4.25.4 Korkeapatogeeniset ja potentiaalisesti pandemiset H5N1-lintuinfluenssavirukset ja molekulaarinen mekanismi, jonka avulla virukset siirtyvät ihmiseen
On uskottu, että lintuinfluenssaviruksen isäntälajiasteikko ei siirrä lintuinfluenssaviruksia suoraan ihmisiin. Itse asiassa aiemmat influenssapandemiat, kuten H2N2 (Aasian influenssa vuonna 1957) ja H3N2 (Hongkongin influenssa vuonna 1968), olivat peräisin lintuviruksesta, joka oli lajittunut uudelleen ihmisen geenin kanssa sioissa. Sioilla on reseptorit sekä ihmisen että lintujen influenssaviruksille18,19 , ja ne voivat saada tartunnan sekä ihmisen että lintujen viruksista, ja ne ovat eläimiä, jotka elävät luonnossa läheisesti sekä ihmisten että lintujen kanssa. Siat ovat olleet ”sekoitusastia ”36 , jonka tuloksena on syntynyt uusi mutantti, joka voi tartuttaa ihmisiä. Vaikka sioilla esiintyy samoja viruksen alatyyppien (H1N1, H3N2) linjoja kuin ihmisillä, sioilla on geneettisesti monimuotoisempia influenssa A -viruksen alatyyppejä. Lintujen kaltainen sikojen H1N1-virus ilmaantui 1970-luvun lopulla Euroopassa, ja se eroaa antigeenisesti ja geneettisesti klassisesta H1N1-viruksesta.37 Toinen ihmisen kaltainen sikojen viruslinja on hiljattain ilmaantunut sioihin Yhdysvalloissa 1990-luvun loppupuolella,38 mikä viittaa siihen, että sioilla voi olla rooli ihmisten, lintujen ja muiden erilaisten alkuperien sekoittajina.18,19,36
Vuonna 1997 H5N1-lintuinfluenssa A -virus tarttui Hongkongissa suoraan kanasta ihmiseen ja tappoi 18 tartunnan saaneesta ihmisestä kuusi, ja kuolleisuusaste oli 33 prosenttia.2-6 H5N1-virus näytti Hongkongissa tarttuvan harvoin ihmisestä ihmiseen. Vuoden 1997 H5N1-lintuinfluenssa hävitettiin aikoinaan teurastamalla kaikki siipikarja Hongkongissa. Vuoden 1997 H5N1-kannan (A/goose/Guangdong/1/96 ) hemagglutiniinigeenin luovuttaja levisi kuitenkin edelleen hanhissa Kaakkois-Kiinassa39,40 , ja tämä virus korvattiin pian eri genotyypeillä41 , jotka olivat erittäin patogeenisiä kanoissa mutta eivät ankoissa. Nämä H5N1-virukset hävitettiin jälleen teurastamalla siipikarjaa, mutta ne korvattiin uusilla genotyypeillä vuonna 2002. Helmikuussa 2003 H5N1-lintuinfluenssavirus ilmaantui uudelleen eräässä perheessä Kaakkois-Kiinassa, Hongkong mukaan luettuna.42 Isän ja pojan tartunta H5N1-virukseen vahvistettiin. Joulukuusta 2003 alkaen H5N1-virus, erittäin erittäin patogeeninen lintuinfluenssavirus, on levinnyt moniin Aasian maihin (katsaus Lipatov et al.).43
Tämä virus tappoi lähes 150 miljoonaa siipikarjaa Aasiassa ja ainakin 62 ihmistä Thaimaassa,44 Vietnamissa, Kambodžassa ja Indonesiassa 1. marraskuuta 2005 asti. Myöhemmin taudinpurkauksen aikana raportoitiin lisää H5N1-virusisolaatteja eri lintulajeista (ankka, viiriäinen, hanhi, varis ja kotoperäiset linnut). H5N1-viruksen laajamittaisesta taudinpurkauksesta muuttavilla vesilinnuilla raportoitiin ensimmäisen kerran vuonna 2005 Qinghai-järvellä Länsi-Kiinassa, joka on suojeltu luonnonsuojelualue, jonka läheisyydessä ei ole siipikarjatiloja.45 H5N1-viruksia eristettiin 28 kloakaali-, henkitorvi- ja ulostepyyhkäisynäytteistä 92:sta näytteestä ja lisäksi viisi virusta luonnonvaraisten vesilintujen kudosnäytteistä. Sekvenssivertailu osoitti, että H5N1-virukset olivat lähes identtisiä kaikissa geenisegmenteissä. Hemagglutiniinigeenissä säilyi emäksisten aminohappojen motiivi (QGERRRKKR) yhdistävässä peptidissä, joka on ominaista erittäin patogeeniselle lintuinfluenssalle. Kaikissa Qinghain isolaateissa oli PB2-geenissä Lys 627 -mutaatio, joka on yhdistetty lisääntyneeseen virulenssiin hiirillä46. Hemagglutiniinin, neuraminidaasin ja