世紀瘟疫

周毅　袁玲　陳濟芳

【摘 要】流行性感冒（簡稱流感）是流感病毒（ Influenza virus，IV）引起的急性呼吸道感染，也是一種傳染性強、傳播速度快的疾病。多發(fā)于秋冬季節(jié)，主要通過空氣中的飛沫、人與人之間接觸或與被污染物品的接觸而傳播。典型的臨床癥狀是：急起高熱、全身疼痛、顯著乏力和輕度呼吸道癥狀，可引起嚴重的并發(fā)癥和死亡現(xiàn)象。流感病毒最大的特征是抗原變異速度快，極易造成大范圍流行。在過去的100年間，三次遍及全球的流感大爆發(fā)奪去了數(shù)以百萬計人的生命，遠遠超過了這個世紀所有戰(zhàn)爭死亡人數(shù)的總和。因此，流感也被稱為世紀瘟疫，一直受到世界衛(wèi)生組織（World Health Organization， WHO）的高度關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】流感病毒 特征 變異

1 流感病毒病原學(xué)特征

流感病毒屬于正黏病毒科（ Orthomyxoviridae ），是一種呈球形或桿狀、有包膜的單股負鏈RNA病毒，其基因組包括8個片段，分別為PB2、PB1、PA、HA、NP、NA、M、NS，至少編碼11種蛋白質(zhì)。根據(jù)核蛋白（ Nucleoprotein，NP）的抗原性不同可分為甲（A）型、乙（B）型、丙（C）型流感病毒屬和托高土病毒屬。甲型流感病毒根據(jù)其表面抗原HA （ Hemagglutinin，血凝素） 和NA （ Neuraminidase，神經(jīng)氨酸酶）的不同，再區(qū)分為若干亞型。目前從禽類已鑒定出16個H亞型（H1-H16），9個NA亞型（NA1-NA9）。近一個世紀，在人間流行的流感病毒主要是H1、H2、H3和N1、N2幾種抗原構(gòu)成的亞型，但禽流感病毒H5N1、H9N2也可感染人。乙型、丙型流感病毒至今尚未發(fā)現(xiàn)亞型。

目前對流感病毒的命名是根據(jù)1980年WHO公布的命名法，即型別/宿主（人可省略）/分離地點/病毒株/序號/分離年代（HA與NA亞型號）。以人們現(xiàn)在比較熟悉的H5N1禽流感病毒為例，它的標準名稱是A/Hong Kong/156/97（H5N1），A代表甲型病毒，Hong Kong代表該病毒株最早發(fā)現(xiàn)的地區(qū)，也就是香港；156是病毒株編號；97代表第一次分離出該病毒的時間，也就是1997年；H5N1分別代表血凝素和神經(jīng)氨酸酶的分類。如果病毒株主要在動物中流行，人們會在最早分離出病毒地區(qū)的前面加上動物的名稱，譬如A/chicken/Hong Kong/G9/97（H9N2），chicken（雞）說明這種病毒主要感染的動物是雞。

由于人群對變異病毒株缺少免疫力，故每次新亞型出現(xiàn)都會引起大流行，甚至世界性大流行。近一個世紀，甲型流感病毒已經(jīng)歷過數(shù)次重大變異。從幾次世界性的大流行來看，1918年西班牙流感是由H1N1引起，曾導(dǎo)致至少三千五百萬人喪生；1957年的亞洲流感，是由H1N1和H2N2發(fā)生基因重組產(chǎn)生的新病毒亞型導(dǎo)致，從中國的云貴高原蔓延到全球；1968年的香港流感則源自于H2N2和H3病毒的基因重組。而爆發(fā)于2009年的墨西哥流感的病毒毒株包含有禽流感、豬流感和人流感三種流感病毒的脫氧核糖核酸（DNA）片段。

2 流感世界大流行的分子病毒學(xué)基礎(chǔ)

