H5N1禽流感病毒:分子流行病学与致病机制研究

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2005年5~6月,在中国青海省青海湖,包括斑头雁、鱼鸥和棕头鸥等在内的6000多只候鸟死亡。经病原体的分离鉴定,确定引起这次候鸟大批死亡的病原体是H5N1高致病性禽流感病毒。遗传变异分析发现,这些H5N1分离株是发生重排后的病毒。分离株有一些共同的分子特征:首先,HA蛋白裂解位点处为多碱基序列;其次,PB2蛋白中决定病毒毒力的627位的氨基酸,均为E627K突变;再次,NA茎部20个氨基酸缺失。动物试验表明,该毒株对鸡和小鼠均是高致死性的,对鸭也有一定的致病性。根据序列比较,毒力测定以及发病候鸟的迁徙路线推测,这些分离株可能是候鸟在东南亚越冬时被感染、且在候鸟体内发生重排的结果。候鸟春季迁徙时将病毒携带到青海湖,引起了这次禽流感的暴发。   通过比对分析,发现青海湖株H5N1候鸟分离株的HA蛋白同其它毒株相比,有个独特的氨基酸突变R339G。本研究利用反向遗传学构建了以A/WSN/33(H1N1)为背景,替换青海湖HA基因或HA突变体(G339R)和NA的重组病毒,对这些重组病毒的一些生物学特性和对小鼠的致病性进行了研究,以期为这个突变位点的存在意义作出一些解释。对重组病毒HAQhNAQh/WSN和HAQh(G339R)NAQh/WSN的生物学特性的鉴定发现,二者在MDCK细胞及鸡胚中均能良好地生长,对小鼠均具有高致病力。这些结果表明,这一位点的突变与病毒的对鸡胚和小鼠的致病力无关,而可能与候鸟这一特定的宿主有关,这需要在今后开展更多的分子流感行病学数据来加以证实。   H5N1流感病毒跨越了种间障碍,感染并引起人的死亡,但是并没有获得人际传播能力。H5N1流感病毒可能不会止步于此,它要么发生某些点突变,要么通过与人流感病毒如H1N1或H3N2发生重组,以获得与人流感受体相结合的高度特异性,和在人体内复制的泛嗜性。本研究对最后一个方面进行了研究,从H5N1两个蛋白HA和NA出发,将其与H1N1亚型流感病毒相对应片段进行替换,探索人-禽流感病毒重组的概率大小问题。研究发现,将H5N1病毒HA和NA同时替换H1N1的相应片段,所拯救出的重组病毒在MDCK及鸡胚中都能很好扩繁,而单独替换HA基因的重组病毒虽然能在MDCK细胞上良好的生长繁殖,但是在鸡胚中的复制能力却很差。此外,单独替换NA基因很难包装成功。这就说明HA和NA这两个蛋白存在着一定的相互作用或协同性,这也可能限制了H5N1病毒同H1N1病毒重组的发生。为了研究这种限制性因素,本研究从内部其它6个片段及NA基因(序列比对发现,青海湖NA基因与A/WSN33的氨基酸水平的同源性为82.0%)两个方面进行了一定的探索,结果发现这与内部片段无关,也与NA的茎部区域无关。此外,研究发现,H5亚型的HA蛋白为了能与H1N1亚型的NA蛋白相协同,在鸡胚上良好生长,经历了一些随机突变的过程,但最终固定下来的突变是HA受体结合位点附近的一个氨基酸K234E/N,其结果可能会减弱HA与受体结合的能力。要找到决定HA与NA协调性工作的主要因素,仍需进行进一步研究。   H5N1亚型高致病性禽流感病毒的暴发给世界养禽业造成了严重危害,同时,也严重地威胁到人的健康和生命。疫苗免疫是防制H5N1流感病毒在人群中暴发的最有效的手段之一。本研究以小鼠为动物模型,对插入有H5亚型流感病毒A/Bar-headed Goose/Qinghai/1/05的HA基因的重组痘病毒载体疫苗rVT-T-HA进行了免疫原性、免疫途径、同源和异源病毒的保护性及最小免疫剂量等项疫苗指标的实验评估。结果发现,重组病毒rVTT-HA经肌注、滴鼻和口服三种不同免疫途径接种小鼠后,肌注和滴鼻组免疫效果相对较好,均能够诱导小鼠产生很高的HI抗体和中和抗体,可以提供100%的同源保护,但是,口服组抗体水平不均一,保护率只有60%;在交叉保护试验中,疫苗组同源及异源保护率达100%。如将这种疫苗制成喷雾剂式的产品,直接喷到人的鼻内,是既简单又方便,不失为人类应对未来流感的暴发的一种新的疫苗储备。
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