病原生物与人类 身边的流感 身边的流感 口罩可能会阻挡病毒传播, 却没法阻挡恐惧的扩散。 过去百年的流感历史, 人、禽、畜都难免于难 从秋末到次年春季 悸动着的病毒, 随时可能成为五洲的梦魇! 2012年选课学生郭飞 【引言】 不要对身边的流感司空见惯,它们的任一次重组变异都可能让它们成为卷起北美飓风的那只南 美洲蝴蝶。流感病毒具有庞大的家族以及悠久的历史,厚重的家谱让其他病毒望洋兴叹。虽然人类 与之交锋数次,且每次都以人类的胜利告终,但人类毕竟有几次受到重创,流感在磨砺中也变得愈 发强大,愈发致命。流感一次次的蔓延被人类有效阻止,但又有谁能保证这不是潮汐的周期变化, 而终有一天将漫上堤岸,冲走人类堆积起来的文明?我们祈祷这样一天永远不会到来 —2012年选课学生吴頔 流行性感冒( influenza)简称流感,是由流感病毒( Influenza virus)引起的一种潜伏期短、传 染性强、传播速度快的急性呼吸道传染病。“ influenza”来源于意大利语,意思为“ˆ被魔鬼入侵”。1658 年冬天,意大利的威尼斯爆发了一场瘟疫,整个城市到处都是因病而死亡的尸体,人们甚至来不及 掩埋亲人的尸体就自己也倒下了。惊恐的人们不知道这场灾难因何发生,认为是上帝对人类的惩罚 释放魔鬼到人间作怪。也有占卜师人认为是“星的影响”,因为当时太阳系的几大行星正排列成一种 不常见的形状。也有人认为是“寒冷的影响( influenza di freddo)”与气候有关。也有人提出是“污染 的大气导致了疾病的流行”。1733年,流感被正式命名为“ Influenza”。1933年英国人威尔逊史密 斯( Wilson smith)发现了流感的病原,流感病毒。一般冬春季节为流感发病高峰,常引起世界范 围内的大流行。最近的一次流感大流行是2009年,起源于北美的HIN1甲型流感。迄今,全球已
病原生物与人类 身边的流感 129 身边的流感 口罩可能会阻挡病毒传播， 却没法阻挡恐惧的扩散。 过去百年的流感历史， 人、禽、畜都难免于难。 从秋末到次年春季， 悸动着的病毒， 随时可能成为五洲的梦魇！ ——2012 年选课学生郭飞 【引言】 不要对身边的流感司空见惯，它们的任一次重组变异都可能让它们成为卷起北美飓风的那只南 美洲蝴蝶。流感病毒具有庞大的家族以及悠久的历史，厚重的家谱让其他病毒望洋兴叹。虽然人类 与之交锋数次，且每次都以人类的胜利告终，但人类毕竟有几次受到重创，流感在磨砺中也变得愈 发强大，愈发致命。流感一次次的蔓延被人类有效阻止，但又有谁能保证这不是潮汐的周期变化， 而终有一天将漫上堤岸，冲走人类堆积起来的文明？我们祈祷这样一天永远不会到来。 ——2012 年选课学生吴頔 流行性感冒（influenza）简称流感，是由流感病毒（Influenza virus）引起的一种潜伏期短、传 染性强、传播速度快的急性呼吸道传染病。“influenza”来源于意大利语，意思为“被魔鬼入侵”。1658 年冬天，意大利的威尼斯爆发了一场瘟疫，整个城市到处都是因病而死亡的尸体，人们甚至来不及 掩埋亲人的尸体就自己也倒下了。惊恐的人们不知道这场灾难因何发生，认为是上帝对人类的惩罚， 释放魔鬼到人间作怪。也有占卜师人认为是“星的影响”，因为当时太阳系的几大行星正排列成一种 不常见的形状。也有人认为是“寒冷的影响（influenza di freddo）”与气候有关。也有人提出是“污染 的大气导致了疾病的流行”。1733 年，流感被正式命名为“influenza”。1933 年英国人威尔逊.史密 斯（Wilson Smith）发现了流感的病原，流感病毒。一般冬春季节为流感发病高峰，常引起世界范 围内的大流行。最近的一次流感大流行是 2009 年，起源于北美的 H1N1 甲型流感。迄今，全球已
病原生物与人类 身边的流感 经发生过多次世界性大流行,每年都有小范围的流行,造成数十亿人发病,数千万人死亡。每次流 感大流行都会给人类生命财产和社会经济发展带来了灾难性的打击。 【比战争更具杀伤力的瘟疫——历史上的流感大流行】 20世纪以来,人类经历过5次流感大流行,即1918年的“西班牙流感”、1957年的“亚洲流感”、 1968年的“香港流感”、197^年的“俄罗斯流感”和2009年的“北美流感”。这5起疫情均具有传播迅 速、波及范围广、发病率和病死率高的特点。 1.西班牙流感 1918年的西班牙流感是历史上最为严重的流感大流行,全球约10亿人被感染,保守估计是2000 万人死亡。由于当时正是第一次世界大战末期,很多国家没有留下统计数据,实际的死亡人数可能 远远大于估计的数值。这次流感又被称为“西班牙女郎”,其最初发病的地点是美国的德克萨斯州的 一座军营。由于美军的参战,随运兵船到大陆欧洲大陆,继而在全世界流行。受技术手段的限制, 当时没能对病原进行分离和鉴定。虽然这次流感过去了很多年,但是它所造成的危害,一直让科学 家们担心1918年的流感病毒会卷土重来。也一直未放弃对这次病原的追踪和研究。随着分子生物 学技术的发展,科学家们试图从保存的标本中寻找病毒的DNA信息。2005年美国CDC宣布,从 北极圈永久冻土中发掘的标本中,利用反向遗传操作技术拯救出当年的HIN1亚型流感病毒。分析 发现该病毒的基因同动物流感病毒有着不可分割的关系,其8个节段的基因组均来自禽类。该病毒 感染后,能使猴子产生过度的免疫反应,引发细胞因子风暴,发病机制类似SARS冠状病毒引起的 ‘非典”,这可能在1918年流感时期中青壮年更易因病毒感染而死亡的原因。 