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生物学校本课程讲课稿6.28

钱一垚 2020/8/20 10:43:22 点击82次

生物校本课程讲课稿

讲课主题:埃博拉的故事                   讲课时间:2020.6.28

学校:高淳区第一中学                     主讲人:毛阳阳

前言                

同学们好,欢迎来到本课程。今天为你们解读的是埃博拉病毒的来龙去脉,通过本节学习之后,你们将既不会看轻这种病毒,也不会过分恐惧它,而是会对它有一个理性的认识。

我们知道,在人类历史上,曾有过几次几乎扫平某些国家甚至整个大陆的跨国性大瘟疫。14世纪,欧亚大陆上出现过黑死病,人们认为它是由一种名叫鼠疫杆菌的细菌感染引起的,这次瘟疫使欧洲人口减少了三分之一到一半之多。1918年,一场流感在美国出现,之后迅速传到了西班牙和法国乃至更多地方,造成至少2000万人丧生,史称西班牙流感。而另一次引起全球范围内警戒的疫情我们更熟悉,那就是发生在2003年的非典,我们很多人现在回忆起来都能感受到当时的紧张和恐慌,更不要说就发生在今年的新型冠状病毒疫情了。

人们口中经常谈论的埃博拉病毒,我们同学中估计要有99%的人是只闻其名、未见其形的。你们可能在新闻里听过,某位疑似感染者出现在某地,但除了非洲一些国家出现疫情以外,你们几乎没听说哪里发生过大规模的传播现象,不像恐怖片里那样,一种病毒就毁灭了一个大城市。这种病离我们好像是很远的,但它在你们的印象里一定也是非常恐怖的,程度可能不比非典轻。你们有没有想过,为什么一种尚未大范围传播的传染病会给人留下如此恐怖的印象?反过来,为什么一种如此可怕的传染病却没有造成全球性传播?答案其实非常简单。埃博拉的致死率极高,患者染病后表现为一种出血热,在视觉上非常具有震撼力,经过媒体的报道,便给我们留下了恐怖的印象。埃博拉虽然致死率高于我们经历过的 SARS 病毒,它目前的传播效率却并不高,为什么不高呢?后面我将会详细地解释一下。

那么接下来我主要讲述三方面重点内容。第一个重点是关于埃博拉的基本知识,包括它是什么,有什么表现,危害有多大;第二个重点是,历史上针对埃博拉疫情的几次暴发,人们具体是怎样应对的,效果如何;第三个重点是对埃博拉的一些深入思考,和它未来可能的发展趋势。

第一部分

埃博拉病毒属于丝状病毒属,这种病毒的形状非常特殊,像丝一样缠绕在一起。目前已知的丝状病毒只有三种,一种是马尔堡病毒,第一次出现在1967年的德国马尔堡,它的致死率约有25%;一种是2010年发现的约维尔病毒,我们今天不会深入讨论它;另一种就是埃博拉病毒,第一次出现在1976年的非洲。目前人们已经发现了五个不同的埃博拉病毒亚型,特性和致死率各不相同,我们接下来会详细讲到其中的两种:致死率高达90%的扎伊尔埃博拉病毒和可以通过空气传播的雷斯顿埃博拉病毒。

1976年,扎伊尔也就是现在的刚果,暴发过一次埃博拉疫情。疫情集中在埃博拉河流域,这也是埃博拉名称的由来。我们知道非洲的医疗卫生条件很差,但差到什么地步呢?在一家由欧洲传教士开设的医院里,护士一天只会用5个针头给来看病的所有人打针,我们虽然不能确定第一起病例是谁,但可以确定病毒是这样通过血液传播开的。感染者的血液和体液带有大量病毒,所以像艾滋病一样,夫妻和母婴间传染非常普遍。医护人员如果用带有伤口的手接触了患者的体液,也会受到感染。而在非洲有些部落的葬礼上,人们会亲吻死者,甚至分享泡过尸体的水,这些习俗一再加剧了疫情。

