物

人兽(畜)共患病(Zoonosis)是指在自然条件下,由共同病原体引起的可以在人和脊椎动物(如家禽、家畜、野生动物)之间传染的疾病。人兽共患病不仅对人类生命构成严重威胁,而且会使农业、畜牧业及旅游业遭受重创。例如,几年前“疯牛病”使英国数百万头牛被焚烧或掩埋;2000年 “猪脑炎病毒”使马来西亚50万头猪被捕杀;2001年初欧盟国家暴发的口蹄疫导致几百万头牲畜被宰杀销毁。鉴于人兽共患的病原微生物的巨大危害性,有必要对它们加以深入研究。

第一节  人兽共患病概述

引起人兽共患病的病原微生物有真菌、细菌、螺旋体、立克次体、衣原体、病毒等。其中真菌能引起曲霉菌病等;细菌能引起结核病、布鲁菌病炭疽鼠疫等;螺旋体能引起钩端螺旋体病莱姆病等;立克次体能引起Q热、螨虫病、恙虫病、斑点热、斑疹伤寒等;衣原体能引起鹦鹉热;病毒能引起狂犬病、脑炎、出血热、口蹄疫、流行性感冒黄热病等;朊粒能引起疯牛病、克-雅病。

一、分类

到目前为止,已发现的人兽共患病约有200多种。

按病原体储存宿主分类  在人兽共患病中,绝大部分是以动物作为病原体的储存宿主,人作为病原体储存宿主的较少见,据此可将人兽共患病分为:①以动物为主的人兽共患病,如狂犬病、鼠疫、布鲁菌病等;②以人为主的人兽共患病,如人性结核病、甲型流感等;③人与动物并重的人兽共患病,如钩端螺旋体病、日本血吸虫病等;

按病原体生活史分类  依据病原体生活史中是否需要人或其他脊椎动物、无脊椎动物参与,可分为:①直接型人兽共患病,如结核病、钩端螺旋体病、口蹄疫、狂犬病、布鲁菌病等;②循环型人兽共患病,如猪囊虫病、牛绦虫病等;③媒介型人兽共患病,如恙虫病、森林脑炎等虫媒传染病;④腐生型人兽共患病,如隐球菌病、曲霉菌病、炭疽等。

按主要传染源分类  根据传染源的不同,可分为:①以家畜为主要传染源的人兽共患病,如布鲁菌病、弓形虫病等;②以野生动物为主要传染源的人兽共患病,如鼠疫、肾综合征出血热等许多自然疫源性传染病;③以禽类、玩赏动物、鱼类、寄生动物等为主的人兽共患病。动物作为传染源的危害程度取决于人类与感染动物接触的机会以及环境因素等。此分类法有助于防治工作的开展。

二、流行特征

传染源  以人为传染源的人兽共患病较少,多数以动物为传染源。传染源向外排出病原体的途径可通过粪便、尿液、分泌物、唾液、乳汁排出等。

传播途径  主要包括:①消化道传播,如沙门菌病、弯曲菌病等;②呼吸道传播,如流行性感冒,肺鼠疫、炭疽等;③接触传播,如狂犬病、布鲁菌病;④节肢动物叮咬传播,如登革热、黄热病、森林脑炎、流行性乙型脑炎等。

易感性  人和动物对人兽共患病都易感,但易感程度不尽相同。有些人兽共患病在动物多呈隐性感染,而在人常表现出明显的临床症状。易感性的高低与病原体的种类、毒力的强弱,以及易感宿主的遗传背景、免疫状态等因素有关。

影响传播的因素  随着社会的发展,人和动物种群流动性不断增加,与受污染的食物、水、病原体储存宿主或媒介频繁接触,从而增加了感染机会。国际间的贸易往来为人兽共患病通过畜产品、禽产品从一个国家(或地区)传播到另一个国家(或地区)提供了可能。另外,不同民族和地区的生活、饮食等卫生习惯也是造成人兽共患病流行的重要因素。

三、预防与控制

由于大多数人兽共患病对公共卫生、经济发展、社会稳定有巨大影响,因此预防和控制须动员国内和国际力量,主要措施包括:动物感染监测;消灭和控制感染动物;检查和治疗病人;切断病原体由野生动物传给家畜,由家畜传给人以及人与人之间的传播途径;预防接种保护易感人群,减少病原体扩散。国家间的措施还包括加强国境检疫,严防病原体由国外传入,以及加强不同地区和国家间疾病监测信息资料的交流等。

四、生物武器与基因武器

生物武器(biological weapon)  是指以生物战剂使人致病造成伤害的武器,是装填有生物战剂的弹药和施放装置的统称。目前公认的生物战剂有30余种,可分为六类:细菌、病毒、立克次体、衣原体、真菌和毒素(表16-1)。可能用于生物武器或恐怖活动的生物因子绝大多数为人兽共患的病原微生物。病死率大于10%的称为致死性战剂,病死率小于10%的称为失能性战剂。使用生物武器进行战争或伤害人群或破坏动植物的活动称为生物恐怖(bioterrorism)。例如,美国2001年9.11恐怖袭击之后出现的炭疽邮件事件,造成22人感染,5人死亡。

表16-1 可能使用的生物战剂及其所致疾病

分  类

菌  种

所致主要疾病

细菌

病毒

真菌

立克次体

衣原体

细菌毒素

炭疽芽胞杆菌(B.anthracis)*

鼠疫耶氏菌(Y.pestis)*

猪布鲁菌(B.suis)

羊布鲁菌(B.ovis)

霍乱弧菌(V.cholerae)

土拉弗氏菌(F.tularensis)*

鼻疽假单胞菌(B.mallei)

类鼻疽假单胞菌(B.pseudomallei)

鼠伤寒沙门菌(S.typhimurium)

伤寒沙门菌(S.typhi)

志贺菌属(Shigella species)

小肠结肠炎耶氏菌(Y.enterocolitica)

肠出血型大肠埃希菌(enterohemorrhagic E.coli)

天花病毒(smallpox virus)*

埃博拉病毒(Ebola virus)*

拉沙病毒(lassa virus)*

马尔堡病毒(Marburg virus)*

人类免疫缺陷病毒

(human immunodeficiency virus)

SARS冠状病毒(SARS-co virus)

黄热病病毒(yellow fever virus)

汉坦病毒(hantavirus)

禽流感病毒(avian influenza virus)

脑炎病毒(encephalitis virus)

登革病毒(dengue virus)

森林脑炎病毒(Russian spring-summer virus)

荚膜组织胞浆菌(C.capsulatus)

Q热柯克斯体(C.burnetii)

普氏立克次体(P.prowazekii)

立氏立克次体(P.rickettsii)

鹦鹉热衣原体(C.psittaci)

肉毒毒素(botulinum)*

葡萄球菌肠毒素(staphylococcal enterotoxin B)

白喉毒素(diphtheria toxin)

志贺毒素(shiga toxin)

伤风毒素(tetanus toxin)

产气荚膜梭菌肠毒素(C.perfringens enterotoxin)

炭疽

鼠疫

波浪热

波浪热

霍乱

土拉热

鼻疽病

类鼻疽病

食物中毒

伤寒

细菌性痢疾

小肠结肠炎

出血性腹泻、溶血性尿毒综合征

天花

埃博拉出血热

拉沙热

马尔堡热

艾滋病

严重急性呼吸系统综合征

黄热病

肾综合征出血热、汉坦病毒肺综合征

禽流感

病毒性脑炎(如乙型脑炎)

登革热、登革出血热

森林脑炎

荚膜组织胞浆菌感染

Q热

流行性斑疹伤寒

洛矶山斑点热

鹦鹉热

食物中毒

食物中毒

白喉

溶血性尿毒综合征

破伤风

食物中毒

*:为危险性强、致死率高的甲类生物战剂

生物战剂的标准主要有:①毒性大,传染性强,感染后发病快,症状严重,病死率高,且不易诊断和治疗;②最好能使人、畜均感染发病;③有多种传播途径,传播速度快;④耐热、耐日光、耐干燥,施放后能在外环境中存活较久,且能维持较高的致病力;⑤便于大量生产、运输和长期保存;⑥在施放地区,有能长期保存这些生物战剂的昆虫或小动物;⑦使用者已有预防和治疗方法,而对方暂时没有。

危害性最大的4种生物战剂是天花病毒、炭疽芽胞杆菌、鼠疫耶氏菌和肉毒毒素。其中,天花病毒是最危险的,可通过呼吸道和皮肤接触在人与人之间传播。传染性极强,毒性极大,致死率高,而人类对天花的抵抗力日益下降。炭疽芽胞杆菌分布广泛,容易大量生产。炭疽芽胞杆菌的芽胞抵抗力强,可以抵抗高温、干燥的自然环境,在土壤中可存活几十年。芽胞直径为2μm,易于在空气中传播并吸入肺中。另外,感染早期的患者无明显临床症状,由呼吸道感染的肺炭疽的病死率高达80%。因此,炭疽芽胞杆菌是第1位的战略性生物武器。在一个50万人口的城市中,施放50kg炭疽芽胞杆菌芽胞,在顶风条件下沿线的2km内可造成12.5万人感染,9.5万人死亡。

基因武器  随着高技术不断在军事领域的应用,近年来一些国家在生物武器的基础上,按照作战需要,制造出“基因武器”。基因武器,即基因工程生物武器,是用基因工程技术手段,对生物战剂(细菌、病毒、立克次体等)进行有目的的修饰或改造,制造出自然界没有的新生物,并武器化。基因武器成本低廉、难以防治、特异性强、杀伤力大、心理威慑力大。

可能的基因工程技术手段有:微生物基因修饰、嵌合病毒、毒素基因重组等。经过修饰或改造的生物战剂,可以克服传统生物战剂的固有缺陷,例如,在一些本来不会致病的或致病力弱的微生物中植入毒力基因(包括动物、植物、微生物毒素),培育出新的毒力更强的致病微生物;提高其对环境(温度、湿度、阳光等)的耐受性;在一些致病微生物中植入能对抗普通疫苗的基因或耐药基因,改变其抗原性,使原有检测措施失灵,防护疫苗无效,或增强其耐药性,使原有预防和治疗药物无效;改变其遗传特征,蒙蔽和逃避指控和核查,以及增强可控性,使其在自然界不易扩散和不稳执业护士网定,后果可控,而使用者自身可以采取有效的防护措施。

可针对某个特定民族或种族群体研制出“种族基因武器”。不同种族的人,其基因组成不同。人类基因组计划将阐明控制人类遗传的全部基因,能区别不同种族人群的基因差异。因此,有可能研制出一种可选择性杀伤某个特定种族的超级制导武器,如超级病原菌。

鉴于生物武器和基因武器的巨大杀伤力,应加速开展生物战剂快速诊断、预防疫苗和抗菌药物的研究。

第二节 炭疽芽胞杆菌

炭疽芽胞杆菌(B.anthracis )俗称炭疽杆菌,是引起动物和人类炭疽的病原菌,也是人类历史上第一个被发现的病原菌,由Koch于1876年分离获得。炭疽是一种广泛流行于牛、羊等草食动物的自然疫源性传染病,人类可通过摄食或接触患炭疽的动物及畜产品而感染。

