第十四章 西尼罗脑炎

西尼罗脑炎(West Nile encephalitis,WNE)是由西尼罗病毒经蚊子传播的,侵犯中枢神经系统,引起脑实质炎症的严重疾病。主要发生在老年人或免疫功能不健全的个体当中。在非洲、南欧、中东、中亚和西亚、大洋洲等地呈地方性流行。临床表现有发热、头痛、脑膜刺激征、意识障碍、抽搐及局灶性损害等。
【病原学】
西尼罗病毒(West Nile Virus,WNV)是一种不分节段的单股正链RNA病毒,是一种B族虫媒病毒,属于黄病毒科黄病毒属,是传播最广泛的黄病毒。于1937年首次在非洲乌干达西尼罗河地区从一位发热的成年妇女血中被分离出来,因此得名。目前已知西尼罗病毒70余种,其中约半数可导致节肢动物传播的人类疾病。病毒颗粒直径40~60nm,有宿主来源的脂蛋白包膜,包膜内的病毒核衣壳为对称多面体状,直径约30nm。病毒包膜对维持病毒体结构的稳定性和保护病毒基因组有重要作用。病毒颗粒中包括3种结构蛋白:C(capsid)蛋白、E(envelope)蛋白和M(membrane)蛋白。E蛋白是WNV重要的结构蛋白,属于糖蛋白,具有血细胞凝集素活性,并介导病毒与宿主细胞的黏附和膜融合,是重要的毒力因子;而且具有很强的免疫原性,可诱发机体产生病毒中和抗体,逃避宿主免疫监督系统。西尼罗病毒基因组为一条线形单股正链RNA,长度约11kb。病毒基因组RNA可以直接作为mRNA,从一个开放读码框内翻译出一条长链前体蛋白,在宿主细胞蛋白酶和一种病毒基因编码的丝蛋白酶作用下,长链前体蛋白被切割成至少10种成熟的蛋白质,其中包括3种结构蛋白(C、preM和E蛋白)与7种非结构蛋白,这些蛋白在病毒基因组上的编码顺序为:C-preM-E-NS1-NS2A-NS2B-NS3-NS4A-NS4B-NS5。在基因学上病毒可分为两型,只有1型病毒与人类脑炎有关。1型病毒已在非洲、欧洲、亚洲和北美洲分离到;2型病毒在非洲引起地方性动物病。西尼罗病毒可在乳鼠脑内繁殖,并培养传代。病毒可在鸡胚中复制,并在绒毛尿囊膜上形成痘斑。与其他黄病毒属的病毒相似,WNV对热敏感,56℃ 30分钟就可将病毒灭活。对低温和干燥抵抗力强,用冰冻干燥法可保存数年。对次氯酸钠、乙醚和去氧胆酸钠敏感。
【流行病学】
非洲、北美洲、欧洲是西尼罗病毒感染的主要流行地区;亚洲报告本病的国家有印度、马来西亚、泰国、菲律宾、土耳其、以色列、印度尼西亚、巴基斯坦等;此外,澳大利亚也发现过。我国尚无此种病例。西尼罗热多发病于蚊虫活跃的夏、秋季节。人类对西尼罗热普遍易感,那些处于蚊子叮咬环境中的野外作业者或旅行者是本病的高危人群,如农民、森林工人、园林管理员、铺路人、建筑工人及其他户外工作者。
(一)流行环节
1.传染源
西尼罗病毒感染的传染源主要是鸟类,包括乌鸦、家雀、知更鸟、杜鹃、海鸥等。鸟感染后产生的病毒血症至少可维持3天,足以使蚊感染。人、马和其他哺乳动物感染后不产生高滴度的病毒血症,不能通过蚊子在人与人、人与动物间传播。
2.传播途径
蚊子是本病的主要传播媒介,以库蚊为主。蚊子因叮咬感染西尼罗病毒并出现病毒血症的鸟类而感染。病毒在蚊体内生长繁殖后进入蚊子唾液。人和动物被蚊子叮咬而受染。在极少数情况下西尼罗病毒还有可能通过输血、器官移植、哺乳等途径在人和人之间传播,甚至由母亲在怀孕期间传染给孩子。
3.人群易感性
人群对西尼罗病毒普遍易感。有些地区人群感染率很高,但以隐性感染居多。老年人感染后则易发展为脑炎、脑膜炎、脑膜脑炎,具有较高的死亡率。
(二)流行特征
1.人群分布
任何年龄均可感染发病,老年人更容易感染且引起高血压、糖尿病及心脏疾病等并发症而死亡。曾有报道美国2002—2006年13 482例病例中,年龄最小为1个月,最大为97岁,中位数为47岁;23例死亡病例中,年龄最小为54岁,最大为92岁,中位数为78岁,78%大于70岁,64%为男性;职业分布以有野外作业经历的人员为主。
