尼帕病毒感染和传播机制

程国华,陈云蕾,张 帅

(1.浙江省杭州市桐庐县无规定马属动物疫病区管理中心，浙江杭州 311500；2.河南农业大学动物医学院，河南郑州 450046)

尼帕病毒(Nipah virus，NiV)最早于1998年在马来西亚的甘榜双溪朴雅尼帕村首次被报道[1]，1999年马来西亚暴发尼帕病毒病(Nipah virus disease,NVD)，NiV展现出严重的致病性和较强的传播能力，成为一种新发的人与动物共患传染病。NiV由特定类型的蝙蝠传播，主要指狐蝠属果蝠[2]，能够感染包括人在内的多种哺乳动物，如猪、马、牛、羊、豚鼠等，人感染NiV病死率高达75%。NiV是一种高度致死性的病毒，当前尚无用于NVD防控的疫苗、药物，病原操作要求4级生物安全实验室条件[3]。

2019年印度喀拉拉邦再次暴发NVD疫情，研究人员在果蝠体内检测到NiV核酸，前期在孟加拉国、柬埔寨、东帝汶、印度尼西亚、印度、马来西亚、巴布亚新几内亚、越南和泰国等南亚及东南亚国家报道的NVD疫情中，在果蝠体内均检测到NiV，种种迹象表明果蝠与NVD的暴发具有密切相关[4]。果蝠作为NiV的主要贮存者之一，与受NiV感染的果蝠或中间宿主(如猪、马、牛、羊等)接触，会造成人或动物感染，NiV感染人体后能够引起严重的呼吸道疾病和致命的复发性脑炎[5]。各种研究报告表明，引起NiV出现的主要因素是野生动物，特别是果蝠与密集条件下饲养、管理的动物种群之间的相互作用，更容易导致NiV出现。由于NVD的高病死率及缺乏有效的治疗药物和疫苗，NVD已经成为全球重点关注的病毒病之一，NiV已经成为对全球人类健康安全构成重要威胁的潜在病原之一。

第19届亚运会将于2022年在杭州举办，其中马术项目比赛将在杭州桐庐举行，为了保障参赛人员与马匹的健康安全，境外参赛的马匹在出入境前均需要进行严格的检疫，同时，马术比赛规定区域创建了无规定疫病的马属动物疫区，重点监控19种马病。由于NiV属于人与动物共患病病原及易接触传播等特性，也是亚运会期间重点检测的外来病病原之一。虽然我国尚未有NiV感染的报道，但是鉴于我国东南亚邻国均出现病例报道，NiV对我国具有较大的安全威胁。

1 尼帕病毒的基本结构及编码蛋白的功能

1.1 尼帕病毒的基本结构

尼帕病毒属于副黏病毒科亨尼帕病毒属(Henipavirus)，是一种具有囊膜的单股负链RNA球形病毒，大小约150 nm，具有副黏病毒的各种生物学和遗传学特征，基因组全长约18.2 kb，具有螺旋对称性，包含6个编码基因，分别编码融合糖蛋白(F)、附着糖蛋白(G)、基质蛋白(M)、核衣壳蛋白(N)、长聚合酶(L)、磷酸蛋白(P)、V蛋白、M蛋白、C蛋白共9种蛋白，其中P蛋白、V蛋白和W蛋白、C蛋白均由P基因编码，P蛋白、V蛋白和W蛋白具有共同的N端结构域，但有不同的C端结构域，C蛋白是使用另一种独特的起始密码子AGG开始翻译的产物[6]。

1.2 尼帕病毒编码蛋白的功能

N、P和L蛋白附着在病毒RNA上形成病毒核糖核蛋白(vRNP)；F、G蛋白负责病毒离子的附着和侵入宿主细胞；F蛋白属于Ⅰ型融合蛋白，前体F蛋白(F0)被宿主蛋白酶裂解为F1和F2两个亚基，F1亚基具有的病毒融合肽，驱动病毒和宿主细胞膜融合，进入细胞；M蛋白介导病毒形态发生和出芽；G蛋白产生的抗体对NiV感染性的中和是必需的，F蛋白与G附着糖蛋白通过协同作用，使NiV包膜与靶细胞结合后进入细胞。宿主细胞的B类肾上腺素(病毒受体)与G附着糖蛋白相互作用，触发G糖蛋白的构象发生变化，导致F糖蛋白活化和膜融合[7]，NiV复制和融合肾上腺素受体的方式使其具有更强致病性[8]。

