综述：基孔肯雅病毒感染动物模型的进展与展望

　　本综述系统阐述了基孔肯雅病毒（CHIKV）感染动物模型的研究进展与应用前景。文章详细比较了非人灵长类（NHP）、小鼠、仓鼠、树鼩和斑马鱼等模型的优劣势，深入探讨了不同模型在模拟人类临床疾病（如发热、皮疹、关节炎）和免疫应答方面的特征，为CHIKV发病机制研究、疫苗评价及抗病毒药物开发提供了关键实验依据和方向指引。

　　

基孔肯雅病毒感染动物模型的进展与展望

引言

基孔肯雅病毒（Chikungunya virus, CHIKV）是一种有包膜的单股正链RNA病毒，属于披膜病毒科（Togaviridae）甲病毒属（Alphavirus）。该病毒主要通过埃及伊蚊（Aedes aegypti）和白纹伊蚊（Aedes albopictus）传播，感染后引起基孔肯雅热（Chikungunya fever, CHIKF），典型特征包括急性发热、皮疹和关节痛。系统发育分析表明，CHIKV存在三种主要基因型：西非型（WA）、东/中/南非型（ECSA）和亚洲型。其中ECSA基因型进一步分化为印度洋谱系（IOL）、中非谱系（CA）和东/南非谱系（ESA）。尽管不同基因型/谱系间的核苷酸同源性超过84%，但不同毒株的致病性存在显著差异。

自1952年在坦桑尼亚首次发现以来，CHIKV已在全球119个国家报告传播，对公共卫生和地方经济造成重大影响。根据欧洲疾病预防与控制中心（ECDC）数据，2025年上半年在14个国家/地区记录了22万例CHIKV感染病例和80例死亡，主要分布在美洲地区，亚洲另外报告了3.3万例病例。2025年7-8月，中国广东省佛山市发生CHIKV疫情，约8000例实验室确诊病例与一例输入性病例相关。

急性CHIKV感染通常表现为发热、皮疹、肌痛和关节痛，在免疫健全个体中死亡率较低。由于目前缺乏特异性抗CHIKV病毒药物，CHIKF的临床管理主要依赖对症治疗。慢性CHIKV感染会带来显著的长期负担，包括持续性多关节痛、功能残疾、劳动力参与率下降和医疗支出增加。相比之下，婴幼儿、老年人群和免疫缺陷宿主感染CHIKV时具有较高的发病率和死亡率风险。伴有高血压、糖尿病或心血管疾病等合并症的CHIKV患者基础疾病会加重，且更易出现严重并发症。CHIKV与其他虫媒病毒的频繁共感染会相互影响病毒复制动力学、传播效率和致病性，使疾病的诊断、预防和控制更加复杂。

自然宿主和易感物种

非人灵长类动物（NHPs）是CHIKV的主要自然储存宿主，而啮齿类和蝙蝠被认为是潜在的储存物种。全球范围内已在18种NHP物种中检测到CHIKV分离株或特异性抗体，包括食蟹猴（Macaca fascicularis）、普通狨猴（Callithrix jacchus）和非洲绿猴（Chlorocebus sabaeus）。此外，从印度棕榈松鼠（Funambulus palmarum）和多种蝙蝠物种中也分离到了CHIKV病毒，血清学证据表明啮齿类（Oecomys spp.）、水牛（Bubalus bubalis）和大象（Elephas maximus）也存在病毒暴露。虽然实验性禽类感染会产生抗体反应但无法检测到病毒血症，但变温脊椎动物（爬行动物/两栖动物）接种后会出现持续病毒血症，表明它们可能在CHIKV维持循环中扮演潜在角色。实验室确认的易感物种包括NHPs、小鼠（Mus musculus）、仓鼠（Mesocricetus auratus）、中国树鼩（Tupaia belangeri chinensis）和斑马鱼（Danio rerio）。

临床表现和致病机制

人类CHIKV感染主要通过感染性伊蚊叮咬发生，也存在垂直传播的记录。约75%的感染者会出现症状性疾病，特征为急性发热（88%）、 debilitating 多关节痛（90%），以及约44%的病例会进展为慢性关节痛。慢性表现特征为持续数月到数年的复发性关节痛，总体死亡率约为0.3%。

