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人类病原体毒力进化的趋势:变弱还是变强?(6)

已有 1225 次阅读 2024-5-2 17:21 |个人分类:病毒性传染病的防治|系统分类:科普集锦

达尔文评论:人类病原体毒力的进化(6)

Darwin review: the evolution of virulence in human pathogens

  当一种新的传染病开始广泛流行时,我们特别关心其病原体毒力进化的趋势:变弱还变强?

  绝大多数情况下,人类病原体毒力进化的趋势是逐渐变弱,但在某些情况下也有可能逐渐变强。

  我们需要更深入地了解其中的规律,使我们在未来新的传染病出现时,能及时准确推测其毒力演变的方向,从而能更有效地采取应对措施。

在今年2月14日出版的《Proceedings of the  Royal Society. B (英国皇家学会报B)》上,英国牛津大学生物系的Sunetra Gupta 博士发表了一篇综述论文,题目是《Darwin review: the evolution of virulence in human pathogens (达尔文评论:人类病原体毒力的进化)》,对上述问题进行了充分的讨论。现将此文译成中文,供参考。

目录:

摘要

1.前言

2.抗原多样性背景下病原体进化的基本框架

3.完全交叉免疫条件下毒力的进化

4.免疫逃避的作用

5.离散多基因座毒株类型的出现

6.不稳定毒株的动力学

7.免疫对严重疾病的作用

8.药物干预的效果

9.结论

6. 不稳定毒株的动力学

Unstable strain dynamics

本综述中用于发展论点的多基因座框架也可用于理解病原体群体之间的毒力进化的关系,这些病原体的特点是各个毒株顺序出现,而不是稳定共存或单一毒株占主导地位[18]。

如果在一个病原体群体中出现了一种新的变,它可能很快就会超越目前在群体中传播的那种变,只要它有一点优势,要么是因为R0增加,要么是因为它在免疫上有足够的不同。虽然一个变种的毒力会影响其R0,但这并不意味着由于上述相同的原因,连续的变种一定会变得更温和,即(i)较低的毒力确实总是导致较高的传播性,以及(ii)免疫逃避可以补偿R0的下降

最终,病原体种群可能收敛到一个单一的最佳状态,或者相反,保持在一个永久的不稳定状态,表现出单个或多个毒株的顺序优势。这种周期性或混乱的毒株结构状态很容易在多基因座模型中出现,在具有相同变种的毒株之间的免疫交叉保护都呈现中间值[18],并且可能支持许多重要的人类病原体(如流感)的动力学[26]。

如果抗原决定簇本身就是毒力因素那么我们同样可以预期病原体造成伤害的内在倾向会随着时间的推移而波动。这在人类流感中尚未观察到任何可测量的程度,但很明显,某些禽流感毒株周期性地表现出高毒力。它们偶尔传播给人类引发严重后果,以及它们对家禽业造成的巨大损失,使其成为一个重要的公共卫生和兽医问题。在多基因座病原体进化的框架内,禽流感高致病性毒株的出现需要某些抗原类型在获得多碱基切割基因座(与抗原决定簇不同)时增加传播性,从而增加致病性。对于其他抗原类型,它们的低致病性对应物更成功,因此当宿主免疫格局变化时,这种抗原类型更受青睐。考虑到宿主的寿命,我们可以得出这样的结论:高致病性毒株可能会在短寿鸟类中定期出现,但在长寿鸟类中出现的频率较低[27]。

在这种情况下,不同寿命物种之间的接触可能会引发先前被抑制的高致病性毒株的出现。为防止出现这种情况,应审慎限制会使鸟类长期接触的耕作方法

在人类流感中发生毒力变化的另一种途径是通过抗原转换(antigenic shift过程,即一种新的谱系侵入,有时取代目前流行的亚型。由于这些谱系是通过禽流感、猪流感和人类流感基因的重新组合产生的(猪通常充当“混合容器”),因此很难预测在发生新的流感大流行时,内在毒力会发生什么变化。然而,一种新的毒株或亚型是否会造成大量死亡,不仅取决于其固有的毒力,还取决于宿主群体的免疫状态,如下节所述。

(未完待续)

原文全文链接:

Gupta S. (2024) Darwin review: the evolution of virulence in human pathogens. Proceedings of the  R.oyal society. B (英国皇家学会学报) 291( 2016): 20232043. 14 February 2024,https://doi.org/10.1098/rspb.2023.2043 

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1 郑永军

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