諾如病毒的流行病學研究進展

宋夏+劉弘

摘要：在全世界范圍內，諾如病毒是引起非細菌性急性胃腸炎感染的首要病因，約有18%（95% CI：17–20%）的急性胃腸炎的發(fā)病與諾如病毒存在關聯(lián)，發(fā)展中國家中急性胃腸炎諾如病毒的比例較低為12%（95% CI：9-15%）。本文綜述了諾如病毒的病原學特征、臨床表現(xiàn)、流行病學特征及疾病的預防、疫苗研究等內容。諾如病毒具有極強的致病性，可通過人傳人，食物，飲水，環(huán)境等途徑進行傳播，在全球食源性暴發(fā)的比例約占全部諾如病毒暴發(fā)的14%。由于諾如病毒引發(fā)的疾病往往發(fā)病急，傳播速度快，涉及范圍廣，常常在旅游船、軍隊、醫(yī)院、學校等群居人群中暴發(fā)性流行。諾如病毒感染給人們造成了巨大的疾病負擔，尤其是對于兒童和老年人。引起諾如病毒感染的基因型主要為GII型，其中占主導地位的的主要為GII.4型，日本研究人員發(fā)現(xiàn)引起2016年冬季日本諾如病毒大流行的基因型為一種重組后的新的變異株GII.P16-GII.4_Sydney2012。美國諾如病毒暴發(fā)監(jiān)測網(wǎng)絡CaliciNet監(jiān)測顯示，2016年9月至2017年1月，GII.P16-GII.4_Sydney2012在所有暴發(fā)中所占的比例達到了62%。建立廣泛的監(jiān)測網(wǎng)絡對流行的諾如病毒分子分型進行監(jiān)測，對于研究疫苗，預防控制大規(guī)模的暴發(fā)發(fā)生具有十分重要的意義。

關鍵詞：諾如病毒；基因分型；傳播途徑；疾病負擔；疫苗

諾如病毒最早報道于1972年，實驗人員從諾瓦克一所學校暴發(fā)的急性非細菌性胃腸炎病例的糞便樣本中分離出來一種27nm的病毒顆粒，并命名為諾瓦克病毒，后來更名為諾如病毒[1]。在全世界范圍內，諾如病毒是所有的人群和年齡組引起急性胃腸炎的最主要原因， 全球50%的急性胃腸炎暴發(fā)由諾如病毒引的，也是急性胃腸炎引起的食源性疾病負擔的首要原因，全人群均可發(fā)病，但是在兒童和老年人人群中高發(fā)[2] ，可能是老年人和兒童等免疫力低下所致。諾如病毒引起了人們的巨大關注，對諾如病毒的研究也不斷深入。2016年冬季，日本監(jiān)測機構監(jiān)測顯示，諾如病毒感染較往年呈現(xiàn)明顯上升的趨勢，已報告的病例數(shù)僅次于2006年諾如病毒大流行的水平。近年來，關于諾如病毒的病原學研究，傳播途徑，疾病負擔以及疫苗的研究也取得了很大的進展，本文將就諾如病毒最新的研究情況進行綜述。

1. 病原學特征

1.1 形態(tài)特征

諾如病毒是一組無包膜單股正鏈 RNA 病毒，屬于杯狀病毒科，直徑約為26～35nm，無包膜，表面粗糙，球形，呈二十面體對稱，基因組全長約 7.5‐7.7kb，編碼3個開放閱讀框架（Open Reading Frames， ORFs）。基因組在5‘由蛋白質連接，在3由多聚糖連接。ORF1主要編碼非結構蛋白，從N端（氨基端）向C端（羧基端）編碼p48，NTPase，p22，VPg，3CLpro和RdRp。ORF2編碼主要衣殼蛋白，ORF3編碼次要結構蛋白VP2。諾如病毒衣殼由90個主要衣殼蛋白VP1二聚體和一兩個次要結構蛋白VP2拷貝組成[3]。

