鸭坦布苏病毒(DTMUV)一新发变异株在哺乳动物中仍受限但通过有限适应性突变获得嗅觉通路介导的神经侵袭能力

《Transboundary and Emerging Diseases》:An Emerging DTMUV Variant Remains Restricted in Mammals but Acquires Olfactory Route-Mediated Neuroinvasion Following Limited Adaptive Mutations

【字体: 时间:2026年08月19日 来源:Transboundary and Emerging Diseases 2.6

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  鸭坦布苏病毒(DTMUV)是一种蚊媒黄病毒(flavivirus),曾在家禽中引起广泛暴发,并在禽类物种中表现出扩展的宿主范围,伴随持续的遗传变异与适应。鉴于多种蚊媒黄病毒可感染哺乳动物并跨越种属屏障,新近出现的DTMUV变异株是否具备类似潜力尚不清楚。为此,

  
鸭坦布苏病毒(DTMUV)是一种蚊媒黄病毒(flavivirus),曾在家禽中引起广泛暴发,并在禽类物种中表现出扩展的宿主范围,伴随持续的遗传变异与适应。鉴于多种蚊媒黄病毒可感染哺乳动物并跨越种属屏障,新近出现的DTMUV变异株是否具备类似潜力尚不清楚。为此,研究人员评估了流行变异株AQ-19能否经外周途径在哺乳动物中建立感染。尽管该变异株在禽类中毒力增强,但经外周接种后未能在小鼠中建立感染,表明仍存在显著屏障限制其向哺乳动物的跨种传播。研究人员进一步探究DTMUV克服该屏障是否需要额外适应性改变。通过ICR小鼠颅内连续传代,研究人员获得一株小鼠适应株(F13),其毒力显著增强,且获得经鼻(i.n.)接种侵袭中枢神经系统(CNS)的能力,导致致死性感染。该神经侵袭表型严格依赖接种途径,因经腹腔(i.p.)和皮下(s.c.)途径感染仍无效。研究人员发现适应株经嗅觉通路侵袭CNS并广泛播散,表现出强神经嗜性并诱导严重神经损伤。利用ZnSO4功能性破坏嗅上皮显著延迟疾病发生并降低脑内病毒负荷,支持其作为鼻-脑传播主要通路的作用。重要的是,基因组分析在适应株中仅鉴定出4个非同义氨基酸替换,提示有限数目的突变即可能足以赋予哺乳动物宿主中增强的神经毒力和神经侵袭能力。综上,这些发现表明新发DTMUV变异株AQ-19在哺乳动物中仍受限,而实验性小鼠适应过程中获得的有限适应性改变与神经侵袭能力的获得相关,为DTMUV向哺乳动物适应的进化潜力提供新见解。
研究背景方面,鸭坦布苏病毒(DTMUV)自暴发以来在禽类中宿主范围持续扩展、毒力上升,而同属蚊媒黄病毒如日本脑炎病毒(JEV)、西尼罗河病毒(WNV)、寨卡病毒(ZIKV)均具哺乳动物感染与神经侵袭能力,且已有DTMUV自然感染海豚的报道与养殖场人群血清学暴露证据,但DTMUV经外周途径感染哺乳动物的能力长期未明。已有研究仅证明DTMUV颅内接种可致小鼠神经毒力(neurovirulence),却缺乏外周神经侵袭(neuroinvasion)能力,提示存在禽-哺乳动物种属屏障。本研究由此提出核心问题:新发高毒力变异株AQ-19能否突破该屏障,以及所需适应度改变有多大。研究人员以AQ-19为对象,系统评估其经颅内与外周(鼻、腹腔、皮下)接种在ICR小鼠中的感染表现,并通过颅内连续13代传代获得小鼠适应株F13,进而刻画其鼻内神经侵袭、嗅觉通路依赖性、CNS播散规律、病理损伤及基因组突变谱,最终指出有限非同义突变即可赋予嗅觉介导的神经侵袭表型。该研究发表于《Transboundary and Emerging Diseases》,意义在于界定DTMUV当前哺乳动物跨种阈值,揭示实验进化下低遗传壁垒获得神经侵袭的可能路径,为黄病毒跨种预警提供框架。
