疾病监测  2014, Vol. 29 Issue (6): 458-461

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石伟先, 潘阳, 赵佳琛, 崔淑娟, 彭晓旻, 卢桂兰, 张代涛, 刘医萌, 吴双胜, 杨鹏, 陈丽娟, 王全意
SHI Wei-xian, PAN Yang, ZHAO Jia-chen, CUI Shu-juan, PENG Xiao-wen, LU Gui-lan, ZHANG Dai-tao, LIU Yi-meng, WU Shuang-sheng, YANG Peng, CHEN Li-juan, WANG Quan-yi
一例H7N9禽流感感染病例病毒载量、耐药性与抗体水平变化分析
Analysis on viral load, drug resistance and specific antibody level of a human case infected with influenza A (H7N9) virus in Beijing
疾病监测, 2014, 29(6): 458-461
Disease Surveillance, 2014, 29(6): 458-461
10.3784/j.issn.1003-9961.201.06.011

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收稿日期:2014-04-10
一例H7N9禽流感感染病例病毒载量、耐药性与抗体水平变化分析
石伟先, 潘阳, 赵佳琛, 崔淑娟, 彭晓旻, 卢桂兰, 张代涛, 刘医萌, 吴双胜, 杨鹏, 陈丽娟, 王全意     
北京市疾病预防控制中心, 北京 100013
摘要目的 通过对北京市1例人感染H7N9禽流感病例连续检测H7N9病毒及血清抗体,掌握H7N9病毒载量、抗体、耐药性在病程发展中的变化。 方法 以24 h为间隔,共收集病例的下呼吸道盥洗液样本25份,血清样本23份。采用实时荧光定量反转录聚合酶链反应(real-time RT-PCR)法监测病程发展中下呼吸道盥洗液样本中的H7N9病毒载量变化、神经氨酸酶(NA)基因上R294K耐药位点变化;采用血凝抑制实验监测病例病程发展中血清样本中H7N9抗体水平变化。 结果 随着病程进展和临床抗病毒治疗的进行,病例H7N9禽流感病毒载量逐渐降低,抗体水平逐渐升高。病程后期部分样本中发现少量NA基因R294K耐药突变。 结论 real-time RT-PCR和血凝抑制试验可用于人感染H7N9禽流感患者的病毒载量、耐药性变化和抗体水平变化监测,为临床救治提供依据。
关键词H7N9禽流感病毒    耐药突变    病毒定量    血凝抑制试验    
Analysis on viral load, drug resistance and specific antibody level of a human case infected with influenza A (H7N9) virus in Beijing
SHI Wei-xian, PAN Yang, ZHAO Jia-chen, CUI Shu-juan, PENG Xiao-wen, LU Gui-lan, ZHANG Dai-tao, LIU Yi-meng, WU Shuang-sheng, YANG Peng, CHEN Li-juan, WANG Quan-yi     
Beijing Municipal Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100013, China
Abstract:Objective To understand the changes of the viral load, antibody level and drug resistance during illness of human infection with influenza A (H7N9). Methods A total of 25 bronchoalveolar lavage fluids and 23 blood samples were collected from 1 case of infection with influenza A (H7N9) virus in Beijing at interval of 24 hours. Real-time RT-PCR was performed to evaluate the viral load of H7N9 virus and determine the R294K mutation in NA protein. Hemagglutination inhibition test was conducted to evaluate the H7N9 virus specific antibody level. Results Along with the disease progress and antiviral therapy, the viral loads of H7N9 virus decreased gradually, meanwhile the titer of H7N9 virus specific antibody increased. Mild R294K mutation occurred in NA protein in some samples in late phase. Conclusion Quantitative real-time RT-PCR assay and hemagglutination-inhibition test can be used to monitor the changes of viral load, drug resistance and the specific antibody level of H7N9 virus infected persons in clinical treatment.
Key words: Avian influenza A (H7N9) virus    Drug resistant mutation    Viral load    Hemagglutination inhibition test    

