作者:戴诗雨
入冬以来,江苏、浙江、广东等地相继出现人感染H7N9确诊病例,在经历了几个月的静息期后,H7N9这个渐渐淡出人们视线的字母和数字的组合再次让国人心神不宁。
秋末冬初,随着一波波北下寒流的袭来,气温骤降,可流感病毒却将进入活跃期。人们对流感的关注也持续升温,而与流感有关的流言也随之蔓延,流感究竟因何“野火烧不尽”,让我们一起探一探它的庐山真面目。
致命的流感
说到流感,不禁想到了去年上映的灾难片《致命感冒》,影片讲述了H5N1流感险些给人类带来灭顶之灾的故事,片中尸横遍野的场面怵目惊心,在现实世界中,相似的场景早在1918年就已经上演过。当年“西班牙女郎”H1N1毁灭性地横扫全球,据估计全球有五分之一的人感染, 5千万到一亿人死亡,这远远超过了一战的死亡人数,至今仍是各国疾控机构挥之不去的梦魇。
图1 1918年流感大流行时美国一所医院的情境
流感≠普通感冒
想要揭开流感的恐怖面纱,追根溯源揪出其元凶,我们首先要将它与普通感冒区分开来。流感,即流行性感冒,它和普通感冒都冠以“感冒”一词,很多人将二者混为一谈。此外,它们有很多相似症状,一些医生甚至一开始也会把流感患者当做一般感冒来治。但流感绝非一场糟糕的感冒,更不是流行起来的“感冒”,这个误会不知延误了多少生命。
医学上,普通感冒是指急性上呼吸道感染的一种临床表现,它的病原体复杂多样,鼻病毒、冠状病毒、腺病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒以及一些细菌都有可能引发普通感冒。普通感冒较流感传染性要弱得多,一般在受凉、淋雨、过度疲劳后,因抵抗力下降,才容易得病。所以普通感冒一年四季均可发生,但往往个别出现,很少像流感暴发时,病人成批出现。一般而言,普通感冒症状较轻,比如鼻塞、流涕、打喷嚏及咽痛等,全身症状不明显。
流行性感冒,顾名思义,显著特点是具有季节性、流行性,而冬春季是其最容易肆虐的时候。和普通感冒一样,它也是一种呼吸道传染病,但与其较为温和的症状和病程相比,流感的传染性及症状是普通感冒“望尘莫及”的。引起流感的罪魁祸首是流感病毒,它是一种带包膜的RNA(核糖核酸)病毒,可通过空气飞沫传播,例如一声咳嗽可以散播10万个病毒,一个响亮的喷嚏更是会同时释出100万个病毒,并以超过150公里的时速将其喷射至6米开外的地方。另外,被病毒污染的餐具、家具甚至门把手都可成为间接传染源。流感就这样一传十,十传百,极易引起暴发性的流行。流感潜伏期为数小时到2天,大多数情况下,发病急,如不幸患上流感,会出现较严重的全身症状,比如高热、寒战、畏寒、全身不适、头疼乏力以及周身酸软等,而上呼吸道症状相对较轻。
人流感?禽流感?or猪流感?
“人流感”、“禽流感”、“猪流感”的构词是一致的,即指在特定的动物群体中传播的流感。禽也好,猪也罢,归根到底是流感,它们的病原体同属于正黏病毒科旗下,即流感病毒。但这并不意味着禽流感只能在禽鸟中传播,随着病毒的变异,人、猪、狗等哺乳动物体内都曾检测出禽流感病毒,H7N9正是人感染禽流感的铁证。
2009年初出现的H1N1流感在最初被称为“墨西哥猪流感”,其实猪是很冤枉的,因为H1N1病毒是禽流感病毒、人流感病毒在猪体内重组的产物,它实际混合了来自人流感、禽流感和猪流感病毒的基因。随着人类中某种亚型流感病毒的暴发流行,在猪群中也出现了相应的亚型和血清抗体,这说明猪群中流感的流行与人流感的流行有着十分密切的关系,猪也被认为是禽流感与人流感发生重组的“基因混合器”。
H?N?
