HN禽流感傳播研究

H7N9甲型H7N9流感病毒是一個亞型甲型流感病毒，通常只在鳥類中傳播，也從未感染過人。然而2013年在中國的流行已造成了人類的感染。此病的傳染源推測為：攜帶H7N9禽流感病毒的禽類及其分泌物或排泄物。傳播途徑推測為：經(jīng)呼吸道傳播、密切接觸感染的禽類及其分泌物或排泄物或經(jīng)受病毒污染的水而感染。現(xiàn)在是1頁\一共有48頁\編輯于星期一背景禽流感，全名鳥禽類流行性感冒，是由病毒引起的動物傳染病，通常感染鳥類、豬、馬、海鳥、鯨和人類。禽流感病毒，屬于甲型流感病毒，分為高、中、低/非致病性三級。至今發(fā)現(xiàn)能直接感染人的禽流感病毒亞型有：H5N1、H7N1、H7N2、H7N3、H7N7、H9N2和H7N9亞型。禽流感的最早報道可追溯到1878年，Perroncito首次報道了意大利的雞感染禽流感。1955年證實，引起感染的病原為A型流感病毒。1918-1919西班牙流感，病毒類型為H1N1。1957-1958亞洲流感，病毒類型為H2N2。隨后出現(xiàn)了H5N1、H7N3、H3N2、H7N7、H5N2、H5N8、H5N2、H7N1。一直到2013年，中國出現(xiàn)了H7N9型禽流感。

現(xiàn)在是2頁\一共有48頁\編輯于星期一1.原本為低致病性禽流感病毒株（H5N2、H7N7、H9N2）可經(jīng)

6～9個月禽間流行的迅速變異而成為高致病性毒株。2.2013年出現(xiàn)的H7N9，也是通過H7N3，H9N2，H7N9病毒重組。3.病毒不斷發(fā)生變異，不斷反復入侵禽類和人類?，F(xiàn)在是3頁\一共有48頁\編輯于星期一病毒病毒神經(jīng)氨酸酶（N1-N11）血凝素（H1-H18）包膜：來源于宿主的細胞膜基質(zhì)蛋白：外殼骨架RNA核心，基因特征核蛋白抗原特征RNA：含有8個基因片段（PB1,PB2,PA,HA,NP,NA,M,NS）,決定了外部的血凝素(HA)、神經(jīng)氨酸酶(NA)、基質(zhì)蛋白(M)和核蛋(NP)?，F(xiàn)在是4頁\一共有48頁\編輯于星期一病毒入侵宿主細胞的過程：流感病毒侵染宿主后病毒表面的血凝素，識別宿主細胞膜上的血凝素受體，并與之結合利用宿主細胞的資源進行復制和表達，重新組裝成新的流感病毒顆粒。在神經(jīng)氨酸酶的催化水解下，成熟的病毒顆粒最終脫離宿主細胞，感染新的表皮細胞?，F(xiàn)在是5頁\一共有48頁\編輯于星期一抗原，是能夠刺激機體產(chǎn)生（特異性）免疫應答，并能與免疫應答產(chǎn)物抗體在體內(nèi)外結合，發(fā)生免疫效應（特異性反應）物質(zhì)。這一系列過程主要是通過抗原內(nèi)部的抗原決定簇發(fā)生反應的。神經(jīng)氨酸酶（N1-N11）血凝素（H1-H18）稱為：抗原決定簇（表位）抗原決定簇：決定抗原性的特殊化學基因,是免疫應答和免疫反應具有特異性的物質(zhì)基礎。不同的抗原性，將會刺激機體產(chǎn)生不同的免疫應答，將會產(chǎn)生不同的抗體。病毒：抗原現(xiàn)在是6頁\一共有48頁\編輯于星期一甲型流感病毒是根據(jù)位于血凝素及神經(jīng)氨酸酶的抗原性分為若干亞型，血凝素（H）有18個亞型；神經(jīng)氨酸酶（N）有11個亞型?？乖儺悾?.抗原漂移（antigenicdrift）：指由基因組發(fā)生突變導致抗原的小幅度變異（氨基酸序列的改變而改變了血凝素蛋白分子上的抗原位點

）屬于量變，沒有質(zhì)的變化，不產(chǎn)生新的亞型，。2.抗原轉變（Antigenicshift）：指編碼抗原的基因組重排引起的變異幅度大時，產(chǎn)生新的亞型，這種變異為質(zhì)的改變。問題1：如果掌握抗原漂移和轉變的規(guī)律，利用往年流感爆發(fā)時間和亞型，能否預測下次流感爆發(fā)的時間以及將會出現(xiàn)的亞型?，F(xiàn)在是7頁\一共有48頁\編輯于星期一H7N9禽流感病毒的8個基因片段與浙江鴨群中分離的禽流感病毒相似，浙江鴨群中的病毒往上追溯，與東亞地區(qū)野鳥中分離的禽流感病毒H7N3基因相似；(血凝素片段)東亞地區(qū)野鳥中分離的禽流感病毒H7N9相似。（神經(jīng)氨酸酶片段）中國上海、浙江、江蘇等地的雞群中流感病毒H9N2相似（其它片段）。Kageyamaetal.GeneticanalysisofnovelavianA(H7N9)influenzavirusesisolatedfrompatientsinChina,FebruarytoApril2013.EuroSurveill.2013;18(15):pii=20453現(xiàn)在是8頁\一共有48頁\編輯于星期一Chenetal.等人通過分析基因序列，發(fā)現(xiàn)：從H7N9人間病例隔離出的病毒基因與從活禽交易市場中雞群身上隔離出的病毒基因相似。Chen,Y.etal.HumaninfectionswiththeemergingavianinfluenzaA

