4.25.4 Vysoce patogenní a potenciálně pandemické viry ptačí chřipky H5N1 a molekulární mechanismus přenosu virů na člověka
Předpokládalo se, že v rámci hostitelského spektra viru ptačí chřipky nedochází k přímému přenosu virů ptačí chřipky na člověka. Ve skutečnosti předchozí pandemie chřipky, jako například H2N2 (asijská chřipka v roce 1957) a H3N2 (hongkongská chřipka v roce 1968), pocházely z ptačího viru reasociovaného s lidským genem u prasat. Prasata mají receptory pro lidské i ptačí chřipkové viry18,19 a mohou být infikována jak lidskými, tak ptačími viry a jsou to zvířata, která v přírodě žijí v těsném sousedství s lidmi i ptáky. Prasata se stala „směšovací nádobou „36 , jejímž výsledkem je nový mutant, který může infikovat lidi. Ačkoli se u prasat udržují stejné linie subtypů virů (H1N1, H3N2) jako u lidí, prasata mají geneticky rozmanitější subtypy virů chřipky A. V případě prasat se jedná o tzv. Prasečí virus H1N1 podobný ptačímu se objevil koncem 70. let 20. století v Evropě a je antigenně i geneticky odlišný od klasického viru H1N1.37 Další linie prasečích virů podobných lidským se nedávno objevila u prasat ve Spojených státech v druhé polovině 90. let,38 což naznačuje, že prasata mohou hrát roli jako míchací nádoby lidského, ptačího a jiného různého původu.18,19,36
V roce 1997 byl v Hongkongu virus ptačí chřipky A H5N1 přenesen přímo z kuřat na člověka a usmrtil šest z 18 nakažených osob s 33% mírou pohyblivosti.2-6 Zdá se, že virus H5N1 v Hongkongu je z člověka na člověka přenosný jen zřídka. Ptačí chřipka H5N1 z roku 1997 byla kdysi v Hongkongu vymýcena utracením veškeré drůbeže. Dárce genu pro hemaglutinin v kmeni H5N1 z roku 1997 (A/goose/Guangdong/1/96 ) však nadále cirkuloval u hus v jihovýchodní Číně39,40 a tento virus byl brzy nahrazen jinými genotypy41 , které byly vysoce patogenní u kuřat, ale ne u kachen. Tyto viry H5N1 byly opět vymýceny porážkou drůbeže, aby byly v roce 2002 nahrazeny dalšími genotypy. V únoru 2003 se virus ptačí chřipky H5N1 znovu objevil v rodině v jihovýchodní Číně včetně Hongkongu.42 Byla potvrzena infekce virem H5N1 u otce a syna. Od prosince 2003 se virus H5N1, extrémně vysoce patogenní virus ptačí chřipky, rozšířil po mnoha asijských zemích (přehled uvádí Lipatov et al).43
Tento virus zabil v Asii téměř 150 milionů kusů drůbeže a nejméně 62 lidí v Thajsku,44 Vietnamu, Kambodži a Indonésii do 1. listopadu 2005. Později v průběhu epidemie byly hlášeny další izoláty viru H5N1 z různých druhů ptáků (kachny, křepelky, husy, vrány a domácí ptáci). Velké ohnisko viru H5N1 u stěhovavého vodního ptactva bylo poprvé hlášeno v roce 2005 na jezeře Qinghai v západní Číně, které je chráněnou přírodní rezervací bez drůbežích farem v okolí.45 Bylo izolováno 28 virů H5N1 z 92 kloakálních, tracheálních a fekálních výtěrů a dalších pět virů ze vzorků tkání volně žijícího vodního ptactva. Porovnání sekvencí ukázalo, že viry H5N1 byly téměř identické ve všech genových segmentech. Gen pro hemaglutinin si zachovává motiv základních aminokyselin (QGERRRKKR) ve spojovacím peptidu, který charakterizuje vysoce patogenní ptačí chřipku. Všechny izoláty Qinghai