猴痘病毒動物宿主的研究進展

耿彥生,夏子涵,石騰飛,曹志然

(1.河北大學 公共衛(wèi)生學院,河北 保定 071000;2.河北大學 基礎醫(yī)學院,河北 保定 071000)

猴痘是由猴痘病毒(monkeypox virus,MPXV)引起的一種人獸共患病,曾主要流行于非洲.自2022年5月,非洲以外的許多國家報告了猴痘病例,并且報告病例數(shù)快速增加.由于猴痘在全球廣泛區(qū)域的迅速傳播,2022年7月23日,世界衛(wèi)生組織(WHO)宣布猴痘疫情為國際關注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件.至2022年11月16日,WHO所有6個區(qū)域的110個國家/地區(qū)報告了實驗室確診猴痘病例.

長期以來,非洲西部和中部是猴痘的自然疫源地,猴痘病例通常出現(xiàn)在一些野生動物與人接觸頻繁的熱帶雨林附近的村莊,以散發(fā)和小規(guī)模暴發(fā)為主.2022—2023年的全球猴痘疫情,被認為是非洲或旅游歸來的感染者攜帶病毒輸入歐洲,進而引發(fā)了“人—人”的傳播,而非洲感染者最初的病毒來源仍然可能是動物[1].自然界的動物儲存宿主可能是人猴痘長期流行的驅(qū)動因素,控制病毒“動物—人”的傳播是最終控制猴痘流行的關鍵環(huán)節(jié).本文綜述了MPXV在動物中的流行情況及動物對MPXV易感性的研究進展,對MPXV可能的動物宿主及“動物—人”相互傳播的危險性進行了評價.

1 MPXV的病原學特征

MPXV屬于痘病毒科(Poxviridae)、脊索病毒亞科(Chordopoxvirinae)、正痘病毒屬(Orthopoxvirus)[2].同屬中除MPXV外,對人類具有致病性的病毒還包括天花病毒、牛痘病毒和痘苗病毒.20世紀70年代天花病毒被根除后,猴痘病毒成為致病性最強的痘病毒.

痘病毒有包膜,形體相對較大,電子顯微鏡下病毒體呈磚形或橢圓形,長200～250 nm.病毒內(nèi)含線性雙鏈DNA,基因組全長約200 kb,緊密排列著約200個基因[3].正痘病毒屬中各種病毒的外膜表面蛋白序列同源性高達89%～100%,表面蛋白含有許多中和抗原表位,因此,異種病毒間有交叉免疫保護作用,例如,天花疫苗對猴痘的保護率約為85%[4-5].MPXV有2個基因不同的進化分支,即中非(剛果盆地)分支和西非分支,2個分支的基因組核苷酸序列差異約為0.5%[3].中非分支的致病力較強,致死率高達10%,西非分支的致病力較弱,致死率為1%～3%[6-7].最近的猴痘疫情所檢測到的病毒屬于西非分支.有學者提出對MPXV新的分類方法,將MPXV分為3個進化支(Ⅰ、Ⅱa和Ⅱb),導致2022年全球暴發(fā)的MPXV屬于Ⅱb[8].目前為止,沒有發(fā)現(xiàn)MPXV的新變種,但對最近來自多個國家的MPXV分離株進行基因組學分析,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)育分支分離趨勢明顯,表明病毒在人類傳播的過程中在持續(xù)加速進化[9].

2 MPXV在動物中的流行情況

猴痘被認為是一種人獸共患病,非洲中部和西部的熱帶雨林地區(qū)是MPXV的自然疫源地,人猴痘的發(fā)生與動物傳播有關.為了探明MPXV的來源、宿主范圍及在自然界中的循環(huán)或傳播機制,研究者一直致力于調(diào)查野生動物的感染和流行情況.

2.1 MPXV在靈長類動物中的流行情況

MPXV于1958年在丹麥一個研究機構的食蟹猴和恒河猴中首次發(fā)現(xiàn),并因此命名,該機構用于科研的猴子主要從新加坡進口.此后,歐洲和美國圈養(yǎng)的靈長類動物種群中,也曾出現(xiàn)類似猴痘感染的病例或暴發(fā).規(guī)模較大的一次暴發(fā)發(fā)生在荷蘭鹿特丹動物園,從非洲引進的一批食蟻獸在到達動物園后不久出現(xiàn)猴痘疾病,緊接著居舍鄰近的大猩猩、黑猩猩、長臂猿、狨猴等多種靈長類動物被感染,有不同程度的發(fā)病率和死亡率[10].這些靈長類動物主要來自亞洲和非洲.于是,有學者對分別從亞洲和非洲猴群采集的2 000多份血清進行正痘病毒(OPXV)抗體檢測,但結果均為陰性[10].

