甲型流感病毒的研究進(jìn)展

辛瀟，吳怡

(1.沈陽醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2008級臨床醫(yī)學(xué)英文29班，遼寧 沈陽 110034;2.病原生物學(xué)教研室)

甲型流感病毒感染包括野生鳥類、馴養(yǎng)家禽、豬、馬和人等溫血動物。通過轉(zhuǎn)換宿主，在新宿主體內(nèi)變異產(chǎn)生新類型的毒株。在變異過程中，產(chǎn)生了甲型流感病毒的新抗原，使人群對其普遍敏感，從而導(dǎo)致流感的廣泛流行。有關(guān)流感流行的記錄已超過百年，流行的間隔約為40年［1］。從中世紀(jì)開始的流感大流行，表現(xiàn)出周期性、季節(jié)性和區(qū)域性流行，50%或更多的人在一年內(nèi)被感染，甚至導(dǎo)致死亡［2］。自1500年，已經(jīng)出現(xiàn)了至少14次的流感大流行。在1876年發(fā)現(xiàn)微生物后的135年間，先后于1889、1918、1957、1968、1977和2009年間發(fā)生了多次世界大流行［3－5］。采用分子生物學(xué)技術(shù)，通過反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng) (RTPCR)將1918年流行的流感病毒擴(kuò)增基因，然后測序獲得完整的基因組序列，之后人們花費(fèi)了10年的時間在實(shí)驗(yàn)室重構(gòu)序列［6－7］。2009 年H1N1［8］流感和不斷發(fā)展變化的中的H5N1禽流感，增加了了解流感病毒的重要性。本文對甲型流感病毒的起源、變異過程和發(fā)展趨勢進(jìn)行綜述。

1 甲型流感病毒命名

流感病毒屬于正粘病毒科 (orthomyxoviridae)，有包膜、分節(jié)段基因組的單負(fù)鏈RNA病毒。根據(jù)核蛋白和包膜內(nèi)側(cè)面的M1蛋白的抗原性將流感病毒分甲 (A)、乙 (B)、丙 (C)三型。甲型流感病毒再根據(jù)包膜表面血凝素 (hemagglutinin，HA)和神經(jīng)氨酸酶 (neuraminidase，NA)兩種刺突的抗原性分若干亞型，目前包括H1～H16亞型，NA包括N1～N9亞型，甲型流感病毒所有亞型均存在于禽類，在禽類宿主中傳播，或來源于禽類宿主，但也能感染各種各樣的溫血動物，包括人類、豬、馬、狗、貓和其他哺乳動物。故可以把禽類的流感病毒理解為人流感病毒的“保存庫”［9］。甲型流感病毒的亞型是把HA和NA列在一起命名的。

2 流感病毒的基因變遷

多年的研究結(jié)果表明:1918年的流感病毒有一個禽類樣基因組;1957年流感病毒的HA、NA和RNA聚合酶 (PB1)三個基因被禽類樣基因取代;1968年僅HA和PB1被禽類樣基因取代。2009年以A/California/04/2009分離株為代表，對其整個基因組序列的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，此次流行的病毒株包含來自中北美和歐亞兩種豬流感病毒的混合體，并未發(fā)現(xiàn)其具有典型的人流感和禽流感病毒特征。先前報(bào)道的本次新型流感病毒集中呈現(xiàn)了豬流感病毒、人流感病毒和禽流感病毒的特征，是來自豬、人和禽類等多物種來源的流感病毒雜交體的說法值得商榷［10］。

3 流感的發(fā)展歷史

用現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)來確定流感流行，表明大約每36年出現(xiàn)一次流行。這些流行可能不是隨機(jī)出現(xiàn)的，而是遵循一定的周期，這個周期與呼吸性疾病的高發(fā)病周期有關(guān)。

3.1 西班牙流感 (1918～1919) 是人類歷史上的一次最致命事件，使全球大約5億甚至更多人感染［11］。病原體是H1N1流感病毒，也是現(xiàn)在在人群中流行的所有甲型流感病毒的起源病毒。高死亡率與并發(fā)肺炎有關(guān)，但是產(chǎn)生如此致命結(jié)果的病理機(jī)制仍然不完全清楚。這次流感的流行病學(xué)特點(diǎn)是在第一年中出現(xiàn)3次波浪 (圖1)和“W”形，高死亡率的年齡特征以青壯年為主 (圖2)［11］。

圖1 西班牙流感期間流感死亡死亡調(diào)查

圖1的數(shù)據(jù)來自布雷斯勞、西里西亞 (現(xiàn)在的弗羅茨瓦夫)，為1918年6月到1922年12月期間每個月的流感死亡率提供了證據(jù)。該圖顯示了1918～1919年三次“波形”的標(biāo)記 (W1，W2，W3)以及爆發(fā)后前三年1919～1920(R1)，1920～1921(R2)和1921～1922(R3)每年冬季流行后再發(fā)死亡率的標(biāo)記。

圖2 流感死亡病例與年齡相關(guān)性

圖2反映西班牙流感期間，流感死亡率與年齡因素相關(guān)性。20～40歲青壯年死亡率的波峰顯而易見。

資料顯示1918年的流感病毒尚不清楚是來源于哪種動物［12］。流感病毒從禽類到人類的過程是否是直接的，是否還有中間動物宿主的過程，還是在先前人類中傳播的流感中逐漸適應(yīng)的，仍需要進(jìn)一步研究。

1918年流感的特征是很多社區(qū)的致病率在25%～40%之間，盡管在大范圍人群 (97%～99%)中絕大多數(shù)是自限性的，局限于呼吸道，但也有很高的比例可轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)重的肺炎并發(fā)癥。

