“第四级病毒”是指在实验室里进行分离、实验微生物组织结构时安全隔离分级的最高等级。
概念定义
“第四级”是指在实验室里工作,生物安全分级的最高级,列入此类级数的多是具有高度危险或者不明的物质,有可能使操作的科学家染上致命疾病。
在病毒学上,病毒根据危害程度分为四个级别,“第四级病毒”是在实验室里进行分离、实验微生物组织结构时安全隔离分级的最高等级。
病毒来源
非洲居民有捕食黑猩猩、猴子和蝙蝠等野生动物的习俗,一些威胁人类的病原体如人类免疫缺陷病毒等就是通过这个途径从野生动物传播到人类身上的。研究发现,有一类动物携带的病毒比较多,那就是果蝠。果蝠以水果为生,大的果蝠翼展长达3米,当地人捕捉到后会当作食物烤着吃。虽然其他的动物也有可能,但病毒携带率最高的还是果蝠。
代表种类
第四级病毒如埃博拉、拉沙热、克里米亚刚果出血热。
我们所熟悉的艾滋病病毒等级属于三级,而当年让我们心怀恐惧的非典型肺炎(简称“非典”)病毒被定为三级。做“非典”病毒研究三级实验室就可以,但要做埃博拉活病毒研究就必须在四级实验室里。
埃博拉病毒
埃博拉被确定为最高级别的四级,是人类发现的最凶猛的病毒之一。埃博拉病毒属于丝状病毒科,呈多形性的细长丝状,有包膜。这种病毒的形状就像柔软的面条一样,有的呈L形,有的呈S形,被命名为埃博拉病毒( Ebola virus),这个名字缘自扬布库一条美丽的小河—
埃博拉河。
流行病学特征
埃博拉病毒的天然宿主仍未完全清楚,大多数人认为果蝠很可能是其天然宿主。埃博拉出血热是一种具有高度传染性的疾病,人群普遍易感,无年龄性别差异,无明显的季节性。感染者(包括人和其他灵长类动物)为传染源,接触感染者的血液、体液和排泄物是产生感染病例的最重要原因。医护人员或患者家庭成员与患者密切接触是造成埃博拉出血热扩大蔓延的一个重要因素。
埃博拉出血热主要呈现地方性、间歇性流行,主要局限在非洲,,但已从开始的苏丹、刚果(金)(1976年)扩展到刚果(布)、中非共和国、利比亚、
加蓬、尼日利亚、肯尼亚、科特迪瓦、
喀麦隆、津巴布韦、乌干达、
埃塞俄比亚以及南非等。非洲以外地区如美国、英国、瑞士等偶有病例报道,均属于输入性或医护人员、实验室意外感染,未发生流行。2014年西非爆发的疫情是史上最大、最复杂的埃博拉出血热疫情。
临床表现
埃博拉病毒是高度危险的病原体,病毒的分离与鉴定必须在严格安全防护的生物安全实验室内进行。可通过多种实验室检测手段检测埃博拉病毒,包括血清学检测病毒特异性抗体、免疫组化检测病毒抗原、分子生物学检测标本中病毒核酸片断等。
临床表现
突发起病,初期表现为高热、头痛、肌痛、乏力等非特异症状,随后病情迅速进展,呈进行性加重并出现呕吐、腹痛、腹泻等。发病5-7天后,可发生出血现象,表现为呕血、黑便、瘀斑,身体任何孔及静脉穿刺处都可能会流血不止。病后7~14天常因休克、多器官功能障碍、弥散性血管内凝血和肝肾衰竭而死亡,病死率可高达90%。
诊断
埃博拉病毒病很难诊断,当今世界尚无治疗埃博拉病毒病有效的方法,主要是对症与支持治疗,预防并发症的发生。
治疗
埃博拉出血热尚无获批药物,主要是支持和对症治疗,包括注意水、电解质平衡,控制出血;肾衰竭时进行透析治疗等。一些单克隆抗体、血液制品、RNA多聚酶抑制剂等在动物模型中证明了对埃博拉有较好的治疗效果,部分药物的临床试验在进行中。针对这种病毒的疫苗,当前全世界也仅研究出几种,且多处于临床试验之中。
