研究背景
高致病性禽流感病毒 H5Nx 鹅/广东谱系于 1996 年在中国出现，是一种属于正粘病毒科的甲型流感病毒 (IAV)。该病毒谱系最初仅在家禽中检测到，2002 年在野鸟中也检测到了该病毒。该病毒经常与其他流感病毒重配，血凝素基因仍然是定义该病毒遗传谱系的唯一基因。H5N1 在家禽中引起了高发病率和死亡率，仅在美国就导致超过1亿只鸟死亡这种后果严重的全人畜共患病原体的持续和广泛传播令人担忧，对动物和公众健康构成了重大威胁。除了对家养和野生禽类造成毁灭性后果外，高致病性禽流感 H5N1 病毒进化枝 2.3.4.4b 溢出效应还在多种哺乳动物中被发现。在此报告了高致病性禽流感 H5N1 病毒进化枝 2.3.4.4b 向奶牛的蔓延，并描述了在美国四个州的九个受影响农场进行的临床、病理学和流行病学调查的结果。
论文标题：Spillover of highly pathogenic avian influenza H5N1 virus to dairy cattle
论文链接：DOI: 10.1038/s41586-024-07849-4
研究结果
结果1：H5N1 病毒的多物种检测
对从农场 1 至 9 采集的样本进行了诊断调查。首先，对农场 1 的十头患病奶牛的鼻拭子、血清和血液白膜进行病毒宏基因组测序。通过 rRT-PCR 对从 1 至 9 号农场的奶牛身上采集的多种样本类型（n = 331）进行检测，结果显示在鼻拭子（47 份中的 10 份）、全血（25 份中的 3 份）和血清（15 份中的 1 份）中偶尔检测到病毒 RNA，而在牛奶中检测最频繁（192 份中的 129 份）。牛奶样本的病毒 RNA 载量始终是所有检测样本中最高的。
结果2：奶牛传染性病毒的脱落
对农场 1、2 和 3 的牛奶样本进行了病毒分离和定量分析。从农场 1 和 2 的 10 头奶牛的混合牛奶样本颗粒中分离出传染性高致病性禽流感 H5N1 病毒。总体而言，在临床动物的牛奶样本中检测到病毒脱落的频率高于非临床动物，且RNA病毒载量较高。临床动物在鼻拭子和尿液中脱落病毒的频率较低，在粪便中未检测到病毒RNA。在非临床动物中，在 19 个鼻拭子中的 6 个和 8 个尿液样本中的 4 个中检测到了病毒 RNA，表明存在亚临床感染。
结果3：H5N1乳腺趋向性
感染奶牛的组织学检查发现明显的变化，包括中性粒细胞和淋巴浆细胞性乳腺炎，管状腺泡结构明显消失，乳腺多个小叶中充满中性粒细胞和细胞碎片。通过原位杂交（ISH）和免疫组织化学（IHC）在患病奶牛的乳腺和患病猫的大脑（大脑、小脑和脑干）中检测到了明显的病毒RNA和抗原。在乳腺中，病毒RNA和抗原存在于肺泡泌乳上皮细胞和腺泡间隙中。
结果4：重配型 H5N1 病毒的溢出
为了识别潜在的亲本基因型并确定导致B3.13基因型出现的最近的共同祖先，使用2020年至2024年期间获得的甲型流感病毒序列进行了贝叶斯进化分析抽样树(BEAST)和TreeSort排序。该分析表明，B3.13 基因型病毒在 2024 年 1 月首次在鸟类和哺乳动物物种中发现之前就获得了 PB2 和 NP 基因片段。
结果5：H5N1 B3.13 基因型的系统基因组学
基于串联全基因组的系统发育分析表明，来自农场 1 至 9 的所有序列，包括从野生鸟类、奶牛和其他哺乳动物中获得的序列，形成了一个大的单系谱系。值得注意的是，这些密切相关序列的系统发育群并不总是由来自同一农场的序列形成。从农场1和3、农场1和8以及农场7和9的牛群中获得的序列形成的系统发育分支表明这些农场中的病毒之间存在密切的遗传关系，并且病毒可能在农场之间传播。同样，从农场2的地点1和2的牛群中获得的序列形成单系簇，表明病毒在这两个地点共同传播。
结果6：H5N1 病毒在农场之间的传播
根据串联全基因组序列、农场位置和样本采集日期推断系统发育关系和扩散途径，以重建农场之间HPAI病毒的假设扩散轨迹。从农场2回收的病毒序列来自两个不同的生产地点（1和2，相距约50公里），形成了两个系统发育簇，每个簇都包含来自两个地点的序列，证实了病毒在这些场所之间的传播。对从农场2回收的HPAIH5N1序列进行系统地理分布分析表明地点1可能是病毒的来源。
