甲型流感病毒的研究进展

辛潇，吴怡

(1.沈阳医学院基础医学院2008级临床医学英文29班，辽宁 沈阳 110034;2.病原生物学教研室)

甲型流感病毒感染包括野生鸟类、驯养家禽、猪、马和人等温血动物。通过转换宿主，在新宿主体内变异产生新类型的毒株。在变异过程中，产生了甲型流感病毒的新抗原，使人群对其普遍敏感，从而导致流感的广泛流行。有关流感流行的记录已超过百年，流行的间隔约为40年［1］。从中世纪开始的流感大流行，表现出周期性、季节性和区域性流行，50%或更多的人在一年内被感染，甚至导致死亡［2］。自1500年，已经出现了至少14次的流感大流行。在1876年发现微生物后的135年间，先后于1889、1918、1957、1968、1977和2009年间发生了多次世界大流行［3－5］。采用分子生物学技术，通过反转录聚合酶链反应 (RTPCR)将1918年流行的流感病毒扩增基因，然后测序获得完整的基因组序列，之后人们花费了10年的时间在实验室重构序列［6－7］。2009 年H1N1［8］流感和不断发展变化的中的H5N1禽流感，增加了了解流感病毒的重要性。本文对甲型流感病毒的起源、变异过程和发展趋势进行综述。

1 甲型流感病毒命名

流感病毒属于正粘病毒科 (orthomyxoviridae)，有包膜、分节段基因组的单负链RNA病毒。根据核蛋白和包膜内侧面的M1蛋白的抗原性将流感病毒分甲 (A)、乙 (B)、丙 (C)三型。甲型流感病毒再根据包膜表面血凝素 (hemagglutinin，HA)和神经氨酸酶 (neuraminidase，NA)两种刺突的抗原性分若干亚型，目前包括H1～H16亚型，NA包括N1～N9亚型，甲型流感病毒所有亚型均存在于禽类，在禽类宿主中传播，或来源于禽类宿主，但也能感染各种各样的温血动物，包括人类、猪、马、狗、猫和其他哺乳动物。故可以把禽类的流感病毒理解为人流感病毒的“保存库”［9］。甲型流感病毒的亚型是把HA和NA列在一起命名的。

2 流感病毒的基因变迁

多年的研究结果表明:1918年的流感病毒有一个禽类样基因组;1957年流感病毒的HA、NA和RNA聚合酶 (PB1)三个基因被禽类样基因取代;1968年仅HA和PB1被禽类样基因取代。2009年以A/California/04/2009分离株为代表，对其整个基因组序列的进一步分析发现，此次流行的病毒株包含来自中北美和欧亚两种猪流感病毒的混合体，并未发现其具有典型的人流感和禽流感病毒特征。先前报道的本次新型流感病毒集中呈现了猪流感病毒、人流感病毒和禽流感病毒的特征，是来自猪、人和禽类等多物种来源的流感病毒杂交体的说法值得商榷［10］。

3 流感的发展历史

用现代标准来确定流感流行，表明大约每36年出现一次流行。这些流行可能不是随机出现的，而是遵循一定的周期，这个周期与呼吸性疾病的高发病周期有关。

3.1 西班牙流感 (1918～1919) 是人类历史上的一次最致命事件，使全球大约5亿甚至更多人感染［11］。病原体是H1N1流感病毒，也是现在在人群中流行的所有甲型流感病毒的起源病毒。高死亡率与并发肺炎有关，但是产生如此致命结果的病理机制仍然不完全清楚。这次流感的流行病学特点是在第一年中出现3次波浪 (图1)和“W”形，高死亡率的年龄特征以青壮年为主 (图2)［11］。

图1 西班牙流感期间流感死亡死亡调查

图1的数据来自布雷斯劳、西里西亚 (现在的弗罗茨瓦夫)，为1918年6月到1922年12月期间每个月的流感死亡率提供了证据。该图显示了1918～1919年三次“波形”的标记 (W1，W2，W3)以及爆发后前三年1919～1920(R1)，1920～1921(R2)和1921～1922(R3)每年冬季流行后再发死亡率的标记。

图2 流感死亡病例与年龄相关性

图2反映西班牙流感期间，流感死亡率与年龄因素相关性。20～40岁青壮年死亡率的波峰显而易见。

资料显示1918年的流感病毒尚不清楚是来源于哪种动物［12］。流感病毒从禽类到人类的过程是否是直接的，是否还有中间动物宿主的过程，还是在先前人类中传播的流感中逐渐适应的，仍需要进一步研究。

1918年流感的特征是很多社区的致病率在25%～40%之间，尽管在大范围人群 (97%～99%)中绝大多数是自限性的，局限于呼吸道，但也有很高的比例可转变为严重的肺炎并发症。

3.2 亚洲流感 (1957～1958) 1957年至1958年出现的流感病毒是1918年H1N1流感病毒获得了3个新的基因片段而产生的。这3个基因编码了两种表面蛋白，禽类样病毒的H2和N2亚型。原有的PB1聚合酶基因也被禽类样基因节段所取代。但是在什么宿主体内发生的基因重组仍然未知。

3.3 香港流感 (1968～1969) 1968年至1969年的H3N2流感(“香港流感”)是由原来流行的病毒“更新”而来的，这种病毒是通过HA和PB1与禽基因的重配产生。在东南亚传播时，同1957年流感相比，其杀伤力温和一些，病毒呈地方性流行或散发，至2009年在全球已经流行了41年。

对H3N2病毒分析表明H2基因被禽类样H3基因重配取代，PB1聚合酶基因节段也被禽类样PB1重配取代。其余的6个基因节段，包括NA基因节段，被保存下来。流感相对的温和性是因为保留了原先流感病毒的NA，很多人获得了部分免疫力。针对NA的抗体，不能防止感染，只能限制病毒复制和疾病的持续时间与严重程度。

