蝙蝠和食肉动物中狂犬病的比较病理学及其对人类溢出影响

Comparative pathogenesis of rabies in bats and carnivores, and implications for spillover to humans

• PMID: 29100899
• DOI: 10.1016/S1473-3099(17)30574-1

蝙蝠获得的狂犬病日益常见，其诊断可能被遗漏，部分原因是其临床表现与狗咬获得的狂犬病不同。我们回顾了科学文献，比较了蝙蝠和食肉动物（包括狗）的狂犬病发病机制，并将这种发病机制与人类中蝙蝠获得性和狗咬获得性狂犬病的临床表现差异相关联。对于蝙蝠获得的狂犬病，我们发现暴露的组织学部位通常限于皮肤，而解剖学暴露部位更常见于面部，病毒可能更适应通过皮肤进入，而不是狗咬获得的狂犬病。这些因素有助于解释个体间蝙蝠获得性与狗咬获得性狂犬病在临床表现上的几个差异。更好地理解这些差异应能改善患者病史的记录，能够制定更为复杂的临床特征清单，从而在与携带狂犬病的蝙蝠或食肉动物接触后，更早地诊断出狂犬病。

引言

狂犬病是已知的致病性最强的病毒性疾病，几乎会导致每一个在感染后出现临床症状的人死亡。每年，非洲和亚洲都有数以万计的人死于狂犬病，主要是被患有狂犬病的狗咬伤所致。然而，在那些通过给狗和其他食肉动物接种疫苗来控制狂犬病的地区，蝙蝠正日益成为人类感染狂犬病的常见来源。被蝙蝠传播而感染的狂犬病的临床表现可能并不典型，这是导致误诊的可能原因之一。误诊的另一个可能原因是，由于在一些国家，蝙蝠传播导致的狂犬病非常罕见，医护人员和患者可能没有意识到被蝙蝠咬伤的风险，因此不会怀疑蝙蝠传播的狂犬病是引发临床疾病的病因。。

狂犬病是由狂犬病毒属病毒感染引起的。目前已确认或推测存在16种狂犬病毒属病毒，其中已知有7种会导致人类患上狂犬病。尽管这些病毒在基因层面存在差异，但它们都会感染中枢神经系统（CNS）。大多数人是通过被受感染的动物咬伤而感染狂犬病毒属病毒的。大多数狂犬病毒属病毒都有一种或几种能够长期携带该病毒的蝙蝠物种——也就是动物储存宿主，并且这些病毒局限于特定的地理区域。唯一的例外是作为狂犬病毒属病毒典型代表的狂犬病病毒，它以多种系统发生谱系的形式存在于世界各地。狂犬病病毒的动物储存宿主因地理区域而异，涵盖了来自两个不同目的多个物种：食肉目动物（主要是家犬）以及翼手目动物（蝙蝠）（附录第1页） 。

由于某些不明原因，由蝙蝠传播而感染的狂犬病的临床表现与由狗传播而感染的狂犬病的临床表现存在显著差异（见表1）。在一项涵盖了1958年至2001年全球狂犬病病例的综述中发现，与狗传播导致的狂犬病误诊率（47%）相比，蝙蝠传播导致的狂犬病误诊率（74%）更高，而这些差异与误诊率的高低相关。狂犬病的早期诊断至关重要，这有助于为患者提供最恰当的治疗，也有助于医护人员采用合适的防护措施，从而减少暴露后狂犬病预防措施的必要性。。

关键讯息

● 关于狂犬病的发病机制，存在一些常见的误解：狂犬病毒属病毒并非仅仅通过神经元轴突进行逆行运输（从轴突末端运输到细胞体），而是既可以逆行运输，也可以顺行运输；狂犬病毒属病毒并非只能通过骨骼肌进入神经系统，它也能够通过皮肤进入；烟碱型乙酰胆碱受体并非存在于运动神经元的细胞膜上，而是存在于肌肉纤维的细胞膜上，因此，它不能作为狂犬病毒属病毒进入运动神经元的受体。

● 在患有狂犬病的食肉动物中，特异性免疫反应会延迟到离心期才出现，因为只有在这个阶段，受感染的组织中才会发生淋巴细胞浸润。

● 与食肉动物不同，在所有处于末期的食肉动物狂犬病病例报告中都有淋巴细胞性脑炎的情况，而有些蝙蝠在感染狂犬病毒属病毒的末期却没有出现淋巴细胞性脑炎。 

● 在大多数情况下，由于蝙蝠犬齿的长度、咬合的穿透深度以及皮肤的厚度等因素综合作用，蝙蝠对人类和其他蝙蝠的咬伤通常仅局限于皮肤表层。因此，被患有狂犬病的蝙蝠咬伤后，狂犬病毒属病毒最有可能通过皮肤中的躯体感觉神经进入神经系统，这就解释了为什么被蝙蝠传播感染的狂犬病患者与被狗传播感染的狂犬病患者在临床表现上存在一些差异。相比之下，狂犬病毒属病毒无法通过躯体运动神经进入神经系统，因为皮肤中不存在这种神经类型。

● 更好地理解被蝙蝠传播感染的狂犬病和被狗传播感染的狂犬病在发病机制上的差异，将有助于更全面地了解患者的病史，制定更完善的临床特征清单，从而在接触患有狂犬病的蝙蝠或食肉动物后，能够更早地诊断出狂犬病。 。

表 1：从食肉动物或蝙蝠身上感染狂犬病毒属病毒的人类的临床特征

医护人员实施适当的屏障技术，以减少在暴露后接种狂犬病疫苗的必要性。

在这篇综述中，我们旨在通过回顾相关文献，比较狂犬病在食肉动物和蝙蝠体内的发病机制，并将这些信息与从这两种储存宿主感染狂犬病的人类的临床表现联系起来。通过这种方式，我们希望能从发病机制的角度解释由狗传播感染的狂犬病和由蝙蝠传播感染的狂犬病在临床表现上的差异，并提高对由蝙蝠传播感染的狂犬病的早期诊断水平。。

