研究进展丨高福院士团队揭示牛传播H5N1禽流感病毒的跨种间传播机制

学术   2025-01-26 18:00   北京  





 前  言 

甲型高致病性禽流感(HPAI)(H5N1)病毒的持续传播,尤其是 2.3.4.4b分支毒株,对动物和公共卫生构成重大威胁。最近在牛中爆发的疫情凸显了对跨物种传播和人畜共患溢出的担忧。


2025年1月22日,中国科学院微生物研究所高福、Song Hao、首都医科大学王宁利、Sun Lei共同通讯在Cell在线发表题为“Receptor binding, structure, and tissue tropism of cattle-infecting H5N1 avian influenza virus hemagglutinin”的研究论文,该研究报道了牛感染H5N1禽流感病毒血凝素的受体结合、结构和组织趋向性。







甲型流感病毒(IAVs)是对动物和人类健康的重大威胁,会导致年度季节性流行、偶发性禽流感爆发,在严重情况下,还会导致大流行。根据两种表面糖蛋白(血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA))的抗原特性,IAVs可分为亚型。HA负责病毒与宿主细胞受体的结合。NA有助于从受感染的细胞中释放新的病毒颗粒,分为11种亚型,这些HA和NA亚型的组合定义了特定的IAV亚型,如H5N1。由于其在鸟类中的高致病性和对人类的潜在威胁,已经引起了相当大的关注。人类季节性IAV主要与α2-6-连接的唾液酰聚糖(人类受体)结合,而禽流感病毒(AIV)更喜欢α2-3-连接的唾液酰聚糖(鸟类受体)。由HA蛋白控制的受体结合特异性对于IAV宿主适应至关重要。HA受体结合位点(RBS)的突变可以改变结合特性,导致受体偏好的改变并影响种间传播。因此,对AIV进行警惕性监测并对其进行评估。

牛H5N1病毒爆发所带来的公共健康风险在受感染的奶牛场工人的报告中得到了强调,其中一些人出现结膜炎或呼吸道症状。最近进行的研究评估了牛H5N1病毒在哺乳动物模型(包括小鼠和雪貂)中的复制、致病性和传播性,并发现牛H5N1病毒可以全身传播,包括传播到乳腺。值得注意的是,牛H5N1病毒被发现与人类上呼吸道中α2-6连接的唾液酰聚糖结合,并在雪貂中表现出低效传播,只有四分之一的雪貂接触血清。这些发现表明,牛H5N1病毒具有可能促进哺乳动物感染和传播的特征,有可能导致人类传播和暴发。

机理模式图(图源自Cell


该研究发现来自牛感染H5N1病毒的血凝素(HA)蛋白已经与类人α2-6 连接受体获得了轻微的结合,同时仍然表现出对禽样α2-3 连接唾液酸受体的强烈偏好。免疫组化染色显示 HA 与牛肺和乳腺组织结合,与临床观察一致。HA 还能有效地与人类结膜、气管和乳腺组织结合,表明存在人类传播的风险,尤其是在结膜炎病例中。这种 H5HA 与 α2-3 或 α2-6 受体复合物的高分辨率冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 结构阐明了其受体结合特性的分子机制。这些发现表明,牛H5N1病毒不仅有可能感染人类乳腺组织,而且可能遵循与牛相似的组织嗜性。这种组织特异性结合可能是在牛和人类中观察到的临床表现的基础,加强了对牛H5N1作为潜在人畜共患病威胁的持续监测的需要,甚至是对潜在疫情的关注。

参考消息:
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00048-0

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来源:《iNature》




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