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兹卡疫情蔓延至美国:我们要如何应对?

December 7, 2016 聚焦 Comments Off on 兹卡疫情蔓延至美国:我们要如何应对?

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蚊子携带兹卡病毒图

兹卡感染一度被认为无关紧要,现在却对公共健康产生严重影响,例如小头畸形和格林-巴利综合征。病毒正在向北蔓延,美国公共卫生部门也在全力以赴做准备。
© David Scharf/Science Source

2015年初,巴西东北部各地诊所内开始出现成群的患者,他们均有类似登革热的症状:皮疹、关节痛和头痛。这些症状并不罕见,因为经蚊子传播的登革热在巴西已经流行30多年了,反常的是这些患者病情都比较轻。巴西一些科学家因此产生了兴趣,对一些患者的血液样本进行了分析,发现他们感染的并非登革热病毒,而是其近亲“兹卡”病毒。巴西的第一个兹卡感染病例于2015年5月15日得以证实,截至2015年年底病例数量已经增加到130万。

美国公共卫生官员预测本国病例数量要低得多,然而当人们发现孕妇感染兹卡病毒可引起“新生儿小头畸形”这种严重的出生缺陷时,顿时引起了广泛关注以及媒体连篇累牍地报道。美国国立卫生研究院下属的国家过敏及传染病研究所(National Institute of Allergy and Infectious Diseases)主任Anthony Fauci指出,对于地方、州及联邦公共卫生官员来说,遏制兹卡病毒传播的首要任务就是防止孕妇感染。

证据涌现

兹卡感染一直被视为一种无关紧要的疾患,因为患者比较容易恢复(事实上只有1/5的受感染者会出现症状)。然而随着兹卡病毒近期在巴西流行以及早些时候法属波利尼西亚的疫情——均伴随着前所未有的严重并发症——的出现,人们现在开始严阵以待了。

一名母亲怀抱着她7个月大、患有小头畸形的女儿。

巴西累西腓市(Recife),一名母亲怀抱着她7个月大、患有小头畸形的女儿。累西腓市是兹卡疫情最严重的城市之一,美国公共卫生官员大致预测美国的病例会比美洲其它地区少得多。
© Mario Tama/Getty Images

2013~2014年法属波利尼西亚的兹卡疫情期间大概有3.2万感染病例,而且发现兹卡病毒感染与格林-巴利综合征——导致暂时性麻痹的一种神经系统疾病——的风险升高有关,在巴西疫情期间则发现与小头畸形有相关性。子宫内婴儿大脑发育过早停止会导致小头畸形,患儿头颅小于正常值,容易出现癫痫、发育迟缓、智力障碍以及其它问题,可能需要终身护理。

美国疾病控制与预防中心于2016年4月证实,兹卡病毒与小头畸形之间存在因果关系。“在出生缺陷流行病学领域我们几乎从来不用‘因果关系’这个术语,”该中心妊娠与出生缺陷研究小组及2016年兹卡病毒反应小组的负责人之一Margaret Honein说道,“证据如此有力的情况不多见。”

普通人群中小头畸形的基线发病率较低,在美国每1万名活产儿大概有2~12例。Ernesto Marquez医生是匹兹堡大学疫苗研究中心与巴西奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会(Oswaldo Cruz Foundation)联合资助的一名研究人员,他指出截至2016年夏天巴西已经有1700个小头畸形确诊病例,绝大多数位于该国东北部兹卡开始流行的地区,由此估算出该地区兹卡感染孕妇的新生儿小头畸形风险约为5~10%。“这只是一个大致估计,”Marquez强调,因为感染兹卡病毒的实际孕妇数量未知。相比之下,2014年巴西只有147例小头畸形患儿,大约每1万名新生儿中只有0.5例,但是有专家认为这个数字被低估了,因为其平均基线发病率比其他国家高10倍左右。