从侵入部位到排出部位的组织的神经解剖学

要理解狂犬病毒属病毒在宿主神经系统中从侵入部位到排出部位的传播过程中狂犬病的发病机制，对神经解剖学的详细了解至关重要。狂犬病毒属病毒从咬伤伤口处开始传播，在那里它会进入外周神经的神经元。然而，外周神经元在很大程度上被施万细胞所覆盖，而施万细胞一般被认为不易受到狂犬病毒属病毒的感染。施万细胞唯一不存在的地方是在某些类型的外周神经元的末端；这些暴露的神经元末端最有可能是狂犬病毒属病毒的侵入途径。和所有病毒感染的情况一样，狂犬病毒属病毒需要细胞表面有合适的受体与之结合，从而得以进入神经元。

通常情况下，咬伤会发生在身体上有皮肤覆盖的肌肉部位。皮肤（图1A）和骨骼肌（图1B）都富含不同类型的神经——躯体神经或内脏神经、运动神经或感觉神经（附录第9页），因此有许多暴露的神经元末端。皮肤组织和骨骼肌组织之间的一个重要区别是，皮肤组织中不存在躯体运动神经。在这篇综述中，皮肤和肌肉之间的皮下组织被排除在病毒进入的部位之外，因为与皮肤或骨骼肌组织相比，皮下组织中暴露的神经元末端密度较低。

狂犬病毒属病毒进入外周神经元后，会通过逆行运输的方式，沿着神经元的轴突，经由背根（感觉神经元）或腹根（运动神经元；见图2A；附录第9页）向脊髓移动。这一过程被称为向心性扩散。为了在神经元内移动，狂犬病毒属病毒利用了细胞的运输机制，这一点在一些针对适应实验室环境的狂犬病病毒在背根神经节细胞（一种具有外周轴突分支和中枢轴突分支的神经元，见附录第9页）中的体外研究中已得到阐明。狂犬病病毒从外周分支末端逆行运输到细胞体的过程是沿着微管进行的，且由动力蛋白运动复合体介导。病毒在细胞体内完成复制后，便会沿着中枢分支进行顺行运输，据推测，这一过程是由驱动蛋白运动复合体来完成的，因为它们的运动方向与动力蛋白运动复合体的方向相反。

狂犬病毒属病毒从脊髓可以通过感觉或运动神经束中突触相连的神经元，扩散到大脑的不同部位（如大脑皮层、小脑、间脑、中脑、脑桥和延髓）（图2B）。根据所涉及的感觉类型，有几条感觉神经束将皮肤和骨骼肌中的外周感觉神经元与大脑相连。 脊髓后索——传导精细触觉和本体感觉——通向大脑皮层，在脊髓后索核（延髓）和丘脑（间脑）处形成突触。脊髓丘脑束——传导痛觉和温度觉——也通向大脑皮层，在脊髓后角和丘脑处形成突触。脊髓小脑束——传导本体感觉——通向小脑。 有几条运动神经束将骨骼肌中的外周运动神经元与大脑相连。这些运动神经束中最重要的是皮质脊髓束——用于控制骨骼肌功能——它通向大脑皮层，在脊髓前角形成突触。

在大脑和神经系统的其他部位，人们认为狂犬病毒属病毒是通过连接一个神经元的突起（轴突或树突）与另一个神经元突起的突触来传播的。电子显微镜研究支持了这一假设，因为这些研究表明，狂犬病毒属病毒从突触处出芽的频率，要高于从轴突或树突的其他部位，以及从神经元细胞体出芽的频率。脑脊液可能在狂犬病毒属病毒在大脑中的传播过程中不起作用，而且病毒也不太可能通过星形胶质细胞或少突胶质细胞传播，因为在狂犬病末期，很少发现神经系统的这些部分受到感染。

狂犬病毒属病毒可以从大脑和脊髓通过不同类型的外周神经离心式地扩散到多个器官，其中包括唾液腺（图3）。狂犬病毒属病毒会随唾液排出，因此能够通过咬伤的方式感染下一个宿主。

在接下来的部分，我们将比较感染狂犬病病毒的食肉动物和蝙蝠之间感染各个阶段的细节，以及它们作为储存宿主的其他狂犬病毒属病毒的感染过程（附录第1页）。对于无法进行比较的情况，我们已经找出了知识上的空白，这些空白可以为未来的研究提供指导（附录第2页）。

食肉动物和蝙蝠感染狂犬病毒属病毒的发病机制比较

食肉动物和蝙蝠体内狂犬病毒属病毒暴露的组织学部位

暴露的组织学部位，即被咬后哪些组织会接触到狂犬病毒属病毒，取决于多种因素，包括牙齿长度、咬合的穿透深度以及皮肤厚度。与其他哺乳动物相比，食肉动物拥有较长的犬齿（长度范围在9至29毫米之间；见表2），而且咬合力度很强。在我们掌握数据的食肉动物中，其皮肤较薄（狗的皮肤厚度为0.5至5.0毫米，赤狐肩部皮肤厚度为0.9毫米），而犬齿长度则更长（狗的犬齿长度为10至26毫米，赤狐的犬齿长度为19毫米；见表2；野生食肉动物和蝙蝠的学名见附录第4页）。因此，一只用力撕咬同类（同一物种的成员）的食肉动物很可能会穿透皮肤，进而咬到下方的骨骼肌。

被咬时首先接触到的组织是皮肤。用源自狐狸的野生型狂犬病病毒（见附录第9页）对赤狐进行皮内接种，其半数致死剂量与肌肉内接种后的半数致死剂量相同。这表明皮肤是狂犬病病毒可能的入侵途径。然而，目前尚未有研究针对狂犬病病毒通过皮肤进入外周神经所实际接触的神经元末端展开探讨。

