《Influenza and Other Respiratory Viruses》：Epidemiology, Genomic Diversity, and Evolutionary Dynamics of Human Metapneumovirus Over 7?Years of Integrated Community- and Hospital-Based Sentinel Surveillance in Senegal, 2018–2024
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背景：2024年末，中国发生的人偏肺病毒（Human Metapneumovirus, HMPV）大规模暴发导致广泛肺炎及数千例住院病例，引起全球对该病毒的广泛关注。在塞内加尔，社区和医院环境中同时观察到HMPV检出率的上升。本研究旨在描述2018–2024年
背景：2024年末，中国发生的人偏肺病毒（Human Metapneumovirus, HMPV）大规模暴发导致广泛肺炎及数千例住院病例，引起全球对该病毒的广泛关注。在塞内加尔，社区和医院环境中同时观察到HMPV检出率的上升。本研究旨在描述2018–2024年塞内加尔基于社区与医院整合哨点监测7年期间HMPV的流行病学特征、基因组多样性及进化动态。
方法：鼻咽拭子样本采用多重实时逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）进行检测。部分HMPV分离株进行测序，随后开展系统发育分析及贝叶斯进化分析。
结果：HMPV在19,204份检测标本中的总体阳性率为3.3%。≤11月龄婴儿阳性率最高（31.2%），随年龄增长呈下降趋势。COVID-19相关干扰后，HMPV传播于2022年后重新建立季节性模式，在雨季达到高峰。基因组分析显示A2b1、A2b2、B1和B2亚谱系持续共循环，每1–3年发生周期性谱系更替。遗传变异主要见于G糖蛋白（G glycoprotein），在位点102、153、167、169、179、181和202处存在正选择（positive selection）证据。估计进化速率为HMPV-A：9.30 × 10?4替换/位点/年，HMPV-B：9.86 × 10?4替换/位点/年。系统地理学分析表明塞内加尔的HMPV流行由反复输入及与其他地区的持续交流所驱动。
结论：研究结果表明，塞内加尔HMPV的传播表现为既往亚谱系的持续循环及动态更替，而非人群中新变异株的出现，尤其在≤11月龄婴儿中表现明显。
人偏肺病毒（Human Metapneumovirus, HMPV）是一种于2001年在荷兰首次鉴定的呼吸道病原体，现已被确认为呼吸道感染的主要病毒性病因之一，尤其对儿童、老年人及免疫功能低下人群影响显著。全球范围内，2018年估计有1110万例急性下呼吸道感染（Acute Lower Respiratory Infection, ALRI）病例归因于HMPV，导致约50.2万例住院及11.3万例死亡。该病毒属于肺病毒科（Pneumoviridae）偏肺病毒属（Metapneumovirus），为不分节段的负链单股RNA病毒，基因组约13 kb，编码9种蛋白质。目前已鉴定A和B两个主要遗传群，进一步分为A1、A2a、A2b、A2c、B1和B2六种基因型。撒哈拉以南非洲地区长期缺乏HMPV流行病学和进化动态的系统数据。塞内加尔自1996年起建立流感样 illness（Influenza-like Illness, ILI）哨点监测，2015年起建立严重急性呼吸道感染（Severe Acute Respiratory Infection, SARI）监测，形成了覆盖社区和医院的整合监测网络。2024年监测季节期间，塞内加尔门诊和住院患者中HMPV感染均出现异常增加，引发了对病毒流行病学变化、谱系更替或新变异株出现的关注。基于此背景，研究人员开展了本项研究，旨在通过7年整合监测数据，系统阐述塞内加尔HMPV的流行病学特征、基因组多样性及进化动态。该论文发表于《Influenza and Other Respiratory Viruses》。