3.4 2009年猪流感 2009年的流感是21世纪首次流感大流行。首发病例是2009年3月在墨西哥首次从人体中检测到A/H1N1流感病毒，认为是新型H1N1流感病毒，随后在美国也有相同的病例。据世卫组织最新数据，全球有186个国家报告了甲型流感确诊病例，截至2011年4月9日出现14 142个死亡病例。分析比对已报道的22株病毒序列，各地分离株的核苷酸序列同源性达99%以上，属于同一株病毒。对HA和NA基因进行分析，确认引起本次疫情的病原体属于A/H1N1流感病毒。该病毒包含来自中北美和欧亚两种猪流感病毒的混合体组合较为独特的基因片段。

3.5 H5N1禽流感 自1996年以来，在野生家禽和驯养家禽中不断传播的H5N1高致病性禽流感病毒已经导致了人的反复感染，正在流行的H5N1高致病性禽流感 (HPAI)病毒进入家禽体内，引起家禽的兽疫流行病，并于2003年之后大范围传播。这些禽类流行病中的一部分是以人感染为主要特点，并有死亡病例报告［13］。

H5N1病毒变异快，东南亚流行的H5N1高致病性禽流感病毒是1996年起出现遗传和抗原性演变，包括H5N1的抗原漂移、其它禽流感病毒的重配。同时，H5N1高致病性禽流感病毒的适应性与驯养鸭子无症状的地方性感染有关，可能有助于家禽的继续感染，这导致了人类被暴露在地方流行性动物病的环境中，关于H5N1流感病毒是否在朝着适应人类的方向演化还需要进一步研究。

4 流感的预测及防治

没人预测到2009年H1N1流感病毒的出现，自1997年，H1N1和H3N2流感病毒在全世界范围内传播，并引发季节性流感，此外，最新的资料已清楚的显示人类流感病毒的演变，不仅是通过逐渐的抗原漂移，而且通过病毒的重配，创造了病毒基因节段的新格局。2009年H1N1流感病毒是取代H3N2，还是与它们一起流行尚不得而知。使用流感疫苗，能否增加或减少以后流感的风险，或影响下一次流感病毒的HA或HA亚型，还需要时间考证。H1和H3病毒共同流行了30年。目前的文献表明H1、H2或H3病毒有流行潜力，下一次的流行是否是其中一种如H2病毒或同时传播，目前没有资料能够回答这个问题;在过去的几十年里，关于流感的病原学的资料已经被修改许多，重新研究这个问题是很重要的。

我们怎样能阻止或控制未来流感的流行?快速、大范围的流感监视、具有开放性国际交流的网络和资料共享是一个最明显的需求。这种监视行为也需要包括对人、驯养动物、野生禽类的监视。预防流感病毒在人或动物相互接触中传播的措施，最关键的是了解禽流感病毒在人体内是如何演化发展到具有持续传播的途径。因此，在全球范围内开展禽流感病毒遗传多样性的监视以及全基因组测序是必要的，这种测序不仅应包括禽类完整的基因组，而且包括哺乳动物品系的基因组，以便来探索宿主适应性的多基因特性。

目前为止，疫苗和抗病毒药剂靶向针对了三种流感包膜蛋白:HA、NA和M2离子通道蛋白。需要研制新类型的抗流感病毒药品，干扰流感病毒的生产过程，并且进一步探索用被动免疫疗法的途径来治疗严重的流感病例［14］。

［1］ Taubenberger JK，Hultin JV，Morens DM.Discovery and characterization of the 1918 pandemic influenza virus in historical context［J］.Antivir Ther，2007，12(4 Pt B):581 －591.

［2］ Simonsen L.The global impact of influenza on morbidity and mortality［J］.Vaccine，1999，17(Suppl1):S3－S10.

［3］ Taubenberger JK，Morens DM.Pandemic influenza—including a risk assessment of H5N1 ［J］.Rev Sci Tech，2009，28:187－202.

［4］ Morens DM，Fauci AS.The 1918 influenza pandemic:insights for the 21st century［J］.J Infect Dis，2007，195:1018－1028.

［5］ Morens DM，Taubenberger JK，Fauci AS.The persistent legacy of the 1918 influenza virus［J］.N Engl JMed，2009，361:225 －229.

［6］ Tubenberger JK，Morens DM.1918 Influenza:the mother of all pandemics［J］.Emerg Infect Dis，2006，12:15 －22.

［7］ Taubenberger JK，Reid AH，Fanning TG.Capturing a killer flu virus［J］.Sci Am，2005，292:48－57.

［8］ Webster RG，Govorkova EA.H5N1 influenza-continuing evolution and spread［J］.N Engl JMed，2006，355:2174－2177.

［9］贾文祥.医学微生物学［M］.第2版.北京:人民卫生出版社，2010:300.

［10］沃恩康，吴海波，王怡婷，等.新发A/H1N1流感病毒的分子生物学特征［J］.浙江省医学科学院学报，2009，77:17.

［11］ Jeffery K，Taubenberger MD，David M.Influenza，The Once and Future Pandemic.The science of influenza，2010，125:16 －26.

［12］ Taubenberger JK，Reid AH，Lourens RM，et al，Fanning TG.Characterization of the 1918 influenza virus polymerase genes［J］.Nature，2005，437:889 －893.

［13］ Alexander DJ.Avian influenza viruses and human health ［J］.Dev Biol(Basel)，2006，124:77－84.

［14］ Yoshida R，IgarashiM，Ozaki H，et al.Cross-protective potential of a novelmonoclonal antibody directed against antigenic site B of the hemagglutinin of influenza A viruses ［J］.PLoSPathog，2009，5:e100.