经过1-12天的潜伏期后，CHIKV急性感染通常表现为高热、双侧对称性多关节痛（特别累及手、腕、膝和踝关节）、头痛、肌痛和严重疲劳等症状。病毒表现出明显的滑膜向性，直接感染滑膜成纤维细胞和巨噬细胞，从而诱导炎症细胞因子级联反应，驱动持续性关节炎症。症状的严重程度和持续时间存在显著的个体差异。约30%-50%的患者出现胃肠道受累，而神经系统并发症可能包括脑炎、视神经病变、急性视网膜坏死、吉兰-巴雷综合征和脑脊膜脑炎（最常见的神经侵袭表现）。新出现的证据进一步表明CHIKV与心血管病理有关，包括心律失常、急性心肌炎和扩张型心肌病。

尽管大多数患者能从急性CHIKV感染中完全康复，但一部分患者（特别是有合并症者）会发展为持续性多关节痛和全身症状，进而进展为慢性残疾和功能损伤。CHIKV诱导的关节病临床表现与分子特征与类风湿关节炎（RA）存在显著重叠，这给诊断带来挑战，经常导致误分类。

研究表明，CHIKV主要通过MXRA8受体进入宿主细胞，在结缔组织成纤维细胞、巨噬细胞和成骨细胞内复制。局部病毒复制触发生成炎症趋化因子，招募并激活单核细胞、中性粒细胞、自然杀伤（NK）细胞和T淋巴细胞。这通过Toll样受体（TLR）3、TLR4和NOD样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体通路启动强大的先天免疫应答，同时涉及T细胞和B细胞激活的适应性免疫。虽然这些免疫级联反应对病毒清除至关重要，但同时也介导组织损伤，特别是在关节和肌肉骨骼系统。新出现的证据还表明肠道菌群失调在CHIKV发病机制中起作用。关键的是，CHIKV采用多种免疫逃避策略促进持续性感染，直接导致慢性关节痛和相关组织病理学变化。

CHIKV感染的动物模型

CHIKV在哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物宿主中表现出广泛的向性。目前的建模工作主要采用五种已建立的系统：NHPs、小鼠、仓鼠、树鼩和斑马鱼。以下部分批判性总结了在这些代表性生物体中开发的CHIKV感染动物模型。

非人灵长类CHIKV感染模型

NHPs是CHIKV的自然储存宿主，在基因组结构、免疫应答和病理生理表现方面与人类具有高度系统发育保守性。这些模型忠实地再现了人类病毒的传播动力学、免疫动态和慢性关节炎后遗症。然而，NHPs中CHIKV疾病的表型受到宿主特异性变量的显著调节，包括物种、年龄、妊娠状态以及实验参数如接种途径、病毒株和滴度。这些因素在模型设计、验证和转化应用时需要 paramount 考虑。

食蟹猴（Macaca fascicularis）静脉感染ECSA基因型LR2006-OPY1毒株的模型全面再现了人类CHIKF的表现，表现出与人类CHIKV感染一致的临床症状（发热和皮疹）和生物标志物（病毒血症动力学、血液学参数、组织病理学、病毒组织分布和细胞因子谱）。该模型表明单核细胞/巨噬细胞的持续性高滴度CHIKV感染是慢性多关节痛的关键驱动因素。疾病严重程度与接种量相关，但与给药途径无关，静脉和皮内攻击观察到相当的致病性。

妊娠恒河猴（Macaca mulatta）皮下感染地方性或流行性CHIKV毒株后出现相当的发热反应、关节炎症、病毒血症和白细胞减少/淋巴细胞减少。虽然地方性毒株诱导显著更高的病毒血症和滑膜炎，但流行性毒株在感染后14-21天引发更强的中和抗体。两种毒株都会短暂改变胎心率，但没有垂直传播的证据。

老年恒河猴对CHIKV的易感性增强。静脉攻击CHIKV-39779（WA）或LR2006-OPY1（ECSA）毒株会诱发发热、胸部皮疹、病毒血症和淋巴结病，其中ECSA毒株表现出明显更强的毒力。老年宿主表现出延长的高滴度病毒血症，同时伴有减弱的T细胞、B细胞和先天免疫应答，表明免疫衰老是CHIKV严重程度的关键决定因素。

食蟹猴的气溶胶暴露建立了有限的病毒血症和轻微的临床症状，但核心生理参数（体温、体重、血液学、血清生化和肝功能）没有显著改变。这些发现对气溶胶传播的流行病学相关性提出了质疑，需要进一步研究其临床意义。

总之，食蟹猴和恒河猴是CHIKV感染研究的主要非人灵长类模型。这些系统已被广泛验证用于评估多种疫苗平台，包括病毒样颗粒（VLP; VIMKUNYA）、DNA疫苗、减毒活疫苗（IXCHIQ）、病毒载体疫苗（MV-CHIK）、昆虫病毒嵌合体（EILV/CHIKV）、全病毒灭活疫苗（BBV87）和信使RNA（mRNA）候选疫苗（mCV-1/2）。在这些候选疫苗中，减毒活疫苗IXCHIQ和基于VLP的VIMKUNYA已获得监管批准。值得注意的是，食蟹猴表现出更高的病毒载量和更持久的CHIKV感染倾向，使其成为研究慢性关节炎表现和病毒储存库动态的首选模型。由于缺乏直接比较这些猕猴物种间宿主反应的比较研究，仍然存在关键的知识空白。

