禽流感的研究进展

禽流感的研究进展谭飞虎，刁小龙，朱玉娟，张尚弟，张连团，祁越，刘卫军，吴頔甘肃农业大学生命科学技术学院，甘肃兰州（730070）E-mail：tanfeihu521@摘要：禽流感（Avian Influenza,AI），1878年首次发现与意大利，目前在美洲、非洲、亚洲、欧洲一些国家广泛发生。

禽流感（AI）是由是由A型禽流感病毒(av ian in fluenza virus,AIV) 引起的禽类烈性传染病，主要在禽类中传播。

AI不仅给世界养禽业造成了巨大的经济损失,而且对人类健康和生命安全构成了严重威胁。

它可通过多种途径传播，且临床症状多样。

本文主要从AIV的结构特征，致病机理，防治措施等方面论述了AIV 的研究进展关键词：禽流感，结构特征，致病机理引言禽流感（Avian Influenza，AI）又名真性鸡瘟、欧洲鸡瘟，1878年首次发现于意大利。

禽流感是由正粘病毒科甲型流感病毒属的A型流感病毒引起的禽类感染和疾病综合症。

禽流感病毒（Avian Influenza Virus，AIV）亚型众多，变异频繁，根据病毒的血凝素（Hemagglutinin, HA）和神经氨酸酶（Neuraminidase，NA）的差异，将A型流感病毒分为不同的血清型，目前已发现16种HA亚型和9种NA亚型。

其分子机制涉及点突变引起的抗原漂移（Antiyentil drife）和不同亚型毒株同源性产生新亚型所引起的抗原转变(Antiyentic shift)。

该病在临床上所表现的症状变化从亚临床感染，重轻度的呼吸系统疾病，产蛋下降到严重的致死性疾病，其严重程度取于病毒的毒株以及被感染禽的种类，日龄和有无并发症等因素。

禽流感病毒仅有H5和H7了两个血清型可引起高致病力禽流感（High Pathogentic Avian Influenza，HPAIV），以突然死亡和高死率为特征，在火鸡和鸡种引起的危害最为严重，常可导致感染鸡群的全军覆没，造成严重的经济损失，所以被国际兽医局列为A类烈性传染病。

1 流感病毒的分类由于禽流感造成的损失巨大，引起国际社会的广泛关注，并对其分类进行了更为详尽的研究。

根据国际病毒分类学（ICTV）第六次分类报告（1995年）规定，正粘病毒科分3个病毒属：A，B型病毒属（Influenza Virus），A,B,C型流感病毒属（Influenza Virus C），类托高土病毒属（Thogotoline Virus），各属的代表中分别为A型流感病毒，C型流感病毒，托高土病毒，但是习惯上仍将A,B,C型流感病毒都归属亚流感病毒属的3个型[1]。

这3个型的流感病毒没有共同的抗原，在内部核蛋白和基质蛋白的抗原性上有很大差异，在致病性和基因结构上也有所不同，其中的A型流感病毒感染的范围最大，危害最大，它可以感染人，猪，马，海洋哺乳动物，禽类等，是人和畜禽呼吸道疾病的重要病原。

而B，C型流感病毒却只能感染人，所以禽流感可感染人类，引起以呼吸系统症状为主的急性传染病，部分患者可发展为全身多脏器功能衰竭而死亡。

2005年1月新英格兰医学杂志上确认了第一例在人与人之间传播的禽流感病例，由于猪既有人类病毒的受体，又具有禽类病素的受体，所以猪可以同时感染两种病毒，并发生重配进而感染人类，这是禽流感病毒传染的最可能途径[ 2 ]。

-1-2 禽流感的流行病史禽流感分为非致病性、低致病性、高致病性禽流感三大类，前两类发病症状较轻，对家禽生命威胁不大，属于温和型禽流感（Mildly Pathogentic Avian Influenza，MPHIV）但高致病性AIV（Highly Pathogentic Avian Influenza Vinus ，HPAIV）一旦暴发，发病率和死亡率都很高，感染的鸡群常常是全军覆没。