P蛋白是NiV的3种辅助蛋白之一，在NiV感染仓鼠的发病机制中发挥重要作用。NiV蛋白通过抑制宿主蛋白UBXN1(UBX结构域包含蛋白1，RIG-Ⅰ样受体信号的负调控因子)的蛋白水解，从而抑制先天性干扰素的诱导，提高宿主蛋白UBXN1的水平[9]。NiV感染能够上调人呼吸道上皮细胞IFN-λ的表达，IFN-λ预处理的细胞，可以有效阻止NiV复制，具有抗NiV活性[10]。

在NiV中，M蛋白的分子特征相对保守，能够吸收多种细胞基质，以构建病毒结构，促进病毒组装、协调病毒出芽。M蛋白通过泛素化途径促进病毒短暂的核定位[11]。N蛋白过度表达控制病毒RNA产生并调节病毒多聚酶活性，同时抑制了病毒特异蛋白基因的转录，但也促进了病毒基因组的合成。由于聚合酶的活性偏向于基因组的产生，导致病毒的复制受到抑制[12]。超分辨显微术显示了F和G蛋白在NiV质膜上的分布，与M蛋白的存在无关。

2 尼帕病毒的感染机制

2.1 尼帕病毒细胞融合研究

NiV通过G附着糖蛋白结合细胞受体和F融合糖蛋白协调感染宿主细胞，G糖蛋白介导与宿主细胞表面受体的结合，F蛋白通过一系列的步骤融合细胞膜，包括F触发、融合孔形成和病毒基因组进入细胞。已有研究表明，单体肾上腺素结合G蛋白导致其构象发生变化，为进入宿主细胞创造条件；NiV的G蛋白与宿主的Ephrin B2/3受体结合，形成簇状结构，诱导G蛋白构象变化，从而触发F蛋白复性[13]。F蛋白的活化需要Ephrin B2受体的低聚化，G蛋白介导的EphrinB2聚集激活，在脂质双层界面完成，捕获F蛋白中间体[14]。F蛋白N1区域影响F蛋白早期的触发，N4区域影响F蛋白的触发、热稳定性以及合胞体的形成[15]。F蛋白包含典型的七肽重复区域1(heptad repeat 1，HR1)、HR2、HR3，HR1和HR2的结合是病毒和细胞膜融合的关键，HR3特定残基调节早期F触发、调节膜融合级联中晚期的融合孔[16]。在NiV的膜融合过程中，胆固醇影响F蛋白早期触发和晚期膜融合。当胆固醇存在时，会减弱F蛋白早期的触发水平，使NiV诱导的融合孔水平降低，胆固醇消耗会影响合胞体的形成[17]。NiV的M蛋白与核仁糖蜜蛋白(Treacle)相互作用并抑制其功能，从而沉默了rRNA的生物发生，这与核仁DNA损伤反应(DNA damage reaction,DDR)中NBS1-Treacle相互作用一致，NiV靶向DDR途径，有利于进入细胞内的NiV粒子的复制、产生[18]。

2.2 Ephrin-B2表达水平影响尼帕病毒复制水平

高致病性NiV感染猪和人中均能够引起临床症状，感染猪的呼吸道症状比人的更加严重，表明猪和人呼吸道中NiV复制存在物种特异性差异。在人、猪的原代呼吸道上皮细胞培养NiV，结果显示在人的呼吸道上皮细胞中NiV复制速度更快，这与NiV进入受体细胞中的Ephrin-B2的内源性高水平表达相关。Ephrin-B2表达水平的变化不仅在两种原代呼吸道上皮细胞之间存在显著差异，在不同供体的细胞之间也存在差异相关[19]，这些差异还有可能影响NiV的宿主范围和致病性。了解NiV的感染机制，研究宿主蛋白和NiV蛋白之间的相互作用，有利于NiV感染的预防和治疗药物的开发。

