Drift av influensavirus. Antigen struktur. Typiska antigener av typ A-influensavirus är hemagglutinin och neuraminidas; kombinationen av dessa proteiner ligger till grund för klassificeringen av influensavirus. Molekylär genetik för influensavirus
Typisk Ag för influensavirus typ A - ; kombinationen av dessa proteiner ligger till grund för klassificeringen av influensavirus. I synnerhet isoleras 13 Ag från influensa A-viruset olika typer hemagglutinin och 10 typer av neuraminidas. Antigena skillnader mellan virus av typ A, B och C bestämmer skillnader i strukturerna hos NP- och M-proteiner. Alla stammar av typ A-virus har grupp (S-) Ag upptäckt i RTGA. Typspecifik Ag - hemagglutinin och neuraminidas; variation i deras struktur leder till uppkomsten av nya serologiska varianter, ofta i dynamiken i ett epidemiskt utbrott (Fig. 26 –2 ). Förändringar i den antigena strukturen kan ske på två sätt:
Y-layout, figur 26-02.
Ris. 26 –2 . Diagram över mekanismer, orsakar antigenförskjutning och antigendrift av influensavirus. Förklaringar i texten.
Antigen drift. Orsakar små förändringar i strukturen av Ag orsakas av punktmutationer. I större utsträckning sker en förändring i strukturen av hemagglutinin. Drift utvecklas i dynamiken i epidemiprocessen och minskar specificiteten hos immunreaktioner som har utvecklats i befolkningen som ett resultat av den tidigare cirkulationen av patogenen.
Antigenskifte. Orsakar uppkomsten av en ny antigen variant av viruset, obesläktade eller avlägset antigeniskt besläktade med tidigare cirkulerande varianter. Förmodligen sker det antigena skiftet som ett resultat av genetisk rekombination mellan humana och animaliska virusstammar eller latent cirkulation i en viruspopulation som har uttömt sin epidemipotential. Var 10–20:e år uppdateras befolkningen av människor, men immunförsvaret försvinner, vilket leder till bildandet av pandemier.
R. G. WEBSTER och W. G. LEIVER i(R.G. WEBSTER och W.G. LAYER)
I. INLEDNING
Typ A1-influensavirus är unikt bland "orsakande agens av mänskliga infektionssjukdomar på grund av dess förmåga att förändra sin egen antigena struktur så starkt att den specifika immunitet som förvärvas som svar" på infektion med en stam ger mycket lite eller inget skydd mot nästa uppkommande virus Variabiliteten av influensaviruset fortsätter att vara en av de viktigaste epidemiska sjukdomarna hos människor.
Två typer av antigen variation har hittats i influensavirus: antigen drift (Burnet, 1955) och signifikant antigenisk förändring. Antigen drift kännetecknas av relativt små förändringar som sker huvudsakligen inom en familj av stammar, som var och en lätt kan korreleras med alla andra stammar av denna familj vad gäller både interna och ytantigener. Bland stammar av influensa A-virus som infekterar människor ersätter varje efterföljande variant den tidigare. Detta beror möjligen på den selektiva fördel som nya antigena varianter har för att övervinna värdimmunologiska barriärer. Antigen drift är karakteristisk för influensavirus inte bara A, YAO och B.
Den andra typen av antigen variabilitet, som har beskrivits endast för virus A, involverar mer oväntade och dramatiska förändringar. De kallas signifikanta antigena skift2. Dessa förändringar sker med intervaller på 10-15 år (se kapitel 15) och kännetecknas av uppkomsten av antigeniskt "nya" virus som befolkningen inte har någon immunitet mot, och det är just de "virus som orsakar betydande influensapandemier.
Dessa "nya" virus har HA1- och NA-subenheter som är helt olika de som cirkulerar hos människor innan det nya viruset uppträdde. En signifikant förändring kan inträffa i en eller båda ytantigener; två influensapandemier har beskrivits, orsakade av virus som tillhör var och en av dessa två kategorier (se kapitel 15).
Influensa är också en naturlig infektion hos vissa djur och fåglar. Virus uteslutande av typ A har isolerats från grisar, hästar och en mängd olika fåglar, inklusive kycklingar, ankor, kalkoner, vaktlar, fasaner och tärnor (McQueen et al., 1968; Pereira, 1969; Världshälsoorganisationen, 1972) . Tidigare trodde man att ytan på en influensaviruspartikel består av en mosaik av antigener som ingår i alla stammar. av denna typ och att antigen variabilitet är resultatet av förflyttningen av dessa antigener från en framträdande position till en latent position och vice versa. Senare föreslogs en annan mekanism för antigendrift. För närvarande tror man att förändringar ständigt sker i aminosyrorna som utgör de antigena determinanterna för HA- och NA-subenheterna. De är resultatet av urvalet av mutanter som uppvisar förändringar i aminosyrasekvensen för polyeltidsubenheterna, vilka i sin tur orsakas av mutationen av det virala RNA:t. De hemagglutinerande och neuraminidassubenheterna av dessa "nya" virus är antigeniskt helt olika från underenheterna av virus som cirkulerade bland människor innan nya stammar uppstod. Vi tror att det "nya" viruset inte är resultatet av en mutation av ett tidigare mänskligt influensavirus, utan uppstår från genetisk rekombination mellan ett mänskligt virus och en av de många stammar av influensa A-virus vars naturliga värdar är djur eller fåglar. Efter att ha uppstått ersätter det "nya" viruset det "gamla" som helt försvinner från den mänskliga befolkningen.
Signifikanta antigena förändringar i influensa B-virus har ännu inte identifierats. Pereira (1969) föreslog att avsaknaden av signifikanta antigena förändringar i influensa B-virus kan bero på frånvaron av sådana influensavirus bland lägre djur och fåglar.
Antigen variabilitet inkluderar endast HA- och NA-subenheter; virusets inre proteiner (nukleotyroidantigen och matrix- eller membran-M-protein) är i stort sett konstanta. Av de två ytantigenerna är HA den viktigaste, eftersom antikroppar mot detta antigen neutraliserar virusets infektivitet.
II. FLUSEN I HISTORISK ASPEKT (se även 15 kap.)
A. BEVIS FÖR ANTIGENE FÖRÄNDRINGAR
Influensaliknande sjukdom har rapporterats ofta under tidigare århundraden (Hirsch, 1883); sjukdomen uppstod antingen i form av pandemier, täckte en mycket stor del av befolkningen och spred sig nästan över hela världen, eller representerade lokala utbrott. Fram till 1933, då influensaviruset först isolerades (från människor. Notera red.) 1 gick det inte att med säkerhet säga om en given pandemi faktiskt orsakades av ett influensavirus. Egenskaperna hos de epidemier som beskrivs i historiska dokument tyder dock på att dessa epidemier mycket väl kan ha orsakats av influensavirus. Även om andra infektionssjukdomar kan ha symtom som är karakteristiska för influensa, är det bara influensa som orsakar plötsliga epidemier som varar i flera veckor och försvinner lika plötsligt (Burnet, White, 1972) Serologiska studier gjorda på äldre personer indikerar också om tidigare influensaepidemier som inträffat i ett senare skede. avlägsna tider (Mulder, Mazurel, 1958).
Den tidigaste kända influensaepidemin registrerades i Tyskland 1170 (Hirsch, 1883), och från andra historiska källor kan man sammanställa en ganska fullständig förteckning över epidemier i Europa med start från 1500. Här kommer endast de allvarligaste epidemierna att nämnas. Mer detaljer finns i Hirsch (1883), Creighton (1891, 1894), Burnet och Clarke (1942) och Burnet and White (1972).
Epidemi 1781-1782 började i Asien 1781 och spred sig sedan i början av 1782 genom Ryssland till Europa. Denna epidemi orsakade relativt få dödsfall, men dess egenhet var att sjukdomen oftare drabbade medelålders människor än barn och äldre. Ganska svåra epidemier inträffade också 1803, 1833, 1837 och 1847. Epidemi 1847-1848 började i östra Ryssland i mars 1-847 och nådde Europa och England vintern 1847-1848. Denna epidemi har orsakat många dödsfall, särskilt bland äldre.
Pandemin 1889 kom också till Europa från Ryssland och nådde England och Amerika i början av 1890. Sjukdomen spred sig i resenärernas hastighet. Efter uppkomsten av viruset 1889 inträffade ytterligare fyra smittsamma vågor under vart och ett av de följande åren. Det andra och tredje utbrottet orsakade många dödsfall, särskilt bland barn och äldre. Serologiska (Mulder och Mazurel, 1958) och andra studier (Pereira, 1969) tyder på att virus relaterade till asiatiska, Hongkong- och hästserotyp 2-influensavirus var närvarande vid den tiden.
Den allvarligaste influensapandemin inträffade 1918-1919. Ursprunget till denna pandemi är inte exakt känt, men Burnet och Clarke (1942) tror att viruset kan ha utvecklats självständigt i Asien och Europa, eller kan ha introducerats till Europa (av kinesiska arbetare. Pandemin kom i vågor och dödade en i genomsnitt 20 till 50 miljoner människor). "av människoliv, mestadels unga människor. Pandemin 1918-1919 orsakades förmodligen av en stam av influensa A-virus relaterat till svininfluensavirus. Detta föreslogs först av Laidlaw (1935) och Shope (1936), men det är möjligt att detta virus överfördes från intensiva studier av nedgången med åldern av antikroppar mot svininfluensavirus i humant sera av Davenport et al (1953-1964), Hennessy et al (1965) tyder på att viruset orsakande epidemi 1918-1919 1 pg., serologiskt relaterad till svininfluensavirus.
Det höga antalet dödsfall fick Burnet och Clarke (1942) att antyda att detta virus kan ha varit av ovanlig virulens. Enligt andra forskare (Zhdanov et al., 1958; Kilbourne, 1960) kan krigsförhållanden och bristen på antibiotika vara orsakerna till hög dödlighet i sekundära bakterieinfektioner. Det verkar dock troligt att vissa virusmutanter hade hög virulens, eftersom 1781 års pandemivirus “g., som också drabbade unga människor, inte orsakade en så hög dödlighet.
B. ANTIGENE FÖRÄNDRINGAR I VIRUSET UNDER PERIODEN EFTER 1933
Efter identifieringen av det första influensaviruset, som betecknades som H0N1 (World Health Organization, 1971), inträffade antigena förändringar 1947, när H1N1-viruset uppträdde (till exempel A/FM/1/47), 1957, då H2N2-virus (t.ex. A/Singapore/1/57) och 1968 när Hong Kong-viruset uppträdde (A/Hong Kong/1/68). Antigenskiftet 1947 bestod i en förändring av det hemagglutinerande antigenet (från H0N1 till H1N1 "); 1957 skilde sig både HA och NA antigeniskt helt från antigenerna från virus från tidigare år (från H1N1 till H2N2), och 1968 variant Hong Kong visade en signifikant antigen skillnad i HA (från H2N2 till H3N2).
Den asiatiska stammen av influensavirus (H2N2), som först dök upp i en av Kinas provinser 1957, innehöll HA- och NA-subenheter som var helt olika antigeniskt från H0N1- och H1N1-subenheterna av influensavirus som tidigare cirkulerade bland människor. Denna stam av influensaviruset orsakade en aldrig tidigare skådad pandemi i historien (Burnet, White, 1972), men antalet dödsfall var litet. Nästa och hittills sista influensapandemin orsakades av A/Hong Kong/68-viruset, där NA-subenheterna liknade de för det "gamla" asiatiska A2-viruset, och HA-subenheterna var helt antigeniskt annorlunda än de i "gammal" asiatisk stam (Coleman et al., 1968; Schulman och Kilbourne, 1969; Webster och Laver, 1972).
