第五讲 禽流感  
 
  讲义    
 

禽流感是高致病性禽流行性感冒(Hightly Pathogenic Avian Influenza,HPAI)的简称,是由A型流感病毒引起禽类的一种从呼吸系统到严重全身败血症等多种症状的综合病症。

 一、禽流感病毒的分类和形态结构

1、禽流感病毒的分类

流行性感冒一般分为三种,即A型、B型和C型。B型和C型流行性感冒一般只在人群中传播,很少传染到其他动物。A型流感病毒的亚型有145个,其中能引起人类流感的主要为H1~H3型,且H1N1、H2N2、H3N2曾在人间造成流感大流行。其他多数亚型的自然宿主为禽类、猪、马等多种动物,特别是水禽类,而且所有的H1~H15、N1~N9亚型抗原都可以从禽类中分离到。

图5-1亚型禽流感病毒图解

禽流感病毒属正粘病毒科、流感病毒属的A型流感病毒。按病原体类型的不同,禽流感可分为:

非致病性禽流感:非致病性禽流感不会引起明显症状,仅使染病的禽鸟体内产生病毒抗体。

低致病性禽流感:低致病性禽流感可使禽类出现轻度呼吸道症状,食量减少,产蛋量下降,出现零星死亡。

高致病性禽流感:高致病性禽流感最为严重,发病率和死亡率均高,感染的鸡群常常“全军覆没”。

图5-2 禽流感病毒分型

2、禽流感病毒的形态结构

禽流感病毒颗粒呈球形、杆状或长丝状(图5-3),直径80至120nm。

图5-3电镜:禽流感病毒(金黄色) 禽流感病毒附着在健康细胞

包膜:病毒包膜表面有一层10~12 nm的密集棒状和蘑菇状蛋白质纤突(图5-4),棒状的蛋白质纤突对红细胞有凝集性,被称为血凝素(HA),蘑菇状的蛋白质纤突能将吸附在细胞表面的病毒颗粒解脱下来,被称为神经氨酸酶(NA)。

核衣壳:呈螺旋形。

禽流感病毒基因:由8个负链的单链RNA片段组成,共编码10个病毒蛋白,其中8个病毒粒子组成蛋白和2个非结构蛋白。

图5-4 H5N1型禽流感病毒的剖面模式图

图5-5 H5N1型禽流感病毒结构

3、流感病毒容易发生变异的原因

禽流感病毒基因组由8个负链的单链RNA片段组成,由于不同毒株间基因重组率很高,流感病毒抗原变异频率很快。其变异主要以两种方式进行:抗原漂移和抗原转变。

抗原漂移:基因重组发生于流感病毒的同一类型病毒不同毒株间,其结果是抗原漂移,可引起HA和(或)NA的次要抗原变化,每隔2~3年出现一次,不会造成流感大流行。

抗原转变:基因重排发生于流感病毒的不同类型之间,其结果是抗原转变。当一个宿主(人或猪)感染了两种不同类型的病毒,两类病毒的8个基因组片段可以随机互相交换,发生基因重排。基因重排的结果是抗原转变,而抗原转变可引起HA和(或)NA的主要抗原变化。单一位点突变就能改变表面蛋白的结构,因此也改变了它的抗原或免疫学特性,导致产生具备新抗原的变异体,有可能产生新的高致病性病毒,通常10—40年出现一次。由于人对新的高致病性病毒毫无免疫力,很容易造成流感的大流行。

这也就是为什么流感病毒容易发生变异的原因。

 二、禽流感病毒的生物学特性和感染机理

1、禽流感病毒的生物学特性

禽流感病毒没有超常的稳定性,可在加热、极端PH值、非等渗和干燥的条件下失活。例如:

禽流感病毒在凉爽和潮湿的条件下存活时间长达30~50天,20℃时为7天。在低温、干燥以及甘油中可保持活力达数月至一年以上。在干燥的尘土中,病毒能活存14天。在较低的温度下,病毒在禽的粪便中存活至少3个月,在羽毛中间能存活18天。在水中,22℃时存活长达4天,0℃时可超过30天。在冷冻的禽肉和骨髓中,也可存活10个月之久。

禽流感病毒厌光、怕热,对普通消毒剂很敏感。在直射阳光下,40~48小时即可被灭活。通过加热(60℃30分种,100℃1分钟)或普通消毒剂(福尔马林、碘复合物等)即可杀灭病毒。

