野鳥攜帶的禽流感病毒與公共衛(wèi)生安全

楊佳欣，郭 晶，張龍鳳，薛 睿，李旭勇

(聊城大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，聊城 山東 252000)

禽流感(avian influenza,AI)是由正黏病毒科A型流感病毒引起的一種禽類嚴(yán)重傳染病，根據(jù)病毒致病力的差異，禽流感病毒可分為高致病性禽流感病毒(HPAIV)和低致病性禽流感病毒(LPAIV)。禽流感是禽類養(yǎng)殖業(yè)的巨大隱患，其中高致病性禽流感傳播迅速，可導(dǎo)致禽類大量死亡，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，而被我國列為一類疫病。該病毒是由 8個(gè)基因片段組成，編碼11種蛋白。根據(jù)表面蛋白血凝素(HA)和神經(jīng)氨酸酶(NA)的不同，可分為16種HA亞型和9種NA亞型。

從1878年首次暴發(fā)禽流感以來，禽流感曾在多個(gè)國家肆虐，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。1997年在香港暴發(fā)了高致病性H5N1亞型禽流感，并首次出現(xiàn)人感染后死亡病例，由此受到社會(huì)的高度關(guān)注，引起人們對(duì)禽流感病毒威脅公共衛(wèi)生安全的擔(dān)憂。2005年，青海省出現(xiàn)高致病性H5N1亞型禽流感并在該地區(qū)導(dǎo)致數(shù)千只野鳥死亡[1]。人們普遍認(rèn)為，野鳥作為AIV的攜帶宿主，在病毒傳播過程中起到重要作用。因此，研究野鳥攜帶AIV的傳播規(guī)律和病毒的遺傳變異對(duì)于了解AIV的傳播機(jī)制并降低禽流感引起的公共衛(wèi)生安全風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

1 候鳥遷徙路線

野鳥主要分為留鳥、半留鳥和候鳥。候鳥在遷徙過程中，易感染AIV，其臨床癥狀比較溫和，病毒可以在宿主體內(nèi)長時(shí)間存在、復(fù)制并排毒，當(dāng)候鳥通過遷徙到達(dá)不同棲息地時(shí)，其飲水或排泄等活動(dòng)有可能將水源或土壤污染，從而傳播給當(dāng)?shù)伉B類或家禽，導(dǎo)致AIV的傳播。 通過了解候鳥的具體遷徙路線，可以針對(duì)野鳥攜帶病毒情況進(jìn)行監(jiān)測，并追溯禽流感疫情的AIVs源頭。

圖1 全球候鳥遷徙路線圖

1.1 候鳥全球遷徙路線候鳥在全球的遷徙路線大致分為8條：美洲太平洋路線、美洲密西西比亞路線、美洲大西洋路線、大西洋路線、黑海-地中海路線、東非-西亞路線、中亞路線、東亞-澳大利亞路線[2]。同時(shí)，8條遷徙路線之間彼此交錯(cuò)，形成一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。此外，候鳥的遷徙具有季節(jié)性、周期性。此外，海洋島嶼的空間隔離并不會(huì)阻斷全球禽流感病毒的傳播，并為局部地區(qū)野鳥持續(xù)帶毒創(chuàng)造條件[3]。

1.2 國內(nèi)遷徙路線我國境內(nèi)分布3條全球候鳥遷徙路線，分別為東非-西亞路線、中亞路線和東亞-澳大利亞路線。其中，我國的候鳥沿東亞-澳大利亞路線遷徙主要從東北、華北地區(qū)遷移至華東或華南地區(qū)，甚至到東南亞和澳大利亞，為東部路線；在中部地區(qū)，沿中亞路線遷徙的候鳥從內(nèi)蒙古東部、華北西部沿太行山、秦嶺等遷移至四川或華南等地，為中部路線；西部干旱草原地區(qū)的候鳥沿西線經(jīng)青藏高原至四川及云貴高原甚至是印度越冬。

2 野鳥攜帶的禽流感病毒流行病學(xué)

2.1 傳染源AIV可在野鳥,尤其是在候鳥中持續(xù)循環(huán)存在。野鳥感染LPAIV后并無明顯臨床癥狀，病毒在其體內(nèi)可以持續(xù)存在，并大量復(fù)制，在長途遷徙過程中AIVs得以轉(zhuǎn)移和傳播，在此過程中LPAIVs可以持續(xù)進(jìn)行基因重配和進(jìn)化，從而可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镠PAIVs。

圖2 國內(nèi)候鳥遷徙路線圖

2.2 易感動(dòng)物與優(yōu)勢亞型許多種類的野鳥均能被AIV感染，在野生水禽中，綠頭鴨的分離率最高，且沒有明顯的臨床癥狀，在北美的一項(xiàng)長期監(jiān)測中，除H13和H16外，絕大多數(shù)病毒亞型在野鴨中都能檢測到[4]，因而普遍認(rèn)為野生水生禽類是AIV的天然病原體積蓄庫。不同的禽類對(duì)病毒的敏感程度也不盡相同，相對(duì)于雞而言，火雞對(duì)相同亞型的AIV敏感性更高，臨床癥狀更為嚴(yán)重；野鴨可能不止參與了向家禽傳播AIVs的過程，也可以被來自家禽的HPAIVs和LPAIVs感染而不表現(xiàn)癥狀[5]。同時(shí)，帶毒野鳥不僅能將AIVs傳播給家禽，造成AIVs肆虐，還能被感染家禽傳染，并傳播至其他鳥類，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了病毒的傳播范圍[6]。