B. ALLMÄNNA FUNKTIONER FÖR TIDIGARE PANDEMIER
Den pandemiska karaktären hos influensa hos människor indikerar att mänskligheten med oregelbundna intervaller påverkas av virus med nya antigena determinanter. Ovanstående information tyder på att dessa pandemier ofta har sitt ursprung i Sydostasien och sprider sig med resenärers hastighet. De flesta pandemier orsakade ökad dödlighet bland barn och äldre, men minst två pandemier (1781 och 1918) orsakade ökad dödlighet bland unga.
III. EGENSKAPER HOS INFLUENSAVIRUSGENOMET
Influensaviruset har ett fragmenterat genom, som består av minst sju enkelsträngade RNA-fragment.En sådan fragmentering gör att genomet kan "ordnas om" ("rekombinera") under blandade infektioner med olika stammar (se kapitel 7) och kan vara grundläggande för antigen. variabilitet Influensavirus A. Efter blandad infektion av celler med två olika influensa A-virus bildas virala rekombinanter med hög frekvens. Den höga frekvensen av rekombination mellan influensa A-virus påvisades först av Burnet (Burnet, Lind, 1949, 1951) och upprepade gånger bekräftat av andra forskare som arbetar inom detta område (Hirst, Gotlieb, 1953, 1955; Simpson och Hirst, 1961; Simpson, 1964; Sugiura och Kilbourne, 1966) Det har visat sig att rekombinationsfrekvensen kan nå upp till 97 %.
Den höga frekvensen av rekombinationer mellan influensavirus tillåter bildandet av antigen-hybridvirus under loppet av blandad infektion i både in vitro och in vivo experiment. För första gången gavs biokemisk bekräftelse på detta av Laver och Kilbourne (1966), som fann att ett genetiskt stabilt rekombinant X7-virus isolerat från celler blandade infekterade med NW-S (H0N1) och RI/5+ (H2N2) stammar av influensaviruset har HA-subenheter av viruset H0N1, men av NA-subenheterna av H2N2-viruset. Därefter har många andra sådana rekombinanta influensa A-virus isolerats, och i själva verket kan de skapas "i rätt ordning" (Webster, 1970) (se även 39). Bildandet av nya influensastammar genom rekombination mellan djur- (eller fågel-) och humana virus diskuteras i avsnitt VII. Bevis har erhållits som tyder på att de virusstammar som orsakar influensapandemier också kan förekomma i naturen på detta sätt. Rekombination mellan influensa B-virus är också möjlig (Perry och Burner, 1953; Perry et al., 1954; Ledinko, 1955; Tobita och Kilbourne, 1974), men rekombination mellan influensa A- och B-virus har aldrig hittats.
IV. HEMAGLUTININ-UNDERLAG
OCH NEURAMINIDAS SOM MYCKET VARIABEL
ANTIGEN
Influensavirusets hemagglutinerings- och neuraminidasaktiviteter är associerade med olika subenheter (Laver och Valentine, 1969; Laver, 1973), som bildar ett lager av spikar på ytan av viruspartiklar (32).
Hemagglutinin är det huvudsakliga ytantigenet. Det är ansvarigt för interaktionen mellan viruset och cellytan och för induktionen av neutraliserande antikroppar. Variabiliteten hos det hemagglutinerande antigenet bidrar till uppkomsten av nya influensaepidemier.
NA-enzymet är det andra virusspecifika ytantigenet av influensaviruspartikeln. Antigeniskt är NA helt olik HA (Seto, Rott, 1966; Webster, Laver, 1967). NA-antikroppar neutraliserar inte virusets infektivitet ( förutom vid mycket höga koncentrationer), men de bromsar kraftigt frisättningen av viruset från infekterade celler (Seto och Rott, 1966; Webster och Laver, 1967; Kilbourne et al., 1968; Becht et al., 1971; Dowdle et al. ., 1974), och dessa antikroppar kan spela en viktig roll för att minska viral replikation in vivo och för att förhindra spridning
infektioner (Schulman et al., 1968). Den vanliga variationen är också inneboende i NA, variationerna av detta antigen är kanske mindre signifikanta för influensans epidemiologi.
De hemagglutinerande subenheterna är stavformade glykoproteinstrukturer triangulära i tvärsnitt med en relativ molekylvikt på cirka 215 000 (33). De är "monovalenta" och (interagerar med
cellreceptorer i endast ena änden (Laver och Valentine, 1969). De isolerade subenheterna är mycket immunogena när de administreras till djur i närvaro av ett adjuvans. Varje viral partikel innehåller ungefär 400 HA-subenheter (Tiffany Blough, 1970; Schulze, 1973; Layer, 1973).
HA-subenheter består av två polyleptider med en relativ molekylvikt på cirka 25 000 och 55 000 (Compans et al., 1970; Schulze, 1970; Laver, 1971; Skehel och Schild, 1971; Stanley och Haslam, 1971; Klenk et al. 1972; Klenk et al. 1972). De betecknas som tunga och lätta skolipeptider HA1 och HA2. Oi6e, dessa kedjor syntetiseras som en enda tyll-peltid-prekursor Nick med en molekylvikt av cirka 80 000, som klyvs i ett antal celler till lätta och tunga polypeptider (Lazarowitz et al., 1971, 1973; Skechel, 1972; Klenk et al., 1972). I intakta subenheter är de tunga och lätta kedjorna sammanlänkade med disulfidbindningar, vilket bildar en dimer, och varje HA-subenhet består av två eller tre sådana dimerer (Laver, 1971).
HA-subenheterna har hydrofoba och hydrofila skördare (34). Den hydrofila änden är ansvarig för subenhetens biologiska aktivitet, medan den hydrofoba änden binder till virushöljeslipiderna. Subenhetens hydrofoba egenskaper är tydligen associerade med C-terminalen av mögelpolypeptidkedjan (HA2) (Skehel och Waterfield, 1975) (OM. kap. 3).
Neuraminidas-subenheten är en glykoproteinstruktur med en relativ molekylvikt på cirka 240 000. Den består av fyrkantiga, lådformade huvuden med 8-8-4 gropar, IK i mitten är fäst en tråd med en diffus svans eller med en litet huvud i slutet (, 35) (Laver och Valentine, 1969; Wrigley et al., 1973). De isolerade subenheterna har full enzymatisk aktivitet och är mycket immunogena när de administreras till djur med ett adjuvans. Varje viral partikel innehåller ungefär 80 NA-subenheter (Schulze, 1973; Laver, 1973). Emellertid kan antalet NA-subenheter i en viral partikel variera beroende på stammen (Webster et al., 1968; Webster och Laver, 1972; Palese och Schulman, 1974), såväl som på vilken typ av värdcell på vilken virus odlades.
NA-subenheterna består av fyra tlykosylerade lolipeptider med en relativ molekylvikt på cirka 60 000 kopplade till varandra genom disulfidbindningar lokaliserade i filamentet eller i dess svans (se även kapitel 4). I de flesta stammar verkar dessa 4 polypeptider vara identiska, men i vissa stammar består NA, (möjligen av två typer av polypeptider som skiljer sig något i storlek (Webster, 1970a; Skechel, Schield, 1971; Bucher, Kilbourne, 1972; Laver och Baker, 1972; Lazdins et al., 1972; Downie och Laver, 1973; Wrigley et al., 1973).
Det aktiva stället för enzymet och antigena determinanter är lokaliserade i olika regioner av huvudet på NA-subenheten (Ada et al., 1963; Fazekas de St. Groth, 1963), och dessa huvuden har hydrofila egenskaper. "Svansen" av NA är hydrofob och tjänar till att fästa subenheten till virusets lipidhölje (Laver och Valentine, 1969) (se "29").
A. ISOLERING OCH SEPARATION AV UNDERHETER PÅ OCH NA
För vissa stammar av influensavirus kan rena, intakta HA- och NA-subenheter erhållas genom elektrofores på cellulosaacetatremsor efter sönderdelning av viruspartiklar med SDS (Laver, 1964, 1971; Laver och Valentine, 1969; Downie, 1973). Framgången med att isolera någon av dessa underenheter med denna teknik beror på deras motståndskraft mot SDS-denaturering vid rumstemperatur. Enligt detta kriterium kan influensavirus delas in i fyra grupper.
1. Virus med HA-subenheter som är resistenta mot denaturerad alkohol
SDS. När virus av denna typ förstörs, SDS och elektro
trofores på remsor av cellulosaacetat, alla virala proteiner,
"förutom HA-subenheter migrerar de som anjoner. Hemaggluti-
nin migrerar som en katjon kan isoleras i ren
form med fullständig återställande av biologisk aktivitet
under förhållanden som inte förstör kovalenta bindningar [till exempel
mäter: A/Bel/42 (H0N1)].
2. Virus med NA-subenheter som är resistenta mot denaturerade
SDS. Rena, aktiva NA-subenheter kan vara
separerade från dessa virus genom metoden som beskrivs ovan (till exempel
mått: B/LEE/40).
3. Virus där varken HA eller NA är resistenta mot dena
SDS-turer. I det här fallet migrerar alla virala proteiner
som anjoner och ingen av ytsubenheterna kan
kan isoleras med de beskrivna metoderna [till exempel:
A/NWS/33(H0N1)].
4. Virus med både HA- och NA-subenheter
resistent mot SDS-denaturering. För dessa virus, både sub
enheter under elektrofores - migrera som katjoner
och kan inte delas på detta sätt [till exempel:
A/Singapore? 1/57 (H2N2)].
HA- och NA-subenheterna i den senare gruppen av virus kan isoleras som visas i 36. Ett fågelinfluensavirus (A/petrel/Australia/1/72(Hau6May5) har isolerats som är stabilt mot SDSHAHNA (Downie och Laver, 1973) Under pågående cellulosaacetatelektrofores rörde de sig tillsammans som katjoner (se 31, överst) och kunde inte separeras på detta sätt. Därför separerades de två typerna av dessa subenheter genetiskt genom rekombination (Webster, 1970b). Föräldravirusen med HA- eller NA-subenheter som är känsliga för SDS-denaturering SDS-stabila HA- och NA-fågelvirussubenheter isolerades sedan från SDS-avbrutna rekombinanta viruspartiklar genom elektrofores på cellulosaacetatremsor (t.ex. 31, IB mitten och botten). rena subenheter krävs för kemisk analys och framställning av "monospecifika" antisera.
HA- och NA-subenheter kan också isoleras från vissa stammar av influensaviruset genom att behandla virala partiklar med schroteolytiska enzymer (Noll et al., 1962; Seto et al., 1966; Compans et al., 1970; Brand, Skehel, 1972; Wrigley et al., 1973. Med denna metod sker separationen av ytsubenheter från viruspartiklar, uppenbarligen, som ett resultat av nedbrytning av de hydrofoba (ändarna av polypentidkedjan, som är ansvariga för fästningen av subenheter till lipidskiktet Partiell nedbrytning bör emellertid även förekomma andra områden av HA-subenheten, som ett resultat av vilket hemagglutinationsaktiviteten försämras och vissa antigena determinanter går förlorade.
B. SEPARATION AV HEMAGGLUTININPOLYPEPTIDER (HA1 OCH HA2)
De lätta och tunga kedjorna av de hemagglutinerande subenheterna kan separeras genom SDS-polyakrylamidkroppselektrofores. För förberedande ändamål uppnås dock den bästa separationen genom densitetsgradientcentrifugering av guanidinhydroklorid-ditiotrietol (Laver, 1971), utförd under disulfidbindningsbrytande förhållanden, eller genom telfiltrering i en lösning av guanidinhydroklorid-ditiotrietol (Webster, 1970a). Denna separation verkar vara baserad på den signifikanta hydrofobiciteten hos den lätta polypeptidkedjan. I processen med centrifugering i en koncentrerad lösning av guanidinhydroklorid - ditiotrietol, bryter denna lätta polypeptid ned den "snabbare än den tunga kedjan, och under gelfiltrering kommer den lätta kedjan först ut, uppenbarligen på grund av det faktum att även i en så stark dissocierande medium, den lätta kedjan existerar inte iB som en monomer.
