走吒

诺如病毒气溶胶传播研究与控制

诺如病毒的特征和演变

早在1993年之前,研究人员就已经通过使用电子显微镜在粪便标本中表征出诺如病毒。诺如病毒形状小而圆,结构明显,并由一条长大约7.7kb正链RNA和无包膜的蛋白质外壳构成。由于有着鲜明的杯状凹陷,将其归为杯状病毒家族。诺如病毒之间差异很大,人类菌株依据序列被分为3个基因组(GI,GII和GIV),至少25个基因型。人类诺如病毒菌株的多样性归因于RNA复制过程的易错性导致点突变的积累,和两种相关病毒之间的重组。目前引起人类急性肠胃炎的主要是基因组GII,基因型4(GII.4)菌株。对许多疫情的分析表明,GII基因组的诺如病毒是全球最常见的菌株。随着病毒的逐渐变异重组,目前诺如病毒的变体已经成为引发全球流行传染病菌株之一[1]

Fig.1 Phylogenetic Analysis of Noroviruses[1]


Fig.2 Structure of Norwalk Virus Capsid and Genome[1]

流行病学与传播

诺如病毒(NoV)是全世界病毒性肠胃炎的主要原因,每年受感染病例有6亿多起[2]

诺如病毒对所有年龄段易感,儿童、老人、游客、士兵和一些免疫力低下或接收器官移植的患者为高风险人群。诺如病毒的有效传播,主要是由于其低感染剂量(大约18-1000病毒颗粒),粪便和呕吐物中高病毒载量、环境中的高稳定性(耐受0-60℃、环境表面、喷泉和饮用水以及生蚝、水果和蔬菜等食物中)以及菌株的多样性和高突变能力[1]。诺如病毒常发生在各种半封闭环境(例如,疗养院,医院病房,日托中心,游轮,餐饮场所)。最近学者Malin Alsved等在对诺如病毒爆发期间医院走廊空气进行取样检测发现,走廊空气样本中存在一定病毒载量的诺如病毒。这意味着在诺如病毒在开放环境中也有可能爆发[3]

诺如病毒的主要传播途径是粪-口传播,新宿主通过食入被污染的水或食物,或与被污染的表面或受感染的人接触[4],但一些证据也表明诺如病毒可通过空气传播。目前已经有研究发现,医院爆发期间,空气传播中的诺如病毒主要来自患者呕吐物和尘土[5]。呕吐物中的诺如病毒可能在呕吐或冲厕所时,雾化进入空气,假设病毒颗粒在雾化后可能被吸入并沉积在上呼吸道,随后被吞咽进入胃肠道,引发急性肠胃炎。

Nenonen NP等学者通过对医院暴发期间在患者病房中的诺如病毒污染情况和空气传播路径进行研究。该研究通过在通风口,床头柜,洗脸池,灰尘和旨在收集空气中带电颗粒的病毒阱,收集可能的病毒样本,以调查在病毒爆发期间,7个感染病房和1个无疫病房中诺如病毒交叉污染的可能性。通过特定时间对八间病房中的灰尘,病毒阱,床边桌,洗脸池或通风口中采取的样本进行比较序列分析发现,样本中均检测诺如病毒GII.4菌株或高度相似(> 99.5%,1,040 nt)。这表明在病毒爆发期间,病房中的尘埃可能是诺如病毒GII.4菌株的储藏库,并且跟Chadwick PR等人分别对医院[6]和 酒店[7]呕吐物雾化的传播机制推断相同。Nenonen NP等人推测,医院空气传播中的诺如病毒主要来源于感染病房里的灰尘和患者呕吐物[5]

Table 1 Norovirus infections in hospital patients and environmental contamination in eight wards and an administration office room during nosocomial outbreaks[5]