埃博拉病毒粒子有七种蛋白质,目前我们只大致了解其中三种,对另外四种基本没有认知。这就意味着我们不了解埃博拉的运作机制,它对我们来说是个敌暗我明的可怕对手。我们知道艾滋病毒的潜伏期很长,可能长达十几年,但埃博拉病毒的潜伏期只有221天,一般来说只需要10天就会发作,发作后便具有了传染性。埃博拉病毒同样会攻击人体免疫系统,但比艾滋病毒激烈得多,会让免疫系统完全失灵,所以有人说,埃博拉病毒可以用10天完成艾滋病毒要花10年完成的事。

丝状病毒的临床表现是出血热,哪怕是最温和的马尔堡病毒,感染者的情况也是非常触目惊心的。感染扎伊尔埃博拉病毒后最初的表现是头疼、疲倦,接着是浑身出现血点。它会袭击人体内除骨骼和骨骼肌以外的全部组织和器官,寄生在细胞里,在血液里造成凝块,堵塞血流,导致全身出现坏死点。感染者可谓七窍流血,甚至大口吐血,而且血液无法凝结,内脏会坏死腐烂,肠子里充满血液和脱落的肠壁细胞。随着病情发展,感染者会成为一个充满病毒的人体炸弹,流出的每一滴血都包含无数个病毒粒子。病毒会摧毁感染者的大脑,在临终前造成痉挛,感染者四肢胡乱踢打,血液飞溅。这可能是病毒促进自身传播的一个手段。

那么扎伊尔埃博拉是怎么出现的呢?我们知道艾滋病起初是由动物传给人类的,这也是很多病毒的传播途径。但我们一直不清楚到底是谁第一次从自然界中感染了马尔堡病毒,又是谁首次感染了埃博拉病毒。科学家发现,1980年在肯尼亚出现的一例马尔堡病毒感染者,和1987年一名在非洲探望父母时感染马尔堡病毒的十岁丹麦男孩都去过同一个地方,那就是肯尼亚境内的一个很有名的山洞。

在动物种类繁多的地方,山洞就好比一个人多口杂的地铁站,有定居在里面的蝙蝠,也有经常进来寻找盐分的大象,另外,干燥、黑暗、空气不流通的环境也是病毒喜欢的,这导致山洞成为一个生态系统的中心,让各种各样的动植物、细菌和病毒共同生长。几乎没有疑问,马尔堡病毒的根源在这个洞里。美国科研人员曾经穿着防护服到这个洞里采集过生物样本,遗憾的是没有发现病毒的存在。不过现在科学界基本确定,埃博拉病毒在自然界的宿主是一种果蝠,即以水果为食的蝙蝠。除马尔堡病毒和埃博拉病毒以外的第三种丝状病毒就是在蝙蝠体内发现的。而在非洲,果蝠是当地人的一种食物,与人类有比较密切的接触。

第二部分

上面为你们讲述的就是第一个重点内容,埃博拉的基本知识。说完这个,咱们接下来说说人们是如何应对的。在这一部分,我要给你们讲一讲埃博拉病毒的另一个亚型:雷斯顿埃博拉,这是首次在欧美大范围传播的埃博拉病毒,只不过感染者是一群倒霉的猴子。

在介绍雷斯顿埃博拉之前,我们先从扎伊尔埃博拉说起。这种致死率高达九成的凶险病毒是从一所传教士医院暴发的,感染了那里的护士和患者,其中一名护士被送往另一家传教士医院,感染了那里的一名护士。第二名护士是个当地女孩,叫玛英嘉,她还想去欧洲留学,不想被工作的医院发现自己得病,于是她特地跑到其他医院看病,途中与37个人发生了接触。最后,她还是回到自己工作的医院接受隔离,刚果的首都金沙萨也启动了隔离措施,成为一座孤岛。在她临终前负责照顾她的一名南非医生曾经摘下防毒面具,结果并没有感染,她在求医期间和人共享过一瓶汽水,这个人也没有感染,于是人们发现,这种病毒似乎不会通过空气和唾液传播,或者说传播的可能性很小。在短暂的暴发和隔离后,扎伊尔埃博拉神秘消失了。玛英嘉的血清有一部分被送到美国,成为日后验证埃博拉病毒的工具。

