
自20世纪70年代以来,全球新发传染病超过40种,而其中动物源头的病毒感染超过70%。跨物种传播是病毒从动物宿主转移至人间流行的重要方式,也是病毒学家研究的热点。此文以近年新发传染病的研究为例,综述了病毒跨物种传播的特征和致病机制的研究进展,并提出了针对防控跨物种传播而导致新发传染病的建议。
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21世纪以来,全球范围内出现了多次严重的传染病暴发。2003年,SARS疫情蔓延至32个国家,全球共感染8 098例[1]。随后,H1N1流感病毒[2]、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV) [3]、埃博拉病毒(EBoV)[4]和寨卡病毒(ZIKV)[5]等都导致了严重的公共卫生问题。如今,新型冠状病毒肺炎(COVID-19)正严重威胁全球的公共卫生安全[6,7]。
不同于常见传染病,新发传染病呈现出传播速度快,绝大部分为动物传播源头的特点,其暴发式流行并呈现跨地区、跨国家快速传播,主要归因于现代发达的交通和活跃的人口流动行为。为今后预防和控制新发传染病提供参考,本文针对新发传染病的动物来源和跨物种传播特征进行综述。
据统计,约75%引起人类重大危害的新发传染病来自于跨物种传播[8]。野生动物是自然界中重要的病毒储存和传播宿主,具有极大的病毒多样性,也是人类新发、突发传染病的重要源头。目前,动物和媒介中的未知病毒数量远远大于已知的病毒数量,且具有高度的遗传多样性和复杂性[9]。
从已知报道来看,EBoV和马尔堡病毒以及HIV等来自于非人灵长类动物[10,11,12]。蝙蝠是野生动物中携带病原体数量最多的动物,已有报道表明在蝙蝠中检测超过200种病毒[8,13,14],其中27种可引起人类疾病。肾综合征出血热、拉沙热等病原体则认为是来源于与人类活动最为密切的啮齿类动物[15,16]。此外,与人生活密切相关的家畜等也携带人畜共患病毒,如禽类携带的流感病毒,猪作为主要传染源的猪乙型脑炎病毒,牛羊等作为源头的口蹄疫病毒和HEV,猫狗等携带的狂犬病毒等[17,18]。节肢动物是人类传染病最重要的传播媒介和中间宿主,全世界有超过100万种节肢动物,已发现100余种虫媒病毒可引起人类疾病,包括黄热病、登革热、乙型脑炎、森林脑炎、西尼罗脑炎、裂谷热、发热伴血小板减少综合征和基孔肯雅热等[19,20,21]。伊蚊是登革病毒、ZIKV和基孔肯雅病毒等的主要中间宿主和传播媒介[22,23,24]。蜱是黄病毒科和布尼亚病毒科病毒主要传播媒介,森林脑炎病毒、波瓦生病毒和刚果热病毒以及新型布尼亚病毒和阿龙山病毒等都可以经蜱传播[25,26]。
病毒的跨物种传播则是从宿主动物传播至人的重要方式[27]。从病毒进化的角度,跨物种传播是病毒扩大宿主谱,增加病毒基因多样性的有效手段。自1918年的西班牙流感大流行开始,流感病毒一直在人群中流行,并多次造成暴发性感染,比如1997年的H5N1流行、2009年的H1N1疫情等[28]。在自然情况下,一种流感病毒感染的宿主具有特异性,禽流感病毒是不能感染人或者在人体内复制能力差,但流感病毒通过适应性突变和基因重配,形成新的流行毒株在不同的动物之间传播,实现病毒的跨物种传播。2003年,SARS-CoV呈现迅速传播的态势,其源头被认为是菊头蝠,果子狸是可能的中间宿主[29,30]。张驰宇和魏继福[31]通过对比SARS-CoV跨物种传播群、早中期流行群和晚期流行群三个时期的S蛋白基因序列,表明S蛋白的适应性进化推动该病毒从动物向人类跨种传播。2012年,MERS-CoV感染病例首先在沙特阿拉伯出现,并波及全球20多个国家[32]。从基因相似度可以推断蝙蝠携带的病毒可能是MERS-CoV的近亲[33]和当地单峰驼携带毒株,可以推断MERS-CoV通过跨物种传播导致人间的感染和迅速的传播[34]。
