P. LÁNY, K. ROSENBERGOVÁ, Z. POSPÍŠIL
Fakulta veterinárního lékařství Veterinární a farmaceutické univerzity Brno
Veterinářství 2009;59:616-619.
SOUHRN
P. Lány, K. Rosenbergová, Z. Pospíšil: Influenza prasat a její zoonotický potenciál – review.
První hromadná onemocnění prasat s typickými příznaky influenzy byla popisována v USA souběžně s pandemií Španělské chřipky v letech 1918 – 1920. Původcem současných infekcí v chovech prasat jsou influenzové viry H1N1, H1N2 a H3N2 rozdílného původu v závislosti na geografické lokalitě. Od dubna 2009 se po světě šíří pandemický virus A/H1N1 2009. V chovech prasat byl však nový pandemický virus zjištěn pouze po infekci od nakažených lidí. Pandemický virus je schopen vyvolat onemocnění prasat i krůt.
SUMMARY
P. Lány, K. Rosenbergová, Z. Pospíšil: Pig influenza and its´ zoonotic potential – a review.
The first mass diseases of pigs with typical clinical symptoms of influenza were described in the USA with pandemic Spanish flu simultaneously during the years 1918 to 1920. The etiological agents of recent infections in swine herds present H1N1, H1N2, and H3N2 influenza viruses that are of different origin in dependence on geographical locality. A new pandemic virus A/H1N1 2009 has spread in the world since April 2009. In pig breeds, this virus has been detected after infection with affected people only. This virus is able to induce disease in both pigs and turkeys.
Úvod
Nový pandemický virus A/H1N1 2009 se z amerického kontinentu velmi rychle rozšířil do ostatních částí světa. Jeho původ je zatím zahalen tajemstvím. Pro obsah segmentů ribonukleových kyselin pocházejících z virů influenzy prasat se ujal název prasečí chřipka, přestože žádný takový virus nebyl v populacích prasat zachycen. Předci tohoto pandemického viru jsou však známi. Jsou to viry influenzy prasat a to jak severoamerické, tak euroasijské virové linie.
Historie influenzy prasat
Influenza prasat byla poprvé popsána souběžně s pandemií influenzy lidí v letech 1918 – 1919 v USA. Prasata jsou také spjata s historicky prvním průkazem virového původu influenzy, když Shope v roce 1930 přenesl nákazu ultrafiltrátem nosního sekretu z nemocného prasete na zdravé.1 Virus influenzy etablovaný od té doby v chovech prasat v USA je dodnes nazýván klasickým virem influenzy prasat H1N1 a byl v USA dominantním původcem influenzy až do 90. let minulého století. Exportem prasat z USA se nákaza později rozšířila i na další kontinenty.2
Virus influenzy
Virus influenzy je složen z vnitřních a povrchových proteinů. Vnitřní proteiny mají různé funkce. Matrixový protein (M) je rodově specifický a spojuje nuklekapsidu s obaly viru. Nukleokapsida je tvořena také rodově specifickým nukleoproteinem (NP) a nukleovými segmenty RNA. Polymerázy A, B1 a B2 (PA, PB1 a PB2) jsou enzymy důležité při tvorbě nových virů. Jejich složení ovlivňuje replikaci a virulenci viru u různých živočišných druhů.3
Povrchové proteiny hemaglutinin (HA) a neuraminidáza (NA) jsou důležité jak při navazování viru na buňky (HA), tak při jeho uvolňování (NA). Důležitou vlastností je indukce tvorby virusneutralizačních protilátek po infekci.1 HA, který má 16 různých typů (H1 - H16),4 je ještě variabilní v rámci svých jednotlivých typů. Variabilita vzniká následkem změn jednotlivých aminokyselin (AMK), které zvýhodňují nové linie viru před předchozími. K těmto změnám dochází vlivem velkého počtu generací viru v hostitelském organizmu, kdy ptačí H1 je jiný než prasečí H1 a ten je zase jiný než lidský H1. To vede také k tomu, že hemaglutinin H1, influenzového viru lidského původu z roku 1919 je velmi odlišný od H1 z roku 1978 či ze současnosti. Takové změny se nazývají antigenním driftem. Podobné, i když méně variabilní je to s neuraminidázou, která má pouze devět typů (N1 – N9).
