到目前為止,已經(jīng)報(bào)道有2種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物(恒河猴、食蟹猴)和4種嚙齒類動(dòng)物(大鼠、小鼠、田鼠、沙鼠),雪貂、家貓以及雞、鴨等禽類可以作為H5N1禽流感病毒動(dòng)物模型用于實(shí)驗(yàn)研究。低致病性H5N1禽流感病毒可以通過適應(yīng)建立鼠肺適應(yīng)株感染小鼠建立小鼠模型。非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物通過鼻腔吸入較難感染,通常需要借助輔助器材進(jìn)行定位感染,動(dòng)物感染后體征變化不顯著,肺組織出現(xiàn)局灶性病變。
前期研究顯示雪貂的受體分布情況與人極為接近,呼吸氣道長(zhǎng),上下呼吸道分腔明顯是流感病毒研究最為理想的動(dòng)物模型,缺點(diǎn)是雪貂受物種特異性限制缺乏相應(yīng)的檢測(cè)試劑。小鼠對(duì)多種流感病毒敏感,一直被選擇作為流感病毒研究的動(dòng)物模型,不僅有完備的檢測(cè)試劑,還有相應(yīng)的基因敲除、轉(zhuǎn)基因小鼠可用于機(jī)制方面的研究。早期研究曾在多種非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中(非洲綠猴、Pata猴、豬尾猴、食蟹猴)檢測(cè)到血清抗體陽(yáng)性,并推測(cè)猴群感染病毒參與了流感大流行。研究發(fā)現(xiàn)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物感染禽流感病毒后的臨床改變、病理變化、抗原分布都與人類存在一定差異,研究結(jié)果顯示其對(duì)流感病毒敏感性較雪貂、小鼠低。至今沒有直接證據(jù)表明非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的受體分布情況與人接近。恒河猴中研究局部肺組織損傷機(jī)制不僅與巨噬細(xì)胞有關(guān),在研究抗補(bǔ)體機(jī)制中還應(yīng)考慮PAMP的參與,NF-κB 等炎癥信號(hào)途徑的作用,這些研究在非人靈長(zhǎng)類中受到一定限制,目前小鼠可以提供多方面抗補(bǔ)體機(jī)制研究。
受體比較
1) 人呼吸道上皮受體分布情況:α-2,6連接唾液酸糖蛋白受體主要分布在鼻粘膜上皮細(xì)胞, α-2,3連接唾液酸糖蛋白受體分布在鼻旁竇、咽、氣管、細(xì)支氣管上皮上。在終端呼吸性細(xì)支氣管上皮細(xì)胞也表達(dá)α-2,6連接唾液酸糖蛋白受體。α-2,3連接唾液酸糖蛋白受體出現(xiàn)在呼吸細(xì)支氣管與肺泡交界的無(wú)纖毛立方細(xì)支氣管細(xì)胞上,部分肺泡壁細(xì)胞表達(dá)這種受體,這種細(xì)胞為肺泡Ⅱ型細(xì)胞。病人感染H5N1禽流感病毒后,病毒主要分布在肺泡Ⅱ型細(xì)胞內(nèi)。
2) 雪貂除了氣管中極少數(shù)杯狀細(xì)胞既表達(dá)α-2,3SA受體又α-2,6SA受體,其上下呼吸道受體分布與人極為相似,小鼠多表達(dá)α-2,3SA受體,α-2,6SA受體較少,曾局限的認(rèn)為小鼠較適合用于α-2,3SA受體結(jié)合的病毒研究,后有研究發(fā)現(xiàn)受體特異性并不影響某些病毒對(duì)小鼠的致病力和復(fù)制能力。
3)有研究顯示通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)非洲綠猴上皮細(xì)胞與人類流感病毒和禽類流感病毒都有較好的結(jié)合能力,與人類上皮細(xì)胞的結(jié)合能力接近。缺乏實(shí)驗(yàn)證據(jù)顯示其受體與人類受體分布相似度。
6.2感染途徑比較
1) 小鼠、雪貂通過輕微麻醉后,以吸入式方式感染,感染方式與人極為接近。
2) 恒河猴、綠猴、食蟹猴等需要以環(huán)甲膜穿刺、支氣管鏡定位感染等方式進(jìn)行感染,感染途徑與自然感染途徑差別較大,感染效果通常會(huì)出現(xiàn)肺組織局域性灶狀感染,與吸入性感染方式產(chǎn)生的病變程度、范圍存在一定差別。
感染后癥狀
1) 部分禽流感病毒在猴上皮細(xì)胞中復(fù)制受限或者發(fā)生不同程度的衰減。例如禽來(lái)源的H2N2病毒不能感染猴,H5N1高致病性禽流感病毒需要以高出雪貂感染劑量103倍的劑量感染猴,仍不致死,僅產(chǎn)生一過性體溫升高。
2) 幾乎所有禽流感病毒都能夠在雪貂中成功復(fù)制,并產(chǎn)生臨床可觀察的改變,例如體溫升高、體重下降、噴嚏、流涕、精神萎靡甚至死亡。
3)H5N1禽流感病毒感染小鼠后出現(xiàn)嚴(yán)重的肺炎,除呼吸道以外還在腦、脾、肝等組織中發(fā)現(xiàn)病毒抗原,并在腦組織中出病理改變,猴感染后在呼吸道以外的組織中未發(fā)現(xiàn)病毒抗原。
