人H5N1型高致病性禽流感的致病机制、治疗与预防

【摘要】  H5N1型高致病性禽流感是人、禽和其他哺乳动物共患的一种新发传染病。近年，禽类间疫情波及范围越来越大，疫情呈地方性流行趋势。发病人群年龄偏低、病死率高。禽流感病毒有可能变异成一种既有高致病性又有人流感病毒高传播性特点的新型流感病毒，构成越来越严峻的大流行威胁，所以人禽流感目前已成为国际关注的突发公共卫生事件。加强对人禽流感的认识和深入研究刻不容缓。本文就H5N1型流感病毒所致的禽流感发病机制、治疗、预防三个方面进行综述。

【关键词】  H5N1型禽流感；致病机制；治疗；预防

［Abstract］  The high H5N1 type avian influenza epidemic is a new infectious disease among human，birds and other mammals.In the late years，the range of avian flu epidemic spreads wider and wider，the epidemic situation assumes local prevail trending characteristics.The avian influenza virus has possibility variant to a new model influenza virus，which prevalent and causing disease rate highly.Because of the serious threaten of humanavian flu，it become the international attention event of unexpected public health，so we must reinforce the cognition and deep study to it.This article summarized the mechanisms，treatments and the precautions of H5N1 type influenza virus causing avian flu epidemic.

    ［Key words］  H5N1 type of avian influenza virus;the mechanism of causing disease;treatment;precaution

    禽流感是由禽流感病毒（avian influenza virus，AIV）引起的一类人畜共患传染性疾病或疾病综合征。AIV 属于正粘病毒科A 型流感病毒属，为负链单股RNA 病毒。其内部基因组由8个分节段的RNA组成，共编码11个蛋白，PB2、PB1、PB1F2、PA、HA、NP、NA、M1、M2、NS1和NS2。根据血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）抗原性差异可将AIV分为各种不同的亚型。迄今为止，共有16种HA（H1～H16）和9种NA（N1～N9）亚型被鉴定。根据病毒致病性的不同，又可分为高致病性、低致病性和非致病性禽流感三大类，H5N1亚型即为高致病性禽流感。1878年，Perroncito首次报道了意大利禽流感疫情，当时称为“鸡瘟”。1955年，Schafer证实鸡瘟病毒实际上就是禽流感病毒。时至今日，禽流感呈现出世界性分布态势，从2005年春季，青海湖地区爆发大规模野生鸟类感染高致病性禽流感病毒以来，H5N1病毒逐渐从亚洲蔓延至欧洲大部分国家以及非洲部分国家，共计56个国家和地区。禽流感宿主范围进一步扩大，目前已经从各种家禽、水禽、猪、马、狗、猫科动物、海洋哺乳动物，以及人类中分离到AIV。早在1981年，美国即有禽流感病毒H7N7感染人类引起结膜炎的报道。1997年，我国香港特别行政区发生H5N1型人禽流感，导致6人死亡，在世界范围内引起了广泛关注。到目前为止，已证实感染人的禽流感病毒亚型为H5N1、H9N2、H7N7、H7N2、H7N3等。不同亚型禽流感病毒致病力不同，其中感染H5N1的患者较易出现严重并发症，病死率高。自2003年以来，截止到2007年3月1日，全世界因H5N1禽流感而导致277例人感染，其中168人死亡，死亡率高达60.6%［1］。

    1  H5N1所致人禽流感致病机制

    流感病毒表面的两个糖蛋白（HA和NA）是致病的主要因素，特别是HA对病毒的致病性起关键作用。HA能使病毒颗粒吸附在细胞表面受体上，并与病毒的血凝活性有关；NA的活性则是通过对受体内神经氨酸的作用，使新生病毒从宿主细胞中释放出来。未裂解的HA无传染性，只有在相应的蛋白酶作用下，HA裂解为H1和H2，暴露融合肽段，才能通过受体介导的胞吞作用进入宿主细胞而启动感染。因此病毒HA被切割的难易程度和这种切割蛋白酶在宿主内的分布是决定病毒细胞亲嗜性和在宿主体内系统播散能力的主要因素，也是决定其对人致病性的最重要因素［2］。动物实验发现禽流感高致病力毒株与低致病力毒株的HA裂解位点的氨基酸序列有差异，所有高致病性的H5、H7亚型AIV都有多个碱性氨基酸与HA切割位点相毗连，BXBR（B碱性精氨酸或赖氨酸，X非碱性氨基酸，R精氨酸）是高致病力病毒最小基序，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。动物实验发现AIV的致死性更在于它的肺外播散和复制，尤其是在大脑［3］。曾有动物实验表明［4］，PB2蛋白627位氨基酸的替代能影响AIV的复制和毒力，但近来有研究发现H5N1病毒的毒力是由多基因决定的，并不是单一基因产物改变的结果［5］。人体分离的H5N1病毒能抵抗受感染细胞释放的IFN和TNF2α的抗病毒作用，有很强的诱导前炎症介质释放的能力，这可以引发体内细胞因子爆发而不需要病毒肺外播散导致动物死亡［6，7］。Kunzelmann等［8］研究表明流感病毒HA结合到呼吸道上皮细胞后能阻断Na+通道，引起细胞水肿，这可加重肺泡水肿和呼吸衰竭。

