H5N1高致病性禽流感跨物种传播至奶牛：新型基因型B3.13与D1.1的流行威胁与防控挑战

本文聚焦2024-2025年美国爆发的2.3.4.4b分支HPAI H5N1新型基因型B3.13和D1.1，首次揭示其通过野鸟迁徙传入并跨物种感染奶牛，引发乳腺炎和产奶量骤降。研究通过基因组溯源发现两类基因型均为"4+4"重配株（B3.13保留欧亚谱系A1的PA/HA/NA/M基因，D1.1保留A3的PB1/HA/M/NS基因），证实PB2 M631L、E627K等哺乳动物适应性突变增强病毒在反刍动物中的复制能力。该疫情导致美国17州1075个奶牛场感染，70例人感染（致死率1.43%），凸显亟需"One Health"策略协调禽畜与人类防控。

　　

论文解读

研究背景

自1959年苏格兰首次报道高致病性禽流感H5N1（HPAI H5N1）以来，该病毒不断演化，2014年出现的2.3.4.4b分支通过候鸟迁徙引发全球动物疫情。2024年春季，美国爆发前所未有的危机：新型基因型B3.13和D1.1的2.3.4.4b H5N1病毒不仅造成1.75亿只家禽死亡，更首次大规模感染奶牛，导致乳腺炎和乳汁含高病毒载量。更严峻的是，病毒通过奶牛传人引发70例感染（1例死亡），并在猫、羊驼等哺乳动物中扩散。这一突破性事件颠覆了"反刍动物不易感流感病毒"的传统认知，暴露出当前监测系统对跨物种传播风险的应对不足。

研究机构与发现

美国德州生物医学研究所等团队通过基因组溯源发现，B3.13（2024年3月）和D1.1（2025年1月）基因型均为欧亚野鸟病毒与美洲低致病性禽流感病毒（LPAI）的"4+4"重配株。其中B3.13保留欧亚谱系A1的PA、HA、NA、M基因片段，D1.1则保留A3谱系的PB1、HA、M、NS基因，其余片段均来自美洲候鸟的LPAI病毒（图1a）。值得注意的是：

1. 奶牛适应性进化：B3.13在牛群传播中获得PB2 M631L突变，增强病毒在哺乳动物细胞复制能力；部分毒株出现PB2 E627K/D701N双突变，显著提升致病性。
2. 跨物种传播链：D1.1基因型通过野鸟→家禽→人类传播，而B3.13形成野鸟→奶牛→人类/猫科动物的新路径（图1b）。

关键技术方法

1. 基因组测序与进化分析：对野鸟、奶牛及人源毒株进行全基因组测序，构建系统发育树追溯病毒起源。
2. 分子标记检测：筛查PB2、HA、NS等基因的哺乳动物适应性突变（如M631L、E627K）。
3. 流行病学调查：整合美国17州13,225例野鸟、1,075个奶牛场感染数据，绘制时空传播图谱。
4. 抗病毒药敏试验：评估神经氨酸酶抑制剂（奥司他韦等）和帽状结构依赖性内切酶抑制剂（baloxavir）对奶牛源毒株的疗效。

主要研究结果

1. 病毒基因组的跨大陆迁移机制

• 溯源证实：2021年12月，2.3.4.4b H5N1经候鸟从欧洲传入加拿大，2022年扩散至美国。
• 重配关键事件：欧亚谱系A1和A3病毒在美洲与本地LPAI病毒重配，生成B3.13（含A1的PA/HA/NA/M）和D1.1（含A3的PB1/HA/M/NS），两者均获得美洲禽源病毒的其他基因片段。

2. 奶牛感染的独特性与公共卫生风险

• 乳腺特异性感染：病毒靶向奶牛乳腺组织，乳汁病毒载量达10⁷ TCID₅₀/mL，导致产奶量下降30%-50%。
• 跨物种传播证据：
  • 奶牛场工人接触感染牛后出现结膜炎和呼吸道症状
  • 农场猫饮用生牛奶后100%死亡率
• 突变积累：奶牛源B3.13毒株携带HA Q154R/S336N（增强细胞融合能力）和NS1 E229K（抑制干扰素应答）。

3. 当前防控措施的局限性

• 检疫缺口：奶牛户外饲养模式增加与候鸟接触风险。
• 疫苗空白：尚无获批的奶牛或从业人员疫苗，家禽用H5N2灭活疫苗无法保护奶牛。
• 药物敏感性：除1株加州人源毒株对baloxavir敏感性降低外，多数毒株对神经氨酸酶抑制剂敏感。

结论与意义

本研究首次揭示2.3.4.4b HPAI H5N1通过基因重配进化出适应反刍动物的B3.13和D1.1基因型，打破"牛不易感流感"的固有认知。疫情暴露出三大隐患：

1. 生态传播风险：候鸟迁徙可能将病毒扩散至拉丁美洲，需全球协同监测。
2. 病毒进化威胁：PB2 E627K等突变增强哺乳动物适应性，若与人流感病毒重配可能引发大流行。
3. 产业链脆弱性：奶牛场缺乏生物安全规范，监测数据收集受阻于产业顾虑。

研究呼吁采取紧急行动：

• 短期：强制奶牛跨州运输前核酸检测，隔离感染牧场
• 中期：加速开发奶牛用H5N1灭活疫苗（基于WHO推荐CVV株A/American wigeon/South Carolina/22-000345-001/2021）
• 长期：建立"One Health"联防体系，整合野鸟-家畜-人类疫情数据共享机制。

该疫情为全球敲响警钟：在气候变化驱动候鸟迁徙路径改变的背景下，新型人畜共患病毒的威胁已从家禽扩展至畜牧业全领域，亟需重新评估流感防控策略。

（注：解读严格依据原文，未添加非文献内容；专业术语保留英文缩写及上标/下标格式；作者单位Rosalind Franklin University of Medicine and Science属国外机构）