兹卡感染到底能使小头畸形的风险增加多少仍有待确定。在波利尼西亚兹卡感染孕妇的新生儿中大约有1%出现小头畸形(每100个新生儿中出现1例),然而巴西的一项用超声波鉴定兹卡感染孕妇的胎儿是否患有小头畸形的研究表明,大约30%的婴儿受到影响。“随着数据越来越多,我们会更加了解不良结果的相关风险,”Honein说道。

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巴西最近才将兹卡感染列入“需要上报疾病”名单,医生发现确诊病例后必须向卫生部门汇报。截至2015年初,大部分兹卡感染病例仍被上报为登革热,而且“兹卡感染症状较轻,多数人感觉不需要去看医生,”Marquez说道,“因此实际感染总数可能比记录在案的病例数高得多。”

在巴西15~65岁年龄组兹卡感染确诊病例数女性比男性多90%。然而专家提醒道,由于女性比男性更倾向于去看医生,所以也更容易接受检测。现在兹卡病毒在巴西已是闻者惊心,因此Marquez认为兹卡疫情之前是被低估,而现在很可能又被夸大了。

白纹伊蚊和致倦库蚊在美国的分布图

科学家们正在研究其它潜在媒介物种,例如白纹伊蚊和致倦库蚊(其生存范围跨越美国南部,此处未显示)。尽管有证据显示这类蚊子在野外携带兹卡病毒,但是与埃及伊蚊相比它们叮人的可能性较小。
地图: Monaghan et al. (2016)

然而由于疫情早期临床医生缺乏正确诊断小头畸形所需的培训,使得风险评估更加复杂化。Marquez指出,例如应该在分娩数小时之后再测量颅围,因为婴儿的颅骨通过产道时会被压缩,而这是一个正常且可逆的过程。

在拉丁美洲与加勒比海地区(包括美国领土波多黎各),兹卡感染大部分是本地传播。相比之下,截至2016年8月17号美国本土的2260个病例几乎都与前往疫区或与感染者发生性行为有关,然而佛罗里达州的卫生部门于7月份也开始在迈阿密发现本地感染病例。

接受本文采访的研究人员预计在美国本土不会出现兹卡病毒流行,关键原因是其主要传播媒介埃及伊蚊在美国的繁衍季节很有限,埃及伊蚊在美国分布的地图模型也支持这一观点。此外相比较南方国家而言,美国家庭往往装有纱门与纱窗。根据以往应对登革热与基孔肯雅热——埃及伊蚊传播的另外两种病毒性疾病——的经验,Fauci指出截至2016年8月,美国的病例数与他先前的预测一致。“我们预计在墨西哥湾沿岸州会有个别案例或簇集病例的一些地方性传播,而现在佛罗里达州正是这种情况,”Fauci说道。

兹卡病毒在显微镜下

不是所有蚊子都可能感染兹卡病毒,只有一些具有特定细胞膜受体的物种才可能被感染。目前认为埃及伊蚊是兹卡病毒在美洲的主要传播媒介。
© James Cavallini/Science Source

科罗拉多州立大学的微生物学、免疫学及病理学副教授Brian Foy强调,虽然人们在努力制止兹卡病毒蔓延,但是现在对其知之甚少。他认为目前迫切需要了解兹卡病毒感染导致小头畸形以及可能导致格林-巴利综合征的病理机制。“这可以帮助我们制定更有效的对策,”Foy说道,“而现在我们只能告诫人们避免蚊子叮咬,或者避免与潜在感染者发生性行为,这些都不怎么有效。”

兹卡传播方式

兹卡病毒最早是于1947年从乌干达一只恒河猴体内被分离出来的,是黄病毒属53种病毒——包括导致登革热、西尼罗河热以及黄热病的病毒——之一。兹卡疫情于2007年在太平洋雅浦岛(Yap)首次爆发以前,仅在非洲和亚洲出现过寥寥数例。

一只雄性蚊子爬出水面。

一只雄性蚊子爬出水面,等待身体变干变硬后起飞。雄性蚊子只能存活一周左右。

科学家们于2016年7月宣布,在几个月前出现疫情的墨西哥恰帕斯州(Chiapas State),在野生埃及伊蚊体内检测到了兹卡病毒。他们指出这是首次发现埃及伊蚊是北美兹卡病毒的主要传播媒介。

