孫增輝,朱銀川,王熹婧,蒙遠(yuǎn)雁,張?jiān)龇?/p>
H6N1亞型禽流感病毒跨種屬傳播研究進(jìn)展
孫增輝1,朱銀川1,王熹婧1,蒙遠(yuǎn)雁2,張?jiān)龇?
禽流感病毒H6N1亞型廣泛存在于水禽和陸禽,是最常分離到的甲型流感病毒亞型, 遺傳分析表明該病毒可能是高致病禽流感病毒H5N1的前體。隨著病毒基因的持續(xù)進(jìn)化,H6N1可跨種間屏障傳播至哺乳動(dòng)物,其對(duì)于哺乳動(dòng)物小鼠、豬和雪貂已經(jīng)具有較強(qiáng)感染能力。血清流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示少數(shù)人H6禽流感病毒抗體陽(yáng)性,2013年5月,我國(guó)臺(tái)灣出現(xiàn)全球首例人類(lèi)感染H6N1亞型流感病毒。因此,H6N1病毒宿主范圍不斷擴(kuò)大,在這些宿主內(nèi)可發(fā)生病毒基因突變、基因重配,進(jìn)而演變?yōu)榫哂懈腥救祟?lèi)潛能的新變異株的可能。本文從病原學(xué)、流行病學(xué)、病毒感染哺乳動(dòng)物和人類(lèi)等方面對(duì)H6N1亞型禽流感病毒的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為H6N1禽流感病毒的防控提供參考。
甲型流感病毒;H6N1亞型;流行病學(xué)調(diào)查;感染;哺乳動(dòng)物;人
流感病毒分為A、B、C、D四型,其中以A型流感病毒極易突變引起大流行而聞名,其亞型眾多。20世紀(jì)至今,人類(lèi)全球性的流感大流行均為A型流感病毒基因重配或突變引起,因此,對(duì)于A型流感病毒基因重配或突變機(jī)制的研究是預(yù)防流感暴發(fā)及大流行的關(guān)鍵點(diǎn)[1]。水禽是目前研究公認(rèn)的流感病毒的天然宿主,禽流感病毒已經(jīng)從過(guò)往的主要對(duì)禽類(lèi)致病發(fā)展成為對(duì)禽類(lèi)、馬、豬、雪貂、海豹及人類(lèi)等多種屬動(dòng)物具有致病性和感染能力,特別近十余年來(lái),禽流感病毒H5N1、H7N9、H9N2等頻繁從禽類(lèi)跨物種間屏障直接感染人,對(duì)人類(lèi)健康和公共衛(wèi)生安全構(gòu)成巨大威脅。但禽流感病毒跨種屬屏障傳播機(jī)制的研究尚未清楚,是我們所要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。令人擔(dān)憂(yōu)的是,2013年5月,我國(guó)臺(tái)灣出現(xiàn)全球首例人類(lèi)感染H6N1亞型流感病毒[2]。雖然H6N1亞型屬低致病性病毒, 但在禽類(lèi)普遍存在,有演變成新型流感病毒的風(fēng)險(xiǎn),也可能成為引發(fā)新一輪全球流感的元兇,科研工作者除了提防禽流感病毒H5N1、H7N9,也不能忽視禽流感病毒H6N1的潛在威脅。因此,探索H6N1亞型跨種屬傳播能力成為了新的研究熱點(diǎn),對(duì)于防控新的流感大流行具有深遠(yuǎn)的意義。
流感病毒屬正粘病毒科流感病毒屬,為外有囊膜的分節(jié)段單負(fù)鏈RNA病毒。A型流感病毒根據(jù)其囊膜外的2種刺突蛋白血凝素(Hemaglutinin, HA)和神經(jīng)氨酸酶(Neuraminidase, NA)的不同可以將其分為18個(gè)H亞型(H1-H18)和11個(gè)N亞型(N1-N11)[3-5]。禽流感病毒(avian influenza virus, AIV)屬A型流感病毒,根據(jù)禽流感病毒對(duì)雞的致病能力可以將其分為高致病性禽流感病毒(highly pathogenic avian influenza virus, HPAIV)和低致病性禽流感病毒(low pathogenic avian influenza virus, LPAIV)。其中目前常見(jiàn)的有H5、H7亞型的HPAIV和H9、H6亞型的LPAIV,這些病毒在禽類(lèi)中普遍存在并傳播致病。禽流感病毒感染具有天然的種屬特異性,被稱(chēng)為種屬屏障作用,禽流感病毒要感染人類(lèi)及其他哺乳動(dòng)物必須跨越這種種屬屏障。但近些年來(lái),人類(lèi)被HPAIV和LPAIV感染的不斷報(bào)道直接證明了某些亞型的禽流感病毒具有跨種屬傳播能力,出現(xiàn)禽傳人的感染,但尚未出現(xiàn)持續(xù)的人際傳播。