通過對(duì)流感病毒數(shù)據(jù)庫Influenza Virus Resource中禽源分離株亞型及分離宿主統(tǒng)計(jì)分析(表1，數(shù)據(jù)來源National Center for Biotechnology Information(NCBI)https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/)，除H13、H15和H16亞型外，鴨屬動(dòng)物分離率較高，其中以綠頭鴨為主；雁屬和天鵝屬等遷徙鳥類中分離到多種亞型毒株；鷗科鳥類主要攜帶H13和H16亞型病毒。此外，16種HA亞型在野鳥中都有不同程度的分離率，其中以H3、H4和H6亞型為主，值得注意的是，可能產(chǎn)生高致病性的H5、H7和H9亞型AIV在野鳥中分離率較低。

2.3 傳播途徑由于候鳥具有在長途遷徙過程中在河流、湖泊等地暫時(shí)聚集停留的特性，因此這些區(qū)域的環(huán)境會(huì)被帶毒候鳥的飲水或排泄活動(dòng)所污染，當(dāng)?shù)厍蓊惤佑|了受污染的水源或土壤后被感染，從而造成了AIV在家禽中的傳播。此外，多株AIVs已經(jīng)獲得了適應(yīng)哺乳動(dòng)物宿主的能力，通過調(diào)查病毒的遺傳進(jìn)化和生物特征，表明在哺乳動(dòng)物之間病毒主要通過呼吸道飛沫傳播[7]。同時(shí)也有研究結(jié)果表明，除依靠禽類傳播外，病毒的傳播也可依賴于其他不同的傳播途徑，如通過人類介導(dǎo)的傳播(如衣服、設(shè)備等)、氣溶膠、空氣微粒等方式[8]。

表1 GenBank序列亞型及野鳥宿主種類統(tǒng)計(jì)表 %

注：*包括雀形目、雞形目、鶴形目、鸻形目、鴿形目、鸚形目、鷹形目、隼形目、鹱形目、鵜形目、鶴鴕目、鸛形目、鰹鳥目、鸊鷉目、鴇形目、鴕鳥目等部分鳥類

2.4 野鳥攜帶的禽流感病毒的遺傳變異

2.4.1病毒從野鳥傳播至家禽中的遺傳變異 LPAIV在宿主體內(nèi)極易發(fā)生變異重組，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)镠PAIV，并對(duì)衛(wèi)生安全造成極大威脅。大量的研究表明，一旦病毒的宿主改變后，比如從野鳥轉(zhuǎn)移至家禽，其重組或者突變的強(qiáng)度明顯增加，結(jié)果可能導(dǎo)致家禽中暴發(fā)大規(guī)模HPAIV的傳播。2016-2017年，荷蘭發(fā)生了局部H5N8病毒擴(kuò)增并導(dǎo)致野鳥死亡，有證據(jù)表明H5N8病毒偶爾與LPAIV進(jìn)行基因交換[9]。2017-2018年從韓國野生水禽糞便中分離出新型重組H5N6亞型AIV，系統(tǒng)發(fā)育分析表明，該株H5N6亞型病毒為野生鳥類中傳播的2.3.4.4b分支中 H5N8亞型和歐亞地區(qū)的LPAIV發(fā)生了重組而產(chǎn)生，隨后帶毒野鳥在2017年秋季遷徙中傳播至韓國[10]。2012年采集的青海湖野生鳥類糞便和湖泊地表水樣本中分離到2株H13N8亞型流感病毒，通過系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn)這2株H13N8亞型流感病毒屬于歐亞譜系，其中除PB1基因外的其他基因很有可能來源于海鷗，提供了病毒種間重組的證據(jù)[11]。在對(duì)歐亞野鳥的一項(xiàng)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，病毒的所有8個(gè)基因片段進(jìn)行了頻繁的重組，并且對(duì)鳥類沒有明顯的物種特異性的影響[12]。

2.4.2病毒從野鳥傳播至哺乳動(dòng)物宿主中的遺傳變異 AIV從禽類傳播至哺乳動(dòng)物主要有3個(gè)方面起關(guān)鍵作用：聚合酶、基因突變和基因重配。聚合酶復(fù)合物(PB2、PB1和PA)對(duì)于轉(zhuǎn)錄和復(fù)制流感病毒基因組RNA是至關(guān)重要的，研究表明聚合酶復(fù)合物受到宿主環(huán)境的高度影響；PB2上的Q591K,E627K,或D701N突變似乎在病毒適應(yīng)哺乳動(dòng)物宿主，尤其在人類中發(fā)揮著最重要的作用；除了適應(yīng)性突變的產(chǎn)生，重組是產(chǎn)生潛在大流行性流感病毒株的重要機(jī)制[13-14]。AIV的受體結(jié)合特異性是決定該病毒宿主趨向性的一個(gè)主要因素，誘變?cè)囼?yàn)表明E190V和G228S的突變對(duì)病毒獲得人受體結(jié)合能力具有重要作用，而P186L的突變可以減少與禽類受體的結(jié)合[15]。

