Abstract

Virusul gripal aviar puternic patogen (HPAIV) din subtipul H5N1 provoacă o boală devastatoare la păsări, dar atunci când infectează accidental oamenii poate provoca moartea. Prin urmare, scăderea incidenței H5N1 la om trebuie să se concentreze asupra prevenirii și controlului infecțiilor păsărilor de curte. Strategiile convenționale de control la păsări de curte bazate pe supraveghere, eliminare, restricționarea circulației și aplicarea măsurilor de biosecuritate nu au împiedicat răspândirea virusului, în special în țările în curs de dezvoltare. Mai multe provocări limitează eficacitatea vaccinurilor pentru a preveni focarele de HPAIV H5N1 în țările endemice. Ar trebui încurajate abordări alternative și complementare pentru a reduce povara actuală a epidemiilor de H5N1 la păsări de curte. Utilizarea chimioterapiei antivirale și a compușilor naturali, citokinelor aviare, interferenței ARN, creșterea genetică și/sau dezvoltarea păsărilor transgenice necesită o evaluare suplimentară ca strategii integrate de intervenție pentru controlul HPAIV H5N1 la păsări de curte.

alternative

Abrevieri

1. Introducere

HPAIV H5N1 este responsabil pentru pierderile economice magnifice din industria păsărilor și reprezintă o amenințare gravă pentru sănătatea publică [7,8]. Măsurile de combatere a virusului la păsările domestice sunt primul pas pentru reducerea riscurilor de infecții umane [9,10]. Măsurile îmbunătățite de biosecuritate, supravegherea, eliminarea și restricționarea mișcării ca principii de bază pentru controlul epidemiilor HPAIV H5N1 la păsări de curte [11] nu au împiedicat răspândirea virusului din 1997 [12,13]. Recent, vaccinurile au fost introduse în unele țări în curs de dezvoltare ca un instrument major de control pentru a reduce impactul socioeconomic copleșitor al focarelor de HPAI H5N1 la păsările de curte [13]. Diferite tipuri de vaccinuri inactivate și, într-o măsură mai mică, sunt deja utilizate vaccinuri cu virusuri recombinante vii care scad vărsarea virusului, morbiditatea, mortalitatea, transmisibilitatea, cresc rezistența la infecție, scad replicarea virusului și limitează scăderea producției de ouă [2,14].

Prin urmare, ar trebui încurajată prezența unor noi strategii alternative și complementare care vizează diferite serotipuri/subtipuri/variante de derivare AIV. Această revizuire își propune să ofere o perspectivă asupra posibilelor abordări alternative pentru controlul AIV la păsări, în special împotriva subtipului HPAI H5N1.

2. Antivirale

2.1. Chimioterapie

Utilizarea agenților chimioterapeutici pentru controlul AIV la păsări de curte a fost studiată simultan imediat după descoperirea efectelor lor antimicrobiene [47,48]. Cu toate acestea, în ultimele trei decenii s-a acordat o atenție sporită antiviralelor utilizate în mod obișnuit, blocantului M2 și inhibitorilor neuraminidazei (NAI), în controlul virusurilor gripale umane care urmează să fie utilizate în eradicarea AIV la păsări.

2.1.1. Blocante M2 (Adamantanes)

2.1.2. Inhibitori ai neuraminidazei (NAI)

2.2. Antivirale naturale

2.2.1. Ierburi

Produsele nelimitate din plante conțin polifenoli, flavonoizi, alcaloizi sau lignani, în mare parte din medicina tradițională chineză, oferind promisiuni ca adjuvanți sau alternative la chimioterapia actuală anti-gripă [92,93]. În general, medicina complementară pentru tratarea sau prevenirea gripei sau a bolilor asemănătoare gripei la om pare a fi o practică culturală diferită de la o nație la alta [94,95,96]. specii de ierburi Nenumărate cu potențiale efecte inhibitoare asupra replicării virusurilor gripale folosind in - vitro metodele de cultură celulară și ouă embrionate sau in-vivo modele de șoarece au fost descrise în mod frecvent [97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123].