    研究发现，流感病毒HA、NA基因极易发生点突变，其机制涉及分子水平的抗原漂移（antigenic drift）和抗原转变（antigenic shift），导致编码蛋白氨基酸序列改变，从而逃避宿主免疫系统的识别和清除；此外HA蛋白分子上个别关键氨基酸位点的突变，尤其是受体结合部位的氨基酸发生替换，就能造成毒粒致病性和传播能力的改变［9，10］。

    一般情况下，流感病毒具有较严格的宿主范围，人与AIV不易在相互宿主间直接传播。从微生物学角度讲，有三个方面的原因阻止了AIV对人类的侵袭。首先，AIV的受体特异性是限制AIV直接感染人类的首要因素。人流感病毒识别呼吸道上皮细胞含α26交联唾液酸的受体糖蛋白，而AIV则识别含α23交联唾液酸的受体糖蛋白，研究表明这两种糖蛋白在人呼吸道上皮皆有表达，但是，α26交联唾液酸糖蛋白表达量明显多于α23交联唾液酸糖蛋白。这样，低密度的AIV受体分布使AIV难以感染人呼吸道上皮细胞。第二，在人呼吸道上皮表面覆盖的黏液中富含α23交联唾液酸糖蛋白，可与AIV表面HA膜蛋白特异地结合而中和病毒的感染力。第三，高致病性的AIV由于含碱性氨基酸数目较多，而人呼吸道上皮细胞缺乏水解多个碱性氨基酸的酶体系，使其在人体内的复制比较困难。但是，事实上宿主范围的限制情况并不是绝对的［11］，如禽流感H5N1、H9N2、H7N7亚型毒株，其受体特异性仍属AIV，所有基因片段均显示为禽源，未发现AIV与人流感病毒进行重组的证据，但它们能突破动物种间障碍直接感染人并导致死亡。新近研究表明［12］，AIV如H5N1、H9N2、H7N7亚型虽然优先结合含α23交联唾液酸受体糖蛋白的鸟类上皮细胞，但也可结合到人呼吸道假复层纤毛柱状上皮，而且在感染的后期，人流感病毒和AIV可以同时感染人呼吸道含纤毛的上皮细胞，这为两种病毒的重组提供了条件，以上发现可部分解释为什么AIV能克服种属屏障而感染人类。

    AIV导致人类流感目前有两种假说:（1）猪作为中间宿主的混合器假说:病毒的感染需要细胞膜上具有特异性结合位点，人类与禽类细胞膜上的结合位点有很大不同，而猪体内存在人和AIV的两种受体，人与AIV均可感染猪，AIV在猪体内与人流感病毒杂交，从而获得人类细胞特异性的结合位点，形成了人流感的新毒株［13］。（2）人本身充当混合器:AIV以隐性感染或潜伏感染（两者都为非致病性感染形式）的形式感染易感人群，当人同时感染流感病毒时，两种病毒在人体内进行重组而产生可在人体内有效复制的病毒；或者是AIV直接感染人后通过表面糖蛋白HA和NA不断变异而具有更高的识别唾液酸、膜融合或水解唾液酸活性，达到HA与NA活性新的平衡，从而变得具有更强的感染力、复制力［14］，进而在人体内大量繁殖。目前还没有证据证明AIV已经具有人与人之间传播的能力。越南等地已出现少数的聚集性人感染AIV，极个别的救治禽流感患者的医护人员感染发病，这只能说开始出现人传人的迹象，发病可能是因共同暴露在相同的动物或同样的环境或者通过另外的从禽类感染的途径而发病，并没有证据表明病毒可通过空气飞沫而在人群中传播［15］，因此难以判断是否人传人的情况已发生，不能作为大流行的预警。AIV（H5N1、H7N7和H9N2）直接感染人，说明病毒确实有明显的变异，而且在继续变异之中。如果这种病毒保持在人群中有限的传播，就会逐步获得适应人的能力，或者同时有人流感病毒流行，则在双重感染的病例个体中发生两种病毒基因重组，形成重配子，就完全有可能造成人间流感大爆发或流行，甚至大流行。

