蚊媒病毒传染病
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第一章 黄热病

第一节 黄热病的概述

一、背景概论

黄热病(Yellow fever, YF)是一种能够引起发热、剧烈头痛、黄疸和出血等症状的急性病毒性传染病,俗称“黄杰克”“黑呕”,又称美洲瘟疫,目前主要流行于南美洲和非洲热带地区,是在世界卫生组织(WHO)和《中华人民共和国国境卫生检疫法》中规定的国际检疫传染病之一,也是唯一需要进行国际旅行预防接种的传染病。该病的病原体为黄热病毒(Yellow fever virus, YFV),属于黄病毒科黄病毒属,是第一个被发现能感染人类的“滤过性颗粒”。黄热病是第一个被证实是由蚊类媒介传播的疾病,主要传播媒介是蚊类,主要有埃及伊蚊、辛普森伊蚊、非洲伊蚊,以及趋血蚊属和煞蚊属等。

黄热病临床表现多样,从不明显的感染到伴随高死亡率的烈性高烧,病情并不千篇一律,而且“城乡有别”,根据流行病学的特点分为丛林型和城市型,暴发在城镇的和非本地人身上的往往要更严重。全球黄热病的病死率可达16%~38%,有20%~50%的严重疾病患者死于该病。黄热病较难诊断,尤其是在初期阶段,容易与疟疾、伤寒、登革热、肝炎和其他疾病以及中毒症状相混淆。血清学检测可检出因感染产生的黄热病抗体,使用其他一些手段来确定在病人死亡后收集的血液标本或肝组织中的病毒,这些检验需要训练有素的实验室人员和专业设备及材料。

在人类历史的记载中,1648年的西班牙探险者在墨西哥南部尤卡坦(Yucatan)地区最早描述了此病,此病可能是由交通工具携带埃及伊蚊从非洲传到西半球造成的。1778年,首次在非洲记载上出现了此病。在18、19世纪,此病是世界上最严重的疫病之一,曾波及南美、北美、非洲及欧洲等多个地区,造成了大量的人口死亡,给人类带来了巨大的灾难。

1907年,继天花、鼠疫、霍乱后,黄热病被当时的《国际卫生公约》列为国际检疫传染病。至今,此病仍流行于非洲和美洲,但黄热病从未在亚洲和澳大利亚被报道过。自20世纪始,黄热病的发生局限在中、南美洲及非洲中部地区。20世纪40—60年代,疫情曾一度处于相对静息状态,流行次数与病例总数大为减少。但近十几年来,非洲地区的黄热病流行再次引人注意,由于卫生设施不足或者误诊等原因,黄热病病例漏报严重。据WHO(世界卫生组织)估计,每年有20万人受到感染,并有3万人死于黄热病。为此,WHO号召有关政府、部门和机构行动起来与黄热病做斗争。

1930年,人们研究出了两株黄热病毒活疫苗:美国通过鸡胚组织培养出了17D疫苗株,法国在鼠脑组织中培养出了嗜神经毒疫苗株(FNV)。由于后者可引起接种者的嗜神经毒性,其在1971年停用。黄热病毒的抗原比较保守,17D疫苗株可以抵抗目前所有的黄热病毒,一直沿用至今。WHO在1989年曾建议:在呈地方性流行的33个非洲国家,在婴儿九个月龄时接种黄热病疫苗,作为婴儿常规免疫的一部分,计划免疫覆盖率为80%;通过大规模疫苗接种运动和在城市中心控制埃及伊蚊数量,在高危地区预防暴发。根据报道,这33个国家的总疫苗覆盖率在1993年仅为7%。在1998年,非洲地区仅有安哥拉、中非、乍得、科特迪瓦、马里、塞内加尔、塞舌尔等7个国家向WHO报告儿童疫苗接种率,最高为塞舌尔的96%,最低为马里的10%,平均为48%。因此,非洲地区黄热病疫情持续高发,且病例多为儿童。非洲的黄热病的发病数在全球所占的比重也不断上升,从20世纪60年代起,非洲超过了美洲,成为全球黄热病发病最多的地区。由于疫苗接种覆盖率在许多地区并未达到最佳的受控状态,世界卫生组织提议在这些地区建立敏感可靠的黄热病监测系统,包括实验室,以分析血样和确认疑似病例,同时通过开展大规模疫苗接种运动应对暴发。

