禽流感病毒的概述及治療進(jìn)展

范 博 虢紅梅

（陜西新藥技術(shù)開(kāi)發(fā)中心 陜西西安 710075）

禽流感病毒的概述及治療進(jìn)展

范 博 虢紅梅

（陜西新藥技術(shù)開(kāi)發(fā)中心 陜西西安 710075）

近年來(lái)，禽流感病毒感染人的病例在中國(guó)不斷散發(fā)出現(xiàn)，自2012年1月至2016年8月，全國(guó)共報(bào)告661例人感染禽流感病毒病例，其中死亡277例［1］，禽流感的流行對(duì)畜牧業(yè)和公共衛(wèi)生事業(yè)存在巨大的威脅。本文從禽流感病毒的結(jié)構(gòu)特征、基因變異、致病性及預(yù)防和治療等多個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行綜述，以便為禽流感的防控提供參考。

禽流感病毒；基因重組；結(jié)構(gòu)特征；感染機(jī)理；防治

1997年5月，香港首次發(fā)現(xiàn)的人感染H5N1型禽流感病毒病例，研究發(fā)現(xiàn)，H5N1的所有基因均來(lái)自禽流感病毒，表明禽流感病毒已經(jīng)能夠跨越種屬屏障感染人類(lèi)，此后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)H5N6、H7N3、H7N7、H7N9、H9N2和H10N8感染人的病例。

1 流感病毒的分型

禽流感病毒（avian influenza virus，AIV）隸屬正黏病毒科，流感病毒屬。國(guó)際病毒分類(lèi)委員會(huì)將正黏病毒科分為甲型（A）流感病毒屬、乙型（B）流感病毒屬、丙型（C）流感病毒屬、索戈托病毒屬和傳染性鮭魚(yú)貧血癥病毒屬。其中流感病毒屬內(nèi)各種病毒是根據(jù)它們的核蛋白和膜蛋白抗原以及基因特性進(jìn)行分類(lèi)的。甲型流感病毒含有血凝素（hemagglutinin，HA）和神經(jīng)氨酸酶（neural-minidase，NA）兩個(gè)表面蛋白，根據(jù)這兩個(gè)蛋白抗原性的不同，可分為16個(gè)HA亞型（H1～H16）和9個(gè)NA亞型（N1-N9），HA和NA的不同亞型以HxNx方式共可組合成近200種亞型。近一個(gè)世紀(jì)，可感染人的AIV主要是H1、H2、H3和N1、N2幾種抗原構(gòu)成的亞型，其余大多數(shù)甲型流感病毒的宿主是禽類(lèi)，稱(chēng)為禽流感病毒。

2 禽流感病毒的基因組結(jié)構(gòu)及編碼的蛋白質(zhì)

AIV病毒顆粒呈球狀或短桿狀，為單股負(fù)鏈分節(jié)段的RNA病毒，含有8個(gè)RNA節(jié)段，共編碼10種蛋白，分別為基質(zhì)蛋白（matrix protein，M）M1和M2，核蛋白NP（nucleocapsid protein，NP），非結(jié)構(gòu)蛋白（non-structural protein，NS）NS1和NS2，RNA聚合酶P蛋白復(fù)合體PB1（polymerase B1 protein）、PB2（polymeraseB2 protein）和PA（polymerase Aprotein，PA），以及病毒表面蛋白血凝素（hemagglutinin，HA）和神經(jīng)氨酸酶（neuraminidase，NA）。

M1和M2是由一個(gè)單鏈RNA片段通過(guò)RNA剪切編碼的兩個(gè)基質(zhì)蛋白。M1在內(nèi)部，位于病毒脂質(zhì)雙分子層下，為疏水性、富含精氨酸的蛋白，以二聚體形式存在，同時(shí)結(jié)合病毒囊膜和RNA。M2是質(zhì)子選擇性離子通道，是由97個(gè)氨基酸殘基組成的Ⅲ型膜內(nèi)在蛋白，蛋白單體以二聚體形式存在，二聚體通過(guò)疏水作用在膜上形成具有離子通道活性的四聚體，貫穿病毒膜并且暴露在病毒表面，涉及質(zhì)子傳導(dǎo)，在病毒膜與內(nèi)涵體膜融合后的病毒脫殼及基因釋放過(guò)程發(fā)揮關(guān)鍵作用。HA蛋白是具有糖基化和乙?；Y(jié)構(gòu)的病毒表面抗原蛋白，是流感病毒的跨膜糖蛋白。HA在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，以三聚體HA的前體（HA0）形式存在，HA0由3個(gè)HA1單體構(gòu)成的球狀頭部和3個(gè)HA2單體及HA1剩余部分組成的柄部構(gòu)成。球狀頭部區(qū)域含有受體結(jié)合位點(diǎn)和抗原決定簇，能夠與靶細(xì)胞膜上的唾液酸受體結(jié)合。NA是鑲嵌在病毒雙層脂膜上的Ⅱ型跨膜糖蛋白，胞內(nèi)段高度保守，但跨膜序列存在差異，由四個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的單位亞基組成同源四聚體。電鏡下觀察，NA單體呈蘑菇狀，由球狀頭部和細(xì)長(zhǎng)的莖部組成，其中頭部有與神經(jīng)氨酸的結(jié)合部位，莖部則負(fù)責(zé)將蛋白錨定在病毒包膜表面，幫助四聚體的形成。