CRP基因敲除小鼠和人CRP轉(zhuǎn)基因小鼠在賽業(yè)(蘇州)生物科技有限公司模式動(dòng)物研究中心完成,該中心具有符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)物模型制備相關(guān)完備監(jiān)督管理制度。動(dòng)物的繁殖及感染模型評(píng)估在中國(guó)疾控中心動(dòng)物中心完成,所有操作在SFP級(jí)別下遵守二級(jí)生物安全管理規(guī)定進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尸體實(shí)行無(wú)害化處理,對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)影響。
1. 雪貂模型感染后臨床表現(xiàn)
雪貂感染致死劑量的甲型H1N1病毒后表現(xiàn)出顯著的臨床癥狀變化,第2天攝食量減少,第3天活動(dòng)減少,精神萎靡,眼半閉,呼吸微弱,對(duì)外界刺激無(wú)反應(yīng),呈瀕死狀態(tài)(圖1)。根據(jù)其表現(xiàn)設(shè)立了評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):NIH提供的雪貂感染實(shí)驗(yàn)觀察指標(biāo)分為鼻部癥狀和活動(dòng)度兩個(gè)部分,具體指標(biāo)見表1。雪貂感染甲型H1N1后的臨床癥狀評(píng)分如圖2所示。
圖1雪貂感染甲型H1N1病毒后的臨床表現(xiàn)
表1雪貂感染后臨床評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
圖2雪貂感染甲型H1N1病毒后的臨床癥狀評(píng)分
雪貂感染后第1天體溫顯著上升至40℃以上,隨后逐漸下降到正常水平(圖3)。感染后第4天開始體重顯著下降,最高降幅達(dá)23% (圖4)。
圖3雪貂感染甲型H1N1病毒后的體溫變化情況
圖4雪貂感染甲型H1N1病毒后的體重變化情況
2. 雪貂模型感染后病毒在組織中復(fù)制情況
攻毒后第7天安樂雪貂,取主要組織臟器進(jìn)行病毒載量測(cè)定,結(jié)果顯示氣管、心、脾、腎及腦組織中均可檢測(cè)到高載量的病毒。
3. 雪貂模型感染后病毒在上呼吸道中動(dòng)態(tài)復(fù)制情況
雪貂感染甲型H1N1病毒后,每天刮取其上呼吸道拭子,檢測(cè)病毒動(dòng)態(tài)復(fù)制情況,結(jié)果顯示鼻拭子中甲型H1N1病毒的攜帶情況顯著高于咽拭子,咽拭子于感染后第4天達(dá)到峰值,鼻拭子在感染后2-5天均保持較恒定的高水平復(fù)制狀態(tài)(圖5)。
圖5雪貂感染甲型H1N1病毒后在上呼吸道中動(dòng)態(tài)復(fù)制情況
4. 雪貂模型感染后肺組織病理檢測(cè)結(jié)果
病理結(jié)果顯示,雪貂感染甲型H1N1病毒后肺部可見點(diǎn)灶狀暗紅色區(qū)域或片狀病變,切面亦可見點(diǎn)灶狀暗紅色區(qū)域(圖6)。
圖6雪貂感染甲型H1N1病毒后肺組織病理檢測(cè)情況. A:正常肺組織對(duì)照(×40);B:彌漫性間質(zhì)性肺炎(×40);C:彌漫性間質(zhì)性肺炎(×100);D:免疫組化顯示感染甲型H1N1病毒的上皮細(xì)胞呈陽(yáng)性(×100)。
5. 雪貂模型感染后特異性抗血清產(chǎn)生及持續(xù)情況
血凝抑制實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,雪貂感染甲型H1N1病毒后,于感染后第9天達(dá)到峰值,HI效價(jià)可達(dá)1:1280,感染后第19天抗體效價(jià)降至1:640,并可持續(xù)至感染后第89天(圖7)。
圖7雪貂模型感染后特異性抗血清產(chǎn)生及持續(xù)情況
雪貂呼吸道解剖結(jié)構(gòu)上下呼吸道分腔明顯,受體分布與人極為接近,是迄今為止最為敏感的流感病毒感染動(dòng)物模型。它對(duì)人流感病毒高度易感,病毒不經(jīng)適應(yīng)即能使雪貂致病,并易傳播給雪貂和人。在自然條件下,雪貂一般也是通過呼吸道吸入病毒的方式感染流感病毒,其感染后的發(fā)病過程和機(jī)體反應(yīng)也與人體相似。雪貂除對(duì)人流感病毒高度易感外,對(duì)禽流感、豬流感病毒也十分敏感,且感染后出現(xiàn)典型癥狀。
分子生物學(xué)研究顯示,這是由于雪貂的呼吸道上皮細(xì)胞表面存在人流感病毒特異性受體α2,6糖鍵連接的唾液酸,而其肺泡上皮細(xì)胞表面也存在著禽流感病毒特異性受體α2,3糖鍵連接的唾液酸。
