從冠狀病毒到流感：病毒如何從動(dòng)物傳染給人類？

從冠狀病毒到流感：病毒如何從動(dòng)物傳染給人類？

某些流感病毒和多種冠狀病毒都會(huì)導(dǎo)致人畜共患疾病，這些病毒起源于動(dòng)物，但其生物學(xué)機(jī)制卻使它們往往能夠感染人類。

目前世界正處于一種由新型冠狀病毒引起的傳染病大流行中。世界衛(wèi)生組織(WHO)正式將這種疾病命名為“2019冠狀病毒病”(COVID-19)，而冠狀病毒研究小組將導(dǎo)致該疾病的病毒命名為“嚴(yán)重急性呼吸道綜合征冠狀病毒2型”(SARS-CoV-2)。一些不尋常的肺炎患者在2019年12月下旬首次被發(fā)現(xiàn)，而該病毒在今年1月8日被正式確認(rèn)為致病原因。

我們以前見(jiàn)過(guò)這樣的病毒嗎？

是的。事實(shí)上，SARS-CoV-2是過(guò)去二十年來(lái)出現(xiàn)的第三種新型致病性冠狀病毒。第一種病毒發(fā)現(xiàn)于2003年，被命名為“嚴(yán)重急性呼吸道綜合征冠狀病毒”(SARS-CoV)，引發(fā)了嚴(yán)重急性呼吸道綜合征疫情(SARS)，即非典型性肺炎。十年之后，在中東地區(qū)出現(xiàn)了第二種病毒，即“中東呼吸綜合征冠狀病毒”(MERS-CoV)，引發(fā)了類似的呼吸道疾病，稱為中東呼吸綜合征(MERS)。自確認(rèn)以來(lái)，各國(guó)已記錄了2494例MERS-CoV感染病例，近900人死亡。非典疫情的規(guī)模更大，但致死率較低，感染者約有8000例，近800人死亡。

這些病毒從何而來(lái)？

MERS-CoV和SARS-CoV似乎都起源于動(dòng)物，當(dāng)前肆虐的新冠病毒可能也是如此?？茖W(xué)家認(rèn)為，MERS-CoV和SARS-CoV最初由蝙蝠傳播給中間動(dòng)物(分別是駱駝和果子貍)，然后再感染人類。對(duì)新冠病毒基因序列的遺傳分析表明，與它們最接近的似乎是蝙蝠冠狀病毒，中間物種可能是穿山甲。穿山甲是極度瀕危的物種，因其鱗片和肉而遭到大量捕殺和販賣。導(dǎo)致人類普通感冒的冠狀病毒有四種，分別是人類冠狀病毒229E(HCoV-229E)、人類冠狀病毒NL63(HCoV-NL63)、人類冠狀病毒OC43(HCoV-OC43)和人類冠狀病毒HKU1(HCoV-HKU1)，這些似乎也都是人畜共患的傳染性病毒。

這些病毒如何完成物種間的轉(zhuǎn)移？

盡管具體情況有所不同，但病毒在物種間傳播的機(jī)制基于相同的基本前提：進(jìn)入并復(fù)制的能力。病毒能否到達(dá)宿主細(xì)胞?病毒的蛋白質(zhì)能否識(shí)別并結(jié)合這些細(xì)胞上的受體結(jié)構(gòu)?如果答案都是肯定的，那病毒就可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部并開(kāi)始復(fù)制，從而感染宿主。

冠狀病毒已經(jīng)非常擅長(zhǎng)利用這些受體進(jìn)入宿主細(xì)胞。這類病毒利用一種名為刺突蛋白(S)的表面糖蛋白(一類附著糖基的蛋白質(zhì))來(lái)與宿主細(xì)胞結(jié)合。這種蛋白質(zhì)賦予了這類病毒王冠狀的外觀，這也是它們名稱的由來(lái)。刺突蛋白中負(fù)責(zé)實(shí)際結(jié)合的部分稱為S1亞基，可以有很大的不同，這使得病毒可以結(jié)合許多不同的哺乳動(dòng)物宿主。

大多數(shù)感染人類的冠狀病毒似乎都能與哺乳動(dòng)物細(xì)胞上的3種特定受體之一結(jié)合。SARS-CoV和HCoV-NL63利用的是名為“血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2”(ACE2)的人類受體，MERS-CoV和HCoV-229E則分別利用“二肽基肽酶4”(DDP-4)受體和“氨肽酶N”(APN)受體。這些蛋白都存在于人體呼吸道的上皮細(xì)胞或表面細(xì)胞上，很容易成為任何空氣傳播病毒的攻擊目標(biāo)。最近兩項(xiàng)關(guān)于新冠病毒的研究表明，與SARS-CoV一樣，它利用的也是ACE2受體。

還有其他人畜共患的病毒傳染病嗎？

還有另一類通常來(lái)源于動(dòng)物宿主的病毒也會(huì)導(dǎo)致人類疾病，那就是流感病毒。幾乎所有已知的流感病毒都起源于水禽，如鴨、鵝、燕鷗、海鷗和其他相關(guān)物種。許多病毒會(huì)從鳥(niǎo)類傳播給包括人類在內(nèi)的其他物種。通常情況下，新物種對(duì)這些病毒而言是一個(gè)死胡同;例如，禽流感病毒可以從鳥(niǎo)類傳染給人類，但不能在人類之間傳播。然而，有時(shí)一種新的病毒也可以在人群中有效傳播。我們最近一次看到這樣的例子是2009年的甲型H1N1流感，這原本是一種在豬只中感染的疾病，屬于甲型流感病毒，但后來(lái)開(kāi)始在人類之間傳播，最終導(dǎo)致了一場(chǎng)流感大流行。1918年的流感大流行也是一場(chǎng)全球性的甲型H1N1流感疫情(后被廣泛稱為“西班牙流感”，但該疫情并非起源于西班牙，而是最早出現(xiàn)于美國(guó))，一種禽流感H1N1病毒被認(rèn)為可能是這場(chǎng)大流行的肇因。