Dessa anmärkningar gäller endast för "HA-subenheter härledda från ett virus som odlats på celler i vilka fullständig proteolytisk klyvning sker före
HA-polypeptid till NAL och HA2. Dessutom kan de tunga och lätta polypeptiderna (HA1 och HA2) i HA-subenheterna som produceras genom proteolytisk nedbrytning inte separeras på detta sätt, möjligen på grund av att de "hydrofoba regionerna i den lätta kedjan" förstörs under nedbrytningen (Skehel, Laver, opublicerade data) . ).
B. EGENSKAPER HOS HA1 OCH HA2
De lätta och tunga polypeptidkedjorna av influensa A-viruset, stam BEL (H0N1), hade en liknande sammansättning av polypeptider, förutom att den tunga polypeptiden innehöll signifikant mer prolin än den lätta kedjan (Laver och Raker, 1972). Peptidkartorna för de tryptiska klyvningsprodukterna för dessa två kedjor var emellertid helt olika, vilket indikerar en annan aminosyrasekvens i dessa kedjor (Laver, 1971). Båda polypeptidkedjorna innehåller kolhydrater, men analys av glukosamin tyder på att den tunga polypeptiden innehåller många fler kolhydrater än den lätta kedjan. Den tunga kedjan visade sig innehålla 9,4 % N-acetylglukosamin såväl som neutrala sockerarter; alltså innehåller den förmodligen cirka 20% kolhydrater.
D. ANTAL OLIKA VIRUSSPECIFIKA
ANTIGENE BESTÄMNINGSFAKTORER PÅ YTAN
UNDERENHETER PÅ
Antal olika virusspecifika antigener
determinant på hemalglutinerande subenheter av viruset
influensa är okänd (på ytan av hemagglutinerande
subenheter, det finns också specifika determinanter
till värdcellen). Senaste experiment har visat
dock att de hemagglutinerande subenheterna av Gon-stammen
cong (H3N2) av det mänskliga influensaviruset har minst
minst två, och möjligen fler, olika virusspecifika
cal antigena determinanter (Laver et al., 1974).
Detta har visats enligt följande: hemagglu
färgande subenheter erhölls från influensaviruset
Hong Kong (A/Hong Kong/68, H3N2) och dess antigena variant
A / Memphis / 102/72, som uppstod som ett resultat av antigen
drift. Immundiffusionstester har visat att subenheten
Hong Kong/68-virusvärdar har minst två
olika typer antigena determinanter, medan
1972 variant bär tydligen minst tre gånger
personliga bestämningsfaktorer (37).
De hemagglutinerande subenheterna av virusen A/Hong Kong/68 och A/Memphis/102/72 hade en gemensam determinant. Antikroppar mot denna determinant "korsreagerade med båda virusen i immundiffusions-, hemagglutinationsinhiberings- och neutralisationstester. Antikroppar mot de andra determinanterna visade inte någon signifikant serologisk korsreaktivitet mellan Hong Kong/68- och Memphis/72-virusen. Således, det är tydligt att i processen för anti-
På grund av genetisk drift har Hongkong-influensaviruset genomgått betydande förändringar i en av sina "specifika" determinanter. Data från Laver et al. (1974) (föreslår att olika antigena determinanter är lokaliserade till samma HA-subenhet och att virala partiklar inte har en blandning av antigeniskt distinkta subenheter.
E. LOKALISERING AV VÄRDENS ANTIGEN
Även om de första beskrivningarna av värdcellantigenet i influensaviruset "(Knight, 1944, 1946)" möttes av viss skepsis, är deras existens nu fast etablerad1. Närvaron av sådana antigener har detekterats med ett antal serologiska metoder, inklusive utfällningsreaktioner (Knight, 1944), immundiffusion (Howe et al., 1967), komplementfixering (Smith et al., 1955), hematglutinationshämning (Knight, 1944; Harboe et al., 1961; Harboe, 1963a) och metoden för att blockera hemagglutinationshämning (Harboe, 1963b; Laver och Webster, 1966). Värdcellsantigenet består huvudsakligen av kolhydrater och är jovalent bundet till HA- och NA-subenheten iolipeptider. Bindningarna av värdantigenet (och kolhydraterna) med de interna proteinerna i den virala partikeln hittades inte.
En av de mystiska egenskaperna hos värdantigenet för influensavirus är att det detekteras i virus som odlas i allantoishålan hos kyckling- eller kalkonembryon (Harboe, 1963a), men inte i virus som odlas till exempel i allantoishålan hos anka. embryon, i lungorna hos möss eller i olika cellkulturer Virus som odlats på dessa celler hämmades inte alls i temaggav antisera erhållna mot extrakt från oinfekterade värdceller. Detta beror troligen på att viruset växte i dessa celler "innehåller kolhydrater" från värdcellen, men av någon anledning har de antingen "inte antigena egenskaper, eller så hämmar antikroppar riktade mot dem inte hemagglutination.
E. VÄRDCELLANTIGENENS ROLL
Kolhydratkomponenten kan spela en mycket viktig roll vid sammansättningen av virushöljet. Isolerade NA ■ och HA-subenheter aggregeras i frånvaro av SDS. Detta tyder på att dessa subenheter har både hydrofoba och hydrofila ändar (Laver och Valentine, 1969) och, möjligen, kolhydratkomponenten i värdcellen och bestämmer hydrofobiciteten hos ena änden av HA- och NA-enheterna.
G. ANTIGEN VARIABILITET AV UNDERENHETER
HEMAGLUTININ OCH NEURAMINIDAS UPPTÄCKT
MONOSPECIFIKT ANTISERUM
Tills "nyligen trodde man att V-antigenet, eller skalet av partiklarna från influensaviruset," är något odelbart, men så är det inte. Det är nu känt att V-antigenet är sammansatt av HA, NA och värdcellens virala antigen. I inget av de tidigare publicerade verken, men antigena relationer mellan influensavirus är<не принималось во внимание, <в результате чего уровни реакций перекреста ■между данными вирусами зависели от используемых тестов. Так, широко используемая штаммоспецифическая реакция связывания комплемента выявляла перекрестные реакции окзк между нейраминидазными, так и между гемагглютипи-рующими антигенами, :в то время как реакция перекреста между нейраминидазным"и антигенами может выявляться также и в РТГА. Это происходит потому, что в интактном вирусе может возникать «стерическая нейтрализация» нейр-аминидазной активности антителами к гемагглютинину и наоборот (Laver, Kilbourne, 1966; Schulman, Kilbourne, 1969; Easterday et al., 1969; Webster, Darlington, 1969).
Den antigena driften av individuella influensavirusantigener kan studeras genom att separera dessa antigener från viruspartikeln (Webster och Darlington, 1969) eller genom att "genetiskt separera dessa antigener" (Kilbourne et al., 1967). antigener "det är möjligt att utföra detaljerade serologiska studier av den antigena driften av individuella antigener från influensaviruset.
V. MEKANISM FÖR ANTIGENT DRIFT
(MINDRE ANTIGENT
FÖRÄNDRA)
A. INTRODUKTION
De två distinkta manifestationerna av antigen variation som observerats bland influensa A-virus, nämligen den plötsliga uppkomsten av nya antigena subtyper och den gradvisa driften inom en subtyp, är förmodligen inte relaterade till varandra.
Det är allmänt accepterat att drift - "successiv ersättning av influensa A-virus med antigeniskt nya stammar - är resultatet av
tat av interaktion av mutationsvariabilitet hos viruset och immunologiskt urval
Vikten av denna selektionsmekanism bekräftas av den experimentella produktionen av antigena varianter genom att sprida influensavirus i närvaro av små mängder antisazorotai (Burnet och Lind, 1949; Archetti och Horsfall, 1950; Isaacs och Edney, 1950; Edney, 1957; Laver och Webster, 1968) eller hos delvis immuna djur (Gerber et al.,
1955, 1956; Magill, 1955; Hamre et al., 1958). epidemiologiska
Dessa observationer är också förenliga med en sådan mekanism, som
vilket ger en rimlig förklaring till att munnen försvann
ruttnande stammar från den mänskliga befolkningen.
Flera hypoteser har lagts fram för att förklara mekanismen för antigendrift. En av dem (Francis, 1952, 1955, 1960; Jensen et al., 1956; Jensen, 1957) antyder att influensavirusytan består av en mosaik av antigener som tillhör alla stammar av en given typ, men som finns i individuella antigena stammar i olika proportioner eller på olika platser. Antigen variabilitet måste bero på förskjutningen av dessa antigener på virushöljet från den utskjutande till den "latenta positionen". Enligt en annan hypotes (Hilleman, 1952; Magil, Jotz, 1952; Andrewes,
1956, 1957; Takatsy, Furesz, 1957), antigener gradvis
rör sig under förändringens gång. Båda dessa hypoteser kräver
förekomsten av ett relativt stort antal antigener
men olika proteinmolekyler på ytan av
Jensen et al. (1956) fann att i var och en av de många stammarna i den stora samlingen av influensa A-virus som var tillgängliga för forskning 1953, nådde antalet antigener som fanns på olika (mängder och (eller) platser) 18. Utvidgning av dessa data till många nya varianter upptäckt sedan dess borde förmodligen leda till "förslag på ännu fler antigener i varje virus, särskilt om det accepteras, och förmodligen
mu, det är logiskt att de stammar som isolerats från människor, grisar, hästar och fåglar är delar av samma komplex.
Förekomsten av ett sådant "stort antal individuella proteinmolekyler i influensavirus kan inte kopplas till kodningskapaciteten hos viralt RNA (Laver, 1964). Fazekas de St. Groth, Webster, 1963, 1964) och biokemisk (Laver, 1964) data överensstämmer mer med närvaron av ett mycket begränsat antal antigeniskt distinkta proteinmolekyler på det virala höljet.
Baserat på nyligen genomförda experiment föreslås det att antigendrift är resultatet av valet av en immunpopulation av muterade viruspartiklar med "förändrade antigena determinanter, och därför med tillväxtfördelar i närvaro av antikroppar (tabell 26). Dessutom var det "bevisat att det finns förändringar i sekvensen av aminosyror i polypeptiderna av hemagglutinerande enheter av antigena mutanter isolerade genom antikroppselektion i in vitro-systemet (Laver, Webster, 1968) (Fig. 38).
Peptidkartor avslöjade att under naturlig antigendrift finns det också förändringar i aminosyrasekvensen för både de lätta och tunga polypeptidkedjorna (39).
Dessa resultat tyder på att antigen variation bland influensavirus beror på förändringar i aminosyrasekvensen för deras antigena proteiner. Även om vissa av sekvensförändringarna kan vara slumpmässiga, med liten eller ingen effekt på antigena determinanter, är det troligt att vissa av dessa förändringar påverkar antigena determinanter.
HA-subenheter, vilket gör dem mindre kapabla att strikt "passa" till motsvarande antikroppsmolekyler. Experimentet visar dock inte om dessa förändringar existerar just i de antigena determinanterna av virala proteiner eller i vissa andra regioner av molekylen.
Influensavirus visar asymmetriska kors-korsreaktioner i RTGA. Fazekas de St.-Groth (1970) namngav virus,
som beter sig på liknande sätt, "senior" och "junior" stammar. Dessutom föreslog han (Fazekas de St. Groth, 1970) att "äldre" influensavirus ersätter "yngre" stammar i processen med naturlig antigen drift. Det senare antagandet "bekräftas endast av mycket" få data.
B. KAN DRIFTENS RIKTNING PROGNAS?
Influensavirusets förmåga att genomgå antigena förändringar är fortfarande ett stort problem. Varje ny variant måste isoleras och identifieras innan vaccinproduktion kan påbörjas, så varje ny variant har potential att infektera ett stort antal människor innan den kan kontrolleras med vaccin.