nukleoproteiinin fylogeneettinen analyysi osoitti, että Qinghai-virukset olivat läheistä sukua virusten H5N1-virukselle A/Chicken/Shantou/4231/2003 (genotyyppi V); toiset viisi sisäistä geeniä, joita edusti matriisiproteiinigeeni, olivat kuitenkin läheistä sukua Etelä-Kiinassa vuonna 2005 eristetylle A/Chicken/Shantou/810/2005 (genotyyppi Z).45 Qinghai-järven virukset ovat siis selvästi erotettavissa niistä viruksista, jotka ovat aiheuttaneet ihmistartuntoja Thaimaassa ja Vietnamissa. Thaimaassa siipikarjasta ja muista eläimistä47 sekä ihmisistä48 eristettyjen H5N1-lintuinfluenssa A -virusten genomianalyysistä on raportoitu. H5N1-virusta on eristetty myös tiikereistä ja leopardeista Thaimaassa.49-52 Kotieläiminä pidetyt kissat voidaan viime aikoina tartuttaa kokeellisesti H5N1-virukseen, ja on epäilty, että kissa voi toimia väli-isäntänä lintujen ja ihmisten välillä.53 Thaimaassa on raportoitu H5N1-lintuinfluenssan H5N1-viruksen todennäköisestä siirtymisestä tiikeriltä tiikerille.52 Hevosten influenssaviruksen (H3N8) siirtymisestä kilpa-ajokoiriin, vinttikoiriin, on raportoitu.54 On myös raportoitu, että H5N1-virus on eristetty sioista Vietnamissa ja Kiinassa, joiden on raportoitu toimivan väli-isäntänä lintujen ja ihmisen välillä. Näin ollen H5N1-virukset voivat helposti ylittää isäntäalueen rajoituksen. H5N1-viruksen hemagglutiniinin molekyylimuutokset viittasivat adaptiiviseen evoluutioon uudessa isännässä.
Vietnamissa ja Thaimaassa vuonna 2004 tapahtuneen H5N1-viruksen ihmisiin siirtymisen molekyylimekanismi on edelleen epäselvä. Ainutlaatuista Ser239Asn-substituutiota (Ser227Asn H3-numeroinnissa), joka tunnistettiin viruksissa, jotka eristettiin kahdesta H5N1-influenssaa sairastavasta potilaasta (poika ja hänen isänsä), jotka olivat vierailleet Fujianin maakunnassa Kiinassa vuonna 20036,42 , ei havaittu missään muissa H5N1-viruksissa. Me55 olemme luonnehtineet sen isolaatin (A/Hong Kong/212/03) reseptorisitoutumispesifisyyttä, joka saatiin pojasta, joka oli ollut läheisessä kosketuksessa eläviin kanoihin Fujianin maakunnassa vieraillessaan, ja havaitsimme, että virus sitoutui sekä Neu5Acα2-3Gal- että Neu5Acα2-6Gal-sekvensseihin sillä edellytyksellä, että ankan (A/duck/Hong Kong/836/80, A/duck Hong Kong/200/01) ja ihmisen (A/New Caledonia/20/99, A/Memphys/1/71) referenssivirukset sitoutuivat Neu5Acα2-3Gal- ja Neu5Acα2-6Gal-sekvensseihin. Nämä tulokset viittaavat siihen, että sen jälkeen, kun se on siirtynyt linnusta ihmiseen, se on saattanut saada kyvyn tunnistaa Neu5Acα2-6Gal. Tämä käsitys on yhdenmukainen nykyisen tietämyksen kanssa sikäli, että kaikkien 1900-luvun pandemioiden ensimmäisten saatavilla olleiden kantojen HA:t ovat siirtyneet linnuista ihmisiin.56,57 Mai Le ym.7 ovat hiljattain analysoineet Vietnamissa olleesta potilaasta saadun H5N1-isolaatin reseptoriin sitoutumisen spesifisyyttä. H5N1-influenssavirus, A/Hanoi/30408/2005, eristettiin 14-vuotiaasta vietnamilaisesta tytöstä, joka oli saanut ennaltaehkäisevää annosta (75 mg kerran päivässä) oseltamiviiriä neljän päivän ajan ja sitten terapeuttista annosta (75 mg kahdesti päivässä) seitsemän päivän ajan. Oseltamiviirille vastustuskykyinen virus eristettiin tytön ennaltaehkäisevän hoidon aikana, eikä virusta eristetty suuremman oseltamiviiriannoksen antamisen jälkeen. Tytöllä ei ollut tiedossa suoraa kosketusta siipikarjaan, mutta hän oli hoitanut 21-vuotiasta veljeään, jolla oli todettu H5N1-virustartunta. Tartunnan ajankohta näillä kahdella potilaalla yhdessä sen kanssa, että tytön ei tiedetty olleen missään tekemisissä siipikarjan kanssa, herättää mahdollisuuden, että virus