H7N9virusfromwetmarketpoultry:clinicalanalysisandcharacterisa-tionofviralgenome.Lancet.381,1916-1925(2013).現(xiàn)在是9頁\一共有48頁\編輯于星期一通過以上的基因片段分析得出：1.活禽交易市場是人間H7N9流感的直接傳染源。2.候鳥、當?shù)匾傍B和家禽都參與了H7N9的形成與流行，但是哪個物種為最原始的傳染源還不清楚。問題2：利用現(xiàn)有的信息和數(shù)據(jù)，能否確定最原始的傳染源。對于2013年流行的H7N9禽流感病毒,Robert和Juergen指出各領域?qū)＜覒搹囊韵聨讉€方面著手研究：1.原始宿主的確定（theoriginalhostspecies）。2.從原始宿主到中間宿主的傳染方式。3.病毒的生態(tài)學以及在環(huán)境中的生存能力。Kahn,R.E.&Richt,J.A.TheNovelH7N9InfluenzaAVirus:Its

PresentImpactandIndeterminateFuture.Vector-BorneZoonot.13,347-348(2013)現(xiàn)在是10頁\一共有48頁\編輯于星期一中國病例分布2013年上半年出現(xiàn)病例的省份：2013年下半年新增省份：香港、臺灣為輸入性病例現(xiàn)在是11頁\一共有48頁\編輯于星期一中國病例數(shù)據(jù)以及各地區(qū)分布（截止2014年2月20日）現(xiàn)在是12頁\一共有48頁\編輯于星期一長三角和廣東地區(qū)采取措施時間表將長三角地區(qū)和廣東省的措施以及病例結合起來，見下圖現(xiàn)在是13頁\一共有48頁\編輯于星期一長三角報告病例數(shù)廣東報告病例數(shù)關閉交易市場打開交易市場現(xiàn)在是14頁\一共有48頁\編輯于星期一長三角地區(qū)2013年冬季H7N9再次出現(xiàn)的可能原因：

1.交易市場的重新打開。2.溫度的變化。3.候鳥的南遷。廣東省H7N9出現(xiàn)的可能原因：1.家禽的調(diào)運。2.候鳥的南遷。問題3：再次出現(xiàn)的原因，以及擴散的主要因素？從而可以提出相應的防控措施?，F(xiàn)在是15頁\一共有48頁\編輯于星期一模型一：原始傳染源的確定假設：（1）其它物種不會傳染原始傳染源（原始宿主）原因：1.物種之間存在物種障礙（hostspeciesbarrie），限制病毒跨越物種去傳染別的物種。2.在種間傳播的初始階段，流感病毒一般從原始宿主傳染中間宿主。3.當病毒經(jīng)過變異和種間傳播，更適應于新的宿主，很可能不再適應在原始宿主體內(nèi)存活。4.原始宿主可能有了一定的抗體。Chen,G.W.&Shih.S.R.Genomicsignaturesofpandemic(H1N1)2009

influenzavirus.Emerg.Infect.Dis.15,1897-1903(2009).Chen,G.W.&Shih.S.R.AvianinfluenzaavirusinfectioninHumans.

BiomedJ.37,1-2(2014).ThijsKuiken,etal.Hostspeciesbarrierstoinfluenzavirusinfections.

Science.312,394-397(2006).Wang,L.&Li,K-S.Distrilbutionandepidemicofbirdinfluenzavirusinitsnaturalhost.J.Med.Postgrad.22,642-646(2009)現(xiàn)在是16頁\一共有48頁\編輯于星期一（2）種間傳播為環(huán)境傳播，不存在直接接觸傳播。原因：候鳥與野鳥、當?shù)匾傍B與家禽之間直接接觸的幾率比較小，但是存在一些共存生存環(huán)境，比如：濕地、森林等。（3）候鳥與家禽之間不會發(fā)生傳染，通過當?shù)匾傍B傳播禽流感病毒。（4）只有家禽可以將流感傳給人類。活禽交易市場是人類傳染的直接來源。（5）人與人之間不存在傳染。解決方法：將候鳥、當?shù)匾傍B、家禽分別作為原始傳染源，利用長三角地區(qū)的數(shù)據(jù)得出不同擬合結果。利用AIC準則找出最優(yōu)模型和結果，從而確定哪個物種為傳染源的可能性最大?，F(xiàn)在是17頁\一共有48頁\編輯于星期一當候鳥為原始傳染源時的流程圖：現(xiàn)在是18頁\一共有48頁\編輯于星期一當當?shù)匾傍B為原始傳染源時的流程圖：現(xiàn)在是19頁\一共有48頁\編輯于星期一當家禽為原始傳染源時的流程圖：現(xiàn)在是20頁\一共有48頁\編輯于星期一總的詳細流程圖：現(xiàn)在是21頁\一共有48頁\編輯于星期一現(xiàn)在是22頁\一共有48頁\編輯于星期一參數(shù)估計1.候鳥遷徙參數(shù)候鳥遷徙路線圖。全球路線中3,4,5路過中國，分別為東線、中線、西線?，F(xiàn)在是23頁\一共有48頁\編輯于星期一候鳥遷徙時間圖長三角地區(qū)

