Ученые выяснили, как птичий грипп адаптируется, чтобы заражать больше животных

Фото из открытых источников

Новый глобальный обзор показывает, как быстро эволюционирующие вирусы птичьего гриппа H5 достигают новых видов, включая молочный скот, и подчеркивает острую необходимость скоординированных действий для предотвращения следующей пандемии.

С момента своего открытия в 1996 году линия Gs/Gd высокопатогенных вирусов птичьего гриппа с гемагглютинином H5, включая H5N1 и другие подтипы H5Nx, стала причиной широкомасштабных инфекций и смертности среди многочисленных видов животных, а также спорадических инфекций среди людей, причем вспышки в настоящее время достигают всех континентов, даже Антарктиды.

В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Nature Reviews Microbiology, исследователи из отдела вирусологии медицинского центра Erasmus в Нидерландах проанализировали современные знания об эволюции, глобальном распространении и растущих рисках, которые представляет этот стойкий и легко адаптируемый вирус.

Вирусы гриппа А стали причиной четырех человеческих пандемий и бесчисленных вспышек среди популяций животных за последнее столетие. Среди них высокопатогенные вирусы птичьего гриппа (HPAIV) представляют серьезную угрозу из-за своей способности быстро эволюционировать. Хотя большинство вирусов птичьего гриппа циркулируют безвредно среди диких водоплавающих птиц, некоторые из них мутировали в более смертоносные формы, в частности подтипы H5 и H7. Когда эти вирусы передаются домашней птице, они могут эволюционировать в высокопатогенные формы, которые вызывают тяжелые заболевания и смерть.

Линия Gs/Gd вирусов H5, которая включает в себя хорошо известный подтип H5N1 (впервые выявленный у людей в Гонконге в 1997 году) и другие варианты H5Nx, возникла из сложной смеси птичьих вирусов и с тех пор разделилась на многочисленные линии. Эта линия стала доминирующей глобальной угрозой, распространившись по континентам и заразив широкий спектр птиц и млекопитающих. Более того, несмотря на продолжающиеся усилия по наблюдению и контролю, остаются пробелы в понимании того, как этот вирус распространяется, эволюционирует и адаптируется к новым хозяевам, включая людей.

Исследователи провели всесторонний обзор научной литературы, отчетов по надзору и генетических анализов, чтобы понять эволюцию и распространение высокопатогенных вирусов птичьего гриппа H5 линии Gs/Gd. Они проследили происхождение вируса до вспышки 1996 года у домашних гусей в провинции Гуандун, Китай, и проследили его генетическую диверсификацию в ходе глобальных вспышек за последние 25 лет.

Команда исследовала, как вирус изменился в ходе процесса, известного как реассортация, когда сегменты генов из разных вирусов гриппа смешиваются в коинфицированных хозяевах, создавая новые варианты вируса. Они сосредоточились на вспышках среди диких птиц, домашней птицы и млекопитающих, включая тигров, морских львов, норок и молочный скот.

Исследование также проанализировало, как вирус пересекает видовые барьеры. Это включало обзор молекулярных данных о мутациях вирусных белков, включая компоненты гемагглютинина, нейраминидазы и полимеразы, которые помогают вирусу адаптироваться к клеткам млекопитающих. Были изучены структурные особенности гемагглютинина, которые влияют на связывание с рецепторами хозяина, а также изменения в вирусной рибонуклеиновой кислоте (РНК) полимеразе, которые усиливают репликацию у млекопитающих. Кроме того, исследование изучало иммунные реакции у разных видов и то, как вирус обходит эти защиты.

Чтобы оценить воздействие на здоровье человека, авторы также проанализировали данные о подтвержденных случаях заражения людей, рисках заражения и клинических симптомах, рассмотрели роль экологических и сельскохозяйственных практик в содействии распространению вируса, а также изучили текущие меры контроля, такие как отстрел, вакцинация и наблюдение.

Исследование показало, что вирусы H5 из линии Gs/Gd претерпели значительную генетическую эволюцию, что позволило им заражать более широкий спектр видов и сохраняться во всем мире. Вирус, который изначально циркулировал среди домашней птицы, теперь распространился на диких птиц и млекопитающих, включая редкие случаи заражения людей.

Самое тревожное, что он недавно добрался до молочного скота в Соединенных Штатах, где он распространился в основном из-за перемещения инфицированных животных между фермами. Зараженное доильное оборудование облегчает передачу внутри ферм и вызывает широкомасштабные инфекции. Вирус теперь обнаружен на всех континентах, включая Антарктиду, что означает беспрецедентное распространение.

Его способность реассортировать с другими вирусами гриппа также породила множество вариантов, включая те, которые обладают новыми комбинациями генов, которые улучшают адаптацию к млекопитающим. Это генетическое смешивание также улучшило способность вируса связываться с рецепторами, подобными человеческим, и противостоять врожденной иммунной защите млекопитающих.

С 1997 года было зарегистрировано более 1000 лабораторно подтвержденных случаев заражения людей штаммами Gs/Gd, из которых более 500 закончились летальным исходом; однако истинный уровень летальности неизвестен из-за вероятного занижения данных о легких и субклинических инфекциях и изменчивости тяжести между вспышками. Большинство случаев заражения произошло после прямого контакта с инфицированной домашней птицей, но недавние случаи в США с участием работников молочной фермы указали на новые пути передачи. Хотя устойчивой передачи от человека к человеку не произошло, рост легких или необнаруженных человеческих инфекций вызывает опасения относительно пандемического потенциала.

Вирус также оказал разрушительное воздействие на дикую природу, при этом высокая смертность среди морских львов, тюленей и птиц была зафиксирована по всей Америке и Европе. Передача от млекопитающего к млекопитающему, особенно в колониях норок и морских львов, выращиваемых на фермах, также указывает на то, что вирус может эволюционировать в сторону более эффективного распространения среди млекопитающих.

В обзоре подчеркивается, что доступные варианты борьбы со вспышками заболеваний в дикой природе ограничены и могут включать удаление трупов и целевую вакцинацию находящихся под угрозой исчезновения видов.

Продолжающееся распространение и эволюция вирусов линии Gs/Gd H5, включая H5N1 и другие подтипы H5Nx, подчеркивают серьезную угрозу, которую эти вирусы гриппа представляют для животных, экосистем и здоровья человека. С ростом доказательств межвидовой передачи и глобального распространения этот вирус остается надвигающейся проблемой.

Обзор подчеркивает критическую необходимость в едином подходе «Единое здоровье», который объединяет стратегии охраны здоровья животных, человека и окружающей среды на глобальном уровне. Обзор показал, что усиление надзора, продвижение стратегий вакцинации, расширение использования новых технологий вакцинации, координация международного накопления и развертывания вакцин и интеграция усилий в секторах здравоохранения животных и человека являются важнейшими шагами на пути к предотвращению будущих вспышек и снижению риска потенциальной пандемии.