研究人员揭示了一种关键的人类免疫蛋白是如何抑制 H5N1 禽流感的,但是这种病毒正在进化--我们是否会处于新的人畜共患病威胁的边缘?
最近发表在《Emerging Infectious Diseases》杂志上的一项研究表明,人类免疫因子-粘状病毒耐药蛋白1(MxA)抑制了 H5N1 亚型高致病性禽流感(HPAI)病毒的复制。
研究背景
在过去几年中,高致病性 H5N1 分支 2.3.4.4b 病毒越来越多地引起哺乳动物暴发。在美国,自 2024 年春季以来,在奶牛中发现了疫情,导致病毒传播给农场工人,可能是通过接触受污染的牛奶或受感染的奶牛。这引发了人们的担忧,即这些病毒可能会适应人类。
值得注意的是,一些哺乳动物 H5N1 分支 2.3.4.4b 分离株已经携带了增强哺乳动物细胞中病毒聚合酶活性、与哺乳动物受体结合或逃避 BTN3A3 限制因子的突变。已知 PB2627 结构域内的特定突变,如 PB2E627K 和 PB2M631L 是导致这些适应的因素。MxA 是一种先天免疫蛋白,可以抑制人畜共患甲型流感病毒(IAVs)的复制。
有研究报道,人类适应的 IAVs,包括 H1N1 大流行病毒A/Hamburg/4/2009 (pH1N1),通过适应性氨基酸逃避 MxA 限制。然而,禽类 IAVs,包括 H5N1 分支 2.3.4.4b 分离株和人类高致病性 H5N1 分离株 A/Thailand/1(KAN-1)/2004,缺乏这些介导 MxA 逃避的氨基酸。
关于研究
本研究调查了 MxA 是否限制了哺乳动物 H5N1 分支 2.3.4.4b 分离株的人畜共患感染。首先,研究人员检测了 MxA 对从芬兰毛皮农场分离的蓝狐 H5N1 和白貂 H5N1 病毒、波兰的猫 H5N1 病毒和美国的牛 H5N1 病毒的抗病毒活性。
以典型的 HPAI H5N1 KAN-1 病毒和人 pH1N1 病毒作为对照。在活性过表达 MxA 的MDCK (MDCK-MxA) 细胞中,所有 H5N1 2.3.4.4b 分离株和 KAN-1 的生长均受到抑制。相比之下,病毒复制在 MxA 失活的细胞中达到峰值滴度。pH1N1 病毒在 MDCK-MxA 细胞中的复制率略低。
接下来,将缺乏功能性 Mx 蛋白的 C57BL/6 (B6) 小鼠和表达人 MxA 的转基因小鼠经鼻接种 KAN-1、pH1N1 或哺乳动物 H5N1 分支 2.3.4.4b 分离株。感染 3 天后,转基因小鼠和 B6 小鼠的 pH1N1 肺滴度相当,而 KAN-1 在转基因小鼠中的复制率比 B6 小鼠低 3000 倍以上。
值得注意的是,在转基因小鼠中,分支 2.3.4.4b 分离株的病毒复制率下降了 100 倍。此外,转基因小鼠临床健康,无疾病迹象,而 B6 小鼠表现为嗜睡,驼背,毛皱。先前的研究报道,一些大流行性禽流感病毒通过禽类病毒蛋白与哺乳动物适应性病毒聚合酶组分或核蛋白(NP)的重配克服了 MxA 限制。
因此,研究小组评估了替换 NP 或聚合酶成分是否会使 H5N1 高致病性禽流感聚合酶复合物具有抗药性。他们观察到,当牛 H5N1 NP 在 MxA 存在下重组牛 H5N1 聚合酶复合体时,病毒聚合酶活性得到了强有力的抑制。相比之下,用 pH1N1 NP 重组牛 H5N1 聚合酶后,未观察到 MxA 的抑制作用。有趣的是,通过取代人类适应性聚合酶酸性(PA)组分实现了部分逃避 MxA 限制,而聚合酶碱性1(PB1)或 PB2 组分没有表现出这种效果。
最后,研究小组评估了猪、雪貂和奶牛 Mx1 蛋白对不同病毒聚合酶复合物的抗病毒活性,强调了宿主特异性 Mx1 蛋白在病毒复制动力学中的作用。他们观察到牛和猪 Mx1 蛋白对 HPAI H5N1 聚合酶有抑制作用,但对 pH1N1 聚合酶没有抑制作用。雪貂 Mx1 缺乏抗病毒活性,强调了 Mx1 功能在物种间的可变性。
研究结论
研究结果表明,人 MxA 限制了流行的哺乳动物 H5N1 分支 2.3.4.4b 分离株。然而,这种限制在转基因小鼠中不太明显,这表明病毒聚合酶的适应可能使部分逃避了 MxA 限制。加强对哺乳动物疫情和宿主特异性 Mx1 活动的监测,有助于及早发现潜在的 Mx1 逃避型变异,为公共卫生提供重要预警。
期刊参考
Ankerhold J, Kessler S, Beer M, et al. Replication Restriction of Influenza A(H5N1) Clade 2.3.4.4b Viruses by Human Immune Factor, 2023–2024. Emerging Infectious Diseases, 2025. DOI: 10.3201/eid3101.241236, https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/31/1/24-1236_article
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