小鼠CHIKV感染模型

小鼠（Mus musculus）是模拟病毒致病机制的主要实验系统，具有生理结构紧凑、操作效率高、维护成本低、遗传可操作性、全面的分析试剂和已建立的人源化方案等特点。小鼠系统中CHIKV诱导的疾病表现受宿主因素（年龄和免疫状态）和病毒参数（毒株和接种途径）的调节。目前的模型包括三个主要类别：（1）免疫缺陷（包括新生）小鼠；（2）免疫健全的野生型小鼠；和（3）人源化小鼠系统。

最早记录的小鼠CHIKV模型是1956年通过颅内接种28天龄雌性瑞士A2G小鼠建立的实验性脑炎模型。感染的受试者在6天内死亡，之前出现竖毛、嗜睡和瘫痪。组织病理学分析显示血管周围淋巴细胞浸润、神经胶质增生和小胶质细胞增殖，伴有持续性颅内病毒复制。免疫健全的成年小鼠通过全身途径对CHIKV的易感性极低，无法产生显著的病毒血症、病理学或临床疾病。2008年建立的发病机制许可模型使用了免疫缺陷宿主（新生或I型干扰素信号缺陷小鼠），再现了人类相关的组织向性，包括皮肤纤维化、肝脏受累和肌肉骨骼病理，严重病例表现出神经侵袭。随后开发的免疫缺陷系统实现了人类感染的多层次模拟，用于抗病毒和发病机制研究，包括RAG1^-/-、TCR缺陷、μMT^-/-（B细胞缺陷）、新生、IFN信号缺陷、Rsad2^-/-、CCR2^-/-、CXCL10^-/-、TLR3^-/-、MSR1^-/-、IL17A^-/-和IL17RA^-/-小鼠。这些模型阐明了相应免疫通路在控制CHIKV感染中的关键作用。虽然允许病毒血症研究，但免疫缺陷系统无法模拟免疫健全宿主的感染。因此，开发免疫学完整的小鼠模型对于疫苗评估和保护性免疫机制研究仍然至关重要。

尽管免疫健全小鼠通常对CHIKV易感性较低，但通过优化病毒株、接种途径和剂量参数，野生型系统能够在不同年龄组中再现关键临床特征。这些包括足垫水肿、病毒血症、血液学改变、肝功能障碍以及病毒传播到关节/肌肉组织并伴有相关的关节肌炎——从而建立了可行的免疫健全CHIKV模型。目前的野生型C57BL/6模型包括6-14天龄（新生）、3-4周龄（幼年）、6-8周龄（成年）和20周龄（老年）动物。这些系统通过足垫接种ECSA毒株，差异性地再现了临床疾病和生化特征。年龄依赖性易感性遵循新生>幼年>老年>成年，并伴有相应的疾病表现变化。成年模型表现出短暂病毒血症（<48小时），没有持续性感染。

CHIKV感染不仅诱导关节炎病理，还引起关节外受累，包括心肌感染。在1周龄和3周龄C57BL/6小鼠足垫接种后，病毒RNA定位于心脏组织。在干扰素信号缺陷模型中，增强的心脏复制触发促炎基因上调、中性粒细胞浸润、血管炎、心肌炎，特别是心肌纤维化。

除了C57BL/6系统，其他小鼠品系表现出不同的易感性。4周龄BALB/c和ICR小鼠出现短暂病毒血症但没有临床表现。DBA/1J小鼠（7-8周）表现出病毒传播到血液、脾脏和足部组织。CD1小鼠（2-28天）的CHIKV颅内攻击产生年龄和毒株依赖性的死亡率、临床指数和中枢神经系统（CNS）病毒载量。表达报告基因的CHIKV构建体能够实时跟踪小鼠模型中的感染动态。

CHIKV感染的小鼠模型已被广泛用于抗病毒药物、治疗性抗体和疫苗开发，以及病毒致病机制的机制研究。然而，存在显著的转化局限性，小鼠数据通常无法预测临床结果。人源化小鼠系统，分类为免疫细胞重建或受体转基因模型，通过整合人类生物学成分来解决这一差距。这些嵌合平台增强了病毒易感性并再现了人类特异性的感染动态。当通过蚊子叮咬暴露于CHIKV时，免疫人源化小鼠会发生系统性感染，其特征是病毒血症、轻中度临床症状以及人类免疫应答的忠实再现。这些包括树突状细胞、单核细胞/巨噬细胞群、T/B/NK细胞区室和T细胞亚群极化的动态改变。然而，针对CHIKV的受体人源化模型至今尚未见报道。

