Выделенный от человека вирус птичьего гриппа убивает мышей и хорьков

В начале 2024 года в США началась вспышка высокопатогенного птичьего гриппа A (H5N1, клада 2.3.4.4b) среди молочного скота. Случаи заражения были отмечены в 214 стадах из 14 штатов. Вирус обнаружили в образцах молока и интраназальных смывах инфицированных коров после сообщений о необъяснимых симптомах, включая снижение удоев. Также поступили сведения о работниках молочных ферм, заразившихся вирусом A (H5N1), смертельных случаях инфицирования кошек на пострадавших фермах и распространении вируса на домашнюю птицу. По состоянию на 20 сентября 2024 года в четырех штатах США было зарегистрировано 14 случаев инфицирования людей вирусами A (H5N1), в большинстве случаев с легкими симптомами.

Ранние исследования показали, что вирусы H5N1, выделенные от крупного рогатого скота, тесно связаны с вирусами птичьего гриппа, циркулирующими среди североамериканских диких птиц. Предполагается, что вирус попал в Северную Америку из Европы в конце 2021 года с птицами, мигрирующими через Атлантику. В результате рекомбинации с местными низкопатогенными вирусами птичьего гриппа возникли генотипы, которые распространились по всему континенту и вызвали вспышки среди диких птиц и морских млекопитающих.

Летом 2024 года группа ученых из США и Японии охарактеризовала вирус A (H5N1), выделенный от инфицированной коровы, и обнаружила, что он реплицируется в респираторных и нереспираторных тканях и вызывает инфекцию с летальным исходом у мышей, зараженных перорально или интраназально, а также у интраназально зараженных хорьков. Передача вируса респираторно-капельным путем у хорьков была неэффективной — животные при близком контакте не заболевали, хотя антитела у них вырабатывались. (Подробнее на PCR.NEWS) Был сделан вывод, что новый вирус адаптируется к заражению и распространению среди млекопитающим.

Авторы новой статьи (многие из них участвовали и в предыдущей работе) исследовали изолят вируса A (H5N1), полученный от инфицированного человека. В конце марта 2024 года работник молочной фермы, контактировавший с больными коровами, заболел конъюнктивитом без повышенной температуры и респираторных симптомов. Вирус из конъюнктивального мазка (A/Texas/37/2024, или huTX37-H5N1) оказался родственным вирусам, выделенным от коров, однако в его геноме была обнаружена мутация в гене белка PB2, приводящая к замене аминокислоты, — PB2-E627K, хорошо известный маркер адаптации вируса гриппа к млекопитающим. Эта замена, в частности, увеличивает активность вирусной полимеразы в человеческих клетках. Ранее Центр по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) сообщил о случае респираторной передачи варианта вируса huTX37-H5N1 у хорьков.

Сначала авторы статьи исследовали способность huTX37-H5N1 к репликации в первичных человеческих клетках (альвеолярных и роговичных), выращенных на границе раздела воздух-жидкость при 33 °C и 37 °C. Клетки были инфицированы тремя различными вирусами— huTX37-H5N1; A/dairy cattle/New Mexico/A240920343-93/2024, или NM93-H5N1 (выделен из коровьего молока); A/Vietnam/1203/2004, или VN1203-H5N1 (выделен от человека, инфицированного птичьим гриппом, также обладает заменой PB2-627K). Для всех трех вирусов использовали две кратности заражения — 0,1 бляшкообразующих единиц (БОЕ) и 0,01 БОЕ на клетку. Высокий титр вируса huTX37-H5N1 обнаруживался во всех типах клеток независимо от температуры. Репликация двух других вирусов была на более низком уровне.

Затем исследователи определяли степень патогенности huTX37-H5N1 для мышей. Животным интраназально вводили вирус в разных дозах (от 1 до 10⁶ БОЕ) и наблюдали за ними в течение 13 дней. При дозах от 10 БОЕ и выше мыши быстро теряли в весе и погибали на шестой день. У мышей, получивших менее 1 БОЕ, клиническая картина разнилась (у двух из пяти заболевание протекало так же, как при более высоких дозах, у трех в первые шесть дней не наблюдалось признаков заболевания), однако все они погибли на 13-й день. Таким образом, летальная доза для мышей составила менее 1 БОЕ — существенно ниже, чем у NM93-H5N1 (MLD₅₀ = 31,6 БОЕ) и VN1203-H5N1 (MLD₅₀ = 2,2 БОЕ).

Для исследования тропизма вируса huTX37-H5N1 десяти мышам интраназально ввели вирус в дозировке 10³ БОЕ и на 3-й или 5-й день после заражения взяли образцы тканей (кровь, глаз, сосок, молочная железа, мозг, кишечник, печень, селезенка, почки, сердце, подколенное сухожилие, мышца спины, носовая раковина, трахея и легкое). Уже на 3-й день вирус инфицировал все 15 типов тканей, причем наибольшее количество вируса было обнаружено в тканях дыхательных путей.

Аналогичный эксперимент с huTX37-H5N1 в дозировке 10⁶ БОЕ провели на хорьках. Восемь животных были заражены интраназально, и все они погибли на 5-й день. Клиническая картина у всех особей была сходной и напоминала проявления заболевания у людей. Вирус обнаружили во всех исследуемых тканях, с высокой вирусной нагрузкой в дыхательных путях. Напомним, что когда ученые заражали хорьков вирусом А (H5N1), выделенного от коров, он вызвал тяжелое заболевание, однако летальность была ограниченной.

Для оценки передачи инфекции через дыхательные пути ученые поместили здоровых хорьков в клетки на расстоянии около 5 см от хорьков, зараженных за день до этого уменьшенной дозой вируса (10³, 10² или 10 БОЕ). Погибли все животные, инфицированные интраназально; заразилось, в зависимости от дозы воздействия, от 17 до 33% животных, находившихся рядом. Эти результаты показывают, что вирус huTX37-H5N1, выделенный от инфицированного человека, может передаваться среди млекопитающих респираторным путем, хотя и с ограниченной эффективностью. (Опыты с хорьками подробно описаны в отдельной статье.)

Важную роль в патогенности вируса гриппа играет его способность взаимодействовать с сиаловыми кислотами в составе клеточных рецепторов. Авторы установили, что huTX37-H5N1, как и NM93-H5N1, предпочтительно связывается с α2,3-связанными сиаловыми кислотами, но могут взаимодействовать также с α2,6-связанными, чего не было показано в других исследованиях H5N1, выделенных от крупного рогатого скота. Человеческие сезонные вирусы гриппа H1N1 предпочитают именно α2,6-связанные сиаловые кислоты.

Исследование также показало, что вирус H5N1, изолированный от коров, чувствителен к специфическим противовирусным препаратам — фавипиравиру и балоксавира марбоксилу (торговое название Ксофлюза) из класса ингибиторов полимеразы, а также к ингибитору нейраминидазы занамивиру. Снижена чувствителен к осельтамивиру (Тамифлю), другому ингибитору нейраминидазы.

Авторы отмечают, что у человека, инфицированного вирусом huTX37-H5N1, не развилась тяжелая болезнь. Случаи заражения людей во время нынешней вспышки в основном сопровождались конъюнктивитом и (или) легкими респираторными симптомами. Возможно, людей защищает от вирусов А (H5N1) многократное заражение сезонными вирусами человеческого гриппа, хотя для подтверждения этого нужны дополнительные исследования. Авторы подчеркивают, что необходимо приложить все усилия для сдерживания вспышек вируса А (H5N1) среди молочного скота, чтобы ограничить возможность заражения людей.

Высокопатогенный птичий грипп пришел в Антарктику