2、禽流感病毒的感染机理

禽流感病毒侵染宿主细胞,需经过两个过程:

第一,宿主蛋白酶将HA裂解为HA1和HA2;

第二,裂解后的HA2暴露出疏水区并与宿主细胞膜脂双层相互结合。禽流感病毒HA裂解为HA1和HA2是其致病的重要因素,在病毒入侵细胞及决定病毒致病力方面起着关键作用。高致病力禽流感病毒在HA裂解位点具有多个碱性氨基酸,可被机体大多数组织细胞内的蛋白酶识别并裂解,具有广泛的嗜细胞性。所以,一旦高致病力禽流感病毒进入机体就会迅速全身扩散,导致全身多个组织发病并死亡。

2006年1月的Science杂志网络版发表了美国科学家研究成果,一种名为NS1的蛋白质可能是导致H5N1型禽流感病毒高致死率的关键。该研究小组分析了2 196个流感病毒基因和169个病毒全基因组,共370万个碱基对序列。其中不仅涉及禽流感病毒,也包括了人类和猪流感病毒。流感病毒的基因组拥有8个片段、共编码11种蛋白质。研究人员发现,除了编码血凝素和神经氨酸酶的基因之外,编码NS1蛋白的基因也变异频繁。在不同的流感病毒中,编码这三种蛋白质的基因序列变异最大,这表明它们决定了病毒的致病性。NS1蛋白质只在病毒侵入机体细胞后才生成,因此研究人员认为,血凝素和神经氨酸酶两种蛋白质,是流感病毒破坏机体免疫系统感染细胞的关键,而NS1蛋白质则决定了病毒在宿主细胞内的破坏作用。 研究人员还发现,H5N1型禽流感病毒的NS1蛋白质有一段特征序列,能使这种蛋白质与多个细胞内受体结合,破坏细胞内的关键信号传导通道,使宿主细胞死亡。这可能是H5N1型禽流感病毒高致死率的关键所在,而普通的人类流感病毒则没有这段特征序列。这一发现不仅揭示了禽流感病毒感染人类的机制,也为未来研制抗流感药物提供了线索。

 三、禽流感的流行

1、禽流感的传播途径

禽流感病毒广泛存在于许多家禽(如火鸡、鸡、珍珠鸡、鹅、鸭等)以及野禽(如天鹅、海鸥、野鸭等)之中,而迁栖的水禽特别是野鸭,排出禽流感病毒的机会最多。因此,野禽和野鸭是非常巨大的禽流感病毒贮存库,它们不但成为其它禽类以及人类、低等哺乳动物的病毒来源,而且可通过基因突变和遗传重组为保持和出现新的潜在高致病力毒株提供条件。 1976年美国发生猪禽流感病毒在人间流行,而在欧洲的猪群中又发现了禽源的流感病毒毒株;1989年有学者证实马流感病毒H3基因来源于禽的流感毒株。这些现象提示A型流感病毒有可能在一定程度上发生不同宿主,即人、禽、马、猪等动物之间直接或间接的相互传播。目前普遍认为,造成人间大流行的A型流感病毒新亚型毒株,是间接或直接由人与禽流感病毒通过基因重组而来的,而猪是发生这种基因重组的重要场所。

病毒的感染还需要细胞上特异性结合位点,人类与禽类细胞膜上的结合位点有很大的不同,而猪的种间障碍较低,猪体内存在人和食流感病毒的2种受体,人与禽流感病毒均可感染猪,食流感病毒在中间宿主(如猪)中与人流感病毒杂交,从而获得人类细胞特异有结合位点,形成了人流感的新毒株。

可以认为猪在人流感和禽流感之间充当了混合器,并产生了能感染人的新流感病毒。

2、禽流感在人类社会的流行和危害

世界上最早发现禽流感是1878年在意大利,此后的100多年中,北美、南美、北非、中东、远东、欧洲和前苏联等都有禽流感的暴发和流行,并引起了禽的大量死亡和生产产量严重下降。我国1992年才发现有禽流感,主要是低等到中等致病性的禽流感病毒。

禽流感暴发后不易控制,而易造成巨大的经济损失。例如,1983—1984年在美国宾夕法尼亚和弗吉尼亚禽流感暴发造成4000万美元的损失;墨西哥在1994年5月发现了低致病力H5N2的流行,1995年1月突变成高致病力毒株,首先在2个州流行,并迅速波及12个州,为了控制疫情,淘汰了1800万只鸡,封锁了3200万只鸡,对13000万只鸡紧急接种疫苗,直接经济损失达10亿美元;1997年和2001年中国香港暴发的禽流感,特区政府先后耗资1.8亿港元,两次共扑杀了270万只鸡。