禽流感病毒的基因組由8個(gè)基因節(jié)段構(gòu)成,至少編碼10種以上蛋白肽,它們分別是PB1、PB2、PA、HA、NP、NA、M和NS[6]。研究發(fā)現(xiàn),人感染禽流感病毒正是由于其基因片段的突變或者重配導(dǎo)致了禽流感病毒跨種屬傳播的發(fā)生,但具體的機(jī)制及發(fā)生規(guī)律尚在研究中。此外,有研究發(fā)現(xiàn),流感病毒感染受體主要有禽型SAα-2,3Gal和人型SAα-2,6Gal 2種唾液酸受體[7],禽流感病毒特異性識(shí)別、結(jié)合禽型受體,人流感病毒特異性識(shí)別、結(jié)合人型受體,而禽流感病毒受體特異性由Acα2,3Gal轉(zhuǎn)變?yōu)锳cα2,6Gal也被認(rèn)為是造成禽傳人流感大流行的關(guān)鍵因素[8]。因此,禽流感病毒在進(jìn)化過(guò)程中的基因不斷重配和突變及受體特異性的轉(zhuǎn)變都將可能演變?yōu)樾伦儺愔?,給人類(lèi)公共衛(wèi)生安全造成潛在威脅。
H6亞型禽流感病毒屬于LPAIV,感染的宿主范圍極其廣泛,在北美洲和亞洲的鳥(niǎo)類(lèi)中廣泛傳播,也是我國(guó)南方地區(qū)禽類(lèi)常見(jiàn)的感染類(lèi)型之一[9]。H6亞型AVI自1965年首次從火雞體內(nèi)分離得到以來(lái),后期不斷從水禽及陸禽體內(nèi)分離出來(lái)[10]。根據(jù)其基因特征可以將其分為北美譜系和歐亞譜系兩大類(lèi)。隨著H6亞型禽流感病毒的不斷進(jìn)化,北美譜系正在發(fā)生基因重配,歐亞譜系的比例呈上升趨勢(shì)[11]。然而,北美洲的H6亞型禽流感分布較為廣泛,種類(lèi)眾多,且相互之間的免疫原性及傳播能力不同,存在差異。H6亞型AIV可以對(duì)禽類(lèi)致病,并且可以在小鼠體內(nèi)得到良好的復(fù)制,且對(duì)禽類(lèi)的致病性日趨增強(qiáng),并出現(xiàn)人感染H6亞型的相關(guān)報(bào)道[12]。因此,對(duì)于H6亞型AIV跨種屬傳播機(jī)制的研究至關(guān)重要。
對(duì)于AIV的研究報(bào)道可以追溯到1961年,人類(lèi)首次從野鳥(niǎo)體內(nèi)成功分離出AIV,自此開(kāi)始了對(duì)禽流感病毒的研究關(guān)注。目前公認(rèn)的禽流感的天然宿主是水禽類(lèi),而其中多種AIV均可在野鴨體內(nèi)分離得到,其中以H3、H4、H6亞型最為普遍易感[6]。1965年,首次從火雞分離到H6流感病毒亞型,此后從野生、家養(yǎng)的水禽和陸禽陸續(xù)分離到H6病毒,且其分離率逐漸升高[10]。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)流感病毒發(fā)現(xiàn),H6是最常分離到的甲型流感病毒亞型,其宿主范圍比其它任何亞型廣泛[13],其流行范圍之廣,如北美和南部非洲以及華南和臺(tái)灣等亞洲國(guó)家均有流行。在北美和歐洲,所有流感病毒亞型中,H6亞型的分離率最高[14-15]。候鳥(niǎo)的遷徙對(duì)于AIV傳播及其進(jìn)化具有極大的影響作用。研究發(fā)現(xiàn),在遷徙季節(jié)的春秋季,AIV病毒的感染分離量遠(yuǎn)高于冬夏季節(jié),且以H4和H6亞型AIV的分離率最高,H3、H9亞型次之,其他亞型分離率不高。數(shù)據(jù)顯示,其中從野鴨體內(nèi)分離到的H6N1亞型的AIV比例最高,可以達(dá)到23.60%[15]。此外,還發(fā)現(xiàn),H6N1亞型AIV對(duì)同種候鳥(niǎo)的幼鳥(niǎo)感染率明顯高于成年候鳥(niǎo),且致病性更強(qiáng),提示H6N1亞型AIV雖然是LPAIV但對(duì)于幼鳥(niǎo)的危害性更大。近十幾年來(lái),中國(guó)南部的陸地禽類(lèi)H6N1病毒全年處于流行狀態(tài),H6N1是3個(gè)常見(jiàn)的甲型流感病毒亞型H5N1、H6N1、H9N2中最常見(jiàn)的亞型[16]。H6N1亞型的兩個(gè)譜系H6N1-W312和H6N1-Taiwan普遍存在于我國(guó)南方和臺(tái)灣的雞群[16-18]。進(jìn)一步的監(jiān)測(cè)表明,H6N1病毒在華南地區(qū)小種家禽已經(jīng)建立穩(wěn)定譜系,并與該地區(qū)的H5N1、H9N2病毒共流行[16-17]。