一、 生物学性状

形态与结构  为致病菌中最大的革兰阳性粗大杆菌,大小为1~3×5~10μm,菌体两端截平。取自患者或病畜新鲜标本直接涂片时,常单个或呈短链,经培养后则形成长链,呈竹节样排列,是本菌形态的典型特征(图16-1)。无鞭毛。在人和动物体内可形成荚膜。在不适环境下形成芽胞,芽胞呈椭圆形,位于菌体中央。

图16-1  炭疽芽胞杆菌

培养特性  需氧或兼性厌氧。最适温度为30~35℃。营养要求不高,在普通琼脂培养基上形成灰白色粗糙型菌落。在血琼脂平板上不溶血,菌落扁平而明显发粘,菌落边缘卷曲。在含碳酸氢钠的血琼脂培养基上,置5% CO2条件下培养24~48h,有毒菌株可产生荚膜,形成粘液性菌落,而无毒株仍形成粗糙型菌落。在肉汤培养基中因形成长链而呈絮状沉淀生长。

抗原构造  炭疽芽胞杆菌的抗原包括结构抗原和外毒素等。

1.荚膜多糖抗原  常见于毒力较强的菌株,由多聚D-谷氨酸组成,是由质粒pXO2(95.3kb)上的基因(capBcapCcapA)编码合成,其中capB转录水平在高CO2和碳酸盐浓度培养条件下大大提高。荚膜具抗吞噬作用,与细菌毒力有关。

2.炭疽毒素  由保护性抗原(protective antigen,PA)、致死因子(lethalfactor,LF)和水肿因子(edema factor,EF)三种蛋白质组成的复合物,编码基因(pagaAcyalef)位于质粒pXO1(184.5kb)上。将炭疽毒素注射到动物体内可出现炭疽病的典型中毒症状,但致死因子和水肿因子单独作用不会发挥生物学活性,需与保护性抗原组合后才能引起实验动物的水肿和致死。炭疽毒素具有抗吞噬作用和免疫原性。

抵抗力  由于本菌能产生芽胞,故对热力、干燥、紫外线和化学消毒剂抵抗力很强,煮沸10min或干热140℃需3h才能杀灭。细菌芽胞在干燥土壤或皮毛中能存活10年甚至上百年,牧场一旦被污染,传染性可持续数十年。

二、流行病学特征

传染源  人类对炭疽普遍易感,患病的草食动物(如牛、羊、马等)为主要传染源。

传播途径  炭疽芽胞杆菌存在于动物及人的多种组织及排泄物中,其芽胞存在于受污染的土壤、水草、皮毛及其制品中。草食动物因摄食时吸入土壤中的炭疽芽胞杆菌芽胞而感染,故易造成大规模的发病和死亡。人可通过接触患病动物或受染皮毛而引起皮肤炭疽,食入未煮熟的病畜肉类、奶或被污染食物引起肠炭疽,或吸入含有大量病菌芽胞的气溶胶、尘埃可发生肺炭疽。人-人传播非常少见。

流行概况  炭疽呈全球性分布,以温带、卫生条件差地区多发。主要由于接触病畜或污染皮毛制品而感染,发病者以农牧民和皮毛加工者多见,临床主要表现为皮肤炭疽。本病的易感动物以草食动物为主。1945年医学.全在线www.med126.com伊朗动物炭疽暴发流行,导致100万头羊死亡。炭疽曾引起多次人类灾难性流行。1607年中欧炭疽大流行,有6万多人死亡。1875年俄罗斯约10万人死于炭疽。目前,全球每年皮肤炭疽报告约5 000~8 000例,偶有局部流行。我国1990~1998年报告炭疽病例14 289例,其中主要集中在西北、西南牧区,有明显的季节性,每年6~9月为发病高峰期。

三、致病性与免疫性

致病物质  荚膜具抗吞噬作用,有利于在宿主组织内大量繁殖扩散。炭疽毒素可抑制和麻痹呼吸中枢,引起呼吸衰竭,是造成感染者致病和死亡的主要原因。保护性抗原(PA,83kDa)为结合亚单位,与吞噬细胞表面的炭疽毒素受体(anthrax toxinreceptor,ATR)结合后,细胞表面蛋白酶将PA83裂解成PA20(20 kDa)和活性部分PA63(63 kDa)。PA63与致死因子(LF)和水肿因子(EF)结合,并介导LF和EF进入细胞内(图3-9)。

EF具有腺苷环化酶活性,可使微血管内皮细胞内cAMP的浓度升高,增加血管通透性而形成水肿。由于有效循环血量不足,微循环障碍致感染性休克弥散性血管内凝血(DIC),甚至死亡。EF还可抑制免疫细胞的功能如中性粒细胞的呼吸爆发和吞噬作用。

LF具有内肽酶活性,可降解细胞的多种有丝分裂活化的蛋白激酶K(MAPPK),抑制MAPKs信号转导通路,最终造成细胞裂解死亡(参见第3章)。LF可选择性杀死巨噬细胞,原因可能是启动了巨噬细胞的凋亡程序,或由于LF引起巨噬细胞内的各种酶小体的破裂而导致细胞自溶。研究发现,一旦病菌在动物体内产生大量的LF,即使使用抗生素杀死病菌,动物仍会死亡。

所致疾病

1.皮肤炭疽  病菌由破损皮肤或粘膜而进入皮下,芽胞被吞噬细胞吞噬并在其中发芽成繁殖体。经1d左右局部出现红斑、丘疹,继而周围形成水疱,疱液清,最后出现坏死、无痛性溃疡并形成特有的黑色焦痂,故称为炭疽。皮肤炭疽最为常见,危险性最小,多数患者不经治疗即可自愈。抗生素治疗后可大大降低病死率。

2.肠炭疽  发病率极低,绝大多数病例是由于食用被炭疽芽胞杆菌污染的肉制品而造成的,出现腹痛、血性腹泻、呕吐、肠麻痹,但以全身中毒症状为主。如果未能及时、正确地治疗,2~3d可死于毒血症

3.肺炭疽  经呼吸道吸入炭疽芽胞杆菌芽胞所致。芽胞被肺泡巨噬细胞吞噬,并转移到附近的淋巴结。之后,萌发成繁殖体,迅速繁殖,可进入血液。经1~6d潜伏期后,出现高热,呼吸困难,颈部、胸部水肿,可有胸闷、胸痛咳血性痰。

当机体抵抗力降低时,炭疽芽胞杆菌可迅速沿淋巴管及血管向全身扩散,约半数发展成败血症脑膜炎,出现严重的全身中毒症状,急性呼吸窘迫,休克,DIC。一旦病菌大量繁殖,使用抗菌药物常常已无济于事,患者病死率可高达80%以上。

免疫性  自然感染炭疽后可获得持久性免疫力,一般认为起保护作用的主要是保护性抗体和荚膜多糖抗体。

四、微生物学检查法

标本  按不同病型采取不同标本。人类皮肤炭疽取水疱、脓疱内容物或血液;肠炭疽取粪便、血液及畜肉等;肺炭疽取痰、胸腔渗出液及血液等。炭疽动物尸体严禁室外剖检,以防形成芽胞污染牧场及环境。

直接涂片镜检  取涂片标本进行革兰染色,发现有荚膜的呈竹节状排列的革兰阳性大杆菌,或用特异性荧光抗体染色镜检,结合临床症状可作出初步诊断。

分离培养与鉴定  检材接种于血琼脂平板和碳酸氢钠血琼脂平板,培养后观察菌落特征,用青霉素串珠试验、噬菌体裂解试验等进行鉴定。必要时进行动物实验。

五、防治原则

炭疽的预防重点应放在家畜感染的防治和牧场的卫生防护上。病畜应严格隔离或处死深埋,杜绝在无防护条件下现场剖检取材,死畜严禁剥皮或煮食,必须焚毁或深埋2m以下。对易感家畜应进行预防接种。对污染的环境应使用含氯或甲醛的消毒剂反复消毒。

质粒PXO1和pXO2对炭疽芽胞杆菌的毒性是必需的,缺一不可。丢失2个质粒则成为无毒株;缺少其中一个质粒,细菌毒力减弱。因此,可制成炭疽减毒活菌苗,采用皮上划痕接种,免疫力可维持1年。接种对象是疫区皮革和毛纺工人、牧民、屠宰牲畜人员、兽医等。目前,可从无毒的、不含和pXO2质粒的炭疽芽胞杆菌培养上清中提取保护性抗原,或通过基因工程方法生产保护性抗原作为疫苗。

炭疽的治疗原则是,隔离患者,尽早治疗,早期杀灭体内细菌,中和体内毒素,后期要防止发生并发症。目前,天然存在的菌株对常用抗菌药物敏感,但对第三代头孢菌素耐药,临床上可首选青霉素(如阿莫西林)和多西环素。如为生物恐怖所为,且接种过疫苗,治疗用药约30d;如未接种过疫苗,治疗应持续60d以上,因为该菌及其芽胞可在淋巴结和巨噬细胞内存活60d。如为自然条件下感染,疗程为14d左右。近年来,由于采用分子生物学技术,构建出耐青霉素等多种抗生素的炭疽芽胞杆菌工程菌株,故不能单用青霉素作预防性用药,应首选环丙沙星或多西环素。

 

第三节  鼠疫耶氏菌

鼠疫耶氏菌( Y.pestis )简称鼠疫杆菌,属肠杆菌科耶尔森菌属,是引起鼠疫( plague )的病原菌。鼠疫是一种广泛流行于鼠类和其它野生啮齿动物间的一种自然疫源性的烈性传染病,人类鼠疫多由鼠蚤叮咬而受染,危害极大。

二、生物学特性

形态与结构  为两端钝圆的粗短杆菌(图16-1),长1~2μm,宽0.5~0.8μm。在液体培养基中鼠疫杆菌呈短链状;在陈旧培养基、3%NaCl肉汤、琼脂平板或化脓性病灶中可形成球形、棒形、酵母状、球杆状、哑铃状等多种形态,亦可见到着色极为浅淡的菌影(ghost)。革兰染色阴性,菌体两端染色较深。在37℃或动物体内可形成荚膜样物质(图16-1),无芽胞,无鞭毛。

基因组结构  鼠疫耶氏菌染色体为4.65Mb,含有4000个编码序列,G+Cmol%为47.6%,含有的插入序列非常多。整个基因组中最为显著的特征是GC含量不均的异常,许多区域显示出有通过水平转移获得的岛状特征,提示该菌在进化过程中能不断获取外源基因。重要毒力基因有:eaf(编码F1抗原)、Lcr(涉及低钙反应调控)和强毒力岛(参见第2章)。

A:透射电镜×20800倍  B:鼠疫杆菌荚膜

图16-1  鼠疫杆菌

培养特性  兼性厌氧。营养要求不高,可在普通培养基上生长,加入血液或组织液可促进其生长。最适生长温度为28~30℃,最适pH为6.9~7.2。典型的鼠疫杆菌菌落为粗糙型。在肉汤培养基中形成絮状沉淀和菌膜,中间透明,轻轻摇动后菌膜成“钟乳石”状下沉,此特征有一定的鉴定意义。

抗原构造  鼠疫杆菌的抗原结构比较复杂,重要的有:

1.荚膜抗原(F1抗原)  鼠疫杆菌无论在体内或体外繁殖,菌体表面均能形成荚膜抗原,纯化的荚膜抗原称为F1抗原(20~50kDa),由F1A、F1B、F1C三部分组成。荚膜抗原为水溶性不耐热糖蛋白,血清学反应特异性高,并具有对鼠疫杆菌噬菌体的受体活性。抗-F1对感染有保护作用。