埃及伊蚊是起源于非洲的一种入侵性家蚊,主要分布在全球热带及亚热带地区。普遍认为埃及伊蚊于数百年前乘船抵达西半球。埃及伊蚊在美国遭遇更强竞争对手之前,曾导致多次黄热病流行,这种疾病现在已经可以通过疫苗预防了。路易斯安那州卫生局医疗主任Frank Welch形容埃及伊蚊是“令人讨厌的小蚊子,飞不了太远,喜欢在人们周围出没”。在卫生条件差的贫困社区伊蚊繁衍迅速,通过打开的门窗飞入飞出,在附近旧轮胎或其它垃圾中的死水洼内繁殖。

加州大学戴维斯分校昆虫与线虫系教授Thomas Scott指出,只有兹卡病毒感染蚊子肠道并蔓延到唾液腺时——这种特定物种专有现象取决于蚊子是否有合适的细胞受体,蚊子才能充当传播媒介。科学家们怀疑其它种类的蚊子也可能把兹卡病毒传播给人类。

雌性蚊子叮人

只有雌性蚊子叮人,因为它们需要血液中的铁元素和其它营养成分来产生卵子。雌性和雄性蚊子自身的营养需求均可通过吸食花蜜满足。
© Ed Freytag, New Orleans Mosquito, Termite and Rodent Control Board

Scott指出其中一种是白纹伊蚊,又称亚洲虎蚊,可以传播登革热和基孔肯雅热。另一种是致倦库蚊,这种热带家蚊是西尼罗河病毒的传播媒介,也是导致日本脑炎和圣路易斯脑炎的病毒传播媒介。实验室研究表明,兹卡病毒可以感染这两种蚊子,因此人被它们叮咬后受感染在理论上是可能的。

今年早些时候研究人员在墨西哥中部抓获的一些白纹伊蚊体内检测到了兹卡病毒,而今年7月份巴西研究人员在野生致倦库蚊体内检测到了兹卡病毒。这两个物种都比较耐寒,其生存范围可延至新英格兰地区甚至加拿大。但是作为兹卡病毒的潜在传播媒介,它们的一个共同劣势是除了叮咬人类之外还叮咬多种鸟类与动物。

Scott解释说,蚊子的威胁很大程度上取决于其叮人机率,或者叮咬人类与其它动物的比例。他指出白纹伊蚊与库蚊叮咬人类的机率较低,“因而显著降低了自身感染兹卡后再将病毒传染给人类的机率”。相比之下,埃及伊蚊叮咬人类的机率是100%,增加了叮人后感染病原体然后再传染给别人的机率。

更令人担忧的是,兹卡病毒与其它蚊媒病毒不同,它可以通过性行为传播。“我们特别担心那些无症状而性行为活跃的患者,”德克萨斯理工大学环境与人类健康研究所教授Steven Presley说道,“他们可能会在感染多人之后,才发现自己是兹卡病毒携带者。”

兹卡病毒可以通过性行为传播首次报道于2011年,一名男子从塞内加尔东南部回来,没有症状但是将兹卡病毒传染给了妻子。在塞内加尔期间他多次被蚊子叮咬,Foy估计很可能是白点伊蚊或其它非洲农村常见的热带伊蚊。该男子返回6~9天后出现兹卡感染症状,而此期间他已经与妻子发生了性行为。兹卡病毒通过性行为传播的案例随后在美国、法国、意大利、阿根廷、智利、秘鲁、葡萄牙、新西兰、加拿大和德国均有报道。科学家最近证实,兹卡病毒可以通过阴道性交、肛交及口交传播,且有可能通过共用性玩具传播,目前还没有证据表明可以通过亲吻传播。

