关于新现病毒的简述(第二部分)

Colin R. Howard

英国伦敦大学皇家兽医学院，伦敦 NW1 0TU

4 疾病“新现”的原因

在公共卫生层面， 新现或再现疾病的威胁不仅来自病原的不断演化，同样受社会和环境的影响。自然环境的改变在决定疾病模式方面的作用与日俱增，而目前日趋多变的气候加上经济不稳定、战争和自然灾害，更加剧了这一过程。这些因素的共同作用最终导致全球性新现、再现疾病的暴发和疾病分布的变化。这些改变主要发生在两个时间段，即1910年～1945年和1976～现在。当今全球气候变暖确实是空前的。

4.1 航空旅行的便利

全球每年有超过1亿人次的航空旅行，其便利体现在1名旅客能在数日内访问3个甚至更多的大洲。因此，航空旅行的频率是携带病原体并导致传染病暴发的一个重要因素。Hufnagel (2004)创建了1个数学模型，精确模拟了严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrom，SARS)在2003年从中国到17个发现4起或更多病例的国家传播过程。在足够统计信息的基础上，该模型可预测在将来SARS暴发过程中，哪些国家承担的风险最大。该模型还显示，在有疫苗的情况下，只有在传染病发生地快速进行疫苗接种，才能避免全球接种疫苗的负担。而对于一些新发城市，在携带病原的首发病例乘飞机到达后，只要1/3的人群接受免疫接种就能控制初期病毒传播。而当该病例旅行2次，应接受免疫接种的人数则上升至75%；如果该病例旅行3次，则所有人都要接受免疫接种。结论是明显的：航空旅行是新传染源的主要传播方式，控制这一传播方式需要有关闭特定城市和国家之间航班的政治决心。

乘飞机旅行的不只是人类。国际航空运输协会(International Air Transport Association，IATA)估计，每年有8万余只动物从野外捕获后使用飞机运输，很多飞机上用来安置动物的设施与乘客区离得非常近，甚至蚊子都有可能被带上飞机。有这样一种说法，即西尼罗河病毒(West Nile virus, WNV)是通过飞机上一只被感染的蚊子从中东带到纽约市，从而进入美国的。

4.2 人类的迁徙

过去10年里，人类实现了超过以往4倍的空前移民活动。一方面宗教迫害和政治危机在整个世纪内都在催生人们移民的念头，另一个重要的原因在于自然灾害及发达国家与发展中国家之间的经济差距。迁徙的便利主要得益于交通的便捷，须知百年前一次迁徙往往耗费数日至数周，这经常为旅客在途中发病甚至死于疾病提供充裕的时间。据估计，已有36个国家的约1亿人为逃避军事冲突、专制暴政和那些非民选的政治领袖而背井离乡。迁徙者带来的不同文化和健康观念在被吸纳的同时，也影响着当地的公共健康结构。

城市化是另一个促进疾病新现和演化的主要因素。过去的50年中，人们大批从乡村进入城市，如今城市人口约已占全球人口的75%。以1990年作为一个标准点，那时全球只有5个城市人口超过1 000万，现在这个数字已变为19个。这样的超级大城市，亚洲有11个。

由于大多数新现疾病是动物源性的，有一种观点认为，人类主要在大城市及其周边城市居住，接触已有或新现病原的机会应该减少而不是增加。但是，这种说法忽略了病原，特别是病毒，对宿主或动物宿主行为改变有近乎无限的适应能力。登革病毒即是一个典型的例子，经过演化，已不需要动物宿主。此前一直认为，麻疹等儿童疾病起源于家养动物，需要动物宿主，但其亦已演化至不依赖宿主而在城镇地区传播。病原会发生跨物种传播的一个有力证据是发现汉坦病毒拥有转换宿主的能力，而这种能力赋予其发生毒力变化的潜力。

4.3 环境的改变

人们赖以生存的环境时时发生着剧变。所说的气候改变(climate change)应有别于气候变化(climate variation)。气候改变是指气候在更长时间刻度上发生的统计学变化。过去的50年中，人类砍伐了约25%面积的热带雨林。在亚马逊和东南亚某些地区，系统性的乱砍滥伐正对生态系统产生深远的影响。特别是减小了捕食动物的活动范围，从而变相保护了啮齿动物、昆虫等一些原本其携带疾病受到控制的病原宿主。生物多样性的减少为一些机会致病性病原的侵袭和传播打开了方便之门。

在过去的2个世纪中，以二氧化碳为代表的温室气体增长了20%，最终结果是使得地表气温增长了0.4 ℃～0.6 ℃。数值虽小，但带来了深刻的气候变化：全球气候变暖导致极地冰帽消融，气候模型不断偏移。其结果，不是洪水泛滥就是持续干旱。直接原因就是全球，尤其是南半球海拔10～25 000英尺处的气温上升。最明显的表现是由于太平洋水表温度上升导致的厄尔尼诺南方涛动(El Nio Southern Oscillation,ENSO)。例如，1990年夏天，太平洋水表温度上升，其引发的厄尔尼诺现象随即导致了美洲多处长时间干旱。而在1995年，一次水温反常给哥伦比亚等地区带来了强降雨，登革热和马脑炎等蚊媒疾病随之再次暴发。