A fost studiat efectul imunoadjuvant al unor extracte din plante ca aditivi furajeri asupra răspunsului imun umoral indus de vaccinarea inactivată AIV la păsări. Administrarea orală de saponine stem și frunze de ginseng în apă potabilă sau Hypericum perforatum L. ca supliment alimentar a îmbunătățit semnificativ răspunsul anticorpilor serici la vaccinurile inactivate H5N1 sau H9N2 la pui [135,136,137]. Extractul de semințe Cochinchina momordica, planta de medicină chineză, atunci când este combinat cu un vaccin H5N1 inactivat ca adjuvant a crescut semnificativ răspunsul imun și creșterea zilnică în greutate a găinilor de două săptămâni [138]. Dimpotrivă, extractele din plante de Radix astragali, Radix codonopis, Herba epimedii și Radix glycyrrizae din apa de băut nu au îmbunătățit răspunsul imun al puiului la vaccinarea H5-AIV [139], la fel suplimentarea cu dietă cu pudră de usturoi proaspăt nu a avut niciun efect asupra sistemului imunitar umoral. răspunsul găinilor vaccinate cu un vaccin H9N2 inactivat [140].

Cu toate acestea, unii derivați (adică, saponinele de ginseng) necesită patru până la șase ani pentru recoltare și sunt foarte scumpe pe piață [135]. Metodele de extracție și preparare a extractelor brute și puritatea acestora influențează foarte mult activitatea de inhibare a unor plante împotriva AIV [132,133]. Mai mult, variațiile de la lot la lot datorate condițiilor de creștere variabile la plantații au fost considerate un factor limitativ pentru tratamentul gripei [124]. S-a raportat că mutația genei H5 afectează probabil legarea inhibitorilor unor plante medicinale a fost raportată [128]. În plus, experimentele in vitro și modelele pe animale pentru a confirma activitățile antivirale directe împotriva virusului gripal sunt limitate [141]. Mai mult, investigațiile cuprinzătoare ale interacțiunilor plante medicamentoase, toxicitate potențială, eterogenitate a speciilor de plante medicinale, părți ale plantelor (adică aeriene vs. rădăcină) și date biochimice care identifică componentele active sunt descrise inadecvat [142].

2.2.2. Probiotice

3. Abordări moleculare pentru controlul AIV

3.1. Citocine aviare

TLR-3, TLR-7 și TLR9 sunt alți derivați promițăbili ai citokinelor de pui care au prezentat activitate cu spectru larg de virus anti-gripal in vitro și in-ovo [178,179,180,181]. Cu toate acestea, costul producției în masă a citokinelor de pui este încă prea mare pentru a fi aplicat pe scară largă în industria păsărilor [165]. Mai mult, stabilitatea proteinelor, specificitatea gazdei și munca asociată cu administrarea în masă a citokinelor de pui în condiții de câmp necesită îmbunătățiri semnificative [172].

3.2. Interferența ARN (ARNi)

ARNi este un fenomen natural utilizat de multe organisme ca mecanism de apărare împotriva invaziei microbiene străine, inclusiv a virușilor, care sunt capabili să provoace ravagii genetici potențiali ai gazdei susceptibile [182]. ARN-ul cu interferență scurtă (ARNsi) este de aproximativ 21-25 nucleotide specifice regiunilor extrem de conservate ale genomurilor AIV. Mediază în mod eficient degradarea catalitică a ARNm virali complementari și are ca rezultat inhibarea unui spectru larg de replicare a virusurilor gripale în liniile celulare, embrioni de pui și șoareci chiar înainte sau după inițierea unei infecții [183.184.185.186.187]. Tompkins și colegii [188] au descoperit că siRNA specific pentru genele NP sau PA induce protecția completă a șoarecilor împotriva provocării letale cu subtipurile HPAI H5N1 și H7N7 și scăderea semnificativă a titrurilor de virus în plămâni. În mod similar, utilizarea profilactică a moleculei de siRNA specifice PA a redus semnificativ titrurile virusului pulmonar H5N1 și letalitatea la șoarecii infectați [189]. Mai mult, siRNA care vizează genele M2 sau NP a inhibat replicarea virusurilor H5N1 și H9N2 în linia celulară canină și șoareci parțial protejați împotriva HPAV H5N1 [190].

La păsări de curte, Li și alții [191] au arătat că siRNA care vizează genele NP și/sau PA inhibă expresia proteinelor, transcrierea ARN și multiplicarea HPAIV H5N1 în fibroblastele embrionilor de pui și ECE, precum și prevenirea apoptozei celulelor infectate. La fel, linia celulară de pui transfectată cu molecule de ARNi specifice pentru NP sau PA a AIV a arătat o scădere a nivelurilor de ARNm de NP și a titrului infecțios al unui virus de prepeliță H10N8 [192]. De asemenea, ARNsi specific NP a redus replicarea virusului H5N1 în cultura celulară și ECE [186]. Mai mult, moleculele de siRNA care vizează genele NP, PA și PB1 au interferat cu replicarea virusului H1N1 în ECE [184].

