病原体侦探:追溯海地地震后霍乱爆发的源头

地震等自然灾害的影响可能远远超出灾害发生当日造成的破坏。2010年海地地震破坏了本已有限的卫生系统,导致一些地区缺乏足够的厕所和洗涤设施;这为传染病的传播创造了理想条件。

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地震等自然灾害的影响可能远远超出灾害发生当日造成的破坏。2010年海地地震破坏了本已有限的卫生系统,导致一些地区缺乏足够的厕所和洗涤设施;这为传染病的传播创造了理想条件。果然,地震发生9个月后,霍乱爆发,并迅速蔓延至全国。

霍乱在环境中以非致病形式存在,当它获得霍乱毒素基因时,就会变得危险。这些基因存在于噬菌体(感染细菌的病毒)中,这些噬菌体可以在霍乱菌群中传播毒素基因,使其转变为致病形式。自1817年以来,已发生过7次重大的霍乱疫情,每次疫情均由霍乱毒素的不同亚群引起。然而,这些疫情从未蔓延到海地。

关于海地疫情的来源有两种可能性。一种是本地的非致病性霍乱菌从噬菌体那里获得了毒性基因。另一种是霍乱菌来自外部,即援助人员和联合国维和部队。首例霍乱病例报告发生在米雷巴莱镇,该镇位于尼泊尔联合国维和部队营地的下游。


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各种不同的证据被整合在一起,以找出感染源。新闻记者发现联合国营地不当的污水排放导致废物最终进入河流。在部队部署前不久,尼泊尔爆发了霍乱疫情,由于在部署前的体检中没有人表现出霍乱症状,因此没有进行疾病的后续检测(霍乱可能无症状携带)。疾病的传播也沿着水路,沿着营地下游的河流蔓延。

全基因组测序的遗传“重炮”被用来确定究竟是哪种霍乱菌株引起了这次流行病。结果表明,在海地引起疾病的菌株是相同的克隆体,这表明感染源单一。对特定基因岛的DNA进行比较表明,海地菌株与在东亚发现的菌株属于同一亚群,但在美洲则不然。研究表明,海地细菌与来自尼泊尔和孟加拉国的细菌属于同一亚群,并且与尼泊尔细菌的亲缘关系最为密切。

经过大约三年的研究,最终达成了共识:疫情是由驻扎在海地的联合国维和部队造成的,而不是本地菌株的变异。全基因组测序被证明是解决谜团的关键工具,作者在参考文献中指出,如果在一开始就使用这种方法,而不是在调查后期才被采用,那么问题本可以更快地解决。另一个限制因素是,目前还没有一个关于来自不同地理位置的复发病原体基因组序列的公共数据库。如果能开发这样一个数据库,再加上更廉价、更快速的全基因组测序技术,未来将更容易追溯爆发疫情的源头。

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参考文献 1:Orata FD, Keim PS, Boucher Y (2014) 2010年海地霍乱爆发:科学如何解决争议。PLoS Pathog 10(4): e1003967. doi:10.1371/journal.ppat.1003967

图片2来源:达特茅斯电子显微镜设备中心

About S.E. Gould

A biochemist with a love of microbiology, the Lab Rat enjoys exploring, reading about and writing about bacteria. Having finally managed to tear herself away from university, she now works for a small company in Cambridge where she turns data into manageable words and awesome graphs.

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