人猴痘病例于1970年首次在扎伊爾(剛果民主共和國)發(fā)現(xiàn)[11],此后,中非和西非不斷有猴痘病例的報告,這些病例大多出現(xiàn)在熱帶雨林地區(qū)附近的村莊,常與捕獵、屠宰和食用森林動物有關,推測可能在與動物接觸時感染.于是,研究者對動物宿主的尋找和調(diào)查轉(zhuǎn)向非洲猴痘流行區(qū),開展了大規(guī)模生態(tài)學調(diào)查和長期監(jiān)測項目.早期在西非森林調(diào)查的靈長類動物OPXV抗體陽性率為8%～28%,其中一些動物為MPXV特異性抗體陽性[12].例如,在扎伊爾北部發(fā)現(xiàn)22只冠猴(刺尾猴)中的2只(9.1%)MPXV抗體陽性,3只紅尾猴中的1只(33.3%)MPXV抗體陽性[12].

在長期監(jiān)測項目中,2012年在非洲科特迪瓦的國家自然公園發(fā)現(xiàn)1只死亡的白眉猴幼崽呈現(xiàn)猴痘的典型皮膚病灶,MPXV DNA檢測為陽性,首次在野生靈長類動物中確認了MPXV的自然感染[13].2017年在該森林公園的不同觀測點3次觀察到黑猩猩群落的猴痘暴發(fā),病毒序列分析發(fā)現(xiàn)3次暴發(fā)中的MPXV病毒株均屬于西非分支,但病毒株之間有一定差異,也不同于2012年在白眉猴中分離到的病毒株,因此認為這幾次疫情是分別的獨立傳播事件[14].這些研究表明,靈長類動物黑猩猩、猴子能夠自然感染MXPV,但無法確定引起暴發(fā)的病毒來源,因為對動物的監(jiān)測沒有發(fā)現(xiàn)其捕食和任何其他行為的顯著變化.

2014年和2016年喀麥隆的2個野生動物保護區(qū)圈養(yǎng)的黑猩猩也被發(fā)現(xiàn)有猴痘疾病表現(xiàn)[15],但同樣未能確定病毒來源.

在非洲中部和西部連續(xù)多年開展生態(tài)學調(diào)查,目前已明確野生靈長類動物中有猴痘暴發(fā)和流行,這些動物感染后會出現(xiàn)類似人類猴痘的疾病表現(xiàn),例如皮膚黏膜出現(xiàn)痘疹等.但是靈長類動物在自然界中病毒傳播方面所發(fā)揮的作用還不確定,推測有2種可能:一是某些靈長類動物是MPXV的自然宿主,能夠直接或間接傳播病毒、感染人類;二是它們并不是主要宿主,而是像人類一樣偶然被感染引起暴發(fā),另有其他自然宿主為傳染源.由于非人靈長類動物MPXV抗體陽性率較低,并且迄今為止只在少數(shù)幾只野生動物中分離到MPXV,所以,第2種可能性更大,即猴痘暴發(fā)可能只是偶然發(fā)生.

2.2 MPXV在嚙齒動物中的流行情況

在扎伊爾(剛果民主共和國)開展的大規(guī)模生態(tài)學調(diào)查,涵蓋了多種野生動物.調(diào)查發(fā)現(xiàn)一些小型哺乳動物為OPXV抗體陽性,尤其松鼠等陸生嚙齒動物陽性率較高.1986年美國學者在捕獲的18只繩松鼠(Funisciurussp.)中發(fā)現(xiàn)2只(11.1%)MPXV抗體陽性,并從其中1只分離出MPXV,提示繩松鼠中可能有MPXV流行,這是第1次在野生的嚙齒類動物中分離出MPXV;隨即對所保存的采集于1979年的51份松鼠血清樣本進行回顧性檢測,其中5份(9.1%)MPXV抗體陽性,進一步證實了MPXV在該地區(qū)野生繩松鼠中的流行[12].在扎伊爾的另一個猴痘流行地區(qū)Bumba開展的調(diào)查,野生松鼠中也檢測到了MPXV抗體,陽性率為24.7%,而同時捕獲的其他屬種嚙齒動物均為陰性[16].一些學者認為陸生嚙齒動物種群密度高、與人類接觸多,應是維持MPXV在自然界傳播的優(yōu)先考慮的種群.松鼠是該地區(qū)人類活動領域中唯一檢測到MPXV感染的哺乳動物,并且有持續(xù)較高的抗體流行率,很可能是這一地區(qū)的主要動物宿主.

