鳥類傳播的病毒

流行性感冒病毒是典型的頻繁突變病毒,這類突變的過程被稱為抗原性漂移。流感病毒可在社區中持續傳播,積累各種基因變化,並在每年冬季引起流感暴發,而且每8~10年引起一次較大規模的流行。目前已發現甲型、乙型和丙型流感毒株,其中隻有甲型流感毒株為人畜共患病病毒。這種病毒也可在野生鳥類體內進行基因重組或抗原性轉變,通過與其他毒株交換基因組片段產生全新的流感毒株。這種新的毒株可能會導致大流行。

甲型流感病毒的天然宿主為鴨子等水鳥,但它也能感染多種其他動物,包括家禽、豬、馬、貓和海豹。甲型流感病毒會在野生鳥類的腸道內進行複製並隨糞便排出,從而在不引發任何症狀的情況下有效傳播給其他鳥類。流感病毒屬於副黏病毒,其RNA基因組由8個基因片段組成,這意味著各基因形成相互獨立的基因鏈,而不是形成一條連續的RNA鏈。刺激宿主的保護性免疫時,血凝素(用“H”表示)和神經氨酸酶(用“N”表示)基因發揮著最關鍵的作用。目前發現的16種血凝素基因和9種神經氨酸酶基因均可在禽流感病毒組合中找到。因為這些基因均為獨立RNA鏈,所以它們偶爾會發生混合或重組。因此,如果具有不同血凝素基因或神經氨酸酶基因的兩種甲型流感病毒感染了同一個細胞,其後代將攜帶來自兩種親代病毒的不同基因組合。這樣產生的大部分病毒不會感染人類,但偶爾也會產生能直接感染人類並造成大流行的新毒株。

近百年來,全球已發生五次流感大流行:在1918年的“西班牙流感”中,引起流感的H1N1病毒的8種基因均是從鳥類中分離出的;在1957年的“亞洲流感”中,引起流感的H2N2病毒獲得了3種新基因,包括從鳥類中分離出的血凝素和神經氨酸酶;在1968年的“香港流感”中,引起流感的H3N2病毒獲得了2種從野鴨體內分離出的新基因。1977年發生“俄羅斯流感”的原因很可能是當地實驗室泄漏了20世紀50年代的H1N1病毒。而導致2009年墨西哥“豬流感”的H1N1病毒中包含了6個來自北美豬流感病毒的基因和2個來自歐亞豬流感病毒的基因。

平均而言,甲型流感引起的流行和大流行對感染者的致死率約為千分之一,高風險人群包括嬰幼兒、老年人和慢性病患者。此外,大流行往往會攻擊青壯年:在1977年的俄羅斯流感大流行中,年輕人因未曾獲得免疫力而遭受了最大打擊,而大部分老年人因擁有免疫力而幸免於難。與此類似,2009年的豬流感大流行對青壯年和孕婦造成了最大威脅。

有史以來最致命的流感病毒為1918年的大流行毒株,該毒株主要攻擊青壯年,並在全球範圍內奪走了4000萬~5000萬人的生命,約占感染者總數的2.5%。與非大流行的H1N1病毒相比,1918年的毒株擁有數個突變,這提高了它在人類細胞中的傳染性和生長速度。基因中一種名為NS1的重要突變能防止被病毒感染的細胞產生幹擾素。幹擾素是防止病毒在體內擴散的重要細胞因子,負責觸發整個免疫級聯反應。H5N1禽流感病毒已具有這種突變,這種突變使其對鳥類(尤其是雞)具有高致命性。幸運的是,這種病毒還無法在人與人之間有效傳播。該病毒自出現伊始就開始迅速蔓延,並導致動物流行病,截至本文撰寫之時,該病毒仍在傳播中。人類感染H5N1的病例較少,截至2016年7月,世界衛生組織僅收到了854例報告,大多數病例為鳥類飼養員,並且沒有持續人際傳播的報告。但一旦感染這種病毒就可能罹患嚴重疾病,據報道,已有450人因此病亡。

在農場和活禽市場的狹促環境中,這些病毒可在動物之間自由傳播。在H5N1禽流感出現後的數年間還發現了其他幾種致命的禽流感病毒,它們均含有H5基因,但擁有不同的神經氨酸酶基因,所以統稱為H5Nx,即高致病性禽流感病毒。這類病毒對人類的傳播性較低,但因為病毒隨時可能因遺傳漂移或遺傳轉變而產生可人際傳播的新病毒,所以它們仍然有可能引起人類大流行性流感。

除H5型禽流感病毒外,還出現了幾種被稱為低致病性禽流感病毒的非H5型病毒。盡管這些病毒對鳥類的致病性較低,但其中一部分是人類致病性病毒——盡管目前還未發現具有持續傳播性。2013年新現的H7N9病毒是其中致病性最強的病毒,793人感染了該病毒,其中319人因此死亡。另一方麵,在荷蘭引爆疫情的H7N7病毒僅使人類患上輕微的疾病。目前尚無疫苗能對抗這些具有潛在威脅的病毒,所以隻能繼續實行撲殺受感染禽類種群的政策。

