模拟诺如病毒GII在贻贝体内的生物累积动力学

《Environmental Research》：Modeling the Kinetics of norovirus GII Bioaccumulation in Mussels.

　　

西蒙·戈伊塔（Siméon Go?ta）|胡达·拉菲（Houda Rafi）|萨尔玛·贝鲁奇（Salma Berrouch）|希巴塔拉·拉赫卡尔（Hibatallah Lachkar）|努海拉·埃尔费拉基（Nouhaila ElFellaki）|阿卜杜勒法塔赫·穆阿巴德（Abdelfattah Mouabad）|弗兰克·勒福尔（Frank Le Foll）|贾马尔·埃丁·哈菲德（Jamal Eddine Hafid）

摩洛哥马拉喀什卡迪阿亚德大学（Cadi Ayyad University）科学与技术学院生物资源与食品安全实验室

摘要

贝类通过过滤大量水来获取营养，是病毒性胃肠炎的主要来源之一。除了作为需要评估的食品安全风险外，贝类还对海洋水体质量监测具有重要价值，因为它们可以提供关于病原体和化学污染物在海洋中传播的流行病学信息。

诺如病毒（Noroviruses）是导致食源性疾病的主要病原体，给全球经济带来了巨大负担。在这项研究中，我们使用频率论和贝叶斯方法测试了一个数学模型，以研究诺如病毒II基因组在贻贝中的生物累积动力学。实验中，10升海水中加入了300微升含有不同病毒浓度的粪便悬浮液，并在0至48小时的不同时间点采集贻贝样本。根据ISO 15216协议从消化腺中提取病毒，包括PEG浓缩步骤。随后提取RNA，并使用商业RT-qPCR试剂盒扩增DNA。

结果显示，无论初始病毒浓度如何，均在24小时内达到平衡状态。首次检测到病毒的时间取决于接种浓度（最高浓度为30分钟，中等浓度为4小时，最低浓度为24小时），而在最低浓度下未检测到病毒。贝叶斯模型预测了贻贝消化组织中的病毒浓度与海水中的病毒载量之间的关系。研究发现诺如病毒在贻贝中的生物累积程度可高达1000倍，表明贻贝是一种敏感的生物传感器。该模型还通过假设检验揭示了生物累积机制。

本研究关注生物累积现象，而大多数先前的研究侧重于净化过程。它为贝类中病毒吸收的机制提供了新的见解，强调了消费者感染的风险以及使用Mytilus spp作为海洋生物监测指标的重要性。

引言

肠道病毒是许多食源性疾病的原因，每年导致约1.25亿例病例和3.5万人死亡（世界卫生组织&粮农组织，2023年）。因此，由于住院和缺勤，这些病毒造成了巨大的经济影响，仅诺如病毒每年就造成了6000亿美元的经济损失，它是食源性疾病的主要致病因素，每年引发80%的食源性疾病暴发（Bartsch等人，2016年；Bellou等人，2013年）。由于贝类的滤食行为，它们是最常涉及这些暴发的食物，约占病例的60%（Bellou等人，2013年）。因此，经常采集贝类样本进行病毒分析，以评估消费者感染的风险（Li等人，2023年；El Moqri等人，2019年；Lowther等人，2018年）。由于其生物累积特性，贝类被提议作为肠道病毒和其他病原体污染的有效生物指示物。此外，贝类监测可用于追踪环境中的病毒存在情况，并在暴发期间监测病毒在海洋中的传播（Desdouits等人，2021年）。

特别是在多个国家，从不同生产区和市场采集的贻贝中经常检测到诺如病毒，这些国家将病毒检测作为风险评估的一部分（欧洲食品安全局（EFSA），2019年；Rupnik等人，2018年）。根据摩洛哥、欧盟和其他国家的法规，来自B类生产区的贝类（其特征是具有一定水平的粪便大肠菌群污染）在食用前必须经过净化处理（农业、海洋渔业、农村发展及水和林业部，2017年；Smith，2015年）。已进行了大量研究来探讨贝类中病毒的净化动力学，并开发了数学模型来描述这些过程（Park等人，2019年；Kingsley等人，2018年；Polo等人，2015年；Ueki等人，2007年）。这些研究表明，许多因素如水的物理化学性质、贝类种类和病毒特性都会影响净化动力学（Kingsley等人，2019年；Park等人，2019年）。

净化研究通常与病毒感染性评估同时进行，这有助于确定贝类在受到污染后恢复安全所需的时间。这一点尤为重要，因为RT-PCR和PCR分析仅能检测病毒基因组，无法提供关于病毒感染性的信息。由于牡蛎经常生食，大多数研究都集中在它们身上，并研究了诺如病毒、诺如病毒替代物、腺病毒、轮状病毒和甲型肝炎病毒（Pilotto等人，2019年；Polo等人，2018年）。