Bonifait等人在对诺如病毒气溶胶传播研究发现,体外雾化的鼠诺如病毒在气雾器压力下中依然保持完整性和传染性;在对人诺如病毒爆发期间的8家医疗机构采样的48个空气样本(患者1m处,病房门前,护士站)检测分析发现,患者病房内诺如病毒浓度可达2000 genomes/m3,而人类平均每分钟吸入6L空气,意味着医护人员在感染病房停留5min可以吸入60 copise 人类诺如病毒,对于一些个体,足以引起感染[8]

Table 2 Detection and Concentration of Norovirus GII RNARecovered From the Air in Patient Rooms, Hallways, and NursingStations During 8 Confirmed Norovirus Outbreaks—Quebec, 2012[8]

Malin Alsved等人在2017年3月至28年5月对瑞典南部三家医院受感染病房空气进行采样,并对采集的空气颗粒按尺寸分类,尽管结果有所不同,但发现小于1 µm的空气颗粒中仍可检测出一定的病毒载量,同时在此尺寸范围内的颗粒很容易被吸入,通常有10-30%的概率沉积在口腔,鼻子或导气管中,并很可能被运到胃肠道[3]。从理论上讲,根据测得的最高病毒浓度,在正常呼吸10分钟到8小时, 50%人类感染剂量将从20到1000份(copies) [9, 10 , 11]。 如果空气传播中的颗粒携带着活病毒通过人体吸入到达胃肠道,那么就有很高可能引起急性肠胃炎。在该项研究工作中,每个病房每小时大约换气两次,病房中大部分废气都是靠邻近的厕所排出,意味着为了控制病毒爆发,病房等半封闭性空间需要特别注意通风,尤其是气流和通风速率[3]

控制与预防

控制-以船舶卫生计划(VSP)为例

诺如病毒可以出现在各种场所,常爆发在疗养院、大学宿舍和游轮等具有密闭生活区场所。特别是在游轮上控制和预防诺如病毒的爆发十分困难,由于乘客的快速周转,诺如病毒被携带上船的可能性十分之高,同时由于乘客间共享居住和餐饮环境,频繁的接触也增加了交叉感染的机会[12]

为了控制和预防游轮上爆发肠胃疾病,美国疾病控制和预防中心于1975年跟游轮业签署一项船舶卫生计划(VSP)协议,要求到达美国港口的游轮需要报告船上病例数,超过3%乘客和工作人员患有肠胃疾病,游轮需要进行补充报告;并根据患病情况,发布游轮疫情爆发讯号。

但由于诺如病毒具有高传染性和环境适应性,即使在实施严格的卫生规程后,诺如病毒引起的肠胃疾病仍在连续性爆发。据美国疾病防控中心2019年船舶卫生计划(VSP)报告,隶属于皇家加勒比国际公司的海洋绿洲号在1月6日到1月13日航程期间,共有561名(8.91%)乘客和31名(1.45%)工作人员感染诺如病毒;接连着隶属于维京远洋邮轮的维京海号、公主邮轮公司的海盗公主、嘉年华邮轮公司的征服号、艾达邮轮的艾迪瓦和艾德鲁娜号在过去一年里均报告过诺如病毒聚集性感染疫情[13]

公共空间预防

由于目前尚未发现长距离传播气流中依然保持传染性的诺如病毒,疾病防控中心建议仅在照顾诺如病毒性胃肠炎患者时才实施下列接触预防措施:采取全面的空气传播预防措施,包括使用呼吸器,关闭病房的门以及使用负压室,优化干预空气传播策略,特别注意气流和通风速率。同时根据Nenonen NP等人研究发现,病房中的粉尘携带具有一定载量的病毒,需要定期全面清洁病房,尤其注意对天花板的清理[5]

个人防护用品

根据Malin Alsved等人的发现,小于1 µm的空气颗粒中仍可检测出一定的病毒载量[3]。对于照顾诺如病毒感染患者的医护人员有必要使用医用N95级口罩对其进行防护。N95是美国国家职业安全与健康研究所最早提出标准,“N”是指“不适合油性颗粒物”,“95”是指在NIOSH标准规定的检测条件下,对0.3微米颗粒的阻隔率达到95%以上。