根据内部蛋白抗原性的不同,流感病毒可被分为甲(A),乙(B)和丙(C)三型,其中乙型和丙型流感病毒通常仅引起局限性流行或散发。甲型流感病毒变异性强,多寄生在野生禽类体内,由于感染能力强,较容易引起小规模暴发,甚至世界性大流行。
图2流感病毒三维模式图
流感病毒颗粒外面包裹着一个双层的脂质膜,像刺猬一样,膜上有一些突起,即病毒的蛋白抗原,其中血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)分别具有不同的亚型。这就好比衣服上的花纹,科学家就靠这些“花纹”来给病毒分类。对于甲型流感病毒,迄今至少发现了16种HA亚型(H1~H16)和9种NA亚型(N1~N9),通过这两种蛋白质的不同组合将病毒分成不同的亚型,其中H5和H7亚型具有高致病性,我们常说的H7N9、H5N1正是由此而来。理论上,HA和NA共有144种不同的组合,预示着可能存在144种不同亚型的甲型流感病毒,它们在感染宿主类型,感染力和致病力等方面各有千秋。但实际种类远少于这个数字,很多组合类型并未发现,将来也可能会有更多类型新产生或被发现。
在流感病毒感染宿主细胞的过程中,HA扮演着摧城拔寨的先锋角色。它先与细胞膜上的受体结合,并在细胞膜上打开一个通道,让病毒长驱直入。接着病毒会反客为主,将细胞改造成病毒加工厂,以自身为模板,生成一群新病毒。尔后在NA的帮助下,子代病毒脱离老巢,奔向下一个目标。
人为何会感染禽流感?
1997年在香港发现了18例人感染H5N1高致病性禽流感病例,其中6人不幸死亡。这是世界上首次发现H5型禽流感病毒感染人的病例,给人类敲响了警钟,“鸡瘟”是可以变“人疫”的。很多人会有疑惑,人非“禽”,为何会频频感染禽流感,难道是我们的身体变弱了?
图3人也会感染禽流感
原本禽流感病毒与人类素无瓜葛,这是因为流感病毒感染具有宿主特异性,它想换个宿主,可比人换份工作难多了。首先,病毒感染细胞需要特定的受体,人的上呼吸道主要分布人型流感病毒受体,禽流感病毒的“钥匙”打不开人类细胞的大门,所以禽流感病毒无法感染人类。虽然现在发现人的下呼吸道同时分布有人型和禽型流感病毒受体,但禽流感病毒更适宜在禽类体内较高温度的环境下生存,它到了人类体内,就像赤道地区的人到了极地,环境骤变,活力不再。
但是现在禽流感病毒却成在人体内安营扎寨了,这其中一个原因便是流感病毒特殊的遗传方式使它每时每刻都在变异。流感病毒的遗传物质是单链RNA,稳定性差,再加上流感病毒RNA在复制过程中有一个相当不靠谱的帮手——RNA聚合酶,新合成的子代RNA经常会出错。这就好比一群粗心的学生誊抄课文,经过无数次转抄后,得到的文章早已和原文差之千里,这就导致了病毒变异的积累。除了高突变率,禽流感病毒的基因组是由8个小片段构成,在增殖过程中很容易与其他种类的流感病毒发生基因重排,这也增大了病毒变异的概率。禽流感病毒正是通过不断地变异选择,获得了攻破人类细胞城池的武器。
突变固然是禽流感病毒向人类传播的基本条件,但人类生产活动的变化才是噩梦的根源。比如,人类大规模养殖家禽使得人类与禽类有机会发生近距离接触,长此以往,人类便成了禽流感病毒的一个新外界环境。在这个过程中,禽流感病毒产生的适应于人类细胞的突变就容易被筛选并保留下来。人体内缺乏对抗这类新型流感病毒的抗体,所以它们在感染人后往往会有较高的致病性和致死率。
来自动物的流感病毒获得人际传播能力,一直是病毒学家的噩梦。不过禽流感想要建立人际间传播的能力,仍需要突破多种限制因素。现在已知自然界存在的H5和H7型禽流感病毒均未发现人际间传播的病例。当然,一旦病毒发生了变异,则是另一种情况了,达摩克里斯之剑已然悬起。
抗流感,哪家强?
