4.25.4 Magas patogenitású és potenciálisan pandémiás H5N1 madárinfluenza-vírusok és a vírusok emberre történő átvitelének molekuláris mechanizmusa
A madárinfluenza-vírusok gazdanövénytartományáról eddig úgy vélték, hogy nem közvetlenül a madárinfluenza-vírusokat viszik át az emberre. Valójában a korábbi influenza világjárványok, mint a H2N2 (ázsiai influenza 1957-ben) és a H3N2 (hongkongi influenza 1968-ban) a sertésekben emberi génnel reasszortált madárvírusból származtak. A sertések mind az emberi, mind a madárinfluenza-vírusok számára rendelkeznek receptorokkal,18,19 és mind az emberi, mind a madárvírusokkal megfertőződhetnek, és a természetben az emberrel és a madarakkal szorosan együtt élő állatok. A sertések voltak a “keverőedények”,36 amelyek egy új mutánst eredményeztek, amely képes megfertőzni az embereket. Bár a sertésekben ugyanazok a vírus altípusok (H1N1, H3N2) vonalai maradnak fenn, mint az emberekben, a sertésekben genetikailag változatosabbak az influenza A vírus altípusai. A madárszerű sertés H1N1 vírus az 1970-es évek végén jelent meg Európában, és antigénügyileg és genetikailag különbözik a klasszikus H1N1 vírustól.37 Az 1990-es évek második felében az Egyesült Államokban nemrégiben sertésekben megjelent az emberszerű sertésvírusok egy másik vonala,38 ami arra utal, hogy a sertések szerepet játszhatnak az emberi, a madár és más különböző eredetű vírusok keveredő edényeként.18,19,36
1997-ben Hongkongban egy H5N1 madárinfluenza A vírus közvetlenül csirkéről emberre terjedt át, és a 18 fertőzött emberből hat meghalt, 33%-os motalitás mellett.2-6 A H5N1 vírus Hongkongban úgy tűnt, hogy ritkán terjed emberről emberre. Az 1997-es H5N1 madárinfluenzát egyszer már felszámolták az összes hongkongi baromfi selejtezésével. Az 1997-es H5N1 törzs (A/goose/Guangdong/1/96 ) hemagglutinin génjének donorja azonban továbbra is keringett a délkelet-kínai libákban39,40 , és ezt a vírust hamarosan különböző genotípusok41 váltották fel, amelyek csirkékben igen patogének voltak, de kacsákban nem. Ezeket a H5N1 vírusokat a baromfi levágásával ismét felszámolták, majd 2002-ben újabb genotípusok léptek a helyébe. 2003 februárjában a H5N1 madárinfluenza-vírus ismét megjelent egy délkelet-kínai családban, beleértve Hongkongot is.42 Az apa és a fiú H5N1 vírussal való fertőzöttségét igazolták. 2003 decemberétől a H5N1 vírus, a rendkívül magas patogenitású madárinfluenza-vírus számos ázsiai országban elterjedt (áttekintette Lipatov et al.).43
Ez a vírus 2005. november 1-jéig közel 150 millió baromfit ölt meg Ázsiában, és legalább 62 embert Thaiföldön,44 Vietnamban, Kambodzsában és Indonéziában. Később a járvány kitörése során további H5N1 vírusizolátumokat jelentettek különböző madárfajokból (kacsa, fürj, liba, varjú és őshonos madarak). A H5N1 vírus vándorló vízimadarakat érintő nagy kitörését először 2005-ben jelentették a nyugat-kínai Qinghai-tóból, amely védett természetvédelmi terület, és a közelében nincsenek baromfitelepek.45 Huszonnyolc H5N1 vírust izoláltak 92 kloáka-, légcső- és székletmintából, valamint további öt vírust a vadon élő vízimadarakból vett szövetmintákból. A szekvencia-összehasonlítás kimutatta, hogy a H5N1 vírusok szinte minden génszegmensben azonosak voltak. A hemagglutinin gén megtartotta az összekötő peptidben a bázikus aminosavak motívumát (QGERRRKKR), amely a magas patogenitású madárinfluenzát jellemzi. Valamennyi Qinghai izolátum Lys 627 mutációval