4.25.4 Högpatogena och potentiellt pandemiska H5N1 fågelinfluensavirus och den molekylära mekanismen för överföring av virusen till människor
Det har ansetts att fågelinfluensavirusets värdområde inte överför fågelinfluensavirusen direkt till människor. Faktum är att tidigare influensapandemier som H2N2 (asiatisk influensa 1957) och H3N2 (Hong Kong influensa 1968) kom från fågelvirus som återförts med den mänskliga genen i grisar. Grisar har receptorer för både humana och aviära influensavirus18,19 och kan infekteras av både humana och aviära virus, och är de djur som lever nära både människor och fåglar i naturen. Grisar har varit ”blandningskärl”,36 vilket resulterat i en ny mutant som kan infektera människor. Även om samma linjer av virussubtyper (H1N1, H3N2) som hos människor bibehålls hos grisar, har grisar mer genetiskt varierande subtyper av influensa A-virus. Aviärliknande svin H1N1 dök upp under slutet av 1970-talet i Europa och skiljer sig antigeniskt och genetiskt från det klassiska H1N1-viruset.37 En annan linje av människoliknande svinvirus har nyligen dykt upp hos grisar i USA under senare delen av 1990-talet,38 vilket tyder på att grisar kan spela en roll som blandningskärl av mänskligt, aviärt och annat olika ursprung.18,19,36
Under 1997 överfördes ett H5N1-virus av fågelinfluensa A direkt från kyckling till människa i Hongkong och dödade sex av de 18 personer som smittades med 33 % motalitet.2-6 H5N1-viruset i Hongkong tycktes sällan vara överförbart från människa till människa. H5N1-fågelinfluensan från 1997 utrotades en gång genom avlivning av allt fjäderfä i Hongkong. Donatorn av hemagglutiningenen i 1997 års H5N1-stam (A/goose/Guangdong/1/96 ) fortsatte dock att cirkulera hos gäss i sydöstra Kina39,40 och detta virus ersattes snart av olika genotyper41 som var mycket patogena hos kycklingar men inte hos ankor. Dessa H5N1-virus utrotades återigen genom slakt av fjäderfä, men ersattes 2002 av ytterligare genotyper. I februari 2003 återkom H5N1-fågelinfluensaviruset i en familj i sydöstra Kina, inklusive Hongkong.42 Infektion med H5N1-virus hos fadern och sonen bekräftades. Från och med december 2003 spreds H5N1-viruset, det extremt högpatogena fågelinfluensaviruset, över många asiatiska länder (se Lipatov et al.).43
Viruset dödade nästan 150 miljoner fjäderfä i Asien och minst 62 människor i Thailand44 , Vietnam, Kambodja och Indonesien fram till den 1 november 2005. Senare under utbrottet rapporterades ytterligare H5N1-virusisolat från olika fågelarter (anka, vaktel, gås, kråka och inhemska fåglar). Ett stort utbrott av H5N1-virus hos vandrande sjöfåglar rapporterades för första gången 2005 i Qinghai-sjön i västra Kina, som är ett skyddat naturreservat utan fjäderfäanläggningar i närheten.45 Tjugoåtta H5N1-virus från 92 kloak-, trakeal- och avföringssvabbar och ytterligare fem virus från vävnadsprover från vilda sjöfåglar isolerades. En sekvensjämförelse visade att H5N1-virusen var nästan identiska i alla gensegment. Hemagglutiningenen har kvar motivet med basiska aminosyror (QGERRRKKR) i den anslutande peptiden som kännetecknar högpatogen fågelinfluensa. Alla Qinghaiisolat hade en Lys 627-mutation i PB2-genen, som har förknippats med ökad virulens hos möss.46 Fylogenetisk analys av hemagglutinin, neuraminidas och nukleoprotein visade att Qinghaivirusen var nära besläktade med H5N1-virus A/Chicken/Shantou/4231/2003 (genotyp V) av virusen, men ytterligare fem interna gener, representerade av matrixproteingenen, var nära besläktade med A/Chicken/Shantou/810/2005 (genotyp Z) som isolerades i södra Kina under 2005.45 Qinghaisjövirusen kan därför tydligt skiljas från de virus som har orsakat infektioner hos människor i Thailand och Vietnam. Genomisk analys av H5N1-virus av fågelinfluensa A som isolerats från fjäderfä och andra djur47 och från människor48 i Thailand har rapporterats. H5N1-virus har också isolerats från tigrar och leoparder i Thailand.49-52 Nyligen kunde tamkatter experimentellt infekteras med H5N1-virus, och man misstänker att katten kan fungera som mellanvärd mellan fågel och människa.53 Sannolik överföring från tiger till tiger av aviär influensa H5N1 i Thailand har rapporterats.52 Överföring av hästinfluensavirus (H3N8) till tävlingshundar och greyhounds har rapporterats.54 Det har också rapporterats att H5N1-virus isolerats från grisar i Vietnam och Kina, som har rapporterats vara en mellanvärd mellan fåglar och människor. H5N1-virus kan alltså lätt hoppa över den begränsning av värddjurets utbredningsområde som finns. Molekylära förändringar i H5N1-virusets hemagglutinin tyder på adaptiv evolution i den nya värden.