1997香港出現(xiàn)高致病禽流感病毒H5N1感染人事件期間,香港活禽市場(chǎng)分離到H6N1病毒(A/teal/HongKong/W312/97),基因進(jìn)化分析顯示H6N1病毒的8個(gè)基因片段中的7個(gè)片段與A/HK/156/1997(H5N1)高度同源,提示A/teal/HongKong/W312/97為A/HK/156/1997(H5N1)的前體[17]。因此,類(lèi)似于H5N1、H9N2跨種間屏障直接感染人,H6N1病毒在多種水禽和陸禽的長(zhǎng)期流行以及與其它亞型的高重配率,病毒潛在傳染人類(lèi)的可能性增加。
隨著禽流感病毒基因突變及重配的不斷發(fā)生,H6N1基因片段的不斷變化,其對(duì)于哺乳動(dòng)物已經(jīng)具有良好的親和性,具有較強(qiáng)的感染能力。研究發(fā)現(xiàn),豬體內(nèi)同時(shí)具有禽型SAα2,3Gal和人型SAα2,6Gal兩種唾液酸受體,因此禽流感病毒與人流感病毒均可感染豬,這無(wú)疑增加了流感病毒間的基因重配效應(yīng),促進(jìn)了其跨種屬傳播的進(jìn)化過(guò)程,加大了禽傳人AIV存在的風(fēng)險(xiǎn)性,是目前公認(rèn)的流感病毒的“混合器”[19]。2009年暴發(fā)的H1N1甲型禽流感即為人、禽、豬流感病毒三重配病毒株[20]。H6N1病毒在陸地家禽中的持續(xù)流行和適應(yīng)性改變有可能增加了其對(duì)豬的傳染性,病毒吸附試驗(yàn)證實(shí)H6N1能吸附于豬肺泡細(xì)胞,提示低致病禽流感病毒H6N1也可能感染豬[21]。如果H6N1病毒感染豬,繼而與流行的人和/或豬流感病毒重配,獲得有效人傳人的能力。此外,分子流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),H6N1病毒可自然感染狗[22]。陳忠英等已成功將從水禽體內(nèi)分離到的H6N1亞型成功感染到了鼠和雪貂的體內(nèi),且具有良好的復(fù)制能力[23]。因此,H6N1具有良好的種屬適應(yīng)能力,存在極大的跨種屬傳播潛力,有可能存在引發(fā)流感大流行的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
Van Riel等研究證實(shí)H6N1能吸附于人細(xì)支氣管和Ⅱ型肺泡細(xì)胞,提示除高致病禽流感病毒H5N1外,低致病禽流感病毒H6N1也可能感染人類(lèi)[21]。血清流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),美國(guó)火雞場(chǎng)工人和獸醫(yī)血清H6禽流感病毒抗體陽(yáng)性[24-25],黃頡剛等調(diào)查人群中H6 亞型禽流感病毒隱性感染狀況,結(jié)果人群陽(yáng)性率為6.60%,表明人群已被H6亞型禽流感病毒感染,H6病毒屬人獸共患疾病的病原體[26]。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所Li等檢測(cè)15 689例活禽市場(chǎng)工人、家庭家禽飼養(yǎng)戶(hù)農(nóng)民、大型家禽飼養(yǎng)戶(hù)農(nóng)民、家禽屠宰廠工人、野鳥(niǎo)棲息地工人等多個(gè)人群血清中H6抗體,發(fā)現(xiàn)陽(yáng)性率為0.4%,其中活禽市場(chǎng)工人的抗體陽(yáng)性率明顯高于大型家禽飼養(yǎng)戶(hù)農(nóng)民,提示活禽市場(chǎng)暴露是禽流感病毒H6感染人類(lèi)的主要危險(xiǎn)因素[27]。2013年5月20日,臺(tái)灣疾病管制局證實(shí),發(fā)現(xiàn)全球首例人感染H6N1禽流感病例,患者是住在臺(tái)灣中部的20歲女性,已康復(fù)出院[2]。本次從病患體內(nèi)分離到的病毒基因序列顯示屬禽源性,為L(zhǎng)PAIV,與本地家禽H6N1病毒株最為接近。調(diào)查發(fā)現(xiàn),這名患者的密切接觸者共計(jì)36人,隨訪(fǎng)發(fā)現(xiàn)其中4人有類(lèi)流感癥狀,經(jīng)檢測(cè)均未發(fā)現(xiàn)H6N1禽流感病毒感染,未出現(xiàn)H6N1亞型AIV人傳人現(xiàn)象。