3 尼帕病毒的传播机制

3.1 尼帕病毒的传播链

蝙蝠是多种高风险病原的天然宿主，包括NiV、狂犬病病毒(Rabies virus)和马尔堡病毒(Marburg virus)。在果蝠种群的血清中，NiV抗体阳性流行率很高，表明NiV已经较好的适应了果蝠种群且能够在果蝠之间传播，但NiV在蝙蝠种群中并不会引起显著的病理变化。目前已经明确的NiV的传播方式包括：人接触或食用因感染NiV的果蝠采食而污染的椰枣及其制品；感染NiV的果蝠采食果树过程中，将含有NiV的水滴洒到农场，污染了农场土壤和水果，动物和人食用受污染的水果；人类食用感染NiV的猪肉；与感染NiV的人或动物密切接触。在全球不同地理区域记录的NVD暴发中，蝙蝠与NiV传播、感染均相关。果蝠对NiV远距离、跨物种传播，具有重要作用。NiV能够感染包括人在内的多种哺乳动物，在人与人之间的传播能力有限[20]。NiV感染人主要发生在人、猪、蝙蝠相互接近的区域，如生猪集约化生产区域、种植了果树遮荫的农场。猪和人食用受污染的果实，将NiV扩散到动物和人，受感染的猪被屠宰后，猪肉跨越大陆贸易流通，导致NiV在世界范围内动物间传播。果树、椰枣、果蝠、猪和人等共同构成了NVD这种新型致命人畜共患病的发生和传播基础。

3.2 尼帕病毒的传播途径

NiV传播是通过食用含病毒的食物和接触受感染的动物或人体体液而发生，危险因素包括接近、接触、喂食、病毒携带者或者气溶胶。孟加拉国2018年暴发的NVD确定了3种传播途径，即食用新鲜椰枣汁是最常见的途径，食用发酵椰枣汁是潜在的病毒传播途径，接触受感染者的分泌物。利用红外摄像机进行的研究表明，椰枣树经常被蝙蝠舔舐果实，在收集树液的过程中，这种病毒可以在富含糖的溶液中存活数天；在感染NiV的血液样本、细胞培养样本中，NiV可以在实验室或野外条件下存活1周[21]。孟加拉国坦盖尔地区报告的NiV暴发与饮用生椰枣汁有关，当年12月至次年3月的椰枣汁采集季节，NiV的发生率会上升。对叙利亚仓鼠雾化感染NiV的试验结果表明，NiV气溶胶在近距离接触期间传播NiV方面也发挥作用；在NiV对雪貂的致病性研究中发现动物暴露在一定剂量的NiV病毒粒子中时，会诱发其全身性疾病[22]；气溶胶传播是一种需要着重预防的重要传播途径[23]。2004年5月至12月在孟加拉国对NiV感染幸存者、医务人员、护理人员进行的详细访谈，表明NiV传播主要通过蝙蝠到人、人到人的两种方式进行的。在NDV暴发期间观察到人与人之间的二次传播，NiV可由感染患者的呼吸道传播[24]。从植物中分离的NiV能够感染单个或多个动物个体，NiV的传播链可能继续以流行病的形式人与人传播，具有感染风险的因素包括患者处理和接触受感染者的分泌物。通过防止蝙蝠接触椰枣汁，可以预防与蝙蝠相关的NiV感染。气溶胶能够传播NiV，在医院感染条件下，通过空气消毒和佩戴医用防护口罩，对预防NiV感染会发挥一定的作用。

3.3 猪是尼帕病毒传播的重要中间宿主

马来西亚暴发NVD期间的调查显示，猪是NiV的中间和扩增宿主。马来西亚暴发NVD期间，通过对感染病例对照研究表明，人类感染NiV的主要来源是与猪直接密切接触，只有8%的患者与猪没有接触。在疫区猪被屠宰后采取适当的消毒措施，NVD疫情就能够很快平息。1999年，NVD的首次暴发就是通过中间宿主——猪进行传播的，马来西亚为了控制NDV疫情的蔓延，在这次疫情中累计扑杀了100多万头猪，对马来西亚的养猪业造成了毁灭性打击，造成的间接损失难以估计。猪是NiV传播的重要中间宿主，但是后续的NVD疫情也可以不通过中间宿主进行传播。2001年在孟加拉国的梅黑尔布尔，发现了NiV在家畜的另一种传播途径，病牛传播了NiV病；在瑙冈地区记录显示，猪、山羊、马等均可以通过接触感染NiV蝙蝠的分泌物感染NiV；虽然家养动物在蝙蝠传播NiV的过程中起着关键作用，但它们在种间传播、跨物种传播方面的具体作用尚不清楚[25]。

