インフルエンザAウイルス

インフルエンザAウイルスは、球形で直径80～120 nm、分子量250 MDのウイルス粒子です。ウイルスのゲノムは、総分子量が5 MDの一本鎖断片化（8断片）マイナスRNAで表されます。ヌクレオカプシドの対称型はらせん状です。インフルエンザウイルスには、ヘマグルチニンとノイラミニダーゼという2つの糖タンパク質を含むスーパーカプシド（膜）があり、これらはさまざまなスパイク状に膜上に突出しています。ヘマグルチニンは、分子量225 kDの三量体構造で、各モノマーの分子量は75 kDです。モノマーは、分子量25 kD（HA2）の小さなサブユニットと、分子量50 kD（HA1）の大きなサブユニットで構成されています。

ヘマグルチニンの主な機能：

• 細胞受容体（N-アセチルノイラミン（シアリン酸）を含むムコペプチド）を認識します。
• ウイルス粒子の膜と細胞膜およびそのリソソームの膜との融合を確実にし、ウイルス粒子の細胞への侵入を担う。
• ウイルスのパンデミックの性質を決定します（ヘマグルチニンの変化はパンデミックの原因であり、その変動性はインフルエンザの流行の原因です）。
• 最も強力な保護特性を持ち、免疫の形成を担っています。

ヒト、哺乳類、鳥類のインフルエンザ A ウイルスには、抗原が異なる 13 種類のヘマグルチニンが特定されており、連続した番号 (H1 から H13) が割り当てられています。

ノイラミニダーゼ（N）は分子量200～250 kDaの四量体で、各モノマーの分子量は50～60 kDaです。その機能は以下のとおりです。

• 新しく合成されたウイルス粒子と細胞膜からノイラミン酸を切断することにより、ウイルス粒子の拡散を確実にする。
• ヘマグルチニンと合わせて、ウイルスのパンデミックおよび流行の特性を決定します。

インフルエンザ A ウイルスには、10 種類の異なるノイラミニダーゼ変異体 (N1 ～ N10) があることがわかっています。

ウイルス粒子のヌクレオカプシドは、らせん状の鎖を形成する 8 つの vRNA 断片とカプシドタンパク質で構成されています。8 つの vRNA 断片すべての 3' 末端には、12 ヌクレオチドの同一配列があります。各断片の 5' 末端にも、13 ヌクレオチドの同一配列があります。5' 末端と 3' 末端は、互いに部分的に相補的です。この状況により、断片の転写と複製が調節されることは明らかです。各断片は独立して転写および複製されます。4 つのカプシドタンパク質がそれぞれに密接に関連しています。構造的および調節的役割を果たす核タンパク質 (NP)、転写酵素タンパク質 PB1、エンドヌクレアーゼタンパク質 PB2、レプリカーゼ PA です。タンパク質 PB1 と PB2 は塩基性 (アルカリ性) の特性を持ち、PA は酸性です。タンパク質 PB1、PB2、および PA はポリマーを形成します。ヌクレオカプシドは、ウイルス粒子の形態形成において主要な役割を果たし、ウイルス粒子RNAを保護するマトリックスタンパク質（M1タンパク質）に囲まれています。M2タンパク質（vRNAの7番目の断片のリーディングフレームの1つによってコードされています）、NS1タンパク質、およびNS2タンパク質（vRNAの8番目の断片によってコードされており、vRNAの7番目の断片と同様に2つのリーディングフレームを持っています）は、ウイルスの増殖中に合成されますが、ウイルスの構造には含まれていません。

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インフルエンザAウイルスのライフサイクル

インフルエンザウイルスは、ヘマグルチニンとムコペプチドの相互作用によって細胞膜に吸収されます。その後、ウイルスは以下の2つのメカニズムのいずれかによって細胞内に侵入します。

• ウイルス粒子膜と細胞膜の融合、または
• 途中には、被覆小胞、被覆小胞、エンドソーム、リソソーム、ビリオン膜とリソソーム膜の融合、ヌクレオカプシドの細胞質への放出という過程があります。

