全球工业化后人兽共患病对人类健康的威胁

(摘译自美国《Emerging Infectious Diseases》2010年第1期P1-7)

据统计,目前感染人的病原体中60%属于人兽共患病。这些病原体中71%以上源于野生动物。通过获得新的能改变病原致病潜能的基因组合,或由于宿主在行为、社会经济学、环境的或生态学特征等方面的改变,这些病原体能变换宿主。本文主要对工业社会中影响人兽共患病的出现和再现动力学的因素进行讨论,并重点选择分析了一些案例,以便全面的了解人兽共患病的范围和多样性。

1 新出现、再现以及被忽略的人兽共患病

新现和再现的病原体必须从多个层次进行考虑。首先,鉴定出以前未知的病原体。例如英国改变牛的喂养方式致使宿主范围扩大和牛海绵状脑病。同理,许多物种共处于一个压力环境下,会变异出新的病原体,SARS-CoV就是见证。

由于构建堤坝或暴雨导致河流改变和水灾,1987、1997-1998和2006-2007年间非洲暴发了裂谷热。许多人兽共患病病原体属于非专性病原体,其宿主呈现广泛的多样性。例如Q热的病原体贝氏柯克斯体,其感染宿主范围从家畜到野生动物、爬行动物、鱼类、鸟类和蜱。其他的病原体因为受宿主范围的限制,有特定的传播动力学。这些病原体包括猿免疫缺陷病毒1和2、裂谷病毒。许多人兽共患病病原体具有感染偶然宿主(例如人)的能力,此时通常为终末宿主感染。这些病原体包括无形体、埃立克体、立克次体、巴尔通体、西尼罗病毒和狂犬病毒。

有些人兽共患病在特殊条件下可表现非同寻常,其人传人的能力远远超出自然界中动物之间的循环,如最近在刚果钻石矿工中的一次鼠疫暴发,此次暴发始于1例矿工感染者,后来转成肺炎并导致136例继发性肺鼠疫和57例死亡。鼠疫的传播是复杂的和动态的,随机的和适应性的传播机制互相结合。发生较多的是快速传播,但也伴随着较慢的在地方性动物储存宿主之间的局部传播,这些储存宿主常通过媒介再传播到密度较低的宿主。其他人兽共患病在适宜的环境下,能导致人间传播,如埃博拉热、甲流、鼠疫、土拉杆菌和SARS。

新的和已出现的毒力特点可能进化且导致大规模传播并伴随致病性的变异,包括增加侵染性、扩大传播范围、毒素产生或对抗生素的耐药性。有迹象表明鼠疫在马达加斯加地区死灰复燃,其分离株对抗生素的耐药性显著增强。

突变是遗传变异的最终来源,自然选择、遗传漂移、基因组流动、基因重组等共同作用形成种群的基因结构。这种因素在病毒尤为引人关注,病毒基因小,世代交替时间短,在基因组复制中容易出错的RNA病毒尤为明显。然而,大多数突变是有害的,且处于宿主天然的和适应性的免疫压力下。突变率的上限受如下因素所决定:自然选择、基因组结构和避免失去生存力或遗传信息的能力。

根据进化理论,环境的变化如宿主免疫防御功能改变,有利于产生较高的突变率。然而,在实验的环境下,突变率的增加往往与病毒滴度较低有关。

进化演变并不总是病毒出现新宿主的先决条件。有些病毒宿主范围广泛(例如痘病毒),但突变率却很低。而其他病毒像委内瑞拉马脑炎病毒,进化演变对产生有效感染或传播到新的宿主是必需的。因为病毒在传播到新的宿主时大多很难复制,大的变异更易于帮助病毒适应新的宿主。

2 与人兽共患病相关的因素

2.1 休闲娱乐活动 体育活动可使人们暴露于人兽共患病,猎杀野生动物与感染布鲁氏菌病、兔热病相关。感染钩端螺旋体的动物通过尿液排泄的活菌,可在水环境中生存相当一段时间。1998年的3项全能比赛结束后,474名运动员中有52名被诊断为钩端螺旋体病。

为延长冬季赛季,欧洲国家将赛马运往气候温暖的地区(如阿拉伯联合酋长国)。狩猎活动促进了动物大规模出口,如从波兰出口野兔(野兔是兔热病和布鲁氏菌病的可能贮主)。英国等其他国家繁殖了大量的野鸡用于秋季射猎时放飞,为蜱类提供了大量的宿主,增加了蜱类数量。2007年英国从法国进口野鸡也输入了一种较温和的人兽共患病(新城疫)。

2.2 伴侣动物 伴侣动物与人有多种接触,有机会传播各种人兽共患病。弓形虫生活周期中的有性阶段是在猫体内,人可因未采取卫生措施而暴露、感染。猫还是猫抓热的病原体巴尔通体的储存宿主。牛痘病毒也能通过与猫接触传染人。动物咬伤可致人兽共患病,多杀巴斯德菌感染就很典型。即使未被动物咬伤(如舔到伤口),也能导致感染。

狗是人类感染狂犬病毒的最可能来源,也可能是弓形虫的来源。随着被解救狗的输入及狗随主人国际旅行,在没有沙蝇作为媒介的情况下也出现利什曼病例,这种威胁愈加明显。狗能成为耐甲氧西林金葡菌的传染源,在抗菌素耐药性遗传元件的人兽共患传播中起重要作用。最近发生在地中海旅游者的地中海斑点热,其最可能的感染来源就是与当地狗接触。

猫和狗能将鼠疫或狂犬病带到人类的生活环境、且与人感染Q热和癣有关。动物食腐的习性使其接触到许多人兽共患病病原体,与人类同吃同住的密切生活关系,为许多疾病提供了传播机会。