候鳥遷徙現(xiàn)在是24頁\一共有48頁\編輯于星期一長三角地區(qū)候鳥數(shù)量模擬12周內(nèi)遷移結束：每年總的遷移數(shù)概率密度函數(shù)現(xiàn)在是25頁\一共有48頁\編輯于星期一長三角地區(qū)候鳥遷徙數(shù)與總數(shù)目隨時間的變化圖現(xiàn)在是26頁\一共有48頁\編輯于星期一2.野鳥出生死亡參數(shù)野鳥出生數(shù)目隨時間的變化圖現(xiàn)在是27頁\一共有48頁\編輯于星期一環(huán)境中病毒衰減率模擬3.有關環(huán)境中細菌死亡率參數(shù)細菌死亡率隨溫度的變化上海溫度隨時間的變化細菌死亡率隨時間的變化現(xiàn)在是28頁\一共有48頁\編輯于星期一4.其他參數(shù)為減少估計的參數(shù)，將禽類之間的傳染率統(tǒng)一為beta1,家禽對人的傳染率為beta2.現(xiàn)在是29頁\一共有48頁\編輯于星期一擬合結果比較候鳥為傳染源野鳥為傳染源現(xiàn)在是30頁\一共有48頁\編輯于星期一家禽為傳染源現(xiàn)在是31頁\一共有48頁\編輯于星期一采取或得出的參數(shù)值現(xiàn)在是32頁\一共有48頁\編輯于星期一Akaike'sinformationcriterion（模型一3個擬合結果比較）Akaike’sinformationcriterion(AIC)providesamethodformeasuringmodelqualityandawayofselectingamodelthathasthebestfittotheactualdatafromasetofmodels.三種情況下的ACI準則：166.05171.9301207.9001（殘差平方和）（實際數(shù)據(jù)個數(shù)）（估計參數(shù)個數(shù)）改進的AIC準則（考慮到小樣本）：可見，候鳥為傳染源的可能性最大。現(xiàn)在是33頁\一共有48頁\編輯于星期一如果人與人之間存在傳染現(xiàn)在是34頁\一共有48頁\編輯于星期一當人與人之間的傳染率比較小時，結果變化不大。當人與人之間的傳染率比較大時，人間病例將會上千上萬。那是實際中，人與人之間的傳染率到底有多大，目前還不清楚。現(xiàn)在是35頁\一共有48頁\編輯于星期一模型二：冬季再次出現(xiàn)的主要影響因素因解決問題的側重點不同，將以上的模型簡化流程圖現(xiàn)在是36頁\一共有48頁\編輯于星期一現(xiàn)在是37頁\一共有48頁\編輯于星期一其它參數(shù)估計為減少估計的參數(shù)，將候鳥、野鳥之間的傳染率統(tǒng)一為beta1,家禽之間的接觸率為beta2,環(huán)境對家禽的傳染率為beta3,對人的傳染率為beta4.現(xiàn)在是38頁\一共有48頁\編輯于星期一擬合結果及所取參數(shù)值擬合結果比較(模型二)模型二比模型一擬合結果好：參數(shù)估計時，模型二傳染率劃分的比模型一細，估計的參數(shù)比較多?，F(xiàn)在是39頁\一共有48頁\編輯于星期一措施比較可見，部分家禽的撲殺只有在短期內(nèi)有一定的效果，長期時間內(nèi)對流感的控制效果不大。在長期關閉交易市場下（傳染率降低55%），可以有效地控制流感的傳播，但是還是會出現(xiàn)周期性，在第二年的2,3月份會出現(xiàn)病例的高峰。如果消毒措施能夠有效地執(zhí)行，那么可將病例控制在很低的水平下。敏感性分析現(xiàn)在是40頁\一共有48頁\編輯于星期一尋找周期性的關鍵因素紅線：實際病例。綠線：如果不存在關閉交易市場的情況下的疾病流行情況?？梢?，即使不存在關閉和重新打開交易市場措施的交替執(zhí)行，疾病還是會出現(xiàn)周期性。但是可以看出，關閉交易市場可以很有效地控制病例的數(shù)目。關閉交易市場的效果現(xiàn)在是41頁\一共有48頁\編輯于星期一當長三角地區(qū)候鳥的數(shù)量為常數(shù)，不發(fā)生周期性變化（沒有遷移）的模擬結果。紅線：實際病例。綠線：如果不存在關閉交易市場的情況下的疾病流行情況?？梢?，此圖與前一