威胁人类生存的元凶:流感病毒(6)

    |     2008年7月10日   |   文章节选   |     评论已关闭   

(上接08年6期特别关注栏目)关于疫苗与免疫接种用禽流感病毒疫苗给家禽进行免疫接种是预防禽流感发生与传播的主要措施。目前,世界上许多国家的禽用禽流感病毒疫苗技术已十分成熟,只要科学接种疫苗,就能取得良好的免疫保护效果。2007年,在由OIE、FAO和istitutozooprofilatticosperimentaledellevenezie(IZSVe)共同组织召开的关于免疫接种在防控禽流感中作用的科学会议上,确认用疫苗进行免疫接种可以作为防控禽流感的一个有效的工具,在禽流感爆发周围地区,可以用作为一项应急措施;在高风险地区,可以用作为一项预防措施;在感染传播的地区,可以用作为一项防控措施(OIE/FAO/IZSVe,2007)。但是,用疫苗进行免疫接种可能不会使病毒的复制和排泄停止,并且对在免疫接种的鸡群中特别是在集约化生产方式的鸡群中出现毒力更强的病原体表示关注(Axford等,2003)。目前,在墨西哥和巴基斯坦两个实行家禽禽流感免疫接种活动时间最长的国家已经取得比较好的成效。在墨西哥,HPAIH5N2病毒株似乎已经被彻底根除,部分原因是努力进行了疫苗的免疫接种工作。尽管从1994年以来使用了超过3亿份剂量的疫苗,但是,LPAIH5N2病毒还继续在鸡群中循环,并且证实存在来源于疫苗sublineage抗原漂移away(Lee等,2004)。从1995年以来,在巴基斯坦,用疫苗进行免疫接种也取得了不同的成效(Naeem等,2006)。这些经验表明,用疫苗进行免疫接种可以是总体防控对策中一个有效的组成部分,给予专门的质量控制(按照OIE诊断试验和疫苗标准手册的规定)(Gilchrist,2005),有一个高度有效的疫苗分送系统以及检测在接种疫苗群中病毒循环的措施,如在接种疫苗的鸡群中随机放置未进行免疫接种的“哨兵”鸡(Savill等,2006),以监测是否有鸡排泄病毒。最近提出的的实验数据证实,用单价油乳剂疫苗给北京鸭进行免疫接种,可以防止感染和发病,没有出现血清学反应或在用H5N1攻击的反应中排泄病毒(Middleton等,2007)。现在,迫切需要进行现地研究以确定用疫苗对鸭进行免疫接种的效果。用疫苗给家禽等动物进行免疫接种主要有有4个目的:(1)防止动物感染发病;(2)防止强毒性病毒的感染;(3)防止动物排泄病毒;(4)接种疫苗动物与自然感染动物的血清学鉴别(serologicaldifferentiationofinfectedfromvaccinatedanimals,DIVA),即所谓的DIVA原理。但是,在流感疫苗的接种领域,目前,既没有可以作为商品化使用也没有经过试验检测能够满足上述全部需要的疫苗(Lee等,2005)。在历史上,灭活的病毒疫苗有一个局限性,就是使用常用的血清学诊断方法不能区别接种疫苗的禽类与自然感染的禽类,使对禽流感的监测变得非常困难,并常过多地判定被自然感染的禽类,从而导致对贸易的过分限制。为了克服这一局限性,已提出了几种不同的DIVA策略。最常用的方法是使用未进行免疫的“哨兵”鸡。第二种方法是运用针对红细胞凝集素蛋白的亚单位疫苗,它容许对内部蛋白进行血清学监测。第三种策略是接种的疫苗使用的是与当前流行毒株相同的红细胞凝集素,但所用的神经氨酸苷酶却是不同种的亚型。这样血清监测就可以以同种NA亚型作为自然感染的证据。第四种对策是测定对非结构蛋白1(NS1)的血清反应。NS1蛋白在被感染的细胞内大量生产,但是并不包在病毒颗粒里。既然流感的灭活疫苗主要的是用完整的病毒颗粒做的,在自然感染和免疫动物之间就可见到不同的抗体反应。