消杀用品

研究团队对医院常用几款表面清洗剂和酒精免洗手液对诺如病毒灭活能力对比发现,含0.26%的氯离子表面清洗剂对病毒灭活能力出众,可以用来擦洗环境表面;两款酒精免洗手液Sterillium gel (Bode Chemie, Hamburg, Germany)、Aniosgel 85 NPC (Laboratoires Anios, Lille-Hellemes, France)在揉搓0.5min后,即可显著灭活病毒[14]


参考文献

[1] Glass RI, Parashar UD, Estes MK. Norovirus gastroenteritis. N Engl J Med. 2009;361(18):1776–1785. doi:10.1056/NEJMra0804575

[2] Pires SM, Fischer-Walker CL, Lanata CF, et al. Aetiology-specific estimates of the global and regional incidence and mortality of diarrhoeal diseases commonly transmitted through food. PLOS One 2015; 10:e0142927.

[3] Malin Alsved, Carl-Johan Fraenkel, Mats Bohgard, Anders Widell, Anna Söderlund-Strand, Peter Lanbeck, Torsten Holmdahl, Christina Isaxon, Anders Gudmundsson, Patrik Medstrand, Blenda Böttiger, Jakob Löndahl, Sources of Airborne Norovirus in Hospital Outbreaks, Clinical Infectious Diseases, ciz584.

[4] de Graaf M, van Beek J, Koopmans MP. Human norovirus transmission and evo-lution in a changing world. Nat Rev Microbiol 2016; 14:421–33.

[5] Nenonen NP, Hannoun C, Svensson L, et al. Norovirus GII.4 detection in environmental samples from patient rooms during nosocomial outbreaks. J Clin Microbiol. 2014;52(7):2352–2358. doi:10.1128/JCM.00266-14

[6] Chadwick PR, McCann R. 1994. Transmission of a small round structured virus by vomiting during a hospital outbreak of gastroenteritis. J. Hosp. Infect. 26:251–259. 10.1016/0195-6701(94)90015-9

[7] Marks PJ, Vipond IB, Carlisle D, Deakin D, Fey RE, Caul EO. 2000. Evidence for airborne transmission of Norwalk-like virus (NLV) in a hotel restaurant. Epidemiol. Infect. 124:481–487. 10.1017/S0950268899003805

[8] Bonifait L, Charlebois R, Vimont A, et al. Detection and quantification of air-borne norovirus during outbreaks inhealthcare facilities. Clin Infect Dis, 2015; 61:299–304.

https://academic.oup.com/cid/article/61/3/299/491373

[9] Kirby AE, Teunis PF, Moe CL. Two human challenge studies confirm high infect-ivity of Norwalk virus. J Infect Dis 2015; 211:166–7.

[10] Teunis PF, Moe CL, Liu P, et al. Norwalk virus: how infectious is it? J Med Virol 2008; 80:1468–76.

[11] Atmar RL, Opekun AR, Gilger MA, et al. Determination of the 50% human infec-tious dose for Norwalk virus. J Infect Dis 2014; 209:1016–22.

[12] Mary E. Wikswo, Jennifer Cortes, Aron J. Hall, George Vaughan, Christopher Howard,

Nicole Gregoricus, Elaine H. Cramer, Disease Transmission and Passenger

Behaviors during a High Morbidity Norovirus Outbreak on a Cruise Ship, January

2009, Clinical Infectious Diseases, Volume 52, Issue 9, 1 May 2011, Pages

1116–1122, https://doi.org/10.1093/cid/cir144

[13] Vessel Sanitation Program. National Center for Environmental Health.February 6,2020 https://www.cdc.gov/nceh/vsp/surv/GIlist.htm#2019

[14] Belliot G, Lavaux A, Souihel D, Agnello D, Pothier P. Use of murine norovirus as a surrogate to evaluate resistance of human norovirus to disinfectants. Appl Environ Microbiol. 2008;74(10):3315–3318. doi:10.1128/AEM.02148-07

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