對于流感，世界衛(wèi)生組織還沒有非常有效的預(yù)防措施，這主要與病毒毒株的快速變異有關(guān)。流感病毒變異有抗原性變異、溫度敏感性變異、宿主范圍以及對非特異性抑制物敏感性等方面的變異，但最主要的是抗原性變異。流感病毒抗原性變異與其他病毒不同，特點是表面抗原HA和NA極易變異。作為單股負鏈RNA病毒，其編碼RNA依賴的RNA聚合酶校正能力較低，每個復(fù)制周期內(nèi)突變率高達5×10 -5。在3個型別的流感病毒中，甲型流感病毒的HA和NA最容易發(fā)生變異，且變異速度更快。常見的流感病毒抗原變異有兩種形式：1. 抗原漂移：其變異幅度小，HA、NA氨基酸的變異率小于1%，屬量變，即亞型變異。一般認為是由病毒基因點突變所造成，并與人群選擇力有關(guān)，每2-5年出現(xiàn)一個新的變異株，引起中、小型流行。2. 抗原轉(zhuǎn)換：其變異幅度大，HA氨基酸的變異率為20-50%，屬質(zhì)變，即病毒株表面抗原結(jié)構(gòu)發(fā)生一種或兩種變異，導(dǎo)致新亞型的出現(xiàn)。一般認為是不同病毒之間通過共同感染同一生物而發(fā)生基因重配所致。

由于流感病毒結(jié)構(gòu)上的不同變異，流感病毒的致病效果也將發(fā)生不同方向和程度的改變，具體表現(xiàn)在增強病毒自身致病能力和影響宿主免疫系統(tǒng)兩個方面。

流感病毒在增強自身致病能力方向上的變異表現(xiàn)在病毒感染、復(fù)制、擴散能力增強，程度上可進一步分為同種宿主體內(nèi)可感染的細胞范圍擴大和直接突破種屬屏障。

同種宿主體內(nèi)可感染的細胞范圍擴大是變異中一種較為常見的情況，導(dǎo)致此情況的病毒結(jié)構(gòu)上位點變化的種類較多，但病毒結(jié)構(gòu)上的改變較小，往往只是細微的點變化。

HA裂解位點上堿性氨基酸的多少的改變會導(dǎo)致此情況。低致病力禽流感病毒在HA裂解位點上只有1個或2個堿性氨基酸，這種結(jié)構(gòu)只能被存在于呼吸道和消化道內(nèi)的精氨酸特異蛋白酶識別并裂解。而高致病力禽流感病毒HA裂解位點具有多個堿性氨基酸，可被機體大多數(shù)組織細胞內(nèi)的蛋白酶識別并裂解，具有廣泛的嗜細胞性。當HA變?yōu)榫哂卸鄠€堿性氨基酸組成的裂解位點時，低致病力禽流感病毒將轉(zhuǎn)變?yōu)楦咧虏⌒郧萘鞲胁《?，其一旦進入機體便會迅速擴散，導(dǎo)致全身多個組織發(fā)病并死亡。

同樣，流感病毒的RNA聚合酶PB2亞基上氨基酸的改變也會導(dǎo)致此情況。如從1997香港禽流感感染者分離到的兩株流感病毒HA均具有多個堿性氨基酸組成的裂解位點。但對小鼠的致病性卻完全不同，A/Hong Kong/483/97對小鼠是高致病性的，可造成小鼠的全身性感染并致小鼠死亡。而A/Hong Kong/486/97則只引起非致死性呼吸道感染。Hatta等通過突變分析證實，這兩種病毒的致病性強弱與PB2上627位氨基酸有關(guān)。

此外，NA與HA之間出現(xiàn)新的平衡也會導(dǎo)致此情況。NA可以影響宿主細胞對HA的裂解活性，NA與HA之間的平衡會影響到流感病毒對靶細胞的感染與釋放。流感病毒A/WSN/33對小鼠具有高致病性就是因為該病毒的NA可以和細胞的纖溶酶原結(jié)合并解離，這一過程激活了纖溶酶原使之水解為纖溶蛋白酶，這種蛋白酶可以裂解HA。NA與纖溶酶原結(jié)合需要在NA的C末端包含Lys。但到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)其他流感病毒的NA可以與纖溶酶原結(jié)合。