    AIV感染禽类时，病毒很快分布全身，致使禽类死于病毒血症。但是AIV对人造成的损伤机制目前并不清楚，大多数的研究暗示H5N1病毒对哺乳动物造成的损伤与机体所产生的免疫防御密切相关。首先，AIV感染哺乳动物造成淋巴细胞数量的减少。2000年，Tumpey等［16］比较了两株AIV HK/483/97和HK/486/97分别感染BALB/c小鼠的组织及血液病理学特征，对小鼠血液、肺及淋巴器官中淋巴细胞的衰竭情况进行研究。结果发现致死株HKP483/97在感染小鼠2天后即出现循环血液中白细胞数量下降现象，6天后胸腺中淋巴细胞数量减少约80%，下降水平与HIV感染后的水平相当，而非致死株的淋巴细胞只出现瞬时下降，很快恢复。因此AIV感染小鼠后，胸腺不再产生T细胞有可能是病毒的致病机制之一。De Jong等［17］在H5N1病毒感染的临床病例也发现受感染的患者常伴随淋巴细胞减少。这些研究结果提示H5N1病毒严重损害小鼠的免疫系统。此外，AIV感染哺乳动物造成多种细胞因子表达失调。细胞因子具有直接或间接参与炎症反应、抵御细菌或病毒等各种病原微生物感染的生物学作用。但是，促炎细胞因子的大量产生也可对机体造成病理性损伤。To等［18］对1997年香港发生的18例人感染AIV病例进行的病理学研究显示，6例死亡病例中2例具有明显的HLH特征，同时检测到可溶性IL2受体、IL6、IFNγ的增高。Nature发表的一篇研究论文进一步证实，H5N1病毒导致人患禽流感的严重程度与病毒诱导的细胞因子表达失调密切相关［17］。研究人员对18例感染H5N1病毒和8例感染流感病毒的病例进行了病毒学及免疫学研究，发现H5N1病毒感染者咽部病毒载量高，直肠及死病例血液中也检测到病毒RNA。除IFNγ表达上调外，血液中IP10、MCP1、IL8、IL6、IL10、MIG等细胞因子表达均上调，尤其是死亡的和咽部病毒载量高的病例。这些结果提示在临床治疗中除了通过诊断和有效的抗病毒治疗外，抑制细胞因子的异常表达对临床治疗至关重要。在实验病理学方面，Tumpey等［16］研究发现致死株HK/483/97感染小鼠导致肺及脾中IL1β、IFNγ、MIP1α的表达水平下降。趋化因子MIP1α有激活淋巴细胞、巨噬细胞以及中性粒细胞的作用并增强它们的趋化活性，因此MIP1α表达水平的下降是淋巴细胞数量减少的可能原因。但是在此项研究中，AIV并非导致所有的炎性介质表达水平下降，如TNFα和MIP2并未受到抑制，由于双阳T细胞、NK细胞可能是IFNγ的来源，而单核巨噬系统和肺部细胞是IL1β、TNFα的来源，因此实验中IFNγ表达水平的下降可能与双阳T细胞数量的大幅度减少相关。在此项研究中，大脑中的这些细胞因子、趋化因子却表现上升现象，尤其在濒死前达最高峰，说明脑部发生了与病毒复制有关的炎症反应。脑部炎细胞的浸润是产生细胞因子的潜在源泉，也可能是小胶质细胞或其他脑细胞分泌表达细胞因子的刺激因素。Dybing等［19］对流感病毒感染与TGFβ活性之间的关系进行了研究。TGFβ几乎在所有的细胞中均表达，激活后可作为免疫调节剂与细胞受体结合发挥促炎和抗炎作用。有学者曾经提出流感病毒的NA可直接激活TGFβ的活性，但是Dybing等研究发现不同病毒株感染小鼠动物模型对体内TGFβ表达的影响不一；与非香港株H5N1病毒不同的是，香港株病毒（HK156、HK220、HK728）并不激活TGFβ的活性，目前原因仍不清楚，推测可能与香港株NA活性相对较弱有关。