2003年美國猴痘暴發(fā),這是非洲以外國家首次報告人猴痘疫情.流行病學調(diào)查認為,寵物批發(fā)商在將本地草原犬鼠(Cynomysspp.)與非洲進口的嚙齒動物一同運輸時使前者感染,而作為寵物的草原犬鼠引起了人類猴痘暴發(fā)[17].疫情發(fā)生后,對從加納進口的這批動物(或尸體)進行檢測,其中繩松鼠、非洲巨鼠(Cricetomyssp.)和非洲睡鼠(Graphiurussp.)3種動物MPXV DNA陽性或病毒培養(yǎng)陽性,顯示有MPXV感染;對動物首次到達口岸采集的血清樣本進行回顧性檢測,發(fā)現(xiàn)12只(66.7%,12/18)非洲巨鼠為OPXV抗體陽性[18].這批動物來自加納南部森林地區(qū),但此前加納沒有關于猴痘的報道,為明確動物感染的來源,美國學者在加納開展生態(tài)學調(diào)查,發(fā)現(xiàn)當?shù)夭东@的非洲巨鼠、睡鼠和繩松鼠有MPXV感染,并且太陽松鼠和非洲地松鼠(Xerus)也有OPXV DNA和/或OPXV抗體陽性[18].而美國當?shù)貏游?除與進口動物接觸的草原犬鼠,野生和圈養(yǎng)動物均沒有檢測到OPXV抗體.因此推測,加納進口動物的MPXV感染發(fā)生在非洲.

最近20年在加納、剛果開展的生態(tài)學調(diào)查顯示出基本一致的結果,即在繩松鼠、非洲巨鼠、非洲睡鼠、太陽松鼠等嚙齒動物中能檢測到抗OPXV抗體,特別是繩松鼠和非洲巨鼠多次檢測到抗OPXV抗體并檢測到了猴痘病毒DNA,充分證明MPXV在這些動物中流行[6, 19-20].此外,從褐鼻鼠、條紋鼠、沙鼠及象鼩目巖象鼩中也曾檢測到OPXV抗體[19-20],說明這些動物也曾有正痘病毒感染.

目前的數(shù)據(jù)表明,在非洲猴痘流行區(qū),一些小型哺乳動物,尤其是一些嚙齒目動物有MPXV的流行.而這些小型哺乳動物具有典型的儲存宿主的特征,即它們能使病毒復制、增殖,但不會出現(xiàn)嚴重的疾病[21-22],因而很可能在叢林中參與病毒循環(huán)、維護病毒的持續(xù)存在,是最可能的自然儲存宿主.值得注意的是,MPXV在非洲的維持和傳播可能涉及多個動物物種,但其自然宿主范圍及傳播機制仍不完全清楚[23].

3 不同種類動物對MPXV易感性的實驗研究

MPXV發(fā)現(xiàn)后不久,有學者就開展了病毒感染實驗研究,以了解各種動物對MPXV的易感性.例如,Marennikova等[24]利用家兔、小鼠、大鼠、豚鼠及倉鼠5種實驗動物進行實驗,結果顯示:小鼠、幼兔及新生大鼠對MPXV易感,能夠通過滴鼻、皮下注射等不同途徑感染,并有不同疾病表現(xiàn)及死亡;成年大鼠、家兔和倉鼠經(jīng)皮內(nèi)攻毒后,健康狀況沒有異常,但經(jīng)過一定時間后,肺、肝和脾中能檢測到病毒,表明病毒在體內(nèi)進行了復制;豚鼠對MPXV不易感.

