DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-53766-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39528494
تاريخ النشر: 2024-11-11
المؤلف: Marcela Uhart وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات أبحاث فيروس الإنفلونزا
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على تفشي فيروس إنفلونزا الطيور عالي الضراوة H5N1، الذي أثر بشكل كبير على الثدييات البحرية في أمريكا الجنوبية منذ عام 2022. على وجه التحديد، يتناول البيانات الوبائية والتوصيف الجيني لسلالة 2.3.4.4b من فيروس H5N1 المرتبط بتفشي كبير بين فقمة الفيل الجنوبية (Mirounga leonina) في شبه جزيرة فالديز، الأرجنتين، في أكتوبر 2023، بالإضافة إلى حالات متزامنة في الطيور البحرية. تشير التحليلات الجينية إلى أن الفيروسات من هذه الثدييات البحرية والطيور البحرية تشكل سلالة متميزة ترتبط أيضًا بفيروسات الثدييات البحرية من الدول المجاورة، مما يشير إلى نمط من انتقال الفيروس من الثدييات إلى الثدييات وأحيانًا انتقاله إلى الطيور.
تسلط النتائج الضوء على القدرة التكيفية التطورية لفيروسات H5N1، التي طورت طفرات ملائمة للمضيفين الثدييين، مما يثير القلق بشأن تأثيرها المحتمل العالمي على الحياة البرية والبشر والماشية. تشير الورقة إلى أن ظهور سلالة 2.3.4.4b من H5N1 منذ عام 2020 أدى إلى وفيات واسعة النطاق في الحياة البرية، وخاصة الطيور البحرية، مع تقديرات تتجاوز 650,000 وفاة. إن قدرة الفيروس على التسبب في وفيات واسعة النطاق في الثدييات البحرية، خاصة بعد وصوله إلى الساحل الهادئ لأمريكا الجنوبية، تمثل تحولًا كبيرًا في ديناميات انتقاله، التي كانت تُعتقد سابقًا أنها محدودة للحيوانات المفترسة الأرضية.
الطرق
توضح قسم “الطرق” من ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في سؤال البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، يتضمن تحليلات إحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. شملت المنهجيات المحددة تجارب محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لمراقبة تأثيراتها على النتائج المعنية.
شملت جمع البيانات مقاييس نوعية وكمية، مما يضمن فهمًا شاملاً للظواهر قيد الدراسة. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، مما سهل تطبيق النماذج والاختبارات ذات الصلة لاستخلاص استنتاجات ذات مغزى. تم التحقق من النتائج الرئيسية من خلال تكرار التجارب والتحقق المتبادل مع الأدبيات الموجودة، مما يعزز موثوقية النتائج التي تم الحصول عليها.
النتائج
في المسوحات الميدانية التي أجريت في أكتوبر ونوفمبر 2023، أظهرت جراء فقمة الفيل علامات سريرية تشير إلى إنفلونزا الطيور عالية الضراوة (HPAI). أظهرت الجراء المصابة الخمول، وصعوبة في الحركة، وصعوبة في التنفس، وإفرازات أنفية، وحركات متكررة، ورعشات. وُجد أن معظم الجراء المتأثرة كانت وحدها أو بالقرب من جراء أخرى مهجورة أو متوفاة، مع وجود بعض الجراء في خطر الغرق بسبب المد العالي. تراوحت أعمار الجراء المريضة والمتوفاة من حديثي الولادة إلى حوالي ثلاثة أسابيع، مما يتزامن مع فترة الفطام. ومن الجدير بالذكر أن بعض الجثث أظهرت رغوة أو إفرازات مخاطية أنفية، وكشف القصبة الهوائية لأحد الجراء عن رغوة بيضاء وفيرة، مما يثير تساؤلات حول سبب الوفاة – سواء كان بسبب العدوى أو الغرق.
أشارت الملاحظات بعد الوفاة إلى أن رئتي أربعة جراء كانت لها مظهر غير متجانس ومحتقن، مع نزيف غزير عند الشق. بسبب مخاوف الأمن البيولوجي، لم تُجرَ تشريحات كاملة، مما قصر الفحص على الرئتين. بالإضافة إلى ذلك، انتقلت عدة فقامات إلى موقع غير عادي (جولفو نيوفو) بعد الوفيات في مناطق التكاثر، حيث توفي ذكر بالغ صغير بعد فترة وجيزة من ظهور علامات سريرية تتوافق مع HPAI، بما في ذلك الرعشات، وصعوبة التنفس، وإفرازات أنفية ملطخة بالدم. تؤكد هذه النتائج تأثير HPAI على تجمعات فقمة الفيل خلال هذه الفترة.
النقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على حدث وفيات كبير بين فقمة الفيل في مستعمرة التكاثر في بونتا ديلغادا في شبه جزيرة فالديز، الأرجنتين، حيث تم تسجيل أكثر من 570 جروًا ميتًا بحلول أكتوبر 2023، مما يمثل زيادة دراماتيكية في معدلات الوفيات مقارنة بالسنوات السابقة (71% في 2023 مقابل 1% في 2013، 2015، و2022). بحلول منتصف نوفمبر 2023، نجا 38 جروًا فقط، مما أدى إلى انهيار الهيكل التكاثري، الذي يتميز بنقص الذكور الألفا وانخفاض حاد في الإناث القابلة للتكاثر. كما سهل الحدث زيادة التفاعلات مع أسود البحر في أمريكا الجنوبية، التي وُجدت ميتة بين فقمة الفيل، مما يشير إلى ديناميات انتقال محتملة بين الأنواع.