病毒HA和NA糖蛋白對(duì)特定宿主的受體進(jìn)行特異性識(shí)別是高效復(fù)制的先決條件，這暗示著在種間傳遞過(guò)程中HA蛋白的受體結(jié)合單位要進(jìn)行重塑。AIV通常對(duì)NeuAcα2-3Gal具有高親和力，這種受體通常在禽類(lèi)消化道和肺的上皮組織表達(dá)，相反，能感染人的流感病毒則結(jié)合主要表達(dá)在人呼吸道無(wú)纖毛上皮組織的NeuAcα2-6Gal上，這種受體結(jié)合的特異性是阻止AIV感染人的物種屏障的一部分［2］。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)，人的氣管上的有纖毛上皮細(xì)胞表達(dá)有低密度的禽受體樣糖復(fù)合物［3］，同樣，雞的上皮細(xì)胞上也有少量人唾液酸受體，由此或許可以解釋為什么人類(lèi)對(duì)于AIV感染不是完全絕緣的。在豬和鵪鶉體內(nèi)，兩種受體的表達(dá)密度都很高，據(jù)此可以認(rèn)為這些物種是禽流感和人流感毒株的中間混合器。

3 流感病毒的基因組變異

AIV抗原變異率高，主要有抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變兩種形式。抗原漂移是由于病毒基因發(fā)生點(diǎn)突變所引起的?？乖D(zhuǎn)變則是由于兩種不同的流感病毒共同感染同一個(gè)細(xì)胞后發(fā)生基因重配，產(chǎn)生了新的病毒亞型，導(dǎo)致病毒蛋白的抗原性發(fā)生大幅度改變。抗原漂移和抗原轉(zhuǎn)變能改變病毒表面血凝素蛋白和神經(jīng)氨酸酶的抗原性，同時(shí)有可能產(chǎn)生的新的AIV亞型，從而改變病毒的細(xì)胞嗜性，擴(kuò)大宿主范圍，獲得跨越種屬屏障引發(fā)流感大流行的潛力，并對(duì)抗群體免疫選擇或藥物壓力，對(duì)畜牧業(yè)和公共衛(wèi)生事業(yè)存在潛在的威脅。

4 禽流感病毒的致病性

禽流感病毒是在鳥(niǎo)類(lèi)中廣泛傳播的具有高傳染性和高變異性的病毒。野生鳥(niǎo)類(lèi)是AIV的天然貯存宿主，但是家禽類(lèi)也極易受到感染。按照對(duì)禽類(lèi)致病性大小，禽流感病毒可以分為高致病性（highly pathogenic avian influenza virus，HPAIV）和低致病性（1ow pathogenic avian influenza virus，LPAIV）兩類(lèi)，LPAIV一般在野生水鳥(niǎo)中形成穩(wěn)定的循環(huán)，除宿主間的直接傳播外，大多是通過(guò)糞口途徑經(jīng)消化道感染，而感染哺乳動(dòng)物（人、豬等）的流感病毒則主要以氣溶膠的方式傳播，大多數(shù)攜帶LPAIV的野生水禽很少發(fā)病或臨床癥狀不明顯，對(duì)家禽僅引起輕微的癥狀。相反，HPAIV可以感染禽類(lèi)的多種組織和人的呼吸系統(tǒng)，引起多個(gè)器官發(fā)生炎癥和壞死。HPAIV通過(guò)某些LPAIV在禽類(lèi)種群中循環(huán)傳播變異而來(lái)。AIV經(jīng)禽類(lèi)感染人的途徑主要是呼吸道、糞口途徑及眼結(jié)膜。

5 預(yù)防和治療

5.1 疫苗

接種疫苗預(yù)防流感的有效措施。疫苗的組成根據(jù)每年流行的毒株而決定。推薦高風(fēng)險(xiǎn)人群使用針對(duì)流行的野生型流感毒的疫苗，包括65歲以上的老人以及患有慢性疾病，尤其是糖尿病、慢性呼吸系統(tǒng)疾病、心臟病及免疫功能不全的患者。多年來(lái)的研究表明對(duì)易感人群進(jìn)行大面積疫苗接種可以有效地預(yù)防流感病毒感染、減輕臨床癥狀及降低死亡率。因此開(kāi)發(fā)和研制有效的HPAIV疫苗亦是預(yù)防禽流感的重要一環(huán)。疫苗是現(xiàn)在預(yù)防流感感染最有效的方法，在發(fā)達(dá)國(guó)家每年有大量的季節(jié)性流感疫苗投入使用。