在禽流感肆虐时,患者的最大愿望恐怕就是能有药到病除的治疗手段,但面对病毒的“奇技淫巧”,人类目前似乎难以招架。
大家都明白,流感这东西,是吃药一周,不吃药七天,但是面对高致病的禽流感,就不能完全依赖人体的自愈性了。
目前对付流感的药物主要有两类。一类是病毒离子通道M2蛋白阻滞剂,主要有金刚烷胺和金刚乙烷,主要通过阻止流感病毒脱壳,使病毒RNA不能释放,从而抑制流感病毒的复制,但进化快速的流感病毒对这种药物已经有了对策。另一种是神经氨酸酶抑制剂,以奥斯他韦为有效成分的达菲是这类药物的代表,可以有效抑制流感病毒的NA活性,这样一来,病毒的复制和致病能力都被大幅削弱。但是2009年初的H1N1已经对此类药物产生了耐药性,并且在全球蔓延开来。此外,两类药物均会产生副作用,其安全性尚待商榷。事实表明,我们对流感病毒的认识还远远不够,抗流感病毒药物的研制工作仍然任重道远。
药物的研发固然重要,但想要拒敌于城门之外,还需借助疫苗来构筑固若金汤的免疫系统。接种疫苗,就如军事演习,事先让免疫系统产生警惕性,时时处于战备状态,一旦遇到来犯之敌就不会措手不及了。不过,在流感的研究和预防中,最让科研人员头疼的是难以预知下一个病毒是什么?原因在于流感病毒的亚型数量太多,而且流感病毒在不断的变异,同一亚型的病毒即使出现轻微突变,也有可能导致之前的疫苗失效,现今广谱流感疫苗的研制成为热点。
有时候越简单的东西,弱点就越少,禽流感病毒正是如此,甚至目前对其传播方式、致病机理的了解也并不十分透彻。幸运的是,禽流感病毒的热稳定性很差,随着气温的升高和太阳紫外线的增强,它们在环境中所能生存的时间会越来越短,传播力也会减弱,这意味着禽肉和蛋类充分加热熟透后再食用即可免于禽流感病毒的威胁。故而普通人对禽流感如惊弓之鸟,闻之色变的恐慌心态是完全没有必要的。除了药物与疫苗,良好的个人习惯在对抗流感时也起到莫大的作用,比如人们在日常生活中应尽量避免接触禽类,勤洗手,养成健康的生活习惯。
病毒从未想过要杀死人类,通过长期的共同进化,我们和病毒对于繁衍和生存的渴求已经深深印刻在彼此的基因组深处。该来的迟早会来,只是我们希望这场交锋能来得晚些再晚些,让人类能做好更充分的准备,在下一次大流感起于青萍之末时就将之控制住。
参考文献
[1]张毅, 王幼明, 王芳, 等. 我国禽流感研究进展及成就 [J]. 微生物学通报, 2014, 41(3): 497-503.
[2]甘盂候. 禽流感[J]. 北京: 北京农业大学出版社, 2002: 312-315.
[3]于涛. 解谜禽流感[J]. 云南教育: 视界, 2013 (11): 41-44.
[4]冯志华. 流感: 挥之不去的梦魇[J]. 科学世界, 2008, 12: 003.
[5]汪一帆, 何卓晶, 郭潮潭. 抗流感病毒药物的研究概况及其进展[J]. 国际流行病学传染病学杂志, 2007, 34(1): 37-40.
[6]Barry J M. The great influenza: The story of the deadliest pandemic in history[M]. Penguin, 2005.
图片来源
图1 冯志华. 流感: 挥之不去的梦魇[J]. 科学世界, 2008, 12: 003.