2.时间分布
多发生在夏季或初秋,尤其是在雨季或雨季过后。
3.地区分布
好发于温带和亚热带地区。自从1937年分离出西尼罗病毒后,该病毒就很少在人间暴发,近几十年来,西尼罗病毒病在世界范围内的流行区域不断扩大,1999年以前广泛分布在东半球,包括非洲、亚洲、中东以及欧洲的大部分地区。1999年以后,西半球开始出现西尼罗病毒的流行。1999年7~10月,俄罗斯伏尔加格勒地区826人感染西尼罗病毒,84例为脑膜炎,死亡40例,当年以色列发病2例;2000年以色列发病200例。1999年8月美国纽约市首次暴发了西尼罗病毒脑炎(56例确认病例,7例死亡),截至2012年12月,美国累计报告了西尼罗病毒病35 036例,死亡1428例。2008年意大利报告33例临床病例;2010—2011年,西班牙安达卢西亚地区3个省多次暴发了人类和马的西尼罗病毒病疫情,希腊报告了197例病例,罗马尼亚报告57例病例;2012年7~9月意大利北部地区确诊13例病例。2012年8月22日,美国联邦卫生官员和疾病预防控制中心报告,截至8月22日,全美共录得1118宗感染WNV的病例,这个数字是往年平均数的3倍多,其中已有41人死亡,这是美国最大规模的WNV感染。据称,这次WNV流行可能与气候变暖有关,湿热的气候导致蚊虫滋生,加重了WNV的传播。
【发病机制与病理】
依据小鼠的研究结果,西尼罗病毒致病过程被分为3个独立的阶段:初始感染传播期(早期),外周病毒增殖期(病毒血症期)及神经侵犯期(中枢神经系统期)。早期定义为西尼罗病毒在叮咬局部的感染和繁殖。主要发生在角质细胞、皮肤树突状细胞及皮肤定植的朗格汉氏细胞等。病毒血症期定义为病毒传播至外周病毒复制的首要地点-脾脏,以及非高产性感染其他外周器官(如肝、肾等)。在前两个阶段中,树突状细胞、巨噬细胞,可能也包括中性粒细胞被认为是病毒感染的关键靶细胞。最后阶段西尼罗病毒侵袭中枢神经系统,在这里病毒攻击神经元,并在其中复制。
病毒感染宿主后,免疫系统迅速介入,并启动控制病毒复制及限制病毒介导病理损伤必需的抗病毒免疫应答,并为避免再感染提供免疫保护。固有免疫及适应性免疫在抗西尼罗病毒感染中均发挥了重要作用。在病毒感染后多种固有免疫细胞通过RLR,TLR及NLR信号通路识别病毒,启动Ⅰ型干扰素的释放及其他相关的抗病毒防御功能。另外,体内研究证实,RLR信号还具有控制外周器官及中枢神经系统病毒复制,限制病毒介导病理损伤及程序性免疫保护中发挥重要作用。TLR和NLR也被证实能够以细胞或组织特异性的方式限制病毒复制,在病毒感染过程中调节保护性CNS免疫。另外,固有免疫反应的其他组成部分如NK细胞、中性粒细胞、γδT细胞以及细胞/体液介导的适应性免疫应答在抗西尼罗病毒感染免疫中同样发挥至关重要的作用。人体的特异性和非特异性免疫功能可将病毒限制在局部并清除,临床上表现为隐性感染。当侵入的病毒量较大且人体免疫功能不足以清除病毒时,病毒入血,引起病毒血症,并可进入中枢神经系统。在动物模型以及人感染病例脑部以及脊髓脊索多个位点可同时检测到西尼罗病毒,说明病毒经血液途径传入到中枢神经系统。已经证明神经元细胞是病毒在中枢神经系统的主要靶细胞。病毒进入中枢神经系统,引起脑实质和脑膜炎症,严重者危及患者生命。
【临床表现】
大多数人(80%)感染西尼罗病毒表现为无症状感染。有症状者可表现为流感样不适直至严重神经系统疾病。少于1%感染病例可进展为严重疾病。血清流行病学研究发现20%~25%西尼罗病毒感染者发展为轻微疾病,0.67%发展为神经系统疾病。在患西尼罗病毒神经系统疾病的患者中,50%~71%发展为西尼罗脑炎,15%~35%发展为脑膜炎,3%~19%发展为急性弛缓性麻痹。脑炎患者中的严重病例死亡率达3%~19%。
