研究蝙蝠病毒如何帮助预防人畜共患疾病

本文最初发表于 2024 年 7 月，现已更新以包含在 Microcosm 2025 年春季刊中。

蝙蝠已成为新出现的人畜共患疾病的典型代表。这些生物携带着各种各样的病毒，其中一些会导致人类患上致命的疾病，但它们自己很少生病。是什么让蝙蝠成为如此可行的病毒宿主？科学家们正在深入研究这个问题，利用他们学到的知识来为预防溢出和减轻疾病的策略提供信息。

如果你给蝙蝠一种病毒……它不会生病吗？

蝙蝠是病毒的绝佳宿主。这些哺乳动物舒适地生活在群体中，这有利于传播，它们可以在组织和血清中的高病毒滴度下存活，而不会表现出临床疾病的迹象。根据芝加哥大学生态与进化系助理教授 Cara Brook 博士的说法，后一个特征值得注意，部分原因是它与另一个蝙蝠特征有关：飞行能力。

“飞行是生理上 [和] 代谢成本最高的陆地运动形式，”布鲁克在 ASM Microbe 2024 的科学会议上说。“蝙蝠似乎通过许多独特的分子适应来补偿飞行的代谢需求，”包括抑制对细胞损伤的识别、独特的抗炎表型和上调的 DNA 损伤修复途径。布鲁克解释说，虽然这些蝙蝠的适应能力是为飞行而进化的，但“它们对 [蝙蝠] 的寿命、它们的复原力和对癌症的抵抗力以及它们对病毒感染的抵抗力和耐受性产生了连锁反应。减少飞行负面影响的相同途径也可以抑制病毒感染的影响，并促进提高病毒耐受性。这种增强的耐受性与增强的抗病毒免疫反应相平衡，这共同使蝙蝠特别擅长与病毒共存。

蝙蝠拥有数千种不同的病毒，涵盖数百种蝙蝠。这些病毒中有许多属于导致人类疾病的科，包括副肌病毒科（尼帕病毒）、丝状病毒科（马尔堡病毒）、弹状病毒科（狂犬病病毒）和冠状病毒科（SARS 样病毒）。正是在蝙蝠体内发现的这种病毒混合物，以及它们与已知人畜共患病的联系，使它们成为科学研究的焦点。与现有威胁相关的新病毒通常会在翱翔的哺乳动物中检测到。因此，蝙蝠被普遍视为病毒的火药桶，能够对人类造成严重破坏。

蝙蝠到底有多令人担忧？

研究人员争论蝙蝠是否真的隐藏着特别庞大和卑鄙的病毒威胁集合;一些人认为这种看法是确认偏差的产物。这是一个数字游戏：如果一个人在许多蝙蝠身上寻找许多新病毒，平均而言，他们会在蝙蝠身上找到许多新病毒——而且发现的越多，寻找的就越多。一项研究报告称，蝙蝠（或任何动物）中感染人类的病毒数量与存在的物种数量（超过 1,400 种）成正比。也就是说，蝙蝠的病毒含量并不比根据它们的数量所预期的要多。

然而，布鲁克实验室的研究表明，蝙蝠实际上是值得关注的特殊病毒库。她的小组发现，与其他哺乳动物和鸟类宿主相比，蝙蝠携带的病毒毒性最强（即有能力在人类体内引起严重疾病），病死率最高（尤其致命）。为什么会这样呢？布鲁克又回到了蝙蝠的免疫系统。

蝙蝠的防御机制会筛选出具有高增长率的病毒。

她说，蝙蝠的抗病毒特性“可能会选择我们预计在溢出到非蝙蝠宿主时会致病的高生长速度病毒”。在宿主宿主中复制期间，病毒必须以足够的水平生长以促进传播，同时将毒力降至最低（即，如果它们的宿主死亡，它们就无法传播）。

蝙蝠耐受高病毒载量的能力，加上它们的抗炎表型，意味着病毒可以高密度复制，以最大限度地在动物之间传播。在耐受性较差的宿主中，这些增强的病毒可能会引发广泛的损害——事实上，建模和经验数据表明，人类的毒力部分取决于病毒适应宿主的生长速度。

