甲型流感病毒的“家谱”

时间:2024-07-04 02:59:06

甲型流感病毒的“家谱”

研究和监控流感病毒的家谱有利于我们对流感进行有效监控。

撰文严家新

甲型流感病毒的“家谱”

人类有家谱,病毒也有家谱。研究人类的家谱从遗传学上来看意义不大,但研究病毒的家谱却可以帮助我们掌握病毒产生、演变的规律,便于进行有效防控。

目前,研究病毒家谱最有效的方法是基因鉴定。流感病毒的基因组相对简单,总共由超过1.3万个碱基组成,仅相当于人类基因组(约30亿个碱基对)的1/220,000。但流感病毒的基因由单链核糖核酸(RNA)构成,变异率非常高,可达到生物平均变异率的100万倍;它们的种类也很多,容易发生杂交;可寄生在很多宿主中,病毒间相互关系复杂。从总体来讲,研究流感病毒“家谱”的难度很大。

甲型流感病毒的基因组由8个片段组成。病毒表面的糖蛋白抗原分为16个HA亚型(H1~H16,即不同亚型病毒表面的血凝素不同)和9个NA亚型(N1~N9,即神经氨酸酶不同)。不同亚型病毒之间的基因可“杂交”,形成一个庞大而复杂的病毒家族。其中H1N1、H2N2、H3N2亚型主要感染人类,其他亚型的自然宿主是多种禽类、猪、马以及一些水生哺乳动物。

野生水禽是多种甲型流感病毒的天然宿主,堪称流感病毒的“基因库”——目前已知流感病毒的全部16种HA亚型和9种NA亚型病毒都已经从水禽体内分离得到,所有亚型的任何可能组合(理论上可能有144种组合)几乎都能在水禽中发现;所有当前在哺乳动物中流行的流感病毒的每一个基因,都是在过去一百年间全部或部分来源于水禽(主要是鸭)。

在迁飞水禽中,流感病毒只在肠道上皮细胞中繁殖,并不引发病症。但水禽粪便中含高浓度病毒,从它们活动的湖水中不经浓缩即可分离出病毒。鸟类会在飞行过程中随时排便,迁飞的候鸟沿途会将病毒到处播撒。由于禽流感病毒的亚型类别最多,是稳定的感染源,只要野生水禽存在,其他动物的流感是不可能根除的。

在家鸡、火鸡等家禽中,禽病毒感染可能造成100%的死亡率(如鸡瘟)。大多数高致病性禽流感的暴发流行是由H5或H7亚型病毒引起。流感病毒在水禽中传播时,抗原基因能保持几百年不变,但转移到哺乳动物宿主后变异率会迅速升高。

1997年以来,H5N1型高致病性禽流感非常活跃,甚至造成一些散发性的人类感染和死亡病例,但科学界迄今未证明禽流感病毒能在人际间传播。它们也不大可能直接在人体内发生重组。

能在人际间传播的流感病毒的直接源头通常是猪。感染猪的流感病毒大约有10种不同亚型,目前在猪群中广泛流行的只有H1N1、H1N2以及H3N2毒株。猪流感在多数情况下会导致病猪体重减轻,但致死率低,一般在发病7~10天后自然康复。许多情况下,猪可感染一株或者多株病毒,而不表现出任何临床症状。

禽病毒能识别宿主消化道和呼吸道中的SAα2,3Gal受体,人流感病毒主要识别人呼吸道中的SAα2,6Gal受体。猪的特殊之处在于,呼吸道上皮细胞表面同时具有这两种病毒受体,因此猪可以同时感染源于禽、人和猪三类流感病毒,成为病毒的“混合器”和新流行毒株的“孵育器”。不同来源的流感病毒在猪体中可以发生重组,产生能感染更多动物的病毒。禽类与人类在生物学上是远亲,而猪和人是近亲,所以猪身上的流感病毒和人身上的流感病毒更容易重组;禽流感病毒在猪体内多次传代后,可产生类似人流感病毒的特性。

因此,今后对猪流感也应建立类似对人流感的监测系统。

2009年流行的甲型H1N1流感病毒是4种病毒的复杂重组产物。这4种病毒分别来自禽、人和猪(2种)。它的2个基因片断疑似来自欧亚大陆猪流感病毒,另外6个基因片断则来自出现于1998年的北美猪流感病毒。后者原本就是猪、禽、人三源重组病毒株,曾在北美广泛传播。新的甲型H1N1流感病毒虽然最早在墨西哥流行,但很可能首先出现在美国的某个养猪场,只是当初没有引起注意而已。

甲型H1N1流感病毒的大部分基因片段来源于猪,2009年传播的甲型H1N1流感病毒的祖先都是猪病毒,所以甲型H1N1流感最初被称为“猪流感”。新的甲型H1N1流感病毒的具体源头可能永远是个谜,但目前有一点可以肯定:2009年在中国猪群中发现的都是普通猪流感病毒,从未发现北美猪流感病毒。

新型流感病毒并不具有1918年流感病毒所特有的遗传特征,仅感染上呼吸道,迄今致病性比预计的弱,可能不会造成灾难性大暴发。但目前科学家对流感病毒变异的规律仍未完全掌握,存在大量不确定因素,我们必须继续保持高度警惕,随时调整策略。