1.2 基因分型

長時間以來，在實驗室研究中一直無法對諾如病毒實現(xiàn)體外培養(yǎng)，因此不能對諾如病毒進行血清型分型，也給對諾如病毒的進一步研究帶來了困難.一項2016年的最新研究顯示，已經(jīng)在干細胞來源的人腸道細胞實現(xiàn)了諾如病毒的體外培養(yǎng)[4]。根據(jù)基因特征，諾如病毒被分為6個基因群GⅠ‐GⅥ，有研究人員對香港的狗糞便樣本中的諾如病毒進行了全基因組測序，對VP1的分析結果顯示與已知的諾如病毒不同，可能是一種新的基因型GⅦ，其中 GⅠ， GⅡ是引起人類急性胃腸炎的主要基因群[5， 6]。GⅡ能被分為19個亞型，全球約85%的諾如病毒導致的急性胃炎腸暴發(fā)是由GⅡ.4型引起的[7]。諾如病毒變異較快，每2-3年就會出現(xiàn)新的變異株并大規(guī)模的取代之前的毒株開始流行。從1990年到2013年，共有7個不同的GⅡ.4型變異株與全球范圍內的急性胃腸炎暴發(fā)相關[8]。國內從2003年1月一2012年6月共報告83起諾如病毒胃腸炎疫情，GⅡ.4型變異株也是國內諾如病毒胃腸炎疫情發(fā)生優(yōu)勢株[9]。2014-2015，北京市的監(jiān)測結果顯示GII.17型在北京市諾如病毒感染病例中占據(jù)了主導地位[10]，2016年，日本研究人員發(fā)現(xiàn)引起2016年冬季日本諾如病毒大流行的基因型為一種重組后的新的變異株GII.P16-GII.4_Sydney2012[11]。美國諾如病毒暴發(fā)監(jiān)測網(wǎng)絡CaliciNet監(jiān)測顯示，2016年9月至2017年1月，GII.P16-GII.4_Sydney2012在所有暴發(fā)中所占的比例達到了62%[12]。關于GⅡ.4變異株在全世界范圍內的持續(xù)流行和主導地位的原因進行了眾多的研究，但尚未完全得到解釋，目前主要的機制包括抗原漂移，大規(guī)模的人與人傳播，群體免疫逃避等[13]。

1.3 臨床表現(xiàn)及檢測

諾如病毒發(fā)病初期癥狀不明顯，缺乏特異性。從感染到出現(xiàn)胃腸道癥狀的潛伏期平均約1.2天（95%CI：1.1-1.2天）[14]，癥狀持續(xù)時間約5-6天。其中最主要的癥狀是腹瀉，大約87%的病例會出現(xiàn)腹瀉癥狀，其次是嘔吐，約占74%，嘔吐在≥1歲的兒童中（>75%）比小于1歲的兒童中（59%）更常見，其他癥狀還包括腹痛，發(fā)熱，頭痛，寒戰(zhàn)，肌肉酸痛，諾如病毒感染后在體內潛伏時間很長，研究顯示在發(fā)病后3周后約26%的病人體內仍能檢測到諾如病毒的存在[15]。

1.4 診斷方法

目前諾如病毒感染的確診主要依靠實驗室檢測，其中最主要的檢測方法是逆轉錄-聚合酶鏈式方應（Real-time reverse transcription-polymerase chain reaction， RT-PCR）和酶聯(lián)免疫分析（Enyzme Immunoassays， EIA）。PCR的方法具備有高敏感度，但特異度較低，檢測時間相對較長，價格較貴；EIA方法特異度高，敏感性較低，檢測時間短，適合在諾如病毒暴發(fā)時用于快速檢測，但陰性結果需要采用PCR來進行二次確認。針對一些特定的基因型，敏感度和特異度更高的新型單鏈抗體（Single-chain antibodies， scFVs）的研究也取得了一定的進展，新的檢測工具有助于在諾如病毒暴發(fā)時更迅速的獲得準確的檢測結果[16]。

2. 流行病學特征

2.1 流行特征

諾如病毒在環(huán)境中分布廣，對溫、濕度等環(huán)境的變化有極強的耐受性，感染具有較明顯的季節(jié)性，多發(fā)生在秋冬季，又被稱為“冬季嘔吐病”。微量的病毒即可致病，對各年齡層人群普遍易感，中國27?。ㄊ?、自治區(qū)）2009-2013年門診腹瀉病例諾如病毒流行特征分析顯示，諾如病毒在6～23月齡兒童和>45歲人群的檢出率最高，分別為 13.7%和 12.4%，一年中以秋、 冬季檢出率較高。諾如病毒檢出的主要型別為 GⅡ型 （89.9%）[17]。

2.2 傳染源

諾如病毒感染性極強，僅需18個病毒顆粒即可感染人體引起發(fā)病[2]。其主要的傳播媒介是受糞便污染的食物及水，此外，諾如病毒還可以存在于氣溶膠和物體表面，通過與受感染的病人接觸、直接接觸受污染的物品及空氣傳播。在美國，諾如病毒每年引起的病例將近2100萬。諾如病毒引發(fā)的疾病往往發(fā)病急，傳播速度快，涉及范圍廣，常常在旅游船、艦船、軍隊、醫(yī)院、學校等群居人群中暴發(fā)性流行。