2.菌体表面抗原(V/W抗原)  V为蛋白质(90 kDa),存在于细胞质中;W为脂蛋白(145 kDa),是一种荚膜组分。V与W抗原由同一质粒编码,同时表达,产生的最适条件是在含半乳糖的牛心浸液培养基中于37℃通气培养。

3.外膜蛋白(yersinia outer membrane protein,Yop)  Yop是受到外环境刺激时合成和分泌的一系列毒力因子和毒力辅助因子,其编码基因与V-W基因位于一个70~75kb的质粒中。Yops包括11种蛋白,可分为两大类:一类仅仅具有抗宿主功能,如YopM、YopE;另一类则主要是调节或定位攻击靶细胞功能,如YopN、YopD、YopH、YopM等。YopE和YopH具有抗吞噬作用,能在细胞内攻击靶目标,从而避免与抗体发生中和反应,这提示Yops可能不是保护性抗原。

4.鼠毒素(T抗原)  鼠疫杆菌所产生的毒性蛋白对大、小鼠均有致死作用,故称“鼠毒素”,它具有外毒素性质,能与细菌细胞膜结合,在细菌自溶时才渗出。鼠毒素由两种不同蛋白质组成,其中毒素A(24kDa)为细胞壁组分,毒素B(12kDa)是细胞质组分。A、B蛋白均不耐热,但能抵抗胰蛋白酶的消化作用。有抗原性,可经甲醛脱毒成类毒素。

5.内毒素 主要成分是脂多糖(LPS),其毒性相对较弱。

抵抗力  对外界环境抵抗力较弱。对紫外线、高温、干燥及一般消毒剂均敏感。鼠疫杆菌在阴湿处、低温及有机物内生存时间较长,在痰液中可存活36d,在冬季的尸体内可存活数周至数月,在蚤类和土壤中能存活半年以上。常用消毒剂,如来苏、升汞、氯胺可在20min内杀死痰液中的病菌。

二、流行病学特征

鼠疫是自然疫源性传染病,一般先有鼠类的发病和流行,当大批病鼠死后,失去宿主的鼠蚤转向人群,可引起人间鼠疫。

传染源  人一般无带菌现象,人类鼠疫多由鼠蚤叮咬而受染。鼠疫大约可侵犯200多种啮齿类动物,有些啮齿类动物受染后仅呈带菌状态,因此,啮齿类动物是鼠疫的基本传染源。鼠疫在啮齿类动物间可形成慢性传播,即森林鼠疫。

由于不同种类啮齿类动物在保持鼠疫的延续流行和自然疫源地的形成中所起的作用不同,故有主要储存宿主(黄鼠属、旱獭属等)和次要储存宿主(仓鼠等)之分。森林鼠疫的储存宿主有野鼠、地鼠、、狼、等。家栖鼠中黄胸鼠、褐家鼠、黑家鼠等为人间鼠疫的重要传染源。

各型鼠疫患者也是人间鼠疫的重要传染源,如腺鼠疫患者破溃的脓肿,肺鼠疫患者咯出的痰,以及败血型鼠疫患者早期的血液等都具有传染性。

传播途径  人间鼠疫主要由蚤类为传播媒介,即主要传播方式为“鼠—蚤—人”。也有因接触患者的痰液、脓汁,或病兽的皮、血、肉而经皮肤或粘膜受感染的,但很少有因病兽咬伤而感染。肺鼠疫可通过呼吸道传播,即传播方式为“人—人”,从而造成人类肺鼠疫大流行。肺鼠疫也可因密切接触野生啮齿类动物而直接发生。食用煮沸不彻底的疫肉是感染肠鼠疫的途径之一(图16-2)。

图16-2  鼠疫流行模式图

流行概况  该病传染性强,病死率高,呈世界性分布,对人类危害极大,历史上曾记载过3次世界范围的人间鼠疫大流行,分别发生于公元6世纪,14世纪到17世纪,以及19世纪末20世纪初,死亡人数过亿。

1994年在印度苏拉特市发生一起鼠疫暴发流行,短短10多天时间,先后有1000多人被送进医院,50人死亡,200万人口的城市有30万人出逃,两周内,向全国蔓延,这是自1966年印度最后一次鼠疫大流行后,经空气传播的肺鼠疫的首次大面积流行,引起全球极大恐慌。2000年8月蒙古共和国旱獭鼠疫波及人间,历时4个月才获控制。

20世纪前半叶(1900~1949年)我国鼠疫流行达到顶峰,前后共有6次较大的流行,但后50年间大规模的人间鼠疫已基本绝迹,仅在少数自然疫源地由于防制措施不力而偶有人受感染的报道。1991~2000年我国发生人间鼠疫487例,死亡47例,多发生在云南、贵州、广西等西部地区。

鼠疫流行通常具有以下几个特点:①人对鼠疫杆菌普遍易感;②以腺鼠疫为主;③呈明显的地方性,且多发生在蚤类繁殖活动最盛的季节;④因鼠疫杆菌的主要宿主、媒介、自然环境等条件的不同,在不同地区鼠疫流行可分别呈连续型、间歇型和偶然型;⑤由于接触宿主机会不同,从事狩猎、剥皮、割草等职业的人群发病率较高。并向城市和旅游区人口密集区逼近,疫情范围不断扩大,并呈上升趋势。

三、致病性与免疫性

致病物质  鼠疫杆菌通过M细胞进入上皮下淋巴组织中,之后随巨噬细胞转移到肝、脾等器官中繁殖。在感染早期,需适应37℃细胞外的含Ca2+环境。在巨噬细胞内的鼠疫杆菌受温度和低钙环境的诱导,可合成和分泌Yops蛋白及V抗原。YopH、YopE、V/W抗原和F1抗原具抗吞噬作用,YopE具白细胞毒性作用,YopH可破坏免疫系统的细胞内信号转导作用,Yops蛋白还可抑制炎性反应,防止吞噬细胞的再次汇集,从而有利于病菌在哺乳动物的网状内皮组织系统这一不利环境中生长。YopJ可诱导多种细胞如巨噬细胞、上皮细胞凋亡。

菌体自溶后释放鼠毒素,主要作用于血管系统,引起炎症,坏死,出血,严重毒血症,肝、肾、心肌损害,以及不可逆的休克和死亡。因此,当淋巴结中所含大量病菌及其释放出的毒素进入血液后,即可引起全身中毒症状。内毒素可致机体发热、休克等。

所致疾病  潜伏期最短24h时,最长不超过9d,平均约为3~5d。鼠疫杆菌通过鼠蚤叮咬侵入人体皮肤后,被吞噬细胞吞噬,并在其中繁殖,经淋巴管到达局部淋巴结,引起剧烈的出血性炎症,凝固性坏死,其周围组织亦呈水肿及出血。若病变仅限于淋巴结,则称为“腺鼠疫(bubonicplague)”,为临床上最常见的形式,其它形式还有肺鼠疫(pneumonic plague),败血症型鼠疫等(图16-4)。

1.腺鼠疫 多发生于流行初期,表现为严重的急性淋巴结炎,红肿部位与蚤叮咬部位有关,多见于腹股沟(占70%)。淋巴结肿大极为迅速,于病程第1d即有增大,伴红、肿、痛,于第2~4d达高峰,与周围组织粘连呈突起肿块。皮肤触之坚硬,有剧烈疼痛,此为腺鼠疫的特征。未经治疗者多数于3~5d内因严重毒血症、休克、继发性败血症或肺炎而死亡。病死率可高达50%~90%。

2.肺鼠疫 多见于流行高峰期,可分为原发性和继发性两种。前者多为病原菌从呼吸道侵入而形成,后者继发于腺鼠疫引起的败血症。肺鼠疫病情极为严重,病死率高达70%~100%,并可经呼吸道途径在人群间传播,因而在流行病学上危害性最大。患者毒血症症状显著,于24~36h内有剧烈的胸痛、咳嗽、咳痰(泡沫样鲜红色血痰)、气短,伴迅速加剧的发绀。患者意识很快丧失,多因休克、心力衰竭等在2~3d内死亡。死后皮肤常呈黑紫色,故有“黑死病”之称。

3.败血型鼠疫 原发性败血型鼠疫病情最为凶险,称“暴发型鼠疫”,乃因患者抵抗力差,病原菌数量多,毒力强所致。患者常突然发病,出现严重的全身中毒症状、中枢神经系统症状和极为严重的出血现象。如不及时抢救,可于24h内死亡。继发性败血型鼠疫多由腺鼠疫演变而来,其病情较原发性者略为缓和,可引起全身多器官组织损害。

图16-3   腺鼠疫与肺鼠疫

免疫性  人类对鼠疫杆菌没有天然免疫力,不同种族、性别、年龄的人均可感染。预防接种只能产生短时期(6~12个月)的免疫力,而自然感染可获得持久免疫力,再次感染罕见。

由于鼠疫耶氏菌、假结核耶氏菌和小肠结肠炎耶氏菌具有相同抗原(V抗原),感染过其中一种耶尔森菌的动物即可获得免疫力,不会再感染任何菌种及血清型的鼠疫耶氏菌,因此,在假结核耶氏菌和小肠结肠炎耶氏菌流行的地区没有鼠疫耶氏菌的流行。有学者认为,世界鼠疫第三次大流行期间,由于其它致病性耶尔森菌广泛分布在欧洲和日本的动物中,所以欧洲和日本鼠疫的流行被阻止了。在我国甘宁黄土高原自然疫源地家鼠和农家周边的野鼠的小肠结肠炎耶氏菌携带率很高,因而阻止了鼠疫耶氏菌的流行,而内蒙古高原自然疫源地家鼠和野鼠的假结核耶氏菌和小肠结肠炎耶氏菌的携带率都低,故未能阻止鼠疫耶氏菌的流行。可见,了解我国鼠疫地区3种致病性耶尔森菌的分布及其相互制约关系,将有助于探讨鼠疫耶氏菌在自然界长期保存及变化的机制,为制订鼠疫防治对策提供科学依据。

四、微生物学检查法

鼠疫是烈性传染病,因此,须在具有严密防护措施的实验室并按照操作规程进行。

细菌学检查  按不同病型取血、痰、淋巴结穿刺液、粪便或脑脊液等进行直接涂片染色镜检,观察形态和染色特点。也可通过分离培养或动物接种检出鼠疫杆菌。分离到的纯菌中凡鼠疫杆菌噬菌体裂解试验阳性者可作为确诊依据。免疫荧光抗体试验用于快速诊断。

血清学检查  炭粒凝集试验简易,快速,可用于鼠疫流行病学调查和回顾性诊断。反向间接血凝试验具有快速、敏感、特异性高的优点,可用于检查活菌、死菌和可溶性抗原。近年研究表明,酶联免疫吸附试验、放射免疫沉淀反应的敏感性和特异性更高,应加以推广。

核酸检查  利用DNA探针或PCR技术均能检测临床标本中的鼠疫杆菌特异DNA。前者特异性强,后者敏感性高。

首次报告鼠疫杆菌应具备形态、培养特征、噬菌体试验和动物试验的依据。

五、防治原则

预防措施  灭鼠、灭蚤是切断鼠疫传播环节和消灭鼠疫疫源的根本措施。改造主要宿主动物的生活环境和生存条件,降低宿主数量和消灭宿主动物,以达到消灭鼠疫自然疫源地的目的。加强国境检疫,建立疫情报告网。一旦发现患者或可疑患者,应立即以“紧急疫情”上报,将其隔离。腺鼠疫隔离期为症状消失后1个月,其分泌物须3次细菌培养均为阴性。肺鼠疫隔离期为6周,痰细菌培养须连续6次阴性才能解除隔离。

