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第二节 案例
一、甲型病毒性肝炎
2007年1~3月在印度喜马偕尔邦曾发生过一起病毒性肝炎的暴发流行,罹患率约达0.9%,87例患者的外周血标本中检测出55例(63.2%)抗-HAV IgM呈阳性,确诊为甲肝。经过现场流行病学调查发现,这些患者均分布在一个供水系统,而该系统的水由一个自然河流提供,其上游约4km处去年建了一所污水收集处理点。因此推测为污水进入河流,然后流入该地区的供水系统造成了此起甲肝的流行。随后调查者又收集了3份供水站和2份污水处理点的水样本,采用RT-PCR技术检测HAV RNA,对阳性样本同时扩增HAV基因序列。结果发现,这些水样本HAV RNA均呈阳性,基因序列与患者的100%同源;基于5′端非编码区(5′NC)的种系发生分析(phylogenetic analysis)发现所有这些来自患者、供水系统和污水处理点的标本均属HAV ⅢA基因型,基因序列相互间的PNI(percent nucleotide identity)为100,而与既往该地区和其他地区流行的HAV ⅢA序列PNI为96.2~98.6。从而从分子流行病学角度查明了此起甲肝流行的传染来源和传播途径。
二、乙型病毒性肝炎
非洲的马达加斯加(Madagascar)是一个乙肝高流行的国家,城市地区HBsAg阳性率超过5%,农村地区则可达30%以上,其流行的HBV毒株以E基因型为主。Lo Presti等研究者采用种系发生分析(phylogenetic analysis),基因迁移分析(migration analysis)、时间刻度种系发生法(time-scaled phylogeny)、马尔可夫链蒙特卡洛贝叶斯法(MCMC Bayesian approach)等生物信息学技术,利用Mega软件建立邻接系统发生树(neighbor-joining phylogenetic tree)、使用BEAST软件计算HBV的起源时间和进化速率、Mac Clade软件进行基因迁移分析。研究资料为该地区既往发表在GenBank中不同时间不同地区的366条HBV-E基因型序列,同时还收集了该岛国具有明确感染时间、感染方式和地理位置的79株HBV DNA序列。结果发现:该岛国乙肝病毒株大多起源于西非的一些国家(几内亚、马里、塞内加尔和利比里亚等)。HBV DNA平均进化速率为1.9×10 −4 s/s/y(95% HPD:0.67×10 −4~3.84×10 −4)。该岛国流行的HBV-E基因型可分为A、B、C三簇,其中A簇起源大约在1981年(95% HPD:1971—1992),B簇为1989(95% HPD:1974—2001),C簇为1986年(95% HPD:1974—1996)。种群动力学分析提示,HBV感染人数在1975年前呈现平稳状态,随后感染人数呈快速和膨胀式增长,2000年后达到高峰(图11-1)。这种现象可能与HBV-E毒株的低基因差异有关,另外母婴传播途径所占比重的变化也是重要影响因素。
图11-1 马达加斯加岛国HBV-E基因型BSP(Bayesian Skyline Plot)分析
该研究采用分子进化流行病学方法分析了非洲地区马达加斯加岛国乙肝病毒E基因型的系统发育特征,追溯了所分析序列在时间上的共同祖先,并与相关传统流行病学传播途径以及人口流动相关年代等资料进行了结合分析,推断了该地区HBV的来源和流行规律。
三、丙型病毒性肝炎
宏观流行病学研究已经表明HCV可经微量血暴露而传播,但是传播的确切证据尚难得到。Suzuki等人于1994年通过3对针刺事故发生的当事人HCV感染的分子进化分析研究,在分子水平上找到了健康人可经微量血暴露而感染HCV的直接证据。
作者首先通过流行病学调查方法研究了3例由于针刺事故而发生HCV感染的患者(A 2、B 2和C 2)的详细感染过程。第1个指示病例(A 1)为1名24岁因输血而受染的慢性HCV感染男性患者(抗-HCV和HCV RNA均阳性),受染者(A 2)是1名24岁的女护士。A 2在给A 1采血时左手示指被针头刺破,当即鲜血流出,她马上清洗了伤口,并报告了医院。在事故发生当天检测肝功未发现异常,抗-HCV和HCV RNA均阴性。但2个月后发生了急性丙型肝炎,并转为慢性。第2个指示病例(B 1)为1名59岁肝硬化肝癌男性患者(抗-HCV和HCV RNA均阳性),受染者(B 2)是1名35岁内科医生。当护士给B 1抽肘静脉血时,B 1肝性脑病发作,护士只好拔出针,并放在病床旁的椅子上,这时B 2过来帮忙,不慎坐在该椅子上深度扎伤左臀部,虽然在以后随访时无明显临床症状,但检测特异性生物学标志发现B 2在2个月后发展为慢性HCV感染。第3个指示病例(C 1)为1名68岁的肝硬化肝癌男性患者(抗-HCV和HCV RNA均阳性),受染者(C 2)是1名43岁无症状HBV携带的护士。C 2在给C 1插静脉导管后拔针时扎伤左手中指与无名指间的手掌,便向院方作了报告。C 2在2个月后发生了急性丙型肝炎,并转为慢性。其中主要生物学标志抗-HCV检测为ELISA法,HCV RNA为巢式RT-PCR法,引物选自5′端高保守区。
研究者为了阐明A 1与A 2、B 1与B 2和C 1与C 2之间的传播关系和方向,进一步选择HCV高变异区E 2区进行巢式PCR扩增、克隆、测序,然后进行种系发生分析、基因序列差异估计(estimation of nucleotide sequence diversity)和自展法分析(bootstrap analysis)。从每1例研究对象随机抽查了至少6个克隆进行序列分析。结果发现:①种系发生分析显示该3对当事人均为HCV 1b基因型,进化距离非常接近;②自展法分析3对当事人的E 2区序列多克隆、多次重复试验结果,并结合统计分析表明:同一对当事人不同的克隆间的序列变异存在着非常密切的同源进化关系;③基因序列差异估计显示来自指示病例不同克隆的序列变异均高于受染者的序列变异(A 1:A 2=0.075 52:0.011 29;B 1:B 2=0.049 21:0.010 46;C 1:C 2=0.055 96:0.049 50),进一步支持指示病例至受染者的HCV传播方向。
从该研究案例中可看出,普通流行病学研究仅能明确暴露方式与可能的传染源,但分子流行病学研究可进一步从分子水平上为微量血传播提供可靠证据,并精确地判断传染源和具体传播途径。