1983年,美国陆军将玛英嘉毒株注射到猴子体内,对扎伊尔埃博拉进行研究。美国科学家将实验室中的生物安全水平分为四个等级,这也是全世界通用的分级标准。一级不需要特殊的安全措施,研究对象相对安全;二级实验室在进入前需要紫外线消毒,实验需要在二级生物安全柜内操作,艾滋病毒便属于这一等级;三级实验室在进入前需要穿上封闭防护服,启动预警装置,曾经引发黑死病的鼠疫杆菌属于这一等级;四级实验室为最高级,需要设置气闭门和缓冲消毒区,研究人员穿上封闭防护服,要进行长达数分钟的消毒冲淋。埃博拉病毒和马尔堡病毒都属于四级。研究人员在解剖猴子时需要动作缓慢、谨慎,留心手术工具不能划破手套,防护服也必须完整,否则一旦暴露在四级病毒中,研究人员会被迅速隔离,像进入监狱一样被长期监控起来。

在这次的研究中,出现了一个可怕的现象:用作对照组的健康猴子明明离感染埃博拉病毒的猴子有一段距离,却在病猴死后也发生了感染情况。研究人员猜测,因为猴子喜欢吐口水,工作人员也会冲洗笼子,病毒可能以水雾为载体得到了传播。因为猴子全部死亡,这次研究便告一段落。

1989年,在美国华盛顿市郊的雷斯顿,一家专门进口猴子的黑泽尔顿公司从菲律宾购买了100只猴子。公司有12个放置猴子的房间,用字母AL命名。在运输途中,就有猴子死亡了,在运抵公司后,F室的猴子开始一个接一个地生病死去,死亡率已经达到三分之一。公司的兽医发现死猴有肠道出血和肝脾肿大现象,他无法判断病因,便将死猴的肝脏样本寄给美国陆军的一名猴类专家鉴定。这时,与F室同一条走廊的H室里也有猴子死亡了。

在另一边,美国陆军的研究所里,一名研究员发现死猴肝脏细胞已经膨胀并破裂,他认为发生了细菌污染现象,便叫来那位猴类专家,两个人打开试管,轻轻扇闻了一下。这在普通的细菌培养中是很常见的举动,但他们什么味道都没有闻到。几天后,这名研究员在分析细胞时发现里面挤满了丝状的组织,病毒显形了。他曾经观察过感染马尔堡病毒的丹麦男孩的细胞,知道马尔堡病毒的可怕,他想起自己跟猴类专家都闻过感染病毒的细胞,吓得魂飞魄散,立刻通知了专家。专家将情况上报给疾病评估部门的主任,但隐瞒了两个人闻过病毒的事实。接着,专家决定用三种血清来鉴定病毒,分别是马尔堡病毒感染者的血清、苏丹埃博拉病毒感染者的血清和扎伊尔埃博拉病毒感染者玛英嘉护士的血清。鉴定方法是将血清投入感染的细胞,看是否有发光现象。他看到马尔堡病毒没有反应,苏丹埃博拉病毒发光了,扎伊尔埃博拉病毒的光更亮。这说明病毒不是扎伊尔埃博拉,就是它的近亲,这是埃博拉病毒第一次在非洲以外出现。

陆军立刻召开紧急会议,会上人们得知,关于埃博拉病毒的空气传播,还有一个从来没人披露过的事实:1986年,陆军研究人员曾经通过肺部吸入的途径让猴子感染了埃博拉。于是,陆军如临大敌,他们通知了 CDC ,即美国疾病控制与预防中心,并派人去给猴子做尸检。 CDC 的一名负责人曾经在非洲参与抗击扎伊尔埃博拉,当时他在满是感染者的茅屋里工作了几个昼夜,却没有感染,因此他认为埃博拉病毒不会通过空气传播。在漫长的争吵后,双方达成一致:如果出现人类感染者就交给 CDC ,陆军则负责处理黑泽尔顿公司的猴子。