2016年上半年黄热病侵入我国,确诊多例病例,均为非洲归国人员,未发现二代病例,但我国南部省区如云南、海南、广东、广西等地的地理、气候、传播媒介(蚊)、传染源(猴)等条件与非洲及中、南美洲相似。随着全球经济的发展,全球贸易一体化和都市化生活等趋势使得病毒和传播媒介更易在各个国家之间传播,交通工具的变革使传染病的传播范围迅速增大。据世界旅游组织的统计,2012年全球国际旅行人数首次突破了10亿大关,共有10.35亿人次,同比增长4%,占全球总人口的15%。每年有300万名以上旅行者出入黄热病流行区,对他们来说,黄热病是严重的健康威胁。我国的对外贸易规模逐年扩大,2009年以来中国一直保持非洲最大贸易伙伴的地位,2012年双方贸易额达到1984亿美元;目前,中国与南美的贸易额已经占南美贸易总额的25%以上。随着经贸活动的繁荣,每年有大批的非洲商人到中国经商,2012年在广州的非洲人数达到20万人左右,并且每年以30%~40%的速度递增。目前,中国国内有多条非洲直航的航线开通,人员的大量流动给传染病的传播造成了便利。

到目前为止,传染病仍是当前发病率和死亡率最高的疾病,一些新的传染病仍然在不断出现,如2003年的SARS疫情和2009年的甲型H1N1流感的大流行,给全球带来了巨大的损失。其中,在SARS疫情中全球有800多人死亡。据北京大学的学者研究分析,2003年中国的对外旅游收入减少50%~60%,损失900亿元,保守估计国内旅游收入减少10%,损失500亿元,加上间接损失,估计经济影响总额达到2100亿元左右。公共卫生危机不仅威胁人民的生命安全,还给世界经济造成了重创。

由于黄热病的危害巨大,且目前中国国内民众绝大部分未接种疫苗,为黄热病的易感人群,如有患者传入却未加控制,那么后果不堪设想。公共卫生的责任重于泰山。“工欲善其事,必先利其器”,对黄热病预先做好全面的认识,防患于未然,才能将其阻隔于国门之外。

二、黄热病毒

(一)命名和起源

1.黄热病的命名

黄热病毒(Yellow fever virus, YFV),属于黄病毒科(Flaviviridae)黄病毒属(Flavivirus)。黄热病是一种由受感染的蚊虫传播的急性病毒性出血疾病,病名中的“黄”是指一些患者的黄疸症状,即出现眼球巩膜及皮肤变黄等症状,由拉丁文“黄色”(黄色物)命名。

1927年,通过接种猴和鼠,首先在西非分离出黄热病毒,为黄病毒科属的原型病毒。该病毒一般感染哺乳动物,能在多种细胞中生长,例如幼年仓鼠肾细胞(BHK),原代鸡胚细胞(CEF),兔肾细胞(MA-111),猪肾、绿猴肾细胞(Vero、MA-104)和蚊细胞(C6/36),具有嗜内脏性和嗜神经性。通常分离的病毒株多以病毒来源的区域进行命名,如西非型、南美型等。

2.黄热病病例定义

2010年,WHO修订的黄热病病例定义如下。①疑似病例(Suspected case):急性发热伴2周内出现黄疸;或出现发热、黄疸3周内死亡。②确诊病例(Confirmed case):在疑似病例基础上被实验室检查确认;或具备流行病学史,并被实验室检查确认的病例。③暴发(Outbreak):至少出现一例黄热病的确认病例。

我国在《黄热病预防控制技术指南和临床诊疗方案》中给出的黄热病病例定义如下。①疑似病例:具有流行病学史和临床表现。②确诊病例:在疑似病例基础上具备诊断依据中的实验室检查的任一项检查为阳性者。

3.起源

黄热病毒是第一个被发现能感染人类的病毒。17—19世纪,本病曾在美洲和非洲及少数欧洲国家流行,造成了大量的人口死亡。为了研究黄热病的发病原因,1900年,美国政府派沃尔特·里德和另外三位医学科研人员进行了调查。在古巴哈瓦那,一位名叫卡洛斯·芬莱的古巴医生花了19年时间试图证明:和疟疾一样,黄热病也是由蚊子引起的。但是,他所有的实验都失败了。沃尔特和他的研究小组同意芬莱的理论。

他们让已经叮过黄热病病人的蚊子叮咬自己。尽管他们都得了病并且其中一人因此而死亡,但仍然不能证明蚊子携带有黄热病毒。只有在医院的隔离帐篷内进行对照实验后,研究者们才能证明蚊子是罪魁祸首。一组待在隔离帐篷内的志愿者没有发病,另一组被蚊子叮咬过的人有五分之四患了黄热病。

