高穎 王銘宇 梁小珍
猴痘是非洲部分地區(qū)的流行病,但自2022年5月初以來(lái),猴痘傳播到許多以前并無(wú)猴痘病例的國(guó)家,如歐洲和美洲的大部分區(qū)域,且大多數(shù)病例出現(xiàn)于以前未接種過(guò)天花疫苗的年輕男—男性行為者中。如果猴痘病毒成為廣泛傳播的人類病原體,則對(duì)公眾健康構(gòu)成的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)進(jìn)一步增加,尤其是增加對(duì)兒童和免疫缺陷癥患者等脆弱群體的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
1958年,丹麥哥本哈根一批從新加坡進(jìn)口用于脊髓灰質(zhì)炎疫苗研究的食蟹猴(即長(zhǎng)尾猴,M. fascicularis)暴發(fā)了非致命性痘樣疾病,引起非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物出現(xiàn)水痘樣皮膚病變,故名“猴痘”。根據(jù)猴的發(fā)病癥狀和分離出的病毒特征分析,確定病原體為天花一類的正痘病毒,命名它為猴痘病毒(monkeypox virus, MPXV)。隨后在美國(guó)、荷蘭、西非和中非等地相繼報(bào)道了感染猴痘病毒的動(dòng)物病例。1970年,剛果共和國(guó)一名9歲的從未接種天花疫苗的兒童成為首例感染猴痘病毒的病例。此后,利比里亞、塞拉利昂、尼日利亞、科特迪瓦等西非和中非國(guó)家也間斷性報(bào)告了猴痘病毒感染人的病例,且越來(lái)越多。1986年,剛果流行地區(qū)首次報(bào)道猴痘病毒人傳人的病例,但即使這樣,由于當(dāng)時(shí)傳播率和致病率都較低,沒(méi)有引起人們重視,因其不構(gòu)成公共健康問(wèn)題而一直被忽視。直到2003年在美國(guó)發(fā)生了第一次猴痘疫情,當(dāng)時(shí)美國(guó)6個(gè)州都報(bào)道了因接觸已感染的寵物草原犬鼠而感染人的病例。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),這些感染者接觸的寵物曾經(jīng)與從加納進(jìn)口到美國(guó)的幾種嚙齒類動(dòng)物關(guān)在一起,而其中一些進(jìn)口動(dòng)物攜帶了猴痘病毒。2018年9月到2019年1月,尼日利亞26個(gè)省暴發(fā)了猴痘疫情,共有311人感染,7人死亡。2018年,英國(guó)和以色列都報(bào)道了尼日利亞的輸入病例。值得關(guān)注的是,當(dāng)時(shí)英國(guó)還報(bào)道了一個(gè)護(hù)理人員在負(fù)責(zé)輸入性感染病人過(guò)程中被感染,再次提供了猴痘病毒人傳人的證據(jù)。英國(guó)和新加坡在2019年、美國(guó)和英國(guó)在2021年,都相繼報(bào)道了尼日利亞輸入的猴痘病例。自2022年5月以來(lái),在歐美等若干猴痘非流行國(guó)家,已發(fā)現(xiàn)多例猴痘病例和聚集性病例,而且在非洲幾個(gè)流行國(guó)家也不斷有猴痘病例的報(bào)告。根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)和美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心的數(shù)據(jù),至今全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)已報(bào)告7萬(wàn)多病例,其中有26例死亡病例。猴痘疫情已成為全球關(guān)注的公共衛(wèi)生問(wèn)題。
