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狂犬病毒的进化和宿主改变(家养植物狂犬病对人类的威胁有多大?) 精选

已有 3605 次阅读 2019-08-03 11:07 |小我分类:狂犬病防治|体系分类:科普集锦| 狂犬273401

 家养植物狂犬病对人类的威胁有多大?

 《狂犬病毒的流传和进化:征服新的前沿阵地》 

四、狂犬病毒的进化和宿主改变(shift

在罕见环境下,狂犬病毒(RABV的溢出(spillover感染得以在新宿主物种中维持较长的光阴。这些事件对公共卫生很重要,因为所发生的新的储存宿主可能感染人类,发生在受威胁或濒危物种中的新的流传轮回会危害对家养植物的掩护,或增长对这些物种的溢出效应。新发生的流传轮回已经在早先已知的RABV宿主,如蝙蝠、臭鼬和狐狸中获得确认。

然而,在非传统宿主中的中流传的证据夸大,有必要进一步认识RABV如何克服入中的储存宿主所面对的进化障碍。这些非传统宿主包含狨猴(marmosets)和熊(kinkajous)(中南美产的灵长类植物)、更大的捻角羚羚羊(kudu antelope(偶蹄植物)和 长鼻浣熊(coatis)、 鼬(mongooses)和雪貂-( ferret-badgers(食肉植物)。

1RABV必要顺应宿主

尽管狂犬病毒显著具有感染任何哺乳植物的能力,很多证据链提醒RABV必需有顺应性变更能力树立在新的宿主物种中的存在。从流行病学的角度来看,能长期在多种宿主物种中持续存在的RABVs显然并不存在。体内和体外研究表明,这种缺席可能从沉RABV必需从遗传上作精细调节能力顺应特定宿主。

表型差异在RABV的遗传变种中经常可观察到,而且在异源宿主中的感染显示发生了感染情势和发病机制的改变,结果可预期是将限制病毒中鞔。例如,浣熊接种同源RABV后须颠末长光阴的潜伏期能力表示出急性临床狂犬病,但接种狗或臭鼬来源的病毒时,却只显示轻微的临床症状,如嗜睡,随后可能死亡也可能只是流产感染。

体系发育比较研究供给了另外一系列证据,证明存在宿主屏障,必需颠末过程病毒进化来克服。在蝙蝠中,跨物种的流传和既往宿主的改变这两者在密切相干的物种之间都是更频繁地发生,而与切┑赜呱仙⒉计毡的物种或在生态上互相重叠的物种之间构成鲜明的对比。这表明虽然生态机遇是宿主改变出现的先决条件,但与宿主相干的生理的或免疫学的屏障会影响宿主顺应胜利的可能性。在食肉植物的体系发育中,RABV储存宿主的非随机聚类可以或许或许反映出在相干宿主中有类似的宿主改变优势,也反映出在食肉植物种中对RABV的易感性存在差别。

2RABV宿主改变的分子进化能源学

鉴于RABV必需进化能力有用感染并在新宿主物种中树立流传,令人惊讶的是,在对付RABV的记述中却很少描述正向抉择(positive selection)的经典分子进化特征。纯化抉择(purifying selection)是对RABV基因组的决定性压力,而且直到最近,才仅在糖蛋白的胞外域中的少量氨基酸地位检测到正向抉择

RABV基因组的抉择可能难以检测,因为可用序列通常仅限于编码核蛋白糖蛋白的基因,而且只复盖病毒进化史的一小部分。

别的,在顺应发生之前,可能颠末过程节制措施(例如疫苗接种)驱使潜在的宿主改变以病毒灭绝告终。另外一种可能的解释是,大多数研究应用的计算办法假设病毒体系发育的统统分支都是接受普遍的(pervasive抉择,这种假设不太可能适用于长期进化相对停滞后阅历环境突然变更的病毒。实际上,最近的研究表明在核蛋白、糖蛋白和聚合酶的制位点上发生了正向抉择的脉冲事件(pulsed episodes

在相同的供体和受体物种之间的重复宿主改变已经表明,RABV的顺应性进化甚至是可重复的。在亚洲,从家养狗到雪貂獾的自力宿主改变导致编码核蛋白和聚合酶的基因的平行替代。在美国东北部,臭鼬中与蝙蝠相干的RABV的三次自力爆发与病毒基因组中的六个平行变更相干联,但与在雪貂獾中观察到的变更没有重叠。

类似地,在代表供体和受体物种的分歧组合的美国蝙蝠之间的30宿主改变中,正向抉择的变更的组合在很大程度上对付每次宿主改变都是独特的。因此,每次宿主改变所必需的顺应性变更似乎可能是由感染病毒的遗传配景与所触及的宿主物种的特性之间的互相感化决定的。

病毒遗传配景的重要性意味着对特定宿主的病毒预顺应程度可能使一些宿主改变比其余宿主改变更容易发生。例如,糖蛋白242位含有苏氨酸的蝙蝠病毒食肉植物中引起的爆发比其余遗传配景的病毒所引起的更多。深度测序已经揭示,基因组有差异的病毒群体可作为在宿主改变期间供抉择的基因组多样性的另外一个来源。

例如,在狐狸中爆发之前,在从加利福尼亚州的臭鼬转移到狐狸的一次宿主改变之后,有一个变种在改的光阴里不停以低频率出现,说明白实有变更发生。作为储存宿主日益多样化的一个潜在重要后果,该病毒可能暴露于曩昔尚未探究过的宿主基因组地区,增长了发生罕见的已预顺应的变种的可能性,这些变种可能增进宿主规模的进一步扩大,甚至可能扩大到蝙蝠和食肉植物以外的储存宿主。根据这种雪球效应假设,可预期未来宿主改变的频率会增长。