随着现代分子生物学技术的发展,专家对黄热病的起源进行了研究。各流行区的黄热病毒基因序列结果表明,非洲黄热病毒比南美黄热病毒更有差异性,推断黄热病可能起源于非洲。从遗传学角度讲,东非及中非的病毒株比西非株更具有差异性,提示西非病毒株由东非及中非的病毒株演变而来,南美病毒株更接近于西非病毒株。由此推断黄热病毒可能起源于东非和中非,传至西非,再由西非蔓延至南美。近年来,黄热病的流行有复燃的趋势,非洲流行区疫苗接种情况不甚理想,黄热病疫情时有发生。

(二)黄热病毒的基因组学及蛋白组学

1.黄热病毒的基因组学

病毒颗粒呈球形,直径37~50nm,外有脂蛋白包膜,包膜表面有刺突。黄热病毒基因组为不分节的单股正链RNA,分子量约为3.8×106,长度为100500~110000个核苷酸。由一个长的开放读码框架、5′非编码区(5′untranslated region,5′UTR)和3′非编码区(3′untranslated region,3′UTR)组成,约96%的核苷酸在开放读码框架(ORF)内。黄热病毒基因组分为两个区段:5′端的前1/4区域编码该病毒的前3个结构蛋白,即C蛋白(衣壳蛋白)、M蛋白(膜蛋白)和E蛋白(包膜蛋白);3′端的前3/4区域编码7个非结构蛋白。从5′端起,编码的蛋白顺序依次为:C、prM/M、E、NS1、NS2A、NS2B、NS3、NS4A、NS4B和NS5。它们由基因组5′端的前1/4区域编码,并与病毒RNA分子一起构成病毒颗粒。黄热病毒的ORF在第一个AUG处起始翻译,翻译终止时无强终止信号,且三个终止子UAA、UAG、UGA的出现概率相似。

YFV-17D的5′非编码区(5′UTR)长约118 bp,具有典型的I型帽子结构(Type I Cap)m7GpppAmp或m7GpppGmp。在黄病毒属中,该结构保守性较差,其主要功能是在RNA复制过程中作为正链合成的起始位点。YFV-17D的3E编码区长约511 bp,无poly(A)结构,包含一些保守序列折叠成的复杂结构,包括起始、调节基因组复制和转录的保守二级或三级RNA元件。如具有热力学稳定的保守茎环结构(stem-loop, SL, nt80—90),位于Stem-loop上游的短小序列有CS1(Conserved sequence 1, nt10748—10772), CS2(Conserved sequence 2, nt10705—10729), RS(Repeated sequence, nt10333-10520)等。

研究显示CS1与N端Capsid蛋白内5′CS存在分子内相互作用,这种长距离的碱基配对对病毒复制尤为重要,在Kunjin病毒中首先证实了该碱基配对是RNA复制所必需的。黄热病毒在5′UTR和3′UTR中某些区域有缺失,如△5′-CS, △CS1-CS2,△CS1或△SS的缺失均影响病毒RNA的合成,其为致死性缺失;而△RS或△CS2突变株虽然能够合成RNA,但形成的病毒蚀斑较小,进一步说明了分子内的相互作用对病毒存活起到至关重要的作用。茎环是基因组转录的有效元件,缺失SL结构使得RNA无法合成,产生致死性突变,黄热病毒RNA的SL顶部凸起的五个核苷酸penta-nucleotide(PN)序列5′-CACAG-3′具有相对的保守性,其中第5位G绝对保守,而第2、3、4位对突变则能够耐受,但第1位与第9位配对则显著影响病毒复制能力;相比而言,PN序列的保守性对西尼罗河病毒(West Nile virus)的复制能力的影响更为显著。

最近研究显示黄热病毒感染细胞后,产生两个0.3~0.5 kb的sfRNA(Small flavivirus RNA),该sfRNA来源于3′UTR SL-E结构,是宿主核酸外切酶XRN1不完全降解病毒基因组RNA的产物;黄热病毒的sfRNA1(5′端位于10532或10533,330 nt)与sfRNA2(235 nt)有相同的5′末端,仅是sfRNA2在3′端截短;sfRNA对病毒致病性有着重要影响,黄热病毒在SW13细胞无sfRNA产生时,则无法产生病毒蚀斑。

在黄热病毒的非编码区中,短小保守元件的相互作用、复杂的茎环高级结构等与病毒RNA的复制、翻译等关键功能密切相关,因此,对这些序列的功能研究将推动对黄热病毒基因组的复杂结构、生活周期、致病性及其对免疫系统影响的认识深入。