图2 网络来源 http://www.quanjing.com/share/RAD600-00819413.html
图3 网络来源http://www.quanjing.com/imgbuy/mf700-01110103.html
科学普及
病毒所第一届科普征文大赛作品展:流感,绝非一场糟糕的感冒(一等奖)
作者:戴诗雨
入冬以来,江苏、浙江、广东等地相继出现人感染H7N9确诊病例,在经历了几个月的静息期后,H7N9这个渐渐淡出人们视线的字母和数字的组合再次让国人心神不宁。
秋末冬初,随着一波波北下寒流的袭来,气温骤降,可流感病毒却将进入活跃期。人们对流感的关注也持续升温,而与流感有关的流言也随之蔓延,流感究竟因何“野火烧不尽”,让我们一起探一探它的庐山真面目。
致命的流感
说到流感,不禁想到了去年上映的灾难片《致命感冒》,影片讲述了H5N1流感险些给人类带来灭顶之灾的故事,片中尸横遍野的场面怵目惊心,在现实世界中,相似的场景早在1918年就已经上演过。当年“西班牙女郎”H1N1毁灭性地横扫全球,据估计全球有五分之一的人感染, 5千万到一亿人死亡,这远远超过了一战的死亡人数,至今仍是各国疾控机构挥之不去的梦魇。
图1 1918年流感大流行时美国一所医院的情境
流感≠普通感冒
想要揭开流感的恐怖面纱,追根溯源揪出其元凶,我们首先要将它与普通感冒区分开来。流感,即流行性感冒,它和普通感冒都冠以“感冒”一词,很多人将二者混为一谈。此外,它们有很多相似症状,一些医生甚至一开始也会把流感患者当做一般感冒来治。但流感绝非一场糟糕的感冒,更不是流行起来的“感冒”,这个误会不知延误了多少生命。
医学上,普通感冒是指急性上呼吸道感染的一种临床表现,它的病原体复杂多样,鼻病毒、冠状病毒、腺病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒以及一些细菌都有可能引发普通感冒。普通感冒较流感传染性要弱得多,一般在受凉、淋雨、过度疲劳后,因抵抗力下降,才容易得病。所以普通感冒一年四季均可发生,但往往个别出现,很少像流感暴发时,病人成批出现。一般而言,普通感冒症状较轻,比如鼻塞、流涕、打喷嚏及咽痛等,全身症状不明显。
流行性感冒,顾名思义,显著特点是具有季节性、流行性,而冬春季是其最容易肆虐的时候。和普通感冒一样,它也是一种呼吸道传染病,但与其较为温和的症状和病程相比,流感的传染性及症状是普通感冒“望尘莫及”的。引起流感的罪魁祸首是流感病毒,它是一种带包膜的RNA(核糖核酸)病毒,可通过空气飞沫传播,例如一声咳嗽可以散播10万个病毒,一个响亮的喷嚏更是会同时释出100万个病毒,并以超过150公里的时速将其喷射至6米开外的地方。另外,被病毒污染的餐具、家具甚至门把手都可成为间接传染源。流感就这样一传十,十传百,极易引起暴发性的流行。流感潜伏期为数小时到2天,大多数情况下,发病急,如不幸患上流感,会出现较严重的全身症状,比如高热、寒战、畏寒、全身不适、头疼乏力以及周身酸软等,而上呼吸道症状相对较轻。
人流感?禽流感?or猪流感?
“人流感”、“禽流感”、“猪流感”的构词是一致的,即指在特定的动物群体中传播的流感。禽也好,猪也罢,归根到底是流感,它们的病原体同属于正黏病毒科旗下,即流感病毒。但这并不意味着禽流感只能在禽鸟中传播,随着病毒的变异,人、猪、狗等哺乳动物体内都曾检测出禽流感病毒,H7N9正是人感染禽流感的铁证。
2009年初出现的H1N1流感在最初被称为“墨西哥猪流感”,其实猪是很冤枉的,因为H1N1病毒是禽流感病毒、人流感病毒在猪体内重组的产物,它实际混合了来自人流感、禽流感和猪流感病毒的基因。随着人类中某种亚型流感病毒的暴发流行,在猪群中也出现了相应的亚型和血清抗体,这说明猪群中流感的流行与人流感的流行有着十分密切的关系,猪也被认为是禽流感与人流感发生重组的“基因混合器”。
H?N?