Den molekylära mekanismen för H5N1-överföring till människor i Vietnam och Thailand 2004 är fortfarande oklar. Den unika substitutionen Ser239Asn (Ser227Asn i H3-numreringen) som identifierades i virus som isolerades från två patienter (en pojke och hans far) med H5N1-influensa efter att ha besökt Fujian-provinsen i Kina 20036,42 sågs inte i några andra H5N1-virus. Vi55 har karakteriserat den receptorbindande specificiteten hos isolatet (A/Hong Kong/212/03) från pojken som hade nära kontakt med levande kycklingar under ett besök i Fujianprovinsen, och funnit att viruset binder till både Neu5Acα2-3Gal- och Neu5Acα2-6Gal-sekvenser under förutsättning att referensvirus från anka (A/duck/Hong Kong/836/80, A/duck Hong Kong/200/01) och människa (A/New Caledonia/20/99, A/Memphys/1/71) binder till Neu5Acα2-3Gal respektive Neu5Acα2-6Gal. Dessa resultat tyder på att den efter sin överföring från en fågel till en människa kan ha förvärvat förmågan att känna igen Neu5Acα2-6Gal. Detta koncept stämmer överens med den nuvarande kunskapen i och med att HA:erna hos de första stammarna som fanns tillgängliga från alla pandemier under 1900-talet överfördes från fåglar till människor.56,57 På senare tid har Mai Le et al.7 analyserat receptorbindningsspecificiteten hos H5N1-isolat från en patient i Vietnam. Ett H5N1-influensavirus, A/Hanoi/30408/2005, isolerades från en 14-årig vietnamesisk flicka som hade fått en profylaktisk dos (75 mg en gång dagligen) oseltamivir i fyra dagar och sedan fått en terapeutisk dos (75 mg två gånger dagligen) i sju dagar. Det virus som är resistent mot oseltamivir isolerades under hennes profylaktiska behandling och inget virus isolerades efter administrering av ökade doser oseltamivir. Flickan hade inte haft någon känd direktkontakt med fjäderfä, men hade tagit hand om sin 21-åriga bror medan han hade dokumenterad H5N1-virusinfektion. Tidpunkten för infektionen hos dessa två patienter tillsammans med avsaknaden av känd interaktion mellan flickan och fjäderfä ger upphov till möjligheten att viruset kan ha överförts från bror till syster. Tio kloner renades från viruset, och oseltamivirresistent klon 9 och känslig klon 7 lämnades in för att bestämma receptorbindningsspecificiteten. Vi fann att båda klonerna band till α2-3-bunden polymer och α2-6-bunden polymer. Referensfågelviruset, A/duck/Mongolia/301/2001, band α2-3-linkad polymer men inte α2-6-linkad polymer alls; referensviruset för människor, A/Kawasaki/1/2001, band starkt till α2-6-linkad polymer, men endast svagt till α2-3-linkad polymer. De bredare bindningsegenskaperna hos H5N1-klonerna kan återspegla en viss grad av anpassning hos mänskliga värdar. Våra två experiment på H5N1-isolat från människor i Kina och Vietnam visar att det högpatogena aviära H5N1-viruset kan mutera efter överföringen från en fågel till en människa, och kan förvärva förmågan att känna igen den mänskliga Neu5Acα2-6Gal-receptorn, som lätt kan spridas från människa till människa, och då kan orsaka en allvarligare pandemi än den spanska influensan från 1918 i människovärlden. Det är särskilt oroande att det kanske bara krävs en eller två aminosyraförändringar i den virala receptorbindningsstället för H5N1-virusets hemagglutinin för att ändra H5-hemagglutininets tropism från receptorer av fågel- till människotyp.7
År 1999 överfördes också H9N2-fågelinfluensaviruset till två barn i Hongkong och orsakade en mild influensa. Vår grupp58 och Matrosovich et al.59 visade att vissa H9N2-influensavirus som isolerats från vaktlar i Kina redan har fått en preferens för att binda till Neu5Acα2-6Gal-receptorer som mänsklig stam, vilket tyder på att detta virus har en potential att orsaka överföring från människa till människa även om fallet inte har rapporterats hittills. Dessa resultat visar att fågelinfluensavirus som känner igen Neu5Acα2-3Gal-receptorn kan muteras i den infekterade fågelkroppen under cirkulationen i fågelvärlden till mänsklig typ som binder till den mänskliga receptorn Neu5Acα2-6Gal sialosockerkedjor. H9N2-virus har också påvisats hos grisar i Hongkong,60 och är nu panzootiska hos tamfjäderfä i Eurasien.61 Dessa resultat stöder att H9N2-virus har en potentiell roll som agens för pandemisk influensa.
I mars 2003 dök den patogena H7N7-subtypen av aviärt influensa A-virus upp hos fjäderfä i Nederländerna. Viruset överfördes till människor. En veterinär dog och konjunktivit uppstod hos minst 82 personer.62,63 Receptorbindningsspecificiteterna hos viruset H7N7 isolerat från kyckling och människa och den molekylära mekanismen för virusöverföringen från fågel till människa är fortfarande okända. Den senaste tidens infektioner hos människor orsakade av fågelinfluensavirusen H5N1, H9N2 och H7N7 utgör ett hot om att det kan uppstå nya muterade influensavirus som lätt sprids från en person till en annan, vilket skulle kunna skapa förutsättningar för ett världsomspännande utbrott av högpatogena influensavirus.
Det högpatogena och potentiellt pandemiska fågelinfluensaviruset H5N1 har blivit endemiskt och är nu bosatt i Asien och sprider sig för närvarande till Ryssland och europeiska länder, och det är kanske inte så lätt att utrota det.41 Det krävs långsiktiga kontrollåtgärder för att minska detta hot mot folkhälsan och den veterinära hälsan i denna region och potentiellt i hela världen.64 Det är absolut nödvändigt att utbrott av en H5N1-sjukdom hos fjäderfä i Asien snabbt och hållbart kontrolleras.