流感病毒是一种RNA病毒,很多哺乳类动物针对流感病毒进化出多个基因

最近出现的H5N1亚型禽流感病毒在家禽中广泛散布,而鸭子更被视为此病毒的天然宿主。鸭子为什么能成为流感病毒的天然宿主?中国农业大学教授李宁等人比较了受高致病性和低致病性H5N1病毒感染的鸭子,发现其肺部组织的基因表达会因病毒感染而有所改变,从而找出了令鸭子对禽流感产生免疫反应的遗传基因。本周出版的《自然.遗传学》期刊发表了李宁等人关于“鸭基因组与禽流感”的研究成果,并强调“这一发现将有助于科学家进一步了解水禽的免疫保护机制”。
与其他禽类和哺乳类动物的基因组相比,鸭子的基因组所包含的免疫基因明显较少,数量与鸡和斑胸草雀相似。在对一只来自北京的雌性鸭子进行基因测序后,李宁和他的研究团队发现:在抵抗流感病毒时,鸭子体内多达十几个基因会被激活产生-防御素,使其呈现出作为流感天然宿主的适应性特征,而这种基因在其他动物体内却很少。此外,鸭子体内只有一个识别、对付流感病毒的基因;相比之下,很多哺乳类动物针对流感病毒进化出多个基因,每个基因只能识别一种或几种流感病毒且反应速度很慢。“鸭子的这种能力就好像一位全能运动员,一人身兼多职,既是前锋,又是中锋和后卫。”李宁解释说。
据李宁介绍,作为“流感库”,鸭子能够感染16种流感病毒中的14种,但是却很少因此大面积死亡;相比之下,流感病毒对鸡与人的威胁似乎更大。“未来,这可能成为控制流感流行的新科学方法;同时,作为药物设计的靶标,对于发展新的流感治疗药物也具有重要意义。”李宁表示。

“国家卫生和计划生育委员会3月31日通报,上海市和安徽省发现3例人感染H7N9禽流感病例。其中2人抢救无效死亡,1人病情危重。3例病例临床表现均为早期出现发热、咳嗽等呼吸道感染症状,进而发展为严重肺炎和呼吸困难…”