当被问及性行为到底在多大程度上助长兹卡病毒传播时,Foy回答说,“这个问题太难了,”科学家们根本没有足够信息做出可靠的估算。过去人们曾经认为兹卡病毒只能由男性通过性行为传染给女性,然而现在有证据表明兹卡也可以从女性传染给男性,以及男性之间互相传染,即使在没有症状期间。人们也曾经以为兹卡感染潜伏期只有几天,现在了解到病毒虽然在一个星期后从血液中消失,但在症状消失后仍可以在精液中持续存在至少2个月。

Foy指出,一旦兹卡病毒在美国通过性传播有了立足之地,就很难彻底消灭,尤其是在一些特定人群中。“比如说兹卡病毒可以在性工作者群体中持续蔓延,”他说道。

控制兹卡

卡车在地面喷洒杀虫剂。Ed Freytag

新奥尔良等城市采取了多管齐下的灭蚊措施,包括在地面及空中喷洒杀虫剂如二溴磷和马拉硫磷。

世界卫生组织于2016年6月推出了一些指导方针,敦促兹卡病毒可能或正在传播的46个拉丁美洲及加勒比海国家的居民推迟怀孕,以避免新生儿出生缺陷。本地传播在美国较少见,因此卫生部门推出了较宽松的预防措施以避免潜在疫情出现。2016年1月美国疾病控制与预防中心发布了2级出行警报,敦促人们前往高风险国家及地区时采取预防措施,避免蚊虫叮咬(而1级出行警报只是建议人们推迟旅行。)

该中心发言人Benjamin Haynes表示,并没有打算发布3级警报——通常会建议取消前往这些地区的不必要行程。但是中心明确指出孕妇不应前往这些地区,那些必须出行的人应该先咨询医生,抵达后也要采取严格措施避免蚊子叮咬。中心还敦促那些最近从高风险地区返回的人们采用屏障避孕方式或避免性行为,以避免怀孕。对于出现症状的男性,建议此期限持续6个月,其他人则为8周。

新奥尔良市蚊类、白蚁及啮齿动物管理委员会(Mosquito, Termite and Rodent Control Board)的工作人员与暑期实习生在该市下九区收集废弃轮胎,作为社区参与项目的一部分。

重点是清除蚊子滋生地。新奥尔良市蚊类、白蚁及啮齿动物管理委员会(Mosquito, Termite and Rodent Control Board)的工作人员与暑期实习生在该市下九区收集废弃轮胎,作为社区参与项目的一部分。

墨西哥湾沿岸各州是易感地区,目前正因为疫情而受到众人瞩目。在佛罗里达州,高风险地区包括迈阿密-戴德县(尤其是温伍德社区内大概1平方英里范围)、杰克逊维尔市(Jacksonville)和基韦斯(Key West)特市。疾病控制与预防中心于2016年8月发布了出行警告,建议孕妇避免前往温伍德社区(Wynwood)。德克萨斯理工大学的Presley指出,德州南部和西部边境的许多城镇也是(美国)本地兹卡传播的高风险地区。

佛罗里达与德克萨斯州过去曾遭受伊蚊传播疾病的侵袭。2010~2016年间佛罗里达州报道了98例本地感染的登革热,而德克萨斯州报道了24例。2013~2015年间44个拉丁美洲与加勒比海国家在疫情期间大约报道了120万基孔肯雅热(chikungunya)病例,而美国只有12例当地感染病例(均在佛罗里达州),由此可见伊蚊传播疾病对美国基本没有什么影响。

市政工作人员跟踪监测当地蚊子种群携带的各种病毒。这名昆虫学家正在诱捕可以传播西尼罗河病毒的库蚊。图片提供: Ed Freytag, New Orleans Mosquito, Termite and Rodent Control Board

市政工作人员跟踪监测当地蚊子种群携带的各种病毒。这名昆虫学家正在诱捕可以传播西尼罗河病毒的库蚊。
图片提供: Ed Freytag, New Orleans Mosquito, Termite and Rodent Control Board

