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禽流感相关的科技术语

付朝阳   

  1. 中国农业科学院
  • 出版日期:2004-03-15 发布日期:2004-03-15

Terms Concerned with Avian Influenza

Fu Chaoyang   

  • Online:2004-03-15 Published:2004-03-15

摘要: 一、禽流感病毒(Avian Influenza Virus,AIV)
(1)流感病毒
流感病毒属于正黏病毒科(Orthomyxoviridae family),病毒的基因组由8个单股RNA构成,分别编码10个与病毒结构和功能有关的蛋白质,片段1和2分别编码PB2和PB1蛋白,片段3编码PA蛋白,这三个蛋白与病毒的RNA聚合酶活性有关。片段4编码血凝素(HA)糖蛋白,片段5和6分别编码核蛋白(NP)和神经氨酸酶(NA)蛋白。其中HA糖蛋白和NA蛋白具有型特异性,能产生有保护作用的抗体;NP具有种的特异性,能产生具有交叉保护作用的抗体和细胞免疫反应。片段7编码基质蛋白M1和M2,片段8编码非结构蛋白NS1和NS2,可能与病毒基因组的转录过程有关。流感病毒可依据其中的核蛋白(NP)和基质蛋白(M)分为四个属:甲型(A)流感病毒属、乙型(B)流感病毒属、丙型(C)流感病毒属和类托高土病毒属。A型流感广泛存在于禽类、人类及其他动物中,其感染范围很广,多以流行的形式出现。C型流感存在于人类和猪中,但极少引起流行。而B型流感仅存在于人类,常常只引起流感的局部暴发。
(2)禽流感病毒
AIV病毒属于A型流感病毒属,病毒粒子呈球状,直径80~120nm,常呈丝状,长短不一,具有多型性,具囊膜,表面有许多放射状排列的突起,其长度约为12~14nm,这种突起可分为两类,一类呈棒状,由HA分子三聚体构成;另一类呈蘑菇状,由NA分子四聚体构成。病毒由70~75%的蛋白质,1~2%的核糖核酸(RNA),20~25%脂质和5~8%的糖组成,病毒蛋白质含有5种多肽,即血凝素、神经氨酸酶、基质蛋白、核蛋白和多聚酶。AIV对乙醚、氯仿、丙酮等有机溶剂均敏感,容易被常用消毒药灭活,对热的抵抗力较弱,加热60℃10分钟,70℃2分钟即可被灭活,在干燥的尘埃中可存活2周,在4℃可保存数周,在冻干状态或50%甘油生理盐水中可保存数年。
(3)禽流感病毒的亚型及流感病毒的命名法
依据流感病毒表面结构蛋白血凝素(HA)和神经胺酸酶(NA)抗原性的不同,可将A型流感病毒分成不同的血清亚型。目前有15种HA(H)亚型和9种NA(N)亚型,1980年WHO公布了流感病毒新的统一命名法。A型流感病毒的命名法公式为:型别/宿主/分离地点/毒株序号(采样时标本号)/分离年代(血凝素亚型神经氨酸酶亚型),如A/马/黑龙江/1/89(H3N8),B型和C型流感病毒的命名法与A型流感病毒的命名法相同,但无亚型划分。如B/京科/26/58,C/猪/京科/32/81。
(4)禽流感病毒的毒力
