德州奶牛 H5N1 病毒：复制、致病性与免疫逃逸的深度剖析

研究人员对比德州奶牛 H5N1 病毒与历史毒株，发现前者复制、致病及免疫逃逸能力更强，为防控提供依据。

　　### 禽流感病毒背后的危机与探索
在自然界的病毒 “舞台” 上，禽流感病毒一直是备受瞩目的 “危险角色”。自 1997 年起，高致病性禽流感（HPAI）A 病毒，尤其是 A/goose/Guangdong/1/1996（H5N1）谱系的病毒，频繁在禽类中引发灾难性疫情，还时不时跨越物种屏障，感染哺乳动物，甚至人类，这无疑给全球公共卫生安全拉响了警报。

2024 年 3 月，美国德州奶牛场爆发的 HPAI 疫情，更是开启了这场病毒危机的新篇章。此次疫情波及近 900 个奶牛场，还导致至少 39 人感染。受感染的奶牛出现采食量下降、反刍时间减少、轻微呼吸道症状、嗜睡、脱水，牛奶产量和品质也大打折扣。更令人担忧的是，奶牛乳腺组织极易受到 HPAI 病毒的侵袭，引发病毒性乳腺炎，受感染的牛奶中含有大量病毒，可能成为病毒传播的 “帮凶”。此前，牛通常被认为很少感染流感病毒，此次疫情打破了这一认知，而且许多农场还出现了家禽和家猫等动物的死亡，推测它们可能是因食用了受污染的生牛奶而感染。

随着疫情迅速蔓延至美国 16 个州，65 人感染 H5 流感，其中 39 例与感染奶牛有关，23 例与接触感染家禽有关。尽管目前多数人类感染病例症状较轻，但病毒在奶牛群体中的持续传播，为其适应哺乳动物宿主、提高传播能力创造了 “温床”，还可能与人类流感病毒发生重配，增加了大流行的风险。

为了深入了解这一威胁，来自美国德克萨斯大学医学分校（University of Texas Medical Branch）的研究人员开展了一项关键研究，旨在探究奶牛 HPAI A（H5N1）病毒的生长特性、宿主 - 病原体相互作用，以及其潜在的免疫逃逸机制。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们认识和应对这一病毒威胁提供了重要线索。

研究的技术 “武器库”

研究人员在实验过程中运用了多种关键技术。在细胞实验方面，他们培养了多种细胞系，包括人肺上皮细胞（A594、Calu-3）、人肺成纤维细胞（MRC5）、犬肾上皮细胞（MDCK）和牛肾上皮细胞（MDBK），用于研究病毒在不同细胞中的生长特性。在动物实验中，选用 8 周龄的 BALB/c 小鼠和 16 周龄的 C57BL/6 小鼠，通过滴鼻或灌胃的方式接种病毒，监测小鼠的发病率、死亡率、体重变化等指标。同时，采用组织病理学和免疫组化技术，对小鼠的肺和脑等组织进行分析，观察病毒感染引起的组织损伤和病毒抗原的分布。此外，利用病毒滴定技术测定病毒滴度，通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测细胞因子的表达水平，以此探究病毒与宿主免疫系统的相互作用。

研究成果 “大揭秘”

1. 病毒生长能力的较量：研究人员将从德州病牛分离出的 HPAI A（H5N1）毒株 A/cattle/Texas/56283/2024（cattle-HPAI）与经典禽源毒株 A/whooper swan/Mongolia/244/2005（M244/05）进行对比。在体外实验中，cattle-HPAI 在大多数细胞系中，尤其是人肺细胞系中，展现出比 M244/05 更快的生长速度和更高的病毒滴度。在感染 48 小时后，cattle-HPAI 在人肺细胞系中的病毒滴度比 M244/05 高出约 100 倍，这表明 cattle-HPAI 在人体细胞中的适应性更强，可能对人类健康构成更大威胁。
2. 小鼠体内的致病性差异：在小鼠模型实验中，cattle-HPAI 表现出极高的致病性。其半数致死剂量（MLD₅₀）仅为 2.5 TCID₅₀，感染后疾病进展迅速，多数小鼠在感染后第 4 天死亡。相比之下，M244/05 的 MLD₅₀为 147 TCID₅₀，死亡时间较晚。通过口服感染实验发现，cattle-HPAI 经消化道感染小鼠后，同样具有较高的致病性，80% 的小鼠出现疾病症状并死亡，不过感染动力学与呼吸道感染有所不同，死亡时间更为分散。
3. 病毒在组织中的 “行踪”：研究人员进一步探究了病毒在小鼠体内的组织嗜性和复制动力学。通过对感染小鼠的肺和脑进行检测，发现 cattle-HPAI 在感染后 2 天就能在小鼠肺部达到较高病毒滴度，4 天时滴度高达 10⁸ TCID₅₀/g 组织；同时，该病毒能快速侵入小鼠大脑，2 天时在部分小鼠大脑中被检测到，4 天时所有小鼠大脑中的病毒滴度都达到约 10⁷ TCID₅₀/g。而 M244/05 在肺部的复制速度较慢，在大脑中的复制更是有限，感染后 8 天才在少数小鼠大脑中检测到较低水平的病毒。
4. 组织损伤与细胞因子的 “反应”：对感染小鼠的组织进行病理学分析发现，cattle-HPAI 感染的小鼠肺部出现严重充血、水肿和血管渗漏，但在感染早期没有明显的炎症细胞浸润；而 M244/05 感染的小鼠肺部则出现呼吸上皮细胞死亡和炎症细胞浸润。在大脑中，cattle-HPAI 感染导致明显充血，而 M244/05 感染在早期没有明显病理变化，直到感染后 8 天才出现轻微炎症。通过 RT-qPCR 检测细胞因子表达发现，cattle-HPAI 感染后，小鼠肺和脑组织中的抗病毒细胞因子（如 I 型干扰素 IFNα、IFNβ）和促炎细胞因子（如 TNFα、IL-6）在转录水平上迅速上调，而 M244/05 感染后细胞因子的上调则相对延迟或减弱。
5. 免疫逃逸机制的探索：为了解释 cattle-HPAI 的高致病性和快速复制能力，研究人员对其免疫逃逸机制进行了研究。他们发现，当在 Calu-3 人肺上皮细胞中过表达维甲酸诱导基因 I（RIG-I）和黑色素瘤分化相关基因 5（MDA5）时，M244/05 的病毒产量显著降低，而 cattle-HPAI 的产量不受影响。这表明 cattle-HPAI 能够逃避 RIG-I 和 MDA5 介导的干扰素免疫反应，可能通过拮抗相关信号通路来实现免疫逃逸。

研究的重要意义与展望

这项研究全面揭示了德州奶牛 H5N1 病毒（cattle-HPAI）的生长特性、致病性和免疫逃逸机制。研究结果表明，cattle-HPAI 在体外和体内都具有较强的生长和复制能力，对小鼠具有高致病性，且能逃避宿主的部分免疫反应。这一研究成果为我们理解 H5N1 病毒在哺乳动物中的传播和致病机制提供了重要依据，有助于公共卫生部门制定更有效的防控策略，应对潜在的病毒大流行风险。

然而，目前不同 HPAI A（H5N1）分离株的致病性存在差异，其分子决定因素和潜在机制仍有待进一步研究。未来，研究人员需要深入探究这些差异，明确病毒适应哺乳动物宿主的关键因素，为开发针对性的治疗方法和疫苗奠定基础，从而更好地保护人类和动物的健康。