2008-2016年中国手足口病分子流行病学及肠道病毒的进化研究

作     者：傅雪敏 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院上海巴斯德研究所) 

学位级别：硕士

导师姓名：张驰宇

授予年度：2019年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100202[医学-儿科学] 10[医学] 

主      题：手足口病 肠道病毒 基因型 分子流行病学 镇江市 

摘      要：手足口病(Hand,foot and mouth disease,HFMD)是常见的儿童自限性传染病,重症患者会引起多种神经性并发症,甚至导致死亡。20世纪末期至今,该疾病开始在东南亚及太平洋地区持续高发,日本、柬埔寨、越南等周边国家更是手足口病的重灾区。2008年中国安徽省阜阳市的首次手足口病大暴发引起了我国政府的密切关注,这一疾病也在同年被列为国家丙类法定传染病,并设置了相关肠道病毒:肠道病毒A71(Enterovirus A71,EVA71)和柯萨奇病毒A16(Coxsackievirus A16,CVA16)的病毒监测系统。HFMD主要由多种肠道病毒引起,其中EVA71和CVA16是引起HFMD的最主要的肠道病毒。在中国,从2008年首次大规模流行手足口病以来,每年都有超过百万的儿童感染手足口病,其分子流行病学特征也在不断发生变化。近年来非EVA71和非CVA16的其他肠道病毒的流行比例开始逐年增长,甚至在部分地区成为引起手足口病的主要血清型。但是,影响手足口病的高风险因素、与特殊致病相关的基因组突变特征以及全面系统的分子流行病学和进化史概况等问题,都尚不明确。因此,本论文从地方性城市HFMD流行特点和全国肠道病毒序列两个角度入手,分别对手足口病的流行病学特征、肠道病毒的流行与进化及主要肠道病毒血清型的分子流行病学概况进行详细而全面的研究分析。为了研究2008-2016年中国地方性城市手足口病的流行病学和进化特征。我们收集了2008-2016年期间江苏省镇江市共37202例HFMD的病例资料,并用特异性荧光定量PCR方法检测了共3707例手足口病人的咽拭子样本。在流行病学研究中,我们首次发现了手足口病季节性混合流行模式,即不同年间单峰和双峰交替流行,以及在镇江市幼儿园和学校出现了不同程度的手足口病聚集性和散发性病例报道。经过统计学分析,我们发现4岁以下的儿童极易感染手足口病,散居儿童和男孩有更高风险引起手足口病重症。在检测为阳性的样本中,我们也证实了非EVA71和非CVA16肠道病毒的患病率从2008年到2016年在不断增加。同时,为了进一步了解镇江市2008-2016年手足口病相关肠道病毒的分布和流行,我们挑选了初筛检测为阳性的610份手足口病患儿的咽拭子样本,通过巢氏PCR方法扩增肠道病毒的VP1基因并测序。最终我们共获得238个VP1部分基因片段的序列,包括93个EVA71(39%),79个CAV16(33%),29个柯萨奇病毒B3(Coxsackievirus B3,CVB3)(12%),24个柯萨奇病毒A6(Coxsackievirus A6,CVA6)(10%)和13个其他肠道病毒血清型(5.5%)。因为CVB3主要与心肌炎有关,偶尔与心力衰竭、脑膜炎有关,但是较少在手足口病例中报道,且基因分型标准不统一。但是根据镇江市手足口病病原谱的比例分布,我们发现CVB3流行率较高,仅次于EVA71和CVA16。随后,我们在数据库中下载了所有可用的CVB3全长基因组和VP1基因序列,通过系统进化学和遗传距离分析,CVB3可分为7种基因型A-G。中国大陆其他地区之前报道的CVB3序列中95%以上属于基因型G,并且多与无菌性脑膜炎和心肌炎相关。但是,镇江所有CVB3序列均属于基因型A,且都是HFMD轻症病例。由此可见镇江市手足口病例确实存在着特殊的基因型分布和流行特征,这种少见的CVB3高流行率和新的基因型分布可能揭示了中国手足口病患者中CVB3的新流行趋势,对监测和防控CVB3的流行风险具有重要科学意义。最后,为了对手足口病相关的肠道病毒进行系统的流行病学和进化史分析,我们从已发表文献报道中总结了中国不同地区的主要血清型的流行趋势和病原谱分布。据此,我们发现从2008年到2016年,中国的EVA71流行率呈急剧下降趋势,而其他肠道病毒正在快速增长。同时,从GenBank数据库中下载了中国常见四种血清型(EVA71,CVA16,CVA6,CVA10)的基因序列,通过进化分析和地域时间分析,我们发现每种肠道病毒都由一种主要基因型或亚型主导流行,其中四种主要基因型或基因亚型分别为:EVA714,CVA161,CVA6和CVA10,占中国所有手足口病病例的90%以上。四种主要的肠道病毒基因型也显示出不同的地理和流行病学特征,并在不同区域与其他基因型形成共流行。结果表明,更多的分子流行病学研究应该集中在CVA16和其他肠道病毒上,尤其针对一些不发达地区。手足口病相关肠道病毒的流行病学和进化信息对病毒学监测,疾病管理和疫苗设计都具有指导意义,也为国家政府制定预防和控制手足口病的有效政策提供了科学依据和理论保障。