ウイルス粒子の「脱衣」の第2段階（マトリックスタンパク質の破壊）は、核に向かう途中で起こります。インフルエンザウイルスのライフサイクルの特徴は、vRNAの転写にプライマーが必要であることです。実際、ウイルス自身は「キャップ」を合成できません。キャップとは、mRNAの5'末端にある特殊な領域で、メチル化グアニンと隣接する10～13個のヌクレオチドで構成されており、リボソームによるmRNAの認識に必要です。そのため、ウイルスはタンパク質PB2の助けを借りて、細胞内のmRNAからキャップを噛み切ります。細胞内のmRNA合成は核内でのみ行われるため、ウイルスRNAはまず核に侵入する必要があります。ウイルスRNAは、NP、PB1、PB2、PAタンパク質に関連する8つのRNA断片からなるリボ核タンパク質の形で核に侵入します。今や細胞の生命はウイルスの利益、つまりその増殖に完全に従属しています。

転写機能

核内では、3 種類のウイルス特有の RNA が vRNA 上で合成されます。1) ウイルスタンパク質の合成のテンプレートとして使用される、正の相補 RNA (mRNA)。細胞の mRNA の 5' 末端から切断された 5' 末端のキャップと、3' 末端のポリ A 配列が含まれます。2) 完全長相補 RNA (cRNA)。ビリオン RNA (vRNA) の合成のテンプレートとして機能します。cRNA の 5' 末端にはキャップがなく、3' 末端にはポリ A 配列はありません。3) 負のビリオン RNA (vRNA)。これは新しく合成されたビリオンのゲノムです。

VRNAとcRNAは、合成が完了する直前、カプシドタンパク質と会合し、細胞質から核へと移行します。しかし、ウイルス粒子の構成成分となるのは、vRNAに会合したリボ核タンパク質のみです。cRNAを含むリボ核タンパク質は、ウイルス粒子の構成成分に入らないだけでなく、細胞核からも出ません。ウイルスのmRNAは細胞質に入り、そこで翻訳されます。新たに合成されたvRNA分子は、カプシドタンパク質と会合した後、核から細胞質へと移動します。

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ウイルスタンパク質翻訳の特徴

タンパク質 NP、PB1、PB2、PA、および M は、遊離ポリリボソーム上で合成されます。 タンパク質 NP、PB1、PB2、PA は、細胞質から合成された後、核に戻り、そこで新しく合成された vRNA に結合し、その後、ヌクレオカプシドとして細胞質に戻ります。 合成後、マトリックスタンパク質は細胞膜の内側表面に移動し、この領域で細胞タンパク質を細胞膜から排除します。 タンパク質 H および N は、小胞体の膜に関連するリボソーム上で合成され、リボソームに沿って輸送され、グリコシル化を受けて、細胞膜の外側表面に取り付けられ、内側表面にあるタンパク質 M のちょうど反対側にスパイクを形成します。 タンパク質 H は、処理中に HA1 および HA2 に切断されます。

ウイルス粒子の形態形成の最終段階はMタンパク質によって制御されます。ヌクレオカプシドはMタンパク質と相互作用し、細胞膜を通過した後、まずMタンパク質に覆われ、次に細胞脂質層とスーパーカプシド糖タンパク質HおよびNに覆われます。ウイルスのライフサイクルは6～8時間かかり、新たに合成されたウイルス粒子の出芽で終了します。出芽したウイルス粒子は、組織内の他の細胞を攻撃できるようになります。

ウイルスは外部環境下ではあまり安定していませんが、加熱（56℃、5～10分）、日光、紫外線の影響で容易に破壊され、消毒剤によって容易に中和されます。

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インフルエンザAの病因と症状

インフルエンザの潜伏期間は短く、1～2日です。ウイルスは呼吸器粘膜上皮細胞で増殖し、主に気管に局在します。臨床的には、気管に沿って痛みを伴う乾燥した咳として現れます。感染した細胞の崩壊産物が血液中に侵入し、重度の中毒と38～39℃までの体温上昇を引き起こします。内皮細胞の損傷による血管透過性の亢進は、様々な臓器に病理学的変化を引き起こす可能性があります。気管や気管支の点状出血、そして時には致命的な脳浮腫を引き起こすこともあります。インフルエンザウイルスは造血と免疫系に抑制的な影響を及ぼします。これらすべてが、二次的なウイルス感染や細菌感染を引き起こし、病気の経過を複雑化させる可能性があります。