3 野鳥攜帶的禽流感病毒對(duì)公眾衛(wèi)生的影響

由于AIVs在禽類宿主中不斷傳播的同時(shí)，具有突變?yōu)镠PAIV并適應(yīng)哺乳動(dòng)物的潛在趨勢，所以禽流感的傳播威脅著人們健康，一直在挑戰(zhàn)公共衛(wèi)生安全的底線。

孟加拉國長時(shí)間的流感病毒監(jiān)測結(jié)果表明，活禽市場是貯存病毒的高風(fēng)險(xiǎn)場所，其中的帶毒家禽會(huì)感染禽流感呈陰性的鳥類和接觸它們的人類[16]。在西班牙中南部垃圾填埋區(qū)的覓食野鳥中分離出了多株不同亞型的LPAIVs[17]，說明垃圾填埋區(qū)也有可能適宜禽流感病毒的傳播，是城市周邊的隱患之一。

因此，在禽流感高發(fā)季節(jié)，對(duì)位于遷徙路線上棲息地的野鳥禽流感監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)該盡快有效的建立起來。相關(guān)林業(yè)部門、衛(wèi)計(jì)委等應(yīng)形成完善的監(jiān)測預(yù)防網(wǎng)絡(luò)體系，一旦發(fā)現(xiàn)疫情及時(shí)通報(bào)并處理。同時(shí)，對(duì)于從事養(yǎng)殖業(yè)與禽類長時(shí)間接觸的工作人員應(yīng)也建立起嚴(yán)格的消毒和管理體系，從而盡量降低人類感染禽流感的風(fēng)險(xiǎn)。

4 討論

禽流感從首次暴發(fā)至今，一直是公眾衛(wèi)生安全的嚴(yán)重隱患。1997年香港首次發(fā)生H5N1流感病毒感染人并引起死亡事件,之后許多國家不斷有散發(fā)感染病例出現(xiàn)。2005年，青海省出現(xiàn)高致病性H5N1亞型禽流感并在該地區(qū)導(dǎo)致大量野鳥死亡，隨后的2005-2009年，該病毒沿候鳥遷徙路線傳播到蒙古、俄羅斯、歐洲和非洲。這一事件是帶毒野鳥助于AIV全球傳播的一個(gè)典型例子，野鳥也被普遍認(rèn)為是AIV的天然基因儲(chǔ)蓄庫和病毒傳播的媒介。2013年，我國出現(xiàn)新型H7N9亞型禽流感并致人死亡，同時(shí)在活禽市場中分離到與人H7N9病毒高度同源的禽源H7N9病毒。系統(tǒng)進(jìn)化分析顯示，新型人H7N9病毒的6個(gè)內(nèi)部基因來源于禽類H9N2病毒。此外，1株人H7N9病毒可以通過呼吸飛沫在雪貂中有效傳播，表明新型H7N9病毒可能在人與人之間傳播[18-19]，對(duì)我國禽類養(yǎng)殖業(yè)以及公共衛(wèi)生都帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此監(jiān)測野鳥攜帶禽流感的情況對(duì)于及時(shí)預(yù)防禽流感的暴發(fā)是十分必要的。

部分野生鳥類在長距離飛行過程中，會(huì)停留在棲息地進(jìn)行飲水、排泄等活動(dòng)。此時(shí)攜帶病毒的野鳥就有可能將棲息地水源土壤污染，從而逐漸將病毒傳播給當(dāng)?shù)厍蓊?。病毒在從野鳥傳播至家禽的過程中，從LPAIV轉(zhuǎn)變?yōu)镠PAIV的概率增高，并且有可能獲得感染哺乳動(dòng)物的能力。盡管目前分離到的部分病毒對(duì)禽類毒性較強(qiáng)但對(duì)哺乳動(dòng)物并沒有明顯的毒性，但仍舊不能忽視對(duì)禽類高致病性的病毒對(duì)哺乳動(dòng)物的威脅。

面對(duì)迅速突變或重組的新型AIV，以及出現(xiàn)了部分耐藥性的毒株。目前市場上的部分疫苗或抗病毒藥物仍不能完全保障養(yǎng)禽業(yè)的健康發(fā)展和人們的安全。在小鼠和豚鼠中進(jìn)行的評(píng)估研究表明，最近研發(fā)的一種減毒活疫苗(H7N9/AAca)可有效防止H7N9高致病性流感病毒在哺乳動(dòng)物體內(nèi)的復(fù)制和傳播[20]。這一結(jié)果說明新型疫苗和抗病毒藥物的研發(fā)仍舊是攻克禽流感難題中重要的一環(huán)。