Po infekci influenzovým virem vznikají protilátky proti jednotlivým virovým proteinům. Pouze protilátky proti povrchovým proteinům, zvláště proti hemaglutininu, mají ochranný vliv. Chrání však pouze proti variantě, která způsobila infekci, či jí byla velmi příbuzná.1
Tvorba všech uvedených proteinů je kódovaná úseky ribonukleové kyseliny (geny) rozdělených do osmi samostatných segmentů. Každý segment kóduje jeden nebo více proteinů. Pokud se buňka infikuje současně dvěma různými influenzovými viry, může při vytváření nových virů dojít k záměně některých segmentů RNA a vznikne kříženec. Pokud se tak stane u segmentů pro povrchové proteiny, například mezi H5N1 a H3N2, tak může vzniknout úplně jiná kombinace hemaglutininu a neuraminidázy – třeba H5N2. Změny tohoto typu se nazývají antigenním shiftem. Proti takovým virům nebývá populace imunní a v případě dobré adaptability nového viru na hostitele se infekce velmi rychle šíří.5
Původ influenzových virů prasat a jejich výskyt
Původní virus influenzy prasat je v současné době označován jako klasický virus influenzy prasat H1N1 a jeho rodokmen sahá až k pandemickému viru Španělské influenzy. Tento virus se v průběhu několika desítek let adaptoval na prasata natolik, že se již příliš neměnil a byl dominantním u prasat v USA až do 90. let minulého století.6
V Evropě byl v rozmezí 30. a 40. let popsán podobný virus influenzy prasat H1N1, který měl původ v lidském viru z 30. let. V chovech prasat se však dále nevyskytoval. Na konci 70. let byl při importu prasat z USA zavlečen do Itálie virus klasické influenzy prasat H1N1, který se rozšířil a byl v evropských chovech nalézán až do konce 80. let. Infekce tímto virem probíhá s běžnými příznaky influenzy prasat.2
Influenza v lidské populaci
Zatímco u prasat se po několik desetiletí vyskytoval pouze virus H1N1, v lidské populaci došlo v roce 1957 k jeho nahrazení pandemickým virem H2N2, původcem takzvané Asijské influenzy. Tento virus měl většinu genů vnitřních proteinů z původního viru H1N1, ale geny pro povrchové proteiny (hemaglutinin H2 a neuraminidázu N2) a vnitřní protein PB1 byl ptačího původu. U kterého živočišného druhu došlo k záměně genů, není doposud známo.
V roce 1968 vznikl nahrazením genu pro hemaglutinin (H3) a genu vnitřního proteinu PB1 viru H2N2 (opět ptačími geny) pandemický virus H3N2. Je znám jako původce Hongkongské influenzy a z lidské populace vytlačil svého předchůdce H2N2.1
Na konci 70. let se v lidské populaci opět objevil virus H1N1, který byl zcela shodný s virem H1N1, který byl u lidí do roku 1956. Oproti předchozím pandemiím nenahradil nový virus H1N1 předchozí virus H3N2, ale oba dále způsobují infekce lidí po celém světě.5 Přitom u nich dochází k antigenním driftům, které nutí výrobce vakcín nahrazovat vakcinační kmeny novými variantami v intervalech tří až deseti let. V některých zemích se ještě objevili jejich rekombinanty H1N2, které však nejsou významnými původci influenzy lidí.