自2013年3月31日国家卫生和计划生育委员会首次公布3例人感染H7N9禽流感病例后,国内多个省市陆续报告了人感染H7N9禽流感病例。与以往报道的H7亚型禽流感病毒轻症感染病例不同,此次H7N9禽流感病毒感染者病情进展迅速,常 由重症肺炎进展为急性呼吸窘迫综合征、感染性休克、多器官功能障碍,甚至死亡[1, 2]。由于目前该病毒感染的确诊主要依赖实验室诊断,因此结合临床,总结归纳现有病例的实验室诊断结果,对于病例的早发现、早诊断、早治疗,从而降低死亡率具有重要意义。2013年7月19日,北京市确认1例外地输入型人感染H7N9禽流感病例。该患者无慢性基础性疾病,自确诊首日起开始使用神经氨酸酶(Neuraminidase,NA)抑制剂,分别是奥司他韦1 d,剂量为2次/d,75 mg/次,而后使用帕拉米韦,累计服用18 d,剂量为1次/d,300 mg/次。经过25 d的住院抢救,患者病情一度出现稳定和好转,但最终因感染加重、多器官功能衰竭而死亡。该病例的病程进展具有代表性,本研究选择该病例不同时间点的系列样本,通过实时荧光定量反转录聚合酶链反应(real-time,RT-PCR)对病毒载量进行了测定,对治疗过程中病毒是否对NA抑制剂类药物产生耐药进行监测,同时通过血凝抑制试验对患者血清特异性抗体效价进行了分析,为进一步开展H7N9禽流感病毒研究提供依据。

1 材料与方法 1.1 标本来源

每日连续收集2013年7月报告的1例北京市输入型人感染H7N9禽流感确诊病例下呼吸道道盥洗液及血清样本,至病例死亡停止采集。共收集下呼吸道盥洗液样本25份,血清23份。所有样本采集后于4 ℃保存,低温运至实验室,12 h内开展检测。

1.2 病毒核酸提取

使用QIAmp viral mini Kit试剂盒(德国QIAGEN公司产)提取280 μl样本中的总RNA,提取方法按试剂盒说明书进行,病毒RNA溶于60 μl DEPC水中,立即用于real-time RT-PCR检测。

1.3 样本中H7N9病毒载量测定

利用real-time RT-PCR法,使用Ag-Path ID One-step RT-PCR kit(美国Life Technologies公司产)在ABI 7500荧光PCR仪上完成。甲型流感病毒基质蛋白(Influenza A Matrix protein,AM)基因的引物探针设计参考世界卫生组织(WHO)和国家流感中心下发方案文件[3],由上海生工公司合成;反应体系配制参照试剂盒说明书。反应程序为45 ℃ 10 min,95 ℃ 10 min,95 ℃ 15 s,60 ℃ 45 s,共45个循环,60 ℃ 45 s阶段收集荧光信号。使用本室制备的AM基因定量标准品(100~106 copies/ml,7个浓度梯度)进行定值。样本中AM基因拷贝数由标准品拷贝数(copies/ml)-Ct值标准曲线获得,所有定量检测重复3次,取其平均值作为最终检测结果。

1.4 样本中H7N9病毒NA抑制剂类药物耐药性检测

利用real-time RT-PCR法,使用Ag-Path ID One-step RT-PCR Kit(美国Life Technologies公司产)在ABI 7500荧光PCR仪上完成。同时检测H7N9禽流感病毒上NA抑制剂类药物敏感性标志基因,NA基因NA 294R位点及耐药性标志基因NA 294K位点,其特异性引物探针序列参考Hu等[4]的设计,由上海生工公司合成;反应体系及反应程序见1.3。

1.5 病例血清中H7N9抗体检测

利用血凝抑制试验,标准抗原采用灭活H7N9疫苗种子株NIBRG-268,由北京科兴生物制品有限公司提供,马血球购自北京京顺秀山养殖中心。检测步骤依照中华人民共和国卫生行业标准WS 285 2008流行性感冒诊断标准附录B进行。每份样本平行测定3次,取其平均值作为抗体滴度结果。