2.黄热病毒的蛋白组学

黄热病毒RNA翻译出的是蛋白多聚体,依次是结构蛋白(C-prM-E),非结构蛋白(NS1—NS5),呈NH2-C-prM-E-NS1-NS2A-NS2B-NS3-NS4A-2K-NS4B-NS5-COOH顺序排列。通过宿主细胞信号肽酶(Host cell signal peptidase)及病毒蛋白酶(Viral protease)进行翻译后修饰,形成多个具备独立结构和功能的结构蛋白、非结构蛋白。

(1)结构蛋白(C-prM-E)

结构蛋白是形成病毒颗粒、维持病毒形态、影响病原性及免疫原性的重要蛋白。其中,E蛋白具有几个重要的功能,如宿主细胞受体结合、膜融合活性和病毒组装等。E蛋白(53 kD)是主要的病毒颗粒表面糖蛋白,含有病毒血凝素和中和抗原决定簇,可能是某些宿主细胞表面受体的配体。当它与受体结合,可对细胞产生感染。E蛋白可能是一种膜融合蛋白,可诱导病毒颗粒的包膜与宿主细胞膜融合,促使病毒颗粒进入细胞而引起感染。E是Ⅰ型膜蛋白,包含形成二硫键的12个保守的半胱氨基酸以及1个糖基化位点。每个E亚基有3个结构域,Ⅰ结构域为J3桶状的中心结构域,Ⅱ结构域为同源二聚体穿膜区,两者形成不连续的多肽链,Ⅲ结构域是免疫球蛋白Ig样受体结合域,插入宿主细胞膜的融合肽位于Ⅱ结构域的顶端。E蛋白的Ⅲ结构域的Arg380突变株增强了病毒与糖胺聚糖的亲和力,削弱病毒的传播能力,降低了病毒的毒力,为YF-17D疫苗株的减毒机制提供了依据。在成熟的病毒颗粒中,90个E蛋白二聚体形成对称的网络结构,锚定于病毒表面,因此,膜蛋白E是诱导中和抗体的主要抗原和保护性免疫。它包含一个暴露的可溶性Arg-Gly-Asp(RGD)序列,虽然在病毒入侵中并不发挥重要的作用,但它能够影响细胞膜上葡糖胺聚糖受体(如类肝素硫酸盐)以及通过膜融合实现的病毒内在化过程,而针对E蛋白抗原表位的抗体则干扰这些功能的发挥。在Ⅰ及Ⅱ结构域上存在两个特异性的中和表位,NMR技术也证实黄热病毒的Ⅲ结构域的Ser305和Pro325存在中和表位。同时,它也是一个主要的病毒抗原,作为黄热病毒致病性的一个基因编码决定簇,负责诱导抗体的产生。在E蛋白上,免疫抗原表位位点的获得和野生型抗原位点的缺失都直接影响到黄热病毒的减毒过程。

Membrane蛋白(M蛋白)能导致病毒的感染性增加,并形成病毒颗粒的表面结构。M蛋白相对较小,prM(~26kD)是M糖蛋白的前体,通过capsid蛋白C末端疏水区域的信号肽定位于内质网膜上。对于M蛋白与C蛋白是如何分离的,曾有过争论。研究显示,当NS2B/NS3完成C-prM胞内区的剪切后,信号肽酶才能够剪切prM蛋白的N端位点,且信号肽酶剪切的速率会受到E蛋白表达的影响。但在无NS2B/NS3活性时,信号肽酶剪切受抑制,不完全归因于C蛋白。研究发现将C蛋白中带电荷氨基酸置换成不带电荷氨基酸或不相关氨基酸时,信号肽酶剪切抑制现象仍能表现出来。当将位于信号肽位点侧翼的C域(C-region)用疏水性残基替代突变时,则在不切除C蛋白的条件下,即有prM明显剪切释放,说明了突变株显著降低了信号肽酶识别位点的敏感性,且该后处理过程并不完全受capsid蛋白影响。prM的C域(C-region)突变(YF17D)VPQAQA突变体为致死型,当出现第二位点再次突变后则能够恢复存活。prM在合成后能够快速折叠,与E蛋白迅速形成一个异源二聚体复合物,且E的正确折叠需要有prM的辅助,这揭示了prM在E的折叠过程中具有分子伴侣的活性。在成熟过程中,prM被高尔基体上的成对碱性氨基酸蛋白酶(Golgi-resident furin)或成对碱性氨基酸蛋白酶样蛋白酶(furin-like enzyme)剪切成pr及M蛋白,该结果显示pr可能起到稳定E蛋白的作用。pr的N端含有2个N-连接糖基化位点及6个能形成二硫键的半胱氨基酸。