主要关键技术方法概括如下:研究采用3周龄ICR小鼠队列,分别来自安徽农业大学动物实验中心与安徽医科大学实验动物中心;病毒为2019年分离株AQ-19(MT708901)及BHK-21细胞扩增毒种;通过颅内连续13代传代构建F13适应株;以颅内、鼻内、腹腔、皮下多途径接种比较神经毒力与神经侵袭;利用RT-qPCR定量嗅上皮、嗅球、脑区、脊髓病毒RNA载量;以ZnSO4预处理破坏嗅上皮验证通路依赖性;组织水平采用H&E、免疫组化(IHC,抗E蛋白)、TUNEL评估炎症与神经元凋亡;全基因组重叠RT-PCR测序比对AQ-19与F5/F8/F13保守序列突变。
研究结果部分,各小节结论如下。3.1节“DTMUV AQ-19 Exhibits Neurovirulence but Limited Neuroinvasive Capacity in Mice”中,研究人员经颅内接种AQ-19获80%死亡与脑炎病理,鼻内接种无临床征、无脑内RNA检出,结论为AQ-19具CNS复制神经毒力但缺乏外周神经侵袭。3.2节“Serial Intracranial Passage Enhances the Neurovirulence of DTMUV in Mice”显示F5、F8、F13颅内毒力逐级增强,F13于6天达100%死亡,说明颅内连续传代促快速适应。3.3节“Mouse-Adapted DTMUV Acquires Neuroinvasive Ability via Intranasal Inoculation”指出F13鼻内接种致100%死亡、脑内高载量,而腹、皮途径仍无效,证明适应株获途径限制性鼻-脑神经侵袭。3.4节“Mouse-Adapted DTMUV Exhibits Strong CNS Tropism and Dynamic Viral Spread”经时序RT-qPCR与IHC证实病毒从嗅上皮→嗅球→全脑→脊髓逐步播散,外周血与脏器无病毒,呈强CNS嗜性与神经轴突播散模式。3.5节“Mouse-Adapted DTMUV Induces Severe Neuropathological Damage in Mice”中H&E见非化脓性脑炎病变,TUNEL示广泛神经元凋亡,说明致死源于CNS炎症与神经元丢失。3.6节“The Olfactory Epithelium Serves as a Major Route for Nasal-to-Brain Transmission of DTMUV”用ZnSO4损毁嗅上皮后F13感染发病延迟、脑载量下降,功能印证嗅上皮为鼻-脑主要入口。3.7节“Mouse Adaptation of DTMUV Is Associated With Specific Amino Acid Mutations”全基因组比对发现F13相对AQ-19仅4个非同义替换:E蛋白E326K与Q392R(Q392R自F5即固定),NS5蛋白I555V与K642R(仅F13出现),提示少量结构与非结构蛋白突变协同关联神经侵袭获得。
讨论与结论翻译部分,研究人员指出AQ-19虽在禽类毒力增强,但外周感染哺乳动物仍受种属屏障阻限,说明禽类高毒力不等于跨种风险;颅内传代所获F13仅带4个非同义突变即获鼻内神经侵袭,表明DTMUV哺乳动物适应遗传壁垒低,但F13腹、皮途径仍无效,故属部分性、途径依赖性神经适应而非全身感染适应。E蛋白突变可能涉受体结合与组织嗜性,NS5突变可能影响复制或干扰素拮抗,多阶段生命史协同优化方完成适应,但本研究未做反向遗传学验证单点贡献。嗅上皮损毁实验与时序载量分布共同支持嗅觉通路直接鼻-脑侵袭而非血源播散。研究人员结论原文意译:尽管当前流行DTMUV变异株经外周途径感染哺乳动物仍受限,但该屏障可在实验性选择下被有限适应性遗传改变克服;鉴定出的少量与哺乳动物神经侵袭相关的适应性改变,连同利用嗅觉通路进入CNS的能力,为理解DTMUV如何通过适应进化获得哺乳动物神经侵袭潜力提供了实验框架,但不等于现流行株具天然哺乳动物传播性,持续监测与新发株功能表征仍是评估跨种风险的关键。
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