2024–2025年济宁市鼻病毒的流行病学特征与遗传进化

《Frontiers in Microbiology》：Epidemiological characteristics and genetic evolution of rhinovirus in Jining City, 2024–2025

　　

摘要

目的：调查2024–2025年山东省济宁市流感样疾病（ILI）患者中鼻病毒（RV）的流行病学特征和遗传进化，为制定区域性呼吸道病毒防控策略提供科学依据。

方法：于2024–2025年在济宁市第一人民医院采集ILI病例咽拭子标本共2,724份，采用实时荧光逆转录定量PCR（real-time RT-qPCR）筛查10种呼吸道病毒。在101份RV阳性标本中，选取30份循环阈值（Ct）较低的标本进行全基因组靶向富集测序。基于VP1区核苷酸序列进行分子分型，构建最大似然（ML）系统发育树，并分析遗传距离和关键氨基酸替代位点。

结果：2,724份标本中，流感病毒检出率最高（14.98%），其次为SARS-CoV-2（7.05%），鼻病毒居第三位（3.71%，101/2,724）。2025年RV阳性率（5.53%）显著高于2024年（1.95%；χ2=23.55，P<0.001）。2025年11月出现异常高的RV阳性率（23.53%）。30株测序毒株分为RV-A（73.33%，17种基因型）、RV-B（10.00%，3种基因型）和RV-C（16.67%，3种基因型），RV-A为优势种，基因型呈现高度多样性。系统发育分析显示多种和多种基因型共同流行，2025年毒株分布于系统发育树更广泛的范围。30株毒株VP1区与各自参考毒株的核苷酸相似性为86.08%–95.37%，氨基酸相似性为91.58%–99.65%，每株存在1–24个氨基酸替代位点。

结论：RV-A是2024–2025年济宁市流行的优势鼻病毒种，基因型多样性高。2025年检出率较2024年显著升高，并伴随秋季流行高峰。该地区鼻病毒VP1区呈现持续进化。应加强分子监测，以动态追踪其流行病学和进化趋势。

论文解读

一、研究背景与目的

鼻病毒（rhinovirus, RV）属于小RNA病毒科（Picornaviridae）肠道病毒属，是引起人类急性上呼吸道感染的最常见病原体之一。RV为无包膜单股正链RNA病毒，基因组长度约7.1–7.2 kb，编码4种结构蛋白（VP1–VP4）和7种非结构蛋白。基于遗传和抗原特征，RV分为RV-A、RV-B和RV-C三个种，其中RV-A至少包含80种基因型，RV-B至少32种，RV-C自2006年发现以来已鉴定出至少57种基因型。虽然多数RV感染表现为自限性普通感冒，但在婴幼儿、老年人和慢性呼吸系统疾病患者中，RV感染可导致细支气管炎、肺炎和哮喘急性加重等严重下呼吸道疾病。近年研究还表明，RV-C与儿童反复喘息和哮喘的发生发展密切相关。此外，RV感染还与慢性阻塞性肺疾病（COPD）急性加重、鼻窦炎和中耳炎密切相关，给全球公共卫生造成沉重负担。在COVID-19疫情后时代，非药物干预措施（NPIs）的实施和放松深刻改变了呼吸道病毒的流行病学格局，长期NPI导致的“免疫缺口”引起某些呼吸道病毒出现反季节或异常高流行，RV也呈现出不同于以往的流行特征。济宁市位于山东省西南部，属暖温带季风气候区，人口密集，呼吸道传染病防控压力较大。然而，针对济宁地区RV的分子流行病学研究尚属空白，物种分布、遗传多样性和进化趋势缺乏系统认识。为此，研究人员利用2024–2025年济宁市ILI监测数据，阐明RV的流行病学特征，对代表性毒株进行全基因组测序，并系统分析分子分型、系统发育关系和氨基酸替代模式，为区域性呼吸道病毒防控策略和疫苗研发提供科学依据。