猴痘是由猴痘病毒引起的一種人畜共患傳染病,主要發(fā)生在中非和西非的熱帶雨林地區(qū)及其周邊,后來(lái)越來(lái)越多地出現(xiàn)在城市中。猴痘病毒的動(dòng)物宿主包括一系列嚙齒動(dòng)物和非人類靈長(zhǎng)類,如睡鼠、樹(shù)松鼠、長(zhǎng)尾猴、短尾猴等。雖然猴痘病毒最早在猴身上被發(fā)現(xiàn)和命名,但其他動(dòng)物也易于被感染,雖然目前認(rèn)為其天然宿主是嚙齒動(dòng)物,但仍需進(jìn)一步研究和確認(rèn)。
人類主要通過(guò)接觸受感染動(dòng)物的損傷皮膚、血液或體液、被受感染動(dòng)物咬傷或抓傷而受到感染。人與人的傳播則通過(guò)密切接觸感染者的呼吸道分泌物,也可經(jīng)胎盤從母親傳給胎兒。2022年暴發(fā)的猴痘疫情主要發(fā)生在男性同性戀者中,且在精液中也檢測(cè)到猴痘病毒,說(shuō)明猴痘病毒存在通過(guò)性傳播的可能性。
猴痘病毒是一種雙鏈DNA病毒,呈長(zhǎng)方形或橢圓形,與天花病毒、牛痘病毒和痘苗病毒同屬痘病毒科正痘病毒屬。它有2 種不同形式的感染性病毒顆粒:胞內(nèi)成熟病毒顆粒(intracellular mature virion,IMV)和胞外包膜病毒顆粒(extracellular enveloped virion,EEV)。
具有不同形式的感染性病毒顆粒是大多數(shù)正痘病毒的共同特點(diǎn)。成熟顆粒有一個(gè)包含病毒DNA的核心,外圍是側(cè)體,側(cè)體外還有一層內(nèi)膜和表面小管。成熟顆粒最外面包上一層含有8種特異性病毒蛋白的包膜就成為帶包膜的病毒顆粒。
猴痘病毒的基因組約為20萬(wàn)個(gè)堿基對(duì),有190多個(gè)編碼蛋白質(zhì)的開(kāi)放閱讀框。病毒基因組包括中央保守區(qū)域、左右兩邊的末端區(qū)域和左右兩端完全相同的反向末端重復(fù)序列。中央保守區(qū)域與其他痘病毒基因組同源性高,主要編碼參與病毒復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和包裝的蛋白質(zhì);末端區(qū)域的異質(zhì)性較高,主要編碼參與宿主嗜性、病毒毒力和宿主免疫反應(yīng)等病毒致病機(jī)制相關(guān)基因。反向末端重復(fù)序列包含4個(gè)功能未知的基因和一個(gè)富含腺嘌呤和胸腺嘧啶、堿基不完全配對(duì)的發(fā)夾環(huán),后者將兩條DNA鏈進(jìn)行共價(jià)連接。除了與其他痘病毒同源、功能已知的保守基因之外,大多數(shù)基因的功能尚不清楚。通過(guò)病毒基因序列比較分析,猴痘病毒分為兩個(gè)不同的遺傳進(jìn)化分支,即中非(剛果盆地)分支和西非分支,前者更具傳染性,感染后將引起更嚴(yán)重的癥狀,病死率約10%;后者感染性相對(duì)弱一些,病死率約3.6%。
大多數(shù)DNA病毒都不編碼依賴于DNA的RNA聚合酶,它們必須進(jìn)入細(xì)胞核利用宿主細(xì)胞的依賴于DNA的RNA聚合酶來(lái)復(fù)制與轉(zhuǎn)錄病毒DNA基因組。然而,猴痘病毒所屬的痘病毒科是唯一的例外,它能自己編碼依賴于DNA的RNA聚合酶,這樣它進(jìn)入細(xì)胞后無(wú)需進(jìn)入細(xì)胞核,在細(xì)胞質(zhì)中就能完成病毒DNA基因組的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄,從而完成生活周期。