不同的AIV亚型的毒力不同,同一亚型内的不同毒株及同一毒株感染不同宿主的毒力也不尽相同,目前国际上一般按欧共体规定的静脉内致死指数(IVPI)来判断毒力,某一毒株感染某一宿主时,当IVPI≥1.2,则认为是高致病性毒株,当IVPI<1.2时,则被认为是低致病毒株。根据这一标准目前所有被判为高致病性毒株都属于H5和H7,AIV的致病性是各基因共同作用的结果,其中HA起着重要的作用。AIV感染细胞时HA被裂解为HA1和HA2。HA2N末端可插入细胞膜的脂质双层,因为HA2 N末端有多个疏水性氨基酸构成的亲脂性结构。插入脂质双层的HA2可在病毒囊膜和细胞膜之间形成一个通道,使两膜融合病毒核酸得以入侵宿主细胞。如果细胞内缺乏相应的蛋白酶,则HA不能被裂解为HA1和HA2,所产生的病毒粒子将不能入侵其他细胞,这样病毒的感染将局限在一定的细胞内。将高致病性H5和H7型毒株进行核苷酸和氨基酸序列分析,发现高致病性毒株的HA在裂解位点附近有4个或更多的碱性氨基酸,而低致病性毒株的HA仅有一个精氨酸。因此高致病性毒株的HA可被多种细胞内蛋白酶所识别,这就增加了病毒株在机体内的广嗜细胞性,一旦感染就会迅速突破器官屏障,从而造成机体的全身感染,引发高致病性流感的发生。由此可见HA的可裂解性的大小决定了禽流感病毒毒力的强弱,而其识别和结合宿主细胞受体的特性,决定了宿主的范围。
(5)禽流感病毒的遗传与变异
AIV具有众多血清亚型是其遗传变异频繁的结果,其机理涉及分子水平的抗原转移和漂移。抗原漂移是指由于基因组自发的点突变引起的小幅度的变异,导致氨基酸的改变积累到一定的程度或突变的氨基酸正好使抗原决定簇改变,引起抗原性的变异,转移是由于较大幅度的突变导致新的亚型的出现,原因之一是RNA聚合酶缺乏校正功能,病毒基因组复制时容易出错,另一个原因是由于AIV基因组的节段性,当不同的毒株同时感染同一细胞时,其核酸片段可发生同源交换,从而导致了抗原性的改变。其中A型流感病毒广泛存在于禽类和哺乳动物中,基因组的分节段性,使得其易于发生混合感染而产生重组株病毒。
二、禽流行性感冒(简称禽流感,Avian Influenza)
禽流行性感冒(Avian Influenza)是由A型流感病毒引起的一种烈性禽类病毒性疾病。其易感动物包括鸡、火鸡、珠鸡、野鸡、鹌鹑、鹧鸪、燕鸥、鸽、鸭、鹅等。
(1)禽流感的临床特点
禽类在感染禽流感后,其症状从不明显到急性或高死亡率不等。疾病的严重程度取决于病毒的毒株和被感染的禽种。综合征可为亚临床到轻度的呼吸系统疾病,从产蛋下降到急性致死性疾病。其组织病变主要是脑、皮肤及内脏器官组织坏死,消化道各脏器出血及泌尿生殖道的炎症,其临床症状与病理变化易与新城疫、急性禽霍乱、传染性支气管炎、减蛋综合征等混淆,且常继发或并发而易误诊或延误治疗,因此危害极大。
(2)高致病性禽流感、临床特点及危害
高致病性禽流感常以突然死亡和高死亡率为主要特征,常导致感染鸡群的全军覆灭,历史上历次高致病性禽流感的暴发均造成了严重的经济损失。1983年4月在美国北部宾夕法尼亚、弗吉尼亚、新泽西等州发生的H5N2高致病性禽流感疫情中,共计淘汰了1700万只鸡,直接耗资6千万美元,给生产者和消费者分别带来了相当于现今的8500万和4.9亿美元的直接经济损失。1985~1986年在美国的再次暴发中,所有发病鸡群均被扑杀,这次发病所造成的损失较1983~1984年的更为严重。
(3)中低致病性禽流感、临床特点及危害
低致病性禽流感常以呼吸道症状,产蛋率、受精率及孵化率下降为主要特征,从而引发严重的经济损失。1996至1998年在美国宾夕法尼亚暴发的低致病性H7N2禽流感流行中,包括生产的损失、鸡蛋销毁、饲料销毁、鸡蛋包装材料销毁、垃圾处理、油料费用、扑杀费用、清扫和消毒费用、合同付款额、掩埋所用费用和土地占用等诸多方面在内的经济损失总计达350万美元,这一次禽流感的流行极大地影响了当地及该区域内养禽业的发展。近年来,我国局部地区流行的中等毒力以下H9亚型禽流感,也同样给各区域的养禽业造成了巨大的经济损失。