[ 3 ]自1878年Pereoncito首次报道意大利鸡群爆发禽流感至今的又一百多年的历史，禽流感呈广泛性传播和全国球性分布，世界范围内许多国家和地区，包括美国、英国、澳大利亚、爱尔兰、比利时、英格兰、荷兰、法国、加拿大、中国等均有禽流感爆发流行的报道，给养禽业造成了很大的经济损失。

禽流感病毒广泛分布于世界范围内的许多家禽，包括鸡、火鸡、珍珠鸡、石鸡、鹧鸪、鸵鸟、鸭、雉、鹌鹑、鸽、鹅和野禽（鸭、鹅、燕鸥、天鹅、鹭、海鸠、海鹦和鸥）。

其中，禽流感对家养的鸡和火鸡危害最为严重，近几年来，感染鸭也出现大量的死亡。

特别自1959年英格兰H5N1，1983年4月美国宾夕法尼亚州发生禽流感，初期发病即死亡较低，未受到足够的重视，病情未得到完全的控制，至半年后病毒突变为HPAIV，此刻美国政府采取紧急措施，共淘汰了1700万羽家禽，耗资8500万元，而消费者更是支出了3.49亿美元用于补贴生产者的损失。

1993年秋墨西哥发生禽流感，在全国蔓延，鸡群死亡率逐渐上升，疫情直到1996年才得以控制，淘汰1800万羽鸡，3000万羽鸡被封锁1.3亿羽鸡紧急接种疫苗。

直接经济损失达10亿美元。

1997年3月香港爆发HPAIV，特区政府耗资1亿港币，扑杀150万只鸡，并出现18人感染禽流感，其中6人死亡，这是世界上首次发生禽流感突破中间屏蔽，直接感人并致死的事件。

2001年香港再度爆发，港政府又出资8000万港币，扑杀250万只鸡。

2003年3—4期间，禽流感袭击了荷兰家禽饲养业，其农业部淘汰了2500万只家禽，几乎占荷兰整个养禽业总量的1/4，损失超过1亿欧元。

2003年底，在韩国首先报道发生禽流感，随后在日本，台湾，越南，泰国等东南亚国家爆发了HPAIV，并有23人因为禽流感而死亡。

自1997年“香港禽流感事件之后”，世界各国将禽流感的研究提升为重点，并采取一系列措施防止疾病的传播。

[ 4 ]3 禽流感的形态特征（图1）[ 5 ]-2-图1 禽流感病毒结构示意图禽流感病毒（AI）一般为球形（图2）[ 6 ]，直径为80～120纳米，但也常有同样直径的丝状形态，长短不一。

病毒表面有10～12纳米的密集钉状物或纤突覆盖，病毒囊膜内有螺旋形核衣壳。

两种不同形状的表面钉状物是HA(棒状三聚体)和NA(蘑菇形四聚体)。

图2 H5N1的电镜照片禽流感病毒结构示意图血凝素(Hemagglutinin, HA) 是典型的Ⅰ型糖蛋白，即羧基端在囊膜内氨基端在囊膜外.其一级结构含有信号肤(前导序列)、胞浆域、跨膜域、胞外域四个结构域。

信号肤位于HA的氨基端，由16个疏水氨基酸组成，紧跟其后的是HAI部分，由300多个氨基酸组成，羧基端是HA2.由200多个氨基酸组成。

HA在细胞内质网内合成，合成后由内质网运送到高尔基体，在运送过程中经过不断修饰，由二硫键连接并折叠成三聚体，最后到达细胞膜，嵌入胞膜的脂质双层，病毒出芽释-3-放时被带到病毒囊膜上。

神经氨酸酶(Neuraminidase，NA) 属于二类糖蛋白，即氨基端在囊膜内而羧基端在囊膜外，与HA正好相反。

其一级结构包括4个区域，分别为氨基端胞浆尾，非极性跨膜区，颈部和头部序列。

HA是AIV的主要表面抗原，成熟形式是具有催化活性的四聚体，能将唾液酸从蛋白和脂蛋白中切开。

它的酶活性的催化中心位于头部顶端，呈凹陷状，每个NA单体都有一个，所以每个NA都有4个催化中心。

催化中心由9个酸性氨基酸残基、6个碱性氨基酸残基和3个疏水性残基组成，这些氨基酸残基都很保守。

禽流感病毒基因组由8个负链的单链RNA片段组成。

这8个片段编码10个病毒蛋白，其中8个是病毒粒子的组成成分(HA、NA、NP、M1、M2、PB1、PB2和PA)，另两个是分子质量最小的RNA片段，编码两个非结构蛋白——NS1和NS2。