在出现典型神经症状前,有1~7天的前驱发热期,可以是双相热。大部分出现非特异性症状,如咽痛、面部充血或皮疹,淋巴结肿大者少于5%。西尼罗脑炎可以表现为不同的严重程度,从轻微的、自限性的精神混乱状态到严重的脑病、昏迷和死亡。西尼罗脑炎在老年人中更为常见,特别是年龄超过55岁的人群,以及免疫功能不健全的个体。在西尼罗脑炎患者中观察到几种神经系统综合征及锥体外系紊乱。脑炎患者经常表现出双侧震颤,特别是上肢。这种震颤倾向于姿势性震颤,同时可能存在运动性成分。另外肌阵挛也可出现,主要是上肢和面部肌肉,可以在睡眠中出现。也可以出现帕金森症的特征性表现,包括表情缺乏、运动徐缓和姿势性不稳定等。也有报道出现小脑共济失调与相关的躯体不稳和步态失调导致的摔倒。这些异常运动通常发生在出现精神状态改变后。典型病例中这些运动障碍会随着时间推移逐渐缓解,然而,震颤和帕金森症可能会在从严重脑炎中恢复的患者中持续存在。
西尼罗病毒脑炎中出现的运功障碍源于西尼罗病毒对锥体外系结构的特异性亲神经性。脑干(特别是髓质和脑桥)、深部灰质核,特别是基底核和丘脑的黑质,以及小脑均参与致病。这些临床病理的改变可最终导致西尼罗脑炎在神经影像上的改变。显著的抽搐在西尼罗脑炎病例中相对少见,估计大概有3%~6%患者会出现此类症状。颅内压升高和脑水肿也不常见。有报道称在从西尼罗脑炎康复的患者当中,有出现沮丧、焦虑和淡漠等神经精神病症状的病例。
【实验室及辅助检查】
(一)血常规
外周血白细胞正常或稍高,中性粒细胞及淋巴细胞多在正常范围。
(二)脑脊液
同其他病毒感染所致的中枢神经系统感染表现相似。压力升高,外观无色透明或微混,蛋白轻度升高,糖及氯化物正常,细胞数轻度增加,以单核细胞增加为主。一项大型研究显示脑炎患者脑脊液中平均白细胞计数为227×10 6/L(中位数90×10 6/L)。
(三)病原学检查
首次出现西尼罗热暴发后进行病毒分离是必须的。适用于分离病毒的标本有:患者的脑脊液、脑组织或感染早期血清,鸟及其他哺乳动物的肾、脑组织等。分离到病毒后,用间接免疫荧光试验、核酸检测或中和试验确证。
(四)血清学检查
常用ELISA方法检测患者血清或脑脊液的IgM和IgG抗体。由于西尼罗病毒的血清IgM抗体持续时间较长,不能据此判断现症感染,需与临床症状及其他实验室检查结果相结合综合分析,以做出准确判断。采取患者急性期和恢复期双份血清,以恢复期血清较急性期IgG抗体滴度升高4倍以上为阳性。
(五)分子生物学检查
可用RT-PCR或实时PCR检测脑脊液和各种组织标本中的西尼罗病毒RNA。
(六)磁共振成像与脑电图
MRI异常并不是一定存在的,甚至在严重的脑炎病例,MRI依然可以是正常的,或者异常的改变会在发病后数周才有所表现。西尼罗脑炎最特征性MRI改变是在T 2序列、液体衰减反转恢复序列和弥散加权成像序列上表现为双侧基底节及丘脑信号异常,表明病毒对这些深灰结构的亲神经性。这些MRI表现也可出现在其他黄病毒脑炎,如日本脑炎病毒和圣路易斯脑炎病毒所致脑炎。因此仅具有指示作用,不能作为诊断西尼罗脑炎的依据。脑电图异常表现为广泛的减缓,频繁地前置或暂时主导三相锐波。然而这些脑电图异常同样不具有特异性。
【诊断与鉴别诊断】
(一)诊断要点
1.流行病学资料
是否来自于西尼罗病毒感染的主要流行地区,如非洲、北美洲和欧洲。有无户外活动的暴露史,如园艺(特别是晚间活动)、露营或户外运动。发病前2周内有无蚊虫叮咬史。
2.临床特征
有无发热及发热程度,有无头痛或皮疹,喷射样呕吐以及昏迷、抽搐、惊厥等,神经系统检查是否有定向力障碍、肌无力及脑膜刺激征阳性等。
3.实验室检查
脑脊液西尼罗病毒抗体IgM阳性;脑脊液蛋白≥40mg/dl,白细胞≥5× 10 6/L,革兰染色阴性,细菌培养阴性;血清西尼罗病毒抗体IgM阳性;恢复期血清较急性期IgG抗体滴度升高4倍以上或PCR检测到血清中西尼罗病毒核酸,有确诊意义。
(二)鉴别诊断
西尼罗脑炎需与其他感染性疾病所致脑炎、脑膜炎进行鉴别诊断:
