Half the truth is often a great lie.

1918年西班牙流感,最致命的流行病

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“西班牙流感”1918年出现,1920年消失。对一百年前这场席卷全世界的流感,我们普通人了解甚少,或者说根本不关心,如果不是一场新的疫情出现在我们身边。过去我对它的了解仅止于早年阅读茨威格的故事《一个陌生女人的来信》,“陌生女人”临死前描述了自己和儿子的病情:头痛、四肢酸痛和持续高烧;还提到“现在流感挨家挨户地蔓延”。另外还从《顾维钧回忆录》中读到他的妻子唐宝玥——当时国务总理唐绍仪的女儿也死于这场流感。

据美国疾控中心(CDC)网站,1918年在全世界范围内大爆发的这场流感有五亿人染病,占当时世界人口十八亿的近三分之一,至少五千万人死亡,死亡率高达百分之十,仅美国死亡人数就有六十七万五千。此前或此后发生的任何流行病都没有这么高的死亡率,因此西班牙流感被称为“人类有史以来最致命的疫情”。西班牙流感的特征是传染力极强。首个病例出现在美国,1918年3月,堪萨斯州某军营里有一百名士兵发病,一周之内病例就增加了五倍。另外一个特征是十五至三十四岁之间的青壮年死亡率高,这场疫情使得美国整体寿命降低了十二年。科学家认为一战末期各国士兵的调动和返乡,是将这场疫情传播到世界各地的主要因素之一。从我们普通人的角度来看,持续四年的残酷战争破坏了生态平衡,导致饥荒,使人们普遍健康水平下降,免疫力低下,可能也都是使病毒有机会进攻并失控的原因。当时医疗条件和设备缺乏,抗生素尚未发明(1928年首次发明青霉素),医生没有有效的手段来对付一种危害严重的病毒导致的炎症,也是死亡率极高的原因。

西班牙流感病毒肆虐之后就销声匿迹再也没有出现,科学家希望通过重组病毒来解释当年的病毒起源,并且为将来可能发生的疫情做好防备。美国CDC网站上辟有专门栏目详细介绍这场疫情的始末以及一百年来科学家为追根寻源做出的努力,其中有一文非常值得推荐:《最为致命的流感:1918流行病毒的发现和重组全叙述》(The Deadliest Flu: the Complete Story of the Discovery and Reconstruction of the 1918 Pandemic Virus)。该文由道格拉斯·约顿(Douglas Jordan)撰写,记述了科学家如何从1918年流感病亡者遗体上获取病毒,进行基因排序,重组病毒并且在小白鼠身上实验,了解这一致命病毒的来龙去脉和致病机理。

开始研究的关键地点是阿拉斯加的海边小村庄布莱维格·米逊,该村庄现有近四百人,1918年感染流感病毒前有八十个成年居民,大多数是因纽特人。疫情发作时,病毒流传至这个偏僻小村,或者是坐狗拉雪橇从附近城市来村里售货的商人,或者是邮递员带来的。1918年11月15至20日的短短五天时间内,村里有七十二位成年人死亡。死者全都埋葬在村旁一个小山坡上的集体大坟墓里,长年冰冻状态,无人去动,直到1951年。约翰·胡尔丁(Johan Hultin)是一位瑞典微生物学家,当时二十五岁,是爱荷华大学的博士生。他认为有可能在这个集体坟墓中找到病毒的踪迹,也许冰封在病死村民的器官组织中。他获得村中长者的许可发掘坟墓,参与挖掘工作的还有几位大学同事。挖掘工作花了几天时间,他们必须先用篝火融化冻土才能挖掘。因极寒天气,有些遗体保存不错,有具小女孩的遗体保存完好,连同身上的蓝色连衣裙和头上的红色发带都原封不动。最后他们共从五具遗体上获得肺器官组织,千辛万苦将其从阿拉斯加带回爱荷华大学的实验室。当时条件很差,胡尔丁乘坐的是DC-3螺旋桨飞机,中途多次停靠加油。飞机每次停留他都下飞机用灭火器的二氧化碳来重新冰冻肺器官组织,噪声引起同机乘客和其他人的侧目。回到实验室后,他尝试将肺组织插入鸡蛋中让病毒生长,最终没有成功。从网站文章介绍看,当时的实验条件极为简单,科学家甚至要用嘴通过吸管将病毒吸取到试管里,现在这种方式已经杜绝。

直到四十六年之后,胡尔丁才得到第二次机会追踪病毒。1997年他在《科学》杂志上读到署名杰弗里·陶本博格(Jeffery Taubenberger)等人的论文——《1918年西班牙流感病毒的初始基因特征》(Initial Genetic Characterization of the 1918 “Spanish” Influenza Virus)。当时陶本博格是位年轻的分子病理学家,就职于华盛顿特区军事病理学院。论文谈到他和团队正在给病毒基因组的一部分排序。我们熟悉的DNA是双链结构,决定几乎所有生物的基本基因特征,而流感的基因组由单链核糖核酸(RNA)构成。陶本博格的团队成功地从当年驻扎在南卡罗莱纳州福特杰克逊一位死于流感的二十一岁士兵的肺组织里提取了病毒的RNA。这位士兵1918年9月20日因感染流感和肺炎入院,六天后死亡。当时保留了他的肺组织样本以备将来研究使用。科学家从病毒八个基因部分的四个中排列出病毒RNA的九个片段,这项研究并不代表整个病毒基因组的完整序列,但提供了迄今为止最清楚的病毒画面。基于这个1997年组合的病毒序列数据,陶本博格和团队最初认为病毒是一种新型流感A(H1N1)病毒,源自人类和猪,而非禽类。