二、主要技术方法

研究人员在2024–2025年间，从济宁市第一人民医院（国家流感样病例哨点监测医院）采集ILI病例咽拭子标本2,724份，冷链转运至济宁市疾病预防控制中心（国家流感监测网络实验室）。采用自动化核酸提取系统提取核酸，使用呼吸道多病原体核酸检测试剂盒，通过实时荧光定量PCR筛查10种呼吸道病毒：RV、SARS-CoV-2、流感病毒（Flu）、呼吸道合胞病毒（RSV）、人腺病毒（HAdV）、人偏肺病毒（HMPV）、人副流感病毒（HPIV）、人普通冠状病毒（HCoV）、人博卡病毒（HBoV）和肠道病毒（EV）。选取30份Ct值较低的RV阳性标本进行全基因组靶向富集测序，在Illumina NextSeq 2000平台完成测序。原始数据使用CLC Genomics Workbench 24组装，参考序列下载自NCBI数据库。使用MEGA 11和BioEdit进行序列比对，基于VP1区核苷酸序列进行分子分型，采用IQ-TREE（v3.1.3）构建最大似然（ML）系统发育树，以1,000次超快自举（UFBoot）和1,000次SH-aLRT重复评估分支支持率。使用MEGA 11分析遗传距离和相似性，使用RDP4软件检测重组事件，以至少三种算法同时支持（P<0.05，Bonferroni校正）作为阳性判定标准。统计比较采用χ2检验和单因素方差分析。

三、研究结果

3.1 呼吸道病毒检出情况

2024–2025年共纳入2,724例ILI病例，其中2024年1,387例，2025年1,337例。流感病毒检出率最高，共408例阳性（14.98%），SARS-CoV-2次之（192例，7.05%），鼻病毒居第三位（101例，3.71%）。其他病毒检出率依次为RSV 37例（1.36%）、HCoV 33例（1.21%）、HPIV 24例（0.88%）、HMPV 22例（0.81%）、HAdV 16例（0.59%）、EV 6例（0.22%），HBoV未检出。2025年RV检出率（5.53%）显著高于2024年（1.95%）（χ2=23.55，P<0.001）。2025年RSV和HCoV检出率也较2024年升高（P<0.05），而SARS-CoV-2和Flu检出率呈下降趋势（P<0.05）。

3.2 鼻病毒流行病学特征

2024年RV在四个季节均有检出，春季阳性率2.05%（8例）、夏季3.05%（4例）、秋季1.00%（4例）、冬季2.36%（11例），季节间差异无统计学意义（χ2=3.14，P=0.371）。2025年季节分布差异显著（χ2=35.64，P<0.001），秋季检出率最高，达11.38%（43例），其次为冬季2.58%（13例）、春季3.44%（10例）、夏季4.85%（8例）。2025年秋季RV检出率显著高于2024年秋季（χ2=34.95，P<0.001）。按月分布分析显示，2024年RV呈散发状态，每月0–6例，无明确流行峰；2025年11月出现异常高峰，单月检出36例，阳性率达23.53%，其余月份为0–10例。性别分布方面，2024年男性阳性率2.56%（16/625），女性1.44%（11/762），差异无统计学意义（χ2=1.70，P=0.193）；2025年男性5.87%（37/630），女性5.23%（37/707），差异亦无统计学意义（χ2=0.15，P=0.696）。

3.3 鼻病毒分子分型

对30株低Ct值RV阳性标本进行全基因组测序，基于VP1区核苷酸序列进行分子分型。结果显示，30株RV属于3个种、23种基因型。其中22株（73.33%）为RV-A，涵盖17种基因型，A40（3株）及A1、A30、A31（各2株）为主要流行基因型；其余基因型（A2、A8、A10、A12、A13、A18、A25、A43、A49、A61、A80、A100、A105）各1株。3株（10.00%）为RV-B，分别属于B4、B14和B91基因型。5株（16.67%）为RV-C，包括C3（3株）、C13（1株）和C43（1株）。RV-A为本地区优势种，基因型高度多样。

3.4 系统发育分析

基于全基因组序列的ML系统发育树显示，所有RV毒株清晰聚为三个分支，分别对应HRV-A、HRV-B和HRV-C，三个种在全基因组水平上遗传分化明显。HRV-A分支包含最多毒株，本研究22株HRV-A与NCBI参考序列形成多个亚支，分布于不同亚支，提示该地区HRV-A遗传多样性高，可能存在多条传播链共同流行。HRV-B分支毒株较少，本研究3株与参考毒株聚于同一分支，遗传特征相对保守。HRV-C分支中，2024年和2025年毒株位于系统发育树不同位置，提示HRV-C在该地区持续循环并存在一定遗传变异。重组分析共鉴定出10个可靠重组事件，涉及RV-A（A8、A18、A25、A31、A40、A80、A100、A105）和RV-B（B4、B14）的多种血清型/基因型，重组热点主要位于编码病毒衣壳蛋白（VP4、VP2、VP1）的基因组区域。基于VP1区序列的系统发育分析同样显示RV分为三大分支，2024年毒株主要聚集在HRV-A分支内，与已知参考毒株同源性高；2025年毒株分布于系统发育树更广泛的范围，部分毒株形成独立进化亚支，与已知参考毒株存在差异，提示这些毒株可能具有独特的遗传变异特征。