然而,家禽疫苗并非高纯度的,它含有少量的NS1蛋白。不过,免疫鸡会产生低水平的抗NS1抗体,病毒感染的鸡却会产生更高水平的抗NS1抗体,两组动物还是可以鉴别开的。DIVA的四种策略各有优缺点,需要进一步的实验来确定最好的策略,使得禽流感疫苗成为更加切实可行。近几年来,反向遗传操作技术(reversegenetics,RG)成为一项比较热门的技术。这项技术可以在DNA水平上对病毒基因组进行各种修饰或改造,然后,通过拯救病毒的表型变化来判断这些基因操作的效果,从而可以对病毒基因组表达调控机制、病毒致病的分子机理等进行研究。因为抗原漂移和抗原转变,流感病毒的抗原不断发生变异,这就需要我们安全、稳定、快速的再形成新的疫苗株。利用反向遗传操作技术,有可能研制出更加有效的疫苗。目前,我国已经开展了运用反向遗传操作技术研究新型活疫苗的研究。由于HA诱导的体液免疫反应对禽流感病毒具有决定性保护作用,研制HA基因工程疫苗已成为禽流感病毒疫苗的热点。目前,世界上已经研制出亚单位疫苗、重组活载体疫苗和核酸疫苗等HA基因工程疫苗。亚单位疫苗——亚单位疫苗是提取禽流感病毒具有免疫原性的HA蛋白,辅以佐剂而成。这种疫苗的安全性很好,也能刺激机体产生足够的免疫力,但保护期短,且制作成本高。重组DNA及分子克隆技术的出现,使得人们可以将HA基因连接到载体质粒,然后导入表达系统中进行扩增和表达,可以获得大量的HA蛋白。用这种方式生产的HA蛋白,不仅产量高,而且成本低。美国蛋白质科学有限公司Bethanie和Wickinson等利用杆状病毒表达系统生产H5和H7等的重组HA佐剂疫苗,免疫1日龄仔鸡,对重组佐剂疫苗接种组攻击致死性AI强毒,结果所有的鸡都不发病,而对照组全部死亡。重组活载体疫苗——HA是禽流感病毒的保护性抗原,它不仅可以诱导机体产生针对HAl和HA2的抗体,而且还可以诱导细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应。利用对禽类致病性很弱的病毒作载体,构建表达了HA的重组病毒。用这种重组病毒制成的疫苗可以在动物体内复制,并不断地表达出HA蛋白,从而诱导机体产生针对禽流感病毒的免疫保护力。Thomasm等将A/Ty/Irel370/83(H5N6)株的HA基因插入含有痘苗病毒WR株TK基因的质粒pSCll中,通过同源重组获得Vac-H5重组病毒。用这种重组病毒作为疫苗免疫1日龄和5日龄的仔鸡,结果表明,可以对不同H5亚型病毒的强毒株攻击产生近100%的保护。Webster和Swayne等先后构建了含有A/Ty/Ire/1378/83(H5N8)HA基因的禽痘病毒重组疫苗,用该疫苗免疫仔鸡,保护率可以达到90~100%。核酸疫苗——核酸疫苗又称为DNA疫苗,是将可以表达保护性免疫原基因的质粒DNA直接导入机体细胞,抗原蛋白经过内源性表达并提呈给免疫系统,可诱发机体产生特异性的免疫作用。DNA疫苗作为90年代刚兴起的新型疫苗,已在禽流感防制上显现出极为光明的前景。Robinson等用禽白血病病毒长末端重复序列(LTR)启动禽流感病毒HA基因表达质粒DNA,通过皮下、腹膜内及静脉内注射3种途径导入鸡体内,产生中和抗体,对同型禽流感病毒(H7N7)的保护率可达100%。Daine等将HA抗原与白细胞介素-6(IL-6)联合在一起构成核酸疫苗,显著增强对流感病毒的抵抗作用。随着新技术的不断运用以及对禽流感病毒研究的日益深入,人类完全可以开发研制出新的具有高新技术的疫苗,有效控制禽流感的发生与传播。关于生物安全措施人们一般认为,由于庭院饲养的鸡群容易接触到禽流感病毒,因而感染的风险也比较大。