měly mutaci Lys 627 v genu PB2, která byla spojena se zvýšenou virulencí u myší.46 Fylogenetická analýza hemaglutininu, neuraminidázy a nukleoproteinu ukázala, že viry z Qinghai byly úzce příbuzné viru H5N1 A/Chicken/Shantou/4231/2003 (genotyp V) virů; dalších pět vnitřních genů, reprezentovaných genem matrix-proteinu, však bylo úzce příbuzných viru A/Chicken/Shantou/810/2005 (genotyp Z) izolovanému v jižní Číně během roku 2005.45 Viry z jezera Qinghai jsou tedy jasně odlišitelné od virů, které způsobily lidskou infekci v Thajsku a Vietnamu. Byla provedena genomická analýza virů ptačí chřipky A H5N1 izolovaných z drůbeže a jiných zvířat47 a z lidí48 v Thajsku. Virus H5N1 byl v Thajsku izolován také od tygrů a leopardů.49-52 V poslední době lze virem H5N1 experimentálně infikovat domácí kočky a existuje podezření, že kočka může fungovat jako mezihostitel mezi ptáky a lidmi.53 Byl zaznamenán pravděpodobný přenos ptačí chřipky H5N1 z tygra na tygra v Thajsku.52 Byl hlášen přenos viru koňské chřipky (H3N8) na závodní psy, chrty.54 Rovněž bylo hlášeno, že virus H5N1 byl izolován z prasat ve Vietnamu a Číně, která byla uváděna jako mezihostitel mezi ptáky a lidmi. Viry H5N1 tedy mohou snadno přeskočit hradbu omezení hostitelského areálu. Molekulární změny v hemaglutininu viru H5N1 naznačují adaptivní evoluci v novém hostiteli.
Molekulární mechanismus přenosu viru H5N1 na člověka ve Vietnamu a Thajsku v roce 2004 je stále nejasný. Unikátní substituce Ser239Asn (Ser227Asn v číslování H3) identifikovaná u virů izolovaných od dvou pacientů (chlapce a jeho otce) s chřipkou H5N1 po návštěvě provincie Fujian v Číně v roce 20036,42 nebyla pozorována u žádných jiných virů H5N1. My55 jsme charakterizovali receptorovou vazebnou specifitu izolátu (A/Hong Kong/212/03) od chlapce, který byl během návštěvy provincie Fujian v úzkém kontaktu s živými kuřaty, a zjistili jsme, že virus se váže jak na Neu5Acα2-3Gal-, tak na Neu5Acα2-6Gal-sekvence za podmínky, že referenční virus z kachny (A/duck/Hong Kong/836/80, A/duck Hong Kong/200/01) a člověka (A/New Caledonia/20/99, A/Memphys/1/71) se váže na Neu5Acα2-3Gal a Neu5Acα2-6Gal. Tyto výsledky naznačují, že po přenosu z ptáka na člověka mohl získat schopnost rozpoznávat Neu5Acα2-6Gal. Tato představa je v souladu se současnými poznatky v tom, že HA prvních dostupných kmenů ze všech pandemií dvacátého století byly přeneseny z ptáků na člověka.56,57 Nedávno Mai Le a spol.7 analyzovali specifitu vazby receptorů izolátu H5N1 od pacienta ve Vietnamu. Virus chřipky H5N1, A/Hanoi/30408/2005, byl izolován od 14leté vietnamské dívky, která dostávala profylaktickou dávku (75 mg jednou denně) oseltamiviru po dobu 4 dnů a poté jí byla podávána terapeutická dávka (75 mg dvakrát denně) po dobu 7 dnů. Virus rezistentní vůči oseltamiviru byl izolován během její profylaktické léčby a po podání zvýšených dávek oseltamiviru nebyl izolován žádný virus. Dívka neměla žádný známý přímý kontakt s drůbeží, ale pečovala o svého 21letého bratra v době, kdy měl dokumentovanou infekci virem H5N1. Načasování infekce u těchto dvou pacientů spolu s absencí známé interakce dívky s drůbeží