NS1与胞浆包含体有关，但对NS1和NS2的功能目前尚不清楚。

现在已经获得了包括H3、H5和H7在内的几个禽流感病毒亚型HA基因的全部序列以及所有14个血凝素基因的部分序列。

核蛋白(Nucleoprotein，NP) 是一种单体磷酸化的多肽，分子量60kD，是构成核衣壳的主要蛋白成分。

核蛋白具有型特异性，根据其抗原性的不同，可将流感病毒分为A, B, C三型。

NP的主要功能是使病毒的RNA形成RNP复合体，以此来稳定RNA，使其免受seRNA 的作用.另外，NP还在病毒的基因表达和复制过程中扮演一定角色。

基质蛋白(Matixp roteins，M)是病毒粒子中含量最大的蛋白质，占病毒粒子总量的30%-40%。

流感病毒有两种基质蛋白，即M1和M2。

M1由252个氨基酸组成，分子量260，是病毒的主要结构蛋白，占病毒蛋白总量的40%。

它位于病毒囊膜的类脂双层内侧，核衣壳的外侧，是维持病毒形态的结构蛋白。

M2 由 97 个氨基酸组成，分子量大约为150,M 2也是一种小跨膜蛋白，主要以四聚体的形式存在于感染细胞的细胞膜上，另外，也是病毒囊膜上的蛋白组分之一。

它的主要作用是，在HA合成过程中作为粒子通道控制高尔基体内的pH，在病毒脱壳时酸化病毒粒子的内部环境。

另外，在病毒的装配过程中也起作用。

聚合酶(Polymerase) 由3种成分组成，它们是PB1、PB2、PA，这3种蛋白质是病毒粒子中分子量最大的蛋白质，分别为PB1 960、 PB2 870、 PA 850，这3种蛋白质的氨基酸序列上有一共同特点，都含有一特定的亲核序列区，其作用是使这几种蛋白质在胞浆合成后能顺利进入细胞核。

非结构蛋白(Nonstructuralp rotein ，NS)分为两种NS1和NS2，分子量分别为25kD和12kD，由片段8编码。

NS蛋白的功能还没有搞清楚，可能在病毒的复制过程中起一定的作用。

[ 7 ]4 禽流感病毒的致病机理：禽流感病毒能够感染许多种类的家禽和野禽，并通过在畜禽体内的大量复制而引起疾病。

4.1 AIV的复制机制（图3）[ 8 ]：-4-图3 禽流感病毒的复制机理首先，AIV依靠其表面的血凝素蛋白吸附到宿主细胞的唾液酸受体上，然后通过受体介导的内吞作用进入细胞，在吞噬小体低PH条件下，HA结构发生变化，蛋白酶将HA裂解为HA1和HA2，这一变化是病毒囊膜与内吞体膜融合和病毒感染细胞的先决条件。

病毒囊膜与吞噬小体发生膜融合后，病毒核衣壳进入宿主的细胞核中，在那里以病毒RNA为模板由病毒的转录酶复合体合成mRNA，在细胞核中产生的6个单顺反子RNA被转运到细胞质中，并翻译出相应的蛋白：HA、NA、NP、PB1、PB2和PA。

HA和NA蛋白在粗面内质网被糖基化，在高尔基体内进行剪切后转运到表面，植入细胞膜中。

NS和M蛋白的mRNA通过剪切分别产生编码NS1、NS和M1、M2的两个mRNA。

病毒RNA在宿主细胞核内同时发生复制过程，以病毒RNA为模板先合成正链互补RNA（cRNA）,然后再以cRNA为模板合成病毒RNA。