野生动物在猴痘病毒传播中的作用

王 业, 韩姝伊, 魏凡华, 何宏轩

(1.宁夏大学农学院, 宁夏 银川 750021 ; 2. 中国科学院动物研究所 动物生态与保护生物学重点实验室,北京 朝阳 100101 ; 3.中国科学院大学生命科学学院, 北京 朝阳 100101 ; 4.中国科学院动物研究所 国家野生动物疫病研究中心, 北京 朝阳 100101)

野生动物在全球分布广泛,是生态系统的重要组成部分,在地方性疾病的维持和新发疾病的出现方面发挥着复杂而重要的作用。近几十年来,随着全球人口的迅速增长以及人们出行方式的改变和土地利用等因素的影响,拉近了人类与野生动物的距离,许多源自野生动物的新发和再发传染病(埃博拉出血热、严重急性呼吸综合征、猴痘、西尼罗河热、狂犬病和鼠疫等)对人类健康、农业生产、野生动物经济和野生动物保护等产生了重大影响[1]。在目前已经发现的病原体中,有60%都是人兽共患病原体,大约有75%的新发和再发传染病都与野生动物有关[2]。

2022年5月以来,猴痘在非洲以外的非传统疫区迅速蔓延,7月23日,世界卫生组织(World Health Organization,WHO)宣布猴痘已构成“国际关注的公共卫生紧急事件”(Public Health Emergency of International Concern,PHEIC),这是对全球突发公共卫生事件发出的最高级别警报,与目前正在流行的新型冠状病毒肺炎(Corona virus disease 2019,COVID-19)处于同一级别。而引发猴痘疫情的猴痘病毒(Monkeypox virus,MPXV)最初是在一种猴子身上分离的[3],然而,目前尚不清楚野生动物在猴痘传播中的作用。本文对猴痘病毒进行介绍,并对野生动物在猴痘病毒传播链中的作用进行阐述,以期寻找一种有效的方法来评估和减轻猴痘对人类和动物健康的风险,为从源头上(野生动物)防控猴痘病毒提供科学依据,更好地维护公共卫生安全。

1 猴痘病毒

猴痘病毒是一种有包膜的双链DNA病毒,与天花病毒、牛痘病毒和痘苗病毒同属痘病毒科正痘病毒属,在临床上能够引起人类和其他非人灵长类以及啮齿类动物出现天花样疾病。目前,猴痘病毒被分为2个主要的进化支,即分支I(此前的中非分支)和分支Ⅱ(此前的西非分支),分支Ⅱ又分为IIa和IIb两个子分支。人类感染猴痘病毒开始通常表现发热、肌痛、疲劳和头痛等症状,然后在原发感染部位出现斑丘疹,可扩散至身体其他部位,猴痘病毒病是一种病毒性人兽共患传染病[4]。随着1980年天花病毒的消灭和天花疫苗的停止接种,导致人类对正痘病毒属其他成员的免疫力降低,猴痘病毒已成为威胁公共卫生安全最重要的正痘病毒。猴痘病毒具有与其他正痘病毒相同的形态特征,外形为圆角砖形或卵圆形,大小为200～250 nm,基因组大小约197 kb[5]。猴痘病毒的整个生命周期都发生在受感染细胞的细胞质中,病毒DNA的复制、转录、病毒粒子的组装和出口所需的所有蛋白质均由MPXV基因组编码[5]。

1958年,从新加坡运到丹麦的食蟹猴身上分离获得猴痘病毒[3],这是人类首次接触到猴痘病毒。1970年,刚果报告了全球首例人感染猴痘病毒的确诊病例[6],在之后的30多年,猴痘作为一种人兽共患病一直存在于非洲中部和西部的动物和人群中[7,8]。2003年,美国报道了数十例猴痘确诊或疑似猴痘病毒原发感染病例[9],这是猴痘首次在非传统疫区的暴发,值得注意的是,经流行病学调查,这些病例均有与感染动物的接触史。2017年以来,尼日利亚暴发大规模猴痘疫情,疑似病例500余例,确诊病例200余例,病死率约3%[10]。少数非猴痘流行国家(英国、以色列、新加坡和美国)也陆续出现了与尼日利亚相关的散发病例,并出现了人际传播[11-15]。截至2022年7月25日,猴痘已在全球70多个国家和地区蔓延。

在2022年猴痘疫情暴发之前,猴痘病毒主要通过直接或间接接触活的或死亡的动物进行传播,病毒通过破损的皮肤、呼吸道或黏膜进入人体,这被认为是人类感染猴痘病毒的主要途径。而在2022年5月之后,非流行国家出现的多数确诊病例似乎与流行地区的旅行史无关,具有明显的人际传播特点,存在家庭聚集性病例现象,可能已经发生多代社区传播。流行病学调查显示,多数确诊病例具有同性恋、双性恋或其他与男性发生性关系的男性等特征[16,17],有研究发现,猴痘病毒存在于确诊患者的精液中[18],这表明猴痘病毒可能通过性行为进行传播,但需进一步的研究来评估猴痘病毒在不同体液中存在的持久性和传染性。此外,猴痘病毒还可能通过母婴或医院感染等途径进行传播[19]。