感染後の免疫

インフルエンザの後には弱く短期的な免疫が残るという以前の考えは、1977 年の H1N1 ウイルスの再流行後に否定されました。このウイルスは主に 20 歳未満の人々、つまり 1957 年以前にこのウイルスに罹患したことのない人々に病気を引き起こしました。その結果、感染後の免疫は非常に強力で長期にわたり持続しますが、顕著な型特異的な特徴があります。

獲得免疫の形成における主な役割は、ヘマグルチニンとノイラミニダーゼをブロックするウイルス中和抗体、および分泌型免疫グロブリン IgA にあります。

インフルエンザAの疫学

感染源は人、病人、または保菌者であり、まれに動物（家畜、野鳥、豚）が感染源となることもあります。人からの感染は空気中の飛沫を介して起こり、潜伏期間は非常に短い（1～2日）ため、集団免疫がない場合には流行は急速に拡大し、パンデミックに発展する可能性があります。免疫はインフルエンザの流行の主な制御因子です。集団免疫が高まるにつれて、流行は減少します。同時に、免疫の形成により、主にヘマグルチニンとノイラミニダーゼの抗原構造が変化したウイルス株が選択されます。これらのウイルスは、抗体が出現するまで発生し続けます。このような抗原ドリフトにより、流行の継続性が維持されます。しかし、インフルエンザAウイルスには、シフトと呼ばれる別の形態の変異が発見されています。これは、あるタイプのヘマグルチニン（まれにノイラミニダーゼも）から別のタイプへの完全な変化に関連しています。

インフルエンザのパンデミックはすべて、変異を起こしたA型インフルエンザウイルスによって引き起こされました。1918年のパンデミックはH1N1型のウイルスによって引き起こされ（約2,000万人が死亡）、1957年のパンデミックはH3N2型ウイルスによって引き起こされ（世界人口の半数以上が罹患）、1968年のパンデミックはH3N2型ウイルスによって引き起こされました。

A型インフルエンザウイルスの型の急激な変化の理由を説明するために、主に2つの仮説が提唱されています。A・A・スモロディンツェフの仮説によると、流行能力を失ったウイルスは消滅せず、目立った流行を起こさずに集団内で循環し続けるか、人体内で長期間生存します。10～20年後、このウイルスに対する免疫を持たない新しい世代が出現すると、新たな流行の原因となります。この仮説は、1957年にH3N2ウイルスに取って代わられて消滅したH1N1表現型のA型インフルエンザウイルスが、20年ぶりに1977年に再び出現したという事実によって裏付けられています。

多くの著者によって開発され支持されている別の仮説によれば、新しいタイプのインフルエンザ A ウイルスは、ヒトと鳥インフルエンザウイルス間、鳥インフルエンザウイルス間、鳥インフルエンザウイルスと哺乳類 (豚) インフルエンザウイルス間のゲノムの再結合の結果として発生し、これはウイルスゲノムの分節構造 (8 つの断片) によって促進されます。

したがって、インフルエンザ A ウイルスにはゲノムを変化させる方法が 2 つあります。

抗原連続変異を引き起こす点突然変異。主にヘマグルチニン遺伝子とノイラミニダーゼ遺伝子に影響を及ぼすが、特にH3N2ウイルスにおいては顕著である。このため、H3N2ウイルスは1982年から1998年の間に8回の流行を引き起こし、今日に至るまで流行病として重要な意味を持ち続けている。

ヒトインフルエンザウイルスと鳥インフルエンザウイルスおよびブタインフルエンザウイルスの遺伝子の再会合。インフルエンザAウイルスのゲノムと鳥インフルエンザウイルスおよびブタインフルエンザウイルスのゲノムの再会合が、このウイルスのパンデミック変異株の出現の主な原因であると考えられています。抗原ドリフトにより、ウイルスはヒトの既存の免疫を克服することができます。抗原シフトは新たな流行状況を生み出します。ほとんどの人は新しいウイルスに対する免疫を持たず、インフルエンザのパンデミックが発生します。インフルエンザAウイルスのゲノムのこのような再会合の可能性は、実験的に証明されています。

ヒトにおけるインフルエンザの流行は、H1N1 (H0N1)、h3N2、H3N2 という 3 つまたは 4 つの表現型の A 型ウイルスによって引き起こされることが判明しています。

