甲型流感病毒的「家譜」

2020-12-22 生物谷

人類有家譜,病毒也有家譜。研究人類的家譜從遺傳學上來看意義不大,但研究病毒的家譜卻可以幫助我們掌握病毒發生、演變的規律,便於進行有效防控。

目前,研究病毒家譜最有效的方法是基因鑑定。流感病毒的基因組相對簡單,總共由1.3萬多個鹼基組成,僅相當於人類基因組(約30億個鹼基)的1/220,000。但流感病毒的基因由單鏈RNA構成,變異率非常高,可達到生物平均變異率的100萬倍;它們的種類也很多,容易發生雜交;可寄生在很多宿主中,病毒間相互關係複雜。從總體來講,研究流感病毒「家譜」的難度很大。

甲型流感病毒的基因組由8個片段組成。病毒表面的糖蛋白抗原分為16個HA亞型(H1~H16,即不同亞型病毒表面的血凝素不同)和9個NA亞型(N1~N9,即神經氨酸酶不同)。不同亞型病毒之間的基因可「雜交」,形成一個龐大而複雜的病毒家族。其中H1N1、H2N2、H3N2亞型主要感染人類,其他亞型的自然宿主是多種禽類、豬、馬以及一些水生哺乳動物。

野生水禽是多種甲型流感病毒的天然宿主,堪稱流感病毒的「基因庫」——目前已知流感病毒的全部16種HA亞型和9種NA亞型病毒都已經從水禽體內分離到,所有亞型的任何可能組合(理論上可能有144種組合)幾乎都能在水禽中發現;所有當前在哺乳動物中流行的流感病毒的每一個基因,都是在過去一百年間全部或部分來源於水禽(主要是鴨)。

在遷飛水禽中,流感病毒只在腸道上皮細胞中繁殖,並不引發病症。但水禽糞便中含高濃度病毒,它們活動的湖水中不經濃縮即可分離出病毒。鳥類會在飛行過程中隨時排便,遷飛的候鳥沿途會將病毒到處播撒。由於禽流感病毒的亞型類別最多,是穩定的感染源,只要野生水禽存在,其他動物的流感是不可能根除的。

在家雞、火雞等家禽中,禽病毒感染可能造成100%的死亡率(如雞瘟)。大多數高致病性禽流感的暴發流行是由H5或H7亞型病毒引起。流感病毒在水禽中傳播時,抗原基因能
保持幾百年不變,但轉移到哺乳動物宿主後變異率會迅速升高。

1997年以來,H5N1型高致病性禽流感非常活躍,甚至造成一些散發性的人類感染和死亡病例,但科學界迄今未證明禽流感病毒能在人際間傳播。它們也不大可能直接在人體內發生重組。

能在人際間傳播的流感病毒的直接源頭通常是豬。感染豬的流感病毒大約有10種不同亞型,目前在豬群中廣泛流行的只有H1N1、H1N2以及H3N2毒株。豬流感在多數情況下會導致病豬體重減輕,但致死率低,一般在發病7~10天後自然康復。許多情況下,豬可感染一株或者多株病毒,而不表現出任何臨床症狀。

禽病毒能識別宿主消化道和呼吸道中的SAα2,3Gal受體,人流感病毒主要識別人呼吸道中的SAα2,6Gal受體。豬的特殊之處在於,呼吸道上皮細胞表面同時具有這兩種病毒受體,因此豬可以同時感染源於禽、人和豬三類流感病毒,成為病毒的「混合器」和新流行毒株的「孵育器」。不同來源的流感病毒在豬體中可以發生重組,產生能感染更多動物的病毒。禽類與人類在生物學上是遠親,而豬和人是近親,所以豬身上的流感病毒和人身上的流感病毒更容易重組;禽流感病毒在豬體內多次傳代後,可產生類似人流感病毒的特性。

因此,今後對豬流感也應建立類似對人流感的監測系統。

最近流行的甲型H1N1流感病毒是4種病毒的複雜重組產物。這4種病毒分別來自禽、人和豬(兩種)。它的兩個基因片斷疑似來自歐亞大陸豬流感病毒,另外6個基因片斷則來自出現於1998年的北美豬流感病毒。後者原本就是豬、禽、人三源重組病毒株,曾在北美廣泛傳播。新的甲型H1N1流感病毒雖然最早在墨西哥流行,但很可能首先出現在美國的某個養豬場,只是當初沒有引起注意而已。

甲型H1N1流感病毒的大部分基因片段來源於豬,它近期的祖先都是豬病毒,所以甲型H1N1流感最初被稱為「豬流感」。新的甲型H1N1流感病毒的具體源頭可能永遠是個謎,但目前有一點可以肯定:近期在中國豬群中發現的都是普通豬流感病毒,從未發現北美豬流感病毒。

新型流感病毒並不具有1918年流感病毒所特有的遺傳特徵,僅感染上呼吸道,迄今致病性比預計的弱,可能不會造成災難性大暴發。但目前科學家對流感病毒變異的規律仍未完全掌握,存在大量不確定因素,我們必須繼續保持高度警惕,隨時調整策略。(生物谷 Bioon.com)

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