病毒遺傳學(xué)分析顯示,此病毒的8個(gè)基因片段中有7個(gè)來(lái)自H6N1亞型禽流感病毒A/CK/Taiwan/A2837/2013 ,另外1個(gè)基因片段來(lái)自H5N2亞型禽流感病毒A/CK/Taiwan/0101/2012,直接證實(shí)了此株禽傳人AIV為基因重配病毒株,再次警示H6N1亞型禽流感病毒具有跨種屬傳播潛力,對(duì)其應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)研究和防控[2]。值得注意的是,該病毒HA發(fā)生的G228S替換可能會(huì)增加其與流感病毒人型SAα-2,6Gal受體的親和力[2]。事實(shí)上,2008年至2011年在華南活禽市場(chǎng)分離的257株H6病毒中有87株識(shí)別流感病毒人型SAα-2,6Gal受體[28],這些病毒繼續(xù)變異和累積變化,有增加人傳人的潛在風(fēng)險(xiǎn)。2015年,中國(guó)科學(xué)研究院微生物研究所高福院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在H6N1亞型流感病毒感染人的分子機(jī)制上取得新的突破,研究發(fā)現(xiàn)H6N1亞型禽傳人是由于病毒受體結(jié)合特異性由禽型受體向禽型-人型雙受體轉(zhuǎn)變而造成,進(jìn)一步研究表明病毒HA第186、190、228等關(guān)鍵氨基酸位點(diǎn)即P186L、E190V、G228S的突變?cè)谑共《精@得人型受體結(jié)合能力過(guò)程中起到關(guān)鍵作用[29],為后續(xù)H6N1亞型禽流感病毒跨種屬傳播機(jī)制的研究及相應(yīng)疫苗的研發(fā)提供了全新的思路和方向。
人感染H6N1禽流感病例的出現(xiàn),表明人群中流感病毒的不可預(yù)測(cè)性和新發(fā)病毒存在的潛在威脅。研究表明,引起世界性大流行的流感病毒均由禽流感病毒基因片段和人/或豬基因片段重配演變而來(lái)[20],但重配病毒中的禽流感病毒并非高致病性禽流感病毒。而且,低致病性病毒感染引起的輕度癥狀容易被忽視,使病毒傳播、適應(yīng)性改變和重配機(jī)會(huì)增加。目前,防控流感大流行主要集中在引起人類(lèi)嚴(yán)重疾病和死亡的禽流感病毒H5N1和H7N9亞型。然而,由于不可預(yù)知性和現(xiàn)有相關(guān)知識(shí)的缺陷,我們無(wú)法預(yù)測(cè)哪類(lèi)流感病毒亞型會(huì)導(dǎo)致下一次流感大流行,H6N1亞型雖屬低致病性病毒, 但其在禽類(lèi)廣泛流行,有反復(fù)感染豬和人并發(fā)生變異進(jìn)而演變成感染人類(lèi)的新型流感病毒的潛能。
H6N1禽流感病毒具有在禽類(lèi)中傳播性強(qiáng),分布范圍廣,在哺乳動(dòng)物體內(nèi)易于復(fù)制等特點(diǎn),加之中國(guó)南方地區(qū)存在大量家禽飼養(yǎng)及隨著禽類(lèi)市場(chǎng)交易的擴(kuò)大,候鳥(niǎo)不斷遷徙帶來(lái)的潛在危險(xiǎn)性,使得H6N1亞型病毒具有極強(qiáng)的基因重配概率和潛在的禽傳人風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)高度警醒,加強(qiáng)預(yù)防。此外,歷史上的數(shù)次流感大流行,每一次對(duì)于人類(lèi)都是滅頂之災(zāi),無(wú)不伴隨著人類(lèi)的血與淚。因此,加強(qiáng)對(duì)于流感病毒尤其是A型流感病毒的監(jiān)測(cè)和防控至關(guān)重要。AIV因其高度的基因突變性和重配使得其極易發(fā)生跨種屬傳播,具有極大的潛在危害性,同時(shí)也加大了監(jiān)測(cè)和防控的難度。只有進(jìn)一步掌握AIV的跨種屬傳播機(jī)制,把握其基因重配及受體特異性轉(zhuǎn)變的規(guī)律,探索AIV跨種屬突變位點(diǎn)的存在性,才能夠做到有的放矢,針對(duì)性的有效防控AIV的潛在危害性,減少其對(duì)人類(lèi)公共衛(wèi)生安全的威脅程度,更好的防控人獸共患病的發(fā)生,對(duì)提高人類(lèi)健康生活水平具有深遠(yuǎn)的意義。
