新發(fā)高致病性禽流感病毒H5N1的致病性及可能起源14

1、122Guangxi Prev Med, April 2005, Vol 11 No. 2文章編號: 1007- 158X( 2005) 02- 0120- 03中圖分類號: R511. 7文獻標識碼: A新發(fā)高致病性禽流感病毒 H5N1 的致病性及可能起源黃楷, 樊曉暉 綜述廣西醫(yī)科大學微生物學與免疫學教研室( 南寧 530021)禽流感是由甲型流感病毒引起的一種禽類傳染 病, 1878 年首次報道于意大利, 當時被稱為雞瘟, 直 到 1900 年病原體才被發(fā)現(xiàn), 當時認為是 真性雞瘟 病毒 ( Fowl Plague Virus, FPV) , 1955 年通過血清學 方法證實該病原體是甲

2、型流感病毒, 于是雞瘟被更 名為禽流感 1。然而后來又發(fā)現(xiàn)在禽類中還存在另 一種 相似 的疾 病 , 即 新 城疫 ( Newcastle Disease , ND) , 由新城疫病毒( Newcastle Disease Virus, NDV) 引 起, 因為兩者癥狀相似, 故常常把兩者混淆, 為了區(qū) 別他們, 現(xiàn)把前者稱為禽流感或真性雞瘟或歐洲雞 瘟; 把后者稱為新城疫或偽雞瘟或亞洲雞瘟。根據(jù) 流感病毒包膜表面的兩種刺突- H A 和 NA 結(jié)構(gòu)和 抗原性不同, 將其分為若干個亞型, 如 HA 有 16 種: H1- H16, 而 NA 有 10 種: NA1- NA10。任一對 HA 和

3、 NA 結(jié)合在一起便形成一種亞型, 但屬于高致病性 的是 H5 和 H7 亞型 2 。流感病毒屬于 RNA 病毒, 基 因組由 8 個不連續(xù)的基因片斷組成, 分別編碼 10 個 基因產(chǎn)物, 包括 PB1、PB2、PA 多聚酶、HA、NP、NA、 M1、M2 和 NS 1、NS2 蛋白。根據(jù)國際獸疫局( OIE) 制定的標準, 高致病性禽 流 感 病 毒 ( High pathogenic avian influenza rivus, HPAIV) 有 3 條判斷標準, 符合 3 條中任何 1 條即可 定為 HPAIV: A、無菌尿囊液 1: 10 稀釋后取 0. 2ml 接 種 8 只 4-

4、8 周齡的無特定病原體 ( SPF) 雞, 10 天內(nèi) 死亡6 只; B、H5、H7 病毒即使不能致死 6/ 8 的雞, 但 HA 切割位點氨基酸序列和高致病性毒株一致; C、非 H5、H7 病毒造成 1 只以上雞死亡, 而且能在沒 有胰蛋白酶的細胞培養(yǎng)基中生長形成蝕斑 3 。1高致病性 H5N1 對人的致病性禽流感病毒( avian influenza rivus, AIV) 的 HA 裂 解為 HA1 和 HA2 是 AIV 致病的條件, 在病毒入侵、 決定病毒致病方面起著關(guān)鍵的作用。目前分離到的作者簡介: 黃楷( 1978- ) , 男, 廣西桂林人, 廣西醫(yī)科大學 2002 級研 究生

5、。通訊作者: 樊曉暉 ( 1963- ) , 男, 廣西忻城人, 博士, 教授, 主要從事 流感病毒生態(tài)學及分子免疫學研究。高致病性禽流感病毒, HA 裂解位點有數(shù)個堿性氨 基酸, 其最小基序為 B- X- B- R( B 為堿性氨基酸 或賴氨酸, X 為非堿性氨基酸, R 為精氨酸) 3 , 可以 被多種組織細胞蛋白酶識別裂解, 因而導致禽類全 身多個組織病變并死亡。1997 年 5 12 月, 香港出現(xiàn)人類感染高致病性 禽流感病毒 H5N1 而致死的事件, 18 人感染發(fā)病, 6 人死亡 4 , 2003 年 2 月, 香港又發(fā)生一次 H5N1 禽流 感流行, 2 人患病, 1 人死亡。2

6、004 年 1 月以來, 越南、 泰國出現(xiàn)新 H5N1 禽流感疫情, 截止到 2004 年 10 月, 共有 33 人死亡。Bender C 等 5 將 1997 年死于禽 流感的病人分離的 H5N1 病毒接種小鼠, 引發(fā)小鼠 死亡。解剖發(fā)現(xiàn), 小鼠迷走神經(jīng)、三叉神經(jīng)和腦內(nèi)有 H5N1 病毒, 而血中反而沒有, 說明該病毒可能通過 迷走神經(jīng)和/ 或三叉神經(jīng)傳播到腦, 具有嗜神經(jīng)性, 和一般流感病毒不同。比較 2003 年和 1997 年出現(xiàn) 的 H5N1 病毒, 發(fā)現(xiàn)它們有較明顯的差異, 說明病毒 一直不間斷地重組和變異 6 。一般來說, 不同的流感 病毒有著不同的宿主特異性, 即禽流感病毒很

