H5N1气管插管途径感染恒河猴模型

禽流感依据其对禽类的致病能力大小可以分为三个程度：高致病性、低致病性和无致病性。其中高致病性禽流感包括H5和H7 两个亚型。但并非所有的H5 和H7 都是强毒株。人高致病性禽流感是由高致病性禽流感病毒某些亚型的毒株引起的人急性呼吸道传染病。由H5N1亚型禽流感引起的症状较重，病死率高。1997年，香港一名3岁的男童因感染禽流感而死亡，在随后的几个月中，共有18个人感染禽流感病毒，其中6人死亡。之后相继有H9N2、H7N7亚型禽流感感染人类和 H5N1 亚型再次感染人类的报道,禽流感与人禽流感的关系开始倍受关注。2003年12 月中旬开始至今,朝鲜、越南、泰国、韩国、日本和中国等10 余个亚洲国家先后暴发H5N1高致病性禽流感疫情,并且再越南、泰国、柬埔寨以及印度尼西亚出现了人感染高致病性禽流感病毒病例。据最新资料报道，世界卫生组织已证实泰国、越南和柬埔寨以及印度尼西亚自2004年1月起截至到2005年8月20日共有112人感染，其中导致57人死亡。而H7N7感染引起的症状相对较轻仅以眼角结膜炎和轻微的呼吸道症状为主。追溯历史，有报道的第一次禽流感感染人的事件发生在上个世纪的70-80年代的几例以自限性结膜炎为临床特征的H7N7感染病患。最近的一次发生在2003年荷兰一家农场有近80名工人及家属被确诊为H7N7感染,他们以眼部感染和呼吸道症状为主,其中一名兽医死亡,他的家人未接触病禽但也被证实H7N7感染。这起事件具有有限的人传人的证据。

禽流感病毒感染患者临床表现及致病机制

H5N1禽流感病毒感染的潜伏期一般为2～4天，平均3天。发病前1天就开始排毒，排毒时间儿童比成人长，免疫抑制者排毒可长达一个多月。临床表现为急性起病，早期表现类似一般流感。主要为发热，体温大多持续在38℃以上，热程1～7天，一般为3～4天，可伴有流涕、鼻塞、咳嗽、咽痛、头痛和浑身不适。少数患者可有恶心、腹泻、稀水样便等症状。重症患者病情发展迅速，可出现肺炎、急性呼吸窘迫综合征、肺出血、胸腔积液、全血细胞减少，肾功能衰竭，败血症、休克及Reye综合征等多种并发症。

非人灵长类实验动物以其具有与人类最为相似的生理结构和免疫学应答，已被用作禽流感感染动物模型，但有文献报道该模型对H5N1病毒的敏感性较低，不能完全模拟人类重症患者的发病特征。考虑到感染途径最有可能影响感染效果，本研究探索应用气管插管的新式感染H5N1病毒方法感染恒河猴，旨在改良以往模型的低敏感性，并密集动态检测病毒在体内的分布，为深入研究禽流感发病机制，筛选有效疫苗和治疗药物提供一个良好的技术平台。

恒河猴年龄5岁，雄性，2只。H5N1、H1N1 和季节性流感病毒抗体经检测均呈阴性。实验前恒河猴麻醉后将体温芯片植入其颈部后方、肩胛骨上方的背中线位置，每天用数据收集器扫描芯片来测量猴的体温。实验的观察期为5天。皮下植入体温芯片用于监测体温、体重变化。每日观察食蟹猴临床症变化，在感染后第5天处死动物，取组织样本用于监测病毒复制动力曲线和动物感染后组织炎症反应检查。

1.恒河猴感染后临床表现

感染后第2天恒河猴摄食量开始减少、自主活动减少。感染后第1天体温达到峰值，第3天时回落至正常范围，除以上症状外恒河猴未出现其他明显临床表现(图1) 。

2. 病毒分离和载量的检测

鼻灌洗液和咽拭子的病毒分离和核酸载量检测结果: H5N1感染1d后，每天采集鼻灌洗液和咽拭子至第7天，病毒培养鼻灌洗液除第4、5天为阴性结果外，其余均为阳性。咽拭子除第7天为阴性外第1～6天均为阳性(表1) 。病毒阳性的细胞形态表现为: 肿胀圆化，细胞间隙增大，细胞核固缩或破裂，细胞部分或全部脱落，血凝实验中红细胞也发生凝集现象。病毒载量结果显示鼻灌洗液及咽拭子于感染后第1天载毒最高，此后逐渐下降(表2)。

血液的病毒分离和核酸载量检测结果: 恒河猴感染H5N1 病毒前2d 及感染后第3、5和7天静脉取血，002号恒河猴在感染后第3天血液中H5N1病毒分离成阳性，血凝实验复检结果一致。核酸载量也达104 copies/mL( 表3)。

组织器官的病毒分离和核酸载量检测结果:H5N1 感染后第3天和第7天各安乐一只恒河猴，剖取支气管淋巴结、肠淋巴结、鼻甲、心、肝、脾、肺、肾、肠、气管、脑组织进行病毒分离和核酸载量检测。除肺组织外，在恒河猴的心，气管，脑，肝，肾，肠多处组织器官中也能分离到H5N1 病毒(表4) ，血凝试验复检结果一致。病毒载量检测结果显示，所取组织中均存在高达105～107 copies/g的H5N1核酸拷贝(表5) 。

