研究表明奶牛的乳腺中同时含有人类和禽流感受体

在最近发布的一项研究中 生物Rxiv 在预印本*服务器上，研究人员使用凝集素组织化学来评估甲型流感病毒 (IAV) 受体在牛呼吸系统、大脑和乳腺中的原位表达。

学习： 禽类和人类甲型流感病毒受体唾液酸 (SA)-α2,3 和 SA-α2,6 在牛乳腺中广泛表达。 图片来源：Arie van der Wulp / Shutterstock

背景

在美国奶牛中发现了高致病性 IAV (HPIAV) 流行，奶牛是一种相对未知的国内 IAV 宿主物种。 IAV 是一种负义单链核糖核酸 (RNA) 病毒，尚未在牛中引起广泛感染。 牛主要对 IAV 具有免疫力，但容易受到丙型和丁型流感病毒的感染。

然而，高致病性禽流感病毒 (HPAIV) H5N1 在德克萨斯州被发现，并迅速传播到美国八个州的 40 多个牛群。 临床指标包括产奶量突然下降、乳腺炎、中度呼吸道症状以及感染 2.3.4.4b 病毒的其他哺乳动物所没有的神经系统症状。

关于该研究

在本研究中，研究人员检查了 IAV 受体表达 现场 存在于牛的乳腺、呼吸道和大脑中，被认为不易受到 IAV 感染。

研究人员从两只2.0个月大的小牛身上获取了气管和肺部标本，其中一头患有严重的化脓性气管炎。 他们在丹麦哥本哈根大学兽医病理学部门定期尸检时收集了各种临床患者的组织。 他们从一头哺乳奶牛（四岁）身上获得了两个无病的乳腺。 他们从一头 5 个月大的肉牛犊和一头 2.5 岁的奶牛身上采集了大脑样本。

将获得的组织用福尔马林固定，石蜡包埋，并切成4.0至5.0μm的切片。 研究人员评估了牛肺、大脑和乳腺中 IAV 受体的存在。 研究小组检测到人类受体 [sialic acid (SA)-α2,6)] 使用 黑美人 凝集素 (SNA)，鸡受体 (SA-α2,3-Gal-β1,4) 山槐 凝集素 I (MAA-I) 和鸭受体 (SA-α2,3-Gal-β1,3) 山槐 凝集素 II (MAA-II)。

研究人员研究了肉牛和奶牛的气管、支气管、细支气管、肺泡和小脑皮质以及乳腺肺泡和导管。 他们进行了凝集素组织化学鉴定，以鉴定生物素化的 MAA-2 (B-1265-1)、SA-α2,6 和 SA-α2,3。 他们根据受体在细胞中的存在情况来评估受体的染色强度，因为没有看到染色，1.0：在少于 50% 的检查细胞中存在，2.0：在超过 50% 的细胞中存在。

结果

研究人员观察到，IAV受体在肉牛和奶牛的乳腺、呼吸系统和大脑中都有不同程度的表达。 他们观察到鸭和人类 IAV 受体在牛乳腺中高表达，但鸡受体在呼吸道中占主导地位。 IAV 受体在大脑神经元中含量适度。

人和鸭的受体广泛分布在乳腺肺泡细胞中，但不分布在导管中。 在肺部系统中，研究人员鉴定了气管杯状细胞中的所有受体； 然而，表达人类 IAV 受体的细胞较少。 鸡 IAV 受体仅存在于小牛的纤毛型上皮细胞表面，没有气管刺激。 研究人员在牛犊体内只发现了鸭和鸡的受体。 内皮细胞和牛红细胞显示鸡和人受体呈阳性染色。

鸡IAV受体在上呼吸道和下呼吸道上部的呼吸道上皮上表达，而人和鸭受体不表达或仅部分表达。 这一发现与个体和猪的数据相矛盾，表明牛在通过呼吸道接触 IAV 时具有高度抵抗力。

人和鸭的乳腺中含有丰富的受体，而鸡的受体则缺乏。 这表明从感染 HPAI H5N1 的奶牛获得的牛奶中病毒载量升高是由于当地病毒复制所致。 禽类 IAV 受体在人类结膜和角膜细胞中也含量丰富，这就是为什么结膜炎是感染德克萨斯州奶牛的个体最常见的临床表现。 鸭、鸡或人类的乳腺导管中缺乏受体，使得乳腺的上行感染更难以治疗。 研究人员注意到，牛大脑中的受体表达有限，这表明感染高致病性 IAV 的牛没有神经系统症状。

研究表明，受感染牛乳中的大量 H5N1 病毒与牛有关，表明它们是新型 IAV 的潜在来源。 H5N1 在奶牛中的传播机制和病理生理学尚不清楚，感染 HPAIV 的奶牛中的病毒血症水平也是未知的。 该研究还揭示了牛体内 IAV 宿主受体的情况，鸭乳腺中受体的表达与美国广泛感染的情况一致。 乳腺中人类和禽类受体的存在表明对猪、人类和禽源病毒的敏感性。 需要进一步的研究来提高对牛和其他反刍动物 IAV 感染的病理学和流行病学的了解。

1/ 新 #H5N1 预印本⬆️奶牛持续爆发的威胁级别。

研究人员发现，牛乳腺含有与猪相同的混合流感受体。

这种受体的混合就是科学家将猪称为“流感宿主转换的进化实验室”的原因。 pic.twitter.com/N1dBKEn2W0

— 萨姆·斯卡皮诺 (@svscarpino) 2024 年 5 月 6 日