2 结果 2.1 病例病程中H7N9禽流感病毒载量的变化

将病例下呼吸道盥洗液样本中H7N9病毒的AM基因的定量检测结果作为病毒载量,对病例病程中H7N9病毒载量变化进行统计分析,结果显示,在该病例确诊首日,即病程为6 d时,下呼吸道盥洗液中H7N9禽流感病毒载量最高,为5.25×106 copies/ml,随后随病程进展,病毒载量不断下降,至病程24 d时下降为5.49 copies/ml。其中在病程的初期病毒载量下降速度最快,6 d内即从5.25×106 copies/ml降至1.59×103 copies/ml;在病程中期(12 ~19 d),病毒载量一直维持在103 copies/ml水平上下,下降速度缓慢;自病程第20~28 d期间,病毒载量在101~102 copies/ml的低水平上有所反复,至29 d后病毒载量降低为0。整个病程中病毒载量中位数为157.76 copies/ml,见图1

图 1 病例病程中H7N9禽流感病毒载量的变化 Fig.1 Change of H7N9 viral load during illness
2.2 NA抑制剂类药物耐药性标志基因294位点检测结果

针对所有下呼吸道盥洗液样本中NA抑制类药物耐药性突变标志基因294位点,使用real-time RT-PCR法分别对药物敏感性基因NA 294R基因与耐药性基因NA 294K基因进行检测,结果显示,所有监测样本的药物敏感性基因NA 294R编码基因均为阳性;病程22、23、28 d样本耐药性基因NA 294K基因呈弱阳性,其余样本NA 294K基因为阴性,表明在病程后期患者所感染的H7N9病毒中有少部分发生了耐药性突变,见图2

图 2 NA 294位耐药突变检测结果 Fig.2 The results of the R294K mutation on the neuraminidase gene 注: *为阳性对照;**为阴性对照。
2.3 病例血清中H7N9抗体水平分析

对病程中采集的系列血清样本,检测其H7N9禽流感病毒特异性抗体的变化,结果显示,自病例病程为8 d起,抗H7N9病毒抗体开始逐步升高。在病程9~12 d期间,抗体滴度每日成倍增长,由10升至80,为抗体滴度增长速度最快时期。至病程达16 d后,抗体滴度达到平台期,稳定在640,直至病程达27 d时,抗体滴度升高至最高点,滴度为1280,持续3 d后,抗体滴度略有下降,但仍维持在较高水平,见图3

图 3 病例病程中抗H7N9病毒抗体血凝抑制滴度的变化 Fig.3 Titers of anti-H7N9 virus antibody during illness
3 讨论

H7N9禽流感病毒作为一种新发的可感染人甲型流感病毒,其内部基因来源已被多项研究所揭示。该病毒可能为三重重配病毒,即病毒的节段4血凝素基因(HA)来源于A/duck/Zhejiang/12/2011(H7N3)病毒,节段6 NA基因来源于A/wild bird/Korea/A14/2011(H7N9)病毒,其余6个节段则来源于以A/brambling/Beijing/16/2012(H9N2)病毒为代表的4种不同禽源病毒[5]。WHO和国家流感中心推荐以节段4的HA基因和节段6的NA基因为H7N9特异性扩增靶标进行real-time RT-PCR PCR检测确定H7N9禽流感病毒感染,本研究中,在通过上述H7和N9基因检测确诊感染后,使用甲型流感病毒基质基因AM基因作为靶标进行real-time RT-PCR检测,同时结合患者临床表现,探讨随病程进展患者下呼吸道样本中病毒载量的变化。患者患病首日仅出现咳嗽、发热等症状,体温38 ℃,发病4 d后进展为重症肺炎,6 d时进展为急性呼吸窘迫综合征、呼吸困难,其后虽有好转但终在病程进展到32 d时因急性肾功能衰竭、感染中毒性休克死亡。本研究中因未收集到病例发病首日至发病5 d期间的样本,无此期间病毒载量变化结果,但本研究结果表明,随着病程进展及临床救治,病毒载量在患者病情迅速进展的第6天达到最高,此时开始使用流感病毒神经氨酸酶抑制剂类药物,病毒载量呈逐步下降趋势。在患者发病2周内,病毒载量下降速度最快,表明在临床救治中在病程早期的治疗效果最为显著。患者血清抗体检测结果则表明病例自确诊7 d起即出现了明显的免疫应答,随着病程持续,抗体滴度不断增加,至16 d达到平台期并保持在较高水平。此结果提示患者对该病毒应答良好,同时结合患者病毒载量变化情况,结果显示在患者发病1周后血清特异性抗H7N9抗体逐步升高的同时,其呼吸道内病毒载量也明显下降,至2周后抗体水平达到峰值时,病毒载量下降速度也呈现为在较低水平上缓慢下降,且直至发病4周时仍可检出病毒。本研究中患者一直在重症监护室,本结果是否提示当患者症状较重时,患者体内即使产生较高水平抗体,并有效抑制了病毒复制,但仍有少量病毒难以清除,仍需进一步研究核实。