2.1957亚洲流感 1957年首发于中国贵州的亚洲流感(H2N2)在8个月内席卷全球。这次流感的发病率高达 15%~30%,全球至少100万人死于这场灾难。在第一波流行中主要是青少年感染,但死亡率不高 第二波感染中,主要是老年人感染,且死亡率很高。流感病毒的PBI、HA和NA基因来自于禽流 感病毒,而其他基因来自于当时流行于人群中的HIN1亚型流感病毒。 3.1968年香港流感 1968年香港爆发H3N2流感,造成全球150万~200万人死亡,至少波及世界55个国家和地区。 此次流感的特点是:除美国外,在其他地区的传播速度很慢,病人的症状很轻,死亡率低,主要是 老年人感染。此次流行株也是人和动物流感病毒的重组病毒,它的PBI和HA基因来自于禽流感 病毒,其他基因则来自于当时流行于人群中的HN2病毒 4.1977年俄罗斯流感 130
病原生物与人类 身边的流感 130 经发生过多次世界性大流行，每年都有小范围的流行，造成数十亿人发病，数千万人死亡。每次流 感大流行都会给人类生命财产和社会经济发展带来了灾难性的打击。 【比战争更具杀伤力的瘟疫——历史上的流感大流行】 20 世纪以来，人类经历过 5 次流感大流行，即 1918 年的“西班牙流感”、1957 年的“亚洲流感”、 1968 年的“香港流感”、1977 年的“俄罗斯流感”和 2009 年的“北美流感”。这 5 起疫情均具有传播迅 速、波及范围广、发病率和病死率高的特点。 1. 西班牙流感 1918年的西班牙流感是历史上最为严重的流感大流行，全球约10亿人被感染，保守估计是2000 万人死亡。由于当时正是第一次世界大战末期，很多国家没有留下统计数据，实际的死亡人数可能 远远大于估计的数值。这次流感又被称为“西班牙女郎”，其最初发病的地点是美国的德克萨斯州的 一座军营。由于美军的参战，随运兵船到大陆欧洲大陆，继而在全世界流行。受技术手段的限制， 当时没能对病原进行分离和鉴定。虽然这次流感过去了很多年，但是它所造成的危害，一直让科学 家们担心 1918 年的流感病毒会卷土重来。也一直未放弃对这次病原的追踪和研究。随着分子生物 学技术的发展，科学家们试图从保存的标本中寻找病毒的 DNA 信息。2005 年美国 CDC 宣布，从 北极圈永久冻土中发掘的标本中，利用反向遗传操作技术拯救出当年的 H1N1 亚型流感病毒。分析 发现该病毒的基因同动物流感病毒有着不可分割的关系，其 8 个节段的基因组均来自禽类。该病毒 感染后，能使猴子产生过度的免疫反应，引发细胞因子风暴，发病机制类似 SARS 冠状病毒引起的 “非典”，这可能在 1918 年流感时期中青壮年更易因病毒感染而死亡的原因。 2. 1957 亚洲流感 1957 年首发于中国贵州的亚洲流感(H2N2)在 8 个月内席卷全球。这次流感的发病率高达 15%~30%，全球至少 100 万人死于这场灾难。在第一波流行中主要是青少年感染，但死亡率不高。 第二波感染中，主要是老年人感染，且死亡率很高。流感病毒的 PB1、HA 和 NA 基因来自于禽流 感病毒，而其他基因来自于当时流行于人群中的 H1N1 亚型流感病毒。 3. 1968 年香港流感 1968 年香港爆发 H3N2 流感，造成全球 150 万~200 万人死亡，至少波及世界 55 个国家和地区。 此次流感的特点是：除美国外，在其他地区的传播速度很慢，病人的症状很轻，死亡率低，主要是 老年人感染。此次流行株也是人和动物流感病毒的重组病毒，它的 PB1 和 HA 基因来自于禽流感 病毒，其他基因则来自于当时流行于人群中的 H2N2 病毒。 4. 1977 年俄罗斯流感
病原生物与人类 身边的流感 1977年的“俄罗斯流感”起源于前苏联远东地区,病原为HINl。疫情爆发后迅速蔓延至前苏联 全境乃至欧洲、中国香港等地。该次病毒主要侵袭25岁以下的青少年,一般人群的发病率保持在 低水平至中等水平。所以WHO报告不认为这次流行属于大流行( Pandemic),应该是一次较大规 模的流行( Epidemic)。该病毒的Hl、Nl基因在多个动物宿主中被检测到,认为是在自然界中重组 获得了感染人的能力。 5.禽流感 1997年香港暴发禽流感HSN1,当时有18人因感染HN1禽流感而住院治疗,其中六人死亡。 这是禽流感首次感染人。至今已发现能感染的的禽流感包括H5N1、H7N2、H7N1、H7N3、H9N2、 HTN7等亚型。其中最引人关注的是H5N1。2003年H5N1病毒开始在东南亚部分国家的禽类中广 泛传播,并迅速蔓延至8个国家。2003年底越南首先报道与本次禽流感有关的人感染病例。随后 H5N1一直在东南亚、南亚、中东及埃及等地出现,并局部呈地方流行性。欧洲、北美等地也出现 散发病例。尽管采取了强有力的控制措施,但是该病毒在亚洲几个最初感染的国家中,一直处于地 方性流行状态。有证据表明,至少有几种候鸟已经有能力长距离携带高致病性HSNⅠ病毒。疾病 的流行病学涉及到候鸟,而要在野生鸟类中消除该病毒是不可能的,这就增加了疾病进一步传播的 可能,并使动物控制措施的问题变得非常复杂。如果该病毒变得能有效、持续地在人际传播,一旦 病毒获人际间传播的能力,一场世界大流行可能要到来了。而WHO关注HN1的原因也主要是 人类对禽流感病毒普遍缺乏免疫力,一旦发生人与人的传播,将会造成世界性大流行:人类感染 H5N1型禽流感后的高病死率及可能出现的病毒变异,HSNI感染后的死亡率为60%,远高于其他 亚型的人类流感病毒。 