Почему коровы и птицы болеют высокопатогенным птичьим гриппом по-разному

Вирус высокопатогенного птичьего гриппа А (H5N1) клады 2.3.4.4b способен заражать диких и домашних птиц и передаваться млекопитающим. В марте 2024 года в США была зарегистрирована вспышка у молочных коров, которая стала первым задокументированным случаем заражения крупного рогатого скота. Однако если у остальных млекопитающих и у птиц развиваются респираторные, неврологические и желудочно-кишечные симптомы, то у КРС вирус вызывает в первую очередь некротизирующий мастит и практически не поражает дыхательную систему. Авторы статьи в Science Advances выяснили причины такого необычного тропизма вируса к молочным железам КРС. 

Ученые провели гликомное профилирование различных тканей крупного рогатого скота, чтобы охарактеризовать разнообразие сиаловых кислот — рецепторов, которые вирус гриппа использует для проникновения в клетку. В молочных железах они выявили богатый набор O- и N-гликанов, причем среди первых преобладали сиалированные О-гликаны (94,2%), содержащие Neu5Ac и Neu5Gc. N-гликаны характеризовались большим разнообразием, примерно 31% содержал концевые сиаловые кислоты (они также подразделялись на содержащие Neu5Ac и Neu5Gc). 

Затем авторы проанализировали взаимодействие сиалированных гликанов с двумя лектинами, один из которых связывает α2,3-Gal-β1,3-N-ацетилглюкозамин («птичий» вариант рецептора), а другой —α2,6-Gal («человеческий» вариант). Активное связывание наблюдалось по всему эпителию молочной железы, что предполагает доступность рецепторов для вируса гриппа при его попадании в вымя. Также ученые провели анализ связывания с вирусными частицами, для которого использовали псевдовирусы, несущие гемагглютинины высокопатогенного вируса птичьего гриппа H5N1 клады 2.2, 2.3.4.4b или вируса H1N1 человека. Анализ выявил более сильное сродство связывания с H5 клады 2.3.4.4b, чем с H5 клады 2.2.

Профиль гликирования в эпителии трахеи значительно отличался — N-гликаны не были сиалированы, а именно сиалированные N-гликаны участвуют в прикреплении вируса гриппа. Способность связываться с вирусом была намного ниже, чем у эпителия молочных желез. 

В тканях желудочно-кишечного тракта и головного мозга крупного рогатого скота присутствовали оба варианта — α2,3- и α2,6-рецепторы. Связывание с псевдовирусами H1 человека и H5 было ограниченным в мозге, а в кишечнике наблюдалось умеренное связывание H1 и минимальное — H5. 

Таким образом, тропизм вируса к молочным железам крупного рогатого скота обусловлен особым профилем гликозилирования. Исследователи предлагают использовать эту же методику для оценки восприимчивости к вирусу гриппа А, который продолжает инфицировать новые виды хозяев. 

Всего одна мутация вируса птичьего гриппа повысила его специфичность к клеткам человека