对于依赖蚊子和啮齿类动物宿主的传染病，气候变化带来的影响尤其显著。在玻利维亚暴发的玻利维亚出血热(Bolivian haemorrhagic fever, BHF)和在美国暴发的汉坦病毒肺综合征(hantavirus pulmonary syndrome, HPS)都被确认为与反常的干旱和降雨导致的啮齿类动物宿主迅速增长有关。这些动物携带的病原与人类接触的机会和发生更适宜生态的突变机会都大大增加。借助于先进技术和对传染病不断提高警惕，人们对动物源性传染病的分布及其导致人类疾病暴发流行的认识正在改变。在某种程度上，病毒性疾病，尤其是病毒性出血热的暴发，正是提醒人们生态系统受到严重扰动的警示。

病毒与节肢动物媒介之间的关系并非仅是昆虫单纯作为运输工具将病毒传播至宿主。在这一演化至高度稳定的生物学关系中，昆虫在病毒的演化和病毒对不断变化环境的适应中都起了主要作用。当前普遍认为，病毒进化至某个点，该点使病毒与媒介、病毒与宿主都能保持稳定关系。病毒、媒介和宿主三者之一的任何扰动，都可能导致疾病的新现或重现。

目前，气候变化和虫媒病流行病学变化的证据显示对温度特别敏感，但也可说虫媒病对气候变化高度敏感。传播季节的稍微延长就可能造成传播速率非线性、不成比例上升。气候变化亦可造成媒介地区分布变化，一些新的地区也变得适合昆虫生存。而当这些地区的人或动物此前没有针对此疾病的获得性免疫，感染数量和疾病严重程度便更加与气候变化幅度不成比例。计算机模型显示，气候变化导致的虫媒病传播倾向于高海拔和高纬度地区。埃及斑蚊(Aedesaegypti)是登革热的主要媒介之一，其活动范围限制在10 ℃的冬季等温线，但后者正在漂移。因此，登革热已开始威胁到更北部地区，包括美国的南部各州。

全球变暖持续重塑人类和野生生物赖以生存的环境和生态系统，其中最有影响的代表是ENSO。这是一种发生在南美洲太平洋海岸、以无规律的大气和海洋变化为主的气候现象。其触发的气象模型异常，包括极度的干旱期和降水异常，后者可导致洪水以及节肢动物和啮齿类动物传播疾病的暴发性增长。因此，虫媒病等动物传染病的风险在这些地区大幅提高，尤其是在医疗结构薄弱的地区受害更深。上文提到的1993年暴发的汉坦病毒肺综合征即是一例，万幸的是当地有完善的公共医疗结构。

蚊和啮齿类动物的数量都受气候变化的影响。人类造成的气候改变严重影响了啮齿类动物的栖息地。过去的50年间，人类将地球上近1/4的森林垦为农田、掘为矿场或铺平为道路。鼠类的生存能力比其他大多数物种都强，随着多数啮齿类动物数量减少，鼠类却凭借强于大多数物种的生存能力繁衍昌盛。在城市边缘地区，此现象更为显著。在欧洲任何一个主要城市的地铁站台随机观察，都能发现这一点。虽然动物多样性正遭受破坏，动物属不断减少，但幸存下来的繁衍昌盛，大多数是鼠类，最可能成为动物和人类传染病的避风港。

气候变化引起的野生啮齿类动物数量改变值得关注。此前，种群数量的波动都是有规律的，但 干旱和半干旱地区的气候即使发生轻微变化，也可能对食物数量和质量造成显著影响，这种影响的广度又可被异常的气象模型放大。1993年，美国福科纳斯(Four Corners)鹿鼠数量骤增，即与上文提及的厄尔尼诺现象导致的反常降雨有关。20世纪60年代，在玻利维亚东北部的贝尼(Beni)暴发的玻利维亚出血热由胼胝暮鼠(Calomyscallosus)传播，其数量骤增与异常干旱有关；而滴滴涕(dichlorodiphenyltrichloroethane，DDT)的广泛使用，杀死了大量野猫，使情况进一步恶化。

在啮齿目动物所有成员中，鼠科对几乎所有生态环境的适应都是最成功的。差不多所有的沙粒病毒和汉坦病毒都能在这一科拥有天然宿主。更为重要的是，鼠科动物对气候和生态的变化敏感，并表现为种群数量的变化。而在所有哺乳动物中，啮齿类动物对气候和环境改变的适应能力是最强的。鼠类适应能力尤其强。虽然动物属类减少，鼠科动物却繁衍昌盛。田鼠(field vole)每年生育超过15只后代，其中平均6只存活，因而跻身繁殖力最强的物种之列。啮齿类动物不惧污染的食物和水，且擅长游泳。每年至少消耗掉全世界所生产谷物的1/5，足以证明它们是地球生物量的重要一部分。