2005年11月79日,世界卫生组织、联合国粮食和农业组织、世界动物卫生组织和世界银 行联合召开了禽流感和人类大流行性流感会议由于H5N1禽流感病毒在某些禽类群体中的广泛流 行,加之绝大多数人对它没有免疫力及其引起严重的人类疾病和死亡的可能,它目前仍是流感病毒 中具有大流行潜质的一种。除HSN1之外,其他已报告能够感染人类的动物流感病毒亚型包括H7、 H9禽流感病毒和H、H3猪流感病毒。H2病毒也可能造成大流行的威胁。因此,制定大流行计划 时必须考虑多种来源、多种流感病毒亚型出现的风险。与会者一致同意,流感大流行的威胁对所有 国家来说都是一个严峻的问题,而采取措施预防大流行或减轻其后果同样是所有国家的共同责任。 6.2009年甲型HN1流感 2009年4月,开始被称为¨猪流感病毒”的HINⅠ亚型流感病毒开始在墨西哥、美国爆发,并 迅速扩散到世界各地。2009年4月29日,世界卫生组织(WHO)宣布将流感大流行的预警从四级提 升到五级。美国CDC研究发现病毒是一种新型的NIN1流感病毒,具有人际传播能力。即认为此 31
病原生物与人类 身边的流感 131 1977 年的“俄罗斯流感”起源于前苏联远东地区，病原为 H1N1。疫情爆发后迅速蔓延至前苏联 全境乃至欧洲、中国香港等地。该次病毒主要侵袭 25 岁以下的青少年，一般人群的发病率保持在 低水平至中等水平。所以 WHO 报告不认为这次流行属于大流行（Pandemic），应该是一次较大规 模的流行(Epidemic)。该病毒的 H1、N1 基因在多个动物宿主中被检测到，认为是在自然界中重组 获得了感染人的能力。 5. 禽流感 1997 年香港暴发禽流感 H5N1，当时有 18 人因感染 H5N1 禽流感而住院治疗，其中六人死亡。 这是禽流感首次感染人。至今已发现能感染的的禽流感包括 H5N1、H7N2、H7N1、H7N3、H9N2、 H7N7 等亚型。其中最引人关注的是 H5N1。2003 年 H5N1 病毒开始在东南亚部分国家的禽类中广 泛传播，并迅速蔓延至 8 个国家。2003 年底越南首先报道与本次禽流感有关的人感染病例。随后 H5N1 一直在东南亚、南亚、中东及埃及等地出现，并局部呈地方流行性。欧洲、北美等地也出现 散发病例。尽管采取了强有力的控制措施，但是该病毒在亚洲几个最初感染的国家中，一直处于地 方性流行状态。有证据表明，至少有几种候鸟已经有能力长距离携带高致病性 H5N1 病毒。疾病 的流行病学涉及到候鸟，而要在野生鸟类中消除该病毒是不可能的，这就增加了疾病进一步传播的 可能，并使动物控制措施的问题变得非常复杂。如果该病毒变得能有效、持续地在人际传播，一旦 病毒获人际间传播的能力，一场世界大流行可能要到来了。而 WHO 关注 H5N1 的原因也主要是： 人类对禽流感病毒普遍缺乏免疫力，一旦发生人与人的传播，将会造成世界性大流行；人类感染 H5N1 型禽流感后的高病死率及可能出现的病毒变异，H5N1 感染后的死亡率为 60%，远高于其他 亚型的人类流感病毒。 2005 年 11 月 7~9 日，世界卫生组织、联合国粮食和农业组织、世界动物卫生组织和世界银 行联合召开了禽流感和人类大流行性流感会议。由于 H5N1 禽流感病毒在某些禽类群体中的广泛流 行，加之绝大多数人对它没有免疫力及其引起严重的人类疾病和死亡的可能，它目前仍是流感病毒 中具有大流行潜质的一种。除 H5N1 之外，其他已报告能够感染人类的动物流感病毒亚型包括 H7、 H9 禽流感病毒和 H1、H3 猪流感病毒。H2 病毒也可能造成大流行的威胁。因此，制定大流行计划 时必须考虑多种来源、多种流感病毒亚型出现的风险。与会者一致同意，流感大流行的威胁对所有 国家来说都是一个严峻的问题，而采取措施预防大流行或减轻其后果同样是所有国家的共同责任。 6. 2009 年甲型 H1N1 流感 2009 年 4 月，开始被称为“猪流感病毒”的 H1N1 亚型流感病毒开始在墨西哥、美国爆发，并 迅速扩散到世界各地。2009 年 4 月 29 日，世界卫生组织(WHO)宣布将流感大流行的预警从四级提 升到五级。美国 CDC 研究发现病毒是一种新型的 N1N1 流感病毒，具有人际传播能力。即认为此
病原生物与人类 身边的流感 次HNⅠ新型流感病毒不仅能够引起持续的人际传播,而且意味着在同一个区域至少有两个国家发 生了人与人之间相互传播的现象,全球流感大流行的风险极高。但是,病毒仍以难以控制的速度在 世界范围内蔓延,主要感染25-45岁的青壮年人群。2009年6月11日,WHO宣布将流感警戒级 别提升至最高级六级。这意味着全球就进入HIN1流感疫情的大流行节段。此次疫情在2009年12 月达到高峰,2010年8月11日WHO宣布此疫情结東。此次流行,通过血清调查大约有30%的人 群感染,但是病死率很低,全球共确诊死亡18449例。此次疫情的病原是一种新型的甲型HIN 流感病毒,此前从未在人流感或猪流感病毒中发现。经分析病毒基因中包含有禽流感、猪流感和人 流感三种流感病毒的核糖核酸基因片段,冋时拥有亚洲猪流感和非洲猪流感病毒特征ε 通过对流感病毒历史的回顾,我们会发现,流感造成的大流行具有一定的周期规律,大概没 20-30年就回又一次世界范围的大流行,而每次的流行都会有一个新的亚型出现。而新的亚型的出 现又与动物的流感病毒有着密切的联系 【揭开流感病毒的面纱流感病毒的生物学性状】 流感病毒在分类学上属于正黏病毒科( Orthomyxoviridae,是分节段的单股负链RNA病毒正黏 病毒柯包括五个属:甲型流感病毒属、乙型流感病毒属、丙型流感病毒属、托高土病毒属及鲑传贫 病毒属。