《One Health Outlook》:Serological investigation of zoo animals: SARS-CoV-2 antibodies detected in a European moose and an Asian golden cat
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随着人类COVID-19大流行的推进,其病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)在越来越多的动物物种中被检出,从而引发了关于新动物储存宿主(reservoir)形成的担忧。研究人员在2019年12月至2025年1月期间采集了德国多家动物园机构
随着人类COVID-19大流行的推进,其病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)在越来越多的动物物种中被检出,从而引发了关于新动物储存宿主(reservoir)形成的担忧。研究人员在2019年12月至2025年1月期间采集了德国多家动物园机构中123只与人类(访客和动物园工作人员)存在直接或间接接触的哺乳动物血清样本,并调查其中是否存在SARS-CoV-2抗体。这些动物包括偶蹄目(Artiodactyla,n = 59)、食肉目(Carnivora,n = 54)的多种代表,以及长鼻目(Proboscidea,n = 7)、2只奇蹄类动物和1只啮齿类动物。全部血清样本均采用非物种依赖型商业替代病毒中和试验(sVNT)和基于多物种受体结合域(RBD)的酶联免疫吸附试验(ELISA)进行检测。除两份样本外,其余所有样本在两种检测中均一致呈阴性。然而,在分别于2020年和2021年采样的一只欧洲驼鹿和一只亚洲金猫(Catopuma temminckii)中检出了针对SARS-CoV-2的抗体,扩展了SARS-CoV-2已知的宿主范围。因此,在圈养和野生动物群体中开展病原体监测与持续健康监测,对于理解其真实宿主范围、潜在储存宿主形成以及对动物与公共卫生更广泛的影响具有重要意义。
该研究发表于《One Health Outlook》,聚焦COVID-19大流行背景下SARS-CoV-2跨物种传播所引发的动物储存宿主形成风险。随着病毒在人群中持续传播,既往研究已在家养动物、经济动物、动物园动物及部分野生哺乳动物中发现病毒或特异性抗体,提示人兽共患传播(anthropozoonosis)可能促使病毒进入非人宿主并长期维持。尤其是在白尾鹿和水貂等物种中,研究已提示其可能形成持续传播链甚至成为病毒长期储存宿主。然而,SARS-CoV-2的完整宿主谱尚未明确,许多处于人类管理环境中的野生或非家养哺乳动物是否易感仍缺乏系统证据。基于此,研究人员对德国多家动物园机构中与人类存在直接或间接接触的哺乳动物开展血清学调查,重点关注偶蹄目和食肉目动物,以评估这些圈养动物是否曾发生SARS-CoV-2暴露,并据此补充病毒宿主范围认知。
从研究设计看,研究对象来自德国北莱茵-威斯特法伦州、下萨克森州和巴登-符腾堡州的动物园、野生动物园及主题公园。研究人员共获得123份2019年12月至2025年1月间采集的血样,这些样本来自持续健康监测或其他研究项目。物种组成以偶蹄目和食肉目为主,同时纳入长鼻目、奇蹄目和啮齿目少量个体。研究采用两种互补的血清学检测策略:一是商业化、非物种依赖型替代病毒中和试验(surrogate virus neutralization test,sVNT),二是多物种受体结合域(receptor-binding domain,RBD)酶联免疫吸附试验(ELISA)。两种检测均可识别针对野生型病毒及截至Delta变异株的抗体;对于2021年12月及之后采集的样本,研究人员还平行使用Omicron同源RBD蛋白进行了补充检测,从而提升对后期流行变异株相关抗体的识别能力。
主要技术方法可概括如下:研究样本来源于德国4家动物园相关机构的123只哺乳动物,采样时间跨越2019年12月至2025年1月;所有血清首先接受商业化非物种依赖型sVNT检测,再接受多物种RBD-ELISA检测;2021年12月后样本进一步采用Omicron RBD平行检测;研究依据既定抑制率和光密度(OD)阈值判定阳性与阴性,并通过两种独立血清学方法的一致性提升结果可靠性。
研究结果部分表明,该队列中绝大多数动物未显示SARS-CoV-2既往暴露证据。除两份样本外,所有动物在sVNT和RBD-ELISA中均呈一致阴性;对于追加采用Omicron RBD检测的后期样本,也未见针对该蛋白的阳性反应。这一结果说明,在所调查的德国圈养动物群体中,未观察到广泛、隐匿的SARS-CoV-2传播现象。