كشفت التحقيقات في سبب هذه الوفيات عن وجود فيروس إنفلونزا الطيور عالي الضراوة H5N1، وبالتحديد سلالة 2.3.4.4b، في كل من فقمة الفيل والطيور البحرية في أمريكا الجنوبية. أكدت تسلسل الجينوم الكامل وجود هذا الفيروس في عدة عينات، مما يشير إلى سلالة جديدة من الثدييات البحرية التي تطورت لتصيب pinnipeds. كما لاحظت الدراسة معدل تطور أقل لفيروس H5N1 في الثدييات البحرية مقارنة بالمضيفين الطيور، مما يشير إلى ديناميات انتقال متميزة. تؤكد النتائج التأثير البيئي لفيروس H5N1 HPAI على الحياة البرية، وخاصة في أمريكا الجنوبية، حيث أدى الفيروس إلى معدلات وفيات غير مسبوقة في الثدييات البحرية، مما يثير القلق بشأن الأحداث المحتملة للانتقال إلى أنواع أخرى، بما في ذلك البشر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-53766-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39528494
Publication Date: 2024-11-11
Author(s): Marcela Uhart et al.
Primary Topic: Influenza Virus Research Studies
Overview
The section provides an overview of the recent outbreak of H5N1 high pathogenicity avian influenza (HPAI) virus, which has significantly impacted marine mammals in South America since 2022. Specifically, it details the epidemiological data and genomic characterization of clade 2.3.4.4b H5N1 viruses linked to a major outbreak among southern elephant seals (Mirounga leonina) at Península Valdés, Argentina, in October 2023, as well as concurrent cases in terns. The genomic analysis indicates that the viruses from these marine mammals and terns form a distinct clade that is also related to marine mammal viruses from neighboring countries, suggesting a pattern of mammal-to-mammal transmission and occasional spillover to birds.
The findings highlight the evolutionary adaptability of H5N1 viruses, which have developed mutations conducive to mammalian hosts, raising concerns about their potential global impact on wildlife, humans, and livestock. The paper notes that the emergence of clade 2.3.4.4b H5N1 since 2020 has led to widespread mortality in wildlife, particularly seabirds, with estimates exceeding 650,000 deaths. The virus’s ability to cause large-scale mortality in marine mammals, particularly after reaching the Pacific coast of South America, marks a significant shift in its transmission dynamics, previously thought to be limited to terrestrial carnivores.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research question. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved both qualitative and quantitative measures, ensuring a comprehensive understanding of the phenomena under study. The analysis was performed using advanced statistical software, which facilitated the application of relevant models and tests to derive meaningful conclusions. Key findings were validated through replication of experiments and cross-validation with existing literature, reinforcing the reliability of the results obtained.
Results
In the field surveys conducted in October and November 2023, elephant seal pups exhibited clinical signs indicative of Highly Pathogenic Avian Influenza (HPAI). The symptomatic pups displayed lethargy, difficulty in movement, labored breathing, nasal discharge, repetitive movements, and tremors. Most affected pups were found alone or near other abandoned or deceased pups, with some at risk of drowning due to incoming tides. The age of the ill and deceased pups ranged from newborns to approximately three weeks old, coinciding with the weaning period. Notably, some carcasses exhibited foam or mucous nasal discharge, and one pup’s trachea revealed abundant white foam, raising questions about the cause of death—whether due to infection or drowning.
Post-mortem observations indicated that the lungs of four pups had a heterogeneous and congested appearance, with profuse bleeding upon incision. Due to biosecurity concerns, full necropsies were not conducted, limiting the examination to the lungs. Additionally, several elephant seals relocated to an unusual site (Golfo Nuevo) following deaths in breeding areas, where one subadult male died shortly after displaying clinical signs consistent with HPAI, including tremors, labored breathing, and blood-stained nasal discharge. These findings underscore the impact of HPAI on elephant seal populations during this period.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights a significant mortality event among elephant seals at the Punta Delgada breeding colony in Península Valdés, Argentina, where over 570 dead pups were recorded by October 2023, marking a dramatic increase in mortality rates compared to previous years (71% in 2023 versus 1% in 2013, 2015, and 2022). By mid-November 2023, only 38 pups survived, leading to a collapse of the breeding structure, characterized by a lack of alpha males and a drastic reduction in breeding females. The event also facilitated increased interactions with South American sea lions, which were found dead among the elephant seals, indicating potential interspecies transmission dynamics.
The investigation into the cause of this mortality revealed the presence of the H5N1 highly pathogenic avian influenza (HPAI) virus, specifically clade 2.3.4.4b, in both elephant seals and South American terns. Whole genome sequencing confirmed the presence of this virus in multiple samples, suggesting a novel marine mammal clade that has evolved to infect pinnipeds. The study also noted a lower evolutionary rate of H5N1 in marine mammals compared to avian hosts, indicating distinct transmission dynamics. The findings underscore the ecological impact of H5N1 HPAI on wildlife, particularly in South America, where the virus has led to unprecedented mortality rates in marine mammals, raising concerns about potential spillover events to other species, including humans.