3.3. Selecție genetică gazdă

Genetica gazdei joacă un rol esențial în sensibilitatea la gripă, inclusiv HPAIV H5N1, care este frecvent studiată la modelele de șoareci, conform revizuirii lui Horby și colab. [203]. Într-adevăr, impactul selecției genetice a gazdei asupra rezistenței la infecțiile cu AIV la păsări nu a fost încă pe deplin determinat. Epidemiile în curs de desfășurare a virusului H5N1 au ridicat îngrijorări cu privire la găinile rezistente la gripă, fie prin reproducere selectivă, fie prin modificare genetică.

3.3.1. Rezistența naturală

3.3.1.1. Genul de rezistență al mixovirusului (Mx)

Luată împreună, rezistența sau susceptibilitatea la o boală este de obicei multifactorială și este foarte influențată atât de gazdă, cât și de virus, prin urmare rolul genei Mx1 merită o investigație mai aprofundată [224.234]. Sunt necesare studii comparative in vivo folosind mai multe rase native din diferite țări pentru a elucida rolul genei Mx1 în rezistența AIV [231].

3.3.1.2. Alte gene candidate

În afară de gena Mx1, rezistența sau o sensibilitate mai mică a rațelor la infecțiile cu AIV comparativ cu puii a fost legată de un senzor de virus gripal cunoscut sub numele de gena I inductibilă de acid retinoic „RIG-I” (un senzor de ARN citoplasmatic contribuie la detectarea AIV și IFN producție) care este absentă la găini [238.239.240]. Această genă RIG-I, ca genă naturală de rezistență AIV la rațe, ar putea fi un candidat promițător pentru crearea de pui transgenici [238]. Mai mult, diferite gene și citokine au fost exprimate după infectarea celulelor de pui și rață cu mai multe subtipuri AIV, inclusiv HPAIV H5N1 [241,242,243,244]. Candidații genetici suplimentari care contribuie la inhibarea replicării AIV ar putea fi utili în crearea puilor modificate genetic, cum ar fi ciclofilina A [245], ISG15 [246], viperina [247], proteina înrudită cu șoc termic 70 (Hsc70) [248] sau Proteina care leagă Ebp1 și/sau ErbB3 [249].

3.3.2. Pui transgenici

4. Rezumat și perspective

Epidemiile de gripă aviară la păsările de curte reprezintă o adevărată provocare pentru comunitatea științifică [12]. Recent, au fost dezvoltate mai multe abordări pentru controlul bolilor și au dat rezultate promițătoare. Deși benefice, aceste abordări se confruntă cu limitări și restricții diferite (Tabelul 1). Utilizarea medicamentelor antivirale la păsările de curte ar putea fi un instrument auxiliar pentru controlul infecțiilor cu AIV la păsările valoroase, dar nu și în sectoarele comerciale. Temerile de a renunța la medicamentele noastre antivirale de conducere în controlul AIV sunt crescute prin adoptarea amantadinei (și probabil a oseltamivirului) la păsările de curte și transmiterea variantelor rezistente la om. Pe de altă parte, aprovizionarea limitată și costurile ridicate ale oseltamivirului împiedică utilizarea sa pe scară largă pentru păsările de curte. Ar trebui investigate conformitatea cu alte medicamente, efectele adverse și reziduurile de medicamente din ouă, carne și mediul înconjurător. Pe de altă parte, eficacitatea medicamentelor pe bază de plante și citokine pentru a proteja împotriva HPAIV H5N1 ar trebui luată în considerare în mod serios, iar investigarea ulterioară in vivo este inevitabilă.

tabelul 1

Avantajele și limitările diferitelor abordări alternative pentru controlul virusurilor gripei aviare la păsările de curte.

Administrare în masă (furaje, apă)

Cost-eficient pentru păsări individuale (amantadină HCL)

Potrivit pentru toate tipurile de păsări împotriva tuturor tipurilor de AIV

Pericole de eliminare a antiviralelor de piatră de temelie în caz de pandemie

Apariția mutanților rezistenți

Solicitați o perioadă lungă de aplicare pentru a fi efectivă

Scump la nivel de turmă (Oseltamivir)

Reziduurile din carne și ouă nu au fost abordate pe deplin

Trebuie luată în considerare respectarea altor agenți medicali

Activitate antivirală directă

Efecte suplimentare ca antioxidanți, antiinflamatori etc.