    2  人禽流感的治疗

    目前使用的流感疫苗对流感样疾病的预防仅达75%～80%，对老年人或伴发基础疾病者保护力就更低。1997年香港AIV株H5N1和1999年的H9N2感染人类的事实，提示通常的流感疫苗对AIV是无效的，而且目前还没有应用于人的预防AIV感染的疫苗，那么抗流感病毒药物就成为了决定性的、关键的预防和治疗人禽流感的方法。AIV是甲型流感病毒的一员，当前国际上推荐预防和早期治疗甲型流感病毒的药物有两种:一种为M2离子通道阻滞剂，另一种为神经氨酸酶抑制剂。这两种抗流感病毒药物应在发病48h内使用。神经氨酸酶抑制剂奥司他韦（Oseltamivir，达菲）为新型的较理想的抗流感病毒药物，作用于相对稳定的流感病毒表面的神经氨酸酶功能团活性位点，选择性地抑制流感病毒的复制，实验室研究表明其对AIV H5N1有抑制作用。奥司他韦不易引起抗药性且耐受性好，还具有高度特异性，对其他病毒、细菌或人类的神经氨酸酶几乎没有抑制作用，且不抑制机体对流感病毒感染的免疫反应。动物实验证实［20］，神经氨酸酶抑制剂早期使用能够减少或阻止禽流感病毒向肺组织或脑组织的扩散，降低被感染动物的病死率，其对人禽流感临床有效性还需要经过大量的研究来证实。离子通道M2阻滞剂金刚烷胺（Amantadine）和金刚乙胺（Rimantadine）可抑制AIV株的复制，早期应用可能有助于阻止病情发展，减轻病情，改善预后，但某些毒株可能有耐药性，2004年越南和泰国的多个H5N1 AIV分离株对金刚烷胺和金刚乙胺有抗药性，应用中应根据具体情况选择，治疗过程中应注意中枢神经系统和胃肠道副作用。金刚乙胺为金刚烷胺的衍生物，作用与其类似，对甲型流感病毒作用更强且毒性低，体内吸收快而完全。除了应用抗流感病毒药物外，越南医生曾试图用6甲氢化泼尼松这类皮质类固醇控制患者病情，但效果有待进一步评估，因为7例被施用者中最后有6例死亡［21］。此外，对流感患者采取相应的对症、支持疗法和结合中医药治疗有助于控制病情。

    3  人禽流感的预防

    H5N1型禽流感病毒引发的禽间疫情波及范围越来越广，人类病例不断出现，并且呈地方性流行的特点。我们应该高度警惕它变异成一种既有高致病性又有人流感病毒高传播性特点的新型流感病毒。基于目前人们对该病毒的认识水平，制定防制禽流感策略时需要考虑到以下几个方面。

    控制禽流感疫情是防止禽流感向人类传播的前提和关键。然而，在目前形势下，要在短时间内完全消灭禽流感疫情十分困难。我国幅员辽阔，多条候鸟迁徙路线穿越我国，对疫情的控制极为不利。必须加强对禽类疾病的监测，加强部门协调配合，完善联防联控的机制，卫生部门和农业部门对发现的禽流感疫情，要坚持做到三同时，即同时到达现场，同时开展调查，同时进行疫情处理。早发现、早诊断、早隔离是目前控制人类禽流感传播的核心内容。目前对于人类禽流感认识还不够深入，临床上也没有有效的药物，人禽流感疫苗还处在临床试验阶段，因而如何快速准确地诊断禽流感显得至关重要。大力发展快速、敏感、廉价的人禽流感诊断试剂，对于人类禽流感的防控具有重要意义。

    全面普及公共卫生教育对人类禽流感的预防、控制工作非常重要。对禽类养殖、经营、屠宰和加工人员进行卫生防护知识、技能教育和培训，使其掌握基本的防病知识和养成良好的个人卫生习惯；在广大社区，尤其是农村地区普及禽流感知识，尽量减少或避免与禽类的密切接触等；加强对社会和公众防治禽流感健康知识的宣传教育，消除公众对禽流感的恐慌心理。高度重视高危人群的防护工作。饲养、捕杀、屠宰、销售禽类动物的人员以及收治人禽流感患者医疗单位的医务人员均为职业暴露人群，在工作期间必须做好个人防控，如进出工作场所要更换专用工作服，并进行必要的清洁与消毒。

    预防和控制禽流感是全球的责任，需要政府、社区和商界之间的紧密配合和共同努力以及相关地区和国际组织及机制的积极参与。在国家、地区之间也要建立信息、技术、疫苗、药品的共享和协调机制，确保各国的防备和应对计划得到有效落实，全面提升全球范围内防制禽流感爆发的能力。

    总之，由于人类的现代生活与禽的关系越来越密切，人类感染禽流感这种动物源性疾病的几率也会有所上升，通过对禽流感的病原学、致病力、流行病学等一些方面对禽流感病毒进行更深入的了解，我们才能对症施治，进行更好的预防和治疗，更好抑制“抗原漂移”、“抗原突变”以及人与禽的流感病毒基因重组的发生。虽然到目前为止，我们还尚未研制出用于人类的禽流感疫苗，但是通过对其基因片段，基因序列的更进一步研究，生命科学研究的进一步扩展，人类对禽流感的控制也会逐步实现。

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（编辑：宋 青）

作者单位：1 100076 北京，北京麋鹿生态实验中心 2 100083 北京，北京林业大学 3 410031 湖南长沙，中南大学