碱性蛋白capsid(~11kD)是结构蛋白中最小的,其参与病毒组装过程等重要过程,如C蛋白N端和C端的荷电氨基酸促使其与病毒RNA相互作用。Patkar研究显示C蛋白N端的39个氨基酸、C端的23个氨基酸对病毒的组装无影响,N端的16个氨基酸的缺失突变未影响组装,说明capsid中的环化序列不影响基因组的包装或病毒的组装,但影响病毒RNA的复制。因此,在以黄热病毒为嵌合病毒疫苗载体的研究中,通常都会保存capsid蛋白的N端域,以保证病毒的正常复制与组装。在未成熟的capsid蛋白中,含有一个anchC小蛋白,其C端的疏水基团是prM移位于内质网上的信号肽,在capsid成熟后被病毒的丝氨酸蛋白酶切除。

(2)非结构蛋白(NS1—NS5)

对黄热病毒的非结构蛋白中的NS1、NS3、NS5三个大蛋白,已明确其相应的功能,如NS1涉及RNA的复制及免疫应答,NS3具有丝氨酸蛋白酶及RNA解旋酶的活性,而NS5则是关系RNA复制的重要酶。

NS1(~46kD)是含有2个N-糖基化位点的糖蛋白,包含形成二硫键的12个保守的半胱氨酸。NS1定位于内质网膜上,通过宿主信号肽酶的剪切从E蛋白的C端释放出来。对于NS1/NS2A之间的剪切的详细机制仍不明确,已知NS1的C端的8个氨基酸及NS2A的140个氨基酸参与到剪切过程。在机体感染中,NS1蛋白能够诱导较强的免疫应答,因此,其是除E蛋白外较强的免疫原。研究显示,对NS1上第一个或两个糖基化位点进行突变,将显著影响病毒RNA的复制与病毒的形成;同样,对NS1蛋白进行丙氨酸替代突变实验(Alanine-scanning),产生的一个温度敏感型突变导致RNA合成降低;反式互补研究显示,NS1在RNA复制的早期起到重要作用,并且黄热病毒NS1的缺失导致RNA负链合成水平下降。上述研究均显示NS1对RNA的复制过程十分重要,但具体机制仍然不明。

NS3(~70kD)是具有多种酶活性的蛋白。通过序列比对发现,NS3的N端的1/3部分具有胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶活性(Trypsin-Eke serine protease),通过在NS3的His53、Asp77及Ser138催化单位上的突变,证实了其蛋白酶功能;NS2B/NS3能够剪切NS2A/NS2B, NS2B/NS3, NS3/NS4A, NS4A/NS4B, NS4B/NS5及成熟capsid和NS4A的C端,但识别位点具有较高的保守性,通常要求P1、P2位是碱性氨基酸,P1位是短支链氨基酸。NS3的C端结构域涉及RNA的复制功能,高度同源于supergroup2 RNA解旋酶,该结构域可能具有利用ATP水解释放出的能量解开RNA螺旋的特性。除此外,NS3具有RNA三磷酸酶RTPase活性,该酶将基因组RNA的5′末端去磷酸化,以便合成Ⅰ型帽子结构。尽管解旋酶活性在多种正链RNA病毒中被证实,但其在RNA复制中的确切作用尚不明确,可能涉及识别模板时融解RNA二级结构、消除二级结构以增加聚合酶活性、维持复制过程中的双链结构以及作为移除或替换掉结合在病毒RNA上蛋白的易位酶等多种功能。NS2B是NS2B/NS3丝氨酸蛋白酶复合体的组成部分,研究显示NS2B的活性区位于与膜相互作用的疏水区侧翼的40个保守的亲水区中心,它的突变将影响NS2B/NS3蛋白酶复合物的形成以及病毒的复制。NS5是黄热病毒基因组中最大的蛋白,约103kD,具有较高的保守性。

NS5是涉及RNA复制的多功能蛋白,包括N端的RNA加帽(Cap-processing)活性,C端RNA依赖的RNA聚合酶(RdRP)活性,且NS5能够被相关的丝氨酸/苏氨酸丝氨酸激酶(Serine/threonine serine kinase)磷酸化。N端区域(60—132aa)含有一个S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的依赖甲基转移酶[Sadenosyl-methionine(SAM)-dependent methyltransferases]同源域,反映出该蛋白与5′帽子结构的形成有关;C端具有一个与其他正链RNA病毒RdRP的同源结构,即拥有RNA依赖的RNA聚合酶活性;并且NS5与NS3形成的复合结构能够刺激NS3的NTPase活性。对于其他小蛋白的研究尚未彻底揭示其功能。NS2 A的C端位点缺失是致死型突变,而NS2 A剪切位点的突变(Lys190-Ser)不影响RNA复制,但会产生无核衣壳的病毒颗粒。NS4A、NS4B则功能不明,但两个蛋白的分离涉及蛋白酶切割顺序的问题。

