【分享】哈兽研＆东北林业大学：野生鸟类感染甲型H4N6流感病毒的流行病学和生物学

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I 论文导读

近年来，流感病毒的跨种传播已成为全球公共卫生关注的焦点。特别是野生鸟类作为流感病毒的天然宿主，其携带的病毒亚型如H4N6，不仅在禽类中广泛传播，还显示出感染哺乳动物的能力，包括直接感染人类的潜力。尽管目前尚未报道H4病毒直接感染人类的病例，但已有研究表明，特定职业群体如家禽农场工人体内可检测到H4亚型流感病毒特异性抗体，提示我们需对H4亚型流感病毒可能带来的公共卫生威胁保持警觉。

2024年10月17日，哈兽研＆东北林业大学研究团队在Emerg Microbes Infect上发表题为“Epidemiology and Biological Characteristics of Influenza A (H4N6) Viruses from Wild Birds”的最新研究论文，本研究通过对中国野生鸟类中分离的H4N6亚型流感病毒进行流行病学和生物学特征分析，旨在揭示其在野生鸟类中的传播动态，以及对人类健康的潜在风险，为进一步加强对野生鸟类中H4病毒的主动监测提供科学依据。

IF：8.4    中科院1区  |  JCR/Q1  微生物学 参考译文： 野生鸟类感染甲型H4N6流感病毒的流行病学和生物学特性 第一作者： xingdongSong , JingmanTian , MinghuiLi, XiaoliBai 通讯作者：陈华兰，李雁冰

I 主要研究结果

1.H4亚型病毒的流行病学

通过监测和分析，从中国的野生鸟类中分离出了九种H4N6亚型流感A病毒。研究发现，H4病毒已在全球至少37个国家检测到，超过73.6%的病毒来自野生水禽。贝叶斯系统发育分析揭示，蒙古是欧亚系H4病毒传播的重要中心。九种H4N6分离株属于欧亚系，并且与多种流感A病毒亚型发生了复杂的基因重组，形成了两种基因型。引人注目的是，这些H4N6分离株获得了增加哺乳动物致病性的氨基酸位点。两个代表性的H4N6病毒具备双重受体结合特异性，能在体外实验中有效复制，并能跨越物种障碍直接感染小鼠。研究结果强调了H4病毒对公共卫生的潜在威胁，并突出了加强野生鸟类中H4病毒监测的必要性。


图1.全球 H4 亚型病毒的时空分布

2.全球H4亚型病毒的HA基因系统发育分析

研究结果表明，全球H4亚型流感病毒的血凝素（HA）基因可以分为两大谱系：欧亚系和北美系。在本研究中，九个H4N6分离株的HA基因属于欧亚系。值得注意的是，总共有九种病毒是从哺乳动物（如猪、海豹和小鼠）中分离出来的。这些情况表明，H4亚型病毒能够跨越物种屏障感染哺乳动物，对公共卫生安全构成潜在威胁。


图2.全球 H4 的 2498 个 HA 基因的最大似然系统发育树病毒

3.欧亚H4病毒的贝叶斯系统动力学分析血统

研究中对欧亚系H4病毒的贝叶斯系统动力学分析揭示了这些病毒在不同地区和宿主间的传播模式。分析表明，野生水禽和家禽是H4病毒传播给其他宿主的两个中间宿主，其中家禽对病毒传播给哺乳动物（如猪和海豹）负有责任。研究还发现，蒙古是欧亚系H4病毒传播的重要源头，通过候鸟迁徙路径将病毒传播到世界各地。此外，研究还确定了14条病毒传播路线，其中几条路线得到了强有力的支持，表明蒙古和韩国的H4病毒对病毒传播到中国负有责任。这些数据强调了对野生鸟类中H4病毒的持续监测的必要性，因为它们可能通过家禽传播给人类。


图3.欧亚地区 H4 病毒 HA 基因的贝叶斯系统动力学分析血统

4.研究中野生鸟类H4N6分离株形成两个基因型并经过复杂的重新配对

研究结果显示，本研究中从野生鸟类分离的九株H4N6病毒根据它们的HA和NA基因可以归为欧亚系，而内部基因则表现出相对的多样性。PB2和PA基因也属于欧亚系，并形成了两个不同的基因组，分别与不同的病毒株有较高的核苷酸相似性。剩余的PB1、NP、M和NS基因同样聚集在欧亚系中，它们的核苷酸相似性也各不相同。基于以上的系统发育分析，研究中从野生鸟类分离的九株H4N6病毒可以被划分为两种基因型。此外，通过与公共数据库中具有最高核苷酸同源性的流感病毒进行比对，发现这两个代表性的H4N6病毒株是通过来自野生鸟类和家禽的不同亚型低致病性禽流感病毒（LPAIVs）之间的复杂遗传重组而形成的。这表明，这些H4N6病毒的出现是由多种LPAIVs的基因重组所致，它们通过复杂的重配形成了新的病毒株。