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Advance in cross species transmission of avian influenza virus H6N1 subtype
SUN Zeng-hui1, ZHU Yin-chuan1, WANG Xi-jing1, MENG Yuan-yan2,ZHANG Zeng-feng1
(1.DepartmentofMicrobiology,Nanning530021,China;2.SchoolofPreclinicalMedicine,GuangxiMedicalUniversity,Nanning530021,China)
Avian influenza virus H6N1 subtype has been circulating in aquatic bird and terrestrial bird, and is the most frequently detected subtype of influenza A virus in those hosts. Genetic analysis results suggested that this virus might be the progenitor of the highly pathogenic avian influenza H5N1 virus, as seven of eight gene segments of those viruses had a common source.As continuing evolution of H6N1, it could spread across species barriers to mammals and had strong infection ability in mice, swine and ferrets. Serological epidemiological survey showed that a few people were positive for H6 avian influenza virus antibody and then the world’s first human infection with influenza virus H6N1 subtype was reported in May 2013. Therefore, with the expansion of the host range of the virus, gene mutation and gene reassortment of H6N1 virus can occur in these hosts, and then it may evolve into novel variant strain with infected human potential.
influenza A virus; H6N1 subtype; epidemiological investigation; infected; mammalian; human Supported by grants from the National Natural Science Foundation of China (Nos. 31260033 & 31660041) and the Guangxi Natural Science Foundation (No. 2013GXNSFAA019118) Corresponding author: Zhang Zeng-feng, Email: zfzhngphd@163.com
10.3969/j.issn.1002-2694.2017.03.008
國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Nos. 31260033& 31660041)和廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No. 2013GXNSFAA019118)聯(lián)合資助
張?jiān)龇?,Email: zfzhangphd@163.com
1.廣西醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室,南寧 530021; 2.廣西醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,南寧 530021
R373.1
A
1002-2694(2017)03-0236-05
2016-10-08 編輯:林丹