Fauci认为,从登革热和基孔肯雅热的流行趋势可以预测美国潜在兹卡疫情爆发的大致幅度。根据最近基孔肯雅热流行期间的波多黎各居民病例数,疾病控制与预防中心官员预测当地1/4人口今年可能感染兹卡病毒。“基孔肯雅热与兹卡感染传播方式相似,因此被用作预测兹卡疫情的指标之一,”Haynes说道,“但我们无法准确预见未来。”

美国的蚊虫监测与控制措施是由各州负责。“联邦政府只是提供一些指导和专业知识,但控制传播媒介的整个体系是由当地政府负责开展,”全国县市级卫生官员协会(National Association of County and City Health Officials)的高级顾问Oscar Alleyne说道,“这基本就是一个‘各顾各’的局面。”

墨西哥湾沿岸地区灭蚊项目的主要目标是遏制埃及伊蚊的传播,历史经验表明这是可行的。为了消除黄热病疫情,18个拉丁美洲及加勒比海国家于20世纪上半叶使用了滴滴涕(DDT)并积极采取措施清理蚊虫滋生地,最终成功消灭了埃及伊蚊。这些集中的政府项目执行非常严格,但在1960年代初蚊子基本得到控制后停止了灭蚊行动,结果伊蚊很快就卷土重来。

佛罗里达大学医学昆虫学实验室主任Jorge Rey认为,现在的重点是把传播媒介的种群数量保持在很低的水平,以极大降低其传播兹卡病毒的概率。Rey指出实现这一目标需要使用杀虫剂,尤其要针对蚊子幼虫。但主要还是依靠公共教育活动,敦促居民清除户外可能积水的物件,比如轮胎、水桶、花盆、玩具、鸟澡盆、花盆碟以及垃圾桶。

埃及伊蚊的繁殖同时需要干燥与潮湿的环境。它通常在容器内水线以上产卵,这些卵可以存活数月,只有被水浸没时幼虫才开始孵化。路易斯安那、佛罗里达以及夏威夷州推出了Welch称为“每周一次”的项目,敦促居民定期清理可能积水的角落,以扰乱蚊子7~10天的发育期。“只要扰乱蚊子的繁殖周期,就可以极大降低其数量,”他说道。

整个墨西哥湾沿岸地区的卫生部门都在发布这个消息,同时也鼓励居民采取其它预防措施。例如密西西比州公共卫生部门敦促那些从兹卡疫区返回的居民在3周内避免蚊子叮咬,该州流行病学家Tom Dobbs解释道,“我们建议这些人待在室内,穿长裤和长袖衣服,避免在院子里活动。”Welch指出,路易斯安那州卫生部门也敦促从疫区返回的居民2周内避免蚊子叮咬,如果出现兹卡症状马上给医生打电话。

与此同时,开展灭蚊活动的地区以及当地政府部门正全力以赴控制蚊子繁衍。疾病控制与预防中心医学昆虫学家Janet McAllister是迈阿密市灭蚊行动的顾问,她表示用于灭蚊的杀虫剂主要是除虫菊酯、拟除虫菊酯以及多种有机磷,包括二溴磷、马拉硫磷、极少数情况下也使用毒死蜱。美国蚊类控制协会(American Mosquito Control Association)的技术顾问Joseph Conlon指出,目前不考虑使用滴滴涕控制兹卡病毒主要有3个原因:公众的观念、伊蚊的潜在耐药性、有适用替代品。

截至8月10日,迈阿密温伍德社区已经分别从空中喷洒了二溴磷、从地面喷洒了除虫菊酯和拟除虫菊酯。McAllister指出,蚊子对这些杀虫剂产生耐药性的情况非常罕见;制定灭蚊策略的同时也要考虑杀虫剂对环境的影响,所以要选择传粉昆虫不活跃的时间喷洒杀虫剂。

通常认为除虫菊酯和拟除虫菊酯如果使用正确则对人类无害,而有机磷酸盐则对目标昆虫以外的其它物种(包括人类)也具有毒性。女性怀孕期间如果发生急性有机磷暴露,可能会导致儿童认知发展出现问题。加州大学伯克利分校环境研究及儿童健康中心主任Brenda Eskenazi指出,然而对于兹卡感染地区的育龄妇女,必须在这种风险与严重出生缺陷风险之间慎重权衡。