研究明确NiV的传播链、传播途径，有利于采取适当的生物措施防控NiV。合理的切断传播途径，有效控制NiV的传染源，是目前在尚无有效疫苗药物应用于NiV防控条件下，防控NiV最有效途径和方法。

4 尼帕病毒的免疫逃逸机制

4.1 尼帕病毒的免疫逃逸策略

NiV的P蛋白、V蛋白、C蛋白和W蛋白可以阻断宿主的天然免疫反应，其中V蛋白和W蛋白可以抑制IFN α/β的产生，P蛋白、V蛋白和W蛋白则阻断了IFN的信号传导能力，导致细胞抗病毒反应状态的减弱。P基因(编码多聚酶相关蛋白)在逃避IFN介导的宿主免疫应答中起着关键作用，该基因编码四种蛋白，其中的P蛋白、V蛋白和W蛋白有一个共同的N端结构域，但有不同的C端，这些蛋白质与免疫调节剂相互作用。P蛋白、V蛋白、W蛋白与STAT1、STAT4结合[26]，通过共同的N端结构域与STAT4相互作用，阻断STAT4活性，P蛋白共同N端结构域的114位～140位氨基酸残基能够结合STAT1和STAT4。V蛋白通过其独特的C端与STAT5相互作用，既能抑制STAT5的功能且也能与STAT2相互作用，但与STAT3不相互作用[27]。在先天性免疫抑制中，W蛋白通过抑制模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)途径和IFN应答信号，导致IRF-3激活和IFN释放的PRR刺激被阻断，未被磷酸化的STAT蛋白被W蛋白阻断在宿主细胞的细胞核内[28]；这些蛋白与STAT1和STAT2的相互作用阻断了诱导IFN的STAT酪氨酸磷酸化，抑制JAK-STAT信号通路介导的宿主抗病毒反应[29]。

NiV病毒性脑炎患者脑组织中存在抗原阳性的内含物，这表明先天性反应和适应性反应在预防病毒传播方面都存在不足。由于树突状细胞(dendritic cell，DC)不是NiV感染的靶细胞，特别是在呼吸道和肺部，导致DC捕获抗原和阻碍病毒效率低下。NiV蛋白抑制免疫细胞中MHCⅠ分子的表达，导致抗原递呈细胞的递呈抗原被抑制，增加刺激适应性反应的时间，最终导致病毒在其他靶器官中持续存在与传播。除此之外，病毒诱导的免疫逃逸表明病毒在脑组织中的持续存在，并导致人类复发和迟发的致命性脑炎。生物信息学方法预测了病毒与宿主其他关键基因(如宿主防御的TLR基因、神经发生的Notch基因以及与血脑屏障和脑炎有关的TJP1、FHL1和GRIA3等基因)的典型相互作用模式，表明NiV基因组中存在的miRNAs在抑制宿主免疫应答基因，协助病毒传播和发病机制等方面可能发挥关键作用[30]。

NiV感染宿主过程中，各种病毒相关的免疫拮抗蛋白会破坏宿主的免疫应答，从而导致宿主发病，表现出临床状况。野生型NiV已经进化出一种独特的免疫拮抗剂策略，利用独特的RNA编辑机制，控制多种拮抗蛋白的转录和翻译，导致宿主最有效的免疫拮抗剂延迟表达。在这种情况下，宿主的抗病毒反应与相关的炎症反应会增强，部分地限制病毒在某些宿主中的复制和发病。尽管NiV在感染早期能够有效地抑制抗病毒细胞因子的产生，但部分研究者认为也释放了一定数量的炎性细胞因子，导致血管通透性的提高，有利于病毒的传播[31]。

