《Pathogens》：Hemorrhagic Fever Disease in STAT-1 Knockout Mice Infected with Lujo Virus
Dylan M. Johnson,
Sharon Jan,
Ethan Dunn,
Jason E. Comer,
Robert W. Cross and
Thomas W. Geisbert
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针对卢霍出血热（LHF）缺乏可用动物模型阻碍药物研发的问题，研究人员首次探索STAT-1?/?和IFrag?/?小鼠感染卢霍病毒（LUJV）的疾病特征。结果显示STAT-1?/?小鼠呈现部分致死性感染，重现人类LHF关键病理指标，IFrag?/?小鼠则仅表现亚临床感染。该模型为LHF医疗对策开发提供了首个易获取的小型啮齿类研究平台。
在非洲南部的赞比亚和南非，一种名为卢霍病毒（Lujo virus, LUJV）的沙粒病毒曾引发令人闻之色变的出血热疫情。2007年的那次暴发中，感染者死亡率高达80%，且出现了医院内人际传播的证据。这种高致死率的病毒性疾病，至今没有获批的疫苗或特效药物。尽管科研人员已经通过筛选发现了一些潜在的抗病毒先导化合物，但一个关键的瓶颈始终制约着研发的脚步——缺乏易于获取且能模拟人类疾病的动物模型。
此前，研究人员尝试过使用豚鼠和非人灵长类动物来模拟卢霍出血热（LHF），但这些模型各有局限。比如，常用的13品系豚鼠不仅难以商业化购买，还需要专门的育种设施，且其对某些在人类中无害的沙粒病毒也会表现出严重症状，容易产生误导；而非人灵长类模型虽然接近人类，却往往只表现出轻微病症，无法完全反映疾病的严重性。因此，寻找一种遗传背景清晰、试剂丰富、易于操作的小型动物模型迫在眉睫。
正是在这样的背景下，来自德克萨斯大学医学分部（UTMB）的研究团队将目光投向了免疫缺陷小鼠。他们推测，既然STAT-1组成型敲除小鼠（STAT-1?/?）以及干扰素α受体和γ受体双敲除小鼠（IFrag?/?）在其他沙粒病毒出血热（如拉沙热）的研究中表现出色，那么它们或许也能成为破解卢霍病毒致病机制的钥匙。这项研究旨在评估这两种小鼠品系在感染卢霍病毒后的疾病表现，验证其作为新型动物模型的可行性，从而为后续的药物测试和疫苗研发铺平道路。相关研究成果已发表在《Pathogens》杂志上。
为了开展这项研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：实验对象选用了4至6周龄的STAT-1?/?小鼠（129S6/SvEv背景，n=10，雌雄各半）和65日龄的IFrag?/?小鼠（B6.Cg背景，n=5，雄性3只，雌性2只）。所有小鼠均在生物安全四级（ABSL4）实验室环境下饲养，并在接种前植入电子识别与温度传感器。小鼠通过腹腔注射接受了9.0 × 103空斑形成单位（PFU）的卢霍病毒原型株（Prototype Zambia, 200809232）。研究人员每日监测小鼠的体重、体温及临床症状，直至达到人道终点或感染后28天（DPI）。实验终点采集血液进行血液学与临床生化分析，并收集肝、脾、肾、肺、脑等组织，分别用于实时荧光定量逆转录PCR（qRT-PCR）检测病毒RNA载量，以及福尔马林固定后的苏木精-伊红（H&E）染色组织病理学检查。
3. Results
STAT-1?/?小鼠呈现部分致死性感染与典型症状
STAT-1?/?小鼠在感染后第5天开始出现进行性体重下降，幸存者在两周左右开始恢复增重。体温变化呈现先升后降的趋势，多数个体在感染后第4至5天出现发热，随后转为低体温，病情严重者甚至出现严重低温。最终，10只小鼠中有5只（50%）因体重丢失超过20%、严重低温伴共济失调或濒死状态而在第13天前达到人道终点被实施安乐死。尸检发现，死亡小鼠中存在坏死性肺炎、脾肿大和肝脏苍白等病变，而存活至28天的幸存者未见显著病理损伤。
IFrag?/?小鼠仅表现为亚临床感染
相比之下，IFrag?/?小鼠在感染后仅出现短暂的体重下降，约一周后即恢复正常增长。其体温波动未显示出与疾病相关的特定模式，且所有5只小鼠均存活至计划终点（28 DPI）。尸检时，仅在两只雌性小鼠的脾脏远端观察到坏死病灶，其余无明显大体病变。
血液学与生化指标显示病毒性出血热特征
血液学分析显示，感染小鼠呈现出类似病毒性出血热的趋势，包括白细胞增多、贫血和血小板减少。临床生化检测发现丙氨酸转氨酶（ALT）水平显著升高，提示存在肝功能不全，这是沙粒病毒出血热的典型表现。此外，低白蛋白血症可能暗示了全身性血管功能衰竭和/或肾功能障碍。
组织病理学揭示多器官损伤
肝脏组织学检查显示，无论是早期安乐死的STAT-1?/?小鼠还是存活至终点的小鼠，均存在弥漫性肝细胞变性和坏死。脾脏切片大多可见不同程度的脾出血和实质坏死。肾脏浸润在STAT-1?/?急性感染期小鼠及IFrag?/?小鼠中均有观察到。肺出血是STAT-1?/?急性期感染的特征性病变，且肺部病变程度是区分存活者与死亡者的关键差异点。脑组织皮质切片在所有组别中均表现正常。
病毒载量分布具有组织特异性
通过qRT-PCR定量检测发现，存活小鼠的肾、肝、肺组织中病毒RNA水平相对较高，且肺组织中病毒载量往往最高，脑组织中则极低。而在因感染死亡的STAT-1?/?小鼠中，组织内的病毒载量总体较低，其中肾脏病毒载量最高，脑部最低。
4. Discussion
本研究首次成功构建了基于常见品系小鼠的卢霍病毒感染模型。结果表明，STAT-1?/?小鼠对卢霍病毒易感，并呈现出部分致死性的疾病表型，成功复现了人类卢霍出血热的关键特征，包括血细胞减少、肝炎迹象及多器官病理损伤。这一发现证实了STAT-1信号通路在抵抗卢霍病毒感染中的关键作用。值得注意的是，虽然IFrag?/?小鼠体内存在病毒复制，但未表现出明显的临床症状，这提示不同的免疫缺损机制可能导致截然不同的疾病结局，且不能简单地将小鼠死亡率与人类致病性直接划等号。
由于生物安全四级实验室的资源限制及动物供应情况，本研究样本量较小，且使用了历史对照数据，这在一定程度上限制了结果的普适性。然而，这些初步数据为未来完善该模型奠定了基础。相比于难以获取的13品系豚鼠和症状不典型的非人灵长类模型，STAT-1?/?小鼠具有遗传背景明确、商业可得、免疫学工具丰富等优势，极大地降低了卢霍出血热研究的门槛。
未来的研究需要进一步扩大样本量，开展剂量梯度实验，测定感染性病毒滴度，并深入探究宿主免疫反应机制。这种小鼠模型的确立，不仅为卢霍出血热医疗对策（如利巴韦林疗效评估及新药筛选）的开发提供了一个便捷、高效的临床前测试平台，也为理解沙粒病毒的分子致病机理，特别是卢霍病毒独特的受体利用机制及其与宿主免疫系统的相互作用，提供了重要的研究工具。这对于应对潜在的新发传染病威胁具有重要的战略意义。