I detta avseende har försök gjorts att förutsäga antigendrift i laboratoriet, men inte helt framgångsrika. Hannoun och Fazekas de St. Groth vid Pasteur Institute i Paris passerade stam A/Hong Kong/68 (H3N2) i närvaro av små koncentrationer av antiserum., som författarna föreslog, representerade slutpunkten för evolutionen inom H3-serotypen, och var således ett virus av uppkomst (vilket kunde förväntas efter 1970. Detta antagande stöddes av upptäckten att London-varianten av influensavirus, isolerad för första gången, 1972 (A/England/42/72), antigeniskt mycket lik den första mutanten som Hannoun och Fazekas de St. Groth hade erhållit i sitt laboratorium ett år tidigare (Fazekas de St. Groth, Hannoun, 1973).
Man hoppades att vacciner från den slutliga "äldre" varianten skulle ge skydd mot alla H3-varianter som kan förekomma hos "människor. Virus (influensa A, som senare isolerades 1973 och 1974 (till exempel A/Port Chalmers/1) /73), som var antigeniskt distinkta från A/England/42/72-stammen, skilde sig också signifikant från den artificiellt producerade varianten, vilket tyder på att under naturliga förhållanden avdriften inte fortsatte i den förutsagda riktningen.
I alla fall drev varianten som genererades i laboratoriet genom passager i närvaro av antisera endast i HA, medan de nativa varianterna drev i både HA och NA. Detta försök att förbereda ett "framtida" vaccin, lo-tidymom, misslyckades således.
C. MÖJLIGHETEN TILL BETYDANDE FÖRÄNDRINGAR I VISSA ANTIGENE BESTÄMNINGSFAKTORER UNDER ANTIGENISK DRIFT
I avsnitt IV visades det att HA-underenheterna av Hongkong-influensaviruset har minst två typer av antigena determinanter och att ett virus bildades i evolutionsprocessen genom antigen drift av Hongkong-influensan (A/Memphis) /102/72) i vilken en av dessa antigena determinanter
thermianant upplevde en signifikant antigen förändring (jämförbar i storlek med ett antigenskifte), medan den andra "drev" (om. 37). Vi kallade den första av dessa bestämningsfaktorer "specifik" och den andra - "allmän" för dessa två virus.<(Laver et al., 1974).
Antikroppar mot den "specifika" determinanten avslöjar inte några korsreaktioner mellan dessa två virus i tester av immundiffusion, RTGA eller infektivitetsneutralisering. Den eller de andra determinanterna var gemensamma för båda virusen (även om det fanns en viss antigendrift i denna determinant), och korsreaktioner hittades mellan Hong Kong/68- och Memphis/72-virusen på grund av samma antikroppar mot denna "vanliga" determinanter).
Olika IB-djur av varierande grad svarar på vissa determinanter när de immuniseras med samma beredning av isolerade HA-subenheter. Dessa variationer i immunologiskt svar kan förklara variationen i korsningsreaktioner som ibland observeras mellan två virus när de testas med olika sera.
Trots en betydande antigen förändring i IB ONE
från determinanter, peptidkartor av tung och lätt poly
peptider (HA1 och HA2) från HA-subenheterna av Hong Kong/68-virus
■ och Memphis/72 var i stort sett lika (se
39), på grundval av vilken det antas att i processen
Hongkong-virusets utveckling och utbildning. variant meme
fis/72 i aminosyrasekvensen för dessa polypeptider
endast relativt små förändringar inträffar. förräderi
förändringar sker i peptidkartor som tunga (HA1),
och lätta (HA2) polypeptidkedjor; några av dem
kan vara slumpmässiga ändringar, andra väljs
under tryck av antikroppar.
D. ANTIGENE FÖRÄNDRINGAR I NEURAMINIDAS
Antigen drift observerades i neuraminidasantigen
icke-influensavirus av både typ A och typ B (Paniker, 1968;
Schulman & Kilbourne 1969; Schild et al., 1973; Curry et al.
1974). Det sker förmodligen genom urval (under press
antikroppar) mutanter som har en förändrad sekvens
aminosyravärde i NA-subenhetspolypeptider
(Kendal och Kiley, 1973). Hittills har det inte varit möjligt att uppnå
genetisk drift i laboratoriet. Anti-NA-antikroppar är inte neutrala
zuyut virus smittsamhet; därför är det troligt att
variationen hos detta antigen är mindre viktig för överlevnad
virus än HA-variabilitet (Seto och Rott, 1966; Dowdle et al.,
E. ANTIGEN VARIABILITET HOS INFLUENSA TYP B-VIRUS
Antigen drift förekommer bland influensa typ B-virus i ungefär samma utsträckning som bland influensavirus: typ A, men de signifikanta antigena förändringar som setts i dem har inte hittats bland influensa typ B-stammar. Antigen drift (inkluderar förändringar i både antigener - HA och NA (Chakraverty, 1972a, b; Curry et al., 1974) Mekanismen för antigen variabilitet i B-stammar liknar förmodligen den för influensa typ A-virus, men ”inga biokemiska studier har utförts.
E. ANTIGENISKA FÖRÄNDRINGAR HOS FÅGEL- OCH DJURINFLUENSAVIRUS
Antigena förändringar bland influensavirus som infekterar lägre däggdjur och fåglar har inte studerats tillräckligt och lite information finns tillgänglig om dem. Baserat på vissa resultat kan man dock anta att antigendrift även förekommer i stammar (däggdjurs- och fågelinfluensa, men i mindre utsträckning än i influensavirus som infekterar människor.
Antigen drift har observerats i svin- och hästinfluensavirus (herotyp 2) (Meier-Ewert et al., 1970; Pereira et al., 1972), men det finns inga data om antigen drift i fågelinfluensavirus. Kanske är anledningen till detta att fåglar, särskilt tamfåglar, lever mindre än en person eller en häst. Hos människor ersätter varje efterföljande version av influensa A-viruset snabbt den föregående helt, men bland djur och fåglar cirkulerar ofta virus som skiljer sig från varandra samtidigt.
VI. MEKANISM FÖR ANTIGENE SKIFTER (SIGNIFICANTA ANTIGENE FÖRÄNDRINGAR)
Under loppet av antigena förändringar av annat slag upplever virusets ytsubenheter betydande antigena förändringar. Med dessa betydande förändringar sker plötsliga och fullständiga förändringar i en eller båda ytantigener, så att "nya" virus uppstår som det inte finns någon immunitet mot i befolkningen, det är de virus som orsakar influensapandemier.
Humana influensa H2N2-virus är ett naturligt system för att studera de molekylära aspekterna av betydande antigena förändringar. Virus som dök upp hos människor 1957 hade HA- och NA-subenheter, som var helt antigeniskt annorlunda än H1N1-stammarna. H2N2-virus
upplevde antigendrift fram till 1968, då en "ny" pandemisk stam dök upp, m Hong Kong. .A2-virus (H2N2) och Hong Kong-stammen (H3N2) har sitt ursprung i Kina. Hong Kong-viruset hade samma NA som tidigare A2-virus, men antigeniskt annorlunda HA (Coleman et al., 1968; Schulman och Kilbourne, 1969). Detta visades tydligt med användning av specifika antisera mot isolerade HA-subenheter av representanter för influensa A2-virus (odlade i kycklingembryon. Dessa monospecifika sera användes i RTGA med virus odlade i ankambryon (Webster, Laver, 1972), vilket eliminerade problemen med steriska undertryckande av hemagglutination av antikroppar mot NA och värdcellsantigenet, vilket kan uppstå vid användning av sera mot hela virus.
Resultaten av dessa tester (tabell 27) visade att den serologiska överensstämmelsen mellan hemagglutininantigenerna från de "gamla" A2/Asia-stammarna isolerade mellan 1957 och
1968 och det fanns inget Hong Kong-virus (1968). Bland de tre Hong Kong-stammarna som isolerades under de första 3 åren av influensapandemin fanns det mycket liten eller ingen variation alls (Webster och Laver, 1972). Var kom de "nya" HA-subenheterna av Hongkong-influensaviruset ifrån då? Det verkar finnas två möjliga orsaker till bildandet av "nya" hemapglutinerande subenheter: antingen muterade de från ett redan existerande humant influensavirus, eller så kom de från någon annan källa, såsom djur- eller fågelinfluensavirus.
En enstaka mutation av det "gamla" A2/Asien-influensaviruset kan göra att polypeptidkedjorna i HA-subenheterna viker sig på ett sådant sätt att helt nya bildas.
antigena determinanter. Om Hongkong-influensavirus-HA-subenheterna erhölls genom en sådan mutation från tidigare A2-virus, bör sekvensen av aminosyror i polypeptiderna i de "gamla" och "nya" subenheterna vara nära. Tidigare beskrevs ett fullständigt skifte i en av de antigena determinanterna av HA-subenheter, som inträffade i processen med antigendrift, och denna "förskjutning" i en av determinanterna åtföljs inte av några "signifikanta allmänna förändringar" efter "N " Osti-aminosyror i HA-polypeptider. Men om de "nya" subenheterna inte uppstår genom mutation och selektion, utan kommer från djurinfluensaviruset, så kan deras polypeptidkedjor skilja sig signifikant i aminosyrasekvens från lolipatidkedjorna i de "gamla" A2/Asien-virusen.
HA-subenheter har isolerats från tre A2/Asia-influensastammar som erhölls 1968 innan Hongkong-influensapandemin började, och från tre stammar av Hongkong-influensavirus som isolerades i olika delar av världen 1968, 1970 och 1971. På grund av antigendrift visar de tre virus som isolerats i slutet av A2/Asien-perioden signifikanta antigena skillnader. Å andra sidan visar de tre Hong Kong-stammarna som isolerades under de första 3 åren av den nya pandemin nästan ingen antigen variation.
HA-subenheterna isolerade från var och en av dessa sex virala stammar dissocierades genom behandling med guanidinhydroklorid och ditiotreitol och deras lätta och tunga mål separerades genom centrifugering (Laver, 1971). Var och en av de isolerade polypeptidmålen trypsiniserades och de triltiska peptiderna kartlades. Kartorna visade att polypeptidkedjorna från de hemagglutinerande subenheterna av de "gamla" A2-virusen som isolerades 1968 skilde sig signifikant i aminosyrasammansättning från lolileptidkedjorna i de "nya" Hong Kong-stammarna! (40 och 41). Samtidigt antogs det att de "nya" polypeptiderna inte är det (erhållna genom mutation från de "gamla" (Laver, Webster, 1972).,
En förklaring till detta resultat är antagandet om en ramförskjutningsmutation som resulterar i polypeptider med helt olika aminosyrasekvenser. Det verkar dock osannolikt att en sådan mutation, om den inträffar, skulle resultera i polypeptider som kan bilda en funktionell hemagglutinerande enhet. För det andra kan mutationer inträffa som främst påverkar de grundläggande aminosyrorna, så att kartorna över trischiska peptider skulle kunna skilja sig markant utan någon signifikant förändring i den övergripande aminosyrasekvensen i lolileltider.
Bevis har nu erhållits som pekar på vissa animaliska influensavirus som möjliga föregångare till Hongkong-stammen av humant influensavirus. (Hav7Neq2) isolerade från hästar och ankor 1963, dvs. 5 år före uppkomsten av Hongkong-influensa hos människor, visade sig vara antigeniskt nära Hong Kong-stammen (Coleman et al., 1968; Masurel, 1968; Kaplan, 1969 Zakstelskaja et al., 1969; Tumova och Easterday, 1969; Kasel et al., 1969).
HA-subenheter av häst- och ankvirus korsreagerades med subenheter av Hongkong-stammen av humant influensavirus A/Hong Kong/1/68 (H3N2) i RTGA och i immundiffusionstestet. Dessutom var peptidkartorna för de lätta oli-peptidkedjorna från de temapplutinerande subenheterna av häst-, utk- och humanvirus nästan identiska, vilket tyder på att de lätta kedjorna från dessa tre stammar hade nästan identiska aminosyrasekvenser (Laver och Webster, 1973) . Detta syns tydligt från 42, där peptidkartorna för lolipeptidens lätta kedjor från Hongkong-influensavirusets HA-subenheter och från anka//Ukraina- och häst/Miami-stammarna (2:a serotypen) är nästan identiska och skiljer sig väsentligt från lolipaptidljuset. kedjekarta från det "gamla" viruset Asia/68.