3.5 遗传距离和相似性分析

30株测序毒株中，22株RV-A的VP1区序列平均遗传距离为0.29，3株RV-B为0.28，5株RV-C为0.20。与各自种特异性参考毒株相比，30株毒株VP1区核苷酸相似性为86.08%–95.37%（均值89.93%），氨基酸相似性为91.58%–99.65%（均值96.13%）。RV-A株核苷酸相似性均值89.76%，氨基酸相似性均值96.10%；RV-B株分别为88.76%和95.19%；RV-C株分别为91.40%和96.78%。所有毒株氨基酸相似性均高于核苷酸相似性，表明VP1区大部分核苷酸替代为同义突变。值得注意的是，毒株Shandong/Jining/1697/2025（A105基因型）与参考毒株JN614995核苷酸相似性最高（95.37%），氨基酸相似性达99.65%，仅存在1个氨基酸替代（N90D），提示该毒株与参考毒株亲缘关系极为密切。

3.6 氨基酸变异分析

与各自参考毒株相比，30株毒株VP1区氨基酸替代位点数为1–24个，均值11个，中位数9个。22株RV-A的替代位点数为1–24个，其中毒株Shandong/Jining/1697/2025（A105）仅1个替代（N90D），而毒株Shandong/Jining/2310/2024和Shandong/Jining/2362/2024（均为A31）各有24个替代。3株RV-B有10–19个替代，5株RV-C有4–13个替代。多数氨基酸替代集中在VP1蛋白表面暴露区域，涉及抗原表位相关位点。部分毒株在已知功能位点存在替代，如毒株Shandong/Jining/2416/2024（C13）在136位发生I→A替代，毒株Shandong/Jining/1694/2025（A2）在204位发生N→K替代。

四、讨论与结论

讨论部分指出，本研究中RV检出率在2025年显著高于2024年，与COVID-19防控措施优化调整后呼吸道病毒活动增强的整体趋势一致。NPI措施实施期间有效抑制了包括RV在内的多种呼吸道病毒传播，NPI放松后人群易感性增加导致病毒活动反弹，属于“补偿性流行”。2025年秋季出现明显流行峰，可能与免疫缺口累积效应、秋季气候条件有利于RV在气溶胶中稳定存活及病毒遗传变异影响传播适合度等因素有关。RV-C的遗传多样性增加是否与2025年秋季流行峰相关尚不明确，需更大样本量的纵向监测和功能实验验证。分子分型和系统发育分析表明RV-A优势流行、基因型高度多样、多条传播链共循环，与国内外多数报道一致。VP1区氨基酸替代多样性反映了鼻病毒群体内进化速率异质性，但大多数毒株与参考毒株氨基酸相似性仍>91%，提示目前流行RV可能具有抗原保守性，既往感染建立的交叉免疫可能仍提供一定保护，但需血清学或中和试验验证。由于RV基因型数量众多且型间缺乏交叉保护，持续分子监测对于及时发现可能具有免疫逃逸能力的变异株至关重要。与北京、上海、苏州、深圳等地及越南、蒙古等邻国研究相比，济宁地区RV的物种组成和基因型多样性具有可比性，地区间差异可能源于气候、研究人群、病例定义和分型策略不同。研究局限性包括：哨点监测仅记录基本人口学信息，缺乏临床症状和严重程度评估；低Ct值采样策略可能低估低病毒载量毒株的遗传多样性；分析主要集中于VP1区，未充分利用全基因组进化信息；统计方法主要为描述性分析，未采用多因素回归或时间序列分析。结论：RV-A是2024–2025年济宁市流行的优势鼻病毒种，基因型多样性高；2025年检出率较2024年显著升高，并伴随明显秋季流行高峰；全基因组和VP1区系统发育分析揭示了该地区鼻病毒丰富的遗传多样性和持续进化动态。该研究首次系统报告了济宁市鼻病毒的分子流行病学特征，为区域性呼吸道病毒防控策略的制定和完善提供了重要基线数据。建议继续加强鼻病毒分子监测，动态追踪流行病学和进化趋势，为疫苗研发和临床诊疗策略优化提供科学支持。