4.25.4 Wysoce patogeniczne i potencjalnie pandemiczne wirusy ptasiej grypy H5N1 oraz molekularny mechanizm przenoszenia wirusów na ludzi
Uważano, że zakres gospodarza wirusa ptasiej grypy nie przenosi wirusów ptasiej grypy bezpośrednio na ludzi. W rzeczywistości poprzednie pandemie grypy, takie jak H2N2 (grypa azjatycka w 1957 r.) i H3N2 (grypa Hongkong w 1968 r.) pochodziły od ptasich wirusów reasortowanych z ludzkim genem u świń. Świnie posiadają receptory zarówno dla wirusów grypy ludzkiej, jak i ptasiej,18,19 i mogą być zakażone zarówno wirusami ludzkimi, jak i ptasimi, i są zwierzętami, które w naturze żyją blisko zarówno ludzi, jak i ptaków. Świnie były „naczyniem do mieszania”,36 w wyniku czego powstał nowy mutant, który może zakażać ludzi. Chociaż u świń utrzymują się te same linie podtypów wirusa (H1N1, H3N2), co u ludzi, świnie mają bardziej zróżnicowane genetycznie podtypy wirusów grypy A. Avian-like Swine H1N1 pojawił się pod koniec lat 70-tych w Europie i jest antygenowo i genetycznie różny od klasycznego wirusa H1N1.37 Inna linia wirusów świńskich podobnych do ludzkich pojawiła się ostatnio u świń w Stanach Zjednoczonych w drugiej połowie lat 90-tych,38 wskazując, że świnie mogą odgrywać rolę jako naczynia mieszające ludzkie, ptasie i inne różne pochodzenie.18,19,36
W 1997 r. wirus ptasiej grypy A H5N1 został przeniesiony bezpośrednio z kurczaka na człowieka w Hongkongu, zabijając sześć z 18 osób zakażonych z 33% wskaźnikiem ruchliwości.2-6 Wirus H5N1 w Hongkongu wydawał się być rzadko przenoszony z człowieka na człowieka. Ptasia grypa H5N1 z 1997 roku została raz zwalczona poprzez wybicie całego drobiu w Hongkongu. Jednakże dawca genu hemaglutyniny w szczepie H5N1 z 1997 r. (A/goose/Guangdong/1/96) nadal krążył wśród gęsi w południowo-wschodnich Chinach39,40 i wirus ten został wkrótce zastąpiony przez inne genotypy41 , które były wysoce patogenne u kurcząt, ale nie u kaczek. Te wirusy H5N1 zostały ponownie zwalczone poprzez ubój drobiu, po czym w 2002 r. zostały zastąpione przez dodatkowe genotypy. W lutym 2003 r. wirus ptasiej grypy H5N1 pojawił się ponownie w rodzinie w południowo-wschodnich Chinach, w tym w Hongkongu.42 Potwierdzono zakażenie wirusem H5N1 u ojca i syna. Od grudnia 2003 r. wirus H5N1, niezwykle wysoce patogenny wirus ptasiej grypy, rozprzestrzenił się w wielu krajach Azji (przegląd w Lipatov i wsp.).43
Wirus ten zabił prawie 150 milionów sztuk drobiu w Azji i co najmniej 62 osoby w Tajlandii,44 Wietnamie, Kambodży i Indonezji do 1 listopada 2005 r. W późniejszym okresie epidemii odnotowano dodatkowe izolaty wirusa H5N1 od różnych gatunków ptaków (kaczka, przepiórka, gęś, kruk i ptaki miejscowe). Duże ognisko wirusa H5N1 u wędrownego ptactwa wodnego zgłoszono po raz pierwszy w 2005 r. nad jeziorem Qinghai w zachodnich Chinach, które jest chronionym rezerwatem przyrody i w pobliżu którego nie ma ferm drobiu.45 Wyizolowano 28 wirusów H5N1 z 92 wymazów z kloaki, tchawicy i kału oraz kolejne 5 wirusów z próbek tkanek dzikich ptaków wodnych. Porównanie sekwencji ujawniło, że wirusy H5N1 były prawie identyczne we wszystkich segmentach genów. Gen hemaglutyniny zachowuje motyw podstawowych aminokwasów (QGERRRKKR) w peptydzie łączącym, który charakteryzuje wysoce patogenną ptasią grypę. Wszystkie izolaty z Qinghai miały mutację Lys 627 w genie PB2, która była związana ze zwiększoną zjadliwością u