rendelkezett a PB2 génben, amelyet egerekben fokozott virulenciával hoztak összefüggésbe46. A hemagglutinin, a neuraminidáz és a nukleoprotein filogenetikai elemzése azt mutatta, hogy a Qinghai-vírusok szoros rokonságban állnak a vírusok közül az A/Chicken/Shantou/4231/2003 H5N1 vírussal (V. genotípus); azonban további öt belső gén, amelyet a mátrixfehérje génje képvisel, szoros rokonságban állt a 2005-ben Dél-Kínában izolált A/Chicken/Shantou/810/2005 vírussal (Z genotípus).45 A Qinghai-tó vírusai tehát egyértelműen megkülönböztethetők azoktól, amelyek Thaiföldön és Vietnamban emberi fertőzést okoztak. A Thaiföldön baromfiból és más állatokból47 , valamint emberekből48 izolált H5N1 madárinfluenza A vírusok genomikai elemzéséről már beszámoltak. A H5N1 vírust tigrisekből és leopárdokból is izolálták Thaiföldön.49-52 Nemrégiben házimacskák kísérletileg megfertőzhetők H5N1 vírussal, és felmerült a gyanú, hogy a macska közvetítő gazdaként működhet a madár és az ember között.53 Thaiföldön a H5N1 madárinfluenza valószínűsíthető tigris-tigris átviteléről számoltak be52. Lóinfluenza-vírus (H3N8) versenykutyákra, agarakra történő átviteléről számoltak be.54 Arról is beszámoltak, hogy Vietnamban és Kínában sertésekből izolálták a H5N1 vírust, amely a madarak és az ember közötti köztes gazdaként szerepelt. A H5N1 vírusok tehát könnyen átugorhatják a gazdaterjedelem-korlátozás falát. A H5N1 vírus hemagglutinin molekuláris változásai adaptív evolúcióra utaltak az új gazdában.
A 2004-es vietnami és thaiföldi H5N1 vírus emberre történő átvitelének molekuláris mechanizmusa még mindig nem világos. A Ser239Asn (Ser227Asn a H3 számozásban) egyedi szubsztitúció, amelyet a kínai Fujian tartományban 2003-ban tett látogatás után H5N1 influenzában szenvedő két betegből (egy fiú és az apja) izolált vírusokban azonosítottak6,42 , egyetlen más H5N1 vírusban sem fordult elő. Mi55 jellemeztük a Fujian tartományban tett látogatás során élő csirkékkel szoros kapcsolatba került fiúból származó izolátum (A/Hong Kong/212/03) receptorkötési specifitását, és megállapítottuk, hogy a vírus mind a Neu5Acα2-3Gal-, mind a Neu5Acα2-6Gal-szekvenciákhoz kötődött, azzal a feltétellel, hogy a kacsából (A/kacsa/Hong Kong/836/80, A/kacsa Hong Kong/200/01) és az emberből (A/New Caledonia/20/99, A/Memphys/1/71) származó referenciavírus a Neu5Acα2-3Gal-hoz, illetve a Neu5Acα2-6Gal-hoz kötött. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a madárról emberre történő átvitele után a madár megszerezhette a Neu5Acα2-6Gal felismerésének képességét. Ez az elképzelés összhangban van a jelenlegi ismeretekkel, mivel a huszadik század összes világjárványából elérhető első törzsek HA-jai madárról emberre terjedtek át.56,57 Nemrégiben Mai Le és munkatársai7 elemezték egy vietnami betegből származó H5N1 izolátum receptorkötési specifitását. Egy 14 éves vietnami lányból izoláltak egy H5N1 influenzavírust, az A/Hanoi/30408/2005-öt, aki 4 napig profilaktikus dózist (napi egyszeri 75 mg oseltamivirt) kapott, majd 7 napig terápiás dózist (napi kétszer 75 mg) kapott. Az ozeltamivirrel szemben ellenálló vírust a profilaktikus kezelés alatt izolálták, és a megnövelt adagú ozeltamivir beadása után nem izoláltak vírust. A lánynak nem volt ismert közvetlen kapcsolata baromfival, de ápolta 21 éves bátyját, miközben dokumentáltan H5N1 vírusfertőzése volt. A két beteg fertőzésének időzítése, valamint a lány baromfival való ismert