3.2 亞洲流感 (1957～1958) 1957年至1958年出現(xiàn)的流感病毒是1918年H1N1流感病毒獲得了3個新的基因片段而產(chǎn)生的。這3個基因編碼了兩種表面蛋白，禽類樣病毒的H2和N2亞型。原有的PB1聚合酶基因也被禽類樣基因節(jié)段所取代。但是在什么宿主體內(nèi)發(fā)生的基因重組仍然未知。

3.3 香港流感 (1968～1969) 1968年至1969年的H3N2流感(“香港流感”)是由原來流行的病毒“更新”而來的，這種病毒是通過HA和PB1與禽基因的重配產(chǎn)生。在東南亞傳播時，同1957年流感相比，其殺傷力溫和一些，病毒呈地方性流行或散發(fā)，至2009年在全球已經(jīng)流行了41年。

對H3N2病毒分析表明H2基因被禽類樣H3基因重配取代，PB1聚合酶基因節(jié)段也被禽類樣PB1重配取代。其余的6個基因節(jié)段，包括NA基因節(jié)段，被保存下來。流感相對的溫和性是因?yàn)楸Ａ袅嗽攘鞲胁《镜腘A，很多人獲得了部分免疫力。針對NA的抗體，不能防止感染，只能限制病毒復(fù)制和疾病的持續(xù)時間與嚴(yán)重程度。

3.4 2009年豬流感 2009年的流感是21世紀(jì)首次流感大流行。首發(fā)病例是2009年3月在墨西哥首次從人體中檢測到A/H1N1流感病毒，認(rèn)為是新型H1N1流感病毒，隨后在美國也有相同的病例。據(jù)世衛(wèi)組織最新數(shù)據(jù)，全球有186個國家報(bào)告了甲型流感確診病例，截至2011年4月9日出現(xiàn)14 142個死亡病例。分析比對已報(bào)道的22株病毒序列，各地分離株的核苷酸序列同源性達(dá)99%以上，屬于同一株病毒。對HA和NA基因進(jìn)行分析，確認(rèn)引起本次疫情的病原體屬于A/H1N1流感病毒。該病毒包含來自中北美和歐亞兩種豬流感病毒的混合體組合較為獨(dú)特的基因片段。

3.5 H5N1禽流感 自1996年以來，在野生家禽和馴養(yǎng)家禽中不斷傳播的H5N1高致病性禽流感病毒已經(jīng)導(dǎo)致了人的反復(fù)感染，正在流行的H5N1高致病性禽流感 (HPAI)病毒進(jìn)入家禽體內(nèi)，引起家禽的獸疫流行病，并于2003年之后大范圍傳播。這些禽類流行病中的一部分是以人感染為主要特點(diǎn)，并有死亡病例報(bào)告［13］。

H5N1病毒變異快，東南亞流行的H5N1高致病性禽流感病毒是1996年起出現(xiàn)遺傳和抗原性演變，包括H5N1的抗原漂移、其它禽流感病毒的重配。同時，H5N1高致病性禽流感病毒的適應(yīng)性與馴養(yǎng)鴨子無癥狀的地方性感染有關(guān)，可能有助于家禽的繼續(xù)感染，這導(dǎo)致了人類被暴露在地方流行性動物病的環(huán)境中，關(guān)于H5N1流感病毒是否在朝著適應(yīng)人類的方向演化還需要進(jìn)一步研究。

4 流感的預(yù)測及防治

沒人預(yù)測到2009年H1N1流感病毒的出現(xiàn)，自1997年，H1N1和H3N2流感病毒在全世界范圍內(nèi)傳播，并引發(fā)季節(jié)性流感，此外，最新的資料已清楚的顯示人類流感病毒的演變，不僅是通過逐漸的抗原漂移，而且通過病毒的重配，創(chuàng)造了病毒基因節(jié)段的新格局。2009年H1N1流感病毒是取代H3N2，還是與它們一起流行尚不得而知。使用流感疫苗，能否增加或減少以后流感的風(fēng)險，或影響下一次流感病毒的HA或HA亞型，還需要時間考證。H1和H3病毒共同流行了30年。目前的文獻(xiàn)表明H1、H2或H3病毒有流行潛力，下一次的流行是否是其中一種如H2病毒或同時傳播，目前沒有資料能夠回答這個問題;在過去的幾十年里，關(guān)于流感的病原學(xué)的資料已經(jīng)被修改許多，重新研究這個問題是很重要的。

我們怎樣能阻止或控制未來流感的流行?快速、大范圍的流感監(jiān)視、具有開放性國際交流的網(wǎng)絡(luò)和資料共享是一個最明顯的需求。這種監(jiān)視行為也需要包括對人、馴養(yǎng)動物、野生禽類的監(jiān)視。預(yù)防流感病毒在人或動物相互接觸中傳播的措施，最關(guān)鍵的是了解禽流感病毒在人體內(nèi)是如何演化發(fā)展到具有持續(xù)傳播的途徑。因此，在全球范圍內(nèi)開展禽流感病毒遺傳多樣性的監(jiān)視以及全基因組測序是必要的，這種測序不僅應(yīng)包括禽類完整的基因組，而且包括哺乳動物品系的基因組，以便來探索宿主適應(yīng)性的多基因特性。

目前為止，疫苗和抗病毒藥劑靶向針對了三種流感包膜蛋白:HA、NA和M2離子通道蛋白。需要研制新類型的抗流感病毒藥品，干擾流感病毒的生產(chǎn)過程，并且進(jìn)一步探索用被動免疫療法的途徑來治療嚴(yán)重的流感病例［14］。

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