截至4月7日晚间,全国已发现并报告人感染H7N9禽流感确诊病例21例,其中死亡6人。世卫组织表示,从理论上说,任何具备感染人类能力的动物流感病毒有可能造成传染病大流行。不过,流感病毒是否会造成大流行还是一个未知数。
世卫组织同时表示,目前尚不知道人们是如何感染到H7N9禽流感病毒的,而且中国疾病预防控制中心卫生应急中心主任冯子健表示,目前国内外尚无针对H7N9禽流感病毒的疫苗,国家卫生和计生委正在组织疫苗研究。通常流感疫苗研发期需要6个月到8个月,但对这种新发现的禽流感病毒,可能需要更长时间。
医学专家表示,在H7N9禽流感病毒尚有诸多不确定因素的情况下,利用现有的认知和资料,抽丝剥笋,仔细分析该病毒,对预防病毒传播、有效治疗疾病将大有裨益。
禽流感不断闯入人间
从事传染病临床工作30多年的北京地坛医院主任医师蔡东在接受本报记者采访时指出,禽流感病毒不断闯入人间与生态环境、病毒变异等多种因素有关。
蔡东表示,在生态环境方面,首先是禽流感暴发的次数越来越多。近几十年来,全球的生态环境有了很大的变化。禽流感病毒原本在禽类动物(特别是野生水鸭和野生禽类)中流行。而近十几年来,禽流感病毒在饲养家禽中暴发流行的情况越来越多。自从1959年有高致病性禽流感病毒禽类暴发记录以来,前20年仅有4次高致病性禽流感流行的记录,后来的20年有13次,最近的7年发生了7次。禽流感在家禽中暴发的次数越多,病毒越容易跨越物种闯入人间。
禽流感暴发增多的原因有人认为与家禽产业的飞速增长有关。以前,家禽的饲养多采取小规模庭院的饲养方式;但现在,在大型养鸡场内,成千上百只鸡聚集在一起饲养,只要有一只鸡被感染,则很容易导致养鸡场所有鸡感染。以前,鸡大多是散养,吃天然食物,生长缓慢,抵抗力强;而现在人工饲养的鸡虽然长得非常快,抵抗力却非常低,一种病毒侵入很快就能致死,成为高致病性病毒。鸡容易得病了,感染人的风险当然也增加了。
禽流感病毒能在多物种中流行
蔡东解释说,病毒感染人类或动物,首先要和被感染细胞表现上的一种蛋白质结合,才能钻入细胞内导致细胞感染。这种能和病毒结合的蛋白质被称为“受体”。流感病毒的红细胞血凝素是专门负责与感染细胞上的受体结合的。因此,人们称其为病毒感染的“开路先锋”或打开细胞之门的“钥匙”。人类与禽类细胞上的受体差别是很大。所以,流感病毒家族的成员各自有各自的“领地”。一般来说,禽流感病毒不会轻而易举地直接感染人类,或在人类中引起疾病的传播和流行。
但是,流感病毒是一种能在多物种中流行的病毒,尤其是禽流感病毒。尽管它们常常不能直接感染人类,但有些哺乳动物呼吸道上皮细胞存在与禽流感病毒结合的受体,因此它们有时可以感染哺乳动物,借助一些哺乳动物为“跳板”,逐渐进化成可以感染人类的病毒。例如:它可以先感染猪、猴子等哺乳动物,使自己逐渐适应哺乳动物体内的环境,再经过“二次跨越”感染人类,有逐渐“学”会感染人的本领。已有证据表明,引起1918年世界第一次人类流感大流行的病毒是先在1910年由禽类感染了猪,然后再由猪把病毒传染给人类。
流感病毒极易变异
“流感病毒又是一种非常容易变异的病毒。不仅在病毒复制的过程中常常发生复制错误,而且容易插入或被插入其他流感病毒的基因。”蔡东说。
有时,禽流感病毒和人流感病毒也会同时感染猪或其他哺乳动物。猪或其他哺乳动物就可能成为两种流感病毒的“混合器”,在猪体内发生基因重配,禽流感病毒“嫁接”给人流感病毒,成为一种能够感染人类的新流感病毒。人们发现1957年和1968年世界第二、三次人类流感大流行时流行的病毒株,就是人类与禽类病毒通过基因重配而来的,而且证明这些病毒是在猪中重配并先在猪中引起流感流行,然后才感染人类的。
目前,我国已经发现,这次在我国病人身上发现的H7N9禽流感病毒与之前在禽类身上发现的病毒相比,基因序列已经发生了变化。两个基因片段来自禽类H7N9病毒,另外六个基因片段来源于H9N2病毒。
蔡东认为,这很可能是病毒发生了基因重配,重配后的H7N9保留了原来H7N9禽流感病毒的外部形态(即:病毒表面的红细胞血凝素“H”和神经氨基酸酶“N”),而内部的6个基因片段全部来源于H9N2。在国内和香港,H9N2型禽流感病毒已经有发生感染人的报道,因此,H7N9禽流感病毒很可能通过与H9N2型禽流感病毒的基因重配获得了感染人的能力。
禽流感越来越容易感染人类
禽流感病毒的物种间差距逐渐缩小。最近,许多科学家发现,禽流感病毒越来越容易感染人类了。
蔡东介绍,有科学家发现,人肺和呼吸道上皮细胞也携带有禽流感样病毒的受体,所以,禽流感病毒有可能直接感染人类。后来,又有人发现,人流感病毒虽然不能与鸭的上皮细胞结合,但能与鸡的上皮细胞结合,而且还在鸡的肺组织中发现了人流感样病毒。如果如此,禽流感病毒似乎有可能不借助其它动物,直接在鸡的体内和人流感病毒“嫁接”了。
以往,禽流感病毒主要感染禽类动物的肠道,因为禽类动物肠道的温度是禽流感病毒最适合复制的41℃,而人的呼吸道温度只有33℃。但最近科学家发现,某些以前主要感染鸡肠道的禽流感病毒逐渐从鸡的肠道上皮向呼吸道上皮转移,而鸡的呼吸道中的温度与人呼吸道的温度比较接近,这可能使禽流感病毒发生人类环境的“预先适应”,为逐渐进化成流感病毒做好了充分的准备。