2.3 傳播途徑

諾如病毒的傳播途徑主要包括人與人之間的接觸傳播，食源性傳播，水源性傳播等。研究人員通過對3個全球主要的暴發(fā)監(jiān)測網(wǎng)絡（Noronet， CaliciNet， EpiSurv）1999年至2012年的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，食源性相關的暴發(fā)約占到全部暴發(fā)的14%[18]。2009年9月到2013年8月，美國國家諾如病毒監(jiān)測網(wǎng)絡共收集到3960起諾如病毒暴發(fā)，2895起已明確的傳播途徑的暴發(fā)中，人與人的接觸傳播2425起（占83.7%），食源性傳播465起（占16.1%），全部暴發(fā)中有62.5%的暴發(fā)發(fā)生在長期護理機構，9.8%發(fā)生在餐館，5.7%發(fā)生在學校。不同基因型的諾如病毒的傳播途徑存在一定的差異，其中通過人與人之間傳播導致的GⅡ.4型諾如病毒的暴發(fā)顯著高于食源性途徑（OR，3.0；P<0.05），GⅠ.3，GⅠ.6，GⅠ.7，GⅡ.3，GⅡ.6和GⅡ.12型諾如病毒暴發(fā)則主要由于食源性傳播引起（OR，1.93-7.1；P<0.05）[19]。水源性傳播引起諾如病毒急性胃腸炎暴發(fā)主要GⅠ型病毒引起[20]。

2.2.1 食源性傳播

食源性傳播是諾如病毒傳播的主要途徑，多在餐館，學校，公司食堂等場所引起大規(guī)模爆發(fā)。食品加工從業(yè)人員污染食物，生食蔬菜，水果，海鮮是導致諾如病毒感染暴發(fā)的常見原因。

2007年-2011年間，歐洲報告了53起農(nóng)產(chǎn)品中的諾如病毒引起的食源性疾病暴發(fā)事件，主要致病食物包括覆盆子、生菜、塊莖蔬菜等[21]。2009年到2012年，美國疾病暴發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)共報告了1008起食源性諾如病毒暴發(fā)，約64%發(fā)生于餐館。324起有明確污染食物的暴發(fā)中，92%來源于食物加工過程污染，75%的食物為生食。主要的污染食物包括，蔬菜作物（30%），水果（21%），軟體動物（19%）[22]。2012年，德國發(fā)生了一起國內最大的食源性諾如病毒暴發(fā)事件，390個醫(yī)療機構共報告了11000例急性胃腸炎病例，研究人員進行了4項分析流行病學研究，2項病例對照研究，2項調查（150人），2個病例對照研究均顯示食用草莓導致發(fā)病的風險顯著上升（研究1，OR=8.2； 95% CI： 2.66–26.03； p<0.01； 研究2，OR=16.87； 95% CI：5.23–54.4； p<0.01）[23]。Lunestad等報告了2013年芬蘭的一起諾如病毒感染暴發(fā)事件，研究認為引起暴發(fā)的主要原因是由于食用了未充分加熱的貝類海鮮湯[24]。

2.2.2 水源性傳播

水源性傳播是諾如病毒傳播的一個重要途徑，學校、旅游場所用水，市政供水引起諾如病毒散發(fā)或暴發(fā)多見報道。芬蘭的監(jiān)測網(wǎng)絡在1998-2003年間共監(jiān)測到41起水源性疾病暴發(fā)，Leena等研究人員對28起暴發(fā)中收集的樣本進行了檢測，采用RT-PCR對病人的生物樣本進行檢測，顯示18起暴發(fā)是由諾如病毒引起的，其中10起暴發(fā)所采集的水樣也檢測出諾如病毒，9起都與病人樣本檢測出來的諾如病毒分型匹配[25]。2006年，新西蘭公共衛(wèi)生機構對發(fā)生于南部滑雪勝地的一起急性胃腸炎暴發(fā)進行了調查，從水中檢出了與病人排泄物樣本中同型的GI.5型諾如病毒，主要的原因是因為該景區(qū)供水被人類污染物所污染，該研究也是第一次報道使用了超濾結合定量實時RT-PCR（逆轉錄-聚合酶鏈反應）和DNA測序的方式來調查水源性諾如病毒暴發(fā)[26]。2009年，瑞典的一個小村莊為公共飲水網(wǎng)絡供水的一口井被污染，導致了約200人感染諾如病毒。流行病學調查和實驗室檢測結果顯示，居住在使用公共水網(wǎng)的家庭中的居民的發(fā)病風險高于未使用公共水網(wǎng)的家庭中的居民（RR=4.8，95%CI：1.68-13.73），6名病人糞便樣本中檢出與水樣本中同型的GI.3型諾如病毒[27]。韓國的研究人員對發(fā)生于2008-2012年的急性胃腸炎暴發(fā)進行了回顧，流行病學和病原學研究顯示其中有4起暴發(fā)是的來源是地下水。暴發(fā)主要發(fā)生在公園，學校和餐館，雖然流行病學研究確認地下水是暴發(fā)的來源，但尚有3起的具體傳播途徑未得到確認，其中2008年發(fā)生于5個學校的暴發(fā)事件，被認為主要是由于污染的地下水制作的泡菜所導致的，經(jīng)過幾個季節(jié)的儲存后，泡菜中病毒仍然存活并可以導致疾病的發(fā)生[28]。