CHIKV感染的其他动物模型

仓鼠（Mesocricetus auratus）对虫媒病毒感染具有广泛的易感性。金仓鼠皮下接种ECSA基因型CHIKV（10⁵ PFU）可诱导病毒血症和中和抗体产生，在包括大脑在内的多个组织中检测到病毒抗原。感染导致病毒快速传播到主要器官，并再现了人类关键病理特征，特别是后肢肌炎和腱鞘炎，反映了CHIKF患者的组织病理学。然而，感染的仓鼠缺乏明显的临床症状（如体重减轻），并且在接种部位没有显示显著的局部炎症。未来的模型优化需要系统评估毒株遗传学、年龄依赖性反应和接种参数（途径、剂量和病毒株），以开发能够忠实再现人类疾病表现的仓鼠系统。

树鼩（Tupaia belangeri）由于其与灵长类的密切系统发育关系，在生物医学研究中代表了一种有前景的NHPs替代品。近年来，研究界见证了树鼩在传染病建模方面的扩大应用。成年树鼩同时进行腹腔和皮下接种CHIKV可诱导全身性表现（显著发热、体重减轻、脱毛和皮疹）、肌肉骨骼受累（关节肿胀，踝/肘关节和足部肌肉中病毒载量升高）、血液学改变（进行性白细胞减少、淋巴细胞减少、单核细胞减少和中性粒细胞减少）、肝功能障碍（AST/ALT转氨酶显著升高）和病毒学动态（持续病毒血症，在体液、粪便和多个组织中可检测到病毒RNA）。最高的病毒持久性发生在脾脏、皮肤和指关节。感染引发CHIKV特异性IgM/IgG反应以及肝、肺、肾和脑组织的组织病理学变化。虽然再现了人类感染的关键临床特征，但树鼩模型面临局限性，包括缺乏无特定病原体（SPF）群体、实验室适应不完全以及免疫试剂稀缺，限制了其更广泛的应用。

斑马鱼（Danio rerio）与人类具有显著的遗传保守性（与70%的人类疾病基因直系同源），为生物医学研究提供了独特优势，如体型小、光学透明性、遗传可操作性、维护成本低和耐受长时间麻醉。这些特性有助于高分辨率体内成像和动态细胞追踪。3 dpf幼虫静脉接种表达GFP的CHIKV-LR（ECSA OPY1毒株；10² TCID₅₀）可诱导卵黄囊混浊、泳鳔扩张、血流动力学损伤（血流减少、心律失常）、水肿和姿势控制丧失，以及延迟的触觉反应。幼鱼大脑中的高病毒载量表明通过脑内皮细胞感染实现神经侵袭。转录组分析、原位杂交和基因敲除研究表明，CHIKV诱导的中性粒细胞介导的I型干扰素反应关键性地限制了病毒复制。总之，斑马鱼为实时分析CHIKV复制动力学、宿主-病原体相互作用和抗病毒免疫机制提供了一个强大的脊椎动物系统。

未来展望

基孔肯雅病毒感染引发多系统病理，不仅导致衰弱的肌肉骨骼表现，还引起显著的关节外组织损伤。动物模型对于破译CHIKV发病机制、宿主免疫和治疗对策仍然不可或缺。虽然现有模型再现了人类疾病的不同方面，但目前没有任何CHIKV动物模型能够完全再现人类患者中观察到的慢性感染和典型关节炎。最佳选择需要与特定研究目标保持一致，包括通过在单一宿主中连续传代使CHIKV毒株适应宿主。尽管非人灵长类提供了高保真建模，但其巨大的资源需求和技术复杂性限制了可扩展性。因此，战略性地开发下一代系统至关重要，包括具有自然蚊叮感染的人源化小鼠模型、捕获组织特异性病理生理学的类器官平台，以及能够进行高通量筛选的微流体3D“感染-免疫”系统。这些先进平台有望提高病理相关性并加速治疗发现。此外，CHIKV-登革病毒（DENV）-寨卡病毒（ZIKV）共感染以及合并症人群中的严重结局等新出现的挑战需要立即关注。开发复杂的共感染和合并症模型对于阐明发病机制和推进针对CHIKV相关疾病的诊断、预防和治疗干预具有战略必要性。