美國草原犬鼠因被非洲進口的嚙齒動物感染而作為傳播媒介引起了1983年的美國人猴痘暴發(fā),已表明其對MPXV易感[18].在實驗室,低劑量的中非和西非分支病毒株懸液通過滴鼻、皮內(nèi)注射方式均能使草原犬鼠感染,感染后,在眼瞼、舌、肺、肝、脾等組織樣本及咽拭子中均能檢測到活病毒,樣本的病毒載量最高達到107pfu/mL,表明MPXV能夠在草原犬鼠體內(nèi)大量增殖且全身分布[25-26],證實了其傳播病毒的巨大危險性.

對捕獲的野生嚙齒目動物如非洲繩松鼠、非洲巨鼠、非洲睡鼠等進行滴鼻、氣溶膠吸入、皮膚及靜脈注射等多種途徑的感染實驗,均能引起全身感染,顯示這些嚙齒類動物對MPXV均易感[21-22,27].Falendysz等[27]利用劑量為106PFU的MPXV懸液接種繩松鼠,通過3種途徑攻毒:4只滴鼻、4只皮內(nèi)注射、1只僅注射生理鹽水但與已攻毒動物同籠飼養(yǎng),結果所有這9只動物均被感染,說明除了呼吸道、皮內(nèi)注射外,接觸污染物也有可能使動物感染.實驗研究也發(fā)現(xiàn),感染后的這些小型哺乳動物有中等強度的疾病表現(xiàn),并通過口腔、鼻腔、直腸和眼部分泌物排出大量病毒[25-27],說明這些嚙齒動物能夠作為傳染源將病毒傳播給與之接觸的其他動物和人類.

目前為止,沒有對非洲野生靈長類動物進行MXPV感染實驗的研究.但是,曾多次利用食蟹猴和恒河猴進行MPXV感染的研究,均顯示這2種原產(chǎn)于亞洲的猴子對MPXV易感,通過靜脈、肌肉及皮內(nèi)注射或滴鼻、氣溶膠吸入等途徑攻毒,都能引發(fā)感染并導致疾病[28-30].食蟹猴和恒河猴的疾病表現(xiàn)與人類感染類似,除全身癥狀外,可在面部、手臂、腿和尾巴的真皮層上出現(xiàn)特征性的猴痘痘疹,而痘疹的滲出液及結痂有傳染性[28-30].

動物病毒感染結果顯示,許多動物對MPXV易感,而這些動物存在的地理區(qū)域非常廣泛,幾乎世界各地都有.顯然,MPXV具有感染分布在全球不同地區(qū)的許多野生和圈養(yǎng)動物的潛力.其中一些嚙齒動物,由于種群數(shù)量大,分布廣泛,被感染后能使病毒在其體內(nèi)大量復制增殖,并通過多種途徑排出體外,具有傳播病毒的能力,并有可能成為MPXV的儲存宿主.

4 MPXV的人獸共患傳播

2020年之前發(fā)生在非洲中部和西部的人猴痘暴發(fā)大部分由動物引起,非洲以外的病例也能夠確認或疑似是由動物向人傳播的結果[6].

4.1 “動物—人”的傳播

在非洲,大多數(shù)猴痘病例出現(xiàn)在位于熱帶雨林或雨林邊緣附近的農(nóng)村,與野生動物接觸是猴痘病毒感染的一個重要危險因素[31-33].自1970年人猴痘病例發(fā)現(xiàn)以來,中非和西非發(fā)病人數(shù)逐漸增加,尤其近年增加明顯,有學者認為這可能是由于當?shù)厝丝谂c野生動物接觸界面增大,從而增加了人的感染機會[1].2020年之前非洲以外地區(qū)發(fā)生的幾起人猴痘疫情也基本能夠確認與動物傳播有關[6].

對自然感染和實驗感染動物的研究發(fā)現(xiàn),MPXV在動物體內(nèi)全身分布,皮膚、臟器組織及血液中有病毒存在,在感染動物的痘疹的滲出液、口腔及鼻腔分泌液及糞便、尿液等排泄物中均能檢測到病毒[25-27].因此,MPXV從動物到人的傳播可能有多種途徑.例如:動物通過咬傷或抓傷可能直接將病毒注入人體內(nèi)導致感染;在狩獵、屠宰、烹飪動物肉類或與寵物動物玩耍互動時,接觸感染動物的組織、體液,可通過吸入或破損皮膚黏膜感染.對草原犬鼠研究發(fā)現(xiàn),從痘疹病灶、鼻腔和口腔分泌液檢出的最大病毒量分別為1.05×108、9.63×104、3.8×107pfu/mL,顯示痘疹病灶分泌物病毒濃度最高[25],因而,黏膜皮膚直接接觸和呼吸道傳播可能是重要的傳播途徑.

