低致病性禽流感病毒感染人的机制研究

发布时间：2018-11-13 06:37

【摘要】：流感是由流感病毒所引起的一种急性、高度传染性的疾病。流感病毒属于正黏病毒科,流感病毒属,为有囊膜、分节段的单股负链RNA病毒。根据其NP (Nucleoprotein,核蛋白)和M1(Matrixl,基质蛋白)的抗原性的不同可将其分为A、B、C三种型,其中A型流感病毒的危害最大,曾在过去几十年间数次引起严重的全球疫情。流感病毒表面的HA (Hemagglutinin,血凝素)蛋白介导与细胞表面受体结合及膜融合过程,在流感病毒感染宿主细胞过程中具有重要作用。流感病毒表面HA蛋白与其受体结合特性的转变成为其跨物种传播的先决条件。目前A型流感病毒中只有H1、H2、H3亚型的流感病毒已经适应人,可造成季节性流感或流感大流行,其它亚型偶有散发感染的报道,如H5、H9亚型。自香港1997年暴发人感染H5N1亚型高致病性禽流感事件后,对高致病性禽流感病毒的研究受到了人们的广泛关注,但随着人类与禽的密切接触,许多对禽表现出低致病性的禽流感病毒如2013年暴发在上海的H7N9、台湾的H6N1和江西的H10N8也发生了感染人的病例,这些病毒对人却呈现出高致病性,所以对低致病性禽流感病毒的研究变得就更为重要。 2013年2月,在中国上海出现了第一例人感染H7N9流感病毒的病例,这是国际上首次发现H7N9亚型流感病毒感染人,并造成高致病性的事件。疫情暴发的早期,在上海、安徽两地分离到了两株H7N9流感病毒A/Shanghai/1/2013和A/Anhui/1/2013,两株病毒在HA蛋白序列中共存在8个氨基酸的差异,其中有4个(S138A、G186V、T221P、Q226L)位于其受体结合位点处,安徽株HA中226位为L,具有典型结合人源受体能力的标志。本研究通过表达上海、安徽、以及安徽突变体(226Q)的可溶性HA蛋白,并通过不同方法从病毒和蛋白水平上检测其受体结合特性,发现SH H7N9HA只结合禽源受体,而AH H7N9HA可结合人源受体,同时也保持了较高水平结合禽源受体的特性,AH H7N9226Q HA结合模式同AH H7N9HA相似,结合三种HA蛋白同不同受体复合物的结构分析,表明目前H7N9亚型流感病毒已经获得了结合人源受体的能力,从而使得其跨越物种造成了人的感染,但同时还保持着较高水平的结合禽源受体的特性,又限制了其在人群中的广泛传播；此外Q226L的突变并不是使得H7N9亚型流感病毒获得结合人源受体能力的唯一关键性位点,存在其它的氨基酸替换导致其受体结合特性发生了转变。 2013年6月,在台湾发现了全球首例人感染H6N1亚型低致病性禽流感病例。通过对台湾的H6N1亚型的流感病毒HA序列进行分析,挑选不同阶段的病毒代表株A/duck/Taiwan/0526/72、 A/chicken/Taiwan/A2837/2013和A/Taiwan/2/2013,从病毒和蛋白水平上检测其受体结合特性。结果显示Duck H6N1HA只结合禽源受体,Chicken H6N1HA和Human H6N1HA可同时结合两种受体,但Chicken H6N1HA偏好结合禽源受体,Human H6N1HA偏好结合人源受体,所以根据受体结合特性,台湾地区H6N1亚型流感病毒可分为两个主要时期,即早期结合禽源受体期和后期双受体结合期,而这此感染人的病毒则偏好性结合人源受体；对Chicken H6N1HA两个突变体的受体结合特性研究显示：Chicken H6N1190E228G HA只结合禽源受体,Chicken H6N1186L HA可同时结合两种受体,但偏好结合人源受体,从而表明了186、190、228位氨基酸的变异在H6N1亚型流感病毒受体结合特性转变过程中起到了非常重要的作用,即E190V和G228S的突变可使其获得结合人源受体能力,而P186L的突变可使其偏好性结合人源受体。为了更好的了解低致病性H15N8亚型流感病毒的受体结合特异性,本研究选取了一株H15N8亚型的流感病毒,表达了其可溶性的HA蛋白,并通过糖点阵、表面等离子共振等方法对其受体结合特性做了检测,结果显示H15N8亚型HA蛋白只结合禽源受体,表明目前H15N8亚型流感病毒还不会对人的生命健康构成威胁。综上所述,相对于高致病性禽流感病毒来讲,低致病性禽流感病毒对人类生命健康造成的威胁更大,如果其获得了偏好性结合人源受体的能力(如H6N1亚型),则可能会引起新的流感大流行。本研究通过结构生物学方法,从分子水平上阐明了H7N9、H6N1亚型流感病毒的跨物种传播机制,对流感的防控及流感大流行的预警具有重要的意义。
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【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R511.7

【共引文献】