但是,与这种普遍的推论相反,由世界动物卫生组织(OIE)发表的一份题为《控制家禽HPAI的政策依据:对生物安全的反思》的研究报告认为,庭院饲养的鸡群感染HPAI的风险要比大规模、工业化饲养的鸡群低得多。目前,正在提出最全面的科学分析,以确定感染的风险与家禽的不同的饲养规模以及不同的生产方式之间的关系。报告利用了来自泰国的监测资料。2004年,泰国对100多万只鸡进行了监测。监测结果发现,在大规模、工业化的商品鸡群,感染禽流感的风险要比小规模饲养的鸡群高出4倍(Otte等,2006)。在中国,虽然全国有近半数的鸡仍然实行传统的小规模分散饲养,但是,报告由HPAIH5N1病毒引起的爆发只有6.6%发生在饲养不到100只鸡的小规模庭院鸡群(Baoxu,2007)。据OIE的记录,在最近几年中发生的禽流感爆发表明,在大规模、工厂化的商品鸡群也有相同的表现。据最新的报告,在亚洲(OIE,2007)、中东(OIE,2007)、东部(OIE,2006)和西欧(OIE,2007)发生HPAIH5N1爆发的饲养量超过10万只的商品家禽饲养场,都具有高标准的生物安全设施。这种情况可能显示出这些生物安全设施存在潜在的弱点或漏洞。在集约化的生产方式中,肉鸡群的生长非常快速,45天就可以完成一个生产周期。这可能意味着,由于在鸡群发生感染和死亡率显著增加之间有8天~10天的滞后期,有15%~20%的鸡群感染不能被发现(Otte等,2007)。此外,大规模、商品化生产饲养场的禽流感的历史情况不透明,不报告其所发生禽流感的爆发,例如,企业掩盖了2002年在加利福尼亚州发生的导致上千万只鸡被感染的H6N2病毒引起的禽流感爆发(Knobler等,2005)。对HPAIH5N1病毒爆发进行研究的结果也表明,与在意大利(1999-2000,H7N1)、荷兰(2003,H7N7)和加拿大(2004,H7N3)的其它HPAI病毒爆发是一致的。在家禽生产密集的区域可以促进病毒的传播(Otte等,2007)。在荷兰的爆发中,大约有3000万只鸡被淘汰,17%的工业化生产鸡群被宣布感染,而对与感染的工业化饲养鸡群邻近的庭院/业余饲养鸡群抽样检测,只有0.1%被感染(Tegeman等,2004)。实验和观察研究已经证实,家禽病原体可以进出封闭的饲养设施,尽管已经建立了标准的生物安全措施。工业化的家禽生产方式所需要的“全进全出”可能为病原体的引进、传播和释放提供了许多的途径,特别是在有效的生物排斥(bioexclusion)和生物污染(biocontainment)受到削弱或破坏情况下。一个饲养25000只肉鸡的饲养场,在45天的生产周期中,需要大约100吨的饲料和250,000公升的水,并且产生大约50吨的废弃物(Otte等,2007)。为了通风需要安装的大容量风扇可以引起大量烟雾状、肉眼看不见的灰尘产生,测量比周围自由流通的空气浓度要高出100万倍。在2004年的一次爆发中,在距离一个家禽舍800米远的地方所采的空气样品中分离到HPAI病毒(Power,2005)。对于其他动物源性病原体的研究也证实,工业化的家禽生产方式对于防止病原体的引进、传播和释放是脆弱的。但是,关于病毒颗粒在干燥空气中的存活情况还很少为人所知(DeBenedictis,2007)。对其他动物源性病原体的研究证实了工业化家禽生产方式具有引进、传播和释放病原体的弱点。Bull等(2006)证实,标准的生物安全措施不能使在消毒设施中饲喂无弯杆菌饲料和水的一些无弯杆菌的肉鸡群免受弯杆菌的定植。尽管坚持了标准的生物安全措施,但是,在放置鸡群前,在鸡舍外的水坑中发现有在基因上不能与弯杆菌分离物区分的菌株。然后,通过对空气样品进行检测,这些菌株可以随风传播30米远的距离而定植于鸡群(Lee等,2002)。