1.流行性乙型脑炎 发生于夏秋季节,具有严格的季节性;儿童多见,高热、意识障碍明显,重症者引起中枢性呼吸衰竭,病死率高;外周血白细胞计数多在10~20×10 9/L。脑脊液白细胞数可达100~1000×10 6/L。脑脊液特异性IgM抗体(多在病程3~6天阳性)。
2.中毒型菌痢 亦多见于夏秋季,儿童多发,病初胃肠症状出现前即可有高热及神经症状(昏迷、惊厥),但本病早期即有休克,一般无脑膜刺激征,脑脊液无改变,大便或灌肠液可查见红细胞,脓细胞及吞噬细胞,培养有痢疾杆菌生长,可与本病相区别。
3.化脓性脑膜炎 可出现类似本病的症状,但冬春季节多见,病情发展较速,重者病后1~2天内即可进入昏迷。流脑早期即可见瘀点。肺炎双球菌脑膜炎、链球菌脑膜炎以及其他化脓性脑膜炎多见于幼儿,常先有或同时伴有肺炎、中耳炎、乳突炎、鼻窦炎或皮肤化脓病灶,而本病则无原发病灶。必要时可查脑脊液鉴别。
4.结核性脑膜炎 少数结核性脑膜炎患者发病急,早期脑脊液糖及氯化物含量可不低,在本病流行季节易误诊,但结脑病程长,有结核病灶或结核病接触史,结核菌素试验大多阳性。结脑脑脊液外观呈毛玻璃样,白细胞分类以淋巴细胞为主,糖及氯化物含量减低,蛋白可增加,放置后脑脊液出现薄膜,涂片可找到结核分枝杆菌。
5.脑型疟疾 发病季节、地区及临床表现均与本病相似。但脑型疟疾热型较不规则。病初先有发冷、发热及出汗然后出现脑症状。还可有脾肿大及贫血。血片查找疟原虫可确诊。
【预后】
轻者预后良好,严重者会有瘫痪,震颤麻痹,可留有乏力、记忆力减退、行走困难、肌无力等后遗症。病死率约为3%~15%,老年人免疫力差者病死率较年轻人为高。
【治疗】
目前无针对西尼罗病毒的特效治疗药物。治疗主要是对症和支持治疗。轻症患者呈自限性经过,但脑炎患者需积极治疗,常用措施如下。
(一)一般治疗
卧床休息,对患者要尽量避免不必要的刺激。保持呼吸道通畅,昏迷患者注意定时翻身、拍背、吸痰,吸氧,防止发生褥疮。注意精神、意识、生命体征以及瞳孔的变化。给足够的营养及维生素,保持水及电解质平衡。
(二)对症治疗
1.降温
高热者以物理降温为主,首选冰帽降温,同时酒精擦浴,放置冰袋;药物降温为辅,阿尼利定、柴胡、吲哚美辛均可选用。上述方法效果不佳时,可采用亚冬眠疗法,肌内注射氯丙嗪及异丙嗪每次各0.5~1.0mg/kg,每4~6小时给药一次。
2.惊厥或抽搐
脑水肿或脑疝所致者,应立即采用脱水剂治疗,可用20%的甘露醇快速静滴;应及时吸痰、保持呼吸道通畅,必要时气管切开。镇静剂治疗:安定:成人每次10~20mg,小儿每次0.1~0.3mg/kg,肌注,必要时静脉缓注,但总量不超过10mg;水合氯醛成人每次1.5~2.0g,小儿每次50mg/kg(每次不大于1g),鼻饲或保留灌肠;苯巴比妥钠成人100mg/次,肌内注射。
3.脑水肿而无抽搐
甘露醇用量同上述。呋塞米、高渗葡萄糖可辅助脱水治疗。糖皮质激素可减轻脑水肿,可短期应用。
4.呼吸衰竭
常规氧疗;静脉滴注呼吸兴奋剂洛贝林、尼可刹米、哌甲酯等;必要时气管插管、气管切开,及时机械通气治疗。
【预防】
由于目前无预防西尼罗病毒感染的疫苗,因此预防西尼罗病毒感染的主要手段为切断传播途径,即有效的、大规模灭蚊;户外活动时应采取措施以防蚊子叮咬。
(一)隔离患者
虽然目前认为人与人之间通过蚊虫吸血刺叮传播西尼罗病毒的可能性相对较小,但是为了安全起见,应隔离患者并给加装蚊帐,防止蚊虫刺叮,避免引起传播。
(二)灭蚊
媒介蚊虫的防治,应采取综合防治的方法,将媒介蚊虫的密度尽可能地降低。在西尼罗病毒病疫情暴发后,立即开始启动控制媒介蚊虫的措施。
(三)防蚊
在西尼罗病毒脑炎暴发的疫区,提醒居民较少户外活动,在户外应尽量穿着长袖衣裤,裸露皮肤应涂抹蚊虫驱避剂。注意安装纱窗和纱门,减少蚊虫进入室内的机会,同时可以使用电蚊香和电蚊拍杀死室内的成蚊。

(庄严)

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