3.黄热病毒的基因分型

分子流行病学研究数据表明,黄热病毒在地域上有7种基因型分布,疫情暴发时有特定的基因型联系。7种基因型如下:中东非型、东非型、安哥拉型、南美Ⅰ型、南美Ⅱ型、西非Ⅰ型和西非Ⅱ型。

(三)黄热病毒的致病性

当携带有黄热病毒的蚊虫叮咬人时,病毒经皮肤叮咬处侵入人体内并扩散到局部淋巴结中增殖。黄热病毒通过受体介导结合靶细胞,通过网格蛋白凹陷进入细胞。病毒E蛋白发生结构改变,与靶细胞膜融合,进而释放黄热病毒RNA进入靶细胞质。病毒基因组RNA能够作为直接翻译病毒蛋白的mRNA、RNA复制的模板以及作为包装进入新的病毒颗粒中的遗传物质。数日后,病毒达到一定数量,便进入血循环中,形成毒血症。之后,病毒随血液定位到肝、脾、肾、淋巴结、骨髓、横纹肌等处,并在这些部位继续增殖,引起损害。此后,病毒从血中消失,而在脾、骨髓、淋巴结等处仍可检出。病毒的强毒株常主要侵犯肝脏,并引起严重病变。

三、黄热病的流行

(一)黄热病的流行史

人类历史记载的第一次黄热病流行发生在1648年的墨西哥的尤卡坦半岛。此前在加勒比海地区已有该病存在。17—19世纪,该病通过交通运输、人员流动传入北美和欧洲后,成为美洲、非洲及欧洲部分地区最严重的传染病之一,曾造成人群大量死亡及部分社会活动瘫痪。如1741年,英国27000名士兵攻打哥伦比亚,因20000人感染黄热病而溃不成军;1762年,英国殖民军侵略古巴,15000名士兵中8000人死于黄热病;1793年,美国费城黄热病大流行,全市1/5人死于黄热病,导致社会完全解体。其后,疫情沿密西西比河深入北美中心地带,美国至少有50万人罹患此病;1800年,西班牙发生大流行,至少6万人死亡;1826年,英国殖民者入侵非洲时感染本病,535名殖民军在两个月中死亡115人;1851年,巴西里约热内卢因本病至少死亡23000人;巴拿马运河开凿第一期工程曾因本病严重流行被迫暂停;1940年以前,黄热病在非洲同样是大、小流行不断,造成人员大量死亡。

进入20世纪后,黄热病开始在中、南美洲及非洲形成地方性流行,再也没有传出过上述两个地区。20世纪30年代末,黄热病毒减毒活疫苗17D株研制成功并被广泛用于流行地区的预防接种,黄热病流行强度明显受到抑制,尤其是西非法语系国家采取的普种黄热疫苗控制黄热病这一策略,曾一度使黄热病逐步消失,疫情处于间歇和静止状态。20世纪50年代末60年代初,人们降低了对黄热病的警惕,忽视了对黄热病的监测和预防接种,结果又不断出现新的疫情。如1958年和1959年,扎伊尔和苏丹相继出现暴发流行。1960—1962年,埃塞俄比亚发生严重大流行,100万人中约10%感染本病,其中死亡3万人。

20世纪60年代以来,非洲和南美洲的黄热病暴发一直未曾中断。每年向世界卫生组织报告的病例数波动在近百例至数千例不等,形成明显的高峰低谷的流行曲线。在一些国家的流行已出现4~6年的周期性。个别国家则出现报告一批病例后20余年无病例发生但突然又报告大量的病例的“偶发”现象。从报告病例的国家数量与报告病例的总数来看,非洲黄热病的疫情远比南美洲的严重。

然而,目前黄热病流行国家报告资料反映的流行情况,可能只是冰山一角。世界卫生组织专家在调查后指出,近10余年来非洲的黄热病正在大肆地传播,由于卫生设施不足或者误诊等,黄热病例漏报严重。据估计,仅在非洲大陆的33个黄热病地方性流行国家和地区,其每年的病例数应有20余万。

近年来,欧美等非黄热病流行区的人员赴黄热病流行区而感染黄热病并死亡的病例时有报道。总之,由于目前非洲、南美黄热病传播再趋活跃,加上当今世界各地交往日趋频繁及交通工具的便捷化,黄热病的传入可能性以及赴流行区感染黄热病的危险性均在加大。

