到目前為止,已經(jīng)報(bào)道有2種非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物(恒河猴、食蟹猴)和4種嚙齒類(lèi)動(dòng)物(大鼠、小鼠、田鼠、沙鼠),雪貂、家貓以及雞、鴨等禽類(lèi)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(guò)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(lèi)動(dòng)物通過(guò)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(méi)有直接證據(jù)表明非人靈長(zhǎng)類(lèi)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(lèi)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(guò)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)非洲綠猴上皮細(xì)胞與人類(lèi)流感病毒和禽類(lèi)流感病毒都有較好的結(jié)合能力,與人類(lèi)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(lèi)受體分布相似度。
6.2感染途徑比較
1) 小鼠、雪貂通過(guò)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(guò)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. 雪貂氣溶膠感染后臨床表現(xiàn)及上呼吸道復(fù)制情況
在接種H9N2病毒的所有雪貂中均未觀察到臨床癥狀,H9N2病毒不能通過(guò)飛沫從感染的雪貂傳播給空氣接觸組的雪貂,空氣接觸組雪貂鼻試子和咽拭子均未檢測(cè)到病毒。
2. 雪貂模型感染后血清特異性抗體產(chǎn)生情況
接觸雪貂的恢復(fù)期血清(21d.p.e.)對(duì)于病毒特異性抗體是陰性的,說(shuō)明這種病毒不能通過(guò)空氣進(jìn)行傳播(表1)。
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(guò)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(guò)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,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。
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(lèi)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(lèi)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。
通過(guò)血凝抑制實(shí)驗(yàn)(HI),對(duì)若干6~10月齡的成年去勢(shì)雪貂進(jìn)行篩選,選出對(duì)于目前流行的流感病毒血清抗體均為陰性者。
在感染之前,將雪貂飼養(yǎng)在生物安全3級(jí)實(shí)驗(yàn)室中(ABSL3)中并監(jiān)測(cè)5到7天以測(cè)量其體溫。將皮下可植入溫度應(yīng)答器(BioMedic Data Systems;http://www.bmds.com)置于每個(gè)雪貂中,用于記錄雪貂每天的體溫。
雪貂經(jīng)過(guò)輕度麻醉后滴鼻感染107EID50A/Brambling/Beijing/16/2012(H9N2)病毒(Genbank:KC464595.1、KC464596.1、KC464597.1、KC464598.1、KC464599.1、KC464600.1、KC464601.1、KC464602.1)。
感染后24小時(shí),對(duì)應(yīng)每只感染的雪貂在被傳播籠內(nèi)放入一只未攻毒的雪貂,研究病毒的傳播力。為了避免操作者操作過(guò)程中人為的污染,每次取樣時(shí)都要先處理被傳播組雪貂,同時(shí)還要保證用過(guò)的器械消毒后才可用于下只雪貂。每天記錄雪貂的臨床癥狀并監(jiān)測(cè)體溫。感染后1,3,5,7,9d采集感染組和被傳播組雪貂的鼻拭子和咽試子,置于1mlPBS中,接種雞胚,測(cè)定鼻拭子和咽拭子中的病毒滴度。感染后第14天收集感染組和被傳播組雪貂的血清,HI實(shí)驗(yàn)測(cè)定血清轉(zhuǎn)化情況。
流感病毒是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的一種病原體,它能導(dǎo)致流感疫情甚至世界大流行,流感在各個(gè)年齡階段的人群中都可能爆發(fā)而引起急性發(fā)熱性呼吸道疾病。流感病毒為單股負(fù)鏈RNA病毒,屬于正黏液病毒科,呈球形或絲狀,直徑80-120nm。病毒外層為兩種不同糖蛋白構(gòu)成的輻射狀突起,即血凝素(HA)和神經(jīng)氨酸酶(NA)。根據(jù)HA和NA抗原的不同,又可分為許多亞型,H可分為16個(gè)亞型,N有9個(gè)亞型(N1~N9)。在所有的流感亞型中,H9N2備受關(guān)注,H9N2分布區(qū)域廣泛,偶爾還可以感染人。值得注意的是,H5N1、H7N9、及H10N8亞型禽流感的6個(gè)內(nèi)部基因均來(lái)自H9N2亞型病毒。文獻(xiàn)報(bào)道H9N2亞型不經(jīng)過(guò)適應(yīng)即可在小鼠體內(nèi)進(jìn)行有效復(fù)制。另外,有文獻(xiàn)報(bào)道,H9N2病毒在獲得2009年甲型H1N1病毒內(nèi)部基因后即可在雪貂群體間通過(guò)氣溶膠傳播。
一般感染H9N2的潛伏期為2~4d,平均3d。臨床多為急性起病,早期表現(xiàn)類(lèi)似一般流感,主要為發(fā)熱,體溫大多持續(xù)在39℃以上,熱程1~7d,一般為3~4d,可伴有流涕、鼻塞、咳嗽、咽痛、頭痛和周身不適,少數(shù)患者有惡心、腹痛、腹瀉、稀水樣便等癥狀。重癥患者病情發(fā)展迅速,可出現(xiàn)肺炎、急性呼吸窘迫綜合征、肺出血、胸腔積液、全血細(xì)胞減少、腎功能衰竭、敗血癥、休克及Reye綜合征等多種并發(fā)癥。感染H9N2預(yù)后良好。
中文名稱:H9N2氣溶膠感染雪貂模型
英文名稱:H9N2 aerosol route infected ferret model
類(lèi)型:流感動(dòng)物模型
分級(jí):NA
用途:用于H9N2研究。
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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