2.2.3 接觸或其他傳播途徑

雖然諾如病毒是一種腸源性病原體，但是在嘔吐后可以在空氣中形成氣溶膠被吸入，吸附在鼻部，被人咽下而致病，Evans等報道了一起發(fā)生在倫敦的城市音樂廳的諾如病毒暴發(fā)事件，首發(fā)病例為一名在觀眾席和鄰近男衛(wèi)生間嘔吐的觀眾，由于其他觀眾直接接觸到污染物引起了疾病的暴發(fā)，最終導致約300人發(fā)病[29]。Chapmans等報道了一起暴發(fā)于美國空軍學院的事件，疾病由1名或多名就餐服務人員引起共同使用就餐餐具引起，并在學員中通過人與人傳播，在隔離患者后，疾病的流行得到了有效的控制[30]。Laetitia等對來自于8個爆發(fā)諾如病毒感染的衛(wèi)生保健機構的48份空氣樣本進行了檢測，其中的6個機構檢出了諾如病毒基因[31]。

3 預防和控制措施

預防諾如病毒的感染，手部清潔是最主要的預防途徑。研究認為，酒精對于諾如病毒的消毒效果不佳，對手進行消毒用普通肥皂或者含抗菌劑的肥皂洗手能有效的減少手部存在的諾如病毒的量[32]。諾如病毒對幾種常用的消毒劑（雙氧水、二氧化氯、過氧化氯）具有顯著的耐受性，5%的磷酸三鈉或其他高PH緩沖液也可用于處理食物和食物接觸表面以減少人諾如病毒，但是，倡導盡可能使用氯（次氯酸鈉）作為諾如病毒消毒劑，其消毒作用能有效的阻斷諾如病毒的傳播[33]。

4 疾病負擔

由于諾如病毒感染癥狀具有自限性，且缺乏敏感、快速和符合成本效益的臨床診斷方法，部分就醫(yī)患者也較少進行諾如病毒檢測，諾如病毒對人群健康的影響在很多國家和地區(qū)被極大地低估。歐洲和北美的一系列流行病學研究顯示，諾如病毒感染給人們造成了巨大的疾病負擔，尤其是對于兒童和老年人，絕大多數(shù)諾如病毒感染引起的住院和死亡都發(fā)生在免疫力相對低下的兒童和老年人群中。2015年世界衛(wèi)生組織報告顯示諾如病毒是引起食源性疾病的首要病因，導致了每年1.25億（95%UI：0.7-2.51億）人發(fā)病[34]。美國疾病預防控制中心的監(jiān)測研究報告，在美國，諾如病毒導致了每年平均190-210萬人發(fā)病，5.6-7.1萬人住院，并導致570-800人死亡[35]。2009年，荷蘭的普通人群中，諾如病毒引起的急性胃腸炎發(fā)病率為380/萬人（95%CI：267-546），因病就醫(yī)率為9.2/萬人（95%CI：5-15），住院率為1.2/萬人（95%CI：0.5-2），致死率為0.04/萬人，在1650萬人中導致162.2/萬（95CI：96.6-265）傷殘調整人年數(shù)[36]。

