《Poultry Science》:Comprehensive Pathological, Immunohistochemical, and Apoptotic Analysis of the Highly Pathogenic Avian Influenza A virus H5N1 clade 2.3.4.4b in Poultry in Taiwan
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自2021年起,高致病性禽流感(HPAI)病毒H5N1 clade 2.3.4.4b成为台湾地区流行优势毒株,对家禽产业造成显著损失,但其跨物种致病性与组织嗜性仍缺乏充分表征。研究人员针对台湾自然感染该毒株的鸡、鸭、鹅与鹌鹑,系统评估大体病变、组织病理学改变、
自2021年起,高致病性禽流感(HPAI)病毒H5N1 clade 2.3.4.4b成为台湾地区流行优势毒株,对家禽产业造成显著损失,但其跨物种致病性与组织嗜性仍缺乏充分表征。研究人员针对台湾自然感染该毒株的鸡、鸭、鹅与鹌鹑,系统评估大体病变、组织病理学改变、病毒抗原分布及凋亡相关信号。样本来源于2023年10月至2025年2月实验室确诊的41个H5N1阳性场(鸡23、鸭4、鹅10、鹌鹑4)。对脑、心、肝、脾、肺、肾、胰腺行组织病理学、流感病毒A核蛋白(NP)与活化caspase-3免疫组化(IHC)及末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记(TUNEL)检测,并采用半定量评分比较跨组织与跨物种的病变、病毒抗原与凋亡活性。结果显示鸡呈全身性感染,坏死与病毒抗原广泛分布;鸭病变较轻但凋亡反应更协调;鹅病理特征居中,病变严重度与病毒抗原分布中等相关;鹌鹑呈独特宿主反应,脾病变突出,病毒抗原、凋亡与组织损伤间关联特异。种间比较在脾与肾病变评分、肾病毒抗原评分及选定器官凋亡评分上存在显著差异。综上,H5N1 clade 2.3.4.4b在自然感染下诱导家禽物种依赖的病理模式与凋亡反应,为组织嗜性与疾病结局的宿主特异性差异提供田野病理证据。
研究背景方面,禽流感由正黏病毒科甲型肝炎病毒属流感病毒A引起,按血凝素(HA)与神经氨酸酶(NA)组合分亚型。1996年广东分离GsGd样H5后该谱系持续演化,2021年起clade 2.3.4.4b取代H5N8成为全球野鸟与家禽优势株,台湾2021年首检、2022年H5N1成主亚型,2023—2025年官方记录扑杀数百万羽。既有实验感染研究提示鸡死亡率近100%、鸭60%—80%,但自然条件下该 clade 跨鸡、鸭、鹅、鹌鹑的病理谱、组织嗜性与凋亡机制尚未系统阐明,且既往台湾流行2.3.4.4c,新 clade 是否改变物种致病模式待验证。研究人员因此基于田间自然感染病例,整合大体、组织病理、IHC 与 TUNEL 进行多物种对照分析。
主要关键技术方法上,研究人员建立2023年10月至2025年2月台湾农委会兽医研究所确诊的41场自然感染队列(鸡23场204只、鸭4场29只、鹅10场89只、鹌鹑4场45只,含被动与主动监测),每场取约10只显症禽剖检,取脑(大脑小脑)、心、肝、脾、肺、肾、胰腺;组织经10%中性缓冲福尔马林固定、石蜡包埋、4 μm切片,苏木精—伊红(HE)评坏死性炎症病变(0—3分);IHC 用抗流感病毒A核蛋白单抗WF-4与抗cleaved caspase-3(p17/p19)多抗显色,TUNEL 检晚期DNA断裂;各指标按改良Landmann与Anis系统半定量(0—3分),以场为单位取最重切片计分,种内 Friedman+Dunn、种间 Kruskal–Wallis+Dunn、Spearman 相关用 Prism 10 分析(P≤0.05 显著),并以SPF鸡作阴性对照。
研究结果部分,大体病变小节指出92.7%为被动监测场,鸡最常见肾肿大、心包积液、肺充血水肿,经典腺胃—肌胃交界出血少见;鸭见脑充血、肺充血、脾大、心膜瘀点;鹅见脑充血、胰腺坏死、心膜瘀点;鹌鹑大体无明显病变。组织病理学病变小节显示七器官均现坏死性炎(脑周管套、心肌坏死淋巴细胞浸润、支气管肺炎、肝炎、脾炎淋巴耗竭、肾小管间质肾炎、胰腺炎),鸡脾胰均值秩最高,鹅胰腺最重,鹌鹑脾最重。病毒抗原分布小节(IHC NP)示鸡全身播散、脾肝居前;鸭脑最高;鹅肝最高、肾最低;鹌鹑脑最高。凋亡分布小节中,caspase-3(执行期)鸡脑最高、肾最低,鸭脾最高,鹅脾最高,鹌鹑肝最高;TUNEL(晚期)鸡心最高,鸭脑最高,鹅脑肝最高,鹌鹑脑肝最高。种内分析小节:鸡病变分数器官间显著(χ2=15.57,P=0.0163)但两两不显,caspase-3 与 TUNEL 显著;鸭仅 TUNEL 显著;鹅病变、病毒、caspase-3、TUNEL 均显著但两两有限;鹌鹑仅 caspase-3 显著。种间分析小节:脾病变鹌鹑>鸭(P=0.0071),肾病变鹅>鸡(P=0.0171),肾病毒分鸡>鹅(P=0.0032);肝 caspase-3 鹌鹑>鸭(P=0.0084),脾 caspase-3 鸡鹅>鹌鹑,肾 caspase-3 鹌鹑>其余;肝肺 TUNEL 鸡>鸭。评分相关小节:鸡病变—病毒不相关、病变—TUNEL弱正(r=0.23)、病毒—caspase-3弱正(r=0.43);鸭病毒—caspase-3/TUNEL弱正(r≈0.42/0.43);鹅病变—病毒中正(r=0.54);鹌鹑病毒—caspase-3显著负(r=?0.42)。
讨论与结论翻译部分,研究人员认为本研究以自然感染模型揭示三要点:种间组织嗜性差异显著;病毒抗原、病变与凋亡呈物种特异关联;细胞死亡机制或为宿主易感与病毒适应关键。鸡虽全身感染,但病变与病毒负荷不相关,提示免疫介导损伤(IL-6/IL-8上调、STAT3下调)与调控性坏死参与;鸭具RIG-I与I型干扰素优势,病变轻、脑嗜性突出、凋亡协调;鹅居中,病毒直接致损贡献较大;鹌鹑脾损突出且病毒—caspase-3负相关,或反映感染阶段与IFN-γ早期应答后晚期坏死。受体(SAα2,3-Gal/SAα2,6-Gal)分布与病毒结合偏好亦塑模病理。局限含田间剂量时序不可控、鹌鹑鸭肺肾样本少、未做H9共感定量与凋亡通路分子验证。结论为:本研究首次以一致病理框架比较台湾四种家禽自然病例,证实H5N1 clade 2.3.4.4b诱导物种依赖的组织嗜性、病毒分布与凋亡模式——鸡系统性感染但病变非单纯病毒效应,鸭轻症伴神经向性与协调凋亡,鹅直接致损信号最强,鹌鹑脾损隐蔽且病毒—caspase-3负关联,提示仅凭大体病变会低估感染;疾病表现由宿主物种、病毒组织嗜性及细胞死亡反应共同塑造。论文发表于《Poultry Science》。