zvyšuje možnost, že virus mohl být přenesen z bratra na sestru. Z viru bylo purifikováno deset klonů a ke stanovení specifičnosti vazby na receptory byly předloženy klon 9 odolný vůči oseltamiviru a klon 7 citlivý na oseltamivir. Zjistili jsme, že oba klony se vážou na α2-3-vázaný polymer a α2-6-vázaný polymer. Referenční ptačí virus A/duck/Mongolia/301/2001 se vázal na α2-3-vázaný polymer, ale vůbec nevázal α2-6-vázaný polymer; lidský referenční virus A/Kawasaki/1/2001 se silně vázal na α2-6-vázaný polymer, ale jen slabě na α2-3-vázaný polymer. Širší vazebné vlastnosti klonů H5N1 mohou odrážet určitý stupeň adaptace u lidských hostitelů. Naše dva experimenty na izolátech H5N1 od lidí v Číně a Vietnamu ukazují, že vysoce patogenní ptačí virus H5N1 může po přenosu z ptáka na člověka mutovat a může získat schopnost rozpoznat lidský receptor Neu5Acα2-6Gal, který se snadno šíří z člověka na člověka, a pak může v lidském světě způsobit závažnější pandemii než španělská chřipka z roku 1918. Obzvláště znepokojivé je, že ke změně tropismu hemaglutininu H5 z ptačího na lidský typ receptoru může být možná zapotřebí pouze jedna nebo dvě aminokyselinové změny ve vazebném místě virového receptoru hemaglutininu viru H5N1.7
V roce 1999 byl virus ptačí chřipky H9N2 přenesen také na dvě děti v Hongkongu a způsobil lehkou chřipku. Naše skupina58 a Matrosovich et al.59 prokázali, že některé viry chřipky H9N2 izolované z křepelek v Číně již získaly preferenci pro vazbu na receptory Neu5Acα2-6Gal jako lidský kmen, což naznačuje, že tento virus má potenciál způsobit přenos z člověka na člověka, ačkoli tento případ dosud nebyl zaznamenán. Tyto výsledky ukazují, že viry ptačí chřipky, které rozpoznávají receptor Neu5Acα2-3Gal, mohou v infikovaném ptačím těle během své cirkulace v ptačím světě mutovat na lidský typ, který se váže na lidský receptor Neu5Acα2-6Gal sialosugarózních řetězců. Viry H9N2 byly také zjištěny u prasat v Hongkongu,60 a nyní jsou panzootické u domácí drůbeže v Eurasii.61 Tyto výsledky podporují, že viry H9N2 mají potenciální roli jako původci pandemické chřipky.
V březnu 2003 se u drůbeže v Nizozemsku objevil patogenní podtyp viru ptačí chřipky A H7N7. Virus se přenesl na člověka. Zemřel jeden veterinární lékař a zánět spojivek se vyskytl nejméně u 82 osob.62,63 Receptorové vazebné specifity viru H7N7 izolovaného z kuřat a lidí a molekulární mechanismus přenosu viru z ptáků na člověka nejsou dosud známy. Nedávné infekce lidí způsobené viry ptačí chřipky H5N1, H9N2 a H7N7 dávají tušit hrozbu vzniku nových zmutovaných chřipkových virů, které se snadno šíří z jednoho člověka na druhého, což by mohlo připravit půdu pro celosvětový výskyt vysoce patogenních chřipkových virů.
Vysoce patogenní a potenciálně pandemické viry ptačí chřipky H5N1 se staly endemickými a nyní sídlí v Asii a v současné době se šíří do Ruska a evropských zemí, nemusí být snadno eradikovatelné.41 Ke snížení této hrozby pro veřejné a veterinární zdraví v tomto regionu a potenciálně i ve světě jsou nutná dlouhodobá kontrolní opatření.64 Je nezbytné, aby ohniska nákazy H5N1 u drůbeže v Asii byla rychle a trvale kontrolována.