目前而言,来源动物的病毒是导致人类新发传染病最主要的病原体。病毒如何进入新的宿主细胞并在其中完成复制和传播是研究病毒跨物种传播分子机制最核心的内容。
原宿主与新宿主之间存在密切接触是病毒实现跨物种传播的前提,有生物活性的病毒只有通过直接接触新宿主才能够实现跨物种传播。虽然由于分布地理环境或生存环境的差异,两种宿主间存在某种空间的隔离,但人类活动能使不同宿主密切接触,从而导致病毒实现跨物种传播,如野生动物资源的开发、人口扩张、动物栖息地的破坏、全球变暖等。
病毒在直接接触潜在新宿主的前提下,必须能够有效感染宿主的至少一种细胞。与病毒进入细胞直接相关的受体成为研究病毒跨物种传播焦点,也是治疗优先考虑的靶点。HIV入侵人CD4细胞与CCR5或CXCR4受体相关[35,36];人流感病毒和禽流感病毒通过同时感染具有两种受体的宿主(猪)而发生基因重配,产生可以借助新受体的重配体病毒,实现跨物种传播。血管紧张素转化酶2 (ACE2)是SARS-CoV进入细胞的必需受体,也是新型冠状病毒(2019-nCoV)的重要受体[37,38]。EBoV包膜糖蛋白是可能与人受体结合的重要蛋白,对其1976—2014年流行毒株的包膜糖蛋白核酸序列的比较分析表明,EBoV存在适应性突变以更加适应人类受体[39]。
病毒进入新宿主细胞以后,如何应对新宿主的免疫系统和建立感染是其完成跨物种传播的关键步骤。通常病毒在进入新宿主后毒力会大大降低,表现为复制能力差,传播效率低,所以变异的速度越快,病毒就越有可能适应新宿主,这也能够从目前已知的跨物种传播病毒中进化速率更快的病毒更为常见这一事实中得到验证[40,41]。从分子水平来看,核酸位点的突变是随机的,有利和有害的突变概率对等。在突变的随机性和宿主免疫体统的选择压力下,只有一小部分病毒突变谱的适应性会增加,特别是在通过伴随宿主转换的种群瓶颈之后[42]。对于许多病毒来说,对新宿主的适应性进化需要数月或者数年才能完成。目前已知的能够感染人类但是不会引起大规模感染和严重临床症状的病毒,是否正在进化成为更加适应人类宿主从而引发新的疾病令人十分担忧。
纵观近30年来的突发公共卫生安全事件,新发传染病最为常见,它严重影响人类健康,并带来沉重的经济负担。病毒从天然病毒库的动物中跨物种传播至人并导致新发传染病的暴发,归根结底的问题又回到了人与自然如何相处的问题。为了更好地应对上述风险和威胁,保持对新发传染病的实时监控、高度警惕和做好公共卫生防控工作,笔者提出以下几点措施与建议。
突发传染病存在很大不确定性,而且随着社会发展与改革,进行动态调整和及时更新十分必要。建议应用大数据、人工智能等现代化手段,形成覆盖全国甚至连接全球的传染病监控系统,真正实现新发传染病疫情的早期预警和实时监控。
随着宏基因组等新技术的发展,自然环境中新病毒的发现数量快速增长,野生动物携带的病原体或至少在100万级以上。截至2018年底,全世界认定的病毒不足5 000种,而仅在最近5年,我国就发现了近2 000种新病毒。对自然环境野生动物和媒介中存在的病毒谱的调查和跨物种传播风险的评估等工作,对于保障国家安全,国民健康安全和国防安全至关重要。
据有关资料介绍,全球野生动物养殖及加工业年总产值已超过2 000亿美元,仅我国就达1 000亿元人民币。然而国家制订的野生动物类标准很少,目前只有农业部只出台了部分检疫规程,远远满足不了需要。通过制定地方标准,既能填补动物卫生标准的空白,又能为基层动物卫生监督机构提供具有可操作性的规范监督管理指导,使动物卫生监督管理工作实现规范化、标准化、科学化。
所有作者均声明不存在利益冲突





