图 1：暴露组织学部位的神经支配
（A）皮肤的神经支配。 躯体感觉神经终止于不同类型的神经元末端：默克尔细胞、游离神经末梢、触觉小体、迈斯纳小体、环层小体以及鲁菲尼终末。交感神经内脏运动神经和内脏感觉神经支配立毛肌、外泌汗腺以及血管。目前尚未对狂犬病毒属病毒对这些结构的嗜性展开研究。 （B）骨骼肌的神经支配。躯体感觉神经终止于神经肌梭，神经肌梭附着于肌肉内的梭内肌纤维，以及肌腱中的腱梭。躯体运动神经终止于梭内肌纤维和梭外肌纤维；躯体运动神经与梭外肌纤维之间的连接被称为神经肌肉接头。内脏感觉神经感知温度和化学刺激，而内脏感觉神经和内脏运动神经都支配血管。在体内已检测到狂犬病毒属病毒的结构以黄色突出显示。 （参考注释：此处对图 1 的描述翻译中，25、26、27、28、29 等数字可能是原文引用的参考文献序号，在翻译中保留原样；“withers” 原意为 “（马等的）肩部”，这里根据上下文推测是指动物皮肤厚度测量的位置，翻译为 “肩部” ）

图2：暴露组织学部位、脊髓和大脑之间的神经支配 （A）外周神经与脊髓之间的神经支配。躯体感觉神经（神经以及它们是一级神经元还是二级神经元以蓝色显示），其一级神经元（1）的细胞体位于背根神经节（DRG）中，并与脊髓后角（DH）中的中间神经元（2a）、前角（VH）中的运动神经元（2b）、延髓中的脊髓后索核（DCN）（2c）相连；或者，对于传导痛觉和温度觉的躯体感觉神经而言，它们与脊髓后角腹侧部分的神经元相连，这些神经元有分支终止于丘脑（2d）。在本图中，躯体感觉神经元被表示为具有多个中枢分支的单个神经元，而实际上每个神经元只有一个中枢分支。躯体运动神经（神经以及它们是一级神经元还是二级神经元以红色显示），其一级神经元（1）的细胞体位于前角（VH）中，并与脊髓上中枢（SSC）中的神经元（2a）、脊髓中的中间神经元（2b）或背根神经节（DRG）中的躯体感觉神经元（2c）相连。内脏感觉神经（神经以及它们是一级神经元还是二级神经元以绿色显示），其一级神经元的细胞体位于背根神经节（DRG）（1）中，并与脊髓后角（DH）腹侧部分的神经元相连，这些神经元有分支终止于丘脑。内脏运动神经（神经以及它们是一级神经元还是二级神经元以橙色显示），其一级神经元的细胞体位于交感神经干（ST）（1）中，并与脊髓中间带（IH）中的神经元相连（2）。在体内已检测到狂犬病毒属病毒的那些神经元细胞体以黄色突出显示。对于背根神经节（DRG）而言，尚不清楚这些神经元是内脏感觉神经元还是躯体感觉神经元。 （B）脊髓与大脑之间的神经支配。狂犬病毒属病毒可以通过感觉神经束（左侧）或运动神经束（右侧）从脊髓传播到大脑。DCN=脊髓后索核；DRG=背根神经节；DH=脊髓后角；DR=背根；IH=脊髓中间带；SSC=脊髓上中枢；ST=交感神经干；TH=丘脑；VH=脊髓前角；VR=腹根。。

在用源自臭鼬的野生型狂犬病病毒对臭鼬进行肌肉注射后的第7天（此时病毒仍处于向心性扩散阶段），查尔顿（Charlton）和凯西（Casey）观察到狂犬病病毒抗原在骨骼肌的肌纤维和成纤维细胞中均有表达。在用源自北极狐的野生型狂犬病病毒对仓鼠进行肌肉注射后约4天，墨菲（Murphy）及其同事报告称，狂犬病病毒抗原在神经肌肉梭和腱梭中均有表达。综合来看，这些研究表明，将狂犬病病毒注射到骨骼肌中，可能会使病毒在接种后直接在肌纤维和成纤维细胞中局部复制，并且病毒能够进入躯体感觉神经和躯体运动神经暴露的神经元末端（图1B）。

蝙蝠的咬伤在几个方面与食肉动物的咬伤不同。蝙蝠的犬齿比食肉动物的犬齿短（食虫蝙蝠和吸血蝙蝠的犬齿长度为1至3毫米，食果蝙蝠的犬齿长度为4至10毫米；见表2），而食肉动物的犬齿长度为9至29毫米。平均而言，具有不同食性的蝙蝠的咬伤，其对被咬物体的穿透深度仅为它们犬齿长度的10%。就已知数据来看，相对于犬齿长度（棕山蝠的犬齿长3毫米，稻草色果蝠的犬齿长5毫米），蝙蝠的皮肤厚度（棕山蝠的皮肤厚0.3毫米，稻草色果蝠的皮肤厚0.6毫米） 比食肉动物的要大。因此，蝙蝠咬伤同类时通常不会穿透皮肤，这使得皮肤成为最有可能的暴露组织学部位。

尽管皮肤作为暴露部位至关重要，但仅有一项在蝙蝠身上开展的结合皮内和皮下注射途径的狂犬病毒属病毒实验有相关报道，而且该实验并未成功。这一结果与其他宿主物种中皮内接种成功的情况形成了鲜明对比。例如，通过皮内接种的赤狐会发生中枢神经系统感染，而脚垫接种（属于皮内接种）是在小鼠和大鼠身上进行许多实验性狂犬病毒属病毒感染的标准且成功的接种途径。

还有其他几种途径（大多是肌肉注射或皮下注射）已被用于将狂犬病毒属病毒接种到蝙蝠体内（附录第5页）。在一些对比研究中，这两种途径都没有始终如一地更成功地引发疾病。由于有人推测蝙蝠携带的狂犬病毒属病毒可能通过气溶胶传播，尤其是对于大量聚集在洞穴中的穴居蝙蝠而言，因此人们尝试了通过气溶胶、口服或鼻内接种的方式。然而，这些尝试在很大程度上都没有成功。

据我们所知，目前尚未有针对蝙蝠身上狂犬病毒属病毒进入外周神经所通过的暴露神经元末端的研究。然而，墨菲（Murphy）及其同事在用拉各斯蝙蝠病毒和源自吸血蝙蝠的狂犬病病毒对仓鼠进行肌肉注射或皮内注射后发现，从接种后的第2天起（此时病毒仍处于向心性扩散阶段），在神经肌肉梭和腱梭中就出现了病毒抗原表达。这一结果表明，这些病毒能够感染与这些暴露的神经元末端相关的神经元（图1B）。