猴痘病毒整個(gè)生活周期如何被調(diào)節(jié),目前研究甚少。有報(bào)道高爾基相關(guān)蛋白復(fù)合體對(duì)于IMV外面包裹雙層膜形成帶包膜的病毒顆粒是必需的;酪氨酸蛋白激酶參與了猴痘病毒IMV釋放形成EEV的過(guò)程。至于兩種不同形式的病毒顆粒EEV和IMV如何感染進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),哪些病毒蛋白和細(xì)胞受體參與,目前只是通過(guò)蛋白組學(xué)以及猴痘病毒與痘苗病毒之間的同源性蛋白進(jìn)行比較分析。推測(cè)猴痘病毒在吸附到細(xì)胞表面過(guò)程中,病毒蛋白A28、H3、A29和E8參與其中:A28結(jié)合細(xì)胞表面的層黏連蛋白,能與A29相互作用,A29和H3結(jié)合細(xì)胞表面的氨基多糖和肝素,而E8則與硫酸軟骨素相結(jié)合。通過(guò)對(duì)痘苗病毒參與入侵細(xì)胞的進(jìn)入融合復(fù)合體(entry fusion complex, EFC)的蛋白組學(xué)分析, 推測(cè)猴痘病毒與痘苗病毒的EFC中的A16、 A21、A28、F9、G3、G9、H2、I2、J5、L1、L5、O3等十幾個(gè)同源蛋白,參與了猴痘病毒進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程[1,2],但每個(gè)蛋白的具體功能還不清楚。
雖然發(fā)現(xiàn)猴痘病毒已有幾十年了,但是猴痘病毒感染人后誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)還沒(méi)有被廣泛研究。猴痘病毒與宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用,主要基于痘苗病毒和其他正痘病毒的研究,以及猴痘病毒在少量動(dòng)物模型中的研究進(jìn)行推測(cè)。先天免疫反應(yīng)是抵御病毒感染的第一道防線,在病毒感染誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。在猴痘病毒感染人的過(guò)程中,單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、自然殺傷性(NK)細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞等先天免疫細(xì)胞的作用尚不清楚。體內(nèi)和體外的感染模型研究表明,單核細(xì)胞是痘病毒感染的初始靶細(xì)胞,單核細(xì)胞和人M2樣巨噬細(xì)胞在痘苗病毒的感染與擴(kuò)散中非常重要。與此相一致,在被猴痘病毒感染后,在有肺炎癥狀的食蟹猴中也觀察到單核細(xì)胞被招募到感染位點(diǎn),說(shuō)明單核細(xì)胞在猴痘病毒感染致病過(guò)程中有潛在作用。在感染猴痘病毒的恒河猴的外周血和淋巴結(jié)中觀察到NK細(xì)胞顯著性擴(kuò)增,但是NK細(xì)胞的遷移能力和活性卻被嚴(yán)重抑制;更重要的是,發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞數(shù)量的差異是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)室雜交小鼠不易感而CAST/EiJ小鼠對(duì)猴痘病毒易感的重要原因之一[3,4],這提示了NK細(xì)胞在猴痘病毒感染過(guò)程中的重要性。此外,有研究表明血液中較低的中性粒細(xì)胞也與動(dòng)物感染猴痘病毒后的死亡率有相關(guān)性。這些都表明先天免疫細(xì)胞在猴痘病毒感染與致病過(guò)程中有重要作用。
除了先天免疫細(xì)胞,在感染猴痘病毒的食蟹猴和人中,都引起了系統(tǒng)性的細(xì)胞因子反應(yīng),IL-2、IL-6、IL-8、CCL5等細(xì)胞因子顯著提高。比較嚴(yán)重與輕微癥狀的患者發(fā)現(xiàn),IL-2R、 IL-10、GM-CSF和CCL5在嚴(yán)重的患者中明顯升高,而IL-6則降低[5],提示輔助性T細(xì)胞2的免疫反應(yīng)可能與猴痘病毒感染引起的疾病嚴(yán)重性存在一定聯(lián)系。