图4.基因重组示意图 两位代表 H4N6 病毒病毒

5.野生鸟类H4N6分离株具有氨基酸突变，在哺乳动物中具有增强的致病性

研究中发现，从野生鸟类中分离的H4N6流感病毒株具有一些关键的氨基酸突变，这些突变与在哺乳动物中增强的致病性有关。具体来说，这些H4N6病毒株在其PB1蛋白中携带了D3V和D622G突变，在PB1-F2蛋白中携带了N66S突变，在M1蛋白中携带了N30D、I43M和T215A突变，在NS1蛋白中携带了P42S和I106M突变。这些突变被认为与增强病毒对人类受体的结合能力、在小鼠中的致病力以及对抗病毒药物的敏感性有关。这些发现表明，这些H4N6分离株在野生鸟类中可能具有潜在的公共卫生风险，因为它们显示出了在哺乳动物模型中增强的致病性。这一结果进一步强调了对这些病毒进行持续监测和研究的重要性，以更好地理解它们对人类健康的潜在威胁。

6.野生鸟类H4N6分离株表现出双受体结合特异性

研究中发现，从野生鸟类中分离的H4N6流感病毒株展现出了双重受体结合特异性。这意味着这些病毒株不仅能与禽类特有的α-2,3-唾液酸受体结合，还能与人类上呼吸道细胞中常见的α-2,6-唾液酸受体结合。通过固相结合实验，研究者们评估了两个代表性H4N6病毒株与α-2,3-唾液酸多聚糖和α-2,6-唾液酸多聚糖的结合亲和力。结果显示，尽管这两种病毒株对禽类型受体的亲和力更高，但它们也获得了结合人类型受体的能力。

这种双重受体结合特异性的发现表明，这些H4N6病毒株有潜力在人类之间传播，因为它们能够适应人类呼吸道上皮细胞的受体。这一特性是流感病毒人际传播和大流行潜力的关键因素之一。因此，这些H4N6病毒株的发现提醒公共卫生专家和研究人员需要密切关注它们在野生鸟类种群中的流行情况，并评估它们对人类健康的潜在风险。


图5.两种有代表性的H4N6病毒受体结合特异性

7.野生鸟类H4N6分离株在 MDCK和293T细胞

在研究中，从野生鸟类中分离的H4N6流感病毒株在体外实验中显示出了有效的复制能力。具体来说，两个代表性的H4N6病毒株被用于感染MDCK（一种犬肾上皮细胞系）和293T（一种人类肾胚胎上皮细胞系）。在感染后，这些病毒株能够在MDCK和293T细胞中有效生长，表明它们能够在哺乳动物细胞中复制。

特别是在293T细胞中，一个代表性的H4N6病毒株（ML/AH/A9-999/2020(H4N6)）显示出比另一个病毒株（LG/AH/A1-156/2020(H4N6)）更高的病毒滴度，这表明了在人类细胞系中不同的复制效率。这些结果进一步证实了H4N6病毒株具有感染人类细胞的能力，并且可能对公共卫生构成威胁。


图6.两种有代表性的H4N6病毒在 MDCK和293T细胞中的生长曲线

8.来自野鸟的H4N6分离物可直接感染小鼠

研究结果表明，从野生鸟类中分离的H4N6亚型流感病毒能够直接感染实验小鼠，而无需事先适应。在实验中，两种代表性的H4N6病毒株通过鼻内感染的方式被用于感染BALB/c小鼠。感染后，研究人员观察到小鼠体重略有下降，但随后逐渐恢复。此外，研究人员还在感染后的小鼠肺部检测到了病毒，这表明这些H4N6病毒株能够在小鼠体内复制。

值得注意的是，其中一种病毒株（ML/AH/A9-999/2020(H4N6)）在小鼠体内的复制能力明显强于另一种病毒株（LG/AH/A1-156/2020(H4N6)）。这些发现进一步证实了H4N6病毒株具有跨种传播的潜力，并且可能对哺乳动物，包括人类构成威胁。


图7.两种有代表性的H4N6病毒在小鼠体内的致病性和复制

I 研究总结

本研究通过监测中国野生鸟类中的H4N6亚型流感A病毒，揭示了这些病毒的流行病学和生物学特征。研究发现，这些病毒不仅在野生鸟类中广泛存在，而且已经获得了能够感染哺乳动物的能力，包括直接感染小鼠的能力，显示出它们可能对人类健康构成威胁。此外，这些病毒展现出了双重受体结合特异性，这意味着它们能够同时结合禽类和人类的受体，从而增加了它们在人类之间传播的潜力。

系统发育和重组分析表明，这些H4N6病毒株是由多种低致病性禽流感病毒（LPAIVs）通过复杂的遗传重组而形成的，这导致了它们具有增强的哺乳动物致病性。这些病毒株的发现强调了对野生鸟类中流感病毒进行持续监测的重要性，以便及时发现新出现的病毒株，并评估它们对公共卫生的潜在风险。

综上所述，本研究的结果强调了H4N6病毒株对公共卫生的潜在威胁，并突出了加强野生鸟类中H4病毒监测的必要性。这些发现为制定有效的监测和防控策略提供了科学依据，以减少这些病毒对家禽产业和人类健康的潜在影响。
源论文链接
DO:10.1080/22221751.2024.2418909

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来源：兽医研圈，作者：九九