图3：延髓与病毒排出部位之间的神经支配 图中展示了狂犬病毒属病毒从（A）延髓传播至（B）唾液腺以及（C）舌头（病毒可能从这些部位排出）的可能途径。唾液腺由交感和副交感内脏运动神经以及内脏感觉神经支配。舌头由躯体感觉神经和躯体运动神经支配，并且舌头的味蕾由特殊感觉神经支配。轮廓乳头中的冯·埃布纳腺以及舌头表面的小黏液腺的神经支配情况与主要唾液腺类似（A）。在体内已检测到狂犬病毒属病毒的结构以黄色突出显示。T1 = 第一胸椎。V = 第五对脑神经。VII = 第七对脑神经。IX = 第九对脑神经。XII = 第十二对脑神经。

狂犬病病毒在食肉动物和蝙蝠中的向心性传播

曾有一项针对野生型狂犬病病毒在食肉动物体内向心性扩散的研究，该研究通过给条纹臭鼬肌肉注射源自条纹臭鼬的野生型狂犬病病毒来进行。在接种后的10至42天内，即在中枢神经系统症状出现之前，在脊髓和背根神经节的细胞体中发现了狂犬病病毒抗原，这些细胞体对应着躯体运动神经元、内脏运动神经元以及躯体或内脏感觉神经元（图2A）。一方面，狂犬病病毒可能通过感觉神经元和运动神经元传播到脊髓。另一方面，由于这些感觉神经元和运动神经元在脊髓中，无论是直接还是通过中间神经元，都有着密切的联系，所以也可以想象狂犬病病毒可能先到达脊髓中的运动神经元，然后再传播到背根神经节中的感觉神经元，反之亦然（图2A）。

在同一项研究中，还对狂犬病病毒从脊髓向大脑的传播情况进行了研究。在绕过脊髓的大部分灰质后，大脑中首先被感染的部位是大脑皮层、延髓的网状结构以及中脑的红核。这些发现表明，狂犬病病毒可以首先通过皮质脊髓束、网状脊髓束和红核脊髓束——也就是所有的运动神经束——到达大脑（图2B）。然而，野生型狂犬病病毒在食肉动物体内是如何从皮内接种部位传播到脊髓，以及从脊髓再传播到大脑的，目前尚不清楚。

尽管尚未对蝙蝠体内病毒的向心性扩散进行研究，但在实验性感染拉各斯蝙蝠病毒和源自吸血蝙蝠的狂犬病病毒的仓鼠中，在接种后的60至72小时，于背根神经节和脊髓后角中同时检测到了病毒抗原的表达。这一结果表明，病毒的扩散是通过躯体感觉神经元、内脏感觉神经元，或者是这两者的共同作用来实现的。随后，在接种后的2.5至3天，在延髓中观察到了病毒抗原。

表2：已知作为狂犬病毒属病毒宿主的食肉动物和蝙蝠的犬齿长度

狂犬病毒属病毒在食肉动物和蝙蝠大脑中的传播扩散情况

一旦狂犬病病毒抵达食肉动物的大脑，它就会广泛传播。对感染野生型狂犬病病毒的天然食肉动物宿主进行的尸检表明，在疾病的末期，这种病毒即便没有感染中枢神经系统（CNS）中的所有神经元，也会感染其中的大多数神经元。

在疾病末期，人们对蝙蝠狂犬病毒属病毒在蝙蝠大脑中的分布情况进行了大量研究（附录第2页）。这些研究共同表明，蝙蝠狂犬病毒属病毒能够感染中枢神经系统的所有部位，并且只局限于神经元。

狂犬病毒属病毒在食肉动物和蝙蝠体内的离心性传播

通过免疫组织化学技术和电子显微镜观察发现，在自然感染或实验感染狂犬病的食肉动物体内（附录第2页），在主要和次要唾液腺的黏液腺泡细胞中存在狂犬病病毒颗粒。此外，电子显微镜观察显示，病毒从这些细胞的顶膜处出芽。

狂犬病病毒从大脑传播到主要唾液腺的途径，很可能是通过起源于延髓唾液分泌核的主要副交感神经，或者通过起源于胸脊髓的交感神经（图3）。一项关于感染野生型狂犬病病毒臭鼬的研究表明，狂犬病病毒能够通过这些神经传播。在这项研究中，研究人员在感染末期，通过免疫荧光法在（副交感神经的）结状神经节和（交感神经的）颈前神经节中均发现了病毒抗原。

除了唾液腺之外，狂犬病病毒的离心性传播也在多种外周组织中得到了证实（附录第2页）。最常见的情况是神经元被检测出感染呈阳性，但其他类型的细胞也会受到影响。在食肉动物中，舌头尚未被作为狂犬病毒属病毒可能的排出部位进行研究。

在自然感染或实验感染的蝙蝠体内（附录第2页），在主要唾液腺的上皮细胞中检测到了蝙蝠狂犬病毒属病毒抗原。和食肉动物的情况一样，狂犬病毒属病毒到达这些细胞的途径尚不清楚。另一个可能的病毒排出部位可能是舌头表面，因为在自然感染和实验感染的蝙蝠中，已经在舌头的不同组织中检测到了蝙蝠狂犬病毒属病毒抗原的表达，例如舌上皮（细胞类型未明确）、冯·埃布纳腺（上皮细胞）和舌乳头（舌上皮细胞；附录第2页）。蝙蝠狂犬病毒属病毒很可能通过支配舌头的神经，从延髓传播到舌头的这些组织中（图3）。

有证据表明（附录第2页），蝙蝠狂犬病毒属病毒在蝙蝠体内会离心性地传播到其他外周组织。这种传播涉及神经元细胞和非神经元细胞。

食肉动物和蝙蝠狂犬病的组织病理学

在食肉动物中，狂犬病病毒感染的早期阶段不会出现组织病理学变化。这一推断基于以下几点：用野生型狂犬病病毒对臭鼬进行肌肉注射后，在病毒进入部位未出现组织病理学变化；在野生型狂犬病病毒感染的食肉动物的向心性扩散阶段，其外周神经中未出现组织病理学变化 ；在野生型狂犬病病毒在臭鼬中枢神经系统中扩散的阶段，臭鼬大脑中也未出现组织病理学变化。这些观察结果可以用病毒从咬伤伤口传播到唾液腺所需经过的漫长路径来解释。如果狂犬病病毒引发一种在组织学上表现为淋巴细胞浸润的特异性免疫反应，那么病毒就有可能在传播过程中被阻止，或者在感染早期就导致宿主死亡；而这两种结果都将阻碍病毒到达排出部位并传播给下一个宿主。

