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文章信息
- 张海林
- ZHANG Hai-lin
- 我国蝙蝠携带新发现病毒的研究进展
- Research progress on natural infection of bat with the emerging viruses in China
- 中国媒介生物学及控制杂志, 2015, 26(3): 223-227
- Chin J Vector Biol & Control, 2015, 26(3): 223-227
- 10.11853/j.issn.1003.4692.2015.03.002
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文章历史
- 收稿日期:2015-05-18
蝙蝠属于翼手目,是哺乳动物纲中第二大目,其种类和数量仅次于啮齿目,是唯一能飞翔的哺乳动物类群,分布几乎遍及两极以外的世界各地,以热带地区的种类和数量最为丰富。蝙蝠物种丰富,分布广泛,与人类关系密切,是多种人兽共患病病毒病原的自然宿主,目前已从蝙蝠中发现至少130种病毒。20世纪70-90年代,世界各地从蝙蝠中分离到许多种类的虫媒病毒,表明蝙蝠是虫媒病毒的重要储存宿主[1]。近10多年,一些对人畜具有高致病性的病毒相继在蝙蝠中被发现,如SARS样冠状病毒(Severe acute respiratory syndrome-like coronavirus,SARS-like CoV)、狂犬病病毒(Lyssaviruses)、尼帕病毒(Nipah virus)、亨德拉病毒(Hendra virus)、埃博拉病毒(Ebola virus)、马尔堡病毒(Marburg virus)和中东呼吸道综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus,MERS CoV)等[2, 3, 4, 5]。新发病毒(Emerging viruses)给人类健康和生命带来较大威胁,从人类健康和蝙蝠生态学角度来看,研究蝙蝠所携带新发病毒及其与疾病关系和潜在危害性均有重要公共卫生意义。
我国幅员辽阔,生态环境复杂多样,蝙蝠种类多,分布广,掌握我国蝙蝠携带病毒状况,对疾病防治有重要意义。20世纪80和90年代,我们曾从云南省蝙蝠脑组织和血液中分离到流行性乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus),还从云南和海南省蝙蝠中分离到基孔肯雅病毒(Chikungunya virus),并在蝙蝠血清中检测到多种虫媒病毒抗体[1]。2004年以来,香港大学、中国科学院武汉病毒研究所、军事医学科学院军事兽医研究所、中国医学科学院病原生物学研究所、中国疾病预防控制中心传染病预防控制所、云南省地方病防治所和成都军区疾病预防控制中心等单位相继在我国开展蝙蝠携带病毒的研究,现将相关研究进展综述如下。 1 SARS 样冠状病毒
2002-2003年,中国乃至亚洲发生SARS大流行,当时的一些研究认为SARS冠状病毒(SARS CoV)可能来自果子狸,但认为,果子狸仅在SARS CoV流行期间起到扩散宿主作用,而不一定是自然储存宿主。随后,一些学者开展了溯源研究。Lau等[6]于2004和2005年在香港地区采集蝙蝠(Chinese horseshoe bat)肛拭子等标本,从中检测到SARS相关冠状病毒(SARS-CoV-related)的全基因序列,被命名为bat-SARS-CoV。该病毒与来自SARS患者和果子狸的SARS CoV同源性较高,认为它们拥有SARS-CoV的共同祖先。同期,Li等[7]从我国蝙蝠标本中检测到SARS-like CoV的全基因序列,提示蝙蝠可能是SARS CoV的自然宿主。最近,Ge等[8]在云南省昆明市的菊头蝠(Rhinolophus affinis)中分离到一种新型SARS-like CoV,此为首次从蝙蝠中分离出活的SARS-like CoV,全基因组序列分析表明,该病毒与2002-2003年流行的SARS CoV密切相关,并发现从蝙蝠分离的这株病毒能与人类SARS受体ACE2结合,表明该病毒可以直接从蝙蝠传播至人类[8]。