Fără efecte adverse asupra greutății corporale, producției de ouă

Extracția este foarte costisitoare

Afecțiunea cu modificările antigenice, interacțiunile plante medicamentoase, citotoxicitatea și trăsăturile biochimice nu au fost investigate pe deplin

Metodele de extracție, prepararea, puritatea extractelor brute influențează foarte mult eficacitatea.

Variațiile de la lot la lot sunt mari din cauza condițiilor variate de plantații.

Modelele animale de infecție sunt limitate

Activitate antivirală directă și indirectă

Utilizare dublă ca vector de vaccin și imunomodulator

Eficacitatea împotriva AIV, în special HPAIV, este încă discutabilă

Nu este afectat de modificările antigenice

Activități antivirale cu spectru larg

Costuri ridicate de producție

Fără producție în masă

Limitări de aplicare pe teren

Inhibarea oricărui subtip/serotip/variantă gripală

Specificitate ridicată pentru o anumită tulpină/subtip/variantă

Nu necesita un sistem imunitar intact

Utilizați ca profilactic și/sau terapeutic

Specificitatea genomului viral fără interferențe cu genomul gazdă și inhibarea nespecifică a activității genei celulare este critică.

Livrarea către gazdă, costurile, producția în masă, depozitarea și manipularea produselor finale consideră aspecte discutabile.

Posibilitatea apariției mutanților cu capacitatea de a se sustrage activității ARNsi nu ar trebui să fie pe deplin garantată

Rapid degradat in-vivo

Induceți o protecție tranzitorie și pe termen scurt și este necesară administrarea de doze multiple

Studiile de cercetare in vivo lipsesc încă

Puține rase de găini și rațe pot supraviețui provocării cu HPAIV în natură

Rezultatele privind contribuția genei Mx la AIV rezistente sunt contradictorii

Rasele rezistente sunt în mare parte rase native cu producător redus.

Ar trebui să se cântărească corelația dintre rezistența la boală și producția

Studiile au fost efectuate numai pe un număr limitat de rase native în unele țări

Deși toate păsările transgenice infectate au cedat infecției, totuși virusul nu s-a răspândit la cagemații transgenici și non-transgenici în contact

Înlocuirea turmelor din curte

Costuri de producție

Mutații ale AIV

Abordările moleculare, inclusiv ARNi și puii transgenici pentru controlul AIV sunt încurajatoare. Utilizarea ARN-ului cu interferențe scurte împiedică replicarea AIV pare a fi o abordare promițătoare; cu toate acestea specificitatea genomului viral fără interferențe cu genomul gazdă și inhibarea nespecifică a activității genei celulare este critică. Livrarea către gazdă, costurile de producție, producția în masă și aplicarea, depozitarea și manipularea produselor finale sunt aspecte importante care rămân nerezolvate. Ar trebui, de asemenea, luată în considerare posibilitatea apariției mutanților cu capacitatea de a se sustrage activității ARNsi. Rezistența genetică la AIV determinată de o singură mutație punctuală în gena Mx sau componentele gazdă complexe și multigenice, astfel cum s-a determinat recent la șoareci [254], trebuie confirmată în primul rând și, în al doilea rând, trebuie luată în considerare elucidarea relației sale cu productivitatea păsărilor și a altor boli.

Deși a fost raportată recent o dovadă de principiu pentru a produce pui transgenici, constrângerile tehnice, logistice și sociale se confruntă cu dezvoltarea puiului rezistent la AIV. Transmiterea stabilă și expresia transgenului din generație în generație necesită studii ample. Aprobarea de reglementare, producția în serie, costurile și comercializarea liniilor genealogice comerciale rezistente la AIV, preferințele consumatorilor și problemele privind siguranța alimentelor trebuie să fie abordate cu atenție și pe deplin. În general, mutația virusului în fața oricărei abordări de control rămâne adevărata provocare. Epidemiile și pandemiile de gripă vor continua probabil să provoace ravagii la păsările de curte și la populațiile umane, prin urmare trebuie dezvoltate strategii de intervenție alternative sau complementare inovatoare. Scopul final al tuturor strategiilor de control (inclusiv alternative) trebuie să fie eradicarea gripei aviare. În acest context, abordările alternative ar putea fi un ajutor, dar nu ar trebui să pericliteze măsurile de supraveghere și de control actuale.

Conflict de interese

Autorii nu declară niciun conflict de interese.