狂犬病病毒能够凭借多种特性逃避宿主的免疫反应。首先，该病毒复制缓慢，并且以低浓度表达病毒基因，这可能避免细胞被破坏以及免疫系统被激活。其次，体外实验和实验动物研究表明，在狂犬病病毒感染的不同阶段，病毒的核蛋白、磷蛋白和基质蛋白的拮抗活性会抑制先天性免疫反应。 Ⅰ型干扰素的主要拮抗剂是病毒磷蛋白，它既能阻断β干扰素的诱导产生，又能抑制随后由干扰素刺激引发的基因表达；而病毒核蛋白则会阻断视黄酸诱导基因I介导的抗病毒反应的激活。此外，狂犬病病毒感染期间促炎细胞因子的下调，可能是由于病毒基质蛋白通过核因子κB（NF-κB）家族成员RelAP43对NF-κB蛋白的调控所致。 而且，T细胞抑制和细胞凋亡似乎是狂犬病病毒诱导Fas配体上调，以及免疫抑制性人白细胞抗原G（HLA-G）和B7-H表达上调而形成的免疫逃避策略。由于B7-H的表达依赖于Ⅰ型干扰素，并且在小鼠体内病毒的清除与较低水平的由干扰素依赖导致的免疫抑制性B7-H上调相关，因此Ⅰ型干扰素反应也有可能对狂犬病病毒的感染、病毒逃避免疫系统以及病毒的传播有利。

大多数关于食肉动物的组织病理学研究都是在疾病末期，也就是离心性扩散阶段进行的。在这个阶段，不仅在大脑和脊髓中观察到了病理变化，在外周神经系统和非神经组织中也发现了此类变化。这些研究结果表明，在感染的离心性扩散阶段前后的某个时间点，会引发一种特异性免疫反应，以及随之而来的组织病理学变化。

在感染野生型狂犬病病毒的食肉动物的大脑和脊髓中，存在淋巴细胞、浆细胞和中性粒细胞在血管周围的聚集现象，同时还伴有轻度的神经胶质增生、少数神经元坏死，以及神经元细胞细胞质中的嗜酸性包涵体（内基小体）。在大脑中，灰质里也会出现空泡。病理变化的严重程度各不相同，在大脑的某些区域甚至完全没有病理变化。然而，我们尚未发现有病例报告显示，在狂犬病末期，免疫功能正常的食肉动物的中枢神经系统中完全不存在病理变化。

在疾病末期，在外周神经系统的外周神经、背根神经节和三叉神经节中都能观察到病理变化。在感染野生型狂犬病病毒的臭鼬腿部的外周神经中，发现了华勒氏变性以及淋巴细胞和浆细胞的浸润现象。在这些相同的动物中，表达病毒抗原的背根神经节与神经元坏死以及单核细胞浸润出现在同一部位。在自然感染狂犬病的浣熊的三叉神经节中，存在炎性细胞对神经元周围的浸润情况。

在疾病末期的非神经组织中，经实验感染野生型狂犬病病毒的狐狸和臭鼬表现出，在表达病毒抗原的唾液腺上皮细胞附近有炎性细胞浸润的现象。

目前尚无关于蝙蝠感染狂犬病毒早期阶段的组织病理学信息。然而，在一项研究感染拉各斯蝙蝠病毒或吸血蝠源性狂犬病毒的仓鼠中，观察到在感染的外周神经在向心性阶段没有组织病理学变化。

在疾病的离心扩散阶段，蝙蝠的组织病理学变化与食肉动物的相似，可在大脑、脊髓以及非神经组织中被发现。在大脑中，组织病理学变化的特征为神经元坏死，这种坏死可能伴随着噬神经细胞现象、细胞质空泡化、卫星现象以及神经胶质增生。在感染澳大利亚蝙蝠狂犬病毒（ABLV）的狐蝠神经元中，以及感染欧洲1型蝙蝠狂犬病毒（EBLV-1）的埃及果蝠神经元中，均观察到了内基小体。 除了神经元本身及其周围的变化之外，血管周围和脑膜处也可能出现淋巴细胞浸润的情况。胡珀及其同事观察到，感染ABLV的狐蝠白质神经纤维束出现空泡化现象。感染ABLV的狐蝠，其脊髓、脑膜、背根神经节和三叉神经节中存在淋巴细胞浸润现象；感染EBLV-1的棕山蝠，其腹角神经元中出现细胞质空泡。 至于非神经组织，一只感染ABLV的黄腹鞘尾蝠，其唾液腺中存在淋巴细胞浸润现象；一只感染EBLV-1的棕山蝠，其味蕾内的上皮细胞发生了坏死。

尽管食肉动物和蝙蝠的狂犬病组织病理学研究存在许多相似之处，但仍有一个差异。在所有关于食肉动物狂犬病末期的病例报告中，大脑都会出现组织病理学变化。相比之下，多篇关于蝙蝠的病例报告（涉及四个蝙蝠物种的十篇病例报告）表明，尽管经过了详细的组织学检查，且狂犬病毒属抗原在蝙蝠大脑中广泛表达，但大脑中却完全不存在组织病理学变化。 可能的解释有：蝙蝠狂犬病毒属病毒的毒性和免疫原性比食肉动物体内的狂犬病病毒要弱，这使得蝙蝠有可能在未引发特异性免疫反应的情况下就发展到疾病末期；或者是蝙蝠对狂犬病毒属病毒感染更为敏感，在适应性免疫反应发生之前就已经死亡。