從這些新發病毒和再現病毒的例子中,我們能窺知它們不斷增加的原因。某些行為或文化風俗會促使人畜共患病病毒從其主要宿主轉移至人類。因為許多野生動物攜帶的病毒可能感染人類,所以我們與野生動物之間的近距離接觸具有一定的風險。當人類獵殺並食用SARS冠狀病毒和艾滋病病毒(可能還有埃博拉病毒)的天然宿主時,這些病毒也傳播給了人類。一旦適應人體,它們就能隨著人類的遷徙而大大增強自身的傳播性。特別是航空旅行的旅客,他們往往在意識到被感染前就已經將病毒帶往了世界各地。因為在症狀顯現前有較長潛伏期,所以艾滋病病毒利用這一特點成了一種傳播性較強的病毒。

我們還發現RNA病毒(如艾滋病病毒和流感病毒)發生突變的頻率遠遠超過DNA病毒,所以它們的後代具有多樣性。與同科病毒相比,一部分後代更能有效躲避宿主的免疫係統攻擊,因此能搶占同科病毒的資源進行繁殖。這樣最終會誕生一種與其祖先大相徑庭、並使免疫係統無法識別的病毒。此時,宿主種群中的任何個體均易受到這種病毒感染,最終可能引起疫情流行。

在現代生活方式中,有許多因素會增加新發感染的風險,並且大部分因素與人口過多有關。從基督紀元的開始到1900年,全球人口大約每500年翻一番,最終達到16億。但在20世紀,因為人類預期壽命驟然上升,所以人口翻了兩番,於2000年達到60億。如果這一增長率沒有降低,到2100年,全球人口將達到90億~100億。

如此龐大的人口帶來了多種問題,尤其是自然資源減少、汙染增加、生物多樣性喪失和全球變暖。但就新發病毒而言,最緊迫的問題在於空間不足。人類已經認識到,對野生動物領地的入侵,無論是砍伐雨林、尋找食物還是擴展城市,均可能使人類感染未知甚至致命的病毒。全球有50%以上的人口生活在各大城市中,例如人口超過3500萬的東京,一旦有人感染病毒,就很容易在人群中傳播。對資源匱乏國家的貧困人口而言,因為缺乏新鮮空氣和清潔的水源,同時缺少汙水處理措施,所以各種微生物極易進入人體,這就增強了病毒傳播的可能性。艾滋病病毒、SARS病毒、埃博拉病毒和豬流感病毒的傳播證明,本地蔓延的病毒很快就會形成國際傳播。全球每年的國際航班旅客數量超過10億人次,這為新型病毒提供了快速傳播的有效途徑。全世界必須做好充分準備,以應對突發的傳染病(詳見第10章)。

動物病毒也因人口過多而獲得了大量繁殖的機會。對這些病毒而言,集中養殖的動物如同擁擠的城市,為它們提供了在宿主之間輕易傳播的機會。一個生動的案例來自2001年在英國暴發的口蹄疫病毒。當時的英國農村隨處可見用於焚燒被宰殺的家畜的柴堆。病毒對牛、羊、豬、山羊和鹿具有高度傳染性,會侵害這些動物的嘴部和蹄部周圍的皮膚,導致它們跛行。盡管這種疾病通常不具有致命性,但會使動物身體殘缺,造成巨大的經濟損失。口蹄疫病毒廣泛分布於亞洲、歐洲大陸、非洲和南美洲,在澳大利亞、美國、加拿大和英國比較罕見。但在2001年,這種病毒可能通過被汙染的肉類(用於喂豬的廢棄食物)進入英國。被感染的動物隨後被轉運至其他地區,從而引發了這場口蹄疫病毒疫情的流行。

動物病毒通常會潛伏在宿主體內,不知不覺地跨越國界,有時會在到達新目的地時傳播給人類。但猴痘病毒在2003年突然降臨美國時並沒有這麽神秘。與它的名字相悖,猴痘病毒在自然界中還會感染非洲的齧齒動物,並且偶爾會傳播給人類。一旦感染,被感染者就會患上一種無生命危險的、輕微的類天花疾病。在美國暴發的這場疫情得到控製前,已有70多名患者被感染,其感染源可追溯至從加納進口的岡比亞巨鼠。某家寵物店將這些進口的巨鼠與草原土撥鼠關在一起飼養,而這些土撥鼠在被感染後又將病毒傳給了它們的新主人。顯然,關於異域寵物的國際貿易並非毫無危險,這種貿易應當受到更嚴格的監管。

[1] 2020年10月,美國食品和藥物管理局批準了第一種用於治療埃博拉病毒的藥物Inmazeb上市。