恒河猴感染H5N1 病毒前2 d及感染后第3、5、7天采静脉血，进行血常规检测，结果如表6所示。感染后与感染前相比恒河猴白细胞数及淋巴细胞数下降，其他指标均无明显变化。

CRP基因敲除小鼠和人CRP转基因小鼠在赛业（苏州）生物科技有限公司模式动物研究中心完成，该中心具有符合国际标准的动物模型制备相关完备监督管理制度。动物的繁殖及感染模型评估在中国疾控中心动物中心完成，所有操作在SFP级别下遵守二级生物安全管理规定进行，实验动物尸体实行无害化处理，对生态环境无影响。

H5N1禽流感动物模型现状

到目前为止，已经报道有2种非人灵长类动物（恒河猴、食蟹猴）和4种啮齿类动物（大鼠、小鼠、田鼠、沙鼠），雪貂、家猫以及鸡、鸭等禽类可以作为H5N1禽流感病毒动物模型用于实验研究。低致病性H5N1禽流感病毒可以通过适应建立鼠肺适应株感染小鼠建立小鼠模型。非人灵长类动物通过鼻腔吸入较难感染，通常需要借助辅助器材进行定位感染，动物感染后体征变化不显著，肺组织出现局灶性病变。

前期研究显示雪貂的受体分布情况与人极为接近，呼吸气道长，上下呼吸道分腔明显是流感病毒研究最为理想的动物模型，缺点是雪貂受物种特异性限制缺乏相应的检测试剂。小鼠对多种流感病毒敏感，一直被选择作为流感病毒研究的动物模型，不仅有完备的检测试剂，还有相应的基因敲除、转基因小鼠可用于机制方面的研究。早期研究曾在多种非人灵长类动物中（非洲绿猴、Pata猴、猪尾猴、食蟹猴）检测到血清抗体阳性，并推测猴群感染病毒参与了流感大流行。研究发现非人灵长类动物感染禽流感病毒后的临床改变、病理变化、抗原分布都与人类存在一定差异，研究结果显示其对流感病毒敏感性较雪貂、小鼠低。至今没有直接证据表明非人灵长类动物的受体分布情况与人接近。恒河猴中研究局部肺组织损伤机制不仅与巨噬细胞有关，在研究抗补体机制中还应考虑PAMP的参与，NF-κB 等炎症信号途径的作用，这些研究在非人灵长类中受到一定限制，目前小鼠可以提供多方面抗补体机制研究。

1 受体比较

1) 人呼吸道上皮受体分布情况：α-2，6连接唾液酸糖蛋白受体主要分布在鼻粘膜上皮细胞, α-2，3连接唾液酸糖蛋白受体分布在鼻旁窦、咽、气管、细支气管上皮上。在终端呼吸性细支气管上皮细胞也表达α-2，6连接唾液酸糖蛋白受体。α-2，3连接唾液酸糖蛋白受体出现在呼吸细支气管与肺泡交界的无纤毛立方细支气管细胞上，部分肺泡壁细胞表达这种受体，这种细胞为肺泡Ⅱ型细胞。病人感染H5N1禽流感病毒后，病毒主要分布在肺泡Ⅱ型细胞内。

2) 雪貂除了气管中极少数杯状细胞既表达α-2，3SA受体又α-2，6SA受体，其上下呼吸道受体分布与人极为相似，小鼠多表达α-2，3SA受体，α-2，6SA受体较少，曾局限的认为小鼠较适合用于α-2，3SA受体结合的病毒研究，后有研究发现受体特异性并不影响某些病毒对小鼠的致病力和复制能力。

3)有研究显示通过体外实验证实非洲绿猴上皮细胞与人类流感病毒和禽类流感病毒都有较好的结合能力，与人类上皮细胞的结合能力接近。缺乏实验证据显示其受体与人类受体分布相似度。

2 感染途径比较

1) 小鼠、雪貂通过轻微麻醉后，以吸入式方式感染，感染方式与人极为接近。

2) 恒河猴、绿猴、食蟹猴等需要以环甲膜穿刺、支气管镜定位感染等方式进行感染，感染途径与自然感染途径差别较大，感染效果通常会出现肺组织局域性灶状感染，与吸入性感染方式产生的病变程度、范围存在一定差别。

3 感染后症状

1) 部分禽流感病毒在猴上皮细胞中复制受限或者发生不同程度的衰减。例如禽来源的H2N2病毒不能感染猴，H5N1高致病性禽流感病毒需要以高出雪貂感染剂量103倍的剂量感染猴，仍不致死，仅产生一过性体温升高。

2) 几乎所有禽流感病毒都能够在雪貂中成功复制，并产生临床可观察的改变，例如体温升高、体重下降、喷嚏、流涕、精神萎靡甚至死亡。

3)H5N1禽流感病毒感染小鼠后出现严重的肺炎，除呼吸道以外还在脑、脾、肝等组织中发现病毒抗原，并在脑组织中出病理改变，猴感染后在呼吸道以外的组织中未发现病毒抗原。