禽流感病毒的致病性分三类
虽然禽流感病毒的各种亚型都可能有致病性,但不同亚型的毒力是不同的,大多数病毒仅造成禽类无症状的不显性感染。按照禽流感病毒对禽类动物的致病性可分为高致病性、低致病性和非致病性三大类。
蔡东说,高致病性禽流感传播快、发病率和死亡率高,感染的鸡群常常全部死亡,危害极大;低致病性流感可使禽类出现轻度呼吸道症状,食量减少、产蛋量下降,出现零星死亡;非致病性禽流感不会引起明显症状,仅使染病的禽鸟体内产生病毒抗体。一般认为,毒力较强的高致病性禽流感病毒容易感染人类,这类禽流感病毒多为H5和H7两种亚型。
近几年来,在全球流行的H5N1型禽流感病毒确实属于高致病性的。在感染人类之前,常常已经造成当地禽类动物中的暴发流行,导致许多禽类动物死亡。那么,本次人感染H7N9型禽流感病毒是否和H5N1型禽流感病毒一样,也是一种高致病性的禽流感病毒呢?
禽流感病毒的毒力各不相同
“禽流感病毒的毒力并不是一成不变的。”蔡东说,有时,某些低致病性禽流感病毒可以变异为高致病性病毒株,并引起高致病性禽流感流行。例如1994年5月,墨西哥的鸡群中流行H5N2型低致病性禽流感,但到了1995年初,该病毒突然变异成高致病性病毒株,在墨西哥暴发,波及了12个州。而北美洲分离到的H7N3型禽流感病毒有的属于高致病性,有的又属于低致病性。
2008年H7N9型禽流感病毒发现以来,人们一直认为它属于低致病性禽流感病毒。但是,就在今年3月,美国亚特兰大的贝尔瑟医生和他的墨西哥、智利的合作者在病毒学杂志网站在线发表了他们的研究成果,发现近些年来H7N9型禽流感病毒的毒力增强,对老鼠和雪貂的致病性增加,这可能是它准备向人类进军的一个信号。
蔡东强调:“一种病毒对禽类动物的致病性高低,不等于对其他物种或人类的致病性也是一样的;即使在禽类动物之间,一种病毒对不同的禽类致病性也不同。”例如,有科学家发现,对鸡具有高致病性的H5N1型禽流感病毒对鸭子有可能不致病或只引起轻微症状。在不同的物种中更是如此。对禽类动物低致病性的H7N2型禽流感病毒对老鼠却有很高的致病性。而H9N2型禽流感病毒在我国普遍存在,对禽类的致病力较低,但却发生了人类感染的病例。
近日,国家禽流感参考实验室从上海市送检的松江区沪淮农副产品批发市场鸽子样品中检测到H7N9禽流感病毒,基因序列分析结果表明,该毒株为低致病力禽流感病毒,与H7N9禽流感病毒人分离株高度同源。蔡东说:“这就证明,H7N9型禽流感病毒很可能来源于禽类动物流行的低致病性禽流感,但它对人类的毒力却很强,可以导致人类发生严重的呼吸道感染,甚至死亡。”
对禽流感病毒要保持高度警惕
蔡东提醒说,如果感染人类的禽流感病毒对禽类动物是高致病性的,在人感染之前,则会造成大量禽类动物生病、死亡,人们很容易发现其流行。如果感染人类的禽流感病毒对禽类动物不是高致病性的,禽类动物感染后则不容易被人们发现,不仅常常被人们忽略,而且难以预防。
2006年2月20日世界卫生组织告诫我们:目前看来,禽流感病毒的病原体已经发生突变,变得更加具有攻击性。“因此,我们要保持高度警惕。”蔡东说。
人类为了生存在不断地改造世界,病毒为了生存也在不断地发生变异。蔡东表示,尽管本次我国新发现的H7N9禽流感病毒是如何跨跃到人类的还是一个未解之谜,但严峻的事实告诉我们:传染病仍然是人类健康的大敌,人类同传染病的斗争永无止境。
■相关链接 有哪些禽流感病毒能感染人类?
近些年来常有禽流感病毒侵犯人类的事件发生,最多见的是禽流感病毒H5N1。自1997年发现禽流感病毒H5N1引起人类感染以来到2013年3月12日,世界卫生组织已收到包括香港、荷兰、加拿大、泰国、越南、柬埔寨、印度尼西亚以及中国等15个国家和地区总共640例病例报告,其中377例死亡。除了H5N1型禽流感病毒外,还有H9N2、H7N2、H7N7、H7N3和H10N2型禽流感病毒感染人的报道。
H9N2型禽流感病毒感染:1998年8月,我国首次从人体分离到H9N2亚型禽流感病毒株[9];1999年3月,从香港两名1岁和4岁的流感康复女孩中分离到两个独立的H9N2型株;2003年,香港再次发现1例H9N2亚型禽流感病毒感染儿童。
H7N2型禽流感病毒感染:2002年在美国缀约和2003年在美国弗吉尼亚州居民发生的H7N2型禽流感病毒感染;2007年英国也发现了H7N2型禽流感病毒感染的病例。
H7N7型禽流感病毒感染:
2003年5月,欧洲数国禽流感病毒H7N7型株的流行也殃及到人类。仅在荷兰一国,就有80多人感染上结膜炎,其中1人患肺炎死亡。
H7N3型禽流感病毒感染:2004年在加拿大家禽生产者中,有两例被证实H7N3型禽流感病毒感染;最近,墨西哥的H7N3型禽流感病毒流行中,也发现了两例人类感染病例。
H10N2型禽流感病毒感染:2004年在埃及婴儿中发生两例H10N2型禽流感病毒感染。
本次我国发现的H7N9禽流感病毒是首次被报告感染人类。