olisi voinut tarttua veljeltä sisarelle. Viruksesta puhdistettiin kymmenen kloonia, ja oseltamiviirille vastustuskykyinen klooni 9 ja herkkä klooni 7 toimitettiin reseptorin sitoutumispesifisyyden määrittämiseksi. Molemmat kloonit sitoutuivat α2-3-sidoksiseen polymeeriin ja α2-6-sidoksiseen polymeeriin. Lintujen vertailuvirus A/duck/Mongolia/301/2001 sitoi α2-3-sidonnaista polymeeriä mutta ei lainkaan α2-6-sidonnaista polymeeriä; ihmisen vertailuvirus A/Kawasaki/1/2001 sitoutui voimakkaasti α2-6-sidonnaiseen polymeeriin mutta vain heikosti α2-3-sidonnaiseen polymeeriin. H5N1-kloonien laajemmat sitoutumisominaisuudet saattavat heijastaa jonkinasteista sopeutumista ihmisisäntiin. Kiinassa ja Vietnamissa ihmisistä saaduilla H5N1-isolaateilla tekemämme kaksi koetta osoittavat, että erittäin patogeeninen lintujen H5N1-virus voi mutatoitua sen jälkeen, kun se on siirtynyt linnusta ihmiseen, ja se voi saada kyvyn tunnistaa ihmisen Neu5Acα2-6Gal-reseptorin, joka leviää helposti ihmisestä ihmiseen, jolloin se voi aiheuttaa vuoden 1918 espanjalaista influenssaa vakavamman pandemian ihmismaailmassa. Erityisen huolestuttavaa on, että ehkä vain yksi tai kaksi aminohappomuutosta H5N1-viruksen hemagglutiniinin viruksen reseptorin sitoutumiskohdassa saattaa riittää muuttamaan H5-hemagglutiniinin trooppisuuden lintutyypin reseptoreista ihmistyypin reseptoreihin.7
Vuonna 1999 H9N2-lintuinfluenssavirus tarttui myös kahteen lapseen Hongkongissa ja aiheutti lievän influenssan. Ryhmämme58 ja Matrosovich ym.59 osoittivat, että jotkin Kiinassa viiriäisistä eristetyt H9N2-influenssavirukset ovat jo hankkineet mieltymyksen sitoutua Neu5Acα2-6Gal-reseptoreihin kuten ihmiskannat, mikä viittaa siihen, että tämä virus voi mahdollisesti aiheuttaa ihmisestä ihmiseen siirtymisen, vaikka tapausta ei ole raportoitu tähän mennessä. Nämä tulokset osoittavat, että lintujen influenssavirukset, jotka tunnistavat Neu5Acα2-3Gal-reseptorin, voivat mutaantua tartunnan saaneen linnun elimistössä kiertäessään lintumaailmassa ihmistyypiksi, joka sitoutuu ihmisen Neu5Acα2-6Gal-sialosokeriketjuihin. H9N2-viruksia on havaittu myös sioilla Hongkongissa60 , ja ne ovat nyt esiintyneet kotieläiminä pidetyssä siipikarjassa Euraasiassa.61 Nämä tulokset tukevat sitä, että H9N2-viruksilla on potentiaalinen rooli pandemian influenssan aiheuttajina.
Maaliskuussa 2003 lintuinfluenssa A -viruksen patogeeninen H7N7-alatyyppi ilmaantui siipikarjassa Alankomaissa. Virus tarttui ihmisiin. Yksi eläinlääkäri kuoli ja sidekalvotulehdusta esiintyi ainakin 82 henkilöllä.62,63 Kanasta ja ihmisestä eristetyn H7N7-viruksen reseptorisitoutumispesifisyydet ja viruksen siirtymisen molekyylimekanismi linnusta ihmiseen ovat edelleen tuntemattomia. H5N1-, H9N2- ja H7N7-lintuinfluenssavirusten viimeaikaiset ihmisiin aiheuttamat tartunnat aiheuttavat uhan uusien mutatoituneiden influenssavirusten syntymisestä, jotka leviävät helposti ihmisestä toiseen, mikä voi luoda pohjan erittäin patogeenisten influenssavirusten maailmanlaajuiselle puhkeamiselle.
Erittäin patogeeniset ja mahdollisesti pandemiaa aiheuttavat H5N1-lintuinfluenssavirukset ovat tulleet endeemisiksi, ja ne asuvat nyt Aasiassa, ja ne ovat tällä hetkellä levittäytymässä myös Venäjälle ja muihin eurooppalaisiin maihin, ja ne ovat ehkä vaikeasti hävitettävissä.41 Tarvitaan pitkäaikaisia torjuntatoimenpiteitä, jotta voidaan vähentää tätä uhkaa kansanterveydelle ja eläinlääkinnälle tällä alueella ja mahdollisesti koko maailmassa.64 On ehdottoman tärkeää, että siipikarjassa Aasiassa esiintyvät H5N1-taudin taudinpurkaukset saadaan nopeasti ja kestävästi hallintaan.