研究人員在非洲熱帶雨林的觀測點對黑猩猩群體中的個體進行跟蹤調(diào)查,在該群體猴痘暴發(fā)時采集了糞便和尿液,并在啃咬后的水果采集了唾液樣本,這些樣本中MPXV DNA的檢出率分別為12.6%、20%和19.2%,同時,在周圍的蒼蠅及蒼蠅反胃/排泄物(植物葉子上的黑點)中也檢測到了MPXV DNA,表明蒼蠅具有介導MPXV污染環(huán)境的可能性,有可能偶爾導致黑猩猩和其他易感物種的間接感染[13].

研究發(fā)現(xiàn)猴痘疾病的表現(xiàn)和嚴重程度與感染途徑有一定關系,經(jīng)皮暴露感染更易導致皮膚痘疹和更嚴重疾病[13].然而,人們在日常生活和勞作中經(jīng)常接觸多種動物,感染之后通常很難確定到底與哪種動物有關及具體的傳播途徑.2017年,尼日利亞發(fā)生由西非分支引起的大規(guī)模猴痘暴發(fā),直到目前仍不清楚疫情的人獸共患病源,也不清楚環(huán)境或生態(tài)變化是否促成了疫情的突然再次出現(xiàn)[34].

4.2 “人—動物”傳播的潛在危險性

目前非洲以外地區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)MPXV的自然動物宿主.但已知草原犬鼠、松鼠、家兔等多種嚙齒類動物對MPXV敏感,能夠通過多種途徑感染.由于小型嚙齒動物分布廣泛,與人類共棲生活環(huán)境,接觸密切,在最近人猴痘全球流行的情況下,許多學者擔憂感染者能否將病毒反向傳播給動物,導致非洲流行區(qū)以外的國家或地區(qū)建立新的動物儲存宿主[35-36].

最近法國的報告首次證實猴痘患者傳染了1只寵物犬[37].在一對男男同性戀配偶猴痘癥狀出現(xiàn)12 d后,他們的寵物狗的腹部皮膚及肛周黏膜出現(xiàn)了痘疹樣病變,肛門和口腔拭子檢測MPXV DNA為陽性.對其中1名患者和病犬檢測到的病毒DNA進行測序和比對,2株病毒基因序列(19.5 kb)的同源性為100%,因此推定患者將病毒傳播給了寵物狗[37].由于該寵物狗感染MPXV后能夠再排出病毒,表明病毒在寵物狗體內(nèi)進行了復制,提示狗被感染后有成為新的傳染源的潛在危險.

因此,猴痘流行期間,患者應避免與動物接觸.假如病毒由人傳播到動物,在非流行區(qū)建立新的動物宿主,不僅將導致猴痘流行區(qū)擴大、感染率上升,并有可能為MPXV基因變異、進化提供機會,形成猴痘的循環(huán)暴發(fā),使得預防和控制猴痘流行更加困難[35-37].

5 結語

已知非洲熱帶雨林中靈長類動物黑猩猩和猴群中曾有猴痘暴發(fā);小型哺乳動物,尤其是嚙齒目一些種屬的動物有MPXV感染并且流行率較高,推測可能是MPXV的自然宿主.實驗室感染實驗也證實多種動物對MPXV易感.然而,猴痘病毒的確切宿主范圍、主要儲存宿主及從“動物—人”的傳播鏈尚未完全明確,有待深入研究.對于猴痘的預防與控制,在采取措施阻斷“人—人”傳播的同時,各國人類和獸醫(yī)公共衛(wèi)生部門應共同制定措施,加強動物檢疫、檢測,打破“動物—人”的傳播鏈并防止“人—動物”的反向傳播.天花疫苗對猴痘病毒有交叉保護作用,疫苗接種對MPXV的人獸傳播具有防控價值.