根据内部蛋白抗原性的不同,流感病毒可被分为甲(A),乙(B)和丙(C)三型,其中乙型和丙型流感病毒通常仅引起局限性流行或散发。甲型流感病毒变异性强,多寄生在野生禽类体内,由于感染能力强,较容易引起小规模暴发,甚至世界性大流行。
图2流感病毒三维模式图
流感病毒颗粒外面包裹着一个双层的脂质膜,像刺猬一样,膜上有一些突起,即病毒的蛋白抗原,其中血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)分别具有不同的亚型。这就好比衣服上的花纹,科学家就靠这些“花纹”来给病毒分类。对于甲型流感病毒,迄今至少发现了16种HA亚型(H1~H16)和9种NA亚型(N1~N9),通过这两种蛋白质的不同组合将病毒分成不同的亚型,其中H5和H7亚型具有高致病性,我们常说的H7N9、H5N1正是由此而来。理论上,HA和NA共有144种不同的组合,预示着可能存在144种不同亚型的甲型流感病毒,它们在感染宿主类型,感染力和致病力等方面各有千秋。但实际种类远少于这个数字,很多组合类型并未发现,将来也可能会有更多类型新产生或被发现。
在流感病毒感染宿主细胞的过程中,HA扮演着摧城拔寨的先锋角色。它先与细胞膜上的受体结合,并在细胞膜上打开一个通道,让病毒长驱直入。接着病毒会反客为主,将细胞改造成病毒加工厂,以自身为模板,生成一群新病毒。尔后在NA的帮助下,子代病毒脱离老巢,奔向下一个目标。
人为何会感染禽流感?
1997年在香港发现了18例人感染H5N1高致病性禽流感病例,其中6人不幸死亡。这是世界上首次发现H5型禽流感病毒感染人的病例,给人类敲响了警钟,“鸡瘟”是可以变“人疫”的。很多人会有疑惑,人非“禽”,为何会频频感染禽流感,难道是我们的身体变弱了?
图3人也会感染禽流感
原本禽流感病毒与人类素无瓜葛,这是因为流感病毒感染具有宿主特异性,它想换个宿主,可比人换份工作难多了。首先,病毒感染细胞需要特定的受体,人的上呼吸道主要分布人型流感病毒受体,禽流感病毒的“钥匙”打不开人类细胞的大门,所以禽流感病毒无法感染人类。虽然现在发现人的下呼吸道同时分布有人型和禽型流感病毒受体,但禽流感病毒更适宜在禽类体内较高温度的环境下生存,它到了人类体内,就像赤道地区的人到了极地,环境骤变,活力不再。
但是现在禽流感病毒却成在人体内安营扎寨了,这其中一个原因便是流感病毒特殊的遗传方式使它每时每刻都在变异。流感病毒的遗传物质是单链RNA,稳定性差,再加上流感病毒RNA在复制过程中有一个相当不靠谱的帮手——RNA聚合酶,新合成的子代RNA经常会出错。这就好比一群粗心的学生誊抄课文,经过无数次转抄后,得到的文章早已和原文差之千里,这就导致了病毒变异的积累。除了高突变率,禽流感病毒的基因组是由8个小片段构成,在增殖过程中很容易与其他种类的流感病毒发生基因重排,这也增大了病毒变异的概率。禽流感病毒正是通过不断地变异选择,获得了攻破人类细胞城池的武器。
突变固然是禽流感病毒向人类传播的基本条件,但人类生产活动的变化才是噩梦的根源。比如,人类大规模养殖家禽使得人类与禽类有机会发生近距离接触,长此以往,人类便成了禽流感病毒的一个新外界环境。在这个过程中,禽流感病毒产生的适应于人类细胞的突变就容易被筛选并保留下来。人体内缺乏对抗这类新型流感病毒的抗体,所以它们在感染人后往往会有较高的致病性和致死率。
来自动物的流感病毒获得人际传播能力,一直是病毒学家的噩梦。不过禽流感想要建立人际间传播的能力,仍需要突破多种限制因素。现在已知自然界存在的H5和H7型禽流感病毒均未发现人际间传播的病例。当然,一旦病毒发生了变异,则是另一种情况了,达摩克里斯之剑已然悬起。
抗流感,哪家强?