胡尔丁致信陶本博格,询问是否有兴趣让他再次去那个阿拉斯加小村庄获取流感死者遗体的肺组织,他得到肯定回答一周之后就启程了。他几乎没有什么工具,甚至问妻子借了一把园艺剪刀。他再次获得村委会许可,并且在当地聘请了帮工参加挖掘。这一趟他自费三千二百美元,共挖掘了五天,成绩斐然。

埋葬在七英尺深处冻土中的是一具女子遗体,胡尔丁称为露西。她生前肥胖,死时大约二十多岁,因流感并发症而亡,肺完整地保存在冻土中。胡尔丁将其置于保存液里,运送给陆军病理学院的陶本博格和同事。十天之后他收到电话确认,从露西的肺组织中获取了阳性基因物质。这次研究结果发表在1999年国家科学院2月会议论文集,题为“1918西班牙流感病毒血凝素基因的起源和进化”,陶本博格被列为合作作者。该文描述了如何进行1918病毒的血凝素(HA)基因排序。

流感病毒的HA基因决定病毒HA表面蛋白的性质,这些HA表面蛋白允许流感病毒进入并且感染健康的呼吸道细胞。HA 免疫系统产生的抗体也以HA为靶向来抵抗炎症。现代流感疫苗就是通过以流感病毒独特的HA为靶向来起到作用。1999年的研究中,科学家成功地排列出1918病毒的全部HA基因序列。他们使用了从那位二十一岁士兵、露西和另一位曾驻扎于纽约某兵营的士兵遗体中获取的病毒RNA片段。这第三位病人1918年9月23日因流感入住军营医院,病情发展迅速,9月26日因严重呼吸衰竭死亡。

基因排序的结果表明1918病毒的原型曾在1900和1915年之间的某个时段感染人类。科学家注意到1918病毒的HA基因经过了一些哺乳动物的修改,而非禽类修改,因分析方法不同呈现出更具人类或者猪的特征。叶缘基因分析认为1918病毒的HA位于哺乳动物进化枝的根基之内和周围,这意味着它可能是所知最早感染哺乳动物的流感病毒的原型或者与其相关。但是研究者也认为病毒有可能从禽类病毒那里获得其HA,但不能肯定病毒在某种哺乳动物宿主身上适应了多久才最后以流行病形式出现。

1918病毒序列同现有类型最接近的是A/SW/Iowa/30,这是最早的典型猪流感类型。当代禽流感病毒类型与1918流行病毒差异很大,然而研究者没有1918疫情同时期的禽类病毒类型可作比较。1918病毒的HA1只有四个糖基化位点,不同于现代人类HA,后者通过抗原性漂移而积累了另外五个糖基化位点。糖基化位点是流感病毒起作用的关键,而增加的位点则是病毒适应人类宿主的方式。但是研究者没有发现1918病毒的HA有任何变异可用来解释其非同寻常的毒性。

与现代剧毒禽流感类型,例如禽流感A(H5)和(H7)病毒不同,1918病毒的HA不具有“裂解位点”变异,这是公认的剧毒性基因标志。将氨基酸插入HA裂解位点可以使流感病毒在正常宿主细胞外的组织中生长。在缺乏这样明显标志的情况下,科学家认为1918病毒的剧毒性可能有多种基因因素。

随后发表的论文《1918西班牙流感病毒基因的特征》述了如何进行1918病毒的神经氨酸酶(NA)基因排序。在流感病毒中,神经氨酸酶基因负责编码病毒NA表面蛋白,流感病毒NA表面蛋白使得流感病毒逃离受到感染的细胞,感染其他细胞,因此在传播流感感染中起到重要作用。研究者注意到免疫系统也以NA为靶向,针对NA的抗体不能防止炎症,但的确在相当程度上限制了病毒扩散的能力。

研究者根据从露西遗体上获得的病毒样本排列出了1918病毒NA的完整编码。研究者发现1918病毒的NA基因与哺乳动物和飞禽流感病毒类型共有多种序列和结构特征。叶缘基因分析表明1918病毒曾经居于哺乳动物和飞禽之间,意味着有可能是在1918疫情不久之前引入哺乳动物。而且,从露西遗体中获取的1918病毒的NA表明它与随后所有猪和人类分离物的原型非常相似。

总之,叶缘基因分析似乎表明1918病毒NA的最终来源是自然中的飞禽,但研究者无法确定从禽类源头过渡到病毒最后流行病形式的路径。研究者也无法找出1918NA任何一种的单个特征能够解释其剧毒性。例如,在一些现代流感病毒中,在氨基酸146中,NA 的一个糖基化位点的缺失导致剧毒性以及病毒攻击小白鼠的神经系统。但是在1918病毒的NA中并未发现这种变异。

后续各种研究还详述了对病毒其他基因的研究结果(流感病毒有八个基因)。至2005年,科学家最终完成了长达近十年的1918病毒基因组完整排序的全部过程。

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