最近,He等[9]在云南省蝙蝠体内检测出一种新型SARS-like CoV,全基因组序列测定与抗原性分析表明该病毒具备感染人的能力,推断其很可能是SARS CoV的祖先,为探讨SARS 来源提供了重要参考数据。该SARS-like CoV于 2011年采自云南省保山市隆阳区的一个岩洞中的菊头蝠。另外,Yang 等[10]从2011年采自云南省的蝙蝠(犬吻蝠)中也检测到新型SARS-like CoV,基因序列分析表明,该病毒与SARS CoV有较近的亲缘关系。此外,在我国一些省(自治区)的蝙蝠血清中还检测到SARS CoV抗体或核酸[2]。
以上研究结果表明,云南省多地以及其他部分省(自治区)和香港地区的蝙蝠中存在不同类型的新型SARS-like CoV的自然感染,更有意义的是,实验证实这些SARS-like CoV具有感染人的能力[8, 9]。由此认为,此类病毒可以在蝙蝠中或在更多的野生动物之间相互传播和保存,并很有可能通过蝙蝠和其他动物将病毒传播给人。对SARS-like CoV在蝙蝠中的传播应引起高度重视,今后应加强蝙蝠和其他野生动物携带SARS CoV的监测,及时掌握此类病毒在自然界的分布及遗传变异状况,防止SARS卷土重来。此外,进一步加强重症肺炎的监测是医疗和疾病控制机构当前面临的重要任务。 2 其他冠状病毒
冠状病毒主要包括Alphacoronaviruse、Betacoronavirus、Gammacoronavirus和Deltacoronavirus共4大类,近几年新型冠状病毒不断被发现[11, 12],冠状病毒的研究日显重要。Woo等[13]在香港地区的蝙蝠中检测到多种类型的冠状病毒,并发现不同种类蝙蝠携带的冠状病毒有明显差异。He 等[9]在云南省多地的蝙蝠标本中检测到20多个冠状病毒阳性样本,它们具有基因多样性特点。虽然,目前未能确定这些冠状病毒与疾病的关系,但证实自然界蝙蝠确实能够携带多种类型的冠状病毒。由此认为,在蝙蝠群或不同蝙蝠种之间或它们与其他动物之间存在着冠状病毒相互传播,而这种跨种传播是否会导致病毒变异进而引起人类疾病应予以关注,因蝙蝠作为许多冠状病毒的储存宿主已得到公认,其医学重要性不能忽视。
中东呼吸系统综合征(Middle East respiratory syndrome,MERS)的病原为MERS CoV,目前该病毒的传播来源不清楚,但一些研究认为与蝙蝠有关,而有的学者又认为蝙蝠不太可能将该病毒直接传染给人,但作为储存宿主的可能性较大。最近,Ithete等[14]从南非的蝙蝠中检测到MERS相关冠状病毒(MERS-related betacoronavirus);Yang等[15]从我国西南地区的蝙蝠中也检测到MERS相关冠状病毒,提示我国蝙蝠中可能存在类似MERS CoV。最近的研究发现,感染人的MERS CoV可能与中东地区的单峰骆驼有关[16, 17],骆驼能携带多种类型的冠状病毒[12]。Azhar等[18]从骆驼中检测到一种新型冠状病毒,全基因序列分析表明,该骆驼中的病毒与一例死于MERS患者的病毒有100%的同源性,该患者曾经与此骆驼有过密切接触。此研究提供了骆驼可将MERS CoV传播到人的证据。
MERS已成为中东乃至全球性公共卫生问题,开展MERS的防控也是我国当前面临的重要任务。因此,开展宿主动物监测,掌握相关家畜和野生动物如骆驼、牛、羊、蝙蝠等自然感染MERS CoV及其相关病毒状况,包括病原学、分子生物学和血清抗体调查,及时发现宿主动物并采取防控措施,对预防人的感染有重要意义。我国西北和西南地区家养和野生动物中MERS CoV的监测应该作为重点,此外,相关病例监测也非常重要。 3 肝炎病毒