用于预防接种的鼠疫菌苗有3种,即死菌苗、活菌苗和纯化菌苗。我国应用鼠疫减毒活菌苗进行预防接种,多采用皮下、皮内接种和皮上划痕。接种对象主要为疫区和周围人群,以及疫区的医务工作人员。为防御生物恐怖袭击,保护高危人群,需要研制更安全,更有效的疫苗。

治疗措施  病人应严格隔离于特殊的隔离医院或病区。未经治疗的鼠疫患者病死率高,若早期使用抗生素则可使病死率显着降低,因而抗菌药物治疗应尽早,剂量要大,氨基糖苷类抗生素、四环素、磺胺类药等均有效,其中链霉素为首选药物。对重症病例或为预防并发感染可采用联合用药。

第四节  汉坦病毒

汉坦病毒属于布尼亚病毒科(Bunyaviridae )汉坦病毒属(Hantavirus ),泛指汉坦病毒属中的成员病毒(表16-1),其中,有些在欧亚大陆引起人类的肾综合征出血热(hemorrhagicfever with renal syndrome, HFRS),有些在美洲引起人类的汉坦病毒肺综合征(hantavirus pulmonarysyndrome, HPS),另有一些对人的致病作用还不清楚。1978年,李镐汪(Ho-wang Lee)等在韩国汉坦河附近的典型疫区农村中首次分离到汉坦病毒,现为与汉坦病毒属相区别而更名为汉滩病毒。

表16-1  汉坦病毒的主要种类及其生态学特征

病毒名称

原始宿主

所致疾病

分布地区

汉滩病毒(Hantan virus)

多布拉伐—贝尔格莱德病毒

(Dobrava- Belgrade virus)

汉城病毒(Seoul virus)

普马拉病毒(Puumala virus)

辛诺伯病毒(Sin Nombre virus)

希望山病毒(Prospect Hill virus)

黑港渠病毒(Black creek canal virus)

图拉病毒(Tula virus)

泰国病毒(Thai virus)

莫尔拉峡谷病毒(Muerto canyan virus)

长沼病毒(Bayon virus)

纽约病毒(New york virus)

黑线姬鼠

黄颈姬鼠

褐家鼠

欧洲棕背

鹿鼠

草原田鼠

棉鼠

普通田鼠

黄颈姬鼠

鹿鼠

米鼠

白足鼠

HFRS(重)

HFRS(重)

HFRS(中)

HFRS(轻)

HPS

不详

HPS

不详

不详

HPS

HPS

HPS

东亚、东欧

东欧(巴尔干地区)

东亚、世界各地海港

西北欧地区

美国西南部、西部

美国

美国

欧洲

泰国

美洲

美国

北美

一、生物学特性

形态与结构  为球形或椭圆形的颗粒,直径平均为120nm,核心为单负链RNA,外有双层膜,内部核质为疏松的颗粒丝状结构,包膜上有能凝集鹅红细胞的刺突。

基因组结构与功能  汉坦病毒RNA由短(S)、中(M)和长(L)三个不连续的基因片段组成,分别编码核衣壳蛋白(N)、包膜糖蛋白(G1和G2)前体(GPC)和依赖RNA的RNA聚合酶(L蛋白)。汉坦病毒每一个基因片段的的3'和5'端高度保守,3'端均为AUCAUCAUCUG,5'端为UAGUAGUA。3'端与5'端反向互补,形成盘柄状(pan handle)结构,该结构至少有17bp,其中14个具有属的特异性,存在于目前已知的所有的汉坦病毒中。盘柄状结构在病毒的转录和复制的调节中起重要作用。

不同汉坦病毒型别之间L片段和M片段长度差别不大,但S片段的长度在不同型别之间差异很大,特别是S基因3'端非结构蛋白编码区(non-structuralcoding region,NCR)的核苷酸序列显著不同。3'NCR是汉坦病毒基因中最复杂的部分,存在大量的重复序列,可能参与病毒的复制与装配。

病毒的进化与变异  根据抗原性及基因结构特征的不同,汉坦病毒目前至少可分为20个型(种)。对已测定的汉坦病毒各毒株核苷酸序列进行分析后发现,各型病毒之间的同源性有很大差别。分别对L、M、S三个基因片段的核苷酸序列进行同源性分析后发现,各型病毒之间的差异性在三个基因片段之间是一致的,即L、M、S片段的系统发育树均能代表整个病毒基因的系统发育树。汉坦病毒按同源性大小可分为两组,其中,汉滩病毒、泰国病毒、汉城病毒、多布拉伐-贝尔格莱德病毒之间的同源性较大,可分为一组,主要宿主为鼠科鼠类;纽约病毒、黑渠港病毒、辛诺伯病毒、莫尔拉峡谷病毒、长沼病毒、希望山病毒、图拉病毒和普马拉病毒彼此之间的亲缘关系较为密切,为另一组,主要宿主为仓鼠科鼠类。两组之间的同源性较小,故而推测汉坦病毒基本上沿着两条途径进化。

汉坦病毒基因组由分节段的RNA构成,因此,病毒基因片段间存在重组的可能。但总的来看,汉坦病毒的基因还是相当保守和稳定的,其变异速率较慢。汉坦病毒还存在维持氨基酸序列一致性的强大的进化压力,氨基酸序列的微小变化可能引发病毒毒力的显著变化。

培养特性  易感动物有多种,如黑线姬鼠、金黄地鼠等,实验感染后在鼠肺、肾等组织中可检出大量病毒。病毒也可在人肺传代细胞、非洲绿猴肾细胞、人胚肺二倍体细胞、鸡胚成纤维细胞及地鼠肾细胞中增殖,但一般不引起明显的细胞病变。常用免疫荧光法测定感染细胞胞浆内的抗原。病毒在感染细胞质内可形成独特的包涵体。

抵抗力  病毒对脂溶剂乙醚、氯仿敏感,紫外线照射可使其灭活,对热的抵抗力弱。通常4~20℃较稳定,但高于37℃很快灭活,60℃1h可被全部灭活。病毒在酸性环境中不稳定,pH2~3时1h可使病毒失去感染性,而在pH7~9时可存活。

二、流行病学特征

传染源  鼠类是汉坦病毒的主要储存宿主,在疫源地的维持上起重要作用。引起两种临床型汉坦病毒感染的主要宿主鼠种分属啮齿动物中的鼠科(黑线姬鼠、黄颈姬鼠、褐家鼠等)和仓鼠科(鹿鼠、草原田鼠等)。不同型汉坦病毒具有各自特定的原始储存宿主,而这些宿主又各有其特定的地理分布,因而决定了肾综合征出血热和汉坦病毒肺综合征的主要地理分布(表16-1)。

在我国家和猪为汉坦病毒的扩大宿主,是人群肾综合征出血热的重要传染源之一。我国东北、西北、长江中下游疫区以野鼠(主要是黑线姬鼠)传播病毒为主,黄河中下游和东南沿海地区以家鼠传播病毒为主。

传播途径  可能的传播途径有:动物源性传播(包括污染皮肤和粘膜经伤口传播、污染尘埃经呼吸道传播、污染食物经消化道传播)、以及虫媒传播(革螨、恙螨叮咬传播)和垂直传播。其中,动物源性传播是主要途径,人类通过与宿主动物排泄物、分泌物接触而受到感染。垂直传播仅在鼠间的传播和疫源地的维持上有一定的作用。迄今,在HFRS和美国发生的HPS中尚未发现“人—人”传播现象,但近年在南美国家HPS病人间存在“人—人”传播。

流行概况  1932年肾综合征出血热首先发现于前苏联的远东地区,以后在中国、朝鲜、日本和一些东北欧国家相继发现。本病具有从林区原始自然疫源地向农业开发区及沿河流走向逐步扩展的特征。汉滩病毒、多布拉伐-贝尔格莱德病毒、汉城病毒及普马拉病毒均是肾综合征出血热的病原体。

1993年,美国西南部发生了汉坦病毒新血清型毒株所引起的急性呼吸道疾病的暴发流行。到1997年6月,美国确诊病例达163例,分布于27个州。阿根廷、巴西、巴拉圭、智利等美洲国家也相继发生该病流行,该病现命名为汉坦病毒肺综合征。已发现辛诺柏病毒、黑港渠病毒为汉坦病毒肺综合征的病原体。

目前,全世界每年汉坦病毒病发病人数为6~10万,我国1999-2001年发病数分别为48756、37 814和33 821例,死亡率约1%,总体呈下降趋势。

汉坦病毒的流行特点有:①人群对该病毒普遍易感,但多见于青壮年;②大多数呈隐性感染,感染病毒后仅少数人发病;③感染与人群的活动、职业有一定的关系,如家务劳动中与鼠类接触是一个重要的危险因素;④肾综合征出血热主要分布于欧亚大陆,而汉坦病毒肺综合征主要发生于美洲。

三、致病性与免疫性

致病机制  一般认为,汉坦病毒的M基因产物决定了病毒的毒力及细胞融合等许多生物学特性,其中G1糖蛋白是决定病毒毒力和传染性的主要因子。致病机制主要有两种学说:

1.病毒学说 病毒借助β3整合素侵入人体后,随血液和白细胞散布全身,在各脏器组织,尤其是肝脾、骨髓、淋巴结、胸腺、肺、肾等细胞中增殖,受染细胞可出现形态或功能改变。也有人认为病毒及其毒素样物质首先作用于丘脑下部,引起丘脑-垂体、植物神经功能障碍,进而导致血管运动中枢、代谢中枢和体温调节中枢功能紊乱,发生一系列临床表现。

2.免疫学说 研究发现,发病早期可检测到特异性抗体,随着抗体效价的上升,病情加重,提示存在免疫病理损伤机制。免疫复合物的作用可能是引起肾损害的主要因素。Ⅰ型变态反应是早期血管扩张及通透性改变的主要原因,并为免疫复合物沉积于组织创造了条件,对激发Ⅲ型变态反应起先导作用。患者血中大量免疫复合物沉积于内皮细胞表面和细胞内,以及肾小球基底膜等,可通过Ⅱ型变态反应引起组织细胞的损伤,也可能通过Ⅲ型变态反应,激活补体产生大量生物活性物质,造成微血管损伤、毛细血管通透性增加、血浆外渗、血小板减少、肾功能损害等一系列病理生理改变。近年来,还发现患者特异性细胞免疫非常活跃,这对自身有保护作用,但也可能是该病免疫病理损伤的因素。目前国内外多数学者支持该学说。

所致疾病

1.肾综合征出血热 潜伏期一般为2周。潜伏期后,突然发热,出现瘀斑和出血性结膜炎,常有剧烈“三痛”(头痛腰痛和眼眶痛)。临床上可分为五期:①发热期;②低血压期:3~7d后出现低血压,伴有出血症状;③少尿期:少尿(或无尿)要持续3~7d,伴有低血压和重度出血。死亡率最高发生在该期;④多尿期:尿量增加延续数日至数周,病人每天可排出3~6L尿;⑤恢复期。