宠物鼠近来被指控是其主人黄疸出血型钩端螺旋体病的感染来源。近年来市场上外来宠物大量增加,造成一些与爬行动物宠物相关的输入性沙门氏菌的传播。2003年美国暴发70人以上感染猴痘事件引起媒体关注。宠物贸易中将感染的非洲啮齿动物进口后,感染北美的本土土拨鼠,然后又将疾病传染人类。

2.3 食用野味 狩猎和食用野生动物引起的人兽共患病不断引起全球关注。许多人认为野生动物肉是美味,因而使其发展成商品化的产业。追踪、捕捉、处理、野外屠宰和运送野味构成了交叉物种感染的风险。风险最高的为猎杀非人灵长类动物。对于血液传播的病原体,屠宰动物比运输、销售和食用野味的感染风险更大。众多RNA病毒的高突变率及其在野生动物中暴露的增加,已经使它们在新现的人传人的人兽共患病中有显著优势;来自野味的 RNA病毒可能在未来的新现传染病中占有一席之地。

2.4 全球化和牲畜运输 如今,人员、牲畜、食品或货物的大规模运输很常见,这为病原体的迅速扩散提供更多的机会。马肉中的旋毛虫跨越太平洋运输,感染了地球另一端的消费者。世界动物卫生组织、粮农组织严格控制动物运送。动物运输致使不同物种混合在拥挤不堪的环境中,抑制了抗感染免疫应答的产生,增加病原体逃逸。在这种情况下,易感物种迅速被感染。

2.5 旅游事业 近年来旅游事业呈指数发展,这也增加了输入性人兽共患病。如各种斑点热、布氏菌病、类鼻疽、I型戊肝、蜱传脑炎和血吸虫病。迅速增加的非洲蜱咬热病例与去南撒哈拉和东加勒比的旅游者有关。据统计,每天有至少100万人进行国际旅行,每年达7亿。有必要详细地记录患者旅游史和患病情况。

2.6 土地用途变化和城市化 为了加强农业生产和获得更多的生活空间,人们在全球范围的森林滥伐和自然栖息地开发造成生态破坏、储存宿主数量改变和传播动力学的变化。宿主的不足可能迫使媒介寻找其他宿主,增加了疾病传播机会,莱姆病、埃立克体病、斑点热和无形体病人间病例的增加证实了这种情况。马来西亚开发森林建立橡胶种植园使得血吸虫病增加。

土地用途改变的结果,可能使野生生物改变觅食方式,从而接近人类和家畜。有证据显示,正是这种觅食方式的改变,与1999年马来西亚暴发的人、猪尼帕病毒感染相关。尼帕病毒一直是印度、孟加拉国内农村的严重问题。那里生活在人类居所附近的染疫蝙蝠向海枣树排尿,而人们常生食这种海枣。

人口的增长可以从人口统计中表现出来,由20世纪初的10亿到世纪末的60亿,预测到2050年将达到100亿。城市化人口的增加也很惊人,由 1980年的39%增加到 1997年的 46%,预测2030年将增加到60%。高密度的人口聚集为疾病大规模暴发提供了条件。

3 结论和前景

许多人兽共患病是机会性感染。食品可作为一种中介,将病原体从动物传播到人。在农场与动物接触、猎杀或被动物咬伤能增加疾病传播(如狂犬病和兔热病)。节肢动物媒介能大规模地将疾病传播到其他宿主,如西尼罗热和鼠疫。

改变农耕模式、生活方式和运输影响病原体生态的动力学。许多内在和外来的因素能使病原体产生变化,如突变、重组、选择和人为操作都能使病原体获得新的特性,可能产生新的流行病。

通过变换机会宿主而再现的疾病可能继续成为人类传染病的主要来源。改进公共卫生策略的重点放在对很可能发生再现传染病的地区加强监测。这些策略包括:加强储存宿主中病原体检测、暴发初期的及时检测、进行广泛的基础研究以确定有利于疾病再现的因素和有效控制措施(例如隔离和改善卫生条件)。

我们须从流行病学角度了解人兽共患病。需要鉴定病原体及其脊椎动物宿主和传播方式。需要鉴定疾病的时空模式(spatiotemporal disease patterns)及其随时间而产生的变化。这些特征可用于确定病原传播的动力学过程,从而解释观察到的疾病模式,最终可实现对新的区域疾病传播与流行的预测。

有了对预期疾病模式的知识储备,我们就能对付突如其来的变化。然而这些分析可能还不适合应对新出现的人兽共患病。可考虑用症候群的方法来加强检测,而不仅是搜索特定病原体。

对人间疾病的监测必须与加强纵向兽医学监测相结合,即加强对用于食品生产的动物及野生动物的监测。快速检测和加强控制措施(例如疫苗接种)是防止疾病传播的关键。新的分子方法(例如DNA芯片)为快速检测提供了前所未有的机会,但这些检测方法在用于常规实验室之前需要优化和确认。然而,对于鉴定特异病原体,仍需要更多的研究,以便对新现或再现的疾病进行及时处置。

明确病原体在媒介中如何复制,可能对人兽共患病的控制提供很大帮助。通过对储存宿主的人兽共患病的控制,对人类已经有了明显的保护功效。开发和使用抗病毒药物为其他预防途径,但是这些药物用于疾病大面积暴发时可能过于昂贵,耐药性的产生可导致随之而来对这些病原体治疗方法的失败。

我们不知道哪一种人兽共患病将会成为下一个严重的公共卫生威胁。然而,只要我们坚持不懈,努力提高应对病原体的能力,将来一定能有效地应对新现、再现以及被忽略的人兽共患病。