概括起來(lái),相較于其他流感動(dòng)物模型,雪貂的優(yōu)勢(shì)為 :(1)雪貂感染流感病毒后的癥狀、發(fā)病機(jī)制和免疫反應(yīng)與人類極為相似。(2)人甲、乙型流感病毒均可自然感染雪貂,這為在完全控制的群體內(nèi)觀察流感的傳播規(guī)律和流感病毒抗原性的漂移和轉(zhuǎn)變提供了可能。(3)雪貂的氣管較長(zhǎng),這樣就使其上、下呼吸道區(qū)室化,有利于研究流感病毒對(duì)呼吸道不同區(qū)域的效應(yīng)差異。(4)雪貂作為動(dòng)物模型比嚙齒類大,易于監(jiān)測(cè)其體溫、脈搏和呼吸頻率。(5)在小型動(dòng)物中,雪貂是唯一感染甲型流感病毒后自然出現(xiàn)發(fā)熱反應(yīng)的動(dòng)物模型?;诖?,目前雪貂作為理想的流感動(dòng)物模型已被廣泛應(yīng)用于流感發(fā)病機(jī)理等各方面的研究,為人類流感研究做出了重要貢獻(xiàn)。
去勢(shì)雪貂(Mustela Pulourius Furo),4-10月齡,500-1000克。實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行血清學(xué)檢查,HI方法檢測(cè)血清甲型H1N1抗體,抗體陰性為合格雪貂方可入組實(shí)驗(yàn)。
雪貂經(jīng)過輕度麻醉后滴鼻感染甲型H1N1病毒。實(shí)驗(yàn)的觀察期為10天。皮下植入體溫芯片用于監(jiān)測(cè)體溫、體重變化。每日觀察雪貂臨床癥變化,在感染后第5天處死動(dòng)物,取組織樣本用于監(jiān)測(cè)病毒復(fù)制動(dòng)力曲線和動(dòng)物感染后組織炎癥反應(yīng)檢查。
流感是由流感病毒引起的一種急性呼吸道傳染病,它通過飛沫傳播,能在短時(shí)間內(nèi)迅速蔓延。2009年起源于北美的甲型H1N1流感曾經(jīng)造成世界范圍內(nèi)的大流行,WHO曾將其警戒級(jí)別提升至最高級(jí)別6級(jí),給人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成極大的負(fù)面影響。一項(xiàng)由WHO組織開展的研究顯示,在2009至2010年的流感季中,全世界共有20%至27%的人被甲型H1N1病毒感染。盡管2010年8月WHO宣布已進(jìn)入“流感大流行后期”,意味著“正常監(jiān)測(cè)顯示大多數(shù)國(guó)家的流感活動(dòng)水平已恢復(fù)到季節(jié)性流感水平”,但同時(shí)指出,“局部地區(qū)仍有暴發(fā)甲型H1N1流感疫情的可能。”
本次疫情患者感染的是一種H1N1亞型流感病毒新毒株,它包含人流感病毒、北美禽流感病毒和北美、歐洲、亞洲三類H1N1流感病毒的基因片段。這種病毒已被證實(shí)經(jīng)由人際傳播,人感染后會(huì)出現(xiàn)高燒、精神不振、厭食、咳嗽等癥狀??茖W(xué)家指出,打噴嚏、咳嗽和物理接觸都有可能導(dǎo)致甲型H1N1流感病毒在人群間傳播。這次甲型H1N1流感病毒呈現(xiàn)的另一大特點(diǎn)是對(duì)青壯年攻擊性強(qiáng),目前確診甲型H1N1流感死者中大多數(shù)年齡都在25~ 45歲之間。
疾病臨床表現(xiàn)及致病機(jī)制
根據(jù)甲型H1N1流感病毒特性,該病的傳播途徑可能是通過近距離空氣飛沫傳播,以及接觸病豬、病人呼吸道分泌物和密切接觸造成傳播。傳播模式為:(1)主要是由于人吸入感染豬、人的分泌物或排泄物;(2)直接接觸病豬、人后,通過人的消化道,呼吸道,皮膚損傷和眼結(jié)膜等途徑傳播;(3)現(xiàn)有資料尚不支持垂直傳播的存在;4)而在豬、人中是多途徑傳播的。可通過空氣飛沫,水源,密切接觸,垂直傳播,人的機(jī)械傳播和蚊蟲叮咬傳播等。
大多數(shù)人感染甲型H1N1病毒后僅表現(xiàn)為輕癥,而少數(shù)患者感染后,會(huì)表現(xiàn)出迅速加重的下呼吸道感染,發(fā)生急性肺損傷(ALI)、急性呼吸窘迫綜合癥(ARDS),甚至呼吸衰竭、多器官功能障礙綜合癥(MODS)等,危及患者生命。
中文名稱:H1N1滴鼻感染雪貂模型
英文名稱:A/California/07/2009(H1N1) virus intranasally infected ferret model
類型:流感動(dòng)物模型
分級(jí):NA
用途:用于研究2009甲型H1N1流感。
研制單位:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所
保存單位:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所
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