2.汉坦病毒肺综合征  潜伏期平均7~14d,临床症状与HFRS有很多相同之处,如发热、肌痛、低血压休克、血小板减少,但HPS很少有肾功能损害。HPS的临床经过可分为三期:①前驱期:通常以类似流感样畏寒、发热、肌痛、头痛和咳嗽等症状起病;②心肺期:以心源性肺水肿和高病死率为特征的急性呼吸衰竭,共同表现为:呼吸加快、心动过速和血压下降,重者常见有低血压休克,死亡病例均发生于该期。血细胞容积增加和凝血时间延长是死亡的预兆;③恢复期:其标志是氧合与血液动力学功能均得到改善。进入该期的患者恢复较快,一般无后遗症。

免疫性  感染后血和尿中IgM和IgG抗体均可升高,可用于早期诊断。IgG抗体有时可在体内保持30年以上,故病后可获得稳固而持久的免疫力,再次感染发病者罕见。缺乏免疫力的人受到足量病毒侵袭后可以感染发病。

四、微生物学检查法

病毒分离与抗原检测  可从急性期病人血清、病死者尸检器官和感染动物的肺、肾等组织中分离病毒,常用Vero-E6细胞、A549细胞分离培养病毒。通过免疫荧光抗体染色,检查细胞浆内的病毒抗原。黑线姬鼠、大鼠或初生乳鼠接种标本后,在肺组织中可检查特异性病毒抗原。

血清学检查  目前常用免疫荧光抗体染色法检测血清中病毒特异性IgM或IgG抗体,单份血清IgM抗体阳性或双份血清IgG抗体效价≥4倍者,有诊断意义。其它还有血凝抑制试验、免疫粘附血凝试验、酶联免疫吸附试验,阳性者可以确诊。

核酸检测  RT-PCR法主要用于病毒的分型诊断。

五、防治原则

预防措施  目前本病无“人—人”传播的证据,故病人无需严格隔离,但病人的血、尿及被血、尿污染的物品应及时消毒。在流行区流行高峰前进行有计划地反复灭鼠,消灭鼠类栖息、繁殖和隐藏条件。加强实验动物管理,预防实验室感染。做好食品卫生、餐具消毒和食品保藏等工作,防止鼠类侵入或被鼠排泄物污染,对高发病区应抓好灭螨、防螨工作。

已研制的疫苗主要有三种:灭活疫苗、基因工程疫苗和减毒活疫苗。我国应用金黄地鼠肾细胞培养汉坦病毒制备精制纯化灭活疫苗,人接种后可产生较高水平的中和抗体,无不良反应。另外,国内在基因工程疫苗研究中也取得了较大的进展。

治疗措施  肾综合征出血热的病死率一般为5%~10%,但重型病例病死率仍较高,主要死亡原因为休克、尿毒症、肺水肿、出血(如脑出血、肺出血)等。因此,治疗主要是针对各期的病理生理变化特点及发展趋势,要求抓“三早”(早发现、早休息、早治疗),把“三关”(休克关、尿毒症关、出血关),强调就地进行预防性治疗。

汉坦病毒肺综合征的病死率约为60%,无特异性治疗药物。主要是对患者进行严密监护、给氧、机械换气。补液要慎重。

第五节  登革病毒

登革病毒(dengue virus)是黄病毒科黄病毒属(Flaviviridae)的一个血清学亚群,可分为4个血清型,可引起登革热(denguefever,DF)、登革出血热(dengue haemorrhagic fever,DHF)及登革休克综合症(dengue shock syndrome,DSS),广泛流行于热带和亚热带地区。

一、生物学特性

形态与结构  球形,直径45~55nm,成熟的病毒颗粒核心直径约30nm,由单正链RNA及20面体对称衣壳组成,核衣壳外包有一厚约10nm来自宿主细胞膜的脂质包膜,其上镶嵌着包膜糖蛋白E和膜蛋白M。

基因组结构与功能  登革病毒RNA大小约11kb,5'端有m7GI型帽子结构,3'端缺少poly(A)尾,但有一个高度保守的非编码区(384bp),可能与RNA的复制和表达有关。病毒RNA只有一个开放阅读框,基因顺序为5'-C-PrM(M )-E-NS1- NS2A-NS2B-NS3-NS4A-NS4B-NS5-3',即编码了3种结构蛋白和7种非结构蛋白。

1.结构蛋白 包括衣壳蛋白C、包膜蛋白E和膜结合蛋白M,其中,衣壳蛋白C是在翻译过程中首先合成的,富含精氨酸赖氨酸,与RNA一起构成核衣壳,在4个型登革病毒中,C蛋白的同源性为47.8%。

膜结合蛋白M是在病毒释放时由膜蛋白前体(PrM)经非糖基化转化而来的,PrM转化为M的过程导致病毒表面结构的重建,从而促进病毒的释放,增强其感染性。

包膜蛋白E是病毒体上主要的包膜糖蛋白,可能是某些宿主细胞表面受体的配体或/和膜融合蛋白,在病毒吸附与穿入中发挥重要作用。E蛋白上可能存在不同的抗原识别表位,可诱导生成血凝抑制抗体和中和抗体。抗E抗体具有抗体依赖性感染增强作用(ADE)。

2.非结构蛋白 包括NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B、NS5,其中NS1是非结构蛋白中唯一的糖蛋白,含有2个N-连接糖基的结合位点(Asn-X-Ser/Thr),可能辅助病毒颗粒的装配和成熟,是一种保护性蛋白,可用于研制登革病毒的新疫苗;NS2A和NS2B主要作用于聚蛋白的水解过程;NS3可能是在胞浆中起作用的病毒蛋白酶;NS4A与NS4B是2个小的疏水性蛋白,可能与膜相关RNA复制复合物的建立有关;NS5是最大的保守黄病毒蛋白,很可能是病毒编码的依赖RNA的RNA聚合酶。

复制  登革病毒脱壳后,RNA首先翻译RNA聚合酶供RNA复制使用。然后,以正链RNA为模板,在聚合酶作用下,合成互补的负链RNA,再以此为模板,合成子代基因组正股RNA。病毒利用其单一的读码框架,编码1个380kDa大小的聚蛋白分子,经宿主信号酶及病毒蛋白酶以共转译方式,加工成各个病毒蛋白。

聚蛋白前体的加工可分为两个过程:①结构蛋白C、PrM、包膜糖蛋白E和非结构蛋白NS1的产生,可能由内质网腔侧的宿主信号肽酶催化的。此种裂解作用发生在翻译过程中,作用较快;②M蛋白则是在聚蛋白前体的晚期加工阶段产生。当登革病毒RNA与C蛋白组成核衣壳后,从含有E蛋白及PrM蛋白的内质网膜和高尔基体膜结构出芽而获得包膜,装配为成熟的病毒体,最后可能通过含病毒体的分泌小泡与细胞膜融合而释放至细胞外。

抵抗力  对热、脂溶剂和去氧胆酸钠敏感,可被紫外线、乳酸、甲醛等消毒剂灭活。在pH3~5条件下不稳定,56℃加热30min可灭活病毒的感染性,但冻干或-70℃可保存其感染性数年。当气温低于16℃时,病毒不能在蚊体内繁殖。

二、流行病学特征

传染源  在东南亚丛林型自然疫源地,猴类是主要传染源,登革病毒在猴—蚊—猴间循环,人进入自然疫源地时,可能受到感染。但一般认为猴作为本病人间传染源的作用有限。

在城市型疫源地,患者是主要传染源,通常患者在发病前1d到发病的第3~5d时传染性最强。流行期间众多的非典型病例和亚临床感染者也是重要传染源。

传播媒介  蚊、低等灵长类、人是登革病毒的自然宿主。节肢动物是主要传播媒介,其中埃及伊蚊,白纹伊蚊分别是城市型登革热和丛林型(含农村地区)登革热的主要传播媒介。埃及伊蚊为家栖,广泛分布在北纬30°与南纬20°之间的热带和亚热带地区。雌蚊白天产卵,早晚为活动高峰期,主要吸人血,在叮咬病毒携带者后,可通过改变叮咬对象直接传播登革病毒,也可让病毒在其唾液腺中大量繁殖,8~14d后具有传染性。被感染的伊蚊可终生携带病毒具有传染力。已证实登革病毒可经卵遗传给后代。白纹伊蚊产于南亚,半家栖,白天觅食,其叮咬频率较埃及伊蚊更高,随着白纹伊蚊耐寒力增强,对温带地区包括欧洲发病流行形成潜在威胁。

流行概括  由于世界上约2/3的人口居住地受其传播媒介侵扰,故而历史上曾多次发生大规模登革热流行。目前,登革热流行区域遍及除欧洲外的所有大陆。2000年有近50个国家发生登革出血热(图16-4)。早期暴发的登革热症状较简单,从1954年起登革出血热的发病迅速上升,在亚洲、美洲、东南亚和西太平洋地区流行加剧。1981年古巴发生了美洲的第一次登革出血热的大流行,共出现约35万登革热病例和1万多例登革出血热病例。2000年5月,中美洲地区登革热患者不断增加,15700人感染,其中685人发展为登革出血热。2001年泰国被传染上登革热的近40 000人,其中死亡180人。目前,全球每年约1.8亿人感染登革病毒,其中50万人发展为登革出血热,25000人死亡,主要是儿童。

图16-4 2000年登革热的世界分布

1978年,在我国广东发生了由DV4型病毒引起的流行,发病22 122人。1985~1986年海南省第一次暴发登革出血热流行,患者60多万,死亡475人。1999年至2000年间广东省共报告登革热病例9749例。

登革热流行具有以下特点:①人群对登革病毒普遍易感,我国登革出血热病人大部分是二次感染,好发年龄多为>10岁青少年及中年人;②地方性:主要分布在热带和亚热带地区。流行往往开始于沿海港口城市,然后沿水陆交通向内地扩散,波及小城镇和农村地区;③季节性:多发生于气温高、雨量多的季节;④周期性:一般每隔3~5年流行一次。

迄今,全球范围内登革热的发生处于上升阶段,主要原因是:①人口空前增长,以热带发展中国家最为明显。城市化进程加快,对城市环境的恶化缺乏有效的控制措施,促使城市中埃及伊蚊孳生地的大量增加,种群密度升高;②全球气温变暖,埃及伊蚊的地理分布范围扩大;③人口迁移和航空旅行增多,病毒在国家、地区之间迅速传播;④病毒进化的速率提高,毒力变化导致了强毒株出现。

三、致病性与免疫性

致病机制  登革病毒经叮咬进入人体后,在单核-巨噬细胞系统和淋巴组织中增殖,然后经血流播散,形成二次病毒血症。体液中的登革病毒抗体与登革病毒形成免疫复合物,激活补体系统引起Ⅲ型变态反应,导致血管通透性增加,同时抑制骨髓中的白细胞和血小板系统,导致出血倾向和白细胞、血小板减少,甚至休克。

登革出血热的致病机制至今未完全阐明,目前主要有以下几种学说:

1.依赖抗体的病毒感染增强作用(antibody-dependent enhancement of virusinfection,ADE)假说  ADE泛指与补体及抗体相关的、增强病毒感染及复制的作用,可加速病情的进展。乙型脑炎病毒、艾滋病病毒、黄病毒等感染中亦存在ADE。