7、難感 染人類, 人流感病毒也很難感染禽類。1997 年香港 禽流感直接感染人的事件, 第一次明確禽類流感病 毒未經(jīng)過中間宿主就直接跨越物種屏障傳染給人, 所幸的是目前尚無 H5N1 能人傳人的證據(jù)。2高致病性 H5N1 的起源流感病毒為了能更好的生存, 必須適應(yīng)新環(huán)境 和宿主, 這樣在其進入新環(huán)境或宿主以后, 在強大的 選擇性壓力下進行病毒重組以形成新的種系 7。禽 流感病毒可以通過基因重組方式適應(yīng)新環(huán)境和宿 主, 例如兩種病毒間的雙重重組甚至是三種病毒之 間的重組, 結(jié)果往往是重組的新病毒適應(yīng)了新環(huán)境 和宿主, 替代了先前病毒而在新宿主中處于主導地 位。一般來說, 當流感病毒剛進入一個新的宿

8、主時, 它通常會處于快速的進化期以適應(yīng)新宿主, 而且由 于免疫選擇, 通常改變最明顯的是病毒表面的 HA, 內(nèi)部基因改變一般不明顯。然而, 對香港 H5N1 的分 析發(fā)現(xiàn), 內(nèi)部基因 PA 的改變比表面的 HA 改變高廣西預防醫(yī)學 2005 年 4 月第 11 卷第 2 期1236 倍。兩種編碼表面蛋白的基因, HA 核苷酸改變只 有墨西哥 H5N1 的 1/ 10; 對于 NA 的變異, 香港 H5N1 和墨西哥 H5N1 改變率兩者差不多; 而在決定宿主 特異性方面起重要作用的內(nèi)部基因如 PB1、PB2、PA、 M2 和 NP 等, 香港 H5N1 改變率比墨西哥 H5N1 的高10 20

9、 個百分點 8 , 而且兩者都明顯比從水禽中分 離的 H5N1 高很多。這說明香港 H5N1 的 HA、內(nèi)部基 因可能分別來源于對環(huán)境適應(yīng)情況不同的祖病毒, 而且從水禽中分離出來后, 近期才感染陸禽。1997 年從禽 流感患者 分離的 H5N1 病毒 HK/156/ 97 的 HA 基因和 1996 年從華南分離的鵝 H5N1病毒株 A / Goose/ Guangdong/ 1/ 96 的同源性大于99% , 但其它基因 ( 包括 NA) 卻明顯不同, 6 個內(nèi)部 基因和 1997 年從 綠翅水鴨中分離的 H6N1 病毒及1999 年分離的 H9N2 病毒類似 9, 10, 11 。通過比較

10、病毒 株 A/ teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) 、Qa/ HK/ G1/ 97( H9N2) 和 Ck/ HK/ 258/ 97( H5N1) 的進化率發(fā)現(xiàn), Ck / HK/ 258/ 97( H5N1) 的進化率顯著高于 Qa/ HK/ G1/ 97( H9N2) 和 A/ teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) , 這說 明 H5N1 可能起源于 H9N2 和 H6N1 9, 10 , 11, 12, 13 。對于 A/ teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) 和 Qa/ HK/ G1/ 97( H9N2) , 兩者的進化率沒有顯著性差異, 說

11、明兩者 是處在相似的位置共同進化。換句話說, A/ teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) 和 Qa/ HK/ G1/ 97( H9N2) 比 Ck/ HK/258/ 97( H5N1) 先感染禽類, 兩者都是它的祖病毒,都貢獻其基因給 Ck / HK/ 258/ 97( H5N1) 。2. 1H9N2 與 H5N1 的起源有關(guān)1997 年, 除有 H5N1 流行外, 還同時流行 H9N2, 流行程度僅次于 H5N1流行, 1997 年香港宰殺 120 萬只家禽后, H5N1 才在 香港消失。此期間, 這兩種病毒有可能共同感染同 一個宿主后重組形成新的病毒, 因此 H9N2 具備參

12、 與 H5N1 起 源的 先決 條件。 和 H5N1 共 同流 行的 H9N2 病毒來源于鵪鶉的 Qa/ HK/ G1/ 97 株。與 H5N1 禽流感病毒高度相關(guān)的是它的全部 6 個內(nèi)部基因, 它們編碼的是與復制有關(guān)的酶類、基質(zhì)蛋白 ( M 蛋 白) 和非結(jié)構(gòu)蛋白( NS) 9。在物種起源樹中, H5N1 由 H9N2 分出來, 而同時 Qa/ HK/ G1/ 97( H9N2) 還可再 分 出 其 它 支病 毒 株 ,所 以 H5N1 很 可 能起 源 于 H9N2, 而不是 H9N2 起源于 H5N1。而且 Qa/ HK/ G1/97( H9N2) 和高致病性 H5N1 病毒相比, 其內(nèi)

