Black and white photo of rows of beds in a hall. Most beds contain at least one person sitting or lying down

1918 年流感大流行期间设立了紧急医院病房。 图片来源:国家健康与医学博物馆/SPL

在所有困扰人类的病原体中,很少有像流感病毒那样臭名昭著且顽固不化的。它如同魔术师胡迪尼一般,总能凭借稳定且持续的变异率,定期逃脱疫苗或感染诱导的免疫力,从而形成一种季节性病毒灾害,给世界各地带来医疗和经济上的巨大破坏。本文中, 《自然》杂志概述了流感的历史及其如何逃避控制。

流感大流行简史

流感从未远离。它的季节性意味着它每年都会在南北半球之间来回传播,不仅导致人类患病和死亡,还会导致家禽、牛、鸟类和野生动物哺乳动物患病和死亡。

每隔几十年,一次偶然的基因突变就会导致席卷全球的特大流行病,夺去数百万人的生命。1918-1919年的流感大流行造成5000万人死亡;1957-1958年的流感大流行造成100万至400万人死亡;1968-1969年的流感大流行也造成100万至400万人死亡;2009-2010年的流感大流行则造成10.5万至39.5万人死亡。

季节性流感每年在全球造成29万至65万人死亡。仅在2015年,流感就给美国造成了80亿美元的工资和生产力损失。

流感的多种伪装

流感病毒是一种单链 RNA 病毒,属于正粘病毒科。虽然这种病毒通常被称为流感病毒,但它还有许多其他名称、亚型和伪装形式。甲型流感病毒表面两种关键蛋白——刺突蛋白血凝素(使病毒能够附着于宿主细胞)和神经氨酸酶(使病毒能够逃离宿主细胞)——的变异使得亚型的识别成为可能。

四种流感病毒中,只有甲型流感病毒会引起大流行。甲型流感病毒( 甲型流感病毒 )有 198 种潜在血清型,由 18 种已知的血凝素(H)亚型和 11 种已知的神经氨酸酶(N)亚型组合而成。

乙型流感病毒( β流感病毒 )引起的疾病比甲型流感病毒轻,并分为两个不同的谱系:B/Yamagata 谱系和 B/Victoria 谱系。丙型流感病毒( γ流感病毒 )通常引起儿童轻微的呼吸道疾病,但对婴儿来说可能更严重。丁型流感病毒(δ 流感病毒 )目前已知仅感染牛和猪。

流感的已知同伙

流感病毒的宿主范围很广,包括牛、鹿、马、狗、青蛙、蝾螈、鱼类,甚至海洋无脊椎动物。但该病毒最喜欢的宿主是鸟类,尤其是水禽,它们为流感病毒亚型提供了庞大且多样化的病毒库。

尽管流感与人类的关联最令人担忧,但人类并非该病毒的常见宿主。在众多甲型流感病毒亚型中,只有少数几种曾导致人类严重疫情爆发。其中最著名的是:H1N1,它曾引发 1918 年致命的流感大流行;以及 H3N2,它是 1968 年流感大流行的罪魁祸首。

流感的显著特征

在电子显微镜下,流感病毒看起来十分无害,就像一颗形状略微畸形的毛茸茸的果冻豆。但它与其他病毒真正的区别在于其内部结构。

流感病毒的遗传结构极其简单。甲型和乙型流感病毒(导致人类疾病的主要病毒类型)的基因组仅由八个单链 RNA 片段组成。丙型和丁型流感病毒则各有七个片段。这些 RNA 片段携带编码 RNA 聚合酶(病毒复制所必需的酶)以及构成病毒颗粒外部的蛋白质的密码。

流感病毒是一种负链 RNA 病毒。这意味着,病毒要合成蛋白质,必须首先生成其遗传密码的正链拷贝,即信使 RNA(mRNA)。利用这种伪装,病毒可以劫持宿主细胞的复制机制,并利用它大量复制自身的 mRNA,从而延续自身的生命。

流感病毒的病毒颗粒,或称病毒体,携带不完整的病毒基因组;每个病毒颗粒似乎都缺少一到两个必需基因。单个病毒颗粒仅包含基因组的部分片段,但由于足够多的病毒颗粒会感染宿主细胞,因此完整的基因组就足以进行复制。

流感病毒基因组的分段特性使其能够轻易地与其他流感病毒株和亚型交换基因。这使得它比其他病毒进化得更快。

流感病毒的 RNA 聚合酶极易出错,导致其突变率极高,进而使其成为一种难以战胜的病原体。病毒不断变化的形态会扰乱免疫系统基于过时“图像”进行的工作——针对某一代流感病毒蛋白产生的抗体最终会失效。

流感病毒对细胞类型具有广泛的适应性。在实验室中,除了通常侵袭的呼吸道细胞外,该病毒还能感染多种其他细胞,因此其全身性表现可能比典型的人类感染更为显著。这背后的分子机制可能与病毒表面的血凝素有关。特别是,能够裂解血凝素并激活它的酶存在于多种细胞类型中,这使得病毒更容易扩散到肺部以外的部位。

如何保护自己

目前,每年接种疫苗是预防该病毒的唯一方法。但人们仍然不清楚是什么原因导致某种血清型(例如,1918 年造成大量人员死亡的 H1N1 流感)比其他血清型毒性强得多。

纽约西奈山伊坎医学院的微生物学家彼得·帕莱斯表示,对 1918 年病毒的研究发现,当病毒的任何原始 RNA 片段被替换时,即使新的片段毒性更强,病毒的致病性也会降低。如果人类想要最终摆脱这种持续肆虐的流行病的罪魁祸首,那么这个致病性之谜只是众多待解之谜之一。