蝙蝠传播的病毒不太可能建立持续的人类传播

不过，这并不是故事的全部。“重要的是要注意，[这些发现没有]考虑人畜共患疾病溢出的可能性，我们知道这与系统发育距离成反比，”布鲁克说。虽然蝙蝠传播的病毒可能具有毒性，但它们不太可能建立持续的人际传播;这些病毒来自与人类密切相关的宿主群（例如灵长类动物）。这并非微不足道，因为具有潜在大流行潜力的病毒通常与高度的人类传播性有关。

换句话说，与人类系统发育距离较短的宿主包含发病率和死亡率较低的病毒，但在人类群体中流行的可能性更高;蝙蝠传播的病毒则相反。此外，病毒是否会导致人类的高死亡负担，不取决于它来自哪种动物，而是病毒特征、动物宿主种群及其与人类的相互作用的汇编。

研究蝙蝠传播的病毒为预防溢出提供信息

从这些数据中得出的形象是，多种因素的复杂组合决定了病毒的人畜共患风险，其根源在于免疫学、生态学和流行病学。人类在增加溢出机会方面发挥着最积极的作用，因为森林砍伐和气候变化等活动和影响促进了人类与野生动物的更大互动。如果在蝙蝠中检测到病毒，它不会自动给人类带来厄运。通常有一个中间动物宿主（例如，狗、猪、马），蝙蝠传播的病毒可能会在其中闲逛并进化，然后跳到人类身上。这种二次溢出的可能性是一个最重要的问题，并突出表明在对抗人畜共患疾病时还有其他动物需要关注。

尽管如此，Brook 强调了了解蝙蝠传播病毒的传播和持久性的价值，因为这样做可以确定早期干预的潜在点，从而从一开始就防止溢出的发生。在过去的十年中，她和她的合作者研究了马达加斯加 3 种特有果蝠的病毒。通过追踪蝙蝠并分析随着时间的推移从这些生物身上收集的样本，科学家们深入了解了病毒如何在种群中传播，以及蝙蝠如何反应。

例如，他们已经说明，在果蝠中，有 4 个埃尼帕嗜血杆菌（该属最著名的成员是尼帕病毒和亨德拉病毒）在低水平上持续存在。这些动物对病毒产生终生免疫力，但会产生短期抗体反应，这表明还有其他（例如 T 细胞）免疫机制在起作用。此外，通过他们的病毒发现工作，Brook 和她的同事发现了新的亨尼帕病毒，这些病毒与已知的人畜共患病（如尼帕病毒）不结合相同的细胞受体。她强调，描绘这些病毒结合的受体将有助于确定它们的潜在趋向性。

研究小组的目标是利用这些集体发现开发一种多价疫苗，以有可能在人畜共患疾病出现之前根除蝙蝠中的亨尼帕病毒感染。“我们主要感兴趣的是了解在野生蝙蝠中维持这些病毒的传播动态，这与我们寻找干预措施的机会以防止溢出到人类群体的兴趣有关，”布鲁克说，然而，他重申，“人畜共患病是一个多层次的挑战，从细胞扩展到生态系统。

拯救蝙蝠

了解蝙蝠在人畜共患风险谱中的位置很重要，因为蝙蝠正在死亡。据估计，由于白鼻综合症和气候变化等灾难，仅北美就有一半以上的蝙蝠物种在未来 15 年内面临种群严重下降的风险。通过恐惧的镜头来塑造蝙蝠，并认为它们本质上对人类有害，这削弱了保护它们的努力。

它们值得保护，尤其是因为它们的生态系统价值（例如，授粉、控制昆虫种群）。科学家可以从蝙蝠身上学到很多东西，包括如何对抗使它们令人担忧的病毒。深入研究蝙蝠免疫系统的机制——其特殊性因众多蝙蝠物种而异——可能有助于了解它们可能携带的病毒威胁的传播和进化，以及我们如何更好地应对它们。蝙蝠在其他研究领域也有所贡献，例如在癌症和衰老领域（根据体型进行调整时，蝙蝠占 19 种哺乳动物物种中的 18 种，它们比人类寿命更长）。

总而言之，这些生物不仅仅是它们所承载的病毒——它们还拥有促进和维护人类健康的线索。

本文的研究是在 2024 年 6 月 13 日至 17 日在亚特兰大举行的美国微生物学会年会 ASM Microbial 上发表的。成为 ASM Microbe 2025 的一部分 – 现在就注册吧！

在 Microcosm 2022 年秋季刊中了解有关传染病（重新）出现的更多信息，其中包括有关病毒狩猎、感染预防、公共卫生传播等的文章。