同样，也研究了不同贝类物种中的病毒生物累积动力学。例如，Amoroso等人（2020年）研究了贻贝中轮状病毒的累积情况，并发现生物累积速率常数与温度之间存在正相关，尽管没有提出描述肠道病毒生物累积的数学模型。Do Nascimento等人（2024年）对淡水中的Dreissena polymorpha中的F特异性RNA噬菌体（FRNAPH）的生物累积进行了建模，证明了其作为病毒污染生物指示物的潜力。最近，Lortholarie等人（2025年）表明悬浮颗粒物增加了Dpolymorpha中传染性FRNAPH的生物累积因子，表明悬浮颗粒可能促进病毒向宿主的转移。多项研究还表明，病毒生物累积动力学因病毒和贝类物种的具体组合而异，从而导致不同的累积效率（Burkhardt & Calci，2000年；Maalouf等人，2011年；Olalemi等人，2016年；Grodzki等人，2014年）。贝类种类与病毒类型之间的这种关系可能影响吸收和净化速率常数，从而共同决定了生物累积和净化动力学。因此，需要针对每种贝类和病毒研究生物累积和净化动力学。此类研究可以为设计考虑病毒特定风险的净化系统提供依据。此外，了解生物累积动力学有助于优化利用贻贝作为海洋生物监测指标，并在废水溢出和强降雨等偶发污染事件期间管理贝类食品安全（Campos & Lees，2014年）。

在这项研究中，我们研究了暴露于四种不同海水病毒浓度的Mytilus spp中的诺如病毒II基因组的生物累积动力学。实验过程中使用实时RT-qPCR监测病毒累积情况，并通过频率论和贝叶斯方法验证实验数据，以阐明生物累积机制。为了进一步阐明这些机制，还收集并分析了鳃和消化组织以追踪病毒生物累积情况。

章节摘录

病毒

我们使用了来自法国圣艾蒂安大学医院中心病毒学实验室提供的含有诺如病毒II基因组的粪便样本。在生物累积实验中，使用了四种不同的病毒载量（非常低、低、中等和高）。

首先使用Berrouch等人（2026年）描述的极限稀释法确定了临床粪便样本中的病毒浓度（本研究未使用该样本）。

实验结果

所有分析的结果均高于1%，根据ISO 15216-2:2019标准，这被认为是可接受的阈值。因此，这些结果证实了按照该标准进行的检测的有效性。

对于消化组织，低病毒载量的粪便在污染后24小时（a.w.c.）首次检测到病毒（3.40 × 10⁶基因组拷贝/mL），中等病毒载量的粪便在4小时（a.w.c.）检测到病毒（1.41 × 10⁸基因组拷贝/mL）。

讨论

我们的研究首次应用频率论建模方法，利用实时RT-PCR数据描述了贻贝中病毒生物累积的动力学。这种方法简单直接，允许进行模型拟合和预测；然而，通常需要足够大且信息丰富的数据集来确保参数估计的稳健性和统计显著性。观察次数有限，特别是在低浓度下，可能降低了统计功效。

结论

本研究强调了使用贻贝（特别是贝类）作为病毒污染生物指示物的重要性。它突显了贝类中病毒生物累积的快速性，从而反映了海洋环境的实际病毒污染状况。由于贝类的滤食方式，它们具有很强的病毒生物累积能力。该研究还强调了贝类消费者面临的即时风险。

CRediT作者贡献声明

弗兰克·勒福尔（Frank Le Foll）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、方法学、调查、数据分析、概念化。贾马尔·哈菲德（Jamal Hafid）：撰写——审稿与编辑、验证、监督、项目管理、调查、资金获取、概念化。西蒙·戈伊塔（Siméon Go?ta）：撰写——初稿、软件、方法学、数据分析。希巴塔拉·拉赫卡尔（Hibatallah Lachkar）：撰写——初稿、软件、方法学。努海拉·埃尔费拉基（Nouhaila ElFellaki）：验证、方法学。胡达·拉菲（Houda Rafi）：

未引用参考文献

Amoroso等人，2020a；Do Nascimento等人，2024a；Do Nascimento等人，2024b；欧洲食品安全局，2019；ISO 15216-2，2019；农业部，2017；农业部，2023。

资助

本工作得到了摩洛哥高等教育部、科学研究与创新机构以及OCP基金会通过APRD研究计划的支持。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢摩洛哥高等教育部、科学研究与创新机构以及OCP基金会通过APRD研究计划提供的资助。

我们还要感谢法国圣艾蒂安大学医院病毒学实验室的Thomas Bourlet教授和Sylvie Pillet博士慷慨提供HuNoV-G阳性粪便样本。