目前已有研究经证实,H7N9流感病毒NA 294位基因精氨酸(R)突变为赖氨酸(K)与奥司他韦等NA抑制剂类药物的临床耐药密切相关[6]。同时由于当前人感染H7N9病毒的M2蛋白存在S31N位点突变,导致对金刚烷胺类药物普遍耐药,因此NA抑制剂对H7N9禽流感感染的治疗变得尤为重要[7]。Wu等[8]的研究显示,A/Shanghai/1/2013(H7N9)毒株NA蛋白存在R294K突变。该突变位点位于NA蛋白单体表面,可导致N2和N9亚型病毒对NA抑制剂的敏感性,从而出现耐药。但该耐药位点并没有在A/Anhui/1/2013(H7N9)等其他H7N9毒株中出现。在本研究病例中,在病程3周内样本中,NA294位点为均为仅有294K药物敏感性阳性,未发现R294K的耐药突变,提示病毒对奥司他韦等NA抑制剂敏感。但在病程后期的22、23和28 d样本中,NA294位点R基因检测阳性同时NA294位点K基因检测弱阳性。将RNase P基因作为对照基因,使用2-ΔΔCt公式进行初步推算,在病程22、23和28 d样本中分别有约0.19%、0.10%和0.39%的病毒出现NA294位点K基因变异。这一结果提示经持续的抗病毒治疗后可能有少量病毒出现NA抑制剂耐药突变,但优势病毒亚群对NA抑制剂依然敏感。

本研究中对病例血清抗体的检测使用了经典的血凝抑制试验[9, 10]。该方法所检测到的患者血清特异性抗体水平,既能用于患者免疫应答水平的评估,也可反映患者感染病毒的抗原性。对于病例对感染病毒的应答,使用自病例样本中分离到的病毒最好,但因受生物安全实验室级别所限,本实验室无H7N9病毒分离条件,因此本研究中抗体检测使用抗原为H7N9疫苗种子株NIBRG-268,而非患者自身感染病毒,这对H7N9抗体检测所造成的影响,尚待进一步证实。但本实验室同时使用该疫苗株对健康人群及禽类养殖人员,共计3000人份血清样本进行了检测,结果显示,H7N9抗体滴度均 < 5,而对另外2例H7N9确诊病例的血清抗体滴度均 > 40,表明该抗原可有效反映患者对H7N9病毒的感染情况及抗体应答情况。

综上所述,本研究通过对H7N9禽流感感染病例样本的real-time RT-PCR 检测验证了奥司他韦等NA抑制剂药物的临床疗效,同时提示实时荧光定量RT-PCR具有用于治疗监测的可能,可为人感染H7N9禽流感病毒重症患者的抗病毒治疗提供参考依据。同时本研究分析了患者血清特异性抗体水平,显示目前发现的人感染H7N9禽流感病毒株高抗原性保守,可激发人体产生有效的免疫应答。本研究针对单个病例的连续样本进行分析,研究结果不仅有利于病毒核酸扩增分 型检测和血清学检测的开展,避免因病毒变异出现假阴性结果;同时便于开展基因、蛋白溯源和分子遗传学研究,为探明病毒起源和开展疫情防控奠定基础。

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