Virus humánní influenzy H2N2 nezpůsoboval onemocnění prasat. Od 70. let je průběžně nalézán virus H3N2 i u prasat, ale onemocnění nemá výrazný průběh a často zůstává nepoznáno. Virus H1N1 lidského původu se ojediněle dostává i do chovů prasat, kde většinou nepůsobí zřetelné onemocnění.2
Průběh klinického onemocnění prasat
Onemocnění influenzou prasat probíhá ve dvou formách. Při zavlečení nákazy do protilátkově prostého chovu vzniká většinou forma epizootická, která začíná horečkou provázenou nechutenstvím a ulehnutím. Přidává se výtok z rypáku, slzení, ztížené dýchání a kašel. Onemocnění se v závislosti na velikosti chovu velmi rychle rozšíří po jednotlivých halách, obvykle za dva až čtyři dny. Postiženo je až 100% zvířat, ale úhyny jsou minimální. Vlastní onemocnění trvá tři až pět dnů a prasata se začínají rychle uzdravovat. Do sedmi až deseti dnů dojde k úplnému uzdravení. U některých kusů se vlivem druhotné infekce různými bakteriemi onemocnění prodlužuje. Ztráty jsou hlavně způsobeny snížením přírůstků po dobu onemocnění.7
Druhá forma influenzy prasat spadá do tzv. PRDC (komplex respiračních onemocnění prasat), kdy průběh onemocnění nepřipomíná influenzu a pokud na tuto infekci není vyšetření cíleně zaměřeno, uniká pozornosti.2
Vznik pandemických virů
Vystává otázka, u kterých živočišných druhů se rodí nové influenzové viry, které dávají vzniknout pandemiím. Jsou to ptáci, prasata nebo samotní lidé? Vzhledem k tomu, že u člověka nebyly dříve nacházeny viry influenzy ptáků, odborníci se domnívali, že onou mixážní nádobou jsou prasata. U prasat jsou vedle jejich vlastních influenzových virů nacházeny také viry influenzy lidí nebo ptáků či jejich rekombinanty. Hypotézu podpořil i nález receptorů v dýchacích cestách prasat, na které se mohou přichytit jak savčí, tak i ptačí influenzové viry.8 Obrácená cesta přenosu influenzových virů z prasat na člověka byla také prokázána, když byly ojediněle nacházeny viry influenzy prasat u klinicky nemocných lidí. Tyto nálezy se datují již od 60. let, a to jak v Evropě, kde byla onemocnění mírná,2 tak i v USA, kde probíhala onemocnění s těžkými příznaky, případně končila smrtí. Potvrzení přenosu virů influenzy ptáků H5N1 v Asii přímo na člověka ukázalo, že prase nemusí být mostem mezi ptačí a lidskou influenzou. To vedlo k obavám, že nový pandemický virus bude ptačího původu.5
Výskyt pandemického viru A/H1N1 2009 však znovu ukázal na prase jako na mixážní nádobu pro vznik pandemického viru. Kde je tedy původ nového pandemického viru?
Vývoj současného pandemického viru
Na konci 90. let byl v chovech prasat v USA objeven virus influenzy H3N2, který obsahoval segmenty RNA prasečího, ptačího i lidského původu. Došlo k jeho kontaktu s virem klasické influenzy prasat H1N1 a k následné záměně jejich segmentů RNA. Vznikly dva další subtypy virů influenzy:
1) Záměna se neprojevila antigenním shiftem (virus tedy zůstal pořád H1N1), avšak došlo k antigennímu driftu. To znamená, že drobná antigenní změna hemaglutininu vedla k tomu, že protilátky proti původnímu viru již nechránily proti nové linii H1N1
2) Záměna se projevila antigenním shiftem a vznikl subtyp H1N2
Nové viry se staly nejčastějšími původci influenzy prasat v USA v posledních deseti letech.9,10
Virus klasické influenzy prasat H1N1 byl příčinou onemocnění mnoha vojenských branců s jedním úmrtím v roce 1976 a způsobil v USA velkou paniku.11 Další ojedinělé případy způsobené tímto virem se objevovaly v průběhu 80. a 90. let, opět i s úmrtím. Po objevení se variant H1N2 a H3N2 byly i tyto viry nacházeny u jednotlivých případů influenzového onemocnění lidí s těžším průběhem.
Současný pandemický virus vznikl z trojité rekombinanty obsahující segmenty RNA pro PA a PB2 z ptačího viru americké linie, dále ze segmentu RNA pro PB1 z viru lidského H3N2 a ze segmentů RNA pro HA, NP a NS viru klasické influenzy prasat H1N1 doplněním segmentu RNA pro M a NA z viru influenzy prasat ptačího původu euro-asijské linie. Tím došlo k antigennímu shiftu na výsledný pandemický virus A/H1N1 2009.12 Došlo i k antigennímu driftu u HA, takže protilátky proti H1, které se vyskytují v chovech prasat v USA, již nemají schopnost neutralizovat nový pandemický virus.
