科學家解碼牛H5N1病毒向人類的危險跳躍
美國乳牛感染H5N1 流感的研究表明,這種病毒可在小鼠和雪貂間引起嚴重疾病,但無法透過呼吸飛沫有效傳播。這項發現表明,這些源自牛的病毒在哺乳動物中引起廣泛疾病的可能性有限。
一頭在牛欄裡休息的乳牛。前景為H5N1 病毒顆粒(黃色)的彩色透射電子顯微照片。 2024 年,H5N1 禽流感在家禽和美國乳牛中爆發。乳牛照片由NIAID 提供;顯微照片由NIAID 重新定位和著色,由CDC 提供。圖片來源:NIAID 與CDC
美國乳牛感染H5N1 病毒的實驗結果
利用在受感染的美國乳牛中流行的高致病性H5N1 禽流感(HPAI H5N1)病毒進行的一系列實驗發現,透過鼻內接種給小鼠和雪貂注射來自哺乳期乳牛的病毒會誘發嚴重疾病。受H5N1 病毒感染的乳牛體內的病毒與禽(鳥)和人類細胞受體結合,但重要的是,這種病毒不會透過呼吸飛沫在雪貂間有效傳播。
7 月8 日發表在《自然》雜誌上的研究結果表明,牛(奶牛)高致病性禽流感H5N1 病毒可能不同於以往的高致病性禽流感H5N1 病毒,這些病毒可能具有促進哺乳動物之間感染和傳播的特徵。不過,它們目前似乎還不能在動物或人類之間進行有效的呼吸道傳播。
2024 年3 月,據報導美國乳牛中爆發了高致病性禽流感H5N1 病毒疫情,疫情在牛群中蔓延,導致受影響農場中的一些貓受到致命感染,並波及家禽,據報告有四名奶製品工人受到感染。從受影響的牛群中分離出的高致病性禽流感H5N1 病毒與2021 年底以來在北美野生鳥類中流行的H5N1 病毒密切相關。隨著時間的推移,這些禽類病毒發生了基因變化,並在整個美洲大陸傳播,導致野生鳥類和哺乳動物爆發疫情–有時死亡率很高,並疑似在物種內傳播。
在麥丁-達比犬腎(MDCK)上皮細胞中生長的甲型H5N1 禽流感病毒顆粒(黃色/紅色)的彩色透射電子顯微鏡照片。由CDC 進行顯微鏡觀察;由NIAID 重新定位和著色。來源:CDC 和NIAID
研究方法和動物模型結果
為了更了解牛H5N1 病毒的特性,威斯康辛大學麥迪遜分校、日本靜岡大學和東京大學以及德州農工大學獸醫醫學診斷實驗室的研究人員進行了實驗,以確定牛高致病性禽流感H5N1 病毒在小鼠和雪貂體內複製和致病的能力。雪貂被認為是了解流感在人類中潛在傳播模式的良好模型,因為它們表現出與人類相似的臨床症狀、免疫反應和呼吸道感染。
研究人員在小鼠鼻內注射了強度遞增的牛高致病性H5N1 流感劑量(每個劑量組5 隻小鼠),然後監測了15 天動物的體重變化和存活率。所有接受較高劑量的小鼠均死於感染。一些接受較低劑量的小鼠存活了下來,而接受最低劑量的小鼠體重沒有下降,也存活了下來。
比較研究和傳輸測試
研究人員也比較了牛高致病性禽流感H5N1 病毒與越南H5N1 病毒株(典型的人類感染H5N1 禽流感病毒)和甲型H1N1 流感病毒對小鼠的影響。接受了牛高致病性禽流感H5N1 病毒或越南禽流感H5N1 病毒的小鼠,其呼吸道和非呼吸道器官(包括乳腺和肌肉組織)中的病毒含量較高,眼睛中也有零星檢測到病毒。 H1N1 病毒僅在動物的呼吸道組織中發現。
經鼻內感染牛高致病性禽流感H5N1 病毒的雪貂體溫升高,體重減輕。與小鼠一樣,科學家在雪貂的上下呼吸道和其他器官中發現了大量病毒。但與小鼠不同的是,在雪貂的血液或肌肉組織中並沒有發現病毒。
作者寫道:”我們在小鼠和雪貂身上進行的致病性研究共同揭示,來自哺乳期奶牛的高致病性禽流感H5N1 病毒經口腔攝入或呼吸道感染後可能誘發嚴重疾病,經口腔或呼吸道感染可導致病毒全身性擴散到非呼吸道組織,包括眼睛、乳腺、乳頭和/或肌肉。
為了測試牛H5N1 病毒是否會透過呼吸飛沫(如咳嗽和打噴嚏時噴出的飛沫)在哺乳動物之間傳播,研究人員用牛高致病性禽流感H5N1 病毒或已知可透過呼吸飛沫有效傳播的甲型H1N1 流感病毒感染了幾組雪貂(每組四隻)。一天后,未感染的雪貂被關在受感染動物旁邊的籠子裡。感染任何一種流感病毒的雪貂都會出現臨床症狀,而且在多日收集的鼻拭子中病毒含量很高。然而,只有接觸過H1N1 感染組的雪貂才會出現臨床疾病症狀,這顯示乳牛流感病毒在雪貂體內無法透過呼吸飛沫有效傳播。
通常情況下,禽類和人類甲型流感病毒不會附著在細胞表面的相同受體上引發感染。然而,研究人員發現,牛高致病性禽流感H5N1 病毒能同時與這兩種病毒結合,這使得病毒有可能與人類上呼吸道的細胞結合。
作者說:”總之,我們的研究表明,牛H5N1 病毒可能不同於以前流行的高致病性禽流感H5N1 病毒,它具有人類/獸類受體結合的雙重特異性,在雪貂間的呼吸飛沫傳播有限。
編譯自/ ScitechDaily