在禽流感肆虐时,患者的最大愿望恐怕就是能有药到病除的治疗手段,但面对病毒的“奇技淫巧”,人类目前似乎难以招架。
大家都明白,流感这东西,是吃药一周,不吃药七天,但是面对高致病的禽流感,就不能完全依赖人体的自愈性了。
目前对付流感的药物主要有两类。一类是病毒离子通道M2蛋白阻滞剂,主要有金刚烷胺和金刚乙烷,主要通过阻止流感病毒脱壳,使病毒RNA不能释放,从而抑制流感病毒的复制,但进化快速的流感病毒对这种药物已经有了对策。另一种是神经氨酸酶抑制剂,以奥斯他韦为有效成分的达菲是这类药物的代表,可以有效抑制流感病毒的NA活性,这样一来,病毒的复制和致病能力都被大幅削弱。但是2009年初的H1N1已经对此类药物产生了耐药性,并且在全球蔓延开来。此外,两类药物均会产生副作用,其安全性尚待商榷。事实表明,我们对流感病毒的认识还远远不够,抗流感病毒药物的研制工作仍然任重道远。
药物的研发固然重要,但想要拒敌于城门之外,还需借助疫苗来构筑固若金汤的免疫系统。接种疫苗,就如军事演习,事先让免疫系统产生警惕性,时时处于战备状态,一旦遇到来犯之敌就不会措手不及了。不过,在流感的研究和预防中,最让科研人员头疼的是难以预知下一个病毒是什么?原因在于流感病毒的亚型数量太多,而且流感病毒在不断的变异,同一亚型的病毒即使出现轻微突变,也有可能导致之前的疫苗失效,现今广谱流感疫苗的研制成为热点。
有时候越简单的东西,弱点就越少,禽流感病毒正是如此,甚至目前对其传播方式、致病机理的了解也并不十分透彻。幸运的是,禽流感病毒的热稳定性很差,随着气温的升高和太阳紫外线的增强,它们在环境中所能生存的时间会越来越短,传播力也会减弱,这意味着禽肉和蛋类充分加热熟透后再食用即可免于禽流感病毒的威胁。故而普通人对禽流感如惊弓之鸟,闻之色变的恐慌心态是完全没有必要的。除了药物与疫苗,良好的个人习惯在对抗流感时也起到莫大的作用,比如人们在日常生活中应尽量避免接触禽类,勤洗手,养成健康的生活习惯。
病毒从未想过要杀死人类,通过长期的共同进化,我们和病毒对于繁衍和生存的渴求已经深深印刻在彼此的基因组深处。该来的迟早会来,只是我们希望这场交锋能来得晚些再晚些,让人类能做好更充分的准备,在下一次大流感起于青萍之末时就将之控制住。
参考文献
[1]张毅, 王幼明, 王芳, 等. 我国禽流感研究进展及成就 [J]. 微生物学通报, 2014, 41(3): 497-503.
[2]甘盂候. 禽流感[J]. 北京: 北京农业大学出版社, 2002: 312-315.
[3]于涛. 解谜禽流感[J]. 云南教育: 视界, 2013 (11): 41-44.
[4]冯志华. 流感: 挥之不去的梦魇[J]. 科学世界, 2008, 12: 003.
[5]汪一帆, 何卓晶, 郭潮潭. 抗流感病毒药物的研究概况及其进展[J]. 国际流行病学传染病学杂志, 2007, 34(1): 37-40.
[6]Barry J M. The great influenza: The story of the deadliest pandemic in history[M]. Penguin, 2005.
图片来源
图1 冯志华. 流感: 挥之不去的梦魇[J]. 科学世界, 2008, 12: 003.
图2 网络来源 http://www.quanjing.com/share/RAD600-00819413.html
图3 网络来源http://www.quanjing.com/imgbuy/mf700-01110103.html