由于發(fā)展中國家普遍存在不衛(wèi)生的水源，較差的衛(wèi)生設施和醫(yī)療條件，諾如病毒引起的疾病負擔可能會更加嚴重。85%的諾如病毒引起的腹瀉和99%的死亡病例都發(fā)生在發(fā)展中國家[37]。研究報告顯示全世界約有18%（95% CI：17–20%）的急性胃腸炎的發(fā)病與諾如病毒存在關聯(lián)[38]。中國的27省（市、自治區(qū)）2009-2013年門診腹瀉病例監(jiān)測顯示在 34 031名腹瀉監(jiān)測病例中，有11.6%的病例檢出諾如病毒[17]，與其他發(fā)展中國家的比例類似12%（95%CI：9-15%），推測發(fā)展中國家比例低于發(fā)達國家的原因可能與經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)細菌性急性胃腸炎的發(fā)病率更高有關系。在全球，諾如病毒每年帶來42億（95%UI：32-57億）美元醫(yī)療系統(tǒng)費用的直接經(jīng)濟損失和603億（95%UI：444-834億）美元的間接社會經(jīng)濟損失[39]。

5疫苗研究

多種途徑均可引起諾如病毒的暴發(fā)性流行，再感染率很高。諾如病毒感染后產(chǎn)生人體內可產(chǎn)生抗體，但僅對于短時間內感染同源性病毒有一定的免疫力，免疫力可持續(xù)8周到2個月。由于諾如病毒感染造成的疾病負擔巨大，且在各種病因引起的急性胃腸炎的負擔中所占的比例呈逐漸上升的趨勢。尤其對于兒童，老年人，免疫力低下的人群，研究有效，安全的方法來來預防感染和疾病的發(fā)生十分具有必要性。

諾如病毒在世界范圍內引起的關注都不斷增加，關于諾如病毒的疫苗研究也取得了一定的進展，在健康成人中進行的鼻內疫苗試驗顯示，疫苗組急性胃腸炎的發(fā)病率為37%顯著低于對照組69%（P=0.006），同樣，諾如病毒的感染率61%也低于對照組的感染率82%（P=0.05）[40]。目前研究進展最快的是一種G1-Ⅰ/GⅡ-4重組病毒樣顆粒（VLP，virus like particle）衣殼蛋白疫苗Takeda疫苗，已在人體臨床試驗中完成了概念性驗證實驗（POC，proof of concept trial），證實針對疾病，特別是嚴重的疾病，具有保護作用。美國亞利桑那州利學校也正在研發(fā)一種結構類似的疫苗，但尚未進入臨床試驗階段[25]。美國研究人員建立了一個數(shù)據(jù)模型對諾如病毒疫苗提供保護帶來的經(jīng)濟效益進行了評估，認為諾如病毒的疫苗能減少10-612.5/萬人諾如病毒感染引起的急性胃腸炎發(fā)病，但經(jīng)濟效應取決于疫苗的價格，有效性和持續(xù)時間。在美國，如果疫苗花費75美元，達到50%有效性，12個月持續(xù)時間，可減少100-220萬病例，但將花費4-10億美元，不會減少疾病帶來的經(jīng)濟損失；如果疫苗持續(xù)時間能達到48個月，降低疫苗費用和提高有效性的情況下，能減少4-21億美元的經(jīng)濟損失[41]。在早期志愿者的試驗中，諾如病毒的疫苗并不能提供一個長時間的保護，但最近的一個關于疫苗保護時間的模型研究顯示免疫性能持續(xù)4-9年[42]。

6 討論

目前，關于諾如病毒的研究多集中于發(fā)達國家，發(fā)展中國家隨著衛(wèi)生環(huán)境的改善，諾如病毒在急性感染腹瀉病的中所占的比例也越來越高?，F(xiàn)階段，國內關于諾如病毒的負擔調查研究尚較為少見，需要開展進一步的研究了解以我國諾如病毒引起急性胃腸炎的疾病負擔情況，為衛(wèi)生部門制定相應的衛(wèi)生保健政策提供參考。對于諾如病毒的檢測方法，PCR檢測和抗體檢測還存在時間過長，準確度不高的缺陷，更加快速、準確的檢測方式仍有待進一步的研究。同時，對諾如病毒的傳播途徑進行探索也有利于對不明原因食源性疾病暴發(fā)的病因探索，以及時采取措施控制疾病的暴發(fā)流行。

由于諾如病毒變異較快，建立廣泛的監(jiān)測網(wǎng)絡對流行的諾如病毒分子分型進行監(jiān)測，對于研究疫苗，預防控制大規(guī)模的暴發(fā)發(fā)生具有十分重要的意義。隨著對諾如病毒的抗原漂移和不同亞型之間的重組的研究的深入，以及諾如病毒體外培養(yǎng)實驗的成功，價格更低，有效性和持續(xù)時間更佳的諾如病毒疫苗也有望得到研發(fā)應用。

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