第二节 病毒特性
一、理化特性
与其他流感病毒一样，禽流感病毒受到外界物理化学作用的影响，会出现相应的变化，如失去感染性。通过冻融或脂溶剂可以破坏禽流感病毒的包膜、通过控制环境pH值和温度可以使病毒蛋白质变性，也可以通过变性剂或射线损伤病毒核酸等。通过适当地调节与控制理化因素，可对病毒分离、疫苗制备等方面产生影响。
1．物理特性
（1）温度：禽流感病毒属于包膜病毒，比无包膜病毒更不耐热。因此在一般条件下，禽流感病毒的热稳定性较差。其活性丧失的先后顺序依次为感染性、NA活性、HA活性。禽流感病毒可在低温潮湿的条件下存活很长时间，尤其在粪便中，其传染性在4℃可保持30～50天，在20℃可保持7天。但是从感染宿主的鼻腔分泌物或粪便中排出时，由于受到包裹着的有机物的保护，禽流感病毒对外界的温度反应不敏感，对温度的抵抗力大大增加。因此，需要尽快处理可能污染的排泄物或分泌物。新型H7N9病毒在100℃条件下加热2分钟或65℃加热30分钟即可灭活，在4～40℃病毒感染性较低，在-10℃至-40℃条件下可保存60天，但会丧失红细胞凝集活性，-70℃可保存数年，冷冻干燥后4℃可长期保存。
（2）pH：多数病毒的pH值在5～9范围，禽流感病毒也不例外。在强酸强碱条件下易失活，因此可以根据这种特性，利用酸性或碱性消毒剂对实验室污染物品进行消毒。
（3）射线：阳光直射40～48小时可灭活禽流感病毒。这是因为禽流感病毒对紫外线敏感。紫外线可以引起病毒核酸中核苷酸结构形式变化，影响其复制，破坏其感染力、NA活性和HA活性。由于X射线和γ射线可使得禽流感病毒核酸链发生断裂，因此这些射线也可以灭活病毒。
2．化学特性
禽流感病毒对乙醚、氯仿和丙酮等有机溶剂敏感。通常采用20%乙醚4℃处理2小时可以裂解病毒而不影响其血凝滴度。常用的消毒药剂，如烯酸、卤素化合物、福尔马林、氧化剂、十二烷基磺酸钠（SDS）重金属离子等，均可将其灭活。用某些蛋白酶，如胰凝乳蛋白酶，处理禽流感病毒可使其感染性和血凝活性全部丧失。
二、分子特性
禽流感属于正粘病毒科甲型流感病毒属。该病毒基因组由8个分节段单股负链RNA组成，编码8种结构蛋白（HA, NA, NP, M1, M2, PB1, PB2和PA）和2种非结构蛋白（NS1和NS2）。研究人员基于该病毒的8条片段，分析了其基因组信息和蛋白质序列。
1．聚合酶蛋白PB2
由PB2节段编码的聚合酶蛋白PB2是病毒RNA聚合酶的组分之一，参与禽流感病毒信使RNA的成熟。即在转录的起始阶段，可以识别并与宿主细胞RNA的5’帽状结构结合，参与帽状结构的切割。研究发现，禽流感PB2氨基酸位点中存在关键替代位点，如E627K和D701N，两者均可导致禽流感病毒在哺乳动物细胞MDCK（犬肾细胞）中较好地复制生长，提示这两个位点在决定禽流感病毒的宿主范围方面起着重要作用。其他氨基酸替换位点，如T271A, Q591K等也具有与E627K等类似的作用。目前，只在高致病性禽流感H5N1病毒的PB2片段中检测到同时存在E627K和D701N突变的现象，Gao等认为该现象对禽流感病毒传播的有效性具有重要作用。
2．聚合酶蛋白PB1
聚合酶蛋白PB1是病毒RNA聚合酶的组分之一，参与病毒信使RNA合成起始后的片段延伸。研究发现PB1节段氨基酸序列中H99Y与I368V位点替换可使禽流感H5N1亚型在雪貂中复制生长。H7N9病毒中I525V替换的存在可以促进新型H7N9病毒在宿主细胞中的生长。PB1核酸节段中存在另一开放阅读框，编码PB1-F2蛋白，可以导致线粒体中的细胞凋亡。其中D66S替换位点与H5N1亚型在小鼠模型中毒力的增加相关。
3．聚合酶蛋白PA
同前两个节段编码的蛋白质成分类似，聚合酶蛋白PB1也是病毒RNA聚合酶的组分之一。目前的研究发现在新型人感染H7N9禽流感病毒中PA氨基酸片段中存在三个替换位点V100A、K356R和S409N，可以使病毒在人细胞中聚合酶活性增加，而在禽类细胞没有这一作用，提示这些氨基酸与病毒和哺乳动物的适应性相关。
4．血凝素蛋白HA
血凝素蛋白HA由禽流感病毒第四节段编码。迄今已经发现16种不同的HA亚型（H1～H16）。该节段是所有禽流感核酸节段中变异速率最快的基因片段之一。由于该节段编码的蛋白质主要决定禽流感病毒的抗原性和致病性，因此成为该病毒研究频率最高的基因。
HA作为禽流感病毒中最关键的蛋白之一，具有三种主要的功能：
