高致病性禽流感H5N1分支2.3.4.4b在圈养洪堡企鹅中的自然感染病理学研究

这篇研究首次报道了HPAIV H5N1分支2.3.4.4b（高致病性禽流感病毒）在英国圈养洪堡企鹅中的自然感染案例。通过病理学、免疫组化（IHC）和全基因组测序分析，揭示了该病毒对企鹅内皮细胞和淋巴细胞的特殊趋向性，并鉴定出新型基因型AIV223（EURL CC）。研究为理解H5N1在非传统宿主的致病机制提供了关键证据。

　　

ABSTRACT

2020-2023年间，高致病性禽流感病毒（HPAIV）H5Nx分支2.3.4.4b在欧洲和英国引发大规模疫情。2022年冬季，英国某动物园14只户外饲养的洪堡企鹅中突发4例死亡。通过尸检、实时逆转录PCR（rRT-PCR）和免疫组化分析，在12只采样企鹅中检测到5例H5N1阳性。病理学显示脾脏、肝脏和肺部存在广泛坏死性炎症，免疫组化证实病毒抗原主要分布于内皮细胞和淋巴细胞，提示这些细胞是HPAIV感染的主要靶点。基因组测序鉴定出新型H5N1基因型AIV223（英国命名）/EURL CC（欧洲命名），此为英国首次记录该基因型。

RESEARCH HIGHLIGHTS

• 自然感染的H5N1导致洪堡企鹅死亡并引发多器官病理损伤

• 新型H5N1分支2.3.4.4b基因型被首次鉴定

• 免疫组化揭示病毒对淋巴组织内皮细胞、巨噬细胞的特殊趋向性

Introduction

禽流感病毒（AIV）属于正黏病毒科，根据血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA）分为多种亚型。高致病性H5N1分支2.3.4.4b自2014年起在全球野生鸟类中扩散，2022年波及圈养鸟类。洪堡企鹅作为易危物种，此前缺乏HPAIV感染的病理数据。本研究填补了这一空白。

Materials and methods

2022年12月，英国动物园14只洪堡企鹅突发死亡。采集12只个体的口咽/泄殖腔拭子、1具完整尸体和2个头部样本。通过rRT-PCR检测流感A病毒M基因、H5 HA基因和N1基因，病毒分离采用鸡胚培养法。全基因组测序使用Illumina平台，系统发育分析基于GISAID数据库的欧洲H5N1序列。病理学采用H&E染色和抗流感A核蛋白（NP）抗体免疫组化。

Results

临床与大体病理

6月龄和11岁企鹅突发死亡，尸检显示全身充血，右肺出血。组织病理学显示：

• 脾脏：红髓广泛坏死（图1C），淋巴细胞减少

• 肝脏：门脉区单核细胞浸润伴中央静脉周围坏死（图1A）

• 肺部：微血管坏死性间质性肺炎（图1B）

免疫组化

病毒NP抗原密集分布于：

• 内皮细胞：肺、脑、脾脏等器官血管（图1B/D/F/H）

• 淋巴组织：脾脏巨噬细胞和网状细胞（图1F）

  值得注意的是，脑组织虽无病变，但血管内皮呈现强阳性标记（图1H）。

分子特征

分离株A/Humboldt penguin/England/161651/2022的HA裂解位点为PLREKRRKRGLF，符合HPAIV特征。系统发育分析显示：

• HA、NA等6个片段与欧洲H5N1基因型AIV07（EURL C）高度相似

• PB2片段与基因型AIV08（EURL AH）同源，但存在V338T变异

• PA片段为全新重组，与2022-2023年荷兰等地雁形目病毒相关

  该基因型后续在英国家禽和野生鸟类中检出9例，2023年后消失。

Discussion

本研究首次揭示HPAIV H5N1在洪堡企鹅中的独特病理模式：

1. 内皮细胞主导的致病机制：与家禽类似，企鹅呈现显著的内皮趋向性，可能通过微血管损伤导致多器官衰竭。这与野生鸟类常见的实质细胞感染模式形成对比。

2. 淋巴组织靶向性：脾脏和黏膜相关淋巴组织（MALT）的巨噬细胞感染提示病毒可能通过免疫细胞扩散。

3. 基因重组事件：PB2和PA片段的重组产生新型基因型AIV223，其生态适应性仍需研究。

局限性在于仅检测1具完整尸体，但为圈养企鹅的HPAIV防控提供了关键基线数据。未来需比较不同宿主中2.3.4.4b分支的病理差异，以明确致病机制是否受宿主或病毒基因型驱动。

Ethical statement

所有样本采集均符合英国《兽医法案1966》的法定动物疾病调查要求。