昆虫和啮齿目动物可能是使病原体绕过生物安全措施而侵袭鸡群的其他传播媒介。在宾夕法尼亚州发生H5N2病毒流行期间回收的家蝇(Bean,1985)以及在日本感染H5N1病毒的肉鸡饲养场附近捕捉的绿头苍蝇中(Sawabe等,2006)都发现了携带病毒的证据。在夏季期间,仅在一个饲养周期中,就可以有多达30,000只的苍蝇进入工业化的肉鸡饲养场(Hald等,2004)。实际上,在大的家禽饲养场,由于堆放的鸡粪和腐烂的死鸡吸引苍蝇出没,要想完全根除由苍蝇引起的昆虫传染几乎是不可能的(Campbell,2006),而且饲养场的饲料可以引来可能携带病原体的啮齿动物,防控也是相当困难的(Hoelscher,1997)。在许多大规模的家禽饲养场,生物安全措施并没有得到认真有效的贯彻执行,造成了许多有形无形的漏洞,从而使禽流感病毒等病原体的侵入有了可乘之机。由美国农业部(Bulaga等,2003)、马里兰州立大学(Tablante等,2002)以及不列颠哥伦比亚省(加拿大)农渔食品部(Power,2005)对家禽生产者进行的调查表明,对于某些基本的生物安全标准方面普遍存在着漫不经心、执行不力的问题。为了充分发挥生物安全措施的作用,必须进一步加强监督管理,认真执行相关规定,确保各项生物安全措施落实到位。一旦大规模的商品化饲养场的生物安全防线被突破,迅速的引进、放大和传播疾病就可能难以避免,即使是在那些采用现代化技术、高科技设施的先进的工业化国家也难以幸免。这已经为2003年在荷兰以及其他发达国家发生的禽流感爆发所证实(WHO,2004)。万一在庭院饲养的鸡群中发生感染,传播感染的机会也是很有限的。当前,用行政手段强行取缔小规模的家禽生产被认为是既不现实也不适宜的(Thieme,2007)。在许多国家和地方,特别是在发展中国家,在庭院中饲养小规模的家禽可能是保证食物安全、增加经济收入以及进行农业虫害管理等方面的一个重要来源(Roland-Holst,2007),并且这种生产方式已经存在了上千年,而禽流感发生生态学和流行病学改变还只是最近几十年的事。在已经充分工业化国家,整个畜牧业是在几十年中逐步发展起来的,与这些国家比较,东亚和南亚的大规模生产单位是迅速建立起来的,形成了混合的饲养体系,工业化饲养场为高度密集的比较小的鸡群所包围(Slingenbergh等,2004)。在规模比较小的饲养场,相对松驰的生物安全,加上工业化饲养场孵育和放大病原体的能力,可能是一个特别危险的组合,因此,规模比较小的饲养场必须保证尽可能有最高水平的生物安全(Gilbert等,2004)。病原体侵入饲养场的途径很多。禽鸟类直接与含有病原体的粪便或呼吸道分泌物接触,被认为是病原体传播最多见的方式。其它可能的传播途径包括以下几个方面(Permin等,2007):(1)通过空气(含有病原体的气溶胶)进行传播;(2)通过携带病原体的苍蝇、啮齿动物以及其他非禽鸟类的野生或家养动物进行传播;(3)通过与携带有病原体的迁徙候鸟直接接触或与其排泄的粪便、鼻分泌物以及被这些粪便、鼻分泌物污染的垫料或饲料间接接触进行传播;(4)通过车辆、进出饲养场包括来访者的人员或设备如蛋托或运输用的箱笼进行传播。为了防止病原体通过各种途径传播进入饲养场,许多国家与国际组织都提出了必须在饲养场建立健全完善可靠的生物安全措施的要求(USDA,2005;FAO/OIE,2006;FAO,2007)。生物安全措施主要是针对病原体传播进入饲养场的可能途径,建立起有效的“防火墙”,将病原体拒之与饲养场的门外。(1)应当对鸡群实行“全进全出”的管理方式,在两个鸡群之间要对地面进行清洁和消毒,在出栏旧鸡群到引进新鸡群之间至少要间隔2周时间。