流行病学研究发现,DHF/DSS病人大多数表现为异型登革病毒再次感染类型。再次感染时,病毒首先与抗登革病毒IgG抗体形成免疫复合物,单核-巨噬细胞表面的Fc受体再与IgG的Fc段结合,病毒经吞噬作用进入细胞内并在其中增殖。随后补体被激活,受感染细胞释放化学介质等引起非正常免疫应答及免疫调节失衡,从而导致DHF/DSS。因此,深入研究ADE现象有助于阐明登革病毒感染的致病机制,研制和改进疫苗,制订更为可靠的疫苗接种程序和指导临床治疗等。

2.病毒突变假说  在某些流行区发现了一些初次感染即患DHF/DSS的病例,因此认为登革病毒易发生变异,产生强毒力病毒株或血清型,引起登革出血热。

3.病毒和蠕虫双重感染学说  登革出血热多见于发展中国家或发达国家的落后地区,符合蠕虫感染的分布。在菲律宾,40%的登革出血热病人同时有蛔虫感染,因此,有人认为登革出血热是由于登革病毒和蠕虫相互作用引起的。被蠕虫或其代谢产物致敏的细胞,在病毒或其可溶性抗原的刺激下,启动一系列以出血和休克为特征的免疫病理过程。

所致疾病  病毒感染人体后可导致发热,肌肉和关节疼痛,淋巴结肿胀,皮肤出血,休克等,临床表现可分为登革热、登革出血热及登革休克综合征,这可能与病毒型别和宿主个体的年龄、免疫、营养状况有关。

1.登革热  潜伏期平均约为4d,病人多为突然发病,高热(≥39℃),持续5~6d,呈马鞍型双相热,伴头痛、眼眶后痛(压迫眼球有眼冒火花感)、关节及肌肉疼痛,疲乏,浅表淋巴结肿大。病程4~5d后,出现斑疹或斑丘疹,此后皮疹扩散为红斑,疹间皮肤正常,呈现所谓的“红海中的白岛”现象。患者昏睡,伴随畏食和恶心,常出现肝大。起病5d后,登革病毒随着发热消退而从血液中消失,愈后不产生病毒携带现象。

2.登革出血热  起病急,潜伏期不清,疲乏和嗜睡更重,其主要特点是:高热,轻度或重度出血,出血症状常于发病后第3d出现,并伴有血小板减少及血液浓缩,血细胞比容增加,低血压。

3.登革休克综合征  通常由登革出血热发展而来,但也有患者在发生短暂热痛后就出现循环功能不全。其主要特点是:病程2~7d后随着体温下降或在体温下降后的很短时间内,病情突然恶化,出现烦躁不安,皮肤湿冷,发绀,尿量减少,脉压差缩小,低血压,持续性腹痛。本病休克的持续时间短,病人多在12~24h死亡,病死率高。

免疫性  感染后可获得对同型病毒的免疫力,可持续1~4年,但对异型登革病毒的免疫力仅维持1年。登革热与乙型脑炎有交叉免疫,在登革热流行之后,乙型脑炎的发病率也会降低,但乙型脑炎疫苗对登革热无预防作用。

四、微生物学检查法

   在已知的流行区,对登革热、登革出血热及登革休克综合征的典型病例,诊断并无困难。在非流行区,常由于警惕性不够而造成误诊。

病毒分离  从临床标本中分离登革病毒是确诊登革热的可靠方法。病毒分离通常包括乳鼠脑内接种、敏感细胞接种等,目前最常用的传代细胞系有白蚊伊蚊细胞(C6/36)。此外,巨蚊胸腔接种、白纹伊蚊肠外接种(7d)及巨蚊或其四龄幼虫脑内接种(2~5d),结合单克隆抗体免疫荧光试验能提高分离阳性率。

血清学试验  病人感染1周后血清出现血凝抑制抗体,而补体结合抗体则稍后才出现,一般采集病人早期与恢复期血清,如抗体滴度呈4倍或以上增长,则有诊断意义。目前检测登革病毒抗体最敏感而特异的方法是蚀斑减少中和试验(PRNT)。最近应用抗体捕获的ELISA法及斑点免疫测定法以检测特异性IgM抗体,有助于早期诊断。

病毒核酸检测  通过RT-PCR法可检测病毒RNA。目前发展了一种单管RT-PCR法,可一次检出4个型登革病毒,敏感性达1~50PFU。此法在1995年及1997~1998年尼加拉瓜登革热暴发期间得到应用。另外,感染细胞培养上清液或感染蚊体内的病毒RNA也可通过核酸杂交法进行检测。

五、防治原则

预防措施  作好以实验室为基础的登革热疫情监测预报工作,早发现,早诊断,早就地隔离治疗,控制扩散。同时作好国境检疫。防蚊、灭蚊是预防该病的根本措施。要消灭伊蚊孳生地(如堵塞的沟渠、非饮用积水、家用水缸)。采取积极措施杀灭幼虫和成蚊,防蚊叮咬。

登革病毒疫苗尚未研制成功。目前在研疫苗有:传统的减毒活疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗、病毒样颗粒(VLP)疫苗和DNA疫苗等。

治疗措施  登革热为一种自限性疾病,发病率高,但预后良好,病死率低,一般为5%。无特殊治疗方法,主要采用支持疗法,急性期严格卧床休息,在有防蚊设备的病室中隔离至完全退热为止,加强护理,充足补液。

登革出血热及登革休克综合征的预后较登革热差,病死率可达5%~10%,休克者病死率达10%~40%。主要问题是液体损失,故治疗方案应针对血量和血压的保持。轻症使用等渗或半等渗盐溶液扩充血容量,1~2d后病情好转。严重出血者应输新鲜全血。有DIC证据者按DIC治疗。

第六节  流行性感冒病毒

流行性感冒病毒(influenza viruses)属正粘病毒科(Orthomyxoviridae),是流行性感冒(流感)的病原体,包括人类甲、乙、丙型流感病毒,以及从猪群中分离的丙型流感病毒,从马、禽鸟中分离的甲型流感病毒。甲型常可造成大流行,乙型常引起局部暴发或小流行,丙型主要侵犯婴幼儿,以散在形式出现。

一、生物学特性

形态结构与分型  流感病毒(图16-5)呈球形、杆形或多形性,直径约为80~120nm。有脂质包膜,核心由单负链RNA、核蛋白(nucleoprotein,NP)、RNA多聚酶构成。其中,核蛋白是可溶性抗原,较稳定,很少发生变异,具有型特异性。它与病毒RNA节段相互作用形成核糖核蛋白颗粒(ribonucleoprotein,RNP),与RNP相连的为3种与RNA转录和复制有关的RNA多聚酶:PB1、PB2和PA。

包膜与核心之间是内膜蛋白或基质蛋白(M蛋白),它具有保护核心和维持病毒外形的作用,M蛋白抗原性稳定,亦具有型特异性。

包膜含宿主细胞膜成分,其上镶嵌有二种刺突,即柱状的血凝素(hemaglutinin,HA)和蘑菇状的神经氨酸酶(neuraminidase,NA)(图16-5)。HA和NA是决定流感病毒变异和宿主免疫性的重要表面抗原,是划分流感病毒亚型的依据。

(1)HA:能凝集红细胞,与病毒吸附和穿入宿主细胞有关。HA可经细胞蛋白酶裂解成HA1和HA2。HA1可与呼吸道上皮细胞表面寡聚糖末端的唾液酸受体结合。HA2具有膜融合活性,可促进病毒包膜和内体(endosome)膜的融合,释放核衣壳。HA具有型和株特异性,可诱生中和抗体,但抗原性易发生变异。

(2)NA:可水解宿主细胞表面糖蛋白末端N-神经氨酸与相邻糖基的联结链,有利于成熟病毒的释放,并可破坏细胞膜上病毒特异性受体,使病毒从感染细胞膜上解离和在细胞间扩散。

基因组结构  流感病毒基因组是单负链RNA,甲、乙型流感病毒分为8个节段,而丙型流感病毒仅含7个节段,每一个节段为1个基因。分节段基因组较易通过宿主细胞核孔复合体在核内、外转运,但在复制中易发生基因重组,即不同来源的流感病毒基因节段包被在一起形成新的病毒颗粒,这一现象称为基因重配(geneticreassortment),可导致基因编码的蛋白抗原发生变异而出现新亚型。

所有流感病毒各个RNA节段的5'和3'端均具保守性,其中,RNA1和RNA2的长度均为2341bp,分别编码PB2和PB1。RNA3长为2 233bp,编码PA。RNA4长为1.7kb,编码蛋白多肽,其中重链为HA-1,轻链为HA-2,两者以一个精氨酸相连接。只有将HA裂解成HA1和HA2的病毒颗粒才具感染性。RNA5长为1.5kb,编码NP。RNA6长为1.4kb,编码NA。RNA7长为1kb,编码膜蛋白M1和M2。RNA8编码非结构蛋白NS1和NS2,丙型流感病毒无此节段。

复制  与绝大多数RNA病毒不同,流感病毒需要有一个细胞核内的生物合成阶段(图16-6)。

图16-6 甲型流感病毒的复制

1.吸附与穿入  流感病毒借助血凝素(HA1)与宿主细胞表面血凝素受体-唾液酸特异性结合后,病毒体通过胞饮作用(endocytosis)进入体内,形成吞噬小体或内体。通过病毒包膜上基质蛋白M2的离子通道作用,内体内pH逐步下降,诱导HA构象改变,HA2介导病毒包膜与内体膜发生融合。

2.脱壳 在HA2介导膜融合和核衣壳释放进入中性胞质之前,因大量质子进入病毒颗粒内部,使病毒核衣壳酸化、结构松弛,引发脱壳。金刚烷胺使核衣壳不被酸化,故可阻止病毒基质蛋白M1与RNP的解离,使RNP不能向核内转运,终止复制过程。

3.生物合成 在ATP供能条件下,RNP很快通过核孔复合体进入宿主细胞核。病毒基因组在宿主细胞的mRNA、自身依赖RNA的RNA聚合酶等作用下进行基因组的转录与复制。所有基因组片段都被转录成5'端带有帽(m7GpppXm),3'端带有poly(A)尾的mRNA后,向核外转运,再转译成蛋白质。流感病毒的结构蛋白和非结构蛋白的合成大致分为两个时相:NP、RNA聚合酶和NS1在感染后最初2~3h即生成;其他结构蛋白如HA、M1、M2和NS2合成较晚。病毒蛋白合成可能受向核外运输的mRNA的调节,而且可能与NS1功能有关。mRNA加工包括Pre-mRNA拼接和含Poly(A)的mRNA向核外转运。

流感病毒RNA核内复制出正链RNA,以此为模板,再复制出子代负链RNA。

4.装配、成熟与释放  NP、3种RNA聚合酶亚基(PA、PB1、PB2)、NS1、NS2和M2在胞质内合成后,均由宿主细胞的核定位信号介导的运输途径运往核内。在病毒RNA复制同时,子代RNA随即与NP等组装成具高级结构的子代RNP,然后通过核孔复合体由核内向胞质转运,最后包裹上M蛋白,通过细胞膜芽生形成成熟的病毒颗粒。血凝素通过共转译插入内质网膜,并糖基化,然后通过高尔基复合体转运到细胞膜表面,当病毒体向细胞外以出芽方式释放时,血凝素重链与轻链之间的精氨酸为细胞蛋白酶水解。神经氨酸酶也是一种糖蛋白,它的合成和转运过程与血凝素相似,但不需经过水解和剪切。