对发病初期的埃博拉患者实施早期综合治疗很关键。埃博拉病毒首先攻击宿主的免疫系统,导致严重的免疫抑制和全身性炎症反应。患者在疾病进程早期如能产生抗体,及较少的淋巴细胞耗竭,往往能有效清除病毒并最终存活。
防疫措施
埃博拉病毒是通过动物的血液、分泌物传播给人的,在人际间可以直接传播,一般通过接触到感染者的血液、分泌物或其他体液,或者间接接触到被这类体液污染的环境而受到感染,还没有证据表明埃博拉病毒能够通过空气传播。只要远离传染源,或者戴上手套穿上防护服,就能大大降低被传染的可能。
主要采取综合性措施预防,包括发现可疑患者应立即隔离,建立屏障治疗和护理常规,严格消毒患者接触过的物品及其分泌物、排泄物和血液等,尸体应立即深埋或火化,对与患者密切接触者应进行监测等。此外,应加强对进口灵长类动物的检疫。截至2015年,有数种疫苗已经在非人灵长类动物中证明了对埃博拉有很好的防护效果,正在进行临床试验。
埃博拉病毒凶猛而传播迅速,医学文献中称之为“分子鲨鱼”。在1976年的疫情中,扎伊尔地区一共有318人感染,280人死亡,死亡率约为88%;苏丹地区有284人感染,151人死亡,死亡率约为53%。
科学家还发现,扎伊尔和苏丹虽然几乎同时暴发埃博拉病毒疫情,但两地的埃博拉病毒有所区别,于是根据首发地点分别命名为不同类型——扎伊尔型和苏丹型。一共发现了5种埃博拉病毒,分别为本迪布焦埃博拉病毒(BDBV)、扎伊尔埃博拉病毒(EBOV)、雷斯顿埃博拉病毒( RESTV)、苏丹埃博拉病毒(SUDV)和塔伊森林埃博拉病毒(TAFV)。
在之后的30多年里,一共发生过24次埃博拉疫情:塔伊森林型1次,只感染1人,患者最终幸运地活了下来;本迪布焦型2次,感染206人,死亡66人;剩下的21次都是由扎伊尔型和苏丹型引起的,这两种病毒致死的人数占埃博拉死亡总数的96%左右。2012年,中国科学家从32只蝙蝠身上检测到了雷斯顿埃博拉病毒,这是首次在中国境内发现埃博拉病毒的案例,幸好是不会引起发病的雷斯顿型病毒。
拉沙病毒
拉沙病毒( Lassa virus)属沙粒病毒科、沙粒病毒属,是拉沙热( Lassa fever)的病原体。病毒的基因组为负链单股RNA。病毒颗粒呈圆形或多形态,直径70-150nm。有囊膜和表面剌突,通过芽生方式释放。首例患者是1969年尼日利亚东北部拉沙镇的一名美籍护士,不久死亡。护理该患者的两名护士也受到感染,其中一名死亡,随后从这三名患者血液中分离出病毒,命名为 Lassa病毒。该病毒致病力强,病死率36%-67%。
临床表现
潜伏期7-10(3-17)d。拉沙热的临床过程差别较大,起病缓慢,初期仅有呼吸系统和消化系统的某些非特异性症状,均伴有程度不等的发热,持续7-10d。第2周起,症状逐渐缓解乃至消失而进入恢复期,2-4周。临床上可分为无并发症和危重并发症两种。病后第2周起,并发危重症状导致病情迅速恶化。该病恢复缓慢,常需数周至数月。
流行病学特征
本病主要分布于西南非,现已传入美、欧,许多国家已将其列为国境检疫疾病。非洲大陆的多乳房鼠( Mastomys natalensis)是本病毒的唯一自然储存宿主。带毒鼠可将病毒通过破损的皮肤、黏膜污染的食物、气溶胶等方式传播给人。人-人传播主要是由于接触患者、隐性感染者或亚临床感染者,吸人病毒气溶胶所致,主要发生于医院内;另外也有实验室感染的例子。在非洲一年四季均可发生,尼日利亚多见于旱季,
