李晗出生年份 Science:出生年份可预测你能否免于流感爆发

到现在为止,人们都认为,以前暴露于流感病毒,会对新的流感病毒产生很少或者不产生免疫保护,这些新的流感病毒可能从动物传播到人类。这一结果将于11月11日发表在《Science》杂志上,并可能为旨在遏制重大流感爆发风险的公共卫生措施,提供重要的线索。

本文共同资深作者、UA生态学和进化生物学系主任Michael Worobey指出:“即使是相对比较弱,轻度的流感大流行事件——像2009 年的H1N1(猪流感)爆发,仍然会造成万亿美元的损失。像1918年流感大流行这样的一次重大流行病,有可能杀死大量的人,并给世界经济带来打击。”

该研究小组研究了两种禽流感病毒,H5N1和H7N9,它们已经在人类中造成严重疾病或死亡。这两个病毒株受到了全球性的关注,因为它们可能在一些点获得突变上,使它们不仅能够很容易地从禽类进入人类,而且也能迅速在人类寄主之间进行传播。

研究人员对来自“这两种菌株所致流感引发的严重疾病或死亡”的数据进行分析后,他们发现,无论人接触哪一种人类流感病毒,他/她在儿时接触的第一种流感病毒,决定了他们在未来的感染中将能抵抗哪种新型禽源流感病毒。这种“免疫印记(immunological imprinting)”的效果似乎完全依赖于生命中第一次接触到的流感病毒——并且是难以逆转的。

当一个人首次暴露于流感病毒的时候,免疫系统就会产生靶定血球凝集素的抗体,这个受体蛋白的形状就像从病毒表面突出的一根棒棒糖。就像有不同颜色和口味的棒棒糖一样,流感病毒构成血球凝集素的部分也是各不相同的。但是18种已知的甲型流感病毒血球凝集素亚型当中的每一个,都分成两个主要的“口味”组。

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Worobey说:“在这个例子中,比如说你儿时第一次接触到的是人类‘橙色棒棒糖’流感病毒。如果在以后的生活中,你遇到了另一种流感病毒的亚型,一种来自于禽类,一种是你的免疫系统从未见过的,但其蛋白质也有类似的“橙色”味道,那么因为有了交叉保护,你的死亡几率是相当低的。但是,如果你儿时第一次感染的是‘蓝色棒棒糖’组的病毒,那么就不会对这种新的‘橙色’病毒株产生抵抗力。”

这些结果对于长期困扰流行病学家的一种模式做出了功能性的解释:为什么在感染新型流感病毒株时某些年龄组比其他人,更容易遭受严重甚至致命的并发症?

Worobey说:“科学家们提出了各种各样的可能性,我和加州大学洛杉矶分校的同事们,提供一个有力的结果显示,无论其他什么次要因素在起作用,有一个很重要的因素,那就是,当谈到这些新出现的流感病毒会对我们有何影响时,我们并不是完全空白的状态。即使我们从来没有接触过H5或H7型病毒,我们也会对其中的一种产生防御。”

所有18种亚型流感病毒血凝素在非人类寄主中传播,主要是鸟类。但在上个世纪只有三种——H1、H2和H3已在人类中传播。到目前为止,一直没有办法预测18种亚型中哪一种可能通过成功地从动物中跳跃而出,导致下一次流感大流行,以及如果发生这种情况哪些年龄组将是最有风险的。

这项新的研究表明,免疫交叉保护似乎存在于流感进化树的每一个主要分支,从而对这两个方面提供了新的见解。一个分支包括人类H1和H2病毒以及禽流感H5病毒,而其他分支包括人类H3和禽流感H7病毒。

在棒棒糖的比喻中,出生于上世纪60年代末的人,儿时暴露于“蓝色棒棒糖”流感(H1或H2)。研究人员发现,这些老年群体很少死于H5N1型禽流感病毒——这些病毒都有一个“蓝色”血球凝集素,他们却常常死于 “橙色”的H7N9。上世纪60年代末以后出生并在儿时接触橙色“棒棒糖”病毒(H3)的人,表现出镜像模式:他们不受H7N9感染,但接触H5病毒时——与他们儿时接触的病毒不一样,却遭受严重的疾病和死亡。

在前期工作的基础上,Worobey认为,一个类似的过程可以解释由1918流感大流行造成的非正常死亡模式,这次大流行中更致命的是年轻的成年人。

他说:“当我完成了这项工作,并着眼于年龄模式时,我注意到了一些有趣的东西。这些年轻的成年人是由H1病毒杀死的,在几十年后的血液分析,有一个非常强烈的迹象表明,这些人儿时一直暴露于一种不匹配的H3病毒,因此不能防御H1病毒。”

“事实是,我们看到了与目前H5N1和H7N9病例完全相同的模式,这表明,相同的基本过程可能支配着历史上著名的1918流感大流行,以及下一次流感大流行的竞争者。”

在他们最新的论文中,Worobey及其共同作者不仅表明,如果患者儿时曾接触到一个匹配的病毒,那么就对严重疾病有百分之75的保护率,对死亡有百分之80的保护率,而且也表明,我们可以利用这些信息,并对H5N1、H7N9和未来流行病的其他潜在原因,做出预测。

Worobey说:“如果这些病毒当中的任何一种成功地从鸟类传播到人类,我们现在就可能知道,哪些年龄组将是最大的受害者。根据这样的见解可以开发一种通用流感疫苗,因为这种疫苗可能靶定病毒表面相同的保守蛋白基序,这是这一年龄特异性模式的基础。”

基于这些发现,Worobey说,未来的研究应该阐明免疫印记的确切机制,并弄清用疫苗修改它们的可能途径。他说:“在某种程度上,这是一个好消息&坏消息的故事。这是一个好消息,在这个意义上讲,我们现在可以看到的因素,真正解释了这个故事一个很大的部分:你的第一次感染会极大程度地影响你抵御‘新型’流感病毒的成功或失败。

坏消息是,提供如此大防护的、非常相同的印记,可能很难通过疫苗改变:一种良好的通用疫苗应该在最缺乏它的地方提供保护,但流行病学数据表明,我们对仅仅一半的流感毒株家族树都可能很难提供强大防护。”