关于“Experimental design”部分,论文说明了总体研究框架:研究人员从德国动物园机构采集不同哺乳动物类群血样,并通过两种血清学工具筛查SARS-CoV-2抗体;对于Omicron出现后的样本,则增加针对Omicron RBD的平行检测。该设计的特点在于跨物种覆盖面较广,并兼顾了不同病毒变异株背景下抗体识别的适配性。
关于“Results of the SARS-CoV-2 serological tests”部分,研究最重要的发现是仅有两只动物检出抗体阳性。第一例为欧洲驼鹿(Alces alces),属于偶蹄目,样本采于2020年,在基于野生型RBD的两项检测中均为阳性,sVNT抑制率为91.21%,ELISA的OD
450为0.82。第二例为雌性亚洲金猫,属于食肉目,样本采于2021年,同样在两项基于野生型RBD的检测中检出抗体,sVNT抑制率为32.40%,ELISA的OD
450为2.62。该结果直接表明,这两种非家养动物曾暴露于SARS-CoV-2,从而将该病毒已知易感宿主范围进一步扩展至欧洲驼鹿和亚洲金猫。
在结果的解释层面,研究人员指出,这两份阳性样本均采自Omicron变异株出现并成为全球优势株之前,即分别处于2020年和2021年。这一点具有流行病学意义,因为动物中SARS-CoV-2感染报告在2021年后总体减少,已有家猫和家犬现场研究提示,Omicron毒株可能导致这些食肉动物的易感性下降。该研究虽未直接比较不同变异株在动物中的感染能力,但阴性结果集中出现在后期样本中,与上述趋势相一致。
进一步地,研究将本研究发现置于更广泛的动物宿主与储存宿主问题中进行讨论。白尾鹿群体中已记录到广泛感染、鹿间持续传播以及病毒变异株存在,提示其可能构成长期野生动物储存宿主;养殖水貂中则已证实高密度饲养条件下迅速传播,且存在水貂向人的传播及相关毒株进入人群的现象。与这些已知高风险物种相比,本研究在欧洲驼鹿和亚洲金猫中检出抗体,表明更多偶蹄类和食肉类非家养物种具备暴露可能,但现有证据尚不足以支持这些德国圈养动物形成持续传播链或储存宿主。
对于其余121只动物的阴性结果,研究人员持审慎乐观态度。结果在一定程度上说明,受调查机构中不存在明显的广泛隐匿传播;但研究同时强调,“没有证据不等于证据表明不存在”,尤其是奇蹄目和啮齿目样本量很小,无法据此作出稳健推断。因此,该研究主要提供的是特定机构、特定时间范围内的血清学快照,而非对所有圈养或野生动物风险的全面否定。
在偶蹄类宿主风险方面,欧洲驼鹿抗体阳性的发现具有特殊意义。既往关注重点主要集中于北美白尾鹿,但实验感染研究已经提示北美马鹿和黑尾鹿等其他大型反刍动物可能也具易感性。本研究结果支持“风险并不局限于白尾鹿”的判断,并进一步提示旧大陆鹿科动物也可能发生自然暴露。论文还提到,关于黇鹿和马鹿的现场证据并不一致,有研究检出抗体,也有研究未发现感染证据。综合现有文献,除北美白尾鹿外,尚无充分证据表明其他反刍类野生动物已形成稳定储存宿主群体,但持续监测和实验感染研究仍属必要。
对于亚洲金猫的发现,研究显示,除大型猫科动物如狮、虎外,其他较少纳入常规COVID-19监测的非家养食肉动物同样可能受到感染。由于该研究仅检出抗体而非活病毒,因此只能说明既往暴露,无法判断感染发生时是否伴随临床症状,也无法追溯确切感染时间。论文明确指出,基于本研究性质,不能对这些动物感染后的临床表现作出结论。
在感染来源方面,研究未获得直接证据。尽管如此,结合相关时间段德国人群较高感染率,以及既往动物园研究中多次提示感染人与动物园动物之间存在传播关联,研究人员认为人类,尤其是与动物近距离接触的工作人员,可能是这两只动物感染的潜在来源。与此同时,仅两只动物呈血清阳性也提示,在所调查机构内更可能是孤立的溢出感染(spillover),而非形成了连续的动物内传播链。
讨论部分的核心在于风险评估与监测意义。研究人员强调,动物园等有人兽接触网络的场景,以及农业等其他动物—人类互动环境,都应系统评估病毒引入动物群体的潜在路径。对于偶蹄目和食肉目等潜在易感类群,持续病原监测与健康监测不仅关系动物健康与物种保护,也关系未来人兽共患事件的预警与防控。该研究虽然样本规模有限,且无法回答感染动态、临床后果及传播方向等问题,但通过在欧洲驼鹿和亚洲金猫中发现SARS-CoV-2抗体,明确拓展了该病毒的宿主谱,丰富了圈养野生动物风险图谱。
结论部分可译为:在德国动物园机构中开展的本次血清学调查显示,123只哺乳动物中的绝大多数未见SARS-CoV-2既往暴露证据,但在一只欧洲驼鹿和一只亚洲金猫中检出了针对SARS-CoV-2的抗体。该发现扩展了SARS-CoV-2已知宿主范围,并提示即使在受控饲养条件下也可能发生向非人动物群体的溢出传播。因此,在圈养和野生动物种群中持续开展病原体监测与健康监测,对于明确病毒真实宿主谱、评估潜在储存宿主形成以及理解其对动物健康和公共卫生的影响至关重要。