肝炎病毒科(Hepadnaviridae)包含正嗜肝病毒属(Orthohepadnavirus)和禽肝病毒属(Avihepadnavirus),前者可感染人类和多种哺乳动物,后者主要感染禽类和鸟类。以往研究表明,肝炎病毒的宿主动物种类较为有限,He等[19]首次从与中国云南省相邻的缅甸边境地区的蝙蝠体内分离到新型肝炎病毒,并将其命名为蝙蝠肝炎病毒(Bat hepatitis virus,BtHV),并阐明了这一新病毒的遗传多样性。该病毒属于嗜肝病毒属成员,与人类疾病关系尚不清楚。 4 轮状病毒
A组轮状病毒(Group A rotaviruses,RVA)是引起婴幼儿严重急性腹泻和肠胃炎最重要的病原体,全球每年估计有45万人因感染该病毒而死亡[20]。RVA为呼肠孤病毒科(Reoviridae)轮状病毒属(Rotavirus)[21],人类和许多动物包括马、猫、犬、猴、鼠、牛、猪和鸟类可作为该病毒的宿主动物。2010年,Esona等[22]首次报道了来自非洲果蝠(Eidolon helvum)的RVA部分基因组序列特征。2012年,He等[23]首次从采自云南省的菊头蝠中分离到2 株新型RVA,它们能引起乳小白鼠发病和死亡,全基因组序列分析表明,该病毒与以往来自人和其他动物的轮状病毒亲缘关系较远,但可能与猫/犬轮状病毒的起源进化有关。通过生物信息学分析发现,该地区的蝙蝠轮状病毒可能是造成东南亚国家个别儿童腹泻的病原体的祖先。 5 汉坦病毒
汉坦病毒(Hantavirus,HV)属于布尼亚病毒科(Bunyaviridae)汉坦病毒属(Hantavirus),HV是人类疾病的重要病原体,人类感染HV可导致肾综合征出血热(hemorrhagic fever with renal syndrome,HFRS)和汉坦病毒肺综合征(hantavirus pulmonary syndrome,HPS)[24]。目前HV至少可分为40个血清型/基因型,并证实至少有22个型的HV可引起人类疾病。啮齿动物是HV的主要储存宿主和传染源。Weiss等[25]从捕自塞内加尔的一种属于裂颜蝠科(family nycteridae)的蝙蝠中检测到HV基因序列,Arai等[26]从捕自越南的称为Pomona roundleaf bat(Hipposideros pomona)的食虫蝙蝠中检测到一种新的HV,命名为Xuan Son virus (XSV)。最近 Guo等[27]从我国浙江省龙泉地区的中菊头蝠和湖北省武汉市黄陂地区的普通伏翼蝠(Pipistrellus abramus)中检测到HV全序列,与目前国际上已知的HV在氨基酸序列上均存在7%以上的差异,符合国际病毒分类委员会制定的布尼亚病毒科病毒新种的分类标准,确定为汉坦病毒属的两个独立新种,分别命名为龙泉病毒(Longquan virus)和黄陂病毒(Huangpi virus)。在浙江省龙泉地区还发现,不仅菊头蝠能携带龙泉病毒,中华菊头蝠(Rh. sinicus)与单角菊头蝠(Rh. monoceros)也能携带该病毒,当地蝙蝠龙泉病毒携带率为5.3%。表明除食虫目与啮齿目动物外,翼手目动物也是HV的宿主。分子进化分析还发现,翼手目与食虫目动物携带的HV在进化树上处于祖先支位置,表明其进化上早于由啮齿类动物携带的HV,在HV进化中起到了重要作用。 6 埃博拉病毒和马尔堡病毒