该科病毒最大的特点是,病毒的核酸为分阶段的负链RNA。甲型、乙型流感病毒及鲑传 贫病毒而基因组分8个节段,丙型流感病毒有7个节段,而托高土病毒分6个节段。每个节段的两 端具有末端重复序列,所有节段的3`末端相同。分别编码病毒的不同蛋白 1.让人眼花的亚型一流感病毒的分型与命名 根据病毒核蛋白( Nucleoprotein,NP)和基质蛋白( Matrix1,M1)的抗原性差异,流感病毒分为 A、B、C三个型(甲、乙、丙型)。A型流感病毒式人、马、猪、貂、海豹、禽、鲸等的病原。B 型流感病毒基因结构型与A型相似,但仅感染人和海豹。C型流感病毒仅散发存在,可感染人和 猪。A型流感病毒又根据病毒包膜表面糖蛋白抗原性差异进一步分为16个血凝素( Hemagglutinin, HA)和9个神经氨酸苷酶( Neuraminidase,NA)亚型。B型和C型流感病毒无进一步的亚型划分[l 理论上任意Hl-H16和NI~N9的组合都可以出现,并且形成一个新的A型流感病毒亚型。几乎所 有16个HA和9个NA的亚型的都在禽类中发现,因此禽类被称为流感病毒的“储存器”。尽管存 在各种基因重组的可能,但是,只有以下几种组合可能导致人和动物感染患病:(1)人流感病毒亚 型:HN1,H2N2,H3N2,H5N1,H7N7,可能还有H3N8。但感染人的主要是H1、H3亚型。 (2)H7N7及H3N8可导致马流感;(3)H7N7,H4N5从患病海豹分离;(4)H10N4可导致貂呼 吸道疾病;(5)HlN1及H3N2通常从猪分离到
病原生物与人类 身边的流感 132 次 H1N1 新型流感病毒不仅能够引起持续的人际传播，而且意味着在同一个区域至少有两个国家发 生了人与人之间相互传播的现象，全球流感大流行的风险极高。但是，病毒仍以难以控制的速度在 世界范围内蔓延，主要感染 25-45 岁的青壮年人群。2009 年 6 月 11 日，WHO 宣布将流感警戒级 别提升至最高级六级。这意味着全球就进入 H1N1 流感疫情的大流行节段。此次疫情在 2009 年 12 月达到高峰，2010 年 8 月 11 日 WHO 宣布此疫情结束。此次流行，通过血清调查大约有 30%的人 群感染，但是病死率很低，全球共确诊死亡 18449 例。此次疫情的病原是一种新型的甲型 H1N1 流感病毒，此前从未在人流感或猪流感病毒中发现。经分析病毒基因中包含有禽流感、猪流感和人 流感三种流感病毒的核糖核酸基因片段，同时拥有亚洲猪流感和非洲猪流感病毒特征。 通过对流感病毒历史的回顾，我们会发现，流感造成的大流行具有一定的周期规律，大概没 20-30 年就回又一次世界范围的大流行，而每次的流行都会有一个新的亚型出现。而新的亚型的出 现又与动物的流感病毒有着密切的联系。 【揭开流感病毒的面纱——流感病毒的生物学性状】 流感病毒在分类学上属于正黏病毒科(Orthomyxoviridae)，是分节段的单股负链 RNA 病毒正黏 病毒柯包括五个属：甲型流感病毒属、乙型流感病毒属、丙型流感病毒属、托高土病毒属及鲑传贫 病毒属。该科病毒最大的特点是，病毒的核酸为分阶段的负链 RNA。甲型、乙型流感病毒及鲑传 贫病毒而基因组分 8 个节段，丙型流感病毒有 7 个节段，而托高土病毒分 6 个节段。每个节段的两 端具有末端重复序列，所有节段的 3`末端相同。分别编码病毒的不同蛋白。 1. 让人眼花的亚型——流感病毒的分型与命名 根据病毒核蛋白(Nucleoprotein，NP)和基质蛋白(Matrix 1，M1)的抗原性差异，流感病毒分为 A、B、C 三个型（甲、乙、丙型）。A 型流感病毒式人、马、猪、貂、海豹、禽、鲸等的病原。B 型流感病毒基因结构型与 A 型相似，但仅感染人和海豹。C 型流感病毒仅散发存在，可感染人和 猪。A 型流感病毒又根据病毒包膜表面糖蛋白抗原性差异进一步分为 16 个血凝素(Hemagglutinin， HA)和 9 个神经氨酸苷酶(Neuraminidase，NA)亚型。B 型和 C 型流感病毒无进一步的亚型划分[1]。 理论上任意 H1~H16 和 N1~N9 的组合都可以出现，并且形成一个新的 A 型流感病毒亚型。几乎所 有 16 个 HA 和 9 个 NA 的亚型的都在禽类中发现，因此禽类被称为流感病毒的“储存器”。尽管存 在各种基因重组的可能，但是，只有以下几种组合可能导致人和动物感染患病：（1）人流感病毒亚 型：H1N1， H2N2， H3N2，H5N1，H7N7，可能还有 H3N8。但感染人的主要是 H1、H3 亚型。 （2）H7N7 及 H3N8 可导致马流感；（3）H7N7，H4N5 从患病海豹分离；（4）H10N4 可导致貂呼 吸道疾病；（5）H1N1 及 H3N2 通常从猪分离到