érintkezésének hiánya felveti annak lehetőségét, hogy a vírus a testvérről a testvérre terjedhetett át. Tíz klónt tisztítottak a vírusból, és a receptorkötődési specificitás meghatározására a 9-es oszeltamivir-rezisztens és a 7-es érzékeny klónt küldték be. Megállapítottuk, hogy mindkét klón α2-3-kötésű polimerhez és α2-6-kötésű polimerhez kötődik. A madár-referenciavírus, az A/duck/Mongolia/301/2001 az α2-3-kötésű polimert kötötte, de az α2-6-kötésű polimert egyáltalán nem; a humán referenciavírus, az A/Kawasaki/1/2001 az α2-6-kötésű polimerhez erősen, az α2-3-kötésű polimerhez csak gyengén kötődött. A H5N1 klónok szélesebb körű kötődési tulajdonságai a humán gazdaszervezetek bizonyos fokú alkalmazkodását tükrözhetik. A Kínában és Vietnamban emberből származó H5N1 izolátumokon végzett két kísérletünk azt mutatja, hogy a magas patogenitású madár H5N1 vírus mutálódhat a madárról emberre történő átvitele után, és képessé válhat az emberi Neu5Acα2-6Gal receptor felismerésére, amely könnyen terjed emberről emberre, majd az 1918-as spanyolnáthánál súlyosabb világjárványt okozhat az emberi világban. Különösen aggasztó, hogy a H5N1 vírus hemagglutinin vírusreceptor-kötőhelyén talán csak egy vagy két aminosav változásra lehet szükség ahhoz, hogy a H5 hemagglutinin trópizmusa madár-ról emberi típusú receptorra változzon.7
1999-ben a H9N2 madárinfluenza vírus két hongkongi gyermekre is átterjedt, és enyhe influenzát okozott. Csoportunk58 és Matrosovich és munkatársai59 kimutatták, hogy néhány, Kínában fürjekből izolált H9N2 influenzavírus már előszeretettel kötődik a Neu5Acα2-6Gal receptorokhoz, mint a humán törzs, ami arra utal, hogy ez a vírus potenciálisan képes emberről emberre történő átvitelt okozni, bár ilyen esetről eddig nem számoltak be. Ez az eredmény azt mutatja, hogy a Neu5Acα2-3Gal receptort felismerő madárinfluenza-vírusok a madárvilágban való keringésük során a fertőzött madarak szervezetében a humán Neu5Acα2-6Gal szialocukorláncokhoz kötődő humán típussá mutálódhatnak. A H9N2 vírusokat Hongkongban sertésekben is kimutatták,60 és Eurázsiában a házi baromfikban már panzootikusan terjednek.61 Ezek az eredmények alátámasztják, hogy a H9N2 vírusok potenciális szerepet játszhatnak pandémiás influenza kórokozóként.
2003 márciusában Hollandiában a madárinfluenza A vírus patogén H7N7 altípusa jelent meg baromfikban. A vírus emberre is átterjedt. Egy állatorvos meghalt, és legalább 82 személynél kötőhártya-gyulladás lépett fel.62,63 A csirkéből és emberből izolált H7N7 vírus receptor-kötődési specifitásai és a madárról emberre történő vírusátvitel molekuláris mechanizmusa még ismeretlen. A H5N1, H9N2 és H7N7 madárinfluenza-vírusok által a közelmúltban okozott emberi fertőzések új mutáns influenzavírusok keletkezésének veszélyét jelentik, amelyek könnyen terjednek egyik emberről a másikra, ami megteremtheti a feltételeket a magas patogenitású influenzavírusok világméretű kitöréséhez.
A magas patogenitású és potenciálisan pandémiás H5N1 madárinfluenza-vírusok endémiává váltak, jelenleg Ázsiában élnek és jelenleg Oroszország és európai országok felé terjednek, nem biztos, hogy könnyen kiirthatók.41 Hosszú távú védekezési intézkedésekre van szükség ahhoz, hogy csökkentsük ezt a köz- és állategészségügyi veszélyt ebben a régióban és potenciálisan az egész világon.64 Elengedhetetlen, hogy az ázsiai baromfiknál a H5N1 betegség kitörését gyorsan és fenntarthatóan megfékezzék.