しかし、鶏（鳥）ウイルスは人間にとっても重大な脅威となります。鶏インフルエンザの発生は繰り返し確認されており、特にH5N1型鶏ウイルスは、家禽類と野鳥の間で100万人規模の流行を引き起こし、死亡率は80～90%に達しました。鶏を介して人間にも感染しており、1997年には鶏を介して18人が感染し、そのうち3分の1が死亡しました。特に大規模な発生は2004年1月から3月にかけて発生し、東南アジアのほぼすべての国と米国の1州に影響を及ぼし、甚大な経済的損害をもたらしました。鶏を介して感染した22人が死亡しました。この流行を根絶するために、最も厳格かつ断固たる措置が講じられました。厳格な検疫、全ての発生地における全ての家禽の処分、感染者、発熱者、そして感染者と接触した者の入院・隔離、上記国からの鶏肉の輸入禁止、これらの国から到着する全ての乗客と車両に対する厳格な医療・獣医による監視です。鳥インフルエンザウイルスのゲノムとヒトインフルエンザウイルスのゲノムが再結合しなかったため、ヒトにおけるインフルエンザの広範な蔓延は発生しませんでした。しかしながら、このような再結合の危険性は依然として存在し、新たな危険なヒトインフルエンザウイルスのパンデミックの出現につながる可能性があります。

検出されたインフルエンザウイルス株の名称には、ウイルスの血清型（A、B、C）、宿主種（ヒト以外の場合）、分離場所、株番号、分離年（下2桁）、および表現型（括弧内）が示されています。例：「A/Singapore/1/57 (h3N2)、A/duck/USSR/695/76 (H3N2)」。

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インフルエンザAの臨床診断

検査材料は、洗浄または綿ガーゼスワブを用いて採取した鼻咽頭分泌物と血液です。以下の診断法が用いられます。

• ウイルス学的検査 - ニワトリ胚、ミドリザル腎細胞培養（Vero）、イヌ腎細胞培養（MDSC）への感染。細胞培養は、A型（H3N2）ウイルスとB型ウイルスの分離に特に効果的です。
• 血清学的 - RTGA、RSK、酵素免疫測定法を使用して、特定の抗体の検出とその力価の増加（ペア血清中）を検出します。
• 免疫蛍光法は加速診断法として使用され、患者の鼻粘膜の塗抹標本または鼻咽頭の綿棒でウイルス抗原を迅速に検出することができます。
• ウイルス（ウイルス抗原）の検出および識別には、RNAプローブ法とPCR法が提案されています。

インフルエンザAの治療

できるだけ早く開始する必要があるインフルエンザ A 型の治療、およびインフルエンザやその他のウイルス性 ARI の予防は、特別なレジメンに従ったジバゾール、インターフェロンおよびその誘導剤であるアミキシンとアルビドールの使用を基本としています。また、1 歳以上の小児のインフルエンザの治療と予防には、特別なレジメンに従ったアルギレム (レマンタジン) を使用します。

インフルエンザAの特異的予防

毎年、世界中で何億人もの人々がインフルエンザに罹患し、各国の国民の健康や経済に甚大な被害をもたらしています。インフルエンザに対抗する唯一の確実な手段は、集団免疫の構築です。この目的のために、以下の種類のワクチンが提案され、使用されています。

1. 弱毒化ウイルスから生きています。
2. ウイルス粒子全体を死滅させる。
3. サブビリオンワクチン（分割ビリオンから）
4. サブユニット - ヘマグルチニンとノイラミニダーゼのみを含むワクチン。

我が国では、ウイルスAおよびBの表面タンパク質の滅菌複合体がコポリマーポリオキシドニウム（免疫刺激剤）に結合した三価ポリマーサブユニットワクチン（「グリポール」）が開発され、使用されています。

WHO の推奨によれば、生後 6 か月から 12 歳までの子供には、反応性と毒性が最も低いサブユニットワクチンのみを接種する必要があります。

インフルエンザワクチンの有効性を高める上での主な課題は、現在のウイルス、すなわち流行を引き起こしたウイルスの変異体に対する特異性を確保することです。言い換えれば、ワクチンには現在のウイルスに特異的な抗原が含まれていなければなりません。ワクチンの品質を向上させる主な方法は、最大の免疫原性を持つ、A型ウイルスのすべての抗原変異体に共通する最も保存的なエピトープを使用することです。