(二)黄热病的传播途径

(1)丛林循环

20世纪30年代前,埃及伊蚊一直被认为是YFV的唯一传播媒介。关于丛林黄热病的描述起源于1932年在巴西Cana~a淡水河谷暴发的疫情,当时并未发现携带病毒的埃及伊蚊。1938年期间,里约热内卢附近暴发疾病,从白纹伊蚊中分离出YFV(后来被重新定义为趋血蚊属伊蚊)。最近研究表明,简氏嗜血蚊(H.jantbinomys)和绿翅煞蚊(S.cbloropterus)都是南美黄热病重要的传播媒介。参与非洲丛林循环的非洲伊蚊也被认为是重要的传播媒介(见图1-1)。在南美洲,公吼猴(Aloutta spp.)在黄热病传播循环中起到一定的作用。在东非和西非,阿比西尼亚疣猴是主要宿主;在森林和热带草原,长尾猴是主要宿主。

图1-1 黄热病的传播途径

(2)媒介循环

除了丛林循环,在非洲还有媒介循环或热带草原循环(见图1-1)。媒介循环发生在人类活动活跃的潮湿热带草原地区。该地区可反映出黄热病在丛林循环途径中变种而成为影响人类的重大疾病,因此被称作危险地带。病毒媒介包括黄头伊蚊(Ae.luteocephalus)、带叉伊蚊(Ae.furcifer)、泰氏伊蚊(Ae.taylori)、条纹斑伊蚊(Ae.vittatus)、辛浦森伊蚊(Ae.simpsoni complex)、针金伊蚊(Ae.metallicus)和欧博克伊蚊(Ae. opok)。只要人类进入持续的丛林循环,即可能感染YFV, YFV就会在灵长目动物与人类之间传播。

(3)城市型循环

城市型黄热病经埃及伊蚊在人类间传播,是基于蚊感染病毒后,体内含相当高浓度的病毒,并通过唾液传播给人(见图1-1)。1999年,人们已通过血清学试验证实了玻利维亚圣克鲁斯暴发过小范围的城市型黄热病。在非洲,特别是有着大量人口的尼日利亚,仍然有城市型黄热病暴发的报道。

(三)流行病学分型

根据流行病学黄热病分为城市型、中间型和丛林型三种,其在非洲和南美洲热带地区性流行。一些不同种类的伊蚊和趋血蚊传播病毒。蚊虫在房屋四周(家居环境)、丛林中(野外)或水陆两栖地(半家居环境)繁殖。

1.森林型(或丛林型)黄热病

在赤道雨林中,黄热病发生在被野外蚊虫叮咬而受感染的猴子及其他灵长类身上。受感染的猴子再将病毒带给叮咬其的其他蚊子。受感染的蚊子叮咬进入林区的人,导致偶尔出现人黄热病病例,疾病由猴→蚊→猴→蚊→人的方式传播。感染大多发生在在林区工作的青年男子身上(例如,林中伐木工人)。

2.中间型黄热病

在非洲潮湿或半潮湿地区,时而发生小规模流行病。半家居环境中的蚊子(在野外和房屋四周繁殖)感染猴子和人。人与受感染的蚊子接触机会增多,导致病毒传播。一个地区可有许多单独的村庄同时出现病例。在非洲,这类疫情最为常见。如果在感染传入的地区有家居环境中的蚊子生存,而人又没有接种过疫苗,疾病疫情就可能成为一种较为严重的疾病流行。

3.城市型黄热病

如果受感染的人把病毒带入人口稠密的地区,而这些地区有很多人缺乏免疫力,并有伊蚊生存繁殖,这类疫情就会发生大流行。受感染的蚊子在人与人之间传播病毒。疾病是由人→伊蚊→人的方式传播,一般发病前3~5天到发病后3~5天有传染性,最长潜伏期12天,起病3天内传染性最强。

(四)黄热病的分布

1.非洲

目前,WHO公布的非洲黄热病流行地区大约在南北纬15°之间。此地区囊括非洲撒哈拉以南的32个国家,并从撒哈拉沙漠南岸向北延伸至安哥拉南部。该地区大约有6亿人口,包括2.3亿的城市居民,均为易感人群。非洲黄热病流行地区主要包括三大气候:①赤道热带雨林,从西非几内亚延伸到东非乌干达东部和安哥拉北部地区;②湿润的热带草原,由赤道热带雨林向外延伸,以降水量逐渐减少为特征的一个区域;③干燥的热带草原,由湿润的热带草原延伸形成。