陆军派人进入黑泽尔顿公司的H室,给所有猴子实行了安乐死。他们发现很多猴子的身体已经液化,像已经死亡了好几天并开始腐烂了一样。第二天早上,在人们还忙于处理猴尸时,黑泽尔顿公司的一名猴舍管理员出现了呕吐现象。几天前,还有另一名管理员因为心脏病住院。这引起了人们的恐慌。在把这名管理员送进医院后,陆军和黑泽尔顿公司达成一致,决定处理掉全部房间里的猴子。在处理完成后,还有一步是彻底消毒。在对大楼进行密封后,工作人员带着39个电煎锅进入大楼,通电后在上面放一把白色晶体,这种晶体在加热后会释放出甲醛,充满整座大楼。三天后,整座楼里从生物到微生物,一切都被杀死了。

呕吐的管理员的血样化验结果显示,他只是感冒了,在与病猴密切接触很长时间后,他没有感染埃博拉病毒。之前闻过病毒的两名研究人员也没有感染。在雷斯顿的猴群中暴发埃博拉之后,还没有人类感染病例出现。这群发病的猴子来自菲律宾,那里没有人类感染的报告,而且菲律宾离扎伊尔埃博拉的发源地非洲也有十万八千里,病毒究竟是传过去的还是菲律宾原生的呢?没人知道。

在雷斯顿疫情发生一年后,黑泽尔顿公司从菲律宾进口的另一批猴子中又出现了埃博拉疫情。这一次的现象和上次不同,病猴像得了流感一样流着鼻涕和鼻血。科学家认为埃博拉病毒发生了突变。这时,黑泽尔顿公司的又一名管理员在解剖病猴时割破了自己的手指。在病情发作前的潜伏期,埃博拉病毒不具有传染性,人们认为他必死无疑,希望他在死前多吃点好的,少受点罪,在潜伏期并没有把他抓起来隔离。然而这个人从未发病,到现在都活得好好的。这次的病毒终于有了自己的名字:雷斯顿埃博拉亚型。

奇怪的是,在这次疫情中,人们发现之前因心脏病入院的管理员,呕吐的管理员,割破了手指的管理员和另一位管理员在病毒检验中都呈阳性,也就是说,他们都感染了埃博拉,病毒在他们体内增殖,又在某一时刻默默地消失了。他们从来没有过头疼或发烧的表现。在这四个人里,只有一个是通过血液循环系统感染的,另外三个被认定为通过呼吸系统感染。于是研究所一致认为,雷斯顿埃博拉能通过空气传播。但为什么雷斯顿埃博拉能杀死猴子,也能感染人类,却不会杀死人类呢?答案也许就藏在埃博拉身上我们不了解的那几种蛋白质中。科学的前路依然很漫长。

第三部分

讲过人们应对埃博拉的历史,我们来思考几个更深入的问题。

第一个问题是,埃博拉为什么没有在全球暴发,造成像丧尸电影里那样的末日景象?一个原因是,它的致死率太高了。埃博拉只有在发病后才具有传染性,但在发病后病毒还没来得及找到下一个宿主,患者就死亡了,这大大限制了埃博拉的传播。另一个原因是,虽然雷斯顿亚型可以在猴群中通过空气传播,还能从猴子传给人,但还没有出现人通过空气传播给人的病例。这样一来,如果埃博拉只通过血液和体液传播,感染途径就是可控的了,我们只要在感染者发病后对其进行隔离,让医护人员做好防护措施,就能控制住疫情。

第二个问题是,埃博拉是否在变得更危险?比起扎伊尔亚型,雷斯顿亚型已经可以进行空气传播了,幸运的是,出于我们还不了解的某些原因,感染了雷斯顿亚型的人类不会发病。我们可以猜测,它之所以无法在人类之间传播,是不是因为只有发病的感染者才具有传染性?假如过了足够长的时间,在某些机缘巧合下,雷斯顿亚型发生了变异,可以让人类感染者发病了,那么它会不会成为最危险的埃博拉亚型呢?在本书出版后,科学家又发现了两种埃博拉亚型,分别是致死率34%的本迪布焦亚型和致死率很低的塔伊森林型,埃博拉的变异速度是否也在加快?