2 野生动物在猴痘病毒传播中的作用

2.1 野生动物是猴痘病毒的主要宿主 在自然条件下,野生动物能够携带大量已知或未知的病毒,是许多病原体的天然储存库。据估计,仅哺乳动物和鸟类就携带170万种未被发现的病毒,其中54万～85万种病毒可能具有感染人类的能力[20]。在过去的几十年里,许多新发现的人兽共患传染病,如艾滋病、埃博拉出血热和登革热等在全球蔓延,这些传染病拥有一个共同点,即起源于非洲。非洲拥有丰富的热带雨林资源,是许多病原体的滋生地,环境的变化为微生物的繁荣创造了条件,猴痘病毒就是其中之一,目前已发现多种啮齿类动物和非人灵长类动物可以在自然条件下感染猴痘病毒[5],非人灵长类动物和人类可能是猴痘病毒的意外宿主,而啮齿类动物,特别是绳松鼠(Rope squirrels)、太阳松鼠 (Sun squirrels)、非洲巨鼠(Southern giant pouched rat)和非洲睡鼠(African dormouse)被认为是中非和西非地区猴痘病毒的主要宿主[21],但猴痘病毒的确切宿主以及其在自然界中是如何维持循环的仍需要进一步研究。

1977—2015年,研究者对动物中猴痘病毒的流行情况进行多次血清学调查发现,在长尾猴属(Cercopithecus)和疣猴属(Colobus)等非人灵长类动物以及绳松鼠和太阳松鼠等啮齿类动物中存在抗正痘病毒抗体[22-26],啮齿动物中的血清阳性率最高可达66.7%。为了解猴痘在潜在宿主物种中的时空分布,Tiee等[21]对博物馆的1 038份非洲绳松鼠标本进行检测发现,动物猴痘病毒感染最早可追溯到1899年,比 1958年第1例公认的猴痘病毒病例早了近60年,这支持了人类和非人灵长类动物的历史性痘样暴发可能是由猴痘病毒引起的观点。此外,还从西非松鼠(Funisciurusanerythrus,F.anerythrus)、高山非洲松鼠(Funisciuruscarruthersi,F.carruthersi)、库氏非洲松鼠(Funisciuruscongicus,F.congicus)、饰纹非洲松鼠(Funisciuruslemniscatus,F.lemniscatus)和红足非洲松鼠(Funisciuruspyrrhopus,F.pyrropus)5种非洲绳松鼠的93份(9.0%)标本中检测到了猴痘病毒,在此之前,F.carruthersi和F.pyrropus未被认为是猴痘病毒的潜在宿主。2022年8月,柳叶刀杂志报告了首例人将猴痘传播给狗的案例,2位猴痘患者在出现猴痘症状12 d后,其宠物犬也出现腹部脓疱和肛门溃疡等皮肤黏膜病症,研究人员对宠物狗和患者的猴痘病毒基因序列进行分析发现,这2个样本同属于hMPXV-1 B.1谱系[27]。值得注意的是,这是首次在非洲以外地区的动物中发现猴痘病毒感染的病例。随着这次猴痘疫情的扩大,猴痘病毒极有可能在非洲以外地区的物种中建立新的宿主[28]。

2.2 野生动物是猴痘病毒的扩散器 病毒经常在人类和其他物种之间传播。通常情况下,人类很难接触到野生动物,野生动物所携带的病毒也难以传染给人类,但是随着全球化以及人口数量的激增,人类的生活方式发生了历史性的转变,随之而来的动物驯化,导致人类与动物之间的接触发生变化,从而导致了人兽共患病的出现。在过去的几个世纪中,当人类把鼠疫和黄热病带到新大陆时,这些病原体分别以啮齿动物和猴子作为宿主,后来又再次感染人类[28]。

1967年,WHO对动物间的猴痘发生情况进行了调查,在观察到的9起动物猴痘疫情中,有4起确定了明显的动物来源[29]。在1970—1979年报道的47例人感染猴痘病例中,病例常集中发生于猎食野生动物的某些村落[30]。1981—1986年,WHO在刚果民主共和国的猴痘病毒流行地区进行了6年的监测,监测期间共报告了404例人感染猴痘病例,1/3可能与农业和狩猎有关,约3/4的感染病例来源于野生动物[31]。2003年,美国伊利诺伊州、印第安纳州、堪萨斯州、密苏里州、俄亥俄州和威斯康星州报告了71例疑似猴痘病例,经实验室确诊47例,流行病学调查显示,这些病例大多接触过草原土拨鼠,这些草原土拨鼠是由1家宠物机构通过非法捕猎从野外获得的,随后,这些草原土拨鼠与一些携带猴痘病毒的冈比亚巨鼠和松鼠从加纳进口到德克萨斯,并将病毒传播给在中西部多个州作为宠物出售的土拨鼠,最终导致了美国多州猴痘的暴发[32,33]。Yuan等[34]使用动力学模型评估了猴痘在大都市地区的传播风险,结果显示,猴痘病毒的传播与动物宿主(啮齿动物)的丰度和活动水平的季节性变化密切相关,病毒的进化、宿主的流行和环境的变化有可能提高传播效率,一旦动物参与猴痘病毒的传播,人类感染猴痘的风险将进一步增加。