在非典过后的十年,在同样的冬春交替之季,我们又一次感受到了新型流感病毒的威胁,这一次的首发地点在上海,一座拥有近2400万人口的大型城市。

20世纪以来,流感病毒引发过四次大流行,均发生在人口稠密的地区,包括1918年爆发的西班牙流感(H1N1),造成近4000万人死亡;1957年的亚洲流感(H2N2)和1968年的香港流感(H3N2)均造成了近百万人的死亡;离我们最近的一次是2009年暴发的猪流感(pH1N1),共在208个国家得到确诊,累计1.8万人死亡。流感病毒暴发已经成为现代人类社会公共卫生的一大威胁。

1.流感病毒是什么?

流感是由流行性感冒病毒(influenza
virus)感染引起的传染病,具有季节爆发性特点。流感病毒是一种RNA病毒,它的RNA基因组分为7-8个节段,分别编码不同的病毒蛋白质。

根据内部蛋白抗原性的不同,流感病毒可被分为甲型(A型),乙型(B型)和丙型(C型)三种,其中乙型和丙型流感病毒通常仅引起局限性流行或散发。甲型流感病毒变异性强,多寄生在野生禽类体内,由于感染能力强,较容易引起小规模暴发,甚至世界性大流行。其中,高致病性禽流感病毒感染人后会引起严重的症状,死亡率较高。

流感病毒颗粒外面包裹着一个双层的脂质膜,在脂质膜上面含有几种不同的病毒蛋白质,其中血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)分别具有不同的亚型。对于甲型流感病毒,现在已经至少发现了17种HA亚型(H1~H17)和10种NA亚型(N1~N10),可以通过这两种蛋白质的不同组合将甲型流感病毒分成不同的亚型。我们在新闻里听到的H7N9就是根据这两种蛋白亚型做出的分类。理论上,HA和NA共有170种不同的组合,预示着可能存在170种不同亚型的甲型流感病毒,这些流感病毒在感染宿主类型,感染力和致病力等方面各有不同。

野生禽类可谓流感病毒的大仓库。几乎所有甲型流感病毒亚型都可以从禽类中得到分离,但大多对禽类致病能力较低,会导致禽类出现严重疾病的主要是高致病性H5和H7两个亚型。人流感病毒则主要是H1,H2和H3三个亚型。另外,流感病毒也可以感染其他种类的宿主,比如猪,马,鲸和海豹等。

2.禽流感病毒如何向人群传播?