(4)禽流感与人流感病毒致病性的分子基础
流感病毒的致病性取决于宿主与病毒之间的关系,病毒的不同基因节段在决定病毒致病性方面有着不同的作用,其中起主要作用的是HA蛋白。首先它可以识别宿主细胞的受体并与其结合,流感病毒HA蛋白受体的特异性取决于宿主的种属,人流感病毒的受体多为唾液酸α2.6半乳糖的唾液寡糖(SA2,6Gal)结合特异性,禽流感几乎都是唾液酸α2.3半乳糖的唾液寡糖(SA2,3Gal)结合特异性,这种差异与HA蛋白受体部位上第226位氨基酸密切相关,人流感和禽流感病毒受体结合位点第226位的单一氨基酸通常分别为Leu和Gln。第二,依赖宿主细胞转运蛋白水解酶切割,使HA2 N端融合序列裸露与宿主细胞产生融合,使病毒的基因组进入细胞,病毒开始复制。
(5)禽流感病毒对人类流感新毒株形成的影响
禽流感病毒亚型繁多,除可感染家禽和野鸟外,也可引起海豹、鲸鱼、猪和马等哺乳动物的感染,通常认为禽流感病毒是人流感病毒的庞大基因库,是人流感病毒发生变异的新基因的来源,在人类以前仅发现3个H抗原型(H1、H2、H3)和2个N抗原型(N1、N2),而所有15种不同的H型和9种不同的N型均可在禽流感病毒中找到,这种联系是通过中间宿主(如猪)来实现的。流感病毒的宿主范围大多取决于其HA蛋白,病毒的感染,需要细胞膜上特异性结合位点,人类与禽类细胞膜上的结合位点有很大的不同,而猪的种间障碍较低,猪体内则存在人和禽流感病毒的2种受体,人与禽流感病毒均可以感染猪,禽流感病毒在中间宿主(如猪)中与人流感病毒杂交,从而获得人类细胞特异性的受体结合位点,增加了新流感病毒(包括可以感染人的毒株)产生的概率,对人类的健康构成了潜在的威胁。
纵观人类历史上历次流感的全球大流行,都对人类社会造成了极大的危害。20世纪共发生过3次瘟疫性的流感,第一次是1918年至1919年的“西班牙流感”,第二次和第三次流感的大暴发是1957至1958年的“亚洲流感”和1968年至1969年的“香港流感”,每一次人类流感的大流行都与禽流感病毒有着密切的联系,经证实,1918年-1919年引起世界性大流行的猪型(H1N1)流感病毒来自于禽流感病毒,1957年至1958年流行的H2N2病毒株,是H1N1流感病毒与禽流感病毒经基因重排而来,1968年至1969年,H2N2又与鸭中循环的禽流感病毒血凝素基因经基因重排形成新的H3N2流感病毒,并引起了“香港流感”的发生。
(6)禽流感病毒对人类的直接感染
在历史上的历次禽流感暴发中,均未见有关禽流感感染人的报道,而在1997年的香港禽流感事件中,禽流感病毒首次突破种间障碍,不经在猪体中的基因重排过程而直接感染人并且致人死亡,引起了香港及全世界的震惊,目前在越南流行的禽流感也相继出现直接感染人的病例。毫无疑问,禽流感已经对人类健康构成了现实的威胁。
