科學家終於解開H5N1禽流感如何隱藏在乳牛體內

現在，匹茲堡大學公共衛生學院的研究人員揭示了這種不尋常模式背後的生物學原因。他們的研究結果發表於 科學的進步首次詳細解釋了為何禽流感在牲畜中呈現出如此意想不到的形式。這項工作還可以幫助科學家更好地預測 H5N1 病毒在未來傳播到新的動物物種時將如何表現。

乳牛群中禽流感的異常表現

疫情首先發生在德州狹長地帶的乳牛身上，這些乳牛患上了嚴重的壞死性乳房炎，這是一種破壞乳房組織的痛苦發炎性疾病。

「乳腺炎是產奶動物的典型疾病，獸醫一直在努力尋找所有常見的可疑來源，例如細菌病原體，」皮特公共衛生學院傳染病和微生物學部門負責人、主要作者蘇雷什·庫奇普迪博士說。 “當真正的原因被證明是禽流感時，現場的每個人都感到非常驚訝。我們根本沒有想到牲畜可能是H5N1病毒的宿主。”

在病毒被發現之前，它正在從一個牛群傳播到另一個牛群，感染牲畜並污染它們的周圍環境。

「如果一頭乳牛被感染，它就會將大量病毒分泌到牛奶中，」科奇普迪說。 「這引起了人們對農場工人職業風險的擔憂。還有一種做法是給貓等寵物餵生奶，並且出現過貓死亡的案例，我們之前研究過。”

科甚普迪強調，巴斯德消毒可以有效消除病毒，並強調避免生乳的重要性。

尋找生物學解釋

在他的整個職業生涯中，科奇普迪一直在研究流感病毒，重點研究受體生物學如何影響哪些物種和組織可能被感染。流感病毒以鎖定和鑰匙的方式與細胞上的特定受體結合。這些受體屬於一組稱為聚醣的醣基分子。

其他研究小組先前的研究表明，與流感相關的聚醣受體存在於牛的鼻子、氣管和肺部。然而，感染H5N1病毒的乳牛並沒有出現研究人員預期的呼吸道疾病。

這種差異表明需要更詳細的解釋。

「聚醣的生物學非常複雜，」科奇普迪說。 “我們意識到，要真正了解正在發生的事情，我們需要使用更多創新技術並繪製出使病毒能夠附著在細胞上的確切詳細結構。”

為此，Kochipudi 與哈佛醫學院研究員 Lauren E. Beebe 博士合作，後者在醣生物學（聚醣結構的綜合研究）方面擁有專業知識。

為什麼H5N1病毒以牛乳房為目標？

研究小組結合了多種技術，包括結合實驗、染色方法和超解析度成像，來研究H5N1病毒如何與不同組織相互作用。

他們的分析表明，在禽流感感染方面，並非所有聚醣受體都以相同的方式運作。該病毒只能與一種稱為 N 連接唾液酸受體的特定亞型結合。

這些受體遍布牛的乳房組織，但在氣道組織中幾乎不存在。科奇普迪表示，這使得乳腺成為「病毒的肥沃繁殖地」。

這項發現有助於解釋為什麼 H5N1 病毒會引起乳牛急性乳房炎而不是呼吸道疾病。

預測禽流感的下一步發展

研究人員相信，他們的發現不僅可以解釋牲畜疫情。同樣的方法可以幫助科學家在未來爆發之前識別出易受 H5N1 感染的動物和組織。

「我們可以主動篩檢不同物種及其不同組織的易感性，」科奇普迪說。 “例如，它們會表現出呼吸道症狀嗎？它們會像牛一樣只表現出乳腺炎嗎？還是會像我們的團隊在貓身上表現出的那樣表現出神經系統疾病？吸取的教訓可以幫助我們避免再次感到驚訝。”

研究的其他作者包括 Surabhi Srinivas（理學碩士）、Shubhada K. Chothe（博士）、Santhamani Ramasamy（博士）、Sougat Misra（博士）、Noel Chandan Nallipogu（醫學博士、公共衛生碩士）和 Lindsey LaBella（均來自皮特大學）； Yin-Ting Yeh，醫學博士、金融州立大學和 Lindsey LaBella 博士，位於皮特大學）； T. Webb 博士。

這項研究得到了皮特公共衛生局和美國農業部國家食品和農業研究所的支持 (FP00039373/AWD00010780)。