病原生物与人类 身边的流感 基于流感病毒亚型及宿主的多样性,国际病毒分类委员会对流感病毒的命名做了统一规范。命 名格式为:型别宿主/分离地点/毒株序号/分离年代(HA、NA)。如果宿主是人,则可以省略。如: A/ Hongkong(香港)/1/68(H3N2)和A/ Turkey(火鸡)/ ngland(英国)/l/63(HlN3) 2.迷人的外表流感流感病毒的形态结构 流感病毒颗粒程多样性,多为球形,新分离的病毒多为管状。球形病毒颗粒的直径约80-120nm, 而管状病毒则长短不一,有时可长达2-4μm(见图8-1)。流感病毒的结构由核心和包膜两部分组成。 流感病毒的核心是病毒的核衣壳,即病毒的核糖核蛋白( ribonucleoprotein,RNP),由分节段的 负链RNA、与核酸结合的核蛋白( nucleoprotein,NP)和RNA多聚酶(包括PA、PB1和PB2三个 亚基)组成。多数节段只编码一种蛋白质,RNA多聚酶亚基PB2、PB1和PA分别由病毒的第1~3 节段编码,NP由第5节段编码。病毒复制过程中的非结构蛋白NSⅠ、NS2由第8节段编码。流感 病毒核酸分节段的特点使其具有较高的基因重配频率,因而导致病毒的抗原性容易变异,进而导致 新的亚型出现。 流感病毒的包膜分为两层。内层为基质蛋白1(M1),有第7个核酸节段编码。外层主要为来 自宿主细胞的脂质双层膜,表面分布有呈放射状排列的两种病毒刺突蛋白:血凝素(HA)和神经 氨酸酶(NA)。另外,还有少量M2蛋白分布着外膜表面。HA由第4节段核酸编码,呈柱形,以 三聚体的形式位于包膜上。HA能与鸡以及豚鼠等动物的红细胞表面的唾液酸(又称神经氨酸)受 体结合,而导致血凝现象,故称血凝素。HA三聚体球形头部形成一个“口袋"”,可与易感宿主细胞 表面的唾液酸受体结合,并接到病毒包膜与细胞膜的融合,使病毒核衣壳进入宿主细胞内。HA上 的抗原决定簇能够诱导机体产生保护性中和抗体的,该中和抗体还能抑制流感病毒与红细胞的凝集 现象,又称血凝抑制抗体。NA由第6节段核酸编码,由四条糖蛋白链组成纤维状的四聚体。其头 部程扁球状或蘑菇状。每个单体的头部中心都有一个神经氨酸酶的活性中心,能水解宿主细胞表面 糖蛋白末端的N-乙酰神经氨酸,有助于成熟病毒的释放,促进流感病毒扩散。NA也能降低呼吸道 黏膜表面黏液曾的黏度,利于病毒与宿主呼吸道黏膜上皮细胞的吸附。NA也具有抗原性,能诱导 机体产生相应抗体。该抗体具有一定的保护作用
病原生物与人类 身边的流感 133 基于流感病毒亚型及宿主的多样性，国际病毒分类委员会对流感病毒的命名做了统一规范。命 名格式为：型别/宿主/分离地点/毒株序号/分离年代（HA、NA）。如果宿主是人，则可以省略。如： A / HongKong（香港）/ 1 / 68 ( H3N2 )和 A/Turkey（火鸡）/England（英国）/1 /63( H1N3 )。 2. 迷人的外表——流感流感病毒的形态结构 流感病毒颗粒程多样性，多为球形，新分离的病毒多为管状。球形病毒颗粒的直径约 80-120 nm， 而管状病毒则长短不一，有时可长达 2-4μm（见图 8-1）。流感病毒的结构由核心和包膜两部分组成。 流感病毒的核心是病毒的核衣壳，即病毒的核糖核蛋白（ribonucleoprotein, RNP）,由分节段的 负链 RNA、与核酸结合的核蛋白（nucleoprotein, NP）和 RNA 多聚酶（包括 PA、PB1 和 PB2 三个 亚基）组成。多数节段只编码一种蛋白质，RNA 多聚酶亚基 PB2、PB1 和 PA 分别由病毒的第 1~3 节段编码，NP 由第 5 节段编码。病毒复制过程中的非结构蛋白 NS1、NS2 由第 8 节段编码。流感 病毒核酸分节段的特点使其具有较高的基因重配频率，因而导致病毒的抗原性容易变异，进而导致 新的亚型出现。 流感病毒的包膜分为两层。内层为基质蛋白 1（M1），有第 7 个核酸节段编码。外层主要为来 自宿主细胞的脂质双层膜，表面分布有呈放射状排列的两种病毒刺突蛋白：血凝素（HA）和神经 氨酸酶（NA）。另外，还有少量 M2 蛋白分布着外膜表面。HA 由第 4 节段核酸编码，呈柱形，以 三聚体的形式位于包膜上。HA 能与鸡以及豚鼠等动物的红细胞表面的唾液酸（又称神经氨酸）受 体结合，而导致血凝现象，故称血凝素。HA 三聚体球形头部形成一个“口袋”，可与易感宿主细胞 表面的唾液酸受体结合，并接到病毒包膜与细胞膜的融合，使病毒核衣壳进入宿主细胞内。HA 上 的抗原决定簇能够诱导机体产生保护性中和抗体的，该中和抗体还能抑制流感病毒与红细胞的凝集 现象，又称血凝抑制抗体。NA 由第 6 节段核酸编码，由四条糖蛋白链组成纤维状的四聚体。其头 部程扁球状或蘑菇状。每个单体的头部中心都有一个神经氨酸酶的活性中心，能水解宿主细胞表面 糖蛋白末端的 N-乙酰神经氨酸，有助于成熟病毒的释放，促进流感病毒扩散。NA 也能降低呼吸道 黏膜表面黏液曾的黏度，利于病毒与宿主呼吸道黏膜上皮细胞的吸附。NA 也具有抗原性，能诱导 机体产生相应抗体。该抗体具有一定的保护作用
病原生物与人类 身边的流感 自 图8-1流感病毒及其基因组 3.不断变脸的魔鬼流感的复制与变异 病毒的复制 与其他RNA病毒不同,流感病毒的转录和复制实在细胞核内进行的。病毒通过HA吸附到宿 主细胞表面的唾液酸上,通过受体介导的吞饮过程,使病毒进入细胞内,并形成内体。通过M2蛋 白的酸化作用,使HA变构,寄到病毒包膜与内体膜融合,病毒脱壳,RNP进入细胞质,并移行 至核内。在病毒携带的RNA聚合酶作用下,转录出病毒mRNA,再翻译出相应的病毒蛋白。病毒 核酸的复制是先以病毒核酸为模板合成正链RNA,在以正链RNA为模板合成子代病毒核酸。装 配程RNP进入胞浆。HA和NA合成后在内质网和高尔基体内被糖基化,分别形成三聚体和四聚 体被输送至细胞膜。子代病毒RNA与RN多聚酶及NP结合,与M1、M2等其他蛋白装配,最后 以出芽的形式释放出子代病毒。在病毒复制过程中,除基因的突变外,还因为病毒核酸分节段,容 易发生病毒的基因重配( reassortment)a 病毒的变异 随机突变 基因组节段交换 134