97’香港禽流感事件中,将分离自病人体内的病毒分别与人源和禽源流感病毒进行比较,发现该病毒的8个基因片段同源率最高(90.1~98.5%)的毒株均为禽流感病毒,未发现任何曾经在中间宿主中与人流感病毒发生基因重排的证据,由此可确定该病毒来源于禽类。它对人类的直接感染,打破了禽流感病毒感染人的种间屏障法则,这一事件,虽然从给人类造成的灾害及对养禽业造成的损失方面无法与1968年至1969年的“香港流感”及1983年美国、1995年墨西哥的两次禽流感大暴发相比,但却拉开了禽流感直接感染人并致人死亡的序幕,凸现了禽流感病毒的公共卫生意义。近期发生的周边国家禽流感直接感染人的病例更使我们认识到,人类要控制消灭人流感就必须控制消灭禽流感,同样人们要控制消灭禽流感,也必须控制消灭人流感,任何单方面的措施都将是徒劳的。
三、禽流感病毒感染的综合防治:
(1)禽流感的免疫预防
流感病毒水平传播效率极高,其致病力变异极为复杂,并且对其机制迄今知之甚少,禽流感的弱毒疫苗自然成为可望而不可及的奢望。传统的灭活疫苗具有良好的免疫保护性,是禽流感防治的主动措施、关键环节和最后防线。在世界上许多国家禽流感防治中都起到了极其重要的作用,同时对我国禽流感局部疫情的控制也起到了极大的作用。
在我国禽流感灭活苗研制和应用的同时,我国在禽流感基因工程疫苗的研制方面也取得了一批具国际先进水平的研究成果。使我国应用禽流感基因工程疫苗,清除鸡群中流行的H5、H7高、低致病力禽流感病毒及目前流行比较广泛、危害严重的中、低致病力H9亚型禽流感病毒的防治策略成为可能。
(2)禽流感的药物治疗
抗禽流感的药物目前主要有包括金刚烷胺类和金刚乙胺在内的离子通道抑制剂、神经氨酸酶抑制剂RWJ-270201等神经氨酸酶抑制剂、唾液酸寡聚糖类似物等流感病毒受体阻滞剂、抗流感病毒反义寡核苷酸和包括酚类及醌类衍生物在内的黑色素等几大类,同时也包括其他一些化学药物,如三氮脞核苷、蛋白酶抑制剂、吗啉双胍、异喹啉、环辛胺等。这些药物分别通过抑制流感病毒复制,阻断流感病毒对细胞的吸附,侵入途径等机制,实现对禽流感的治疗,部分药品的投入使用已取到良好的治疗效果。
(3)禽流感的综合防制
除采取一般的免疫预防为主并结合药物治疗的方针外,对禽流感病毒感染应采取不同于其他禽病的防治措施。首先一点,禽流感病毒具有感染宿主的多样性特点,因此,除了要控制和消灭疫源外,应对家禽(尤其是鸡)施行全封闭饲养,避免鸡群与水禽和野鸟间任何形式的接触,加强活禽市场的管理,以切断传播途径。其次,禽流感亚型众多加上基因突变、重组和重排,使得禽流感变异极快,这就决定了首先要使用敏感的诊断方法,加强疫情监测工作,尤其是禽流感高致病力毒株突然出现的特点,需要定期、持续、跟踪监测和及时、准确的预测预报,与此同时,还必须加强病毒分子生态学与分子流行病学研究,惟有如此,才能确定不同禽种、不同时间和不同地区禽流感病毒的特点和差异,才能减少禽流感防治中的盲目性。最后,必须制定正确的免疫预防策略,禽流感免疫呈现突出的亚型特异性保护的特点,亚型间交叉免疫保护性差,决定了必须使用亚型特异性疫苗和多价疫苗,同时禽流感的免疫预防还应考虑到尽量不干扰血清学监测,这可通过开发使用高新技术疫苗得以解决。另外,对检测到高致病力禽流感病毒感染的鸡群,必须采取断然扑灭的措施,只有这样,才有可能消灭禽流感尤其是高致病力禽流感病毒对鸡群乃至对人类的感染。
最终,我们应该相信,随着禽流感病毒分子生物学、分子遗传学研究的不断加强;只要依靠不断建立的更加快速、敏感、准确的诊断方法并加紧应用到流行病学监测中;依靠不断深入研制的安全有效疫苗,加之有效的疫病控制措施,我们一定会有效地避免禽流感,尤其是高致病性禽流感对我国养禽业和我国国民经济以及人民身体健康所构成的巨大威胁。