病毒装配所产生的病毒体形态不一,常有无感染性病毒体产生。

分型与变异  依据病毒颗粒核蛋白(NP)和膜蛋白(M)的抗原性及基因组特性的不同,可将流感病毒分为甲、乙、丙三型。其中,甲型流感病毒又依据HA和NA抗原性差异分为若干亚型。目前血凝素有15个亚型H1~H15,神经氨酸酶有9个亚型N1~N9。甲型流感病毒为人与鸡、鸭、猪、马等动物共患,故可分为人流感病毒、猪流感病毒、马流感病毒、禽鸟流感病毒等。

流感病毒基因组是分节段的,故易发生基因重配,当不同来源的流感病毒基因节段包被在一起时,即可形成新的毒粒。同时,流感病毒基因突变率很高,尤其HA和NA基因易发生点突变,导致其编码的氨基酸序列的改变,从而逃避宿主免疫系统的识别和清除。流感病毒抗原性变异有两种形式,即抗原性漂移(antigenicdrift)和抗原性转换(antigenic shift)。其中,抗原性漂移主要与HA1链上的点突变有关,而抗原性转换可能与基因重组关系密切,导致新亚型的出现。由于人群对新亚型完全失去免疫力,因此新亚型的出现都将引起世界性的流感暴发流行。

抵抗力  不耐热,56℃ 30min即可被灭活。对酸、乙醚、甲醛、紫外线等很敏感。在干燥环境中可存活数周。

二、流行病学特征

传染源  人类和动物是流感病毒的储存宿主。人间流感大流行的主要传染源是病人和隐性感染者,常通过呼吸道飞沫播散到空气中,易感者接触后即被感染。哺乳动物类宿主如猪、马和禽鸟类可能是人类新亚型毒株的来源,这些动物流感病毒株可能与人类流感病毒株进行基因重组。流感病毒的动物宿主范围非常广泛,有鸟类及哺乳动物类。

禽流感病毒暴发的最初来源是很少能确定的,至今也没有发现无脊椎动物作为储存宿主的证据。病毒一旦侵入,常在禽鸟之间经直接接触或媒介物间接传播,受染禽鸟的所有体液、组织排泄物和分泌物都可分离出病毒,因此成为重要的传染源。

人与禽类的种系差异曾使人们认为禽流感病毒不能感染人,禽流感病毒需在一中间宿主(如猪)中与人流感病毒混合感染重组才可产生对人致病的新病毒变异株。但1997~1998年香港地区发生了数十例被称为“禽流感病毒”H5N1亚型的流感流行,其中6人死亡,怀疑鸡为传染源,而无中间宿主的参与。因为从病人中分离出的H5N1亚型毒株与病鸡中分离出的H5N1亚型毒株异常相似;病人中分离的H5N1基因组的8个基因节段均来源于禽流感病毒,提示禽类和人类流感病毒之间还未发生基因交换。但香港地区人群中H5N1亚型流感病毒是不是来自鸡尚无定论,也未找到H5N1病毒“人—人”传播的确切依据。

传播途径  人类流感病毒可通过直接接触、呼吸道飞沫传播,或通过刚刚被感染者的鼻和咽喉排泄物污染的物品(如餐具、玩具)传播。禽流感病毒可通过气溶胶或粪便的污染造成传播,还可通过接触禽舍、设备、工作人员、食物和水引起传播。如禽瘟病毒在水中存活的时间足以从一感染区顺流传送到下游的农场。由于禽流感病毒在羽毛上至少存活18d,在干燥血液和组织中可存活数周,在冰冻的肉和骨髓中分别在287d和303d后仍保持感染力,因此增加了商品家禽群在暴发流行后再感染的机会,以及野生飞禽接触和长距离传播病毒的机会。

流行概况  19世纪以来,已出现过3次全球性的人类流感大流行,最严重的一次发生于1918~1919年,全世界死于流感的人数超过2000万,是由一株8个基因节段均来自于鸟类的H1N1亚型病毒引起的,于1910~1920年间通过猪传入人群。发生于1957年的第二次大流行是由甲2(H2N2)亚型病毒株所引起,该毒株HA、NA、PB1三个基因节段来源于鸟流感病毒,其余来自于人流感病毒。第三次流感病毒大流行是由甲3(H3N2)亚型病毒株所引起,该毒株HA、PB1二个基因节段来源于鸟流感病毒,其余来自于人流感病毒。目前,在美国流感病毒感染者占总人口10%~20%,住院例数达110000,每年死亡10 000~40 000例。

流感病毒除可造成人类流感大流行外,对家禽和畜牧业亦有很大危害。已在很多鸟类中分离出数百株禽流感病毒,这些病毒株所引起的禽瘟是最致命的,常常引起家禽近乎100%的损失,过去50年间,就有几次有毒力的禽流感病毒的散在暴发。近年来,在我国鸡群中流感病毒活动相当猖獗。

人群中流感病毒的流行特点主要有:①普遍易感。但由于过去感染毒株产生的免疫力,当有相同亚型毒株再流行时,儿童发病率最高,而成年人中随着年龄的增加发病率逐渐下降;②突然发病,发病率高,迅速蔓延,流行过程短;③流行形式有世界大流行、流行、局部暴发和散发病例四种;④流感常沿交通线向人口密集的地区蔓延。

流感病毒流行的另一个显著特征是具有宿主界限,表现为:

1.在不同的宿主中亚型分布不同。鸟类中存在所有的HA、NA亚型,被认为是流感病毒基因储存库,与流感病毒大流行株出现密切相关;而猪中存在H1N1和H3N2亚型;马中存在H7N7和H3N8。人群中以往只出现过H1~H3,N1~N2亚型的组合。但1997年香港人群中出现了H5N1亚型毒株感染。

2.相同亚型的病毒在不同宿主间传播也受到宿主界限的限制。如马可以感染鸟流感病毒和马流感病毒,却不感染人流感病毒。鸟流感病毒可单向的传给其它动物,而其它种属的流感病毒不能在自然条件下直接传给鸟类。

3.在不同宿主体内流感病毒所受选择压力不同,因而进化速率有较大差别。鸟流感病毒相当保守,而人流感病毒则进化较快。

流感病毒大流行株的起源  目前主要有以下几种学说:

1.鸟源性学说 认为流感病毒大流行株由鸟类病毒派生而来,水鸟是其他物种中流感病毒的最初来源,是鸟类病毒与当时的人群流行株发生基因重组,形成新型病毒,或鸟类病毒不经重组直接感染人类。1997年从禽流感患者分离的H5N1病毒的8个RNA节段与禽流感病毒相同,而未发现人类流感病毒基因。

2.动物病毒感染人类学说  动物病毒(鸟类、哺乳类)跨过宿主界限侵袭人体,使人感染发病。如1918年大流行时鸟流感病毒全基因先传给猪,与人流感病毒发生基因重组后再传给人(图16-7)。人类对新亚型病毒完全缺乏免疫力,从而造成大规模的流行和死亡。另外,大量证据表明猪流感病毒可频繁进入人群,人—猪之间的传播是自然存在的。

3.毒株重现学说  以前的毒株离开人群隐藏起来,若干年后重现,由于人群缺乏免疫力,暴发大流行。如1977年流行的H1N1毒株与1950年的很接近。

图16-7  流感病毒的基因重组示意图

三、致病性与免疫性

致病机制  带有流感病毒的飞沫吸入呼吸道后,病毒的神经氨酸酶能破坏呼吸道粘膜柱状上皮细胞表面糖蛋白末端N-乙酰神经氨酸,使粘蛋白水解,糖蛋白受体暴露。病毒通过血凝素特异性地吸附于细胞上,随后病毒穿入上皮细胞内增殖,产生有感染性的新毒粒。一个复制过程通常为4~6h,排出的病毒再感染邻近细胞,从而使大量呼吸道柱状上皮细胞受染、变性、坏死和脱落,产生炎症反应。临床上可出现发热、肌肉疼痛、乏力和白细胞减少等全身症状,这可能与流感病毒代谢过程中产生的毒素样物质有关。病毒仅在局部增殖,一般不侵入血流。

所致疾病  人类流感的潜伏期一般为1~3d,临床上可表现为急性高热,全身症状较重而呼吸道症状较轻,伴有头痛,乏力,全身酸痛(以背部及四肢最为显着)等,体温可达39~40℃,一般持续2~3d后渐退。全身症状逐渐好转,但鼻塞、流涕、咽痛、干咳等上呼吸道症状较明显。通常为自限性,约2~7d后恢复。

65岁以上的老年人和健康状况不佳者在感染后5~10d,流感并发征的发病率和死亡率最高,主要是细菌性继发感染,特别是肺炎。

禽鸟流感后所表现的症状可以是不明显的感染,也可以是引起禽鸟的高发病率及高病死率的感染,这主要取决于病毒株、受侵袭的禽鸟种类、年龄、环境因素和现存的感染,如禽流感病毒在鸡、火鸡、鹅、鸭等禽鸟中可引起很高的发病率和病死率。

免疫性  愈后对同型病毒产生短暂特异性免疫力,一般维持1~2年。特异性免疫主要依靠呼吸道局部SIgA,该中和抗体能阻止病毒吸附于易感的呼吸道粘膜柱状上皮细胞上。

四、微生物学检查法

病毒的分离  将急性期病人的含嗽液接种于鸡胚羊膜囊或尿囊液中,进行病毒分离。

血清学检查  应用补体结合试验、血凝抑制试验等测定急性期和恢复期血清中的抗体,如有4倍以上的增长,则为阳性。

病毒核酸测定  PCR-酶标(PCR-EIA)可直接从患者分泌物中检测出病毒RNA,比病毒培养法直接、敏感、快速。

五、防治原则

预防措施  在流行期间要加强家庭、公共场所的预防性消毒措施,如紫外线照射、化学消毒液室内喷雾或熏蒸消毒、中草药空气消毒剂室内喷雾消毒,作好室内通风换气工作,以减少流感病毒的数量。同时还应减少大型集会和集体活动。

在流感流行季节,有必要将高度易感者与急性期病人隔离,以减少传播,降低发病率,亦可采用药物预防法,盐酸金刚烷胺有预防甲型流感的作用,主要用于合并征危险性高、流感流行发生后才使用疫苗的人以及与已知流感患者有密切接触的人。有条件者,可用转移因子、干扰素预防。

流感疫苗可分为减毒活疫苗和灭活疫苗两种,接种后半年至一年内有预防同型流感的作用,发病率可降低50%~70%。应加强全球性流感病毒监测,了解流感在何地、何时发生,有何种(型、亚型)流感病毒在流行,其毒力的强弱,分析流行株的抗原特征,评估控制措施的效果,推荐控制流感的方法,为研制新疫苗提供依据。WHO已在全球建立了流感病毒监测网。

治疗措施  在发病最初1~2d给予盐酸金刚烷胺、Oseltamivir等抗病毒药物,以及对流感病毒有抑制作用的某些中草药制剂,以减轻症状,缩短病程。同时要防止继发感染,流感引起死亡多为继发性细菌感染。

第七节  钩端螺旋体

钩端螺旋体( Leptospira ) 简称钩体,种类很多,分致病性和非致病性两大类。致病性钩端螺旋体有多种型别,可引起人和动物的钩端螺旋体病(leptospirosis)。钩体病呈世界性分布,是我国目前存在的主要自然疫源性疾病之一。1886年由德国学者首先报告该病,1914年日本学者证明螺旋体为该病的病原体。