人类感染由食肉动物传播的狂犬病毒属病毒与由蝙蝠传播的狂犬病毒属病毒的比较

人类狂犬病的临床病程遵循典型的模式。从接触病毒到出现最初症状的时间通常在20天至90天之间。最初的症状通常较为模糊（例如，焦虑、发热、情绪低落），但也可能包括咬伤部位出现明显的异常感觉（例如，瘙痒、疼痛、刺痛）。在最初症状出现后的大约2至10天，会出现诸如恐水症等神经系统的体征和症状。这个急性神经症状期同样会持续2至10天，最终患者的病情会恶化，陷入昏迷并死亡。 乌多（Udow）及其同事报告称，在关于感染蝙蝠传播的狂犬病患者和感染狗传播的狂犬病患者的病例报告中，临床特征的出现频率存在显著差异（见表1）。以下由法维（Favi）及其同事报告的例子说明了这些差异可能会导致狂犬病的诊断延迟。1996年2月13日，智利兰卡瓜的一家医院收治了一名7岁男童，他出现了中枢神经系统症状（瞳孔不等大、左上眼睑下垂和斜视）以及大量流涎的症状。首次尝试诊断狂犬病是在13天后，即1996年2月26日。法维及其同事报告称，诊断延迟的主要原因是没有动物咬伤史、临床表现不典型以及这种疾病的罕见性。

基于乌多及其同事的分析，再结合我们在此处对狂犬病储存宿主发病机制的综述，我们认为以下因素对于解释所观察到的差异很重要：接触病毒的组织学部位、接触病毒的解剖学部位以及病毒的特性。本综述未考虑年龄和性别因素，因为乌多及其同事并未指出感染狗传播的狂犬病的个体与感染蝙蝠传播的狂犬病的个体在这些宿主特征方面存在显著差异。

暴露组织学部位对人类狂犬病的影响

接触病毒的组织学部位不仅决定了狂犬病毒属病毒能够通过哪些类型的神经进入外周神经系统（图1），还决定了狂犬病毒属病毒到达脊髓，继而到达大脑的途径（图2）。我们认为，这些差异对于临床表现有着重要的影响。

在感染蝙蝠传播的狂犬病和感染食肉动物传播的狂犬病的病例报告中，与染病动物不同类型的接触方式（例如，通过破损皮肤、严重咬伤，或无已知接触史；见表1）所占比例表明，接触病毒的组织学部位会因感染源的不同而有所差异。例如，无已知接触史的病例报告在感染蝙蝠传播的狂犬病中所占的比例，要高于感染食肉动物传播的狂犬病，这表明蝙蝠可能是通过非常轻微以至于未被察觉的伤口来感染人类的。此外，在人类中，大多数由食肉动物传播的狂犬病感染是由深度咬伤引起的，而在蝙蝠传播的狂犬病感染病例中，并未有深度咬伤的记录。蝙蝠咬伤较浅的特点，再加上蝙蝠体型较小，这可以解释为什么被蝙蝠咬伤的人很少会去寻求医疗帮助，甚至不记得自己曾被咬伤过。这一观点被称为“小传播媒介假说”。

然而，“浅度咬伤”和“深度咬伤”这些表述只是模糊的描述。当考虑蝙蝠和食肉动物实际咬入人体组织的深度时，有一些数据可以帮助回答这个问题。通常会将狂犬病毒属病毒传播给人类的食虫蝙蝠，其犬齿长度在1至3毫米之间（表2），而且这类蝙蝠平均的咬入深度达到其犬齿长度的10%，也就是0.1至0.3毫米。鉴于人类面部皮肤厚度为1.5至1.8毫米，手部皮肤厚度为0.8至2.0毫米，脚部皮肤厚度为1.2至1.9毫米，而这些部位是蝙蝠咬伤的常见部位，由此可知这些蝙蝠的咬伤仅仅是伤及皮肤表层。同样，常见的吸血蝙蝠（这种以吸食血液为生的蝙蝠最常将狂犬病毒属病毒传播给人类）在吸食人血时，其咬伤仅限于表皮和部分真皮层。

蝙蝠和食肉动物咬伤之间的这些差异可能产生的后果如下。在被蝙蝠浅度咬伤皮肤后，狂犬病毒属病毒很可能通过躯体感觉神经元大量暴露的神经末梢进入人类神经系统（图1A）。从皮肤开始，狂犬病毒属病毒可以通过背根到达脊髓（图2A），然后通过感觉神经束上升至大脑（图2B）。皮肤中不存在躯体运动神经元，所以可以排除通过这条途径进行向心性传播的可能性。 相比之下，在被食肉动物咬伤至肌肉深度后，狂犬病毒属病毒不仅可以通过感觉神经途径，还可以通过躯体运动神经元暴露的神经末梢进入人类神经系统（图1B）。从肌肉开始，狂犬病毒属病毒可以通过腹根到达脊髓（图2A），然后通过运动神经束上升至大脑（图2B）。 我们推测，这些差异可能导致在病例报告中，感染蝙蝠传播的狂犬病比感染食肉动物传播的狂犬病出现咬伤部位感觉异常、神经系统检查时出现感觉（可能还有运动）神经功能缺损、震颤和肌阵挛性抽搐的频率更高（表1）。

狂犬病毒属病毒进入皮肤中躯体感觉神经元暴露的神经末梢后，会扩散到背根神经节的细胞体，这一过程可能需要数天或数周时间。在这些细胞体中病毒的复制最终会导致功能障碍，从而引发与咬伤部位相关的感觉异常（例如，疼痛、感觉异常、麻木；见表1）。鉴于蝙蝠的咬伤常常不被察觉，这些感觉神经元受到感染也与众多病例报告中所呈现的情况相符，即在没有蝙蝠咬伤的情况下却出现局部症状（见表1）。 躯体感觉神经元的中枢分支存在额外的分支，即侧支，这些侧支与脊髓三个或更多节段中的许多其他感觉神经元相连。因此，在最初被感染的躯体感觉神经元中病毒复制后，病毒可以通过侧支迅速扩散，并感染脊髓相邻节段的第二批感觉神经元。当患者接受神经系统检查时，这就会导致感觉神经功能缺损，尤其是出现偏身感觉障碍模式（身体一侧感觉丧失；见表1）。 躯体感觉神经元也有侧支，这些侧支直接或通过中间神经元间接与脊髓三个或更多节段中的躯体运动神经元相连。利用这一神经网络，病毒可以从一个被感染的躯体感觉神经元扩散到脊髓相同和相邻节段的许多低级运动神经元。我们认为，狂犬病毒属病毒通过躯体感觉神经元侧支的这种局部扩散，能够解释为什么在对感染蝙蝠传播的狂犬病患者进行神经系统检查时，发现运动神经功能缺损的频率要高于感染食肉动物传播的狂犬病患者（见表1）。相比之下，躯体运动神经元并不具备如此复杂的侧支系统。