流感病毒利用自身的病毒糖蛋白——血球凝集素(H)——來(lái)進(jìn)入宿主細(xì)胞。與冠狀病毒的刺突蛋白一樣，血球凝集素是一種表面呈棘刺狀的表面蛋白，從病毒中突出來(lái)，可以與上呼吸道具有唾液酸殘基的細(xì)胞結(jié)合。唾液酸殘基是附著在蛋白質(zhì)和脂質(zhì)末端的糖鏈，有多種不同的形式和不同的連接類型(唾液酸原子與糖結(jié)合的方式)。禽流感病毒更偏好結(jié)合α2，3連接的唾液酸受體，具體而言，唾液酸是通過(guò)一個(gè)特定的碳原子與半乳糖結(jié)合。這種連接使唾液酸和半乳糖呈現(xiàn)直立的外觀。人適應(yīng)性流感病毒似乎更喜歡α2，6鍵唾液酸受體，它使用另一個(gè)碳原子糖結(jié)合，外觀上呈現(xiàn)更多的彎曲。這種唾液酸偏好被認(rèn)為是決定病毒可感染哪些物種的主要因素，限制了純禽流感病毒感染人類并在人群中傳播的能力。

還有哪些因素會(huì)影響動(dòng)物的疾病傳染給人類？

最近的研究表明，宿主和病毒之間的相互作用也會(huì)受到宿主蛋白酶(分解蛋白質(zhì)的酶)的影響，因此，哪些宿主容易受到何種病毒的攻擊，不僅僅取決于刺突蛋白的構(gòu)成。蛋白酶可以切斷部分刺突蛋白，并改變其與宿主細(xì)胞的結(jié)合方式，因此一些通常不會(huì)感染人類細(xì)胞的病毒可能在受到蛋白酶作用后變得具有感染性。

中間物種的作用也可能比科學(xué)家最初認(rèn)為的更為復(fù)雜。研究人員最初認(rèn)為，中間物種是冠狀病毒從原始宿主物種轉(zhuǎn)移到人類的必要條件。也許病毒進(jìn)化并適應(yīng)了中間物種，使其更有效地與人類細(xì)胞結(jié)合。然而，最近的研究表明，一些蝙蝠冠狀病毒可以不通過(guò)中間宿主而直接感染人類細(xì)胞，這意味著大量未被發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒可能就潛伏在原始宿主動(dòng)物身上。類似的，我們一度認(rèn)為豬可能起著“混合容器”的作用，禽流感病毒感染了豬之后，會(huì)變得更加適應(yīng)哺乳動(dòng)物，因?yàn)樨i的呼吸道細(xì)胞似乎同時(shí)具有α2，3和α2，6連接的唾液酸受體，可以使人流感和禽流感病毒混合并產(chǎn)生新的人適應(yīng)性病毒。不過(guò)，盡管豬可以發(fā)揮這一功能，但我們現(xiàn)在知道，這種混合并不是必需的，禽流感病毒可以感染人類，而不需要豬作為媒介。

由于流感病毒和冠狀病毒的多樣性，以及在不同宿主間傳播的傾向，二者都對(duì)人類提出了持續(xù)的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，這種多樣性很可能一開(kāi)始就使病毒的跨物種傳播成為可能，因?yàn)橐粋€(gè)更大、更多樣化的種群要比一個(gè)更同質(zhì)的種群包含更多可以結(jié)合多種宿主受體的病毒。因此，無(wú)論是冠狀病毒還是流感病毒，都具有再次大流行的潛力。

我們能做什么來(lái)保護(hù)自己？

首先，洗手并避免用手接觸臉和眼睛，可以確保我們的自身安全，有助于避免感染任何一種病毒。通過(guò)直接吸入空氣中攜帶病毒的飛沫，或接觸受污染的表面，你可能會(huì)使病毒進(jìn)入鼻子和眼睛的粘膜，從而感染病毒。

研究人員每年都在研發(fā)流感疫苗，世界各地的科學(xué)家也在努力為流感研發(fā)一種通用的疫苗，用來(lái)抵抗所有類型的流感病毒。對(duì)于冠狀病毒，我們的了解還沒(méi)有那么深入。偶發(fā)的嚴(yán)重疫情暴露了人類社會(huì)在資金和專業(yè)知識(shí)上的匱乏。目前，一些國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室正在設(shè)計(jì)新冠病毒的疫苗，但進(jìn)行動(dòng)物和人類臨床試驗(yàn)尚需要時(shí)間。

研究人員還將繼續(xù)對(duì)新出現(xiàn)的流感病毒和冠狀病毒進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢查它們的基因組以確定是否具有對(duì)人類的適應(yīng)特征。對(duì)于新冠病毒肺炎疫情，我們所做的一切似乎有點(diǎn)晚了，但我們?nèi)匀豢梢詾橄乱淮慰赡艿谋l(fā)做好準(zhǔn)備。(任天)

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