myszy.46 Analiza filogenetyczna hemaglutyniny, neuraminidazy i nukleoproteiny wskazała, że wirusy z Qinghai były blisko spokrewnione z wirusem H5N1 A/Chicken/Shantou/4231/2003 (genotyp V) wirusów; jednakże kolejne pięć genów wewnętrznych, reprezentowanych przez gen białka macierzy, było blisko spokrewnionych z A/Chicken/Shantou/810/2005 (genotyp Z) wyizolowanym w południowych Chinach w 2005 roku.45 Wirusy z jeziora Qinghai można zatem wyraźnie odróżnić od tych, które wywołały zakażenia u ludzi w Tajlandii i Wietnamie. Przeprowadzono analizę genomową wirusów H5N1 ptasiej grypy typu A wyizolowanych od drobiu i innych zwierząt47 oraz od ludzi48 w Tajlandii. Wirus H5N1 jest również izolowany od tygrysów i lampartów w Tajlandii.49-52 Ostatnio koty domowe mogą być eksperymentalnie zakażane wirusem H5N1 i podejrzewa się, że kot może być żywicielem pośrednim między ptakiem a człowiekiem.53 Prawdopodobnie w Tajlandii doszło do przeniesienia ptasiej grypy H5N1 z tygrysa na tygrysa.52 Odnotowano przeniesienie wirusa grypy koni (H3N8) na psy wyścigowe, charty.54 Odnotowano również, że wirus H5N1 został wyizolowany od świń w Wietnamie i Chinach, które uznano za żywiciela pośredniego między ptakami a ludźmi. Tak więc, wirusy H5N1 mogą łatwo przeskoczyć ścianę ograniczenia zasięgu żywiciela. Molekularne zmiany w hemaglutyninie wirusa H5N1 sugerowały ewolucję adaptacyjną w nowym host.
Molekularny mechanizm przenoszenia H5N1 na ludzi w Wietnamie i Tajlandii 2004 jest nadal niejasny. Unikalna substytucja Ser239Asn (Ser227Asn w numeracji H3) zidentyfikowana w wirusach wyizolowanych od dwóch pacjentów (chłopca i jego ojca) z grypą H5N1 po wizycie w prowincji Fujian w Chinach w 2003 roku6,42 nie była widoczna w żadnych innych wirusach H5N1. My55 scharakteryzowaliśmy swoistość wiązania receptorów izolatu (A/Hong Kong/212/03) od chłopca, który miał bliski kontakt z żywymi kurczętami podczas wizyty w prowincji Fujian, i stwierdzono, że wirus wiązał się zarówno z sekwencjami Neu5Acα2-3Gal- jak i Neu5Acα2-6Gal pod warunkiem, że wirus referencyjny z kaczki (A/duck/Hong Kong/836/80, A/duck Hong Kong/200/01) i człowieka (A/Nowa Kaledonia/20/99, A/Memphys/1/71) wiązał się odpowiednio z Neu5Acα2-3Gal i Neu5Acα2-6Gal. Wyniki te sugerują, że po przeniesieniu z ptaka na człowieka mógł on nabyć zdolność rozpoznawania Neu5Acα2-6Gal. Koncepcja ta jest zgodna z obecnym stanem wiedzy, ponieważ HA pierwszych dostępnych szczepów ze wszystkich pandemii XX wieku zostały przeniesione z ptaków na człowieka.56,57 Ostatnio Mai Le i wsp.7 przeanalizowali swoistość wiązania receptorów przez izolat H5N1 pochodzący od pacjenta z Wietnamu. Wirus grypy H5N1, A/Hanoi/30408/2005, został wyizolowany od 14-letniej wietnamskiej dziewczynki, która przez 4 dni otrzymywała profilaktyczną dawkę (75 mg raz dziennie) oseltamiwiru, a następnie przez 7 dni otrzymywała dawkę terapeutyczną (75 mg dwa razy dziennie). Wirus oporny na oseltamiwir został wyizolowany podczas leczenia profilaktycznego, a po podaniu zwiększonych dawek oseltamiwiru nie wyizolowano żadnego wirusa. Dziewczynka nie miała żadnego znanego bezpośredniego kontaktu z drobiem, ale opiekowała się swoim 21-letnim bratem, gdy ten miał udokumentowane zakażenie wirusem H5N1. Czas zakażenia u tych dwóch pacjentów wraz z brakiem znanej interakcji dziewczyny z drobiem, podnosi możliwość, że wirus mógł zostać przeniesiony z brata na