5.2 抗病毒藥物

使用抗病毒藥物是降低禽流感發(fā)病率及死亡率的重要手段之一，在流感爆發(fā)時(shí)的預(yù)防和治療方面都發(fā)揮著重要作用。目前FDA批準(zhǔn)用于抗流感病毒的藥物分為兩類(lèi)，分別是M2離子通道抑制劑和神經(jīng)氨酸酶抑制劑。

5.2.1 M2離子通道抑制劑

金剛烷胺（Symmetrel）和金剛乙胺（Flumadine），是批準(zhǔn)用于治療和預(yù)防流感的第一代抗流感病毒藥物，通過(guò)阻斷M2離子通道（M2通道與病毒脫殼然后進(jìn)入細(xì)胞有直接聯(lián)系）的活性抑制病毒復(fù)制。

5.2.2 神經(jīng)氨酸酶抑制劑

神經(jīng)氨酸酶抑制劑（neuraminidase inhibitors；NAIs）的作用主要是結(jié)合在甲型和乙型流感病毒NA糖蛋白的酶切位點(diǎn)上，抑制神經(jīng)氨酸酶的正常功能，阻止病毒感染細(xì)胞，同時(shí)干擾病毒從細(xì)胞內(nèi)釋放的過(guò)程。1999至2000年，扎那米韋（Relenza）和奧司他韋（Tamiflu）兩種NAIs在許多國(guó)家相繼批準(zhǔn)應(yīng)用。NAIs類(lèi)藥物可抑制流感病毒的復(fù)制，降低其致病性，能夠減輕流感的發(fā)病癥狀，縮短病程，減少并發(fā)癥，但是這類(lèi)藥物也存在耐藥性的問(wèn)題。

5.3 血凝素融合抑制劑

禽流感具有感染性的必要條件之一是血凝素前體被水解成HA1和HA2兩個(gè)亞基，能夠阻止HA0被水解的分子就具有抗病毒感染的活性。一些絲氨酸蛋白酶抑制劑，如抗蛋白酶肽，亮肽酶素，e-aminocaproic酸，萘莫司他，肺部表面活性劑，人粘液蛋白酶抑制劑等都能在細(xì)胞模型和動(dòng)物模型上降低HA0的水解和AIV的感染。

5.4 抗體藥物

流感病毒防治的另一個(gè)研究方向是血凝素中和抗體，一種新型的人單克隆抗體CR6261已進(jìn)入臨床研究階段［4］。這種抗體和HA近胞膜段結(jié)合，通過(guò)阻斷流感病毒和宿主細(xì)胞的融合起到中和作用。HA廣譜中和抗體為流感病毒研究和防治提供了新的契機(jī)，在人類(lèi)和流感病毒斗爭(zhēng)中樹(shù)立了新的里程碑。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)AIV的分子結(jié)構(gòu)、細(xì)胞嗜性、宿主范圍、治病機(jī)制等方面的研究，能使我們清晰而全面的了解AIV的生物學(xué)特性，為其預(yù)防和治療提供科學(xué)依據(jù)。雖然現(xiàn)有的疫苗和藥物不能對(duì)AIV進(jìn)行有效的干預(yù)和防治，但是很多新的治療靶點(diǎn)正在被發(fā)掘，一大批新藥正在研發(fā)過(guò)程中，相信隨著我們認(rèn)識(shí)和研究的不斷深入以及新技術(shù)的不斷運(yùn)用，人們會(huì)研制出高效的疫苗和治療藥物，為畜牧業(yè)和人類(lèi)的健康事業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的保障。

［1］http://www.nhfpc.gov.cn/zhuzhan/yqxx/lists.shtml

［2］Skehel JJ，Wiley DC. Receptor binding and membrane fusion in virus entry: the influenza hemagglutinin［J］. Annu Rev Biochem，2000，69:531-569

［3］Matrosovich MN，Matrosovich TY，Gray T，et al.Human and avian influenza viruses target different cell types in cultures of human airway epithelium［J］. Proc Natl Acad Sci U S A，2004，101（13）:4620-4624

［4］Shriver Z，Trevejo JM，Sasisekharan R. Antibodybased strategies to prevent and treat influenza. Front Immunol，6:315. doi: 10.3389/ fimmu. 2015.00315

［5］張偉，王承宇，楊松濤，等.流感病毒的分子生物學(xué)研究進(jìn)展［J］.中國(guó)比較醫(yī)學(xué)雜志，2010，20（4）:74-79

［6］World Organization for Animal Health，Chapter 2.7.12.Avian influenza in Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrail Animals（2004），http://www.oie.int/eng/norms/mmanual/A_00037.htm

R576

A

2095-9923（2016）-04