鼠科动物能在大多数生态环境中生活，并充当目前已鉴定的大多数沙粒病毒和汉坦病毒的自然宿主。经过在旧大陆的演化，它们很可能在2 000万～3 000万年前经白令海峡进入新大陆。如今，在整个鼠科，都可找到沙粒病毒和汉坦病毒的储存宿主。

轻微的气候变化即可对居于干旱和半干旱地区的物种数量、食物质量和数量造成可观的影响。20世纪90年代，一场持续的干旱造成蛇类、山狗和鸟类等鼠类捕食者数量剧减；而1993年的强降雨终止了干旱，却又使蚱蜢和松子增加，而这些正是鹿鼠等野鼠的主要食物来源。极端的气候波动、捕食者的减少和丰富的食物，使得啮齿类动物呈现了10倍的爆炸性增长。后来遵循相同模式的类似例子屡见不鲜。翌年，在委内瑞拉暴发了一种由未知沙粒病毒引起的发热，此病一开始被误认为登革热。而之前暴发过的玻利维亚出血热也在南美多国复发。

据联合国政府间气候变化专门委员会(International Panel on Climate Change)预测，在今后的20～30年，全球平均气温将上升6.2 ℃。在较高纬度地区，冬季数月的夜间将尤为明显。降雨模式也将改变，并伴随更加极端的气候现象。

气候变化切实影响物种数量，尤其是对繁殖力更受制于食物供给的小型哺乳动物。1993年，由于西南部的新墨西哥州和亚利桑那州降水增加，汉坦病毒感染在美国暴发，引起极大关注。虫媒病亦极易受气候变化影响。冷血动物对环境温度的变化反应迅速，能在干燥条件下长期存活。在降雨充足的季节，繁殖所需的有水环境成倍增加，成虫数目也随之剧增。极端的气候事件使昆虫传播更加广泛，虫媒病也得以进入此前的非疫区。如果关于将来冬季夜晚温度上升的预言准确，那些由夜晚活跃的吸血类昆虫导致的虫媒病传播也将更加严重。

4.4 气温上升

气温上升将导致：①代谢率上升引起动物吸血次数增多，间接增加传播疾病风险；②扩展了可吸血类昆虫的地理范围；③季节性虫媒的活动能力随冬季寒冷减弱而增加，尤其是高纬度地区；④幼虫少受严寒影响，容易过冬；⑤病原增殖加速，其传播期可能在昆虫的生命周期中提前出现；⑥传播疾病的昆虫种类增多。

上述最后一点，已由1999年西尼罗河病毒进入美国的事件证实。在5年的周期中，这种在北美从未见过的病毒，已从原来的单一宿主演化成可在超过20种节肢动物间传播。

一言以蔽之，气候变化带来的影响使病原的传播速率增快，并给那些对此病原未有获得性免疫的人群带来更大风险。

4.5 临床实践的干预和改变

抗生素应用的增加、血液和血制品的使用及器官移植都促进了疾病的新现。丙型肝炎病毒等血液传播性病毒正是通过针头和外科器械的污染传播的。为减少血液传播疾病，人们为开发准确、特异、快速的诊断分析付出了大量努力。但这些努力却没有应用到兽医学中的动物尤其是家畜疾病的诊断，其原因既有经济方面的，也有公共投资缺乏方面的。

目前认为，器官移植也在疾病传播中起作用。以淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCM virus)为例，其虽属沙粒病毒家族成员，多年来却没人意识到这也是感染人类的一种典型病原。人们正越来越清晰认识到，许多疾病与一些在动物身上发现的病原相关，但尚未发现这些病原可对人类致病。因此，那些因器官移植而接受免疫抑制治疗的患者承担的风险更大。

老年人群对新现疾病的易感性是一个更需深入探究的领域。在发达国家，超过50岁老年人口的比例正在迅速增长。目前已发现，这一人群对甲型肝炎病毒等许多肠道传染性疾病更易感。

4.6 病原的适应性和演化

RNA病毒的基因组拥有更高的突变率，故赋予其更强的能力以有效应对不同层次的宿主免疫系统、宿主数量的动态变化和寄生竞争。RNA病毒缺乏纠正从RNA转录到mRNA过程中出错的能力，也不能纠正病毒基因组复制过程中出现的错误。与之明显不同的是，DNA病毒复制过程中出现的任何错误都可被宿主细胞中的校正读码酶更正。

基因组分段的RNA病毒适应能力更强，这种病毒的基因组由若干个片段组成，在同一个宿主细胞中同时感染2种表型不同的病毒时，即有可能发生基因片段重排。这种重排现象在流行性感冒(简称流感)病毒中尤为常见。基于点突变的抗原漂移(antigenic drift)和基于基因组片段重排的抗原转变(antigenic shift)，流感病毒得以形成种属特异性和致病性不同的新型病毒。人们从布尼亚病毒属中逐渐发现多种能进行基因组重排的病毒，如从非洲分离得到的Garissa病毒。

病毒宿主范围的扩大，乃是基于其与宿主细胞受体作用的病毒蛋白保守序列不断发生氨基酸突变。