狂犬病毒|病毒要跨物种传播,需要什么条件( 二 )
病毒储存宿主和接种的物种之间的系统发育距离增加,似乎缩短了发病期的持续时间 。这种增加的毒力将意味着,在关系更遥远的亲戚之间发生跨物种感染后,进一步传播变得越来越不可能 。这与先前的研究一致,即狂犬病毒在北美蝙蝠中成功转移的数量随着系统发育距离的增加而减少(13) 。
由于狂犬病毒一般通过抓咬传播,唾液中排出的病毒数量将影响零号病例传播的概率 。此外,我们观察到的病毒剂量的总体强效应表明,转移到继发性病例的病毒数量将是继发性病例疾病进展的主要决定因素,从而可能在新的宿主群体中进一步传播 。这种对后续传播的影响很可能是非线性的,在非常高的剂量下可能产生递减效应 。然而,值得注意的是,与已建立的狂犬病毒储存宿主相比,非储存宿主的唾液腺中的病毒滴度往往较低,这可能解释了为什么尽管病毒经常溢出到其他物种,但仍局限于相对较少的储存宿主(11) 。我们的结果也提供了非储存宿主较短潜伏期期的初步证据 。已知狂犬病毒的储存宿主和其他物种之间的这些差异背后的确切机制仍然无法解释,但可能在进化上是保守的,因为在我们的分析中在系统发育上关系较近的物种的病毒释放水平也明显地相近 。
总的来说,我们的结果表明疾病的进展速率的适应是与单个宿主物种相匹配的 。迄今为止,对狂犬病毒宿主转移的研究未能发现病毒基因组中在宿主适应过程中持续变化的位点(12,20,34) 。这就提示宿主的适应可以通过多种分子变化来实现(34),如果需要平衡疾病进展使其有可能继续传播,这种情况确实存在 。在一些宿主-病原体系统中,这种适应的原因是两种选择之间的权衡,一种选择是更快的生长以最大限度地增加病毒载量,从而增加感染,另一种选择是减少宿主损伤(毒力)以最大限度地增加传播机会(35,36) 。相比之下,我们观察到唾液腺滴度与潜伏期之间的正相关关系,这意味着较慢的宿主损伤导致更大的传染性 。反过来,这表明在更快的复制和/或传播(加速疾病进展)和通过功能神经通路到达唾液腺的能力之间存在权衡 。潜伏期持续时间和唾液腺病毒滴度之间的相关性部分受到剂量的调节,这一观察结果支持了这种权衡,高剂量的病毒会同时降低两者 。
这里分析的实验数据为跨物种传播后的零号感染的动力学提供了一个独特的观点 。通过揭示剂量、宿主之间的生理差异、疾病进展和病毒释放之间的复杂联系,我们的分析使我们更接近于能够建模和预测疾病出现和宿主转移的过程 。受控感染的大数据集进一步使我们能够获得所有观察到的种内和种间传播组合的疾病进展参数分布,可直接用于未来建立狂犬病传播动力学模型(37) 。值得注意的是,这里观察到的一些影响最终被高的病毒剂量所遮盖;所有实验的中位剂量为12,679只小鼠的中位致死剂量[LD 50]),未来的感染研究应致力于使用更接近自然暴露的剂量 。在跨物种传播之后,狂犬病毒在亲缘关系较远的物种中表现出更强的毒性(即更迅速地死亡),以至于传播的机会可能显著减少 。与此同时,宿主生理特征(包括与系统发育相关性较弱的特征,如体温)的错配,可能改变感染能力和疾病进展,从而影响进一步传播 。因此,出现的情况是零号感染中潜在的毒力不匹配,这可能能部分解释为什么狂犬病毒尽管有能力感染所有哺乳动物并经常参与跨物种传播事件,但该病毒仍局限于相对较少数量的物种特异性的持续传播循环 。
跨物种传播的决定因素一直是密集研究的主题(5-7),而接下来的主题,即在感染初期发生的能决定继续传播的可能性的因素,则相对来说极少进行探索 。我们的结果表明,跨物种感染实验的荟萃分析提供了调查这一过程的可控手段 。将这种分析扩展到其他病毒,可能使我们能够确定预测跨物种传播结果的一般规则 。需要做更多的工作来了解影响暴露后感染概率的宿主特征,宿主内部驱动毒力改变的机制,以及疾病进展和病毒释放差异的流行病学后果 。我们的发现表明,理解这些机制至关重要,可用于预测哪些跨物种暴露最可能导致狂犬病毒和其他更多的人畜共患疾病向未来宿主的转移 。
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