人类第一次发现禽流感病毒直接从鸟向人传播是在1997年的中国香港。在这次爆发的疫情中,H5N1禽流感病毒不仅感染了鸡,而且破天荒地向人身上感染。据世界卫生组织报道,自2003年以来截至2006年10月11日,全球累计报告高致病性禽流感H5N1病例253例,其中148人死亡。我国目前已累计报告H5N1确诊病例21例,其中14例死亡(包括卫生部追溯诊断的2003年初北京病例)。在亚洲地区,H5N1型禽流感病毒传染给人类已造成100多人感染,其中60多人死亡,发生禽流感疫情的国家在过去几年间扑杀了上亿只家禽,旨在控制疫情蔓延,减少疫情波及人类的风险。

世界卫生组织对自2003年12月至2006年4月30日各国官方报告的所有H5N1实验室确诊病例进行了分析,结果表明,半数病例发生在20岁以下,90%的病例发生在40岁以下;总病死率为56%;病死率在所有年龄组中均高,但是在10~39岁年龄组中最高。

目前感染H5N1病毒患者的死亡率高达60%。由于禽流感病毒致病力变异极为复杂,人们对其变异机制迄今知之甚少,加之目前没有很好的疫苗、药物及被动免疫防治技术。卫生专家担心,如果病毒通过变异获得在人际传播的能力,那么全世界面临一场新型流感大暴发的威胁,疫情一旦暴发,研究人员至少需时数月才能研制出有效疫苗,而在此期间,病毒可能已在全球范围内造成数百万人丧生。世卫组织亚洲地区禽流感预防事务负责人曾指出:禽流感病毒暴发的最初阶段很难控制,甚至不可能控制,这种病毒在地理上的传播范围将史无前例。

图5-6 2005年全球禽流感分布图

图5-7 2008年中国禽流感疫情分布图

 四、人禽流感的临床症状

人禽流感一年四季均可发病,多见于冬春季节。人感染禽流感病毒后的潜伏期一般7天以内,急起高热,临床表现类似普通感冒,主要为呼吸道症状。发热多于1~2日内达高峰,体温大多持续在39℃以上,热程1~7天,一般2~3天,半数患者有肺部实变体征。单纯型禽流感与其他流行性感冒一样,通常2~7日内会自然痊愈。少数患者病情发迅速,出现进行性肺炎、急性呼吸窘迫综合症,肺出血、胸腔积液、全血细胞减少、肾功能衰竭、败血症休克及Reye综合症等多种并发症死亡,目前尚无特效治疗药物。

图5-8 H5N1型禽流感病毒(一串小球)正在攻击健康的细胞

 五、人禽流感的防范

由于禽流感病毒具有高突变性,所以各国都禁止使用常规弱毒疫苗,大多数国家发生禽流感还是采取封锁疫区,扑杀和净化等措施。作为个人来讲,可以采取以下主要防范措施(图5-4)。

1、避免与患病禽类接触

发生疫情时,应尽量避免与禽类接触,远离家禽的分泌物。

2、保持室内空气流通

应每天开窗换气两次,每次至少10分钟。尽量少去空气不流通或人群聚集的如商场、影院等公共场所。

3、打喷嚏或咳嗽时应掩住口鼻

禽流感的水平传播效率极高,接触禽喷嚏飞沫和排泄物及人员流动都是传播途径。打喷嚏或咳嗽时用过的纸巾须放在有盖的垃圾桶内,全日用盖盖好,每日要清理一次。

4、吃禽肉要煮熟煮透

由于禽流感病毒对热不稳定,进食禽肉前彻底煮不会造成感染。

5、保持双手清洁

外出回来之后应洗手,禽流感病毒用1‰高锰酸钾或1‰碘酒处理3min、75%酒精处理5min即可灭活。

6、加强体育锻炼

平时应加强体育锻炼,多休息,避免过度劳累。

图5-9 人禽流感的防范

目前我国在CDC系统建立了较为完备的流感与人禽流感监测网络,监测覆盖全国31个省、自治区、直辖市。这一监测网络拥有63家网络实验室、197家哨点监测医院。63家网络实验室均可以进行流感病毒的分离,省级实验室除西藏外,均可完成流感与人禽流感病毒核酸检测。