（1）该蛋白是由三条糖蛋白链以非共价键形成的三聚体，可以形成一个口袋，与敏感细胞表面的唾液酸受体结合，介导病毒包膜与宿主细胞膜的融合。
（2）基于该节段编码的蛋白和鸡等动物或人的红细胞表面唾液酸受体结合出现血凝现象，可通过血凝试验检测样本中是否含有包括禽流感病毒在内的流感病毒。
（3）由于HA是病毒节段中最重要的抗原之一，因此其可诱导宿主产生中和抗体，刺激宿主产生体液免疫；刺激宿主产生细胞免疫应答，产生细胞毒性T淋巴细胞；抑制病毒与鸡等动物或人红细胞的凝集，因此可以通过血凝抑制试验测定机体是否产生了抗病毒抗体，以及鉴定病毒亚型。
HA原始肽链HA0是否可以被裂解成HA1与HA2是禽流感病毒感染细胞的先决条件，也是决定病毒致病力的主要因素。HA1具有与宿主细胞受体结合的特性，而HA2是参与和宿主细胞膜融合的重要亚单位。如果HA在其裂解位点附近有多个碱性氨基酸，如精氨酸、赖氨酸、组氨酸，而且容易被切割形成HA1与HA2，提示该毒株极有可能为高致病力毒株。禽流感病毒H5N1亚型同时具有上述这两个特点，而且该病毒的临床症状与流行病学信息也表明H5N1属于高致病性病毒。最新鉴定的人感染H7N9禽流感病毒HA基因中，HA的裂解位点333～340的氨基酸序列PEIPKGR*G中只存在一个精氨酸，因此该病毒在禽类中属于低致病性病毒，而流行病学观察也表明，感染该病毒的禽类未出现明显症状。
由于普通禽流感病毒和人流感病毒具有很强的受体识别特异性，分别能与各自宿主唾液酸α-2,3Gal和α-2,6Gal受体分子结合而感染各自的宿主细胞，这种受体识别特异性是流感病毒在禽和人之间跨种属传递的主要障碍。新型H7N9病毒的HA与PA片段上的若干氨基酸替换提示该病毒可以与人受体α-2,6Gal结合，如Q226L与G228S等，表明在基因型上该病毒可以有效地感染人类。
5．核衣壳蛋白NP
核衣壳蛋白是一种单体磷酸化的多肽，与病毒核酸一起组成核酸核蛋白体，使其免受RNase作用，与RNA聚合酶构成禽流感病毒的核心成分。该蛋白是划分流感病毒甲型、乙型和丙型的重要依据之一。核蛋白分子至少具有3个独立的抗原位点，是细胞毒性淋巴细胞识别的主要抗原。核酸核蛋白体是RNA转录酶的成分，因此该蛋白在基因组转录和复制时有着关键作用，并参与病毒粒子的形成。
6．神经氨酸酶NA
神经氨酸酶NA是禽流感病毒除HA外另一重要表面抗原，在包膜上呈蘑菇状突起，可以水解细胞表面受体特异性糖蛋白末端的N-乙酰基神经氨酸，有利于病毒的成熟、释放，继而感染新细胞，有助于病毒在宿主体内的扩散。该蛋白是抗病毒药物神经氨酸抑制剂的作用靶点。由于其具有抗原性，因此能诱导宿主产生抗体，但是该抗体不能中和流感病毒。该蛋白与HA一样具有亚型特异性而且抗原变异频率较高。人感染H7N9禽流感病毒在该节段氨基酸序列294位点上未发生替换，说明该病毒仍对奥司他韦等神经氨酸抑制剂敏感。序列分析结果显示禽流感H5N1与H7N9病毒的NA氨基酸序列在69～73位置均存在5个氨基酸缺失，提示可能与病毒从野鸟体内转移至陆生家禽体内这一过程相关。
7．基质蛋白M
禽流感基因节段7可形成3种信使RNA：编码M1蛋白、M2蛋白与9个氨基酸残基的肽段。上一节提到M1蛋白是型别特异性抗原之一，也是流感病毒分型的依据之一。该蛋白是病毒颗粒的主要成分之一。研究表明，M1蛋白在流感病毒形成和出芽过程中起着关键作用，即帮助新生成的核酸核蛋白体离开细胞核进入细胞质。由于其诱生的抗体不存在中和病毒的能力，所以不具有保护作用。研究表明在新型H7N9病毒M1氨基酸序列中存在N30D与T215A两个替代位点可以导致病毒毒力在小鼠体内增强。M2蛋白为包膜蛋白，具有离子通道活性，通过调控高尔基体内的酸碱值影响病毒进入及感染宿主细胞。该蛋白是抗病毒药物金刚烷胺的作用靶点。研究表明感染人和禽的新型H7N9病毒的M2节段氨基酸序列均在31位点发生S31N替换，提示新型H7N9病毒对金刚烷胺不敏感。
8．非结构蛋白NS
该节段基因NS编码非结构蛋白NS1和NS2两段肽段。感染早期NS1被大量合成，而NS2在后期才会被合成。NS1蛋白参与信使RNA的合成，具体作用为：抑制成熟信使RNA出核；抑制前体信使RNA拼接；通过螯合双链RNA而抑制双链RNA激活蛋白激酶的活性。研究表明新型H7N9病毒的NS1存在P42S的替换，可以使得病毒毒力在小鼠体内增强。NS2可以帮助核酸核蛋白的核输出，与病毒信使RNA的合成和拼接非结构蛋白功能相关。