Přesto, že nový pandemický virus influenzy A/H1N1 2009 je nazýván prasečí chřipkou, nejsou žádné informace o tom, že by byl tento virus v chovech prasat na americkém kontinentě nalezen.
Influenza v evropských chovech prasat a její zoonotický potenciál
V západní Evropě se začátkem 80. let objevil nový virus influenzy prasat H1N1. Tento virus vznikl adaptací viru influenzy ptáků H1N1 evropské linie v chovech prasat a nahradil klasický virus influenzy prasat importovaný do Evropy v roce 1976. Podobný virus se nachází i v chovech v Asii. Ten ale pochází z asijských ptáků. U prasat způsobuje běžné příznaky chřipky prasat. Přenos na člověka byl zaznamenán pouze v ojedinělých případech.2
V západoevropských zemích je v chovech prasat relativně vysoký výskyt jak viru influenzy prasat H1N1 ptačího původu, tak viru influenzy prasat H3N2 lidského původu, což má za následek jejich rekombinaci s následným antigenním shiftem. Nejdříve vznikl virus H3N2 s geny pro vnitřní proteiny z viru H1N1 ptačího původu, který později s virem lidské influenzy H1N1 způsobil vznik rekombinanty H1N2, která se začala šířit v západoevropských chovech prasat koncem 80. let. Infekce prasat těmito virovými variantami způsobují příznaky influenzy prasat, často s těžším průběhem.13 Žádný z těchto rekombinant nebyl nalezen u člověka.2
Oproti západoevropským zemím byly na území České republiky izolovány viry podobné klasickým virům influenzy prasat H1N1 na přelomu 50. a 60. let, kdy způsobovaly ekonomické ztráty při kolektivizaci zemědělství.14 Přenos na člověka byl zaznamenán pouze u jednoho laboratorního pracovníka.15
Viry H1N1 ptačího původu se na našem území začaly objevovat v 90. letech, pravděpodobně jako následky zvýšeného importu živých prasat ze západoevropských zemí a v současné době jsou hlavními původci influenzy prasat v našich chovech. Ojediněle jsou nacházeny i protilátky proti virům influenzy prasat H3N2 a H1N2. Podle našich nálezů ale dochází také k infekci našich prasat aktuálními viry influenzy lidí H3N2 i H1N1.16
Přenos zpět na prasata
Je nový pandemický virus přenosný zpět na prasata? Experimentální infekce provedené novým pandemickým virem ve Velké Británii a v Německu naznačily, že to možné je. U infikovaných prasat proběhlo lehké onemocnění s výtokem z rypáku, slzením a horečkou. Infekce se již sama přenášela na další prasata postupně přidávaná do experimentů. Nalezení pandemického viru v chovech prasat v Kanadě, Argentině, Austrálii a Velké Británii potvrdilo možnost zpětného přenosu z člověka na prase. V Kanadě nemocná prasata zlikvidovali, v Austrálii a Argentině je nechali uzdravit.17
Přenos z prasat na člověka
Prasata nakažená pandemickým virem mohou být zdrojem nákazy lidí, jak ukázalo onemocnění dvou úředních veterinárních lékařů v Kanadě. Onemocněli po návštěvě postiženého chovu.
Přenos na ptáky
V USA i v Evropě byly v předchozích letech zaznamenány ojedinělé případy infekce krůt virem influenzy prasat H1N1. Krůty jsou z domácí drůbeže nejvnímavější k infekci různými influenzovými viry. Onemocnění je provázeno snížením produkce vajec a postižením dýchacích cest. Nalezení pandemického viru ve dvou chovech krůt v Chile ukazuje, že i krůty jsou vnímavé na nový pandemický virus.17
Prevence šíření pandemického viru influenzy u prasat
Zamezení přístupu chovatelů a dalšího personálu s onemocněním dýchacích cest je důležitým krokem k zabránění infekce prasat viry influenzy lidí. Zvláště nyní, v době, kdy se pandemický virus začíná šířit i na území České republiky. V případě, že po kontaktu s člověkem nemocným influenzou onemocní i chovaná prasata, bude vhodné, po konzultacích s úředními veterinárními lékaři, používat ochranu dýchacích cest a nosních a očních sliznic všech lidí, kteří přicházejí do kontaktu s prasaty až do vyloučení infekce prasat pandemickým virem nebo do jejich úplného vyléčení.