“病理性震颤”这一术语（见表1）的定义是，身体某部位快速的来回运动，这种运动损害了运动功能，并且可能由外周神经系统和中枢神经系统中的各种机制所引发。尽管人们可能不会认为躯体感觉神经元感染狂犬病毒属病毒是一个可能的病因，但在其他一些疾病中，感觉神经损伤确实与震颤相关联。例如，以缓慢进展且主要为感觉功能受损为特征的IgM型副蛋白血症性神经病，在约40%至90%的患者中会出现震颤症状。在中枢神经系统中不存在可识别病变的情况下，外周感觉神经病本身似乎对震颤的发生起着关键作用，也就是说，来自外周感觉神经的错误时间输入被认为会到达一个完好无损的中枢处理器（例如小脑）；然而，这会误导中枢处理器，使其在受影响的身体部位产生震颤。

肌阵挛（见表1）被定义为由肌肉收缩或抑制引起的类似电击的不自主运动。和震颤一样，肌阵挛可能源于神经系统多个部位的异常，比如运动皮层、皮层下区域、脑干、脊髓以及外周神经。同样地，尽管人们可能不会认为躯体感觉神经元感染狂犬病毒属病毒是肌阵挛的一个可能病因，但已有多项病毒感染，包括带状疱疹病毒感染和人类嗜T淋巴细胞病毒感染，被确定为节段性脊髓肌阵挛的病因，这种肌阵挛涉及一个或两个相邻的脊髓节段。 这类肌阵挛的发病机制是脊髓中间神经元失去抑制作用，从而导致脊髓腹角运动神经元的过度兴奋。而这些脊髓中间神经元正是狂犬病毒属病毒从躯体感觉神经元开始传播时，首先感染的神经元之一（图2A）。

与前几节讨论的临床表现方面不同，在犬传播的狂犬病病例报告中，恐水症和恐风症的报告频率高于蝙蝠传播的狂犬病病例报告（表1）。这一观察结果得到了雷昆科及其同事的证实，他们报告称，在17名被普通吸血蝙蝠感染狂犬病的儿童中，只有3名（15%）出现恐水症。咽、喉和吸气肌（主要是膈肌和肋间肌）痉挛被视为恐水反应的一部分。这些痉挛的发病机制假设是脑干中吸气运动神经元的抑制剂被破坏，导致吸气道即时反射亢进，而高级脑中枢相对未受影响，意识保持清醒。这一假设与其他因脑干受损导致吸气痉挛的病例相符，目前已知脑干是对呼吸控制至关重要的背侧和腹侧呼吸组的所在位置。我们提出，被患有狂犬病的狗咬至肌肉深处后，狂犬病病毒可以通过运动神经束更轻易地到达脑干中的相关神经元，因此与咬至皮肤浅层相比，更常引发恐水症。类似的机制可能也适用于恐风症。运动神经束和感觉神经束向心性传播的一个重要区别在于，运动神经束的传播涉及逆行运输，而感觉神经束的传播涉及顺行运输。这种差异是否在恐水症和恐风症的发展中起作用尚未确定。

暴露部位解剖位置对人类狂犬病的影响

人体的周围神经根据其解剖位置可分为两大类：脑神经，起源于脑，支配头部（包括面部）和颈部；脊神经，起源于脊髓，支配颈部、躯干和四肢。因此，暴露的解剖部位也将决定狂犬病病毒能否接触到脑神经或脊神经。在乌多及其同事对人类犬源和蝙蝠源狂犬病临床特征的分析中，在15例蝙蝠源狂犬病患者中，有5例（33%）的暴露解剖部位是面部，而在25例犬源狂犬病患者中，排除暴露解剖部位不明和有多个暴露解剖部位的类别后，只有2例（8%）是面部。这一观察结果与蝙蝠源狂犬病患者在神经学检查中出现脑神经缺陷（包括眼肌麻痹、瞳孔不等大和上睑下垂）的频率高于犬源狂犬病患者的情况相符。

搜索策略及选择标准

我们从最早包含日期至2016年7月，在Embase、MEDLINE、Web of Science、PubMed（在标题和摘要中搜索）、Cochrane以及Google Scholar中进行了搜索，使用以下关键词搜索蝙蝠中的狂犬病毒属感染：“蝙蝠”、“飞狐”、“翼手目”、“翼手亚目-”、“鼠耳蝠-”和“菊头蝠-”；并结合“狂犬病毒素”、“拉各斯蝙蝠病毒”、“狂犬病病毒”和“杜文海格病毒”；以及结合“感染”、“发病机制”、“疾病传播”等词汇。任务”、“进入”、“释放”、“现象”、“功能”、“储存库”、“持久性”、“毒力”、“载体”和“传播”。在食肉动物和人中搜索狂犬病病毒感染的检索词是“狂犬病”，仅限于教科书和文献综述，必要时还会在谷歌学术和PubMed中进行额外搜索。审查了这些搜索结果中的文章及其引用的相关参考文献中的信息。我们专注于那些使用自然发生的病毒-宿主对的研究。排除了信件、社论、会议论文、会议摘要以及非英语文章。涉及实验室适应（“固定型”）狂犬病病毒感染的研究被排除在外，因为它们的发病机制与野生型（“街头型”）狂犬病病毒感染的发病机制有很大不同，除了某些关于病毒-细胞相互作用的研究。仅与病毒分子特性相关的文章也被排除在外。