埃博拉病毒和马尔堡病毒均属于丝状病毒科(Filoviridae)丝状病毒属(Filovirus),均能引起严重的人类疾病。以往的研究证实,蝙蝠可作为这两种病毒的储存宿主[28]。最近,在非洲和亚洲(菲律宾和孟加拉国)的果蝠中多次检测到埃博拉病毒的基因序列或抗体[29, 30],还从蝙蝠中分离到马尔堡病毒。一些埃博拉病毒病患者曾经有蝙蝠接触史,有的还认为蝙蝠可通过摄食活动将病毒感染灵长类等动物,后者再将病毒传播给人类。流行病学调查发现人类暴发患病的区域恰与北非果蝠的活动范围相一致。Yuan等[31]在我国一些省份采集到蝙蝠血清标本843份,用他们建立的ELISA法检测蝙蝠血清中的埃博拉病毒抗体,结果阳性32份,其中10份经western blot analysis法检测也得到证实,首次报道了我国蝙蝠中可能存在丝状病毒感染。 7 尼帕病毒
尼帕病毒属副粘病毒(Paramyxovirus)。1998-1999年,该病首次在马来西亚暴发并从猪及与病猪接触而被感染的人身上分离到该病毒。马来西亚和孟加拉国该病暴发调查发现,猪和人间的疫情与蝙蝠密切相关,多种蝙蝠可携带该病毒且感染率较高,认为蝙蝠是尼帕病毒的自然储存宿主。最近,邻近国家越南、柬埔寨和泰国的果蝠中也检测到该病毒抗体[32, 33]。Li 等[34]从采自我国各地的692份蝙蝠血清标本中检测到该病毒ELISA抗体阳性33份,其中25份中有17份经western blot analysis法检测得到进一步证实,提示我国蝙蝠等野生动物中可能存在该病毒传播,加强我国野生动物和家畜的监测具有重要意义。 8 其他病毒
我国学者采用病毒分离、病毒基因测序等方法,从我国多种蝙蝠中检测到除上述病毒以外的较多种类的病毒。如腺病毒(Adenovirus)及其相关病毒(Adeno-associated viruses)在蝙蝠中感染率较高,不仅发现新型腺病毒并证实该类病毒具有遗传多样性特点[35, 36, 37]。蝙蝠中还发现新的呼肠孤病毒(Orthoreovirus)[38]、圆形病毒(Circovirus)、totivirus-like virus、反转录病毒(Retrovirus )和副粘病毒(Paramyxovirus)等的感染[39, 40, 41]。Ge等[42]和He 等[43]通过高通量测序和宏基因组分析,发现蝙蝠中携带有包括脊椎动物病毒、昆虫病毒、植物病毒等较多的病毒种类。最近,我们课题组通过高通量测序技术结合病毒分离鉴定方法,全面调查了云南省蝙蝠携带病毒病原生态学本底,新发现57种哺乳动物病毒,鉴定了18种新病毒,包括分离到多种新型布尼亚病毒和呼肠孤病毒(Reoviruses),并公布了水泡性口炎病毒、腺病毒、星状病毒、圆环病毒、博卡病毒(Bocavirus)和Alphacoronaviruse等10余种病毒的全基因组序列,相关研究仍在进行中。 9 结 语
新发传染病(Emerging Infectious Diseases)暴发或流行大多由动物源性病原体尤其是野生动物中的未知新病原体引起。一般来说,新发病毒从动物宿主经跨种间传播,使病毒更容易感染人类,而人一旦感染病毒很容易导致“人-人”传播和疾病的暴发和大流行,如SARS和埃博拉病毒病。蝙蝠物种丰富,分布广泛,许多新发生的病毒性传染病与蝙蝠的关系十分密切,加之蝙蝠具有群居性及长途飞行能力,更利于新发现病毒的播散[4],尤以果蝠具有长距离飞翔能力,可飞行2000~3000 km。因此,蝙蝠在SARS CoV、其他冠状病毒、埃博拉病毒、汉坦病毒及其他病毒传播和扩散中的公共卫生意义较为重要,如蝙蝠很有可能通过迁飞将埃博拉病毒从非洲传播到亚洲并引起疾病流行。我国自然生态环境复杂,云南省乃至广大南方地区具有生物多样性的特点,不仅具有蝙蝠种类多,分布广的特点,而且从蝙蝠中发现的多种重要病毒与人类相关疾病的病毒病原密切相关,对蝙蝠在新发现病毒的保存和传播中的作用应引起高度重视。由于森林的减少,环境的污染,蝙蝠的栖息地不断减少及被人类破坏,导致蝙蝠生态学改变及与人类接触更加频繁,另外,病毒宿主动物的变化也会引起病毒变异,因此,加强自然环境的保护,维护生态平衡,加大对蝙蝠及其与疾病关系的监测力度,预防和减少各类疾病的发生是当前面临的重要任务。
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