Při experimentálních infekcích prasat pandemickým virem A/H1N1 2009 byl tento virus prokázán pouze v dýchacích cestách a jejich sekretech. Ani vysoce citlivé molekulárně biologické metody neprokázaly pandemický virus influenzy v krvi, což ukazuje na to, že onemocnění prasat je omezeno pouze na dýchací cesty a pandemický virus se nešíří do dalších orgánů.18
Literatura:
1. Nicholson, K. G., Webster, R. G., Hay, A. J. Textbook of influenza. Oxford; Blackwell Science 1998:578.
2. Kuntz-Simon, G., Madec, F. Genetic and Antigenic Evolution of Swine Influenza Viruses in Europe and Evaluation of their Zoonotic Potential. Zoonoses and Public Health 2009;56:310-325.
3. Wasilenko, J. L., Lee, C. W., Sarmento, L., et al.: NP, PB1, and PB2 viral genes contribute to altered replication of H5N1 avian influenza viruses in chickens, J Virol 2008;82(9):4544-4553.
4. Fouchier, R. A. M., Monster, V., Wallensten, A., et al.: Characterization of a novel influenza a virus hemagglutinin subtype (H16) obtained from black-headed gulls. J Virol 2005;79(5):2814-2822.
5. Webster, R. G. Influenza: An Emerging Disease. Emerging Infectious Diseases 1998;4(3):436-441.
6. Vincent, A. L., Lager, K. M., Ma, W. J. et al. Evaluation of hemagglutinin subtype 1 swine influenza viruses from the United States. Veterinary Microbiology 2006;118(3-4):212-222.
7. Buchta, J, Lany, P, Zizlavsky, M, Thurnvaldova, J, Pospíšil, Z. New outbreak of swine influenza in the Czech Republic. Acta Veterinaria Brno 2001;70(3):321-325.
8. Toshihiro, I., Nelson J., Couceiro, S. S. et al. Molecular Basis for the Generation in Pigs of Influenza A Viruses with Pandemic Potential. J Virol 1998;72:7367-7373.
9. Webby, R. J., Rossow, K., Erickson, G., Sims, Y., Webster, R. Multiple lineages of antigenically and genetically diverse influenza A virus co-circulate in the United States swine population. Virus Research 2004, 103(1-2)SI:67-73.
10. Olsen, C. V. The emergence of novel swine influenza viruses in North America. Virus Research 2002;85:199-210.
11. Gaydos, J. C., Hodder, R. A., Top, F. H. a kol. Swine Influenza A at Fort Dix, New Jersey (January-February 1976). Case Finding and Clinical Study of Cases. J Infect Dis 1977;136:356-362.
12. Smith, G. J. D., Vijaykrishna, D., Bahl, J. et al. Origins and evolutionary genomics of the 2009 swine-origin H1N1 influenza A epidemic. Nature 2009;459:1122-U107.
13. Brawn, I. H. The epidemiology and evolution of inluenza viruses in pigs. Vet Microbiol 2000;74: 9-46.
14. Harnach, R., Hubík, R., Chvátal, O. Isolace viru influenzy v ČR. Časopis čsl. veterinářů 1950;289.
15. Kluska, V., M. Macku, and J. Mensik: Demonstration of antibodies against swine influenza viruses in man. Cesk Pediatr 1961;16:408–414.
16. Lany, P., Pospisil Z., Buchta J., Zendulkova, D. Antibodies agianst human influenza viruses in pig population in the Czech Republic. In: Madec, F. and G. Cle´ment (eds), Zoopole Development; ISPAIA, Ploufragan, France, 2004:337.
17. OIE 2009, www.oie.int
18. Lange, E., Kalthoff, D., Blohm, U., et al. Pathogenesis and transmission of the novel swine-origin influenza virus A/H1N1 after experimental infection of pigs. J General Virol 2009; 90:2119–2123.
Adresa autora:
Doc. MVDr. Petr Lány, Ph.D.
Ústav infekčních chorob a epizootologie
Veterinární a farmaceutická univerzita Brno
Palackého 1 – 3
612 42 Brno