病毒特性对人类狂犬病的影响

假设狂犬病毒属病毒在蝙蝠之间的传播主要通过皮肤进行，那么可以推测，相较于骨骼肌中暴露的神经末梢，蝙蝠携带的狂犬病毒属病毒对皮肤中暴露的神经末梢具有更高的嗜性。目前，尚未有针对任何宿主物种或任何狂犬病毒属病毒对皮肤中暴露神经末梢嗜性的研究完成，这其中包括病毒利用哪些受体附着并进入这些暴露的神经末梢。 然而，确实存在一些证据表明，蝙蝠携带的狂犬病毒属病毒对骨骼肌中暴露神经末梢的嗜性有所降低。与狂犬病病毒相比，一种与蝙蝠相关的狂犬病毒属病毒——澳大利亚蝙蝠狂犬病毒（ABLV），不会附着在神经元细胞黏附分子上。而这种分子存在于神经肌肉接头的突触前膜上，很可能是狂犬病病毒进入运动神经元的受体。

如果作为向心性传播的一部分，狂犬病毒属病毒在接触的组织学部位发生局部复制（这一点尚未在体内得到证实），那么人们也会预期，相较于骨骼肌中的非神经细胞（如肌纤维），蝙蝠携带的狂犬病毒属病毒对皮肤中的非神经细胞（如上皮细胞和成纤维细胞）具有更高的嗜性。 森本（Morimoto）及其同事的研究表明，一种适应蝙蝠的狂犬病病毒株在成纤维细胞和上皮细胞中的复制能力，比适应食肉动物的狂犬病病毒株要强得多。而且，该病毒在34摄氏度（被认为接近皮肤温度）时的复制情况，比在37摄氏度时更好。 关于与骨骼肌中非神经细胞类型的附着，澳大利亚蝙蝠狂犬病毒（ABLV）不会附着在烟碱型乙酰胆碱受体的α1亚基上，而该受体位于神经肌肉接头的突触后膜上，狂犬病病毒可借助它进入肌纤维。

对于蝙蝠所携带的狂犬病毒属病毒来说，进化选择可能会倾向于那些毒力增强或减弱的病毒，这里的毒力被定义为引发疾病的能力。在我们对蝙蝠和食肉动物狂犬病末期的组织病理学研究进行比较时，我们发现多篇关于蝙蝠的病例报告显示其大脑中没有组织病理学变化，但没有发现类似的关于食肉动物的病例报告。 一种可能性是蝙蝠携带的狂犬病毒属病毒的毒力较弱。这一假设与以下观察结果相符：据报道，在感染食肉动物传播的狂犬病病毒后从临床疾病中存活下来的人数（8人），仅仅是感染蝙蝠传播的狂犬病病毒后存活人数（4人；19 表1）的两倍，尽管每年报告的由食肉动物传播给人类的狂犬病病例数量大约是由蝙蝠传播给人类的狂犬病病例数量的1000倍。

结论

这篇关于食肉动物和蝙蝠狂犬病发病机制的综述表明，狂犬病毒属病毒从进入部位到排出部位的传播途径，比人们普遍认知的更为广泛。例如，狂犬病毒属病毒既可以通过皮肤进入，也能通过骨骼肌进入；它们在神经系统中的传播，不仅可以通过躯体运动神经元，还能通过内脏运动神经元、躯体感觉神经元，甚至有可能通过内脏感觉神经元；野生型的狂犬病毒属病毒株既能够进行逆行运输，也能进行顺行运输；而且狂犬病毒属病毒可能不仅从唾液腺排出，还有可能从舌头排出。

尽管狂犬病在不同宿主物种中的一般传播方式和发病机制相似，但我们的综述指出了蝙蝠和食肉动物之间的两个主要差异。首先，由蝙蝠咬伤导致的狂犬病毒属病毒入侵很可能局限于皮肤，并且向心性传播主要通过躯体感觉神经元进行。其次，在狂犬病毒属病毒感染末期，一部分蝙蝠并未显示出任何中枢神经系统病变，而据报道，所有处于感染末期的食肉动物都会出现中枢神经系统病变。

关于蝙蝠和食肉动物狂犬病发病机制，主要存在以下一些知识空白：狂犬病毒属病毒是如何进入皮肤中的神经元的？对于不同的狂犬病毒属病毒来说，从咬伤部位（无论是皮肤还是肌肉）到达中枢神经系统的最重要途径是什么？狂犬病毒属病毒利用哪些受体进入从病毒进入部位到排出部位的可能路径上的不同细胞类型？蝙蝠和食肉动物主要是通过唾液腺还是舌头来排出狂犬病毒属病毒的？由狂犬病毒属病毒感染引发特定免疫反应并进而导致脑炎的触发因素是什么？ 这些问题可以通过体外和体内感染实验来解答，在实验中要尽可能使用与狂犬病毒属病毒在其动物储存宿主中的自然感染动态相近的病毒、细胞类型、接种途径以及动物物种。

部分基于蝙蝠和食肉动物狂犬病发病机制的差异，我们根据三个因素：组织学暴露部位、解剖学暴露部位和病毒特征，对感染蝙蝠传播型和狗传播型狂犬病的患者临床表现差异（表1）提出了解释。在蝙蝠传播的狂犬病中，组织学暴露部位通常局限于皮肤，解剖学暴露部位更常见于面部，并且致病病毒可能经过了选择，以便通过皮肤进入神经系统。尽管只有少数有记录的比较研究能够支持这些解释，但我们根据现有科学文献得出的假设可以作为进一步实验研究的合理依据。

对于蝙蝠传播型狂犬病患者临床表现方面存在的重要知识空白，可以通过对接触过狂犬病蝙蝠的人群进行更详细的神经学评估，并将神经学体征与周围神经系统和中枢神经系统特定部位的感染联系起来加以填补。总之，由于认识到蝙蝠传播型和食肉动物传播型狂犬病的病毒进入机制和途径不同，因此主要受影响的神经也可能不同，这使我们能够更全面地了解患者病史，制定更完善的临床体征和症状清单，从而在接触狂犬病蝙蝠或食肉动物后更早地诊断出狂犬病。

作者

LB 和 TK 设计了本研究并准备了初稿。LB 负责文献检索并绘制图表。所有作者均对正文做出贡献，提供关键反馈，并对最终稿进行编辑。

利益声明

我们未声明存在利益冲突。

致谢

我们感谢 Maarten Titulaer 就狂犬病和其他神经系统疾病的患者临床评估进行的讨论。

参考文献

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