Dessa resultat tyder på att häst- och fågelvirus och det mänskliga Hong Kong-viruset kunde ha uppstått genom genetisk rekombination från en gemensam förfader och föreslår en alternativ mekanism för att förklara ursprunget till Hongkong-influensaviruset jämfört med mutation.
Nyligen genomförda studier har visat att vilda fågelsera innehåller antikroppar riktade mot antigener som finns i influensavirus som infekterar människor (World Health Organization, 1972). Dessutom har influensavirus nyligen isolerats från vilda fåglar på avstånd från mänskliga kolonier, vilket tyder på att influensa har varit en naturlig infektion hos fåglar i många tusen år (Downie och Laver, 1973).
Rasmussen (1964) var den första som antydde att pandemiska influensavirus uppstår från sådana djurvirus som ett resultat av en rekombinationsprocess. Därefter fick Tumova och Pereira (1965), Kilbourne (1968) och Easterday et al (1969) antigen hybrid virus genom genetisk rekombination in vitro mellan humana influensavirus och djur- och fågelinfluensavirusstammar Nyligen härmade Webster et al (1971, 1973) uppkomsten av en ny pandemisk stam av influensavirus i in vivo-experiment (dessa kommer att beskrivas senare).
VII. YTTERLIGARE BEVIS,
BEKRÄFTA PROCESSENS ROLL
REKOMBINATIONER I URSPRUNG TILL NYA
PANDEMISKA INFLUENSAVIRUS
De biokemiska data som presenteras stöder inte teorin att Hongkong-virusets HA-antigen berodde på en enda mutation från tidigare asiatiska stammar. Därför kan man fråga sig om det finns några data som erhållits från laboratoriestudier in vitro eller in vivo, eller särskilt från observationer.
in vivo, vilket skulle stödja teorin att nya virus uppstår genom rekombination.
A. IN VITRO-DATA
Antigena hybrider (rekombinanter) av många influensa A-virus från däggdjur och fåglar har isolerats efter blandad infektion av kycklingembryon eller cellkulturer med olika influensa A-virus (Tumova, Pereira, 1965; Kilbourne, Schulman, 1965; Kilbourne et al., 1967 Kilbourne, 1968; Easterday et al., 1969). Dessa studier sammanfattas i översikter av Kilbourne et al. (1967) och Webster och Laver (1971). Det är nu uppenbart att rekombinanta influensa A-virus med blandade ytantigener (Webster, 1970b) eller tillväxtpotenser (Kilbourne och Murphy, 1960; Kilbourne et al., 1971) eller andra biologiska egenskaper (McCahon och Schild, 1971) kan göras för att beställa.
På så sätt kan "nya" influensavirus skapas i laboratoriet, men bevis har först nyligen erhållits för att rekombination och selektion av "nya" virus även kan ske in vivo under förhållanden nära naturen (Webster et al., 1971). .
B. IN VIVO DATA
1. Demonstration av rekombination i in-systemet
Kilbourne (1970) noterade att rekombination mellan två olika stammar av typ A-influensavirus ännu inte har visats i intakta djur, inte ens under experimentella förhållanden. För att ta reda på om rekombination in vivo kan förekomma användes två system: I det första förökade sig endast ett av föräldravirusen i värddjuret och i det andra förökade sig båda föräldravirusen när åtminstone ett av virusen förökade sig. förökades, slaktades djuren. Lungsuspensioner undersöktes direkt i allantoismembranen med avseende på närvaron av rekombinanta (antigen-hybrid) virus;
I det första systemet injicerades grisar med en blandning av svininfluensavirus - VG"C (A / gris / Wisconsin / 1/67) och fågelvalpevirus typ A - HPV (Danmark / 27) (43). Det senare gör det. inte ge upphov till ett infektiöst virus efter injektion i grisar. Lungsuspensioner som samlas in genom
I det andra systemet, där båda virusen replikerades, infekterades kalkoner med HPV och kalkoninfluensaviruset - CHI (A/I "ndyuk/Massachusetts/3740/65). Som (det indikerades, var antigena hybrider med CHI (G) isolerade i allantoionmembransystemet -VChP (N) (Hav6Neql) och VChP (N)-VGI(lH) (Havl-N2).
Det finns två möjliga invändningar mot det faktum att den beskrivna rekombinationen sker in vivo. För det första kan rekombination äga rum i cellodlingssystemet som används för virusselektion; för det andra är det inte känt om dessa antigena hybrider var genetiskt stabila och inte bara var fenotypiskt blandade partiklar.
Den första invändningen kan ignoreras, eftersom selektionen av antigeniskt hybridvirus genomfördes direkt vid mycket höga koncentrationer av antikroppar, vilket borde neutralisera parentala virus. För att få strängare bevis för att anti-(gestationella hybridvirus inte uppstår under isolering utanför en infekterad värd, var det nödvändigt att erhålla blandade skördade virusplack från en suspension av klumpiga virus för att isolera individuella plack och karakterisera virusprover som erhållits från individuella plack 25 % Placken isolerade från lungsuspensionen av kalkoner blandade-infekterade med HPV+HIV var rekombinanta virus.Inga hybridvirus isolerades från kontrollkulturer infekterade med en artificiell blandning av båda modervirus.
Den genetiska stabiliteten för rekombinanta virus har fastställts genom att "administrera klonade aiatigena hybridvirus till värddjur" (Webster et al., 1971). Så, till exempel, kycklingar infekterade med ett antigent hybridvirus som bär på HPV(N)-HI(N), (HavliN2) dog av en övergående infektion, och viruset, som återigen isolerades från lungorna hos dessa fåglar efter 3 dagar, var en ren kultur av viruset, som innehar B4n(H)-(Havl-N2). Andra antigen-tibridvirus återisolerades också från djur och visade sig vara genetiskt stabila.
2. Naturlig överföring av viruset och urval
De beskrivna studierna har visat att två olika stammar av influensa A-virus kan rekombineras in vivo om de administreras samtidigt till samma djur.
Samtidig administrering av stora doser av två olika influensa A-virus till djur är dock ett konstgjort system som förmodligen inte finns i naturen. För att undersöka om rekombination kunde ske under mer naturliga förhållanden tilläts två olika influensa A-virus spridas samtidigt i en flock virusmottagliga fåglar enligt följande: , inhystes med en flock på 30 mottagliga bevakade kalkoner.2 dagar senare, ytterligare två HPV-infekterade kalkoner infördes i samma flock. 2 kalkoner per flock slaktades dagligen och lungprover undersöktes med avseende på närvaron av vart och ett av de parentala och ayatigena hybridvirusen i allantoisskidor, och genom att isolera plack och identifiera virus (Webster et al., 1971) HPV spreds snabbt bland skyddade fåglar och upptäcktes 3 dagar efter introduktion; 1973) Antigena-hybridvirus som bär på HPV(H)-CHI(N) upptäcktes på den tionde dagen efter den initiala exponeringen och utgjorde huvuddelen av viruspopulationen i suspensionen av en av de studerade fåglarna. Experiment av detta slag utfördes tre gånger, och i varje experiment isolerades antigena hybrider på den 9-10:e dagen; dessa hybrider hade HSP(H)-VHI(N), men inga omvända p-hybrider isolerades. Det isolerade rekombinanta 1-viruset hade troligen en tillväxtfördel jämfört med modervirusen; i varje experiment isolerades detta virus som dominant från en eller flera fåglar. För att en "ny" stam av influensavirus ska dyka upp i naturen genom denna typ av rekombination och bli en epidemisk stam, måste det "nya" viruset ha en viss selektiv fördel. Denna selektiva fördel kan vara i besittning av antigener mot vilka majoriteten av befolkningen inte är immun, men viruset måste också kunna passera till mottagliga värdar. Båda möjligheterna undersöktes i de presenterade experimenten. Sålunda, till exempel när det rekombinanta viruset var närvarande, introducerades normala fåglar i flocken, "men rekombinanterna misslyckades med att bli den dominerande stammen, och alla normala fåglar i kontakt dog av infektion med parental HPV.
3. Urval och överföring av det "nya" influensaviruset i in vivo-systemet
Om vi antar att nya stammar av typ A influensavirus kan uppstå i naturen genom rekombination är det viktigt att visa hur dessa virus kan selekteras och bli dominerande eller nya epidemiska stammar.En möjlig mekanism för selektion skulle kunna vara att rekombination och selektion sker<в иммунных животных. Опыты Webster и Campbell (1974) показали, что рекомбинация и селекция «нового» штамма -вируса гриппа может происходить у индеек с низкими уровнями антител к НА одного родительского вируса и к NA другого родительского вируса (45).
Kalkoner med låga nivåer av antikroppar mot HAI HA (A/incj/Wisconsin/bb) och mot NA NA utsattes för en blandad infektion av TMH och CHI. Både föräldravirus och det rekombinanta influensaviruset som bär HPV(H)-HIV(N) fanns i kalkonluftstrupen 1-2 dagar efter den blandade infektionen. På dag 6 efter blandad infektion var endast det rekombinanta B4n(H)iBrH(N)-viruset närvarande. På den 7:e dagen, "efter en blandad infektion dog kalkonerna, och endast rekombinanta influensavirus med HPV (H)-HI (N) isolerades. Alla virus isolerades vid maximala utspädningar från allantoismembran eller från embryon, och inga antikroppar användes för urval av rekombinanta virus. Alla icke-immuna fåglar som introducerades i flocken den 5:e dagen dog av en övergående infektion och isolerades endast från dem (rekombinanta influensavirus.
Efter en blandad infektion av icke-immuna eller hyperimmuna kalkoner satte sig inte det rekombinanta influensaviruset. Blandad infektion av fåglar som har låga nivåer av antikroppar mot HA hos ett virus och NA hos det andra ger således idealiska förhållanden för valet av rekombinanter. Efter infektion replikerar båda föräldravirusen i begränsad utsträckning, vilket stimulerar själva immunsystemet, vilket eliminerar föräldravirusen. På detta sätt kan rekombinanter selekteras och, förutsatt att de har de nödvändiga virulensegenskaperna och förmågan att överföra till andra individer, kan dessa rekombinanter orsaka epidemiska sjukdomar.
Dessa experiment visar att det under relativt naturliga förhållanden finns rekombination mellan olika influensa A-virus och att nya virus kan ha en selektiv fördel jämfört med båda föräldrastammarna. Dessa experiment bevisar inte att alla nya influensavirus från lägre däggdjur, fåglar och människor uppstår genom en sådan mekanism, men de slår fast att denna mekanism är ett av sätten "på vilka nya" virus uppstår.
B. DATA OM REKOMBINATION AV INFLUENSAVIRUS I NATUREN
Dessa experiment lämnar inga tvivel om att nya stammar av influensaviruset kan "erhållas in vitro och in vivo, och tyder på att liknande processer kan äga rum i naturen. Finns det dock några bevis för att rekombination i Dessa bevis är indicier och inkluderar: 1) antigena överensstämmelse mellan influensavirus isolerade från människor och från lägre däggdjur och fåglar; 2) frånvaron av ett strikt värdområde av influensavirus.
1. Antigena samband mellan mänskliga influensavirus, lägre däggdjur och fåglar
Bevis som tyder på att rekombination mellan mänskliga och animaliska influensavirus är möjlig i naturen är bevis på att vissa humana, lägre däggdjurs- och fågelinfluensavirus har liknande, om inte samma, (ytantigener.
a) Antigena förhållanden medierade av NA. NA för vissa fågelinfluensavirus är antigeniskt mycket nära det för tidiga humana influensavirus. Till exempel har ankviruset (A/snake/Germany/1868/68) ett NA som liknar det för humana virus NOSH och H1N1 (Schild och Newman, 1969). Influensavirus isolerade från grisar bär också NA-antigenet, som är relaterat till NA-antigenet från humana virus.