下一步

疾病控制与预防中心于2016年6月发布了一份应对兹卡病毒计划草案,详述一旦兹卡疫情由单一本地感染病例发展成地方性或多县范围内爆发,如何与地方当局合作应对。该草案列举了多项措施,其中一项是在单次感染的情况下,在感染者家四周150码(约合137米)范围内灭蚊(医疗隐私法律禁止公布感染者住址);如果出现群体感染,则把灭蚊范围扩展到周围一英里(约合1.61公里)。

该草案还详细介绍了疾病控制与预防中心的实验室反应网络(Laboratory Response Network)如何应对兹卡疫情。德克萨斯理工大学的实验室反应网络主管Presley表示,这些实验室被授权筛选全国各地诊所提交的生物样品。如果患者出现兹卡感染症状并符合其流行病学标准——比如曾经前往兹卡疫区或与兹卡感染者发生过性关系,当地诊所就会提交患者样品。然而,实验室反应网络用于兹卡病毒检测的聚合酶链反应只有在患者有病毒血症——病毒存在于血液循环中——时才有效,而这段时间一般不超过10天。如果进行聚合酶链反应检测之前病毒血症期已经结束,那么即使病人感染了兹卡且出现症状,其结果也是阴性。

病毒血症期结束后仍有实验室技术可以检测血液中的兹卡抗体。但Welch指出,这些检测法与其它虫媒病毒感染如登革热有交叉反应,容易出现假阳性结果。

交叉反应性抗体也可能危害患者。加州大学戴维斯分校的Scott指出,以前感染过登革热的患者体内仍有抗体,可能对兹卡病毒产生反应,增大其健康危害。这种现象称为抗体依赖性增强,主要在登革热——实际上是4种密切相关的病毒血清型的总称——病例中进行了研究。针对其中一种血清型的抗体可以对另一种病毒颗粒产生反应,并可能导致致命性出血热。

Foy也和Scott一样对抗体依赖性增强表示担忧。“我们应该知道对其它虫媒病毒产生的免疫力是否会影响兹卡感染,这一点至关重要,”他说道。

现在人们仍在努力控制疫情蔓延,然而8月份一场暴雨横扫路易斯安那州,公共卫生部门同时要竭力解决不可抗拒的外力带来的难题。Welch指出伊蚊喜欢淡水而非洪水,因为其中含有很多有机碎屑。路易斯安那州的一些地区有降雨但没有洪水,而正是这些地区由于到处积水而导致埃及伊蚊传播疾病的风险增加。但他补充说,也有一些物种易于在洪水中滋生,比如西尼罗河病毒宿主。

兹卡在最易感国家蔓延仍然是一个有争议的问题。Scott认为,一些病毒性疾病如兹卡感染可以因为群体免疫力而迅速被控制:随着越来越多的人感染并对病毒产生免疫,易感人群数量迅速下降,直到疫情无法维持下去。事实上现在有证据表明,巴西兹卡感染可能已经达到高峰。

另外疫苗具有同样效果可以保护无数儿童。“我们曾经成功研制了虫媒病毒疫苗,”Fauci预计兹卡病毒候选疫苗的I期临床试验在2016年末开始,可能会在2018年投入临床使用。“我们不知道这种病毒会怎样发展,是大肆蔓延后保持在较低水平、还是会持续流行一段时间,”他说道,“我们应该静观其变,宁可谨慎一些。”


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Charles W. Schmidt, 理学硕士,来自缅因州波特兰市的获奖科普作家,为《科学美国人》、(Scientific American)、《科学》(Science)、多家《自然》出版物、杂志、研究期刊及网站撰写文章。

译自EHP 124(9): A157-A165 (2016)

翻译:周江

本文参考文献请浏览英文原文
原文链接
http://dx.doi.org/10.1289/ehp.124-A157