病毒想换个宿主,比人换份工作可难多了。通常认为流感病毒感染具有宿主特异性,不会产生跨物种传播,感染人的流感病毒通常是人型流感病毒或者是人型流感病毒和禽型流感病毒的重组毒株。然而,1997年在香港发现了18个人感染H5N1高致病性禽流感病毒病例,其中6人不幸死亡,这是世界上首次发现H5型禽流感病毒感染人的病例,使得人们认识到,“鸡瘟”是可以变“人瘟”的。由于H5和H7型禽流感病毒亚型都有从低致病性转变为高致病性的可能性,同时在大多数情况下,人体内缺乏对抗这类新型流感病毒的抗体存在,所以它们在感染人后往往会有较高的致病性和致死率。

这次引起关注的H7型禽流感病毒,原本纠缠的对象是鸥雁鹳鹭,但自2002年起,科学家陆续发现人感染H7型禽流感病毒的病例。在过去的10年里,人感染H7型禽流感病毒共有100多例确诊或疑似感染病例,人数最多的一次发生在荷兰,共有80多人感染H7N7型禽流感病毒,其中1人死亡,同时还导致3000多万只鸟禽死亡。2012年下半年在墨西哥暴发的H7N3型禽流感是北美有史以来在禽类中暴发的最大一次疫情,共有2千万只禽鸟被扑杀。此次暴发还导致2人感染,幸运的是他们并未发生发热和肺部症状,仅出现了结膜炎症。

一种病毒能够感染什么宿主,这决定于很多因素,其中最为重要的一点是,病毒能否结合宿主细胞膜表面的特异性受体。

流感病毒在感染宿主的时候,首先需要以病毒表面的血凝素(HA)去结合宿主细胞膜表面的唾液酸受体,所以HA的特异性决定了流感病毒能够感染的宿主种类。

人型流感病毒更倾向于结合一种(α-2,6)唾液酸受体,可以通俗的称为人型流感病毒受体;禽型流感病毒则优先识别另一种(α-2,3)唾液酸受体,可以通俗的称为禽型流感病毒受体。

人的上呼吸道主要分布人型流感病毒受体,下呼吸道则同时分布有人型和禽型流感病毒受体。一般来说流感病毒首先侵犯的是人上呼吸道粘膜上皮细胞,所以人型流感病毒更容易感染人类。

禽类的消化道和呼吸道则主要分布禽型流感病毒受体,所以禽流感病毒更倾向于感染禽类。

这个地方可能有人会有疑问,为什么人的下呼吸道会有禽型流感病毒受体。补充解释一下,这是一种非学术的通俗讲法,这里所说的受体名称是针对于其倾向于结合的流感病毒种类来分的,和受体所处的宿主类型没有关系。

在有些情况下,比如人与禽类长期较为近距离的接触,使得禽流感病毒有机会接触到人,并且有可能在禽类与人之间多次互相传播。在这个过程中,原本属于禽类的流感病毒会发生适应于感染人的突变,比如出现了能使禽流感病毒结合人呼吸道上皮细胞膜表面受体的能力,便有可能造成人感染禽流感病毒。

猪的呼吸道内同时存在能够被禽流感病毒和人流感病毒结合的受体,所以人流感病毒和禽流感病毒均可以感染猪,研究界一直认为,不同亚型的流感病毒可以在猪的体内发生基因重组或重排,这样的过程也有可能使得原本只能感染禽类的病毒向人群传播。

南方科技大学生物系副教授贺建奎发现,最近感染人的新H7N9病毒的8个RNA节段,H来自欧亚系的H7亚型病毒,N则来自N9家族中的H11N9或经典H7N9,其余6个节段都来自H9N2,这些来源全部是禽流感病毒。也就是说,还没有发现猪流感病毒的手笔,结合现有的资料,这个新病毒可能与二师兄无关。(http://blog.sciencenet.cn/blog-514529-678002.html)

相关文章