研究人员采用的关键技术方法包括：样本来源于塞内加尔国家哨点监测系统，涵盖32个社区ILI哨点和7个医院SARI哨点，2018年1月至2024年12月期间共纳入19,204例急性呼吸道感染（Acute Respiratory Tract Infection, ARI）患者。病毒检测采用多重实时RT-PCR技术。对Ct值<30的阳性样本进行全基因组测序（Whole-Genome Sequencing, WGS），使用Illumina测序平台及Twist Respiratory Virus Research Panel，通过CZ ID云平台进行生物信息学分析。进化分析采用MAFFT进行序列比对，IQ-TREE构建最大似然树，BEAST v1.10.5进行贝叶斯分子钟分析，采用广义可逆（General Time Reversible, GTR）核苷酸替换模型及松弛指数分子钟（Relaxed Exponential Clock, REC）。选择压力分析使用HyPhy软件包的Datamonkey网页服务器，采用固定效应似然法（Fixed Effects Likelihood, FEL）、单似然祖先计数法（Single Likelihood Ancestry Counting, SLAC）、混合效应进化模型（Mixed Effects Model of Evolution, MEME）及快速无约束贝叶斯近似法（Fast Unconstrained Bayesian Approximation, FUBAR）四种方法。系统地理学分析采用随机映射法（stochastic mapping）推断病毒传播路线。N-糖基化位点预测采用NetNGlyc 1.01服务器。统计分析使用R软件，采用卡方检验及Fisher精确检验。
**研究对象的流行病学与临床特征**
2018至2024年间，19,204例ARI患者纳入研究，其中80.4%为ILI门诊患者，19.6%为SARI住院患者。患者年龄范围为1个月至100岁，中位年龄6岁。所有纳入患者均因监测定义要求而具有发热症状，其他常见症状包括咳嗽（87.6%）、鼻炎（34.6%）及头痛（30.2%）。
**HMPV检测结果**
HMPV总体阳性率为3.3%（631/19,204），住院患者阳性率（5.03%）高于门诊患者（2.8%）。性别差异无统计学意义（p=0.058）。年龄分布呈显著偏倚：≤11月龄婴儿阳性率最高（31.2%），1–2岁儿童为29.5%，此后随年龄增长急剧下降，>15岁成人仅为9.7%。在HMPV阳性者中，69.4%为单一感染，30.6%存在合并感染；最常见合并感染病毒为鼻病毒（9.3%）、季节性流感H3N2（6.0%）、腺病毒（3.6%）、SARS-CoV-2（3.0%）及副流感病毒（2.8%），与呼吸道合胞病毒（Respiratory Syncytial Virus, RSV）合并感染者占3.0%。临床症状方面，咳嗽（90.5%）、发热（85.6%）最为常见，呼吸困难在SARI患者中更为突出。
**HMPV病例的时间分布**
2024年HMPV阳性率最高（37.9%，239/631），2019年最低（0.9%，6/631）。疫情前（2018–2019年）HMPV呈低水平散发，无明确季节性。COVID-19大流行期间（2020–2021年），HMPV活动略有增加，但出现时间偏移，高峰出现于9月。2022年公共卫生措施放宽后，HMPV感染出现前所未有的增长（2022年7.0%、2023年3.5%、2024年4.1%），并重新建立稳定的季节性模式：每年5月至9月活跃，6月达峰，与塞内加尔雨季高度吻合。
**全基因组测序与基因型时间分布**
204份阳性样本中，137份成功获得全基因组序列，以2024年（41.6%）和2023年（15.3%）为主。A进化群占61.3%（84/137），B进化群占38.7%（53/137）。A群内A2b1和A2b2分别占54.8%和45.2%；B群内B1和B2比例相近（49% vs. 51%）。时间动态显示：2018年B1占优势，2019–2022年A2b2主导，2023年B2成为优势谱系且A2b1在消失4年后重新出现，2024年则以A2b1为主。整个研究期间未检测到A1和A2a基因型。
**F和G基因的潜在N-糖基化位点分析**
F蛋白存在3个保守N-糖基化位点（位点57–60、172–175、353–356）。G蛋白则呈现显著的基因型间异质性：A2b1有4个位点，A2b2有3个位点，B1有3–6个位点（部分毒株存在额外位点），B2多达7个保守位点。
**选择压力分析**
HMPV大多数基因受强烈纯化选择（purifying selection）约束。M、M2和SH基因未检测到正向选择位点。N基因（位点49、152）和P基因（位点112）仅有MEME方法检测到弱正向选择信号。F基因有1个位点（503，FUBAR）和1个位点（143，MEME）呈正向选择。L聚合酶有若干偶发性选择位点。G糖蛋白表现最强正向选择信号，多个位点（102、145、153、167、169、179、181、202）被至少一种方法鉴定，其中位点169被全部四种方法同时检出，位点167和179被三种方法检出，提供了多元化的强证据。
