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Science:出生年份可预测你能否免于流感爆发

2016.11.14

  根据亚利桑那大学(UA)和加州大学洛杉矶分校的一项合作研究表明,在一定程度上,你的出生年份可预测你在动物来源流感病毒爆发时患重病或死亡的可能性有多大。延伸阅读:同样患流感,为什么有人那么严重;Nature:揪出勾结流感的人类细胞“内鬼”;Nature:流感传播能力为何这么强。

  到现在为止,人们都认为,以前暴露于流感病毒,会对新的流感病毒产生很少或者不产生免疫保护,这些新的流感病毒可能从动物传播到人类。这一结果将于11月11日发表在《Science》杂志上,并可能为旨在遏制重大流感爆发风险的公共卫生措施,提供重要的线索。

  本文共同资深作者、UA生态学和进化生物学系主任Michael Worobey指出:“即使是相对比较弱,轻度的流感大流行事件——像2009 年的H1N1(猪流感)爆发,仍然会造成万亿美元的损失。像1918年流感大流行这样的一次重大流行病,有可能杀死大量的人,并给世界经济带来打击。”

  该研究小组研究了两种禽流感病毒,H5N1和H7N9,它们已经在人类中造成严重疾病或死亡。这两个病毒株受到了全球性的关注,因为它们可能在一些点获得突变上,使它们不仅能够很容易地从禽类进入人类,而且也能迅速在人类寄主之间进行传播。

  研究人员对来自“这两种菌株所致流感引发的严重疾病或死亡”的数据进行分析后,他们发现,无论人接触哪一种人类流感病毒,他/她在儿时接触的第一种流感病毒,决定了他们在未来的感染中将能抵抗哪种新型禽源流感病毒。这种“免疫印记(immunological imprinting)”的效果似乎完全依赖于生命中第一次接触到的流感病毒——并且是难以逆转的。

  当一个人首次暴露于流感病毒的时候,免疫系统就会产生靶定血球凝集素的抗体,这个受体蛋白的形状就像从病毒表面突出的一根棒棒糖。就像有不同颜色和口味的棒棒糖一样,流感病毒构成血球凝集素的部分也是各不相同的。但是18种已知的甲型流感病毒血球凝集素亚型当中的每一个,都分成两个主要的“口味”组。

  Worobey说:“在这个例子中,比如说你儿时第一次接触到的是人类‘橙色棒棒糖’流感病毒。如果在以后的生活中,你遇到了另一种流感病毒的亚型,一种来自于禽类,一种是你的免疫系统从未见过的,但其蛋白质也有类似的“橙色”味道,那么因为有了交叉保护,你的死亡几率是相当低的。但是,如果你儿时第一次感染的是‘蓝色棒棒糖’组的病毒,那么就不会对这种新的‘橙色’病毒株产生抵抗力。”

  这些结果对于长期困扰流行病学家的一种模式做出了功能性的解释:为什么在感染新型流感病毒株时某些年龄组比其他人,更容易遭受严重甚至致命的并发症?

  Worobey说:“科学家们提出了各种各样的可能性,我和加州大学洛杉矶分校的同事们,提供一个有力的结果显示,无论其他什么次要因素在起作用,有一个很重要的因素,那就是,当谈到这些新出现的流感病毒会对我们有何影响时,我们并不是完全空白的状态。即使我们从来没有接触过H5或H7型病毒,我们也会对其中的一种产生防御。”

  所有18种亚型流感病毒血凝素在非人类寄主中传播,主要是鸟类。但在上个世纪只有三种——H1、H2和H3已在人类中传播。到目前为止,一直没有办法预测18种亚型中哪一种可能通过成功地从动物中跳跃而出,导致下一次流感大流行,以及如果发生这种情况哪些年龄组将是最有风险的。这项新的研究表明,免疫交叉保护似乎存在于流感进化树的每一个主要分支,从而对这两个方面提供了新的见解。一个分支包括人类H1和H2病毒以及禽流感H5病毒,而其他分支包括人类H3和禽流感H7病毒。

  在棒棒糖的比喻中,出生于上世纪60年代末的人,儿时暴露于“蓝色棒棒糖”流感(H1或H2)。研究人员发现,这些老年群体很少死于H5N1型禽流感病毒——这些病毒都有一个“蓝色”血球凝集素,他们却常常死于 “橙色”的H7N9。上世纪60年代末以后出生并在儿时接触橙色“棒棒糖”病毒(H3)的人,表现出镜像模式:他们不受H7N9感染,但接触H5病毒时——与他们儿时接触的病毒不一样,却遭受严重的疾病和死亡。

  在前期工作的基础上,Worobey认为,一个类似的过程可以解释由1918流感大流行造成的非正常死亡模式,这次大流行中更致命的是年轻的成年人。

  他说:“当我完成了这项工作,并着眼于年龄模式时,我注意到了一些有趣的东西。这些年轻的成年人是由H1病毒杀死的,在几十年后的血液分析,有一个非常强烈的迹象表明,这些人儿时一直暴露于一种不匹配的H3病毒,因此不能防御H1病毒。”

  “事实是,我们看到了与目前H5N1和H7N9病例完全相同的模式,这表明,相同的基本过程可能支配着历史上著名的1918流感大流行,以及下一次流感大流行的竞争者。”

  在他们最新的论文中,Worobey及其共同作者不仅表明,如果患者儿时曾接触到一个匹配的病毒,那么就对严重疾病有百分之75的保护率,对死亡有百分之80的保护率,而且也表明,我们可以利用这些信息,并对H5N1、H7N9和未来流行病的其他潜在原因,做出预测。

  Worobey说:“如果这些病毒当中的任何一种成功地从鸟类传播到人类,我们现在就可能知道,哪些年龄组将是最大的受害者。根据这样的见解可以开发一种通用流感疫苗,因为这种疫苗可能靶定病毒表面相同的保守蛋白基序,这是这一年龄特异性模式的基础。”

  基于这些发现,Worobey说,未来的研究应该阐明免疫印记的确切机制,并弄清用疫苗修改它们的可能途径。他说:“在某种程度上,这是一个好消息&坏消息的故事。这是一个好消息,在这个意义上讲,我们现在可以看到的因素,真正解释了这个故事一个很大的部分:你的第一次感染会极大程度地影响你抵御‘新型’流感病毒的成功或失败。坏消息是,提供如此大防护的、非常相同的印记,可能很难通过疫苗改变:一种良好的通用疫苗应该在最缺乏它的地方提供保护,但流行病学数据表明,我们对仅仅一半的流感毒株家族树都可能很难提供强大防护。”

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