3,RABV起源的未解之谜

体系发育研究表明,RABV的进化历史重要由宿主改变(shifts支配,而且重要发生在蝙蝠目和食肉目植物内部,而在哺乳植物的这两个目之间则很少见。因为绝大多数狂犬病毒的多样性体如今东半球的蝙蝠中(图3a),RABV通常被认为是在东半球的蝙蝠中进化,改变宿主到食肉植物然后在全球规模内流传。

然而,从蝙蝠到狗改变的假设遭到很多无法解释的观察结果困扰,并使咱咱咱们对RABV进化史的懂得变得复杂化。最值得注意的是东半球蝙蝠携带分歧的RABV相干丽沙病毒但不携带RABV,而西半球蝙蝠却只携带丽沙病毒属中唯一的一种RABV(图3a)。

相比之下,食肉植物在东半球和西半球都能维持RABV的存在(图3b)。从其推定的起源(东半球蝙蝠)中缺少RABV引发了一个重要成就即东半球的食肉植物如何获得RABV。可以或许或许想象,RABV在蝙蝠起源的光阴(约6200万年前)即开端进化,跟着蝙蝠从非洲或北亚殖民美洲而迁移。然而,这将请求RABV的宿主从蝙蝠改变为食肉植物的祖先或现代食肉植物,随后RABV从东半球蝙蝠中消失,而此时条件又必需变得有利于RABV在西半球蝙蝠中的持久存在。

一个更有争议的替代计划是在来自东半球蝙蝠的非RABV丽沙病毒发生一次宿主改变后,RABV在食肉植物中进化,而在欧洲人对美洲的殖民时期,被感染的狗流传到西半球,而且在近期在西半球从食肉植物跳到蝙蝠中。虽然RABV从食肉植物到蝙蝠的跨物种流传是不大可能的,因为患狂犬病的食肉植物在咬体型相对较小的蝙蝠时,多数会间接将蝙蝠杀死,而不是仅仅让蝙蝠感染狂犬病。值得注意的是统统蝙蝠RABV变种都是单系来源的,所以如许的事件可能只必要发生一次。

别的,在斯里兰卡最近在蝙蝠中发现与食肉植物无关的RABV,可能代表了食肉植物与蝙蝠接触导致RABV感染胜利的第一个证据,创始了类似流传事件可能发生在蝙蝠中的先例。对付在美洲RABV起源的光阴并不长的较少推测性的证据来自下列研究结果:在美国的蝙蝠群落中,RABV并未到达均衡状况,而如果是某种古代病毒则预期应该到达均衡。例如,美国蝙蝠RABV仍在使宿主规模多样化,已经的储存宿主在地舆上孤立的群体中没有狂犬病(要警惕宿主分隔后狂犬病的到来),而且中的入侵前沿进入历史上无狂犬病地区,类似于观察到的最近狂犬病被引入某些新的地区。这些观察结果与最近对西半球蝙蝠中RABV引进的环境是同等的,但可能因现代监测计划的检测能力提高和可能改变RABV储存宿主丰度和散布的赓续变更的环境条件而有偏差。

历史记载体系发育研究对解决这些进化不确定性几乎没有帮助。东半球的古代记载仅提到狂犬病犬,而未提及蝙蝠。在西半球,没有显著的证据显示土著蝙蝠或狗有狂犬病,第一次确认的蝙蝠狂犬病申报出如今16世纪初,而此时殖民化已开端

直到20世纪50年月才在北美蝙蝠中申报狂犬病。但是,记载可用性的偏差值得注意。玛雅人是哥伦布发现美洲大陆前西半球唯一一个睁开了复杂书写办法的文化,但他咱咱们的大部分记载在西班牙人定居时都被销毁了。体系发育研究已经阐明了狂犬病毒的生物地舆学和进化的某些方面,但仍然存在很多不确定性,分外是对RABV

在的分类程度上,最近的一项体系地舆学研究否定了预期的丽沙病毒非洲起源说,而支撑古北界起源说,包含多种辐射状流传,从而发生分歧的体系群。对付RABV,大多数研究将蝙蝠RABV的最近共同祖先置于分拗民化的光阴规模内(500年前,与食肉植物向蝙蝠的宿主改变同等)。然而,因为强烈的纯化抉择和缺乏来自已灭绝谱系的序列资料,基于同源序列的分子钟办法不太可能用于估计古代宿主改变的真及光阴。

有人提出,宿主基因组中内源性病毒元件(EVEs)古病毒学(paleo-virological)研究可能会澄清RABV起源的光阴尺度。尽管在昆虫和植物基因组中存在弹状病毒或弹状病毒样EVE,尽管对哺乳植物基因组停止了普遍挑选,但丽沙病毒相干EVE的缺失使人咱咱们对这种解决RABV起源的办法发生了怀疑。新的病毒发现和/或阐发办法可能最终揭示RABV的起源。

参考文献:

Christine R. Fisheret al.The spread and evolution of rabies virus: conquering new frontiers狂犬病毒的流传和进化:征服新的前沿阵地)  

NATURE REVIEWS  | MICROBIOLOGY  Published online 26 Feb 2018,doi:10.1038/nrmicro.2018.11

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