塞拉利昂则多见于雨季。20-29岁年龄组发病率最高,青年女性尤高。
诊断
拉沙热患者的病毒血症期可长达14-19d。在胸水、腹水、唾液、母乳、咽喉分泌物及尿液中均长期带毒。将各种标本接种Vero E6、CV-1等细胞,同时接种适宜的实验动物进行病毒分离。免疫荧光法、电镜法等可用于诊断。近年建立的间接免疫荧光抗体法检测特异性IgM或IgG,可用作早期诊断。用
ELISA法检测拉沙病毒的特异性IgG和lgM,尚待验证。
治疗
早期应用
病毒唑(
三氮唑核苷)对拉沙热治疗效果较明显,可降低拉沙热的病死率。
防疫措施
消灭多乳房鼠,特别是室内防鼠及灭鼠。无有效的疫苗。发现患者或疑似患者应立即隔离。痘苗病毒载体上表达的核
衣壳蛋白和
包膜糖蛋白对豚鼠有一定的保护作用,有望成为基因工程疫苗。
要求在
BSL-4级实验室中操作,有严格的个人防护。
马丘波病毒
马丘波病毒( Machupo virus)与胡宁病毒极为相近,为
RNA病毒,属于沙粒病毒科、沙粒病毒属的塔卡里布复合群( Tacaribe complex)。是玻利维亚出血热( Bolivian hemorrhagic fever,BHF)的病原体。BHF首次发生于1959年,1963年从1名死亡患者的脾脏中分离出马丘波病毒。BHF与阿根廷出血热(AHF)一起合称南美洲出血热(SAHF)。
流行病学特征
马丘波病毒地理分布局限,流行中心位于玻利维亚圣华金。啮齿动物为其自然宿主,在
玻利维亚流行区主要有
刺鼠( Proechimys guyannenis)和硬皮仓鼠。流行与自然宿主有关,以7-8月为高峰。人在田野或家中接触硬皮仓鼠或其排泄物污染物(食物与水)是引起人类感染的主要原因。与患者的分泌物接触,同样能在人之间传播病毒,引起继发病例,有些患者可从咽拭子中分离出马丘波病毒。
临床表现
潜伏期一般为2周。其临床表现以出血和神经系统症状为主,与胡宁病毒出血热非常相似,病死率可达20%-30%。实验室发现感染鼠的脾脏变化比较显著,可能是马丘波病毒感染的一个主要特征。免疫耐受鼠可终生带毒。实验感染鼠通常不出现症状,但可见脾脏肿大3-4倍。
诊断
马丘波病毒分离比较困难,诊断通常依靠血清学方法。使用Vero细胞及稀释血清-固定病毒的方式进行中和试验,对马丘波病毒有型特异性,诊断马丘波病毒敏感可靠。急性期和恢复期采用双份血清进行诊断有意义。诊断应注意与胡宁病毒进行鉴别诊断。
治疗
参照拉沙热的治疗方法。
防疫措施
在城市通过灭鼠可控制流行,硬皮仓鼠具有家居及与人类共居的习性,主要生存在小城镇。但鼠类防治措施在农村不易进行。在疫区捕获的鼠中如果发现脾脏大于2cm,就需通知卫生机关进行有针对性的预防。
实验室分离病毒操作必须在ESL4级实验室中进行。疫苗研究正在进行中。
工作要求
工作人员
在“第四级隔离病毒实验室”工作,所有的工作人员均须穿上隔离衣,以维生设备供应氧气。实验室有特殊的设计,防止危险物质外泄。
工作场地
通常,这类的实验室都是单独一栋房子,如 与其他单位同在一栋房子, 也必须完全隔离。
实验室要始终保持负压状态,供风和排风都需要经过高效粒子空气过滤器过滤,研究人员进入实验室要经过几道门,穿上正压防护服,保持正压状态,因此有人把生物四级实验室叫作“魔鬼实验室”。