新型甲型H1N1流感分子流行特征、超额死亡及免疫预防策略研究

【摘要】2009年席卷全球的新型甲型H1N1流感(甲流)给全球带来巨大社会和经济负担。由于病毒未发生关键性变异、人群的隐性感染及大规模疫苗接种等使得甲流在人群中的流行逐渐减弱。2013年来,其在我国人群中的阳性分离率又开始上升,我们应当警惕甲流因变异或重组产生致病性更强的毒株。迄今为止,人类仍无法有效预测与控制甲流的持续性变异,因此对甲流开展分子流行病学监测及抗原变异研究可为防控甲流、降低疾病负担和调整疫苗策略提供参考依据。甲流可引起全球范围的大流行或季节性流行,每次流行后对人群会造成不同程度的死亡负担,准确评估流感流行所带来的死亡负担,对全面了解甲流的健康危害程度、制定合理的预防控制措施具有重要的意义。然而,甲流增加的死亡不仅仅由“流感和肺炎”引起,还与其引起的呼吸循环系统疾病或诱发的其他基础疾病的恶化有关,导致很难直观获得甲流所带来的实际死亡负担。国际上常用数学模型估计流感流行造成的超额死亡率,以此间接评估流感相关死亡的真实情况。目前,我国有关超额死亡率的研究甚少,华南地区更是缺如。世界卫生组织(WHO)指出每年在流感流行高峰前期接种疫苗是预防流感最有效的方法,自2010-2011年起,WHO将甲流毒株(A/California/7/2009(H1N1)pdm09类似株)作为组份之一加入三价灭活流感疫苗(TIV),以期保护人群预防甲流的危害。然而,TIV能否在人群中发挥保护作用还与人群中的疫苗覆盖率密切相关。一种疫苗覆盖率至少达到60%才可形成有效的免疫屏障,为此,评估人群中TIV的覆盖水平也成为甲流预防免疫策略的重要环节之一。当前评估疫苗覆盖水平的方法通常是采用问卷调查或电话访问,这些方法容易出现信息偏倚,尤其当研究对象为儿童时,信息通常由家长提供,此时更难避免报告偏倚及回忆偏倚。儿童由于免疫系统尚未完全发育,罹患甲流的风险较高,我国每年超过40%的学龄前儿童及30%的学龄儿童罹患流感。为此,评估该人群TIV覆盖水平显得尤为重要。疫苗的保护作用可通过评估免疫原性、效力及效果三个方面来体现。国内对于疫苗的研究往往限于研制与开发过程,其是在严格试验条件下,以抗体水平作为研究终点的“理想”且快速的评价方法。然而,在疫苗实际接种过程中,还受到很多因素的影响,如疫苗存储运输条件、接种方法、疫苗覆盖程度、接种对象特征及疫苗与流行毒株是否匹配等众多因素的影响。因此,疫苗上市前保护作用评估无法真实反映疫苗在实际应用中的保护效果,只有以人群疾病为研究终点的流行病学保护效果评价才可得出疫苗的真实保护效果,即疫苗在实际使用过程中减少接种人群发病的实际保护能力。广州市作为中国的“南大门”,拥有超过794万的常住人口和467万的流动人口,是我国人口最多的省(广东省)中人口最多的城市,是全国交通及贸易重要枢纽；广州市属亚热带季风气候,全年平均气温21-23℃,平均相对湿度75%,这些社会与环境因素导致流感病毒甚为活跃。为此,本研究选取广州市作为研究现场,开展甲流分子流行特征、超额死亡及免疫预防策略等系列研究。具体研究结果如下：第一章新型甲型H1N1流感流行特征及血凝素基因变异特征研究通过分析广州市2009-2013年新型甲型H1N1流感(甲流)的分子流行病学特征及血凝素(HA)基因分子进化与蛋白变异特征,为甲流流行的预测及防控工作提供科学依据。方法收集广州市2009-2013年甲流流行病学及病原学监测资料,采用描述流行病学方法描述甲流的流行病学特征。选取2009-2013年广州市分离的18株甲流毒株,提取病毒核酸RNA,通过RealtimeRT-PCR扩增血凝素(HA)片断并进行测序,用MEGA6等相关生物信息软件构建系统发育树,并进行序列比对、同源性分析和氨基酸变异分析。结果1.自2009年5月广州市出现首位甲流病例后发病数逐月增加,11月达最高峰,随后发病数逐渐减少,2011年5月开始无甲流病例报告,直至2013年1月,甲流重新出现并成为优势毒株；市区甲流感染构成比高于城乡结合部和郊区,男性感染构成比高于女性,儿童和青少年感染构成比高于老年人。