HONl (Meier-Ewert et al., 1970). På liknande sätt har HGI (A/incj/MA/65) en NA liknande, om inte identisk, den för humana influensavirus. H2N2 (Pereira et al., 1967; Webster och Pereira, 1968; Schild och Newman, 1969). Andra fågelinfluensavirus har NA-antigener ■ nära besläktade med NA hos hästinfluensavirus typ 1 och 2 (Webster och Pereira, 1968; Världshälsoorganisationen, 1971). Således liknar NA för VChP (A/VChP/Holland/27) NA för hästinfluensavirus typ 1 (A/losha, d/ Prag/1/57). Dessa interartsrelationer används i den reviderade influensavirusnomenklaturen (World Health Organization, 1971). Det finns åtta olika undertyper av fågelinfluensavirus och fyra av dessa har NA-antigener relaterade till NA-antigenerna hos influensavirus hos människor och hästar.
b) Antigena motsvarigheter på grund av HA-antigenet. Färre sådana exempel har hittats med influensavirus isolerade från lägre däggdjur och fåglar som skulle ha HA-antigener relaterade till HA-antigenerna från humana virus. Korrespondensen mellan HA i Hongkong, anka/Ukraina/63 och häst/typ 2-virus diskuterades ovan. Således, med isoleringen av fler virus, ökar antalet detekterade matchningar.
2. Krets av värdar
Influensa A-virus har inte alltid en strikt definierad
värdspecificitet (se Easterday och Tumova, 1971;
Webster, 1972). Till exempel var Hongkong-influensaviruset
isolerad från grisar, hundar, katter, babianer och gibbons. Viru
Influensa A/Hong Kong (H3N2)-virus har också nyligen isolerats
från kycklingar och kalvar (Zhezmer, 1973). Dessa virus är experimentella
men överfördes till kalvar och kycklingar; i samtliga fall
viruset replikerades i värden från vilken det isolerades
Linné. Så, kalvinfluensaviruset orsakade en luftvägsinfektion
kalvar, och kycklinginfluensaviruset replikerades, men gjorde det inte
visade tecken på sjukdom hos kycklingar (Schild, Campbell, Web
Hongkong influensa rus kunde inte replikera i kycklingar.
När det gäller Hongkong-influensaviruset är det tydligt att detta virus
anpassad för att orsaka naturlig infektion
från andra ägare, och därmed skapades förutsättningar,
när dubbelinfektion och genetisk
interaktioner
D. GENERALISERING AV DATA SOM BEKRÄFTAR POKEN
SYN PÅ UTSEENDE PÅ NYA STAMMER
INFLUENSAVIRUS GENOM REKOMBINATION
1. Influensapandemier hos människor orsakas endast av ett virus.
mi av typ A-influensa, och endast influensavirus av denna typ har varit
isolerad från lägre däggdjur och fåglar. Influensavirus
typ B rekombinerar ständigt in vitro, men i naturen kan de
det kanske inte finns en sådan kombination av genetisk information
mation, [vilket skulle tillåta "uppkomsten av en pandemi
stam av influensavirus typ B. Rekombination mellan viruset
mi influensa typ A och B visades inte.
2. De biokemiska data som presenterades tidigare är
peka på den osannolika möjligheten att
"nya" pandemiska stammar av influensaviruset genom att inte
medel för mutation från tidigare influensavirus
person.
3. Nya influensavirus som kan orsaka en pandemi
kan uppstå genom rekombination och selektion under förhållanden
experiment in vivo.
4. Baserat på antigen och biokemisk korrespondens
vii mellan hemalglutinerande och neuraminidas an
tigen från mänskliga influensavirus, lägre däggdjur
och fåglar tyder på att genetiska utbyten existerar
och i naturen.
De bevis som presenteras är indicier; mer direkt bevis kan erhållas om framtida pandemistammar visar sig ha antigener som är identiska med redan isolerade antigener associerade med influensavirus hos tama eller vilda djur (se även kapitel 15).
VIII. FRAMTIDA ANTIGENISKA FÖRÄNDRINGAR
INFLUSENSVIRUS OCH MÖJLIGHETER
FÖRUTSÄTTNINGAR OM VARIABILITET
OCH SJUKDOMSKONTROLL
A. MÖJLIGA FÖRKLARINGAR TILL PANDEMINS CYKLISKA KARAKTER
Baserat på studien av antikroppar i äldre människors sera kan man anta att ett influensavirus som liknar Hongkong-tripe-viruset fanns bland människor i äldre tider och kan ha orsakat "influensapandemin i slutet av 1800-talet ( se avsnitt II. I sera hos äldre detekterades även antikroppar mot HA-virus av hästinfluensa typ 2 och Asien i låga titrar.
typ 2 har identifierats. Detta tyder på att virus med liknande HA-subenheter men olika NA-subenheter är ansvariga för tidigare och nuvarande epidemier. Epidemiologiska bevis tyder på att pandemiska humana influensavirus uppstår i cykler. Bristen på NA-homologidata gör det osannolikt att samma "Hong Kong influensavirus" existerar i slutet av 1800-talet och igen 1968. Det verkar mer troligt att influensaviruset som fanns i slutet av 1800-talet hade en HA-subenhet som visade viss antigen likhet med Hongkong-influensaviruset, men bar ett helt annat NA-antigen. Serologiskt sett är detta NA antigeniskt relaterat till hästinfluensa typ 2. En ny cykel av influensavirus kan uppstå som ett resultat av uppkomsten av virus från någon reservoar associerad med djur, med eller utan rekombination, när flockimmunitet "skyddar inte längre den mänskliga befolkningen från det.
Ett annat fenomen i samband med uppkomsten av nya influensastammar är det uppenbara försvinnandet av tidigare stammar. Det kan helt enkelt bero på ett ointresse för att samla in prover av influensavirus som inte längre är farliga för majoriteten av samhället (Fenner, 1968), men denna förklaring är osannolik, eftersom praxis har visat att mänskliga influensavirus inte samexisterar i naturen hur länge som helst. Det är möjligt att förklara försvinnandet av stammar som uppträdde som ett resultat av antigendrift genom självdestruktion; serologiskt nytt virus höjer nivån av äldre antikroppar och förhindrar därmed spridningen av det gamla viruset. Försvinnandet av äldre stammar (Fazekas de St. Groth, 1970) av varje subtyp efter ett signifikant antigenskifte är mindre tydligt och har ännu inte en tillfredsställande förklaring.
B. MÖJLIGHETER FÖR FRAMTIDA KONTROLL AV ANTIGENE FÖRÄNDRINGAR I INFLUENSAVIRUSET
De biologiska, biokemiska och immunologiska data som presenteras ovan tillhandahåller endast indicier för att signifikanta antigena förändringar i humana influensavirus inträffar genom rekombination. Mer säkra data kommer att erhållas om det i naturen kan vara möjligt att upptäcka rekombination mellan olika influensavirus som leder till uppkomsten av en ny pandemisk stam. Sällsyntheten av en sådan händelse utesluter praktiskt taget denna möjlighet. Ett alternativt tillvägagångssätt för detta problem är att isolera influensavirus från djurpopulationer innan nästa mänskliga pandemistam, dvs.
skapandet av en "bank" av influensavirus. Efter uppkomsten av nästa mänskliga pandemi-orsakande stam kan detta virus jämföras med virusen som finns i "cykeln", och data om dess förekomst kan erhållas. Vilda djurpopulationer som "källor till nya influensavirus har till stor del ignorerats. Världens fågelpopulationer lever i högdensitetskolonier under längre perioder än däggdjur eller människor. Intressant nog har åtta olika undertyper av fågelinfluensavirus redan isolerats, sex av dem - från tamfåglar. Därför är det logiskt att börja söka efter influensavirus i naturen i stora fågelkolonier, särskilt i slutet av häckningssäsongen. Sådana ekologiska studier kommer att hjälpa till att fastställa antalet olika influensavirussubtyper som finns i naturen och kan så småningom visa hur nya stammar växer fram. Om det bara finns ett begränsat antal influensa A-virus kommer det i framtiden att vara möjligt att tänka på kontrollen av dessa virus, som utgör ett enormt gissel för människor.
LITTERATUR
Ada G. L., Lind P. E., Laver W. G. J. gen. Microbiol., 1963, v. 32, sid. 225.
Andrewes C. H. Calif. Med., 1956, v. 84, sid. 375.
Andrews C H.N.engl. J. Med., 1957, y. 242, sid. 197.
Andrewes S.H . I: Perspectives in Virology (M. Pollard, red.); new york,
Wiley, 1959, sid. 184-196.
Archetti I. , Horsfall F. L. J. exp. Med., 1950, v. 92, sid. 441. Becht H., Hammerling U., Rott R. Virology, 1971, v. 46, sid. 337. Märke Med M., Skehel J. J. Nature (London ). New Biol., 1972, v. 238, sid. 145. Bucher D. J., Kilbourne E. D. J. Virol., 1972, v. 10, sid. 60. Burnet F. M. "Principles of Animal Virology", 1:a uppl. New York 1955, sid. 380. Burnet F. M., Clarke E. Influenza, Melbourne , Walter och Eliza Hall Inst, 1942.
Burnet F. M., Lind P. E. Aust. J. Sci., 1949, v. 22, sid. 109.
Burnet F. M., Lind P. E. J. gen. Microbiol., 1951, v. 5, sid. 67.
Burnet F. M., White D. O. Natural History of Infectious Disease, 4:e uppl. London-New York, Cambridge Univ. Press, 1972, sid. 202-212.
Chakraverty P. Bull. Wld Hlth Org., 1972a, v. 45, sid. 755.
Chakraverty P. Bull. Wld Hlth Org., 1972b, v. 46, sid. 473.
Chu CENTIMETER. J. Hyg., Epidemiol., Microbiol., Immunol., 1958, v. 2, sid. 1.
Coleman M.T ., Dowdle W. R., Pereira H. G., Schitd G. C., Chang W. K-Lancet, 1968, v. 2, sid. 1384.
Compans R. W., Klenk H. D., Caliguiri L. A., Choppin P. W. Virology, 1970
Influensa A/H1N1 som en typisk framväxande infektion: Allmänna egenskaper hos influensavirus, variabilitet, uppkomst av nya pandemiska stammar
Influensavirus - RNA-innehållande virus - tillhör familjen. Orthomyxoviridae och är uppdelade i virus A, B och C (tabell 1).
Bord 1.
Jämförande egenskaper hos influensavirus
| Kriterier | Typ A | Typ B | Typ C |
| Sjukdomens svårighetsgrad | ++++ | ++ | + |
| naturlig reservoar | Äta | Nej | Nej |
| mänskliga pandemier | samtal | Orsakar inte | Orsakar inte |
| Mänskliga epidemier | samtal | samtal | Orsakar inte (endast sporadisk sjukdom) |
| Antigena förändringar | Skifta, driva | Drifting | Drifting |
| Segmenterat genom | Ja | Ja | Ja |
| Känslighet för rimantadin | känslig | Inte känslig | Inte känslig |
| Mottaglighet för zanamivir | känslig | känslig | - |
| Ytglykoproteiner | 2 (HA, NA) | 2 (HA, NA) | 1(HA) |
Influensaviruset har en sfärisk form och en storlek på 80-120 nm. Kärnan representeras av en enkelsträngad negativ RNA-kedja, bestående av 8 fragment som kodar för 11 virala proteiner.
Influensa A-virus är brett spridda i naturen och påverkar både människor och ett brett spektrum av däggdjur och fåglar. Influensavirus typ B och C har endast isolerats från människor.