猴痘病毒感染引起的抗體反應(yīng)目前只局限于少量的臨床分析。分析美國(guó)2003年暴發(fā)的猴痘疫情,發(fā)現(xiàn)猴痘病毒感染后,在皮疹出現(xiàn)的一周內(nèi),不論以前是否接種過(guò)天花疫苗,都能檢測(cè)到IgM和IgG,總IgG反應(yīng)在接種和未接種疫苗的人群中沒(méi)有明顯差別,皮疹出現(xiàn)100多天后還能檢測(cè)到IgG。雖然IgM在未免疫的個(gè)體中反應(yīng)更快,而且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng) (126天:77 天),但是反應(yīng)趨勢(shì)在未接種和接種過(guò)天花疫苗的人群中一樣,都有一個(gè)明顯的急性反應(yīng)期,皮疹出現(xiàn)第2周IgM水平明顯升高隨后降低[6]。此外,相較于輕癥患者,中度和嚴(yán)重的患者有更高的IgM反應(yīng)和更低的IgG反應(yīng)。對(duì)2007—2011年剛果共和國(guó)猴痘病毒感染者群體分析發(fā)現(xiàn),相對(duì)于只有IgG反應(yīng)的個(gè)體,同時(shí)有IgG和IgM反應(yīng)的感染者有更嚴(yán)重的癥狀。這些預(yù)示猴痘病毒感染后,IgM反應(yīng)可能與癥狀的嚴(yán)重程度相關(guān)。由于分析的人群數(shù)目有限,需要對(duì)更多感染人群進(jìn)行分析驗(yàn)證。
目前缺乏關(guān)于猴痘病毒感染后誘導(dǎo)的T細(xì)胞免疫反應(yīng)或T細(xì)胞在猴痘病毒感染致病中的作用的研究。一個(gè)HIV-1感染的患者在抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療后,CD4+ T細(xì)胞恢復(fù)到正常數(shù)目,雖然感染了猴痘病毒,但沒(méi)有引起嚴(yán)重的疾病,預(yù)示CD4+ T細(xì)胞可能減輕了猴痘癥狀的嚴(yán)重程度[7]。在感染猴免疫缺陷病毒(SIV)的恒河猴中,CD4+ T細(xì)胞的數(shù)目很低(細(xì)胞數(shù)少于300/毫升),接種天花疫苗后不能產(chǎn)生病毒特異性的IgG,再感染猴痘病毒后導(dǎo)致死亡,說(shuō)明CD4+ T細(xì)胞在天花疫苗免疫恒河猴后誘導(dǎo)保護(hù)性抗體的產(chǎn)生,在抵抗猴痘病毒的致死性感染中起關(guān)鍵作用[8]。
正痘病毒有很多基因參與病毒識(shí)別、細(xì)胞凋亡和免疫調(diào)節(jié)等免疫逃逸功能。除了編碼與其他痘病毒功能同源的免疫逃逸蛋白參與調(diào)節(jié)各種信號(hào)通路之外,猴痘病毒還有其特異的免疫逃逸機(jī)制。區(qū)別于痘苗病毒,猴痘病毒在體外感染巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、海拉細(xì)胞等各種人類細(xì)胞時(shí),會(huì)選擇性抑制激活先天免疫反應(yīng)信號(hào)通路中有重要作用的宿主基因,如干擾素誘導(dǎo)基因的表達(dá)。而且能在I型干擾素IFN-α存在的條件下進(jìn)行正常的復(fù)制。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),猴痘病毒編碼的I型干擾素結(jié)合蛋白(IFNα/βBP)能結(jié)合到宿主細(xì)胞膜上抑制I型干擾素信號(hào)通路。此外,猴痘病毒感染恒河猴后雖然能誘導(dǎo)NK細(xì)胞的擴(kuò)增,但是明顯抑制NK細(xì)胞的殺傷功能[9]。不同于痘苗病毒和牛痘病毒,猴痘病毒還能通過(guò)抑制T細(xì)胞的激活,逃逸抗病毒CD4+ T 和CD8+ T細(xì)胞的免疫識(shí)別和反應(yīng)[10],可能以此用于促進(jìn)病毒在感染宿主體內(nèi)的擴(kuò)散。隨后發(fā)現(xiàn)猴痘病毒編碼的197和D14L蛋白在抑制T細(xì)胞功能上發(fā)揮重要作用。這些研究說(shuō)明猴痘病毒已經(jīng)演化出多種特異的逃逸宿主先天免疫和適應(yīng)性免疫的機(jī)制。
