新兴 H4N1 禽流感病毒人畜共患潜力研究：新突变增强其对人类受体的结合与复制能力

为探究 H4N1 禽流感病毒（AIV）的人畜共患潜力，重庆相关研究人员对野生型及突变株进行研究。结果发现 H4N1 可结合人类受体、在人细胞系中高效复制并致小鼠肺炎，新突变增强其结合与复制能力。该研究为防控 AIV 提供重要依据。

　　流感，这个人们并不陌生的疾病，一旦爆发，便如一阵狂风，迅速席卷人群，给人类健康带来极大威胁。而在流感的众多 “幕后黑手” 中，禽流感病毒（Avian influenza virus，AIV）因其独特的跨物种传播能力，格外引人关注。AIV 包含多个亚型，其中 H4 亚型频繁在野生鸟类和家禽中被检测到。但目前，针对 H4 亚型 AIV 的研究却极为稀少，尤其是 H4N1 亚型的人畜共患潜力，几乎处于未知状态。在全球公共卫生面临重大挑战的当下，深入探究 H4N1 亚型 AIV 的特性，对于预防和应对潜在的流感疫情爆发至关重要。

为了解开 H4N1 亚型 AIV 的神秘面纱，来自重庆市长寿区疾病预防控制中心、重庆市长寿区妇幼保健院、重庆市长寿区人民医院以及重庆市疾病预防控制中心的研究人员，开展了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Virology Journal》上，为我们认识这一病毒提供了关键线索。

在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是基因测序结合生物信息学分析，对病毒的基因序列进行全面解析，探寻其基因特征及突变情况。其次，通过一系列表型实验，如受体结合亲和力评估、免疫荧光测定、不同动物细胞培养的生长动力学分析以及体内致病性研究等，深入探究病毒的特性。在实验过程中，用到了多种细胞系，包括 Madin - Darby 犬肾（MDCK）细胞、人 II 型肺泡上皮（A549）细胞和鸡胚成纤维细胞（DF - 1）等，同时以 BALB/c 小鼠作为动物模型进行实验。

下面来看具体的研究结果：

1. 基因测序和生物信息学分析：在细胞系传代过程中，分离出了具有独特特征的突变株 CS01 - A4 和 CS01 - A7。与野生型 CS01 相比，它们的病毒产量更高、细胞毒性更强。基因测序和氨基酸序列分析显示，CS01 - A4 和 CS01 - A7 的 HA 基因存在 R467Q 替换，CS01 - A7 的 NP 基因还存在 A428T 变化。这些突变位点与病毒的寡聚化界面有关，HA 基因的 R467Q 突变可能在调节病毒与宿主的相互作用中发挥作用。
2. 血凝试验：利用马红细胞（仅含 α_2,3唾液酸）和经唾液酸酶处理的豚鼠红细胞（仅含 α_2,6唾液酸）进行血凝试验，结果表明 H4N1 AIVs 既能结合 α_2,3唾液酸，也能结合 α_2,6唾液酸，即可以同时结合人类和禽类受体。而且，CS01 - A4 和 CS01 - A7 对人类受体的亲和力比 CS01 更高。
3. 固相结合试验：固相结合试验进一步验证了 H4N1 AIVs 的受体结合特异性。结果显示，所有 H4N1 AIVs 都能结合 α_2,3和 α_2,6唾液酸，且对 α_2,3唾液酸有更高的偏好性。同时，CS01 - A4 和 CS01 - A7 对 α_2,6唾液酸的结合能力比 CS01 更强，再次证实了它们对人类受体亲和力的增强。
4. H4N1 的宿主组织嗜性：对人肺和气管组织进行荧光染色发现，H4N1 AIVs 能够结合人气管和肺组织，表明其可以有效地吸附到人类呼吸道组织上。
5. H4N1 在 MDCK 细胞中的生长动力学：研究发现，H4N1 AIV 在 MDCK 细胞中的复制依赖于外源蛋白酶。在添加 2μg/mL TPCK - 胰蛋白酶时，CS01、CS01 - A4 和 CS01 - A7 均能高效复制，且 CS01 - A7 的病毒载量最高，复制效率在达到峰值前显著高于其他两者，细胞病变效应也更早出现。当 TPCK - 胰蛋白酶浓度降低到 1μg/mL 时，三者仍能有效复制，但 CS01 - A7 的复制效率最高。而在无外源蛋白酶时，三者均无法复制，这表明它们的致病性较低。
6. H4N1 在人类细胞和禽类细胞中的生长动力学：将 CS01、CS01 - A4 和 CS01 - A7 接种到 A549 和 DF - 1 细胞中监测生长动力学，结果显示三种病毒株在这两种细胞中都能高效复制，且 CS01 - A7 的复制效率显著高于其他两者，这进一步表明 H4N1 AIVs 对人类存在潜在威胁，且 CS01 - A7 的复制能力更强。
7. H4N1 AIVs 在小鼠中的致病性和复制：接种 H4N1 AIVs 的小鼠体重均出现下降，其中接种 CS01 - A7 的小鼠体重下降更为明显。在接种后 3 天和 6 天，在小鼠的肺、气管和鼻甲中检测到高病毒滴度，且 CS01 - A7 在这些呼吸道器官中的滴度显著高于其他两者。而在肾脏和脑组织中未检测到病毒，表明 H4N1 AIVs 可在小鼠呼吸道内有效复制，但不会在泌尿系统和神经系统中高效复制，致病性较低。
8. H4N1 AIVs 在小鼠中的组织病理学分析：对感染病毒的小鼠肺和气管组织进行石蜡包埋、切片和 HE 染色，结果显示所有 H4N1 AIVs 均引起了呼吸道病理变化，其中 CS01 - A7 导致的病变更为明显。

综合研究结论和讨论部分，本次研究首次揭示了 H4N1 AIV 具有结合人类受体、吸附人类呼吸道组织并在人肺细胞中高效复制的能力，还能在小鼠中诱导肺炎和气管炎症状，这表明其具有潜在的跨物种传播至人类的能力。在体外细胞传代过程中，H4N1 AIV 出现的新突变增强了其对人类受体的结合亲和力、加速了在哺乳动物细胞中的复制动力学并增加了对小鼠的致病性。尽管目前 H4N1 AIV 的致病性较低，但鉴于其在哺乳动物宿主中的流行趋势以及快速突变的能力，H4 亚型 AIVs 可能正在向高致病性形式演变。因此，对各种 AIV 进行严格且持续的监测至关重要，这对于预防和应对潜在的流感疫情、保障全球公共卫生安全具有重要意义。