病原生物与人类 身边的流感 134 图 8-1 流感病毒及其基因组 3. 不断变脸的魔鬼——流感的复制与变异 病毒的复制 与其他 RNA 病毒不同，流感病毒的转录和复制实在细胞核内进行的。病毒通过 HA 吸附到宿 主细胞表面的唾液酸上，通过受体介导的吞饮过程，使病毒进入细胞内，并形成内体。通过 M2 蛋 白的酸化作用，使 HA 变构，寄到病毒包膜与内体膜融合，病毒脱壳，RNP 进入细胞质，并移行 至核内。在病毒携带的 RNA 聚合酶作用下，转录出病毒 mRNA，再翻译出相应的病毒蛋白。病毒 核酸的复制是先以病毒核酸为模板合成正链 RNA，在以正链 RNA 为模板合成子代病毒核酸。装 配程 RNP 进入胞浆。HA 和 NA 合成后在内质网和高尔基体内被糖基化，分别形成三聚体和四聚 体被输送至细胞膜。子代病毒 RNA 与 RN 多聚酶及 NP 结合，与 M1、M2 等其他蛋白装配，最后 以出芽的形式释放出子代病毒。在病毒复制过程中，除基因的突变外，还因为病毒核酸分节段，容 易发生病毒的基因重配（reassortment）。 病毒的变异
病原生物与人类 身边的流感 图8-2流感病毒的抗原性漂移及转移示意图 流感病毒容易变异,除RNA复制时的基因内部变异外,还容易发生基因重配。流感病毒的抗 原性变异容易导致新亚型毒株的形成。流感病毒的抗原变异有两种形式:抗原性漂移( antigenic drit)和抗原性转换( antigenic shift)。抗原性漂移是由基因点突变引起的,抗原的变异幅度小, HA和NA的变异率小于1%,属于量变,人群中免疫力起选择性作用,不会引起大规模的流行。 通常引起中、小规模的流行。抗原性转换是指抗原变异幅度大的变异,通常HA或NA的变异率为 20~50%,属于质变,通常会形成新的亚型(如HN1→HN2)。人群由于缺乏相应的免疫力而出现 全球性的大流行。这种变异可能是点突变的累积,更常见的是由于基因重分配引起的。流感病毒的 宿主众多,在混合感染的情况下,不同毒株间的基因节段能够发生重配,进化过程中受选择压力的 影响,其HA和NA蛋白极易发生突变,产生抗原漂移( antigenic dri。这些变异的病毒,在某些 特定条件下可能会跨越种间障碍感染人,从而引起流感大流行(图8-2) 从哪里来到哪里去?一流感病毒的演化 通过对人流感病毒的亚型及不同动物的若干甲型流感病毒分离株的RNA基因组的8个节段进 行测序分析,结果显示,所有甲型流感病毒包括人类分离株都来源于禽流感基因库(特别是水禽)。 如1918年西班牙流感病毒HN1的8个节段均来源于禽类。在1957年,HIN1亚型的8个节段中 的5个被欧亚大陆的禽流感基因替换产生了H2N2新亚型;在1968年,上述HN2又从禽流感病 毒获得包括HA在内的两节段,产生了H3N2新亚型。而2009年流行的HN1流感病毒有五个片 段来源于猪,两个片段来源于禽类 片段来源于人。研究发现猪和某些不让动物可能在流感病 毒亚型的产生上起关键作用。尤其是猪,可能是人流感毒株和禽流感毒株的混合器。源于禽类的甲 型流感病毒的受体是与人流感毒株的受体不同。同时人的正常体温为37℃,而禽类是42℃,流感 病毒对温度敏感,而猪的正常体温为39℃。猪的气管上皮细胞却能同时表达人流感病毒和禽流感 病毒的两类受体,且体温正好介于人和禽类中间。猪在流感病毒传播的链条中作为中间宿主,使流 感病毒获得了更多的重排机会,如果猪同时感染猪流感病毒、禽流感病毒和其他不同来源的病毒, 如人流感病毒,很容易产生二源重配病毒,甚至三源重配病毒,而重配产生的病毒很可能获得跨种 间传播的能力,产生高致病力的病毒,从而引起人类疫情的发生。如2009年的HN1亚型流感病 毒的疫情可能就属此例。曾有国外学者认为,多次流感大流行均起源于中国华南,可能与中国南部 生活着密集的人群及养殖大量的猪和鸭,并且是候鸟过冬地有关。不同宿主来源的病毒彼此密切接 触提供了病毒混合感染的机遇。其实除华南之外,东南亚等地也具有类似情况,2003年至2004年 的高致病性禽流感H5N1在该地区首发,且向其他地区扩散,有散发的病例的轨迹与候鸟迁徙路线 135
病原生物与人类 身边的流感 135 图 8-2 流感病毒的抗原性漂移及转移示意图 流感病毒容易变异，除 RNA 复制时的基因内部变异外，还容易发生基因重配。流感病毒的抗 原性变异容易导致新亚型毒株的形成。流感病毒的抗原变异有两种形式：抗原性漂移（antigenic drift）和抗原性转换（antigenic shift）。抗原性漂移是由基因点突变引起的，抗原的变异幅度小， HA 和 NA 的变异率小于 1%，属于量变，人群中免疫力起选择性作用，不会引起大规模的流行。 通常引起中、小规模的流行。抗原性转换是指抗原变异幅度大的变异，通常 HA 或 NA 的变异率为 20~50%，属于质变，通常会形成新的亚型（如 H1N1→H2N2）。人群由于缺乏相应的免疫力而出现 全球性的大流行。这种变异可能是点突变的累积，更常见的是由于基因重分配引起的。流感病毒的 宿主众多，在混合感染的情况下，不同毒株间的基因节段能够发生重配，进化过程中受选择压力的 影响，其 HA 和 NA 蛋白极易发生突变，产生抗原漂移(antigenic drift)。这些变异的病毒，在某些 特定条件下可能会跨越种间障碍感染人，从而引起流感大流行（图 8-2）。 从哪里来到哪里去？