2.广州市2009年以甲流和H3N2病毒为主要流行毒株,后者引发大流行；2010年以B型和H3N2为主；2011年甲流引发新的流行高峰,随后以B型为主；2012年以B型和H3N2为主,甲流未被检出；2013年全年以甲流为优势流行毒株。五个监测季节的流感流行期分别为4-12月、1-5月、1-6月、2-8月和2-6月,大部分监测季节都出现两个或以上的流行高峰。3.2009-2013年广州地区流行的甲流病毒在HA基因进化上和全球各地同时期毒株均位于同一分支,2009年和2010年甲流毒株与A/California/07/2009疫苗株高度同源；2011年分支毒株在进入2013年后近乎消失,但仍有一株保留下来；氨基酸变异分析显示,从2009-2013年共24个氨基酸位点发生变异,但发生明显变化趋势的位点只有160、214、391；有4个变异位点发生在抗原决定簇,潜在糖基化位点比较稳定,3年间没有发生变化。结论广州市2009-2013年期间甲流发病率在市区、儿童和青年人群中较高,甲流与H3N2、B型流感呈现相互交替的流行特征；2009-2013年广州市甲流病毒与全球同步流行；2009年和2010年与A/California/07/2009疫苗株具有很近的亲缘关系；甲流病毒高度同源,但某些氨基酸位点已发生突变。第二章新型甲型H1N1流感超额死亡的负二项回归模型研究通过评估新型甲型H1N1流感(甲流)及其他亚型流感的超额死亡率,为评估流感流行的严重程度和制定流感防控策略提供依据。方法使用负二项回归模型评估广州市2010-2012年的每周死亡数据和病毒学监测数据,估计广州市2010-2012年每年由甲流及其他亚型流感流行导致的5种死因(流感和肺炎AC、呼吸和循环系统疾病CRD、全死因P&I、缺血性心脏病IHD和慢性阻塞性肺疾病COPD)所引起的超额死亡率。结果1.2010-2012年3个流感流行季节全人群5种死因(AC、CRD、P&I、COPD和IHD)的年均超额死亡率分别为14.72/10万、11.40/10万、2.26/10万、2.81/10万和2.21/10万。≥165岁人群5种死因年均超额死亡率均是全人群的12-15倍,且同样是AC最高、CRD次之。2.2010-2012年,甲流引发的全人群5种死因的年均超额死亡率由高到低为AC、CRD、IHD、COPD和P&I(分别为3.99/10万、3.06/10万、0.72/10万、0.50/10万、和0.40/10万)。甲流引发的年均超额死亡率均集中于≥65岁人群。相比其他两个型别流感,甲流引发的各死因中除IHD外,其他死因的超额死亡率均最低。结论本研究通过拟合负二项回归模型评估广州市甲流及其他亚型流感5种死因的超额死亡率,阐明广州市甲流流行的危害程度。研究表明2010-2012年甲流均导致人群中出现超额死亡率；≥65岁人群的超额死亡率显著高于全人群；除IHD外甲流导致的超额死亡率均低于H3N2和B型流感；B型流感最高。本研究表明,应重视亚热带地区人群流感疫苗的接种工作,特别是≥65岁人群,以减少流感对人群的健康危害。第三章儿童流感疫苗(含甲流组分)覆盖水平及影响因素研究基于儿童免疫规划信息管理系统,调查分析广州市6-107月龄儿童接种流感疫苗(即三价灭活流感疫苗,简称TIV,其中含有新型甲型H1N1流感疫苗组分)的覆盖水平及影响因素,为甲流的免疫干预策略提供依据。方法采用分层随机抽样方法,以年龄段作为分层标准,从广州市儿童免疫规划信息管理系统随机抽6-107月龄儿童,并从该系统收集基本信息及疫苗接种信息。结果1.共调查13399名6-107月龄儿童,TIV接种率(接种一剂及以上的概率)为37.7%,全程接种率为2.3%。2.年龄、性别、地区、户籍是TIV接种率的影响因素,36-59月龄和≥60月龄的女孩更有可能接种1剂或2剂以上TIV,市区及本地儿童接种1剂或2剂以上TIV的概率较郊区及流动儿童大。