一、分类

螺旋体是一群细长、柔软、弯曲呈螺旋状、运动活泼的原核细胞型微生物,它们在形态学特征和细胞结构上有某些相似处,但在生理学和遗传学特征上均不相同。在伯杰系统细菌学手册中,钩端螺旋体独立成钩端螺旋体科,其下分两个属,其中钩端螺旋体属包括问号钩端螺旋体和双曲钩端螺旋体两个种。

目前,钩端螺旋体的分类仍然以血清学反应为主要依据,即在新分离的毒株之间进行双向交叉吸收凝集试验,以确定其血清型(serovars),血清型不同而具有部分共同抗原者,则合并为血清群(serogroup)。目前世界各地已发现25个血清群200多个血清型。我国已发现19群74型,是发现血清型最多的国家。

二、生物学特性

形态与染色  细长丝状,长约6~20μm ,直径0.1~0.2μm。革兰阴性。常用Fontana镀银染色法,菌体染成棕褐色。在暗视野显微镜下观察,可见12~18个螺旋盘绕细密而规则,形似未拉开的弹簧表带,菌体一端或两端弯曲成钩状,常呈C、S或8字形。无外鞭毛,但运动活泼。在电镜下观察,钩端螺旋体的最外层是外膜,内部是螺旋状肽聚糖层和细胞膜包绕的圆柱形原生质体,在外膜和肽聚糖层之间有2根内鞭毛(endoflagella)或周浆鞭毛(perplasmicflagella)。内鞭毛是钩端螺旋体的运动器官,主要沿长轴旋转。菌体中央部分僵直,两端比较柔软(图16-8,图16-9)。

培养特性  一般认为钩端螺旋体采取横分裂法进行繁殖,约6~18h分裂一次,其营养要求不高,在含蛋白胨和10%血清的Korthof培养基中生长良好,最适温度25~30℃,最适pH为7.2~7.4。低于25℃生长缓慢,32~37℃则有损害。在pH7.4,28℃下需氧培养7d,可见液体培养基呈半透明云雾状生长。若继续培养,则培养物逐渐由乳光状混浊变为透明,管底有沉淀块。实验动物中以豚鼠和金黄地鼠最敏感,其次为小白鼠和家兔。

抗原性  不同型别钩端螺旋体的毒力、致病性和免疫性不同,这主要与外膜蛋白的种类、抗原分子结构的差异有关。外膜蛋白至少可分为外膜整合蛋白和外膜脂蛋白,可作为血清血诊断的分子标志和疫苗的候选抗原。钩端螺旋体特异性抗原可分为属特异性蛋白抗原、种特异性蛋白抗原、群特异性蛋白抗原、型特异性蛋白抗原。其中型特异性抗原的抗原决定簇为多糖类,定位于细胞表面;属特异性抗原的抗原决定簇为蛋白质,其抗原决定簇不是暴露于钩端螺旋体细胞表面,而是定位于钩端螺旋体外膜的表面下层。

抵抗力  对外界环境抵抗力较弱,只能生活在液体和半液体环境中,在干燥环境下数分钟即可死亡。对热和酸抵抗力弱,60℃1min即死亡。对低温抵抗力较强,4℃放置1~2周仍存活。-70℃保存6个月,其毒力、动力及形态学特征均不改变。对各种化学消毒剂抵抗力极弱,来苏、升汞10~30min即被杀灭。对青霉素敏感。

三、流行病学特征

传染源  钩端螺旋体的宿主非常广泛,包括哺乳动物、两栖类、爬行类、节肢动物等,其中鼠和猪是主要的传染源。它们在带菌率、带菌的菌群分布和传染作用等方面因地而异。国内的鼠类中,黑线姬鼠、黄毛鼠和黄胸鼠等带菌率较高,所带菌群亦较多,是一些地区稻田型钩端螺旋体病的主要传染源。鼠类感染钩端螺旋体后,一般不发生症状,但长时间从尿中排菌,污染水源及其它环境。

家畜中猪作为宿主动物起重要作用,因为猪携带的菌群与人的流行菌群完全一致,且具备主要传染源的各项条件:①分布广,数量多,带菌率高,带菌量大,排菌时间长;②与人接触密切,猪尿能污染居民点内各种水体;③尿量大,尿内钩端螺旋体数量多;④猪圈一般潮湿多水,泥土和积水内存在大量钩端螺旋体,一旦被雨水或洪水冲洗,就容易扩大污染范围。

人感染钩端螺旋体后在恢复期可以排菌。另外,隐性感染后可成为健康带菌者,但因人排菌量小,排菌时间短,排菌不规则,且人尿为酸性,多不适宜钩端螺旋体生长,所以人作为传染源的意义不大。另外,从流行地区的稻田、池塘、溪沟的水里都能分离出钩端螺旋体,因此动物宿主和受污染的水是传播该病的主要环节。

传播途径  主要有:①接触传播:钩端螺旋体可在野生动物体内长期存在,动物间感染可经直接接触和间接接触传播引起。人以间接接触传播为主,通常钩端螺旋体先传染给家畜,再通过家畜传染给人。例如,钩端螺旋体的宿主(鼠和猪)可将带菌尿液污染外环境(水和土壤等),人再接触被污染的水、土壤、植物、食物和日常生活用品,钩端螺旋体就可经完整的粘膜或破损皮肤侵入机体;②经鼻腔粘膜或消化道粘膜传播:当饮用大量水后胃酸被稀释,食用被鼠和猪的带菌尿液污染的食品或未经加热处理的食物,钩端螺旋体则容易经消化道粘膜侵入体内。

流行概况  钩端螺旋体病分布很广,几乎遍布世界各地,以热带和亚热带地区流行较严重。目前我国以西南和南方各省多见。该病好发季节为7~9月,8、9月份达高峰,故又称为“打谷黄”、“稻瘟病”。

钩端螺旋体病流行特点有:①人对钩端螺旋体普遍易感,但由于接触疫水的机会不同,一般男性多于女性,青壮年农民以及从事农业、渔业、开垦荒地的劳动者发病率较高;②从外地进入疫区的人员,由于缺乏免疫力,往往比本地人易感;③主要流行于气候温暖、雨量充沛、植物茂盛、鼠类繁多的地区;④不同地区其主要流行形式有所不同,有洪水型、雨水型和稻田型之分;⑤钩端螺旋体病以夏秋季节为发病高峰。

四、致病性与免疫性

致病因素 钩端螺旋体在血液中的含量与早期钩端螺旋体病的严重程度密切相关。但是,钩端螺旋体的致病性究竟主要取决于数量众多的钩端螺旋体的直接作用,还是裂解的钩端螺旋体释放出来的毒素(溶血素、细胞致病作用物质、细胞毒性因子、内毒素样物质)、酶或其他代谢产物作用于机体的结果,仍有争论。

所致疾病 潜伏期一般为2~21d,病程约7~12d。因受感染者免疫水平的差别以及所感染菌株的不同,临床表现差别很大(图16-10)。根据病程及病理分为以下三个时期:

1.早期  又称感染毒血症期,多在起病后3d内,常由于钩端螺旋体在血液中生长、繁殖扩散和不断裂解死亡而出现全身中毒综合征,突出表现为:发病骤起,体温急剧上升,达39℃以上,呈全身中毒败血症性反应,伴全身乏力,酸痛,其中腰部、腿部或腓肠肌酸痛最为剧烈。严重者导致微循环障碍,甚至休克。在此期间,无明显的肝、肾、肺、心及脑等器官损伤性病变。

2.中期  经1周左右,钩端螺旋体进入肝、肾、心、肺、脑膜等,引起相应脏器明显损伤,故又称器官损伤期,主要表现为咯血、肺弥散性出血、黄疸、皮肤/粘膜广泛出血、蛋白尿、血尿、肾功能不全、脑膜脑炎症状等,一般持续4~25d。由于个体免疫状态不同以及钩端螺旋体型别、毒力、侵入数量的不同,临床症状轻重及其发展差异很大。同一血清型钩端螺旋体可引起不同的临床症状,同一临床症状可由不同血清型的钩端螺旋体所引起。

3.后期  又称恢复期或后发症期,发生在起病7~14d后,大部分病人此时很快恢复,不留后遗症。

免疫性  以体液免疫为主。病后对同型钩体有牢固的免疫力,一般认为型与型之间无交叉免疫,故可发生不同型的钩体再感染。在常年流行地区,对易感人群宜接种包含当地流行株在内的多价钩端螺旋体疫苗。由于抗体不能通过肾到达肾小管,故侵入肾脏的钩端螺旋体能在肾小管等组织中继续繁殖和经尿排菌,可达数周、数月甚至数年。

五、微生物学检查法

该病临床表现非常复杂,因而早期诊断较困难,必须结合流行病学特点、早期的临床症状和实验室检查等方面进行综合分析,并与其它疾病鉴别。其中,流行病学史,如流行地区、流行季节,病前1~3周内曾参加过农田劳动,或接触疫水,或接触感染本病动物的排泄物等,对早期诊断具有重要意义。“三症状”(畏寒发热、头痛身痛、周身乏力)和“三体征”(眼红、腓肠肌触痛、淋巴结肿大)是早期诊断的主要依据。

病原体检查  在发病初期,可取病人血液和脑脊液,直接在暗视野显微镜下观察有无钩端螺旋体,病后1周尿中易检出钩端螺旋体。动物接种是分离病原体的可靠方法,将患者的血液或其它体液接种于动物(幼年豚鼠或金黄地鼠)腹腔内,晚期病例可将尿液接种于动物腹部皮下。接种3~5d后,用暗视野显微镜检查腹腔液,也可在发热期取动物心血做培养。

血清学试验  在血清中查到抗体说明曾感染过钩端螺旋体,当恢复期抗体滴度较发病初期有4倍以上升高时,即有诊断意义。国内常用的诊断试验方法有:凝集试验、酶联免疫吸附试验、间接红细胞凝集试验、间接免疫荧光试验、溶血试验等。

核酸检测  通过PCR法可在疾病早期诊断钩端螺旋体病(钩端螺旋体可少至10条),这是目前最灵敏和特异的检测方法。

六、防治原则

预防措施  疫区内灭鼠是消灭钩端螺旋体自然疫源地的根本措施。通过大面积灭鼠,降低鼠密度,可使本病发病率显着下降。同时要管理好家畜,加强动物宿主的检疫。改造多水、潮湿的疫源地,清除钩端螺旋体的生存场所。加强疫水、粪便和家畜管理。避免或减少与疫水接触。

疫苗接种是控制钩端螺旋体病流行的有效措施之一。理想的疫苗必须具备两个条件:①既能保护不发病,又能防止肾带菌;②应根据当地的主要流行菌型制造单价或多价疫苗,以免发生因疫苗使用不当而促进菌型转变,出现对人兽具有更强毒力的新菌型的情况。国内目前推广应用的主要有胎盘浸液疫苗、半综合或全综合培养基疫苗和浓缩疫苗,接种后免疫力维持1年左右。钩端螺旋体外膜蛋白疫苗正在研制之中。

治疗措施  抗菌疗法是钩端螺旋体病最基本的治疗措施,苄星青霉素为首选药物。过敏者可改用庆大霉素。另外还应重视对症治疗和支持疗法。对各型钩端螺旋体应强调“三早一就”(早发现、早诊断、早治疗、就地抢救)的原则,要严格卧床休息。

   

 (江凌晓 第一军医大学)

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