—流感病毒的演化 通过对人流感病毒的亚型及不同动物的若干甲型流感病毒分离株的 RNA 基因组的 8 个节段进 行测序分析，结果显示，所有甲型流感病毒包括人类分离株都来源于禽流感基因库（特别是水禽）。 如 1918 年西班牙流感病毒 H1N1 的 8 个节段均来源于禽类。在 1957 年，H1N1 亚型的 8 个节段中 的 5 个被欧亚大陆的禽流感基因替换产生了 H2N2 新亚型；在 1968 年，上述 H2N2 又从禽流感病 毒获得包括 HA 在内的两节段，产生了 H3N2 新亚型。而 2009 年流行的 H1N1 流感病毒有五个片 段来源于猪，两个片段来源于禽类，一个片段来源于人。研究发现猪和某些不让动物可能在流感病 毒亚型的产生上起关键作用。尤其是猪，可能是人流感毒株和禽流感毒株的混合器。源于禽类的甲 型流感病毒的受体是与人流感毒株的受体不同。同时人的正常体温为 37℃，而禽类是 42℃，流感 病毒对温度敏感，而猪的正常体温为 39℃。猪的气管上皮细胞却能同时表达人流感病毒和禽流感 病毒的两类受体，且体温正好介于人和禽类中间。猪在流感病毒传播的链条中作为中间宿主，使流 感病毒获得了更多的重排机会，如果猪同时感染猪流感病毒、禽流感病毒和其他不同来源的病毒， 如人流感病毒，很容易产生二源重配病毒，甚至三源重配病毒，而重配产生的病毒很可能获得跨种 间传播的能力，产生高致病力的病毒，从而引起人类疫情的发生。如 2009 年的 H1N1 亚型流感病 毒的疫情可能就属此例。曾有国外学者认为，多次流感大流行均起源于中国华南，可能与中国南部 生活着密集的人群及养殖大量的猪和鸭，并且是候鸟过冬地有关。不同宿主来源的病毒彼此密切接 触提供了病毒混合感染的机遇。其实除华南之外，东南亚等地也具有类似情况，2003 年至 2004 年 的高致病性禽流感 H5N1 在该地区首发，且向其他地区扩散，有散发的病例的轨迹与候鸟迁徙路线
病原生物与人类 身边的流感 相符,且候鸟亦可感染死亡,似可为佐证 虽然由于受体的原因流感病毒有较强的宿主屏障,但病毒在自然界不断流行过程中,在流感病 毒“禽→人←→猪←禽”这个传播链条中,这种宿主屏障的界限越来越模糊(图8-3)。在流感病毒的“禽 人←→猪←禽”种间传播链中,人类是人流感病毒也是猪流感病毒和禽流感病毒的受害者。1997 年在香港发现H9N2可由禽直接传染人;此后又发现H7N7、H9N2、H5N1也可感染人。但是机制 不清楚。2003年底至2004年初,在东南亚及我国部分地区暴发HSN1所致的高致病性禽流感,此 后此起彼伏,在亚洲及北非几个国家一直呈地方流行性。病毒的地方性流行、存在于野生鸟类中以 及广泛的地理传播增加了将要发生流感大流行的可能性。目前仅禽流感还仅仅是通过人与带毒禽类 的直接接触而感染,一旦病毒与人流感病毒通过基因重分配获得人与人之间直接传播的能力,将会 造成人际间的大流行。WHO等国际组织对高致病性禽流感H5N1高度关注,认为其造成人间大流 行只是时间的问题。 Respiratcry epithelial ce ●● Domestc birds 图8-3流感病毒的基因重配 4.其实很脆弱—病毒的培养与抵抗力 培养特性 流感病毒可在鸡胚的尿囊腔及羊膜腔中増殖。初次分离通常选用鸡胚接种方式,病毒增殖不引 起鸡胚明显的病理改变,通常需要进行血凝试验测定病毒的效价。实验室还可用组织细胞培养流感 病毒,最常用的是狗肾传代细胞(MDCK)和猴肾细胞。但流感病毒增殖不引起明显的CPE,需要用 红细胞吸附试验或免疫荧光试验来证实病毒的存在。 抵抗力 136
病原生物与人类 身边的流感 136 相符，且候鸟亦可感染死亡，似可为佐证。 虽然由于受体的原因流感病毒有较强的宿主屏障，但病毒在自然界不断流行过程中，在流感病 毒“禽→人←→猪←禽”这个传播链条中，这种宿主屏障的界限越来越模糊(图 8-3)。在流感病毒的“禽 →人←→猪←禽”种间传播链中，人类是人流感病毒也是猪流感病毒和禽流感病毒的受害者。1997 年在香港发现 H9N2 可由禽直接传染人；此后又发现 H7N7、H9N2、H5N1 也可感染人。但是机制 不清楚。2003 年底至 2004 年初，在东南亚及我国部分地区暴发 H5N1 所致的高致病性禽流感，此 后此起彼伏，在亚洲及北非几个国家一直呈地方流行性。病毒的地方性流行、存在于野生鸟类中以 及广泛的地理传播增加了将要发生流感大流行的可能性。目前仅禽流感还仅仅是通过人与带毒禽类 的直接接触而感染，一旦病毒与人流感病毒通过基因重分配获得人与人之间直接传播的能力，将会 造成人际间的大流行。WHO 等国际组织对高致病性禽流感 H5N1 高度关注，认为其造成人间大流 行只是时间的问题。 图 8-3 流感病毒的基因重配 4. 其实很脆弱——病毒的培养与抵抗力 培养特性 流感病毒可在鸡胚的尿囊腔及羊膜腔中增殖。初次分离通常选用鸡胚接种方式，病毒增殖不引 起鸡胚明显的病理改变，通常需要进行血凝试验测定病毒的效价。实验室还可用组织细胞培养流感 病毒，最常用的是狗肾传代细胞(MDCK)和猴肾细胞。但流感病毒增殖不引起明显的 CPE，需要用 红细胞吸附试验或免疫荧光试验来证实病毒的存在。 抵抗力
病原生物与人类 身边的流感 同所有病毒一样,流感病毒怕热不怕冷。流感病毒的抵抗力较弱,56℃30分钟即可别灭活 室温下病毒的传染性很快就丧失。0-4℃条件下病毒可存活数周,-70℃以下可长期保存。病毒对日 光、干燥、紫外线、乙醚、甲醛和乳酸等理化因素敏感