4.2 宿主免疫系统差异导致的尼帕病毒免疫逃逸

关于NiV的宿主免疫反应研究报道显示，NiV对蝙蝠长期稳定感染，维持NiV在自然界中的长期存在，对人类和猪等家畜造成致命的临床症状。NiV在宿主之间的两种不同临床表现，表明NiV的免疫反应具有宿主特异性，这与宿主免疫系统差异及NiV的免疫逃逸方式相关。

果蝠先天免疫系统属于Ⅰ型IFN系统，能够限制NiV在体内的早期病毒复制[32]，这种作用方式与一些IFN刺激基因(IFN stimulating gene,ISG)有关，特别是参与非炎症途径的基因，蝙蝠与啮齿动物或人类的情况不同，蝙蝠的IFN反应增强与慢性炎症没有关联，导致蝙蝠细胞对病毒攻击没有立即作出反应，达到了限制NiV复制的水平。另外，蝙蝠具有较高水平的原始免疫球蛋白，具有更好的免疫特异性，有利于B淋巴细胞的直接激活并产生抗体。在这种情况下，B细胞可能没有经过突变和亲和力成熟阶段，导致蝙蝠较其他物种产生的体液免疫反应更差和难以产生较高滴度的抗体。这些特征导致NiV清除延迟和持续感染。在果蝠和仓鼠身上进行NiV免疫比较研究证明了这一点，NiV在蝙蝠内皮细胞中的增殖和脱落较少，攻毒后抗体水平相对较低。有报道称，诱导蝙蝠IFN的特丝蛋白能够抑制果蝠细胞中NiV的复制，并作为一种天然免疫抗病毒蛋白，促进宿主对抗病毒诱导的病理变化[33]。

蝙蝠体内防止NiV完全消除的另一种免疫机制是通过调节蝙蝠对NiV生存的抗病毒反应。在蝙蝠宿主体内，NiV利用针对先天免疫系统的免疫逃避方式，保持最低水平的复制，逃避被宿主免疫攻击，并在蝙蝠宿主体内维持长期生存。这种免疫逃避方式是通过NiV编码的辅助蛋白介导，通过适应蝙蝠宿主对NiV的调控作用，实现免疫逃逸。

NiV感染宿主过程中存在多种途径逃逸宿主的天然免疫和适应性免疫，这是NiV目前无法依赖传统的抗体抗原的途径去制备NiV防控的相关疫苗和药物的原因，另外NiV感染不同宿主的致病性存在明显差异，这可能与NiV逃避宿主免疫应答的能力和程度有关。

5 讨论与展望

不断加剧的人类活动和气候变化，使人类与蝙蝠的生存空间交叉程度日益升高，促进病毒蔓延、传播。NiV频繁的发生跨物种传播、较高的病死率和在人群中间歇性暴发NVD，表明NiV的防控形势十分严峻。虽然目前NiV的防控尚无有效的疫苗和药物，但研究人员正通过构建病毒载体疫苗[34]、中和性抗体开发[35]、中和抗体鸡尾酒疗法[36]、以及针对受体结合蛋白的特异性抗体[37]等方法，开发有希望应用于NiV的预防及治疗性抗体，寻找可用于合理疫苗设计的保护性抗原表位，开发针对性的表位疫苗。阐明NiV在不同宿主中的进化、适应过程，能够为科学有效的防控NVD提供依据。

NVD的防控是一个全局性的防控工作，应当防患于未然。当前我国尚未发现人或动物感染NiV报道，但我国与印度、马来西亚等东南亚国家接壤，与这些国家人员、货物往来频繁，病毒的天然宿主-果蝠在我国南方地区也普遍存在，且曾从果蝠血液样本中检测到NiV的N蛋白、P蛋白阳性抗体，所以不排除NiV具有传入我国的可能性，建议相关部门应当进一步加强对NiV的监测，特别是边境接壤地区的家养动物及野生动物，定期采取核酸及血清学方法检测NiV病原及抗体；猪作为NiV传播的重要传播中间宿主，而我国作为世界上最大的生猪饲养国，国内生猪养殖企业在预防非洲猪瘟等其他动物疫病过程中，也应当注意区分NiV与其他猪源病毒的感染。NiV作为一种重要的新发人与动物共患病原，科学有效地防控NiV感染对维护我国公共卫生安全和保障安全畜产品供应具有重要的意义。