qixiansyc的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qixiansyc

博文

甲型流感病毒的进化及对流感防治的启示(一) 精选

已有 3600 次阅读 2022-1-11 11:36 |个人分类:流感病毒研究综述|系统分类:观点评述

甲型流感病毒的进化及对流感防治的启示(一)

 

 摘要:甲型流感病毒在自然界中有复杂的生态循环机制,感染人类可以引起流行和大流行,对人类健康和公共卫生有重大的负面影响。本文从甲型流感病毒在自然生态中的动态进化、病毒跨种传播的机制和季节性流感病毒宿主体内进化与传播等方面,概述影响病毒进化的诸多因素;据此对流感的监测预警、预防控制和药物疫苗开发等提出建议。

 

目前正粘病毒科有四个流感病毒属,包括甲、乙、丙和丁(A、B、C、D)型流感病毒;除了丁型,其他三个型都可感染人。据WHO估计,人季节性流感在全球每年都会引起5-15%人群感染并致约50万人死亡,由此引发严重的健康危害和公共卫生负担。

甲型流感病毒可以感染多种动物,在自然界中有复杂的生态循环机制。人类甲型流感病毒都起源于禽流感病毒(Avian influenza A virus, AIV)(有时会通过猪等哺乳动物作为中间过渡宿主)。病毒囊膜上有血凝素(Haemagglutinin,HA)和神经氨酸酶(Neuraminidae,NA)两种糖蛋白。根据HANA蛋白的抗原特性,甲型流感病毒可以分为不同的血清型,目前在自然界里已经发现了18HA亚型和11NA亚型。

1918年西班牙流感大流行以来,在人群中流行的甲型流感病毒有H1N1H2N2H3N2亚型,其中H2N2亚型自1968年已经在人群中消失,H1N1H3N2仍然是目前季节性流感的重要成员。

甲型流感病毒的基因组是分8个节段的单链负义RNA。基因组长约13.5kb,编码11种病毒常见蛋白:表面蛋白HA、NAM2;组成病毒核糖核蛋白体(vRNP)PB2、PB1、PANP蛋白;基质蛋白M1;非结构蛋白1(NS1)和核输出蛋白NEP。此外,有些病毒株还可以编码一些附属蛋白,诸如PB1-F2、PB1-N40、PA-X、PB2-S1、M42、NS3等。

核苷酸突变和基因重配是流感病毒进化的主要方式。与DNA聚合酶相比,流感病毒编码的RNA依赖性RNA聚合酶(RdRP)复制保真度较低且缺乏3`-5`核酸外切酶校对功能,核苷酸突变率高达2x10-6-2x10-4,而前者的突变率仅约为10-9这也是所有RNA病毒容易发生变异的主要原因。因此,流感病毒在复制过程中会产生大量的遗传突变体(也称之为病毒突变体云Mutants clouds或突变体群Mutants groups),这种准种(Quasispecies)式的遗传特征对病毒进化产生深远影响,也给流感防治带来诸多挑战。

本文从甲型流感病毒在自然生态中的动态进化、病毒跨种传播的机制和季节性流感病毒宿主体内进化与传播等方面,概述影响病毒进化的诸多因素;据此对流感的监测预警、预防控制和药物疫苗开发等提出建议。

一、甲型流感病毒在自然生态中的动态进化

甲型流感病毒在自然界的进化较为复杂,涉及不同动物宿主、气候、地理环境等因素。

生活在湿地和水环境的雁形目(如鸭类和大雁)和鸻形目(如海岸鸟和海鸥)水禽是甲型流感病毒H1-H16N1-N9亚型的主要自然储存库。H17N10H18N11亚型主要在蝙蝠中循环,目前还没有证据表明能够感染其它物种。

甲型流感病毒以野生水禽为核心,在环境、宿主和病毒相互作用下,外溢(Spillover)感染其他物种(家禽、猪、马、犬、海豹、水貂等)并引起这些动物的发病或流行,由此构成了甲型流感病毒在自然状态下复杂的动态进化场景。

在长期的协同进化过程中,甲型流感病毒与野生水禽达到了较为稳定的感染平衡状态,病毒处于所谓“进化静止”状态。水禽按季节有规律的迁徙行为和特殊的水环境栖息地,为病毒的在水禽中的稳定进化提供了理想的生态学条件。

30多年来,由于H5H9等亚型病毒在东亚家禽中长期暴发流行和持续动态进化,甲型流感病毒在野生水禽中稳定进化状态被打破。特别是2005年以来,H5N1/H5N6/H5N8高致病性流感病毒从家禽回传到候鸟,引起大量候鸟发病死亡,同时对候鸟中低致病性禽流感病毒的进化产生重要影响。可以预见,正在发生的一些自然因素的改变(主要是全球变暖和气候改变)和人类的活动(湿地和海洋开发、环境污染等),将对候鸟的栖息地造成灾难性破坏,也会极大的改变候鸟繁殖、觅食和迁徙等行为,由此造成对病毒进化和扩散的影响难以预料。

家禽和家养哺乳动物(猪、马、犬等)在甲型流感病毒从自然储存库感染人类的过程起着重要的桥梁作用。

东亚拥有世界上数量和密度最大的猪和家禽养殖。在中国除了工厂化集约化养殖外,传统的混养和散养模式仍然很普遍。家养动物常与迁徙中的候鸟共用水域,增大了与候鸟的直接或间接接触机会,为甲型流感病毒由候鸟传播给家养动物创造了条件。病毒在陆生家禽(鸡、火鸡、鹌鹑等)和猪体内不断积累宿主适应性突变,并频繁通过基因重配方式加速进化。人类通过职业行为(养殖、屠宰、售卖等)和去活禽市场交易等方式,与携带病毒的动物或被污染的环境接触而增加感染机会。

因此,陆生家禽和猪群中甲型流感病毒的动态进化,为未来产生引发人类流感大流行的变异毒株提供了可能。


无标题.jpg

1. 流感病毒生态景观模式图Long JS, et al. Nat Rev Microbiol. 2019






https://blog.sciencenet.cn/blog-3245311-1320509.html

上一篇:裂谷热病毒:一群来自现代智人故乡的幽灵(四)
下一篇:东流岁末偶成

4 杨学祥 黄永义 李宏翰 李万春

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2022-5-19 13:12

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部