**时间信号与贝叶斯进化动态**
根尖回归分析显示两组HMPV均具清晰时间信号：HMPV-A的R
2=0.87，进化速率斜率9.84 × 10
?4；HMPV-B的R
2=0.76，斜率8.52 × 10
?4。时间标定的贝叶斯系统发育重建证实A2b1、A2b2、B1、B2在塞内加尔持续共循环，且与当地同期全球多地区毒株聚类，提示反复输入事件。HMPV-A的最近共同祖先时间（tMRCA）为1992.5年（95%最高后验密度：1985.6–1998.7年），HMPV-B则为1972.4年（1957.6–1984.6年），表明B群更早分化。贝叶斯分子钟分析估计HMPV-A平均进化速率为9.30 × 10
?4替换/位点/年（95% HPD: 8.12 × 10
?4–1.05 × 10
?3），HMPV-B为9.86 × 10
?4替换/位点/年（95% HPD: 8.73 × 10
?4–1.10 × 10
?3）。
**系统地理学重建与病毒迁移模式**
离散系统地理学重建显示塞内加尔深度嵌入全球HMPV传播网络。HMPV流行特征为多批次独立输入：HMPV-A源自欧洲（荷兰、瑞士）、北美（美国）、南美（秘鲁）和亚洲（中国），同时向北美、欧洲和日本输出；HMPV-B来自欧洲、北美、亚洲和澳洲，并向肯尼亚、美国、中国和澳洲传播。双向迁移模式表明国际反复输入后伴随本地放大和向外传播。
讨论部分，研究人员将本研究结果与既往文献进行了比较分析。塞内加尔HMPV 3.3%的阳性率与2012–2016年研究（3.75%）相近，提示近年HMPV在ARI患者中的循环相对稳定，但低于科特迪瓦报告的6.23%，差异可能源于研究设计和局部气候条件。与中国研究不同，塞内加尔婴儿（≤11月龄）为最高感染群体，随年龄增长感染率下降，这反映了早期免疫 naive 状态及反复感染后渐进获得免疫力的过程。COVID-19大流行显著干扰了HMPV的季节性传播，大流行期间病例锐减，限制措施放宽后2022年起恢复雨季高峰模式，这种复苏可能归因于易感人群积累，尤其是缺乏早期自然暴露的幼儿，以及母体抗体被动转移减少。
基因组层面，塞内加尔 circulating 的A2b1、A2b2、B1、B2亚谱系与全球多国报告一致，但未检测到A1和A2a，支持旧谱系正被A2b新兴变异逐步替代的假说。7年间HMPV-A与HMPV-B优势度呈"交替循环：B、A、A、B、B、B、A"模式，约每1–3年轮换，与中国2024年B2驱动流行不同，塞内加尔同期以A2b1为主，该谱系缺席4年后的重新 emergence 可能是病例激增的关键驱动因素。G蛋白高度变异性及B2型别最多的N-糖基化位点数突显了其在免疫逃逸中的潜在作用。选择压力分析确认G蛋白为HMPV基因组中变异性最大的区域，受强烈正向选择驱动，而内部蛋白受纯化选择约束以维持核心功能。进化速率与美国研究相当，HMPV-B更早分化与既往日本研究一致。系统地理学证实了全球输入驱动的本地流行模式，亚洲作为主要来源区域的贡献与其他研究相符。
研究局限性包括：39个哨点可能无法完全代表全国；137例测序样本量有限，或低估病毒多样性；全球基因组数据尤其是非洲数据的不均衡分布可能影响系统发育推断。
研究结论：这项7年整合社区与医院哨点监测全面概述了塞内加尔HMPV的流行病学、基因组多样性及进化动态。研究显示HMPV占呼吸道感染的中等但稳定比例（3.3%），≤11月龄婴儿为最受影响群体。HMPV传播呈现与雨季（5–9月）一致的季节性模式，该模式在COVID-19大流行期间暂时中断，公共卫生措施放宽后显著 resurgence。基因组分析揭示多基因型（A2b1、A2b2、B1、B2）共循环，优势基因型每1–3年更替，体现HMPV进化的动态本质。A2b1基因型在多年缺席后于2024年重新出现，是当年病例异常增加的关键驱动因素。系统动力学和系统地理学分析进一步表明HMPV-A和HMPV-B进化速率相似，塞内加尔流行由多批次独立输入及与其他地区双向病毒交换所驱动，强调全球连通性对本地传播动态的重要性。尽管目前 circulating 的HMPV毒株未表现出需引起高度警惕的 distinctive 基因组特征，本研究强调了持续整合基因组学与流行病学监测以强化未来公共卫生应对准备的必要性。