種屬屏障是指流感病毒所能感染的宿主具有種屬特異性。流感病毒之所以有嚴格的種屬特異性，在于病毒HA序列受體結(jié)合位點能否與宿主上皮細胞（主要是呼吸道和消化道上皮細胞）的特異性受體相結(jié)合。當病毒發(fā)生基因突變或者重組，尤其是關(guān)鍵的裂解位點或者受體結(jié)合位點發(fā)生改變后，會導(dǎo)致病毒的跨種屬傳播。如禽流感病毒本應(yīng)是只感染禽類的專屬病毒，而1997年我國香港地區(qū)報告了全球第一例經(jīng)H5N1病毒感染致死的人類病例，此后，在東南亞中國歐洲非洲和中東地區(qū)不斷有包括人在內(nèi)的哺乳動物感染和死亡的報道，表明該病毒已經(jīng)突破種屬屏障。同樣，2009年暴發(fā)的新甲型H1N1流感病毒也是一種新型變異病毒，它原屬于豬流感，而進化分析研究表明其包含有禽流感、豬流感和人流感3種流感病毒的基因片段，導(dǎo)致病毒結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變，使其具有了感染人的能力。

影響宿主免疫系統(tǒng)是流感病毒在對“天敵”作用方向上的變異，在程度上可進一步分為降低免疫系統(tǒng)的應(yīng)答能力和躲避免疫系統(tǒng)的主動攻擊。

免疫系統(tǒng)是殺死病毒的有效武器，但當宿主的免疫應(yīng)答能力降低時，病毒將會有更大的存活機率，致使宿主病癥加劇。如甲型H1N1流感病毒的NS1蛋白是一種RNA結(jié)合蛋白，可通過拮抗干擾素及其誘導(dǎo)蛋白的抗病毒活性來減弱宿主的免疫應(yīng)答，這種功能的發(fā)揮主要與它的雙鏈RNA結(jié)合區(qū)有關(guān)。當豬感染了帶有高致病性禽流感病毒H5N1的NS1基因的重組人流感H1N1病毒后，所產(chǎn)生的病毒血癥、發(fā)燒以及體重下降等臨床癥狀要比感染野生型人流感H1N1病毒更加典型，病程更長。

細胞遭到流感病毒襲擊后，通常會釋放出被稱為“細胞因子”的免疫分子，激發(fā)免疫系統(tǒng)攻擊病毒，保護未受感染的細胞。但是，細胞因子對引起禽流感的H5N1病毒無任何反應(yīng)，這直接導(dǎo)致了該病毒的肆意增殖。如Seo等研究認為1997年肆虐我國香港的H5N1能夠靠1個變異基因掩藏自己，躲避人體免疫系統(tǒng)的攻擊。這個特殊的基因即非結(jié)構(gòu)基因，其分子的第92位為谷氨酸，它使該病毒具有躲避免疫系統(tǒng)攻擊的能力。有人將此基因移植入H1N1，用來感染試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被改造的病毒感染的動物發(fā)病癥狀比未改造的病毒感染的要嚴重得多，病情持續(xù)時間更長。

流感病毒的演化一直與人類文明的發(fā)展相伴而行。由于地球村的發(fā)展和人們活動范圍的增大，流感病毒遷移和基因交流的機會將隨之不斷增多。從理論上講，HA和NA的所有類型的隨機組合都將發(fā)生，只是發(fā)生在何時何地我們現(xiàn)在不得而知。對于這些新的病毒亞型，人人都是易感者。目前，全球?qū)α鞲胁《镜谋O(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，覆蓋人類及動物界，包括了地區(qū)、國家層面與WHO全球流感監(jiān)測及反應(yīng)體系。相應(yīng)地疫苗包括基因疫苗的研發(fā)也在持續(xù)進行中，但風險因素依然存在。我們需要從近百年來數(shù)次流感大災(zāi)難中吸取經(jīng)驗和教訓(xùn)，為應(yīng)付以后必然的但又無法預(yù)測的大流行做好充分準備。