(2)用防护网防止鸡群与野生或迁徙鸟类接触。应当防止家禽饮用任何可能被野生鸟类污染的水。但是,不要试图消灭野生鸟类或破坏其栖息的场所(FAO,2004)。(3)只允许本饲养场的人员和车辆进入饲养场。(4)应当为饲养场的工作人员提供干净的衣物和消毒设施,并且要强制工作人员使用。在进入饲养场前,应当更换鞋类或用洗涤剂或次氯酸盐溶液对鞋底进行消毒。(5)在进出饲养场时要对设备或车辆进行彻底的清洗和消毒。(6)不要将饲养场的设备或车辆借给其他饲养场使用或从其它饲养场借用设备或车辆。(7)为了更容易进行清洁,应当采用塑料和金属板条箱最好是采用木制和竹制的板条箱。(8)不要到其它的家禽饲养场参观访问。(9)不要将来自屠宰渠道特别是活禽市场的鸡带回饲养场。
结束语
最近十几年来,作为一种对家禽具有毁灭性的疾病,高致病性禽流感的重要性以及人民的关注程度都大幅度的提高。特别是禽流感生态学的剧烈变化迫切需要我们对其流行病学、发病机理以及防控机制等进行更好、更深入的了解,有许多问题还有待我们进行深入的研究而得到进一步的阐明。禽流感已经给全世界造成了巨大的经济损失,对人类的安危也造成了巨大的威胁。1957年和1968年流感大流行的花费估计为268亿美元(Lederberg等,1992)。而目前防控HPAIH5N1病毒引起禽流感爆发的开支已经有数十亿美元(McLeod等,2005)。根据亚洲由于SARS造成的该地区GDP下降推算,世界银行估计,尽管一次流感大流行造成的经济损失在范围和持续时间上可能会超过SARS(McKibbin等,2006),但是,在未来,一次流感大流行就可能给全球造成8000亿美元的损失(Brahmbhatt,2005)。近几年来,由H5N1病毒致死的人数不断增加。在今天,发生像1918年那样的大流行估计可能造成510~810万人死亡(Murray等,2006)。迄今为止,还没有证实发生H5N1病毒的人-人传播(Yang等,2007)。目前,H5N1病毒已经成为人类所遭遇到的最大威胁,也是最新一轮导致世界性禽流感流行的罪魁祸首。早在1959年的苏格兰鸡瘟中,H5N1病毒就已经进入科学家的视野。1997年8月,香港卫生署公布香港发现全球首宗人类感染禽流感死亡的病例。死者是一名3岁男童。对死者血清样本的化验证实是H5N1病毒,共有18人受该病毒感染,有6人死亡。为控制疫情,香港在3天之内扑杀了150万只鸡。根据世界卫生组织的报告,其实早在1997年之前,H5N1病毒就已经在亚洲的禽类身上建立传播。在鸡身上传播数月后,H5N1病毒变异成一种高致病性病毒。病鸡通常在48小时内死亡,死亡率接近100%。1997年后,香港卫生署便将禽流感作为头号监控对象,世界卫生组织也进行密切监控。2002年9月13日,香港农渔署在一个鸡场中分离到H5N1病毒。为此,零售市场每月休市一天,全部家禽停止屠宰,同时对场地进行清洁和消毒。2003年2月,H5N1病毒又重现香港。香港卫生署公布,有一对父女死于呼吸道疾病。父亲被证实感染上了H5N1病毒。时至2003年12月,H5N1病毒又一次呈现在人类的视野。2003年12月12日,韩国汉城附近一个养鸡场出现鸡只突然大批死亡。4天后,疫情扩散到另外两个养鸡场。同时,化验结果证实这些鸡感染的是H5N1病毒。2004年1月8日,越南证实,在南部的两个农场出现大批鸡只死亡,病因正是H5N1病毒,几天后,又证实11名感染严重呼吸道疾病的越南病童携带有H5N1病毒。同一天,日本报告在京都附近的一个农场发生大规模H5N1病毒引起的禽流感。至2004年1月底,H5N1病毒开始在更大的范围扩散。除了韩国、越南、日本和泰国,柬埔寨、老挝、印尼以及中国也有发生。