Epidemiologiskt signifikanta är 2 subtyper av influensa A-virus - H3N2 och H1N1 och influensavirus typ B (A.A. Sominova et al., 1997; O.M. Litvinova et al., 2001). Resultatet av sådan samcirkulation var utvecklingen av influensaepidemier av olika etiologi under samma epidemiologiska säsong i olika länder. Heterogeniteten hos populationen av epidemiska virus ökar också på grund av den divergerande karaktären av variationen hos influensavirus, vilket leder till samtidig cirkulation av virus som tillhör olika evolutionära grenar (O.M. Litvinova et al., 2001). Under dessa förhållanden skapas förutsättningar för samtidig mänsklig infektion med olika patogener, vilket leder till bildandet av blandade populationer och omsortiment både mellan virus av samcirkulerande subtyper och bland stammar inom samma subtyp (O.I. Kiselev et al., 2000).
Klassificering av influensavirustyper baseras på antigena skillnader mellan två ytglykoproteiner, hemagglutinin (HA) och neuraminidas (NA). Enligt denna klassificering delas influensavirus in i 3 typer - influensavirus typ A, typ B och typ C. Det finns 16 subtyper av HA och 9 subtyper av NA.
Ris. 1. Klassificering av influensa A-virus och arter av djur och fåglar - mellanliggande och slutliga värdar i kedjan för överföring av infektioner till människor.
Nyligen upptäckt subtyp 16 (H16) av hemagglutinin
Notera: * HA 7 och NA 7-NA8 hittades också hos hästar
På fig. 1 visar subtyper av influensa A-virus och deras mellanvärdar och naturliga reservoarer (flyttfåglar). Huvudvärdarna för influensa A-virus är de arter som är mottagliga för influensa.
I den mänskliga befolkningen har influensa A-virus av endast tre subtyper med HA1, HA2 och HA3 identifierats hittills. Samtidigt innehåller virus bara två typer av neuraminidas - NA1 och NA2 (Fig. 1). Deras stabila cirkulation har bevisats under det senaste århundradet sedan pandemin 1918 (R.G. Webster et al., 1978; K.G. Nicholson et al., 2003).
Influensa A-virus (i mindre utsträckning B) har förmågan att förändra strukturen av HA och NA. Influensa A-virus kännetecknas av två typer av variation:
- punktmutationer i det virala genomet med en motsvarande förändring i HA och NA (antigen drift);
- fullständig ersättning av ett eller båda ytglykoproteinerna (HA och NA) av viruset genom omsortering/rekombination (antigenskifte), vilket resulterar i en i grunden ny version av viruset som kan orsaka influensapandemier.
För influensa B-virus begränsas antigen variabilitet endast av drift, tk. det verkar inte ha en naturlig reservoar bland fåglar och djur. Influensa C-viruset kännetecknas av en hög stabilitet hos den antigena strukturen och endast lokala utbrott och sporadiska fall av sjukdomen är förknippade med det.
Av visst intresse uppkomsten av nya stammar av influensaviruset i den mänskliga befolkningen och tillhörande pandemier (Fig. 2). På fig. Tabell 2 visar de viktigaste antigena förändringarna i samband med pandemier under 1900-talet orsakade av influensa A-virus:
- 1918 orsakades pandemin av H1N1-viruset;
- 1957 - H2N2-stam A/Singapore/1/57;
- 1968 - H3N2-stam A/Hong Kong/1/68;
- 1977 - H1N1 stam A / USSR / 1/77 (många forskare ansåg inte att detta var en pandemi, men med tillkomsten av denna stam uppstod en situation med samtidig samcirkulation av 2 stammar av influensa A-viruset - H3N2 och H1N1).
1986 orsakade A/Taiwan/1/86-viruset en massiv influensa A/H1N1-epidemi i Kina som varade fram till 1989. Driftvarianter av detta virus överlevde fram till 1995, vilket orsakade lokala utbrott och sporadiska fall. Enligt resultaten från molekylärbiologiska studier uppstod flera mutationer i A/H1N1-virusgenomet under dessa år. 1996 dök två antigena varianter av A/H1N1-influensaviruset upp: A/Bern och A/Beijing, deras kännetecken var inte bara antigen utan också geografisk oenighet. I Ryssland deltog således A/Bern-influensaviruset aktivt i influensaepidemin 1997-98. Under samma säsong registrerades cirkulation av A/Beijing-virusstammar i östra delen av landet. Senare 2000-2001. Influensa A/H1N1-virus har blivit orsaken till influensaepidemin i Ryssland. Moderna A/H1N1-influensavirus har låg immunogen aktivitet; nyligen isolerade virusisolat interagerar endast i däggdjurserytrocyter (grupp 0 människor och marsvin).
Ris. 2. Uppkomsten av nya stammar av influensavirus i den mänskliga befolkningen och associerade pandemier
Under det senaste århundradet har influensa A-virus genomgått betydande genetiska förändringar, vilket resulterat i globala pandemier med hög mänsklig dödlighet. Den största influensapandemin (H1N1) inträffade 1918-1919. ("spanjoren"). Viruset, som dök upp 1918, gjorde en uttalad drift, dess initiala (Hsw1N1) och sista (H1N1) varianter anses skifta. Viruset orsakade en förödande epidemi som krävde 20 miljoner liv (hälften av de döda var ungdomar i åldrarna 20 till 50 år (M.T. Osterholm, 2005).
Forskning J.K. Tanbenberger et al., (2005) visade att viruset som orsakade pandemin 1918 inte var en reassortant mellan fågelinfluensavirus och mänskligt influensavirus - alla 8 generna av H1N1-viruset liknade mer varianter av "fågelviruset" än mänskliga (Fig. .3). Därför har enligt R.B. Belshe (2005), ett fågelinfluensavirus, bör infektera (förbi mellanvärden) människor och överföras från person till person.
Det är viktigt att notera att fågelinfluensavirus "deltager" i uppkomsten av nya "mänskliga" influensavirus, som kännetecknas av hög patogenicitet och förmågan att orsaka pandemier (EG Deeva, 2008). Dessa virus (H1N1, H2N2 och H3N2) hade en annan uppsättning interna gener, vars ursprung indikerar deras fylogenetiska förhållande till fågel- och svinvirus.
Vilka är ursprungsmekanismerna för pandemistammar och vilka biologiska egenskaper är nödvändiga för uppkomsten av ett högpatogent virus med pandemipotential?
Influensa A-virus kännetecknas av en hög frekvens av förekomst av reassortanter som ett resultat av blandad infektion, vilket beror på segmenteringen av det virala genomet. Övervikten av en reassortant av en viss gensammansättning anses vara resultatet av selektion, där den som är mest anpassad till reproduktion under givna förhållanden väljs från en omfattande uppsättning olika reassortanter (N.L. Varich et al., 2009). De stamspecifika egenskaperna hos genomiska segment kan ha ett starkt inflytande på gensammansättningen av reassortanter under icke-selektiva förhållanden. Med andra ord, kännetecknet för influensavirus är att åtta av gensegmenten, särskilt HA-genen, muterar ofta och oförutsägbart. Omsortimentet spelar en viktig roll i uppkomsten av nya virusvarianter, särskilt i ursprunget till pandemistammar. Och ibland kan möjligheten av uppkomsten av ett virus med högre virulens under en pandemi inte uteslutas.
Moderna studier har visat att genstrukturen för det nya A/H1N1-viruset är komplex och, som vi noterade i inledningen, inkluderar den generna för svininfluensan som infekterar grisar i Nordamerika; gener för svininfluensa som påverkar grisar i Europa och Asien; gener för fågelinfluensa; mänskliga influensagener. Genererna för det nya viruset kommer huvudsakligen från fyra olika källor. Ett mikrofotografi av influensa A/H1N1-virus visas i fig. 4.
Ris. 4. Mikrofotografi av influensa A/H1N1-virus
WHO har publicerat "Guidelines for Influenza Laboratories" och presenterat nya data om sekvensen av virala gener och deras längd av det reassortanta nya influensa A / H1N1-viruset (isolat - A / Kalifornien / 04/2009): HA, NA, M, PB1 PB2, PA, NR, NS. Dessa data indikerar bildandet av en ny pandemivariant av viruset, vilket skapar en allmän sårbarhet för infektion på grund av bristen på immunitet. Det blir tydligt att pandemiska varianter av influensaviruset uppstår genom minst två mekanismer:
- omsortiment mellan djur/fågel- och mänskliga influensavirus;
- direkt anpassning av djur-/fågelviruset till människor.
För att förstå ursprunget till pandemiska influensavirus är det viktigt att studera egenskaperna hos den naturliga infektionsreservoaren och de evolutionära vägarna för denna familj av virus under värdbyte. Det är redan välkänt och omöjligt att vattenfåglar är den naturliga reservoaren för influensa A-virus (anpassade till dessa mellanvärdar under många århundraden), vilket framgår av transporten av alla 16 HA-subtyper av detta virus. Genom avföring från fåglar, som kan ligga kvar i vattnet i mer än 400 dagar (Avian influenza ..., 2005), kan virus överföras till andra djurarter när man dricker vatten från en reservoar. (K. G. Nicholson et al., 2003). Detta stöds av fylogenetisk analys av nukleinsyrasekvenserna för olika subtyper av influensa A-virus från olika värdar och från olika geografiska regioner.
Analys av nukleoproteingensekvenserna visade att fågelinfluensavirus utvecklades med tillkomsten av 5 specifika värdlinjer: virus från vilda och tama hästar, måsar, grisar och människor. Dessutom (!) influensavirus från människor och svin utgör den så kallade systergruppen, vilket indikerar deras nära släktskap och, naturligtvis, ett gemensamt ursprung. Föregångaren till mänskliga influensavirus och det klassiska svinviruset verkar ha varit helt och hållet "fågel" i ursprung. I länderna i Centralasien är fläsk av uppenbara skäl inte populärt, och dessa djur är praktiskt taget frånvarande i djurhållningen. Detta leder till det faktum att (till skillnad från Kina, till exempel), har denna region inte den huvudsakliga mellanvärden i populationen av husdjur - grisar, så sannolikheten för "födelse" av pandemiska virus i den centralasiatiska regionen är lägre än i Kina, vilket praktiskt taget följer av data om analys av deras ursprung (Avian Influenza, 2005). En permanent källa till gener för pandemisk influensavirus finns (i ett fenotypiskt oförändrat tillstånd) i den naturliga reservoaren av vattenfågel- och flyttfågelvirus (R.G. Welster, 1998). Man bör komma ihåg att prekursorerna till virusen som orsakade den spanska sjukan (1918), liksom virusen som var källan till genomet från Asien / 57 och Hong Kong / 68 pandemistammarna, fortfarande cirkulerar bland populationen av vilda fåglar med mindre mutationsförändringar (Influenza birds…, 2005).
Kommentarer
(synligt endast för specialister verifierade av redaktionen för MEDI RU)
Det första omnämnandet av influensan noterades för många århundraden sedan - tillbaka 412 f.Kr.
AD en beskrivning av en influensaliknande sjukdom gjordes av Hippokrates. Också
influensaliknande utbrott noterades 1173. Först dokumenterad
influensapandemi som har tagit mycket av
lever, hände 1580.
1889-1891 inträffade en måttligt svår pandemi, orsakad av ett virus av typen H3N2.
Den ökända "spanska sjukan" orsakad av H1N1-viruset inträffade 1918-1920.
Detta är den allvarligaste pandemin man känner till.
Skördade mer än 20 miljoner liv. Från "spanska"
20-40 % av världens befolkning har drabbats allvarligt. Döden kom väldigt
snabb. En person kunde fortfarande vara helt frisk på morgonen, vid middagstid skulle han bli sjuk och
dog i natt. De som inte dog under de första dagarna dog ofta av komplikationer,
orsakas av influensa, såsom lunginflammation. En ovanlig egenskap hos "spanskan" var
att det ofta drabbade unga människor (vanligtvis från influensa i första hand
barn och äldre lider).
Det orsakande medlet, influensaviruset, upptäcktes av Richard Shope 1931.