最后一个问题是,人类、自然界与病毒间有着怎样的关系?科学家通过埃博拉病毒的生物结构推测,它很可能在地球形成之初就出现了,是一种非常古老的生命体。其实说病毒是生命体也不够准确,因为它只有在进入动植物、真菌或细菌的细胞之后才会活过来,开始疯狂复制。复制是病毒的首要任务,就像动物繁衍一样。千百年来,人类和这种一直存在的生命体之间保持着平衡,埃博拉从来没有大规模暴发过,它只是在某些角落出现,默默杀死一些动物或人类,又消失在大自然中。当人类活动更加深入到未曾开发的自然地带,这样的情况能保持下去吗?埃博拉会不会出现新的变种?还有多少我们不知道的病毒潜伏在自然界?我们现在还回答不了这些问题,只能始终警醒并严阵以待。

总结

说到这儿,今天的内容就聊得差不多了,下面,来简单回顾一下今天为大家分享的内容。

首先,我们介绍了埃博拉相关知识。埃博拉病毒属于丝状病毒,目前人们发现的丝状病毒有三种,埃博拉病毒和它的亲戚马尔堡病毒是其中之二。目前人们发现的埃博拉病毒亚型有五种,本节重点介绍了非洲埃博拉疫情的主要杀手,扎伊尔埃博拉亚型和第一次在非洲之外出现的雷斯顿埃博拉亚型。埃博拉得名于刚果的埃博拉河,这里是埃博拉疫情首次泛滥的地方。我们还无法确定埃博拉病毒在自然界的宿主,但现在科学家基本认定是一种蝙蝠。像艾滋病毒一样,埃博拉病毒依靠血液和体液传播,目前还没有埃博拉病毒在人类之间可以通过呼吸道传播的证据,所以它暂时还不会像流感或非典那样造成大范围的感染。

其次,我们介绍了人类是如何应对扎伊尔埃博拉和雷斯顿埃博拉的。扎伊尔埃博拉致死率高达90%,在1976年的非洲,医疗卫生条件非常落后,医院里共用针头的现象造成埃博拉的暴发,杀死了大部分感染者。对这次暴发,人们能做的事非常有限,基本没有起到控制作用,病毒在杀死了绝大部分宿主后自然停止了传播。13年后,在美国首都华盛顿附近的雷斯顿,埃博拉在一群从菲律宾进口的猴子中传播开来。这一次疫情发生在医疗卫生条件完善的发达国家,而且没有传入人群,因此得到了很好的控制。一年后,又一次疫情在同一家公司的猴群中发生,病毒也发生了变异。事后发现,雷斯顿亚型虽然可以在猴群中通过空气传播,也可以感染人类,但不具备使人类发病的能力。让大家虚惊一场的雷斯顿亚型成了五种埃博拉病毒中唯一对人类无害的亚型。

最后,我们根据对埃博拉的上述了解,更加深入地思考了几个问题。埃博拉病毒为什么没有传遍全球?因为它过早杀死了宿主,而且不能在人类之间通过空气传播,传播效率比较低。埃博拉病毒是否在变得更危险?如果雷斯顿亚型有机会变异,对人类产生致病性,或者又出现了其他传播效率更高的毒株,它确实会变得更危险。只是目前我们还看不到变异的苗头。人类、自然界与病毒间有着怎样的关系?埃博拉病毒的历史可能和地球一样古老,和它相比,人类年轻得多。我们不知道地球上还藏有多少像埃博拉病毒这样古老的杀手,当人类活动打破自然平衡,它们会不会从大自然深处涌现,都还是个未知数。

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