猴痘病毒從感染到出現(xiàn)癥狀的潛伏期是5~21天,感染者的臨床癥狀類似感染天花病毒,初期有發(fā)熱、頭痛、肌痛等癥狀,發(fā)燒后會(huì)出現(xiàn)皮疹,主要集中在面部和四肢,也會(huì)影響口腔黏膜、生殖器結(jié)膜和角膜等處。區(qū)別于天花病毒,猴痘病毒感染表現(xiàn)出的最顯著特征是淋巴結(jié)腫大,并誘導(dǎo)出更有效的免疫識(shí)別和免疫反應(yīng)。
猴痘是一種自限性疾?。礋o(wú)需治療,患者會(huì)自愈),癥狀維持2~4周。嚴(yán)重病例多見(jiàn)于兒童和免疫缺陷的個(gè)體。猴痘并發(fā)癥與后遺癥包括呼吸道與胃腸道疾病、腦炎、敗血癥和視力喪失。與接種過(guò)天花疫苗的人群相比,未接種疫苗的個(gè)體癥狀更嚴(yán)重,并發(fā)癥也相對(duì)更普遍。
雖然目前還沒(méi)有猴痘病毒疫苗,但通過(guò)若干觀察性研究表明,天花疫苗有很好的交叉保護(hù)效果,對(duì)預(yù)防猴痘病毒感染的有效率達(dá)85%,還能減輕猴痘癥狀。目前上市用于預(yù)防猴痘病毒感染的疫苗有三種:兩種是美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市的ACAM2000和IMVAMUNE(US)/IMVANEX (Europe),前者不良反應(yīng)大、在免疫缺陷人群中會(huì)引起嚴(yán)重疾病甚至死亡,后者不良反應(yīng)相對(duì)較小、反應(yīng)快且有較長(zhǎng)的保護(hù)持久性。第三種是日本批準(zhǔn)上市的LC16m8 ,不良反應(yīng)較小。
抗病毒藥研制方面,根據(jù)動(dòng)物模型研究的數(shù)據(jù),兩種為預(yù)防天花研發(fā)的抗病毒藥被美國(guó)FDA授予許可用于猴痘。其中Brincidofovir通過(guò)抑制病毒DNA基因組復(fù)制,起到抗病毒作用,對(duì)其他大部分雙鏈DNA病毒也有一定效果;而Tecovirimat則是正痘病毒保守的、胞外病毒顆粒EEV形成所需的膜蛋白p37的靶向抑制劑。p37蛋白在痘苗病毒中由F13L基因編碼,而在猴痘病毒中則由C19L基因編碼。Tecovirimat 不會(huì)抑制和影響正痘病毒DNA基因組的復(fù)制、病毒蛋白的合成以及成熟病毒顆粒IMV的形成,只會(huì)抑制胞外病毒顆粒EEV形成和釋放,從而抑制病毒在宿主體內(nèi)的擴(kuò)散達(dá)到抗病毒目的。2022年猴痘疫情的臨床數(shù)據(jù)顯示,Brincidofovir不但有嚴(yán)重的毒性,而且在猴痘患者中沒(méi)有觀察到任何有益的治療效果。相比而言,Tecovirimat安全性更好,無(wú)明顯不良反應(yīng),能降低病毒載量、加速患者康復(fù)。
經(jīng)過(guò)全球疫苗接種和防控措施,天花于1980年在全球范圍被宣布消滅。天花能通過(guò)接種疫苗被根除的重要原因之一是,除了人類之外,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)天花能感染其他動(dòng)物。然而,與天花不同的是,猴痘病毒能感染各種動(dòng)物,所以,很難像天花那樣,經(jīng)過(guò)全球接種疫苗來(lái)根除猴痘病毒。即使現(xiàn)有天花疫苗在猴痘病毒感染上有比較好的交叉保護(hù)作用,也還是需要對(duì)動(dòng)物貿(mào)易開(kāi)展猴痘病毒檢測(cè),降低人畜傳播和人際傳播的風(fēng)險(xiǎn)。并且加強(qiáng)猴痘病毒感染與致病機(jī)制的研究,優(yōu)化現(xiàn)有疫苗,為風(fēng)險(xiǎn)人群提供更好的防疫保護(hù)措施。
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