Influensa A-virus identifierades först av de brittiska virologerna Smith,
Andrews och Laidlaw (National Institute for Medical Research, London) 1933
år. Tre år senare isolerade Francis influensa B.
1940 gjordes en viktig upptäckt - influensaviruset kan vara
odlas i kycklingembryon. Som ett resultat, nya
möjligheter att studera influensaviruset.
Taylor isolerade först influensa C-viruset 1947.
1957-1958 var det en pandemi
Som kallas "asiatisk influensa", orsakad av H2N2-viruset. Pandemisk
började i februari 1957 i Fjärran Östern och snabbt
spridda över hela världen. Endast i USA dog under denna pandemi
mer än 70 000 personer.
1968-1969 var det en medelsvår "Hongkong-influensa" orsakad av
H3N2-viruset. Pandemin började i Hong Kong i början av 1968. Oftast
viruset drabbade äldre personer över 65 år. Totala numret
33 800 människor dog av denna pandemi.
1977-1978 inträffade en relativt mild pandemi.
Kallas den "ryska" influensan. Influensa (H1N1) virus som orsakade denna pandemi
orsakade en epidemi redan på 1950-talet.
Därför var de födda efter 1950 de första som drabbades.
Influensapatogener tillhör familjen ortomyxovirus, som inkluderar 3 släkten av virus influensa: A, B, C. Influensavirus innehåller RNA, det yttre skalet, som innehåller 2 antigener - hemagglutinin och neuraminidas, som kan förändra deras egenskaper, särskilt i virus av typ A. Förändringar i hemagglutinin och neuraminidas orsakar uppkomsten av nya virussubtyper som vanligtvis svårare och mer utbredda sjukdomar.
Enligt den internationella nomenklaturen omfattar beteckningen av virusstammar följande information: släkte, plats för isolering, isolatnummer, isoleringsår, typ av hemagglutinin (H) och neuraminidas (N). Till exempel hänvisar A/Singapore/l/57/H2N2 till ett virus av släktet A, isolerat 1957 i Singapore, med en mängd olika H2N2-antigener.
Influensapandemier är förknippade med virus av släktet A. Influensa B-virus orsakar inte pandemier, men lokala "vågor" av ökningen av incidensen kan fånga ett eller flera länder. Influensa C-virus orsakar sporadiska fall av sjukdomen. Influensavirus är resistenta mot låga temperaturer och frysning, men dör snabbt vid upphettning.
Orthomyxovirus - influensavirus A, B, C
Strukturella egenskaper.
Orthomyxovirus är hölje (superkapsid, "klädda") virus, den genomsnittliga storleken på virioner är från 80 till 120 nm. Virioner är sfäriska till formen. Genomet representeras av ett enkelsträngat segmenterat (fragmenterat) negativt RNA. Virionet har en superkapsid som innehåller två glykoproteiner som sticker ut ovanför membranet i form av utsprång (taggar) - hemagglutinin (HA) och neuraminidas (NA). Influensa A-virus har 17 antigeniskt distinkta typer av hemagglutinin och 10 typer av neuraminidas.
Klassificering av influensavirus baseras på skillnader i nukleoproteinantigener (uppdelade i virus A, B och C) och ytproteinerna HA och NA. Nukleoproteinet (även kallat S-antigen) är strukturellt konstant och bestämmer typen av virus (A, B eller C). Ytantigener (hemagglutinin och neuraminidas - V-antigener), tvärtom, är variabla och bestämmer olika stammar av samma typ av virus. Förändringar i hemagglutinin och neuraminidas orsakar uppkomsten av nya undertyper av viruset, som vanligtvis orsakar allvarligare och mer utbredda sjukdomar.
Hemagglutinins huvudfunktioner:
Känner igen den cellulära receptorn - mukopeptid;
Ansvarig för virionets penetration in i cellen, vilket säkerställer sammansmältningen av virionets och cellens membran; (Hemagglutinin ger virusets förmåga att fästa sig till cellen.)
Dess antigener har de största skyddande egenskaperna. Förändringar i antigena egenskaper (antigendrift och förskjutning) bidrar till utvecklingen av epidemier orsakade av nya Ag varianter av viruset (mot vilken flockimmunitet inte har bildats tillräckligt).
Neuraminidas svarar för spridning av virioner, tillsammans med hemagglutinin bestämmer virusets epidemiska egenskaper.
Neuraminidas ansvarar för det första för förmågan hos en viral partikel att komma in i värdcellen, och för det andra för förmågan hos viruspartiklar att lämna cellen efter reproduktion.
Nukleokapsiden består av 8 segment av vRNA och kapsidproteiner som bildar en spiralformad sträng.
Ett viruss livscykel.
Replikation av ortomyxovirus realiseras främst i cytoplasman av en infekterad cell, syntesen av viralt RNA utförs i kärnan. Tre typer av virusspecifikt RNA syntetiseras i kärnan på vRNA: positiv budbärar-mRNA (en mall för syntes av virala proteiner), fullängds komplementär cRNA (en mall för syntes av nytt negativt virion-RNA) och negativt virion-vRNA (genomet för nysyntetiserade virioner).
Virala proteiner syntetiseras på polyribosomer. Vidare binder virala proteiner i kärnan till vRNA och bildar en nukleokapsid. Det sista stadiet av morfogenesen kontrolleras av M-proteinet. Nukleokapsiden, som passerar genom cellmembranet, täcks först av M-proteinet, sedan av det cellulära lipidskiktet och superkapsidglykoproteinerna HA och NA. Reproduktionscykeln är 6-8 timmar och slutar med spirande av nysyntetiserade virioner.
Antigen variation.
(Antigen variabilitet av influensavirus. Variabiliteten av influensavirus är välkänd. Denna variation av antigena och biologiska egenskaper är en grundläggande egenskap hos influensa A- och B-virus. Förändringar sker i virusets ytantigen - hemagglutinin och neuraminidas. De flesta sannolikt är detta en evolutionär mekanism för virusets anpassningsförmåga för att säkerställa överlevnad. Nya virusstammar, till skillnad från sina föregångare, binder inte specifika antikroppar som ackumuleras i befolkningen. Det finns två mekanismer för antigen variabilitet: relativt små förändringar (antigendrift). ) och stora förändringar (antigenskifte).)
Den moderna uppdelningen av ortomyxovirus i släkten (eller typerna A, B och C) är associerad med de antigena egenskaperna hos de viktigaste nukleokapsidproteinerna (nukleokapsidprotein - NP-fosfoprotein) och den virala höljesmatrisen (M-protein). Förutom skillnader i NP- och M-proteiner kännetecknas ortomyxovirus av den högsta antigena variabiliteten på grund av variabiliteten hos ytproteinerna HA och NA. Det finns två huvudtyper av förändringar - antigendrift och antigenskifte.
Antigen drift på grund av punktmutationer som förändrar strukturen hos dessa proteiner. Den huvudsakliga regulatorn av epidemiprocessen vid influensa är befolkningens (kollektiv) immunitet. Som ett resultat av dess bildning sker urval av stammar med en förändrad antigenstruktur (främst hemagglutinin), mot vilka antikroppar är mindre effektiva. Antigen drift upprätthåller kontinuiteten i epidemiprocessen.
(Antigenisk drift - sker mellan pandemier i alla typer av virus (A, B och C). Dessa är mindre förändringar i strukturen hos ytantigener (hemagglutinin och neuraminidas) orsakade av punktmutationer i generna som kodar för dem. Som regel sådana förändringar inträffar varje epidemiresultat, eftersom skyddet från tidigare exponering för viruset bibehålls, även om det är otillräckligt.)
En annan form av antigen variabilitet, antigenskifte, har dock också hittats i influensa A-virus.(skifte) i samband med bytet av en typ av hemagglutinin (eller neuraminidas) till en annan, dvs. om uppkomsten av en ny antigen variant av viruset. Detta är sällsynt och är förknippat med utvecklingen av pandemier. I hela den kända influensahistorien har endast ett fåtal antigena fenotyper identifierats som orsakar influensaepidemier hos människor: HoN1, H1N1, H2N2, H3N2, d.v.s. endast tre typer av hemagglutinin (HA1-3) och två - neuraminidas (NA 1 och 2). Influensavirus typ B och C orsakar sjukdom endast hos människor, influensa A-virus hos människor, däggdjur och fåglar. De mest varierande influensa A-virusen har störst epidemisk roll. Influensa C-virus saknar neuraminidas, dessa virus ger vanligtvis en mildare klinisk bild.
Det finns en åsikt att antigenförskjutning är resultatet av genetiskt utbyte (rekombination) mellan influensavirus från människor och djur. Hittills har det inte slutgiltigt fastställts var under den interepidemiska perioden - utanför den mänskliga populationen (i fåglar eller däggdjur) eller i den mänskliga populationen (på grund av långvarig persistens, lokal cirkulation) lagras virus som har uttömt sina epidemiska möjligheter ett tag.
Fåglar anses vara de primära och huvudsakliga värdarna för influensa A-virus, som till skillnad från människor har virus med alla 17 typer av HA och 10 typer av NA. Vildänder är de naturliga värdarna för influensa A-virus, där patogenen finns i mag-tarmkanalen och inte orsakar betydande skada på ägarna. Virus visar sina patogena egenskaper när de passerar till andra fåglar och däggdjur. Bland däggdjur fästs störst vikt vid grisar, som betraktas som en mellanvärd och jämförs med ett "blandningskärl".
(Moderne mänskliga influensavirus överförs svagt till djur. Alla influensa A-pandemier sedan 1930 började i Kina, den huvudsakliga inkörsporten för distribution är Sibirien (fågelvandringar).
H1N1 - 1930 Identifierad hos människor, grisar, valar (1972), tama och vilda fåglar. Det är förknippat med den berömda spanska sjukan. Denna typ har återinförts sedan 1977.
H2N2 har upptäckts sedan 1957. hos människor och fåglar. Epidemier associerade med dessa virus kom med jämna mellanrum. Nu identifieras båda typerna parallellt.
H3N2 identifierades 1963. (Hongkong).
Virus A/ Singapore/1/57 (H2N2) har tre gener från eurasiska fågelinfluensavirus, virus A/ Hong Kong/1/68 (H3N2) innehåller 6 gener från Singapore-virus och två från fåglar. Dessa data bekräftar att mänskligheten tar emot nya epidemiska typer av influensa A-virus från fåglar - den primära värden. Den närmaste prognosen är möjligheten av uppkomsten av nya epidemiska varianter av influensa A-virus som har hemagglutinin HA5 eller 7 (det räcker för att ersätta en eller två aminosyror i deras struktur).)
Familjen ortomyxovirus (grekiska orthos - korrekt, tuha - slem) inkluderar influensavirus av typerna A, B, C, som liksom paramyxovirus har en affinitet för mucin. Influensa A-virus infekterar människor och vissa djurarter (hästar, grisar, etc.) och fåglar. Influensavirus typ B och C är endast patogena för människor. Det första mänskliga influensaviruset isolerades från människor 1933 av W. Smith, C. Andrews och P. Laidow (WS-stam) genom att infektera vita illrar. Senare tilldelades detta virus typ A. År 1940 upptäckte T. Francis och T. Medzhill influensaviruset av typ B och 1949 R. Taylor - influensaviruset av typ C. med deras antigena variation. Influensavirus delas in i tre typer A, B och C. Typ A inkluderar flera subtyper som skiljer sig från varandra i sina antigener - hemagglutinin och neuraminidas. Enligt WHO-klassificeringen (1980) är humana och animala influensavirus av typ A indelade i 13 antigena subtyper för hemagglutinin (H1-H13) och 10 för neuraminidas (N1-N10). Av dessa inkluderar humana influensavirus typ A tre hemagglutininer (HI, H2 och H3) och två neuraminidas (N1 och N2). Viruset av typ A indikerar subtypen av hemagglutinin och neuraminidas inom parentes. Till exempel influensa A-virus: Khabarovsk/90/77 (H1N1).