几乎在同一时间,来自世卫组织流感网络实验室的化验结果显示:与1997年及2003年的H5N1病毒相比较,2004年的H5N1病毒已经发生了相当程度的变异,其致病性不断提高——这意味着,H5N1病毒适应人体的能力由此增强,其出现突变并具有人传人的能力,有可能成为一种现实。直到目前,由H5N1病毒引起的禽流感爆发以及人类的发病与死亡一直都没有停息。作为动物源性禽流感病毒的替代,H5N1病毒并不是唯一可能引起大流行的病毒。除了H5N1病毒,Shortridge等(2003)提出,按照可能的顺序是H5N1、H9N2、H6N1,然后可能是H4病毒。H9N2病毒(A/Quail/HK/G1/97-样)被列入其中,部分原因是由于其与人的流感样疾病病例有关(Pieris等,1999)。虽然迄今还没有得到人的分离物,但是,与H5N1病毒(A/HongKong/156/97)的高核苷酸同源性使H6N1病毒(A/teal/HongKong/W312/97-样)受到关注。1970年代在香港禽加工场对鸭进行的检疫监测表明,在1968年H3N2病毒大流行前,H3病毒是第二位最常见的亚型(Shortridge,1982),并且由于不断从中国南方的鸭子中被分离出来,所以,将H4病毒也包括在这种可能性之中。在“进化停滞”的概念中,经过长期的共同适应以后,水禽贮主被认为为是禽流感病毒的一个稳定的基因库(Webster等,1992)。但是,最近有人对此提出了疑问(Chen等,2006),认为现有范围的禽流感亚型病毒可能只代表了在将来可能出现的变异病毒的一部分,而不是全部。不断发展的集约化畜牧业也可能产生出另外的具有引起大流行能力的亚型病毒。在陆地饲养家畜的生产中,鸡特别是肉鸡已经成为世界上发展最快的肉类产业。1990~1997年,发展中国家生产的家禽以百万吨计算增长了85%(Bellaver等,1999)。在1980年代,中国的肉类产量翻了一番,在1990年代又翻了一番,到2004年,中国肉类产量占全球的份额已经达到28.57%(FAO,2006)。随着2030年前中国人口的持续增长(Meng,2002),到2020年,预计中国的人均肉类消费量将再增加45%(Delgado等,1999)。而大量、封闭、密集饲养的鸡群为禽流感病毒的进化变异提供了有利的条件。对于这种情况,必须引起人们的高度重视,要求政府、研究机构以及社会的相关方面,加强研究,协调配合、积极行动,以将禽流感病毒对人类的威胁降低到最低的程度。世界银行的战略家们认为,现在,不仅已经出现了许多制约畜牧业这种迅速发展趋势的压力,而且这种压力还在不断地加大。其中包括,环境退化的制约,自然资源不足的限制,能量消耗成本的不断增加,以及人们对畜牧业迅速发展危及全球粮食安全、食品安全与动物福利等问题的日益关注(deHaan等,2001)。由于畜牧业产生的温室气体超过了全世界运输工具的总和(Steinfeld等,2006),已经有人提出,要通过减少肉类的消费以克服全球变暖的趋势(McMichael等,2007)。像气候变化和其他人类所关心的问题一样,虽然畜牧业的迅速发展以及工厂化、集约化生产方式不断增加等变化可能会引起禽流感大流行风险的增加,但是,如果说,人类活动的改变可能引起新的病毒威胁产生,那么,将来人类活动的改变也可能有助于防止新的病毒威胁的产生。因此,要防止像H5N1这样的高致病性禽流感病毒的产生与传播,最大限度的降低禽流感病毒对人类的威胁,从人类自身的活动上找原因,想对策,改变人类的活动,不仅至关重要,而且是势在必行。(完)


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