3.TIV首剂接种月龄中位数为14.0月,各个年份两剂疫苗接种时间间隔不符率从1.2%到14.3%。结论广州市儿童TIV接种水平尚未达到免疫屏障的要求,尤其是全程接种率极低；接种程序上存在首剂接种时间偏晚、接种时间间隔不符等质量问题。应采取有效措施提高TIV的接种率特别是全程接种率,并规范流感疫苗接种程序,从而更好地保护儿童免于感染甲流。第四章疫苗对儿童新型甲型H1N1流感流行病学保护效果的病例对照研究通过评价流感疫苗(即三价灭活流感疫苗,简称TIV,其中含有甲型H1N1流感疫苗组分)在流感流行期对6-107月龄儿童新型甲型H1N1流感(甲流)的上市后保护效果及其影响因素,为调整流感疫苗免疫策略提供参考依据。方法连续收集广州市2013年流感流行期报告的6-107月龄,经实验室检测甲流阳性的患者作为病例组,采用1：1匹配对照设计,以同期未出现流感样症状的社区健康儿童为健康对照组；采用成组对照设计,以实验室未检测出甲流病毒的儿童作为阴性对照组,对健康对照设计进行敏感度测试。从广州市免疫规划信息管理系统收集TIV接种信息,评估TIV的保护效果(1-调整OR)。结果1.研究共纳入2126名病例,健康对照在年龄、性别及地区均与病例一致；阴性对照组纳入200名儿童,除年龄外,性别、户籍和地区分布与病例组相比均无统计学差别。病例组TIV接种率为8.5%,低于健康对照组(17.2%)和阴性对照组(19.5%)。2.对于健康对照设计,2013年流感流行期TIV对甲流的保护效果为58.3%(95%CI,47.9-66.6),与阴性对照设计的保护效果(53.7%(95%CI,30.5-69.2))接近,两者无统计学差异。3.TIV对36-59月龄儿童(78.7%(95%CI,51.8-90.6))的保护效果高于6-35月龄(65.0%(95%CI,52.1-74.3))及60-107月龄(53.4%(95%CI,22.8-71.8));6-35月龄儿童中,完全免疫(74.5%(95%CI,61.6-83.0))的保护效果高于部分免疫(49.9%(95%CI,24.5-66.8))；对男性(63.4%(95%CI,50.6-72.9))的保护效果低于女性(73.3%(95%CI,50.7-85.6))；在甲流流行前期(56.6%(95%CI,31.9-72.3))的保护效果高于流行后期(45.3%(95%CI,15.7-64.5))。4.既往疫苗接种可影响当前流行季节TIV的保护效果,其中研究年度保护效果最高的是研究年度与上一年度(75.5%,(95%CI,57.8-85.8))以及研究年度与上上年度(84.9%(95%CI,53.8-95.1))的联合免疫；仅上一年度(2012-13年度)免疫的保护效果(46.3%(95%CI,26.6-60.8))低于研究年度。5.儿童接种TIV后1-2月内保护效果最高(76.8%(95%CI,66.0-84.1)),接种3-4月后保护效果衰减为50.3%(95%CI,31.0-64.2)。结论采用健康儿童作为对照的病例对照研究来评估疫苗保护效果具有可行性,可基本替代以实验确诊阴性的儿童为对照的研究结果。TIV对6-107月龄儿童患甲流具有中等程度的保护效果,TIV对36-59月龄儿童的保护效果高于6-35月龄；完全免疫的保护效果高于部分免疫；对男性的保护效果低于女性；在甲流流行前期的保护效果高于流行后期。既往疫苗接种可影响但无法替代当前流行季节接种TIV的保护效果,建议6-107月龄儿童每年在流感流行期前期全程接种TIV。
【作者】林锦彦；
【导师】陈清；傅传喜；
【作者基本信息】南方医科大学，流行病学与卫生统计学，2014，博士
【关键词】甲型H1N1流感；分子流行特征；血凝素；进化树；氨基酸变异；负二项回归模型；超额死亡率；儿童；接种率；接种登记信息；流感疫苗；保护效果；病例对照研究；

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