PNAS | 徐州医科大学王文世研究团队发现大鼠戊型肝炎病毒的细胞结合性是其人畜共患传播给人类的关键决定因素

2024-11-13 16:36   江苏  

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iNature


一般来说,所有引起人类感染的乙型肝炎病毒(HEV)变种都属于Paslahepevirus属(HEV-A)。然而,自2018年以来,鼠类乙型肝炎病毒(rat HEV)感染人类的病例逐渐增多,挑战了这一传统观念,并带来了日益严重的健康威胁。

2024年10月28日,徐州医科大学王文世,潘修成,郑葵阳,郭虹波和香港大学Siddharth Sridhar共同通讯在PNAS(IF=9.4)在线发表题为Cell binding tropism of rat hepatitis E virus is a pivotal determinant of its zoonotic transmission to humans的研究论文,该研究调查了不同乙型肝炎病毒物种的跨种潜力以及它们可能的交叉保护关系。作者发现,鼠类HEV病毒样颗粒(HEVVLPs)能够高效地结合到人类肝脏和肠道细胞/组织上。此外,鼠类HEVVLPs和有感染性的鼠类HEV颗粒在结合后能够穿透细胞膜并进入人类靶细胞。相比之下,雪貂HEVVLPs表现出微弱的细胞结合和进入能力,而蝙蝠HEVVLPs和鸟类HEVVLPs则没有表现出结合和进入的能力。基于结构的三维映射分析显示,鼠类HEV的表面刺突域对细胞结合至关重要。抗原图谱分析表明,鼠类HEV与HEV-A有部分交叉反应。
有趣的是,HEV-A感染患者的血清或接种过人类HEV疫苗Hecolin®的个体血清对鼠类HEVVLPs与人类靶细胞的结合提供了部分交叉保护。总结来说,病毒衣壳与细胞受体之间的相互作用调控了不同乙型肝炎病毒物种的不同跨种潜力。不同乙型肝炎病毒物种的抗原图谱和血清学交叉反应的系统性特征为开发特异性诊断和针对鼠源性乙型肝炎病毒感染的保护性疫苗提供了宝贵的见解。

乙型肝炎病毒(HEV)是全球最常见的病毒性肝炎病因,每年估计有2000万感染病例和约6万人死亡。在资源有限的地区(例如难民和境内流离失所者),乙型肝炎疫情定期爆发,构成重大的 гуманитар危机。在发达国家,HEV通常引起动物源性食源性感染。乙型肝炎在孕妇和有既往肝病的患者中可能会加重,导致严重的并发症和高死亡率(在某些流行地区,HEV-1和HEV-2的死亡率可高达45%)。
与其他所有人类肝炎病毒不同,HEV是唯一的动物源性病毒。HEV属于Hepeviridae家族,分为两个亚科:Orthohepevirinae和Parahepevirinae。Orthohepevirinae包括四个属,这些属在系统发育上彼此不同,并且有不同的宿主范围。这些属包括Paslahepevirus(称为HEV-A,包括八种基因型HEV-1至HEV-8,分布于人类、猪、鹿、獴、兔和骆驼等宿主),Avihepevirus(称为HEV-B,主要感染鸟类),Rocahepevirus(称为HEV-C,主要感染老鼠、大带鼩、亚洲麝鼩、雪貂和貂),以及Chirohepevirus(称为HEV-D,主要感染蝙蝠)。传统上,人类的乙型肝炎疾病被认为是由Paslahepevirus属引起的,这些变种包括动物源性(如HEV-3和HEV-4)和非动物源性(如HEV-1和HEV-2)菌株。
然而,自2018年以来,越来越多的乙型肝炎病例与鼠源性乙型肝炎病毒(鼠类HEV)感染有关,并且最近西班牙发现两名患有急性肝炎的儿童感染了鼠源性乙型肝炎病毒。这表明鼠类HEV(属于Rocahepevirus的HEV-C1谱系)可以跨越物种屏障,在人类中引发动物源性感染。相比之下,目前尚未报告与Avihepevirus或Chirohepevirus相关的人类感染。不同HEV物种的动物源性潜力引发了公众卫生的高度关注。不同HEV物种似乎具有不同的动物源性传播潜力,但其潜在机制仍然未知。

HEV A-D VLPs细胞结合能力的表征(图片源自PNAS

病毒进入是宿主特异性和跨物种传播能力的首要决定因素。此过程由病毒粒子与细胞膜上受体的特异性结合启动。在感染宿主中,HEV粒子有两种形态。一般来说,裸露的非包膜病毒粒子(nHEV)被排泄到粪便中,介导宿主间的传播,而拟包膜病毒粒子(eHEV)则在血液中循环,传播病毒至宿主的其他部位。与eHEV相比,nHEV具有更高的感染性,因为它在细胞附着的效率上要高10倍。有趣的是,最近有报告称,nHEV也能在感染患者的血浆中被检测到,表明nHEV可能同时介导宿主间和宿主体内的传播。作者假设,nHEV通过与细胞受体的直接相互作用进入细胞,是宿主特异性和跨物种传播的关键因素之一。

在该研究中,作者旨在理解不同HEV物种的动物源性潜力背后的机制。HEV在细胞培养中的生长能力较差。因此,作者利用HEV衣壳蛋白ORF2在体外组装病毒样颗粒(VLPs)的优势。这些VLPs被认为在结合和穿透宿主细胞方面模拟活病毒,是研究病毒进入的良好模型。因此,作者为所有HEV物种生成了VLPs,并在多个细胞系和人类肝脏及肠道组织切片中比较评估了它们的宿主特异性。令人惊讶的是,鼠类HEV(HEV-C1)的VLPs能够高效、特异性地结合人类肝脏和肠道细胞/组织。此外,HEV-C1 VLPs在结合后能穿透细胞膜并进入目标细胞。通过感染性鼠类HEV颗粒进一步确认了这一观察结果。

相比之下,雪貂HEV VLPs的细胞结合和进入能力较弱,而蝙蝠HEV VLPs和鸟类HEV VLPs则没有表现出结合和进入能力。抗原图谱分析表明,鼠类HEV与HEV-A存在部分交叉反应。更有趣的是,HEV-A感染患者的血清、HEV-A疫苗Hecolin®免疫个体的血清以及免疫过HEV-A的鼠类血清部分抑制了HEV-C1 VLP与人类靶细胞的结合。这些发现揭示了不同HEV物种跨物种传播潜力的机制性见解,并阐明了它们的交叉抗原性关系和血清学反应。


原文链接:
https://doi.org/10.1073/pnas.2416255121


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