WHO表示,由于黄热病具有高死亡率的特性,只要出现1例确诊的病例就可视为疫情暴发。自20世纪80年代早期起,黄热病在非洲呈现出惊人的上升势头。1965—2004年间,WHO报道的33381例黄热病中有83%来自非洲。表1-1显示了最近10年的黄热病发病的主要国家及发病例数,大多数病例发生在非洲大陆,主要集中在2005年之前。最近5年的黄热病发病数量有所减少,这可能和WHO与联合国对黄热病多发国家大力推广实施疫苗接种工作有关。

表1-1 2000—2010年非洲及南美洲部分国家黄热病病例数 单位:例

1987—1991年间,WHO报道了18738例黄热病感染病例和4522例死亡病例,这是自1948年报道以来,黄热病在所有5年期里最活跃的时期。这些数据表明,黄热病属于重现性疾病。

黄热病在非洲各地区分布和流行有很大区别。1985—2005年,共记录了34例暴发病例;其中29例发生在西非,只有5例发生在非洲东部和中部地区。非洲东部和中部地区的疫情大多发生在动乱时期,如1940年在苏丹奴巴山脉暴发的疫情,以及1960—1962年,在埃塞俄比亚暴发的疫情。由于自然感染遍及非洲各流行地区,在非洲普及黄热病疫苗接种前进行的血清阳性转化率调查显示,血清阳性转化率之间具有相似之处。

非洲东部和中部丛林不断出现YFV,说明气候环境并不是影响黄热病暴发的主要因素。各种YFV基因型之间的不同遗传物质可能是导致非洲暴发不同类型黄热病的重要原因。YFV基因型Ⅰ型在西非频繁暴发,说明这些病毒的毒性更强,更容易感染人类。此外,YFV基因型Ⅰ型的基因多态性表明,该病毒能够很好地适应各种传播环境(如在黄热病暴发时期)。另外,基因变化也可影响非洲黄热病蚊媒的带毒能力。

2.南美洲

研究发现,大多数黄热病在南美洲的奥里诺科河、亚马逊和阿瓜拉亚河流域活跃,同时,附近地区会有一些突发报道(包括特立尼达拉岛)。南美洲每年约有160例黄热病报道,致死率高达65%,其数据一部分是从经肝脏组织病理学检查鉴定为黄热病而致命的案例中统计得来。由此可推测,黄热病的真实发病率可能超过报道数量的10倍之多。在雨季时期,吸血蚊的数量最多,黄热病通常发生在12月份至次年的5月份,每年1—3月达到峰值。

历史上,从巴拿马北部到阿根廷南部,处在南美洲热带地区的多数国家已有黄热病的报道,如玻利维亚、巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、圭亚那、秘鲁和委内瑞拉等国家,其中玻利维亚、巴西和秘鲁占90%。巴西亚马逊和中西部地区曾报道过很多病例,然而,最近报道的病例并不在这些地区(如圣保罗、巴伊亚、托坎廷斯州、高亚斯州)。同样,自1902年报道以来,法属圭亚那在1998年发现本土首例黄热病。由此看来,黄热病在南美洲热带地区属于再发疾病。1949年,热带中部地区和南美地区的10个国家和地区(玻利维亚、巴西、圭亚那、哥伦比亚、厄瓜多尔、法属圭亚那、巴拿马、秘鲁、苏里南和委内瑞拉等)制定了消灭埃及伊蚊的计划,成功消灭了在城市地区传播城市型黄热病的蚊虫。但是,自1985年以来,南美一些国家的黄热病呈上升势头,1995年在秘鲁至少发生了800例病例,致死率达38%,这是自20世纪50年代以来最大规模的暴发。除了近年来不断增长的病例以外,埃及伊蚊又在南美洲很多城市中心出现,潜在的城市型黄热病将回归南美洲。

Vasconcelos等最近研究发现,人类活动能在短期内把YFV传播到更远的地方。秘鲁和玻利维亚的亚马逊地带的丛林黄热病活动模式显示,流行病波动模式并不适用于秘鲁和玻利维亚的东部地区。这些地区每年都会发生黄热病,提示可能存在着地方疫病,是基于1995年期间从秘鲁疫情中分离出的病毒一致出现基因多重变异,最近的YFV系统学研究也支持这种假说。随后,来自巴西的30例病例通过系统发育学分析,不仅证明了黄热病疫情传统的游走模式,也证明了疫情的传播方式。

3.亚洲和太平洋地区

2016年以前亚洲和太平洋地区从未发现过黄热病感染病例。2016年3月以来我国发现并确诊多例输入性黄热病病例,均为在非洲安哥拉劳务或经商回国人员,因此做好黄热病的防控工作刻不容缓。