13、部基因 的改變較小, 這說明 H9N2 已經(jīng)不是最近才感染陸 地禽類。換句話說, H9N2 比 H5N1 先感染這些宿主, 這 支持 高致 病性 H5N1 的基 因來 自 于 H9N2 的推測。新分離的 H9 亞型病毒除了類似于 Qa/ HK/ G1/97 和 Dk/ HK/ Y280/ 97 外, 還類似于 2001 年出現(xiàn)的 H5N1 重組病毒 9 。起源分析證實, 這些從鴨中分離 的 H9N2 病毒是雙重重組甚至是三重重組, 90 年代 中期, 它們在雞和鵪鶉中的流行就趨于穩(wěn)定了, 現(xiàn)在 反傳給鴨, 所以在鴨中產(chǎn)生雙重甚 至三重病毒重 組。序列分析表明, 這些新重組的 H9N2 病毒,

14、其 HA 仍然保留原來氨基酸序列特征, 所以可以兼容并適 應(yīng)結(jié)合人類的受體, 這增加了下次在人群中造成大 范圍流行的機率。2. 2H6N1 與 H5N1 的起源有關(guān)從綠翅水鴨分離 出的 H6N1 病毒株 ( A / teal / HK/ W312/ 97) 的 7 個基 因與 1997 年造成嚴重禽類感染的高致病性禽流感 病毒 H5N1 的關(guān)系十分密切。和 H9N2 一樣, 這株 H6N1 病毒的 6 個內(nèi)部基因和 H5N1 相似, 但除此之 外, 還具有涉及 H5N1 流感病毒包膜表面刺突 N1 神 經(jīng)氨酸酶( NA1) 的基因 11。序列分析表明, H6N1 病 毒株 ( A / teal

15、/ HK/ W312/ 97) NA1 基因和 H5N1 的同 源性超過 97% , 其 6 個內(nèi)部基因和高致病性 H5N1 的同源性超過 98% 。神經(jīng)氨酸酶氨基酸的序列和長 度可能會影響宿主范圍, 不同亞型內(nèi)和不同亞型之 間, 神經(jīng)氨酸酶的氨基酸的序列和長度都不一樣, 它 們分別代表不同的生物學性狀。H6N1 病毒株 ( A/ teal/ HK/ W312/ 97) 的 N1 神經(jīng)氨酸酶具有 H5N1 特 征性結(jié)構(gòu), 即缺失 19 個氨基酸, 這說明 H6N1 病毒 株 ( A/ teal/ HK/ W312/ 97) 可能和 H5N1 病毒的起源 有關(guān)。所有當代陸禽 H6N1 病毒的 P

16、B2 蛋白、NP 蛋白 都含有禽樣和/ 或人樣氨基酸 11 。1997 年雞 H5N1 病 毒也發(fā)現(xiàn)有這些人樣氨基酸, 其它人樣氨基酸也在 當代陸禽 H6N1 和雞 H5N1 病毒 M 蛋白中發(fā)現(xiàn)。這 些人樣氨基酸在決定宿主特異性方面起什么作用, 目前還不清楚, 但猜測或許和跨越物種屏障、感染哺 乳動物有關(guān)。3結(jié)語綜上所述, H5N1 病毒是重組病毒, 病毒的 HA 基因有可能來源于鵝 H5N1 病毒株 A/ Goose/ Guang dong/ 1/ 96, N1 神經(jīng)氨酸酶基因可能來自 A/ teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) , 6 個編碼內(nèi)部蛋白的基因可能來 源于 A/

17、 teal/ HK/ W312/ 97( H6N1) 和/ 或 Qa/ HK/ G1/97( H9N2) 。Webster 等 14 最近發(fā)現(xiàn), 鵪鶉對 H5N1 病 毒很敏感, H5N1 不僅通過糞- 口感染途徑, 還能通 過呼吸道傳播途徑感染鵪鶉。由于和 H5N1 關(guān)系密124Guangxi Prev Med, April 2005, Vol 11 No. 2切的 H9N2、H6N1 在鵪鶉中廣泛流行, 說明鵪鶉可能 是導致 1997 年 H5N1 重組起源和暴發(fā)的宿主。需要 注意的是, H5N1、H6N1 和 H9N2 共同在同一區(qū)域內(nèi) 流行, 可能造成新發(fā)高致病性 H5N1 的重現(xiàn),

18、也有可 能產(chǎn)生其它新亞型的高致病性流感病毒。 參考文獻 1 梁 莉, 王敦志, 李天舒 . 禽流感 ! ! ! 一種新的人畜共 患傳染病 J . 預防醫(yī)學情報雜志, 2004, 20( 2) : 225-228. 2 廖華樂 . 禽流感與人類 健康 J . 中 國食品衛(wèi)生雜志,1998 , 10 ( 5) : 39- 42. 3 金寧一, 郭建順 . 禽流感的流行及其防治 J . 解放軍醫(yī) 學雜志, 2004, 29( 2) : 182 - 185. 4 Yuen KY, Chan PKS, Peiris M, et al. Clinical features and rapid viral

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