病原生物与人类 身边的流感 137 同所有病毒一样，流感病毒怕热不怕冷。流感病毒的抵抗力较弱，56℃30 分钟即可别灭活。 室温下病毒的传染性很快就丧失。0-4℃条件下病毒可存活数周，-70℃以下可长期保存。病毒对日 光、干燥、紫外线、乙醚、甲醛和乳酸等理化因素敏感
病原生物与人类 身边的流感 【魔与道的较量流感的致病性与防治】 1.魔高一尺—致病性与诊断 流行病学 流感病毒的传染源主要是急性期感染者和隐形感染者,部分动物(特别是猪和禽)也可能是 传染源。从潜伏期到急性期(约7天)都具有传染性。流感病毒主要通过飞沫和气溶胶传播,传染 性很强。人群对流感病毒普遍易感,约50%的感染者无仼何临床症状。季节性流感的主要易感人 群为免疫力低下人群,如老人和儿童。由于流感病毒很容易变异,尤其是当有新亚型出现时,几乎 所有人群都是易感人群 流感的流行季节具有明显的地区性,一般在温带以冬季为主,热带和亚热带则四季都可发生, 但以夏秋季节为高峰。一般流行3-4周,发病率高,但死亡率低。流行的特点是:突然爆发,迅速 扩散,造成不同程度的流行。根据发病情况分为:散发、局部爆发、流行和大流行。病例散在分布, 且发病率低,发病时间及地点无明显联系,称为散发。一个集体或地区在短时间内突然发生很多例 程爆发;而较大地区的流感发病,且明前超过一般的发病水平称为流行。如果传播迅速,流行范围 波及全世界,发病率高且有一定死亡率,称为大流行。一般发生世界性大流行的流感会有23波疫 情。第一波持续时间短,发病率高;第二波时间长,发病率低,但死亡率可能会很高,有时会有第 三波疫情。大流行结束后,该病毒可能还有散发,或局部的流行,成为季节性的流感。甲型流感的 新亚型常以流行的形式出现,能引起世界性的大流行。而乙型流感常引起局部的爆发,不会引起世 界性大流行:丙型流感通常散发,主要侵犯婴幼儿,一般不会引起流行。 临床症状与病理改变 人感染流感病毒后由于病毒的型别、亚型、毒力及人体的生理状况等因素差异,可表现为显性 感染或隐性感染。隐性感染者无任何临床症状。显性感染者因各种因素,临床表现亦不同。流感的 潜伏期为1-4天,患者起病急,表现为畏寒、发热、头痛、全身肌肉酸痛等全身症状。伴有鼻塞 流涕、咳嗽等呼吸道症状。发热可达38-40℃,持续1-5天,平均3天,小儿发烧时间可能更高。 伴有呕吐、腹痛、腹胀、腹泻等症状。婴儿感染可能症状不典型,部分还表现为喉炎、支气管炎等 由于流感病毒和坏死组织的毒素样物质可侵入血液,所以流感的临床表现一般是全身症状重而呼吸 道症状轻。流感属于自限性疾病,若无并发症,患者一般5-7天即可恢复。而年老体弱或者可能会 出现其他病原引起的并发症,如细菌性肺炎或脑炎等。 流感没有特异性的病理学特征,严重者会因为继发细菌感染引起肺炎,多为弥漫性的肺炎。外 周血象检査一般淋巴细胞相对增加,白细胞总数不高或偏低,重症患者白细胞总数及淋巴细胞下降
病原生物与人类 身边的流感 138 【魔与道的较量——流感的致病性与防治】 1. 魔高一尺——致病性与诊断 流行病学 流感病毒的传染源主要是急性期感染者和隐形感染者，部分动物（特别是猪和禽）也可能是 传染源。从潜伏期到急性期（约 7 天）都具有传染性。流感病毒主要通过飞沫和气溶胶传播，传染 性很强。人群对流感病毒普遍易感，约 50%的感染者无任何临床症状。季节性流感的主要易感人 群为免疫力低下人群，如老人和儿童。由于流感病毒很容易变异，尤其是当有新亚型出现时，几乎 所有人群都是易感人群。 流感的流行季节具有明显的地区性，一般在温带以冬季为主，热带和亚热带则四季都可发生， 但以夏秋季节为高峰。一般流行 3-4 周，发病率高，但死亡率低。流行的特点是：突然爆发，迅速 扩散，造成不同程度的流行。根据发病情况分为：散发、局部爆发、流行和大流行。病例散在分布， 且发病率低，发病时间及地点无明显联系，称为散发。一个集体或地区在短时间内突然发生很多例， 程爆发；而较大地区的流感发病，且明前超过一般的发病水平称为流行。如果传播迅速，流行范围 波及全世界，发病率高且有一定死亡率，称为大流行。一般发生世界性大流行的流感会有 2-3 波疫 情。第一波持续时间短，发病率高；第二波时间长，发病率低，但死亡率可能会很高，有时会有第 三波疫情。大流行结束后，该病毒可能还有散发，或局部的流行，成为季节性的流感。甲型流感的 新亚型常以流行的形式出现，能引起世界性的大流行。而乙型流感常引起局部的爆发，不会引起世 界性大流行；丙型流感通常散发，主要侵犯婴幼儿，一般不会引起流行。 临床症状与病理改变 人感染流感病毒后由于病毒的型别、亚型、毒力及人体的生理状况等因素差异，可表现为显性 感染或隐性感染。隐性感染者无任何临床症状。显性感染者因各种因素，临床表现亦不同。流感的 潜伏期为 1-4 天，患者起病急，表现为畏寒、发热、头痛、全身肌肉酸痛等全身症状。伴有鼻塞、 流涕、咳嗽等呼吸道症状。发热可达 38-40℃，持续 1-5 天，平均 3 天，小儿发烧时间可能更高。 伴有呕吐、腹痛、腹胀、腹泻等症状。婴儿感染可能症状不典型，部分还表现为喉炎、支气管炎等。 由于流感病毒和坏死组织的毒素样物质可侵入血液，所以流感的临床表现一般是全身症状重而呼吸 道症状轻。流感属于自限性疾病，若无并发症，患者一般 5-7 天即可恢复。而年老体弱或者可能会 出现其他病原引起的并发症，如细菌性肺炎或脑炎等。 流感没有特异性的病理学特征，严重者会因为继发细菌感染引起肺炎，多为弥漫性的肺炎。外 周血象检查一般淋巴细胞相对增加，白细胞总数不高或偏低，重症患者白细胞总数及淋巴细胞下降