此外,野生动物还可能加速猴痘病毒的变异,一般情况下,病毒不会导致宿主发病,宿主对病毒也具有一定的抵抗力。但当病毒在不同的中间宿主间传播时,为了适应新的宿主,病毒就容易发生变异,从而引起宿主发病。例如,严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)在由人传给白尾鹿后,迅速在鹿群中进行传播,并已经产生多种变异株[35]。回顾猴痘的暴发历史可以发现,猴痘病毒似乎正在不断变异,从最初只在动物间传播,到在动物与人类、人类与人类,甚至人类与动物之间进行传播[27,31,36,37]。多家研究机构对引起此次猴痘病毒暴发的毒株进行测序分析,并与历史样本比对发现,引发当前猴痘疫情传播的毒株属于分支Ⅱ,是2018—2019年地方性流行国家暴发的一个特征明确的进化支[4,38,39],并且出现了多处变异位点,这可能与人际传播相关[40]。然而,由于缺少猴痘病毒在野生动物中的发生和传播等信息,野生动物在猴痘病毒传播和变异中的作用目前还不得而知。动物宿主是控制包括猴痘在内的人兽共患传染病的关键因素,因此,有必要加强野生动物,特别是啮齿类动物中猴痘病毒的监测,避免猴痘病毒的进一步扩散。

3 猴痘的防控

2005年《国际卫生条例》颁布后,WHO曾宣布过6次PHEIC,最近的一次是2020年席卷全球的COVID-19,这些PHEIC给全球带来了巨大的经济损失。猴痘是WHO宣布的第7次PHEIC,这足以表明猴痘可能造成的潜在影响。因此,有必要采取必要措施防止猴痘病毒进入我国。

3.1 加强野生动物中猴痘病毒的主动监测 监测和快速识别疫情对于疫病控制至关重要,猴痘病毒在动物种群中的传播可能会促进新的病毒突变体的产生。我国幅员辽阔,地形复杂,气候多样,野生动物资源丰富,面临猴痘病毒由野生动物向人类传播的风险。鉴于猴痘病毒在动物中的分布情况和潜在的风险,应加强野生动物,特别是啮齿类动物和非人灵长类动物中猴痘病毒的主动监测,寻找猴痘病毒的天然宿主,了解猴痘病毒的生态学、进化和传播动力学,评估猴痘病毒在我国野生动物种群中的传播风险。

3.2 限制涉疫动物贸易 研究发现,在野生动物贸易中,有约1/4的哺乳动物携带75%已知的人兽共患病病毒,这一水平远高于驯化和非贸易的哺乳动物[41]。尽管我国已出台相关法律法规禁止交易和食用野生动物,但一些非法贸易仍然存在,因此,加强对边境口岸易感动物的检疫,禁止从涉疫地区,特别是非洲地区进口啮齿类动物和非人灵长类动物等可能传播猴痘病毒的野生动物,包括宠物。

3.3 提高防范意识 大多数人类感染都是被原发性动物传染引起的。因此,处理疑似或确诊猴痘病毒感染的动物或标本时,应在具备相关条件的实验室由专业从业人员处理。避免无保护地接触野生动物,尤其是生病或死亡的动物。此外,所有含有动物相关制品的食物在食用前必须彻底煮熟。实验室研究人员和可能与易感动物有密切接触的人群应当接种天花疫苗。

4 小结

当病原体从动物传染给人类时,大多数新的传染病就会出现。到目前为止,猴痘病毒来源于哪里,天然宿主又是哪种动物还不得而知,随着猴痘病毒在非洲以外地区的人群中迅速传播,猴痘病毒由人类传染给野生动物同样是一个令人担忧的问题,猴痘病毒极有可能在非洲以外地区的野生动物中建立新的病毒库,就像SARS-CoV-2那样[35,42],这可能为猴痘病毒的变异提供更加便利的条件,使其更适合在人群中传播。

近几十年来,源于野生动物的人兽共患病在世界各地变得越来越重要,仅在过去的20年间,源于野生动物的人兽共患病就导致了几种重要的全球流行病,如埃博拉出血热[43]、中东呼吸综合征[44]和严重急性呼吸综合征[45]以及正在全球肆虐的COVID-19[46]等,这些传染病对人类健康、农业生产和以野生动物为基础的经济和野生动物保护产生了重大影响。分析这些传染病背后的原因可以发现,其中大多数传染病的出现与全球人口激增、当地和国际旅行的频率和速度增加等原因有关,这些因素改变了野生动物宿主和病原体的分布,从而促进了传染病的传播。因此,了解野生动物及其在病原体传播中的作用是了解包括猴痘在内的人兽共患病的流行病学和生态学的重要组成部分,也是有效控制这些传染病的必要条件。