siostrę. Dziesięć klonów oczyszczono z wirusa, a oseltamivir-oporny klon 9 i wrażliwy klon 7 zostały przedstawione w celu określenia specyficzności wiązania receptora. Stwierdzono, że oba klony wiążą się z polimerem związanym z α2-3 oraz z polimerem związanym z α2-6. Wirus referencyjny ptaków, A/duck/Mongolia/301/2001, wiązał polimer α2-3, ale nie wiązał w ogóle polimeru α2-6; ludzki wirus referencyjny, A/Kawasaki/1/2001 wiązał się silnie z polimerem α2-6, ale tylko słabo z polimerem α2-3. Szersze właściwości wiążące klonów H5N1 mogą odzwierciedlać stopień adaptacji u ludzkich gospodarzy. Nasze dwa eksperymenty na izolatach H5N1 od ludzi w Chinach i Wietnamie pokazują, że wysoce patogenny ptasi wirus H5N1 może zmutować po jego przeniesieniu z ptaka na człowieka, i może nabyć zdolność rozpoznawania ludzkiego receptora Neu5Acα2-6Gal, który łatwo rozprzestrzenia się z człowieka na człowieka, a następnie może spowodować poważniejszą pandemię niż hiszpańska grypa z 1918 roku w świecie ludzi. Szczególnie niepokojące jest to, że być może tylko jedna lub dwie zmiany aminokwasów w miejscu wiązania receptora wirusowego hemaglutyniny wirusa H5N1 mogą być wymagane do zmiany tropizmu hemaglutyniny H5 z receptorów typu ptasiego na receptory typu ludzkiego.7
W 1999 r. wirus ptasiej grypy H9N2 został również przeniesiony na dwoje dzieci w Hongkongu i spowodował łagodną grypę. Nasza grupa58 oraz Matrosovich i wsp.59 wykazali, że niektóre wirusy grypy H9N2 wyizolowane z przepiórek w Chinach nabyły już preferencję do wiązania się z receptorami Neu5Acα2-6Gal, tak jak szczep ludzki, co wskazuje na to, że wirus ten może potencjalnie powodować przenoszenie się z człowieka na człowieka, chociaż do tej pory nie odnotowano takiego przypadku. Wyniki te wskazują, że wirusy ptasiej grypy rozpoznające receptor Neu5Acα2-3Gal mogą ulec mutacji w organizmie zakażonego ptaka podczas ich krążenia w świecie ptaków do typu ludzkiego, który wiąże się z ludzkim receptorem Neu5Acα2-6Gal łańcuchów sialosugarowych. Wirusy H9N2 zostały również wykryte u świń w Hongkongu,60 a obecnie występują panzootycznie u drobiu domowego w Eurazji.61 Wyniki te potwierdzają, że wirusy H9N2 mają potencjalną rolę jako czynniki grypy pandemicznej.
W marcu 2003 r. patogenny podtyp H7N7 wirusa ptasiej grypy typu A pojawił się u drobiu w Holandii. Wirus ten przeniósł się na ludzi. Zmarł jeden lekarz weterynarii, a zapalenie spojówek wystąpiło u co najmniej 82 osób.62,63 Swoistości wiązania receptorów wirusa H7N7 wyizolowanego od kurcząt i ludzi oraz molekularny mechanizm transmisji wirusa z ptaków na ludzi są nadal nieznane. Ostatnie zakażenia u ludzi spowodowane przez wirusy ptasiej grypy H5N1, H9N2 i H7N7 stwarzają zagrożenie wytworzenia nowych zmutowanych wirusów grypy, które łatwo rozprzestrzeniają się z jednej osoby na drugą, co może stanowić podstawę do wybuchu wysoce zjadliwych wirusów grypy na całym świecie.
Wysoce zjadliwe i potencjalnie pandemiczne wirusy ptasiej grypy H5N1 stały się endemiczne i zamieszkują obecnie Azję, a obecnie rozprzestrzeniają się na Rosję i kraje europejskie, i mogą nie dać się łatwo wyeliminować.41 Wymagane są długoterminowe środki kontroli w celu zmniejszenia tego zagrożenia dla zdrowia publicznego i weterynaryjnego w tym regionie i potencjalnie na świecie.64 Konieczne jest, aby ogniska choroby H5N1 u drobiu w Azji były szybko i trwale kontrolowane.
.