综述:猫钩端螺旋体(Leptospira)感染——已知的研究进展

《Pathogens》:Leptospira Infections in Cats—What Do We Know? Bernard Wasiński

【字体: 时间:2026年05月11日 来源:Pathogens 3.3

编辑推荐:

  直至21世纪初,猫(Felis catus)感染钩端螺旋体(Leptospira)属的病例似乎并未引起高度重视。相对罕见的抗钩端螺旋体抗体阳性个体以及几乎闻所未闻的临床病例,似乎表明猫科动物对钩端螺旋体感染的易感性较低。考虑到猫与作为主要储存宿主的啮齿动物(小

  
直至21世纪初,猫(Felis catus)感染钩端螺旋体(Leptospira)属的病例似乎并未引起高度重视。相对罕见的抗钩端螺旋体抗体阳性个体以及几乎闻所未闻的临床病例,似乎表明猫科动物对钩端螺旋体感染的易感性较低。考虑到猫与作为主要储存宿主的啮齿动物(小鼠、大鼠等)的密切接触,上述观察结果一方面可能令人惊讶,但另一方面也可能反映了影响易感性的物种特异性生物学或生态学因素,尽管其潜在机制仍未完全阐明。怀疑猫是钩端螺旋体的偶然宿主或无症状携带者、其与人类的亲近关系,以及“同一健康”(One Health)策略——在近期人畜共患病防控中尤为相关——在近几十年来推动了针对猫钩端螺旋体感染研究的兴趣增长。近期关于猫体内抗钩端螺旋体抗体发生率、从血液或尿液样本中分离出钩端螺旋体DNA或活体螺旋体,以及最终临床病例的日益频繁的数据,可能支持这些假设,尽管现有证据仍然有限,需要进一步调查。本综述介绍了目前关于猫感染钩端螺旋体(Leptospira)属的流行率和发病机制数据,及其潜在的流行病学作用,包括其对环境污染和人畜共患病传播的潜在贡献。
1. 引言
钩端螺旋体病是一种全球分布的人畜共患病,由钩端螺旋体(Leptospira)属的螺旋体引起。基于全基因组测序和DNA同源性,该属目前包含超过60个种,传统上分为致病性、中间型和非致病性(腐生性)进化枝。致病性钩端螺旋体包含超过260个血清型(serovars),由表面表达的脂多糖(LPS)抗原变异定义,并组织成大约24–26个血清群(serogroups)。相比之下,非致病性和中间型物种包含超过60个额外的血清型,其中一些具有不确定或可变的致病潜力。近期的基因组研究进一步细化了分类学,并强调了致病性和中间型物种间巨大的遗传多样性。
钩端螺旋体病几乎可影响所有哺乳动物物种,临床表现从无症状或轻微感染到严重的、危及生命的多器官衰竭不等。几乎每个血清型都有一个主要的(维持宿主),该宿主携带病原体并促进其在环境中的传播。感染了不适应特定宿主的血清型的个体,通常与更严重的疾病相关;然而,在偶然宿主中也记录了亚临床感染。
除了哺乳动物,钩端螺旋体还从鸟类、爬行动物、两栖动物和其他脊椎动物中分离出来。这些生物体能够在环境中存活,特别是在地表水中,在那里它们可能保持传染性数月。在热带和亚热带气候下,潮湿的环境条件是人类感染的重要来源。在温带地区,温血动物传统上被认为是主要储存宿主;然而,近年来关于环境获得性感染的报告变得越来越频繁。由于人类钩端螺旋体病可能后果严重甚至致命,来自不同环境和生物源的暴露风险是重大的公共卫生问题。
在伴侣动物中,狗最常被认为钩端螺旋体(Leptospira)的重要储存宿主,特别是黄疸出血群(Icterohaemorrhagiae)、波摩那群(Pomona)和澳洲群(Australis)血清型。相比之下,猫的临床钩端螺旋体病历史上被认为是罕见的,直到近几十年才零星报道。值得注意的是,早在1910年代,Hideyo Noguchi就提出猫可能参与螺旋体的传播。关于从猫身上分离钩端螺旋体的首次报告可追溯到1930年代末,当时Mertens (1938) 和 Esseveld and Collier (1938) 描述了从巴达维亚(爪哇)的猫和蝙蝠中获得的分离株。这些早期的猫分离株主要与爪哇群(Javanica)相关的血清型有关。随后的几十年里,关于猫分离株的报告仍然零星。
关于猫自然发生钩端螺旋体感染的首次描述出现在大约二十年后。Ferris和Andrews在1960年代证明了猫之间钩端螺旋体波摩那型(Leptospira serovar Pomona)的实验性传播。尽管随后的几十年里关于猫钩端螺旋体病各个方面的出版物数量有所增加,但目前的知识仍然不完整且零散。关于猫的流行病学作用(作为携带者、偶然宿主或哨兵)、它们对不同血清群的易感性、合并症和免疫状态对疾病进展的影响、诊断方法的性能以及治疗和预防策略(包括疫苗接种)的有效性,仍然存在重大空白。猫构成的切实人畜共患病风险也尚未得到充分界定。
本综述旨在全面综合目前关于猫感染钩端螺旋体(Leptospira)属的流行率、发病机制、临床表现和人畜共患病意义的知识,特别强调其在环境污染和种间传播中的潜在作用。
2. 流行率
关于猫钩端螺旋体感染的流行率数据在各大陆之间存在显著差异。最常被引用的估计是基于使用显微镜凝集试验(Microscopic Agglutination Test, MAT)的血清学研究。一项荟萃分析报告显示,澳大利亚的血清阳性率最高(40.59%),其次是欧洲(14.95%)、亚洲(11.37%)、北美(7.21%)和南美(5.06%)。类似的结果也在其他研究中呈现。
这些发现提供了各地区血清阳性率的总体概览,但应谨慎解释,因为现有数据——即使在同一大洲内——也表现出显著异质性。例如,在欧洲,血清阳性率的报告差异很大。观察到的差异可能归因于地理、气候或方法学上的差异,包括MAT中使用的临界稀释度(cut-off dilutions)。由于这些不确定性,目前关于猫的合适临界值尚未达成共识。在一些研究中,临界值设定为1:30,甚至1:20;在其他研究中则为1:40或1:50,其中1:100是最常用的稀释度。例如,在两项德国研究中,临界稀释度为1:100时报告的血清阳性率为16%,而在1:50时为20.0%。由于众多的不确定性和模糊性,目前在使用MAT进行猫血清学检测时,尚未就合适的临界稀释度达成共识。
根据欧洲共识声明,欧洲猫中鉴定出的最常见钩端螺旋体血清群是黄疸出血群(Icterohaemorrhagiae)、犬群(Canicola)、流感伤寒群(Grippotyphosa)、波摩那群(Pomona)、七日热群(Sejroe)、巴达姆群(Ballum)、秋季群(Autumnalis)和布拉迪斯拉发群(Bratislava)。在美国,猫中检测最多的血清群是澳洲群(Australis)、秋季群(Autumnalis)、流感伤寒群(Grippotyphosa)和波摩那群(Pomona)。
已发表的关于在猫尿液样本中检测钩端螺旋体(Leptospira)DNA的研究报告了广泛的流行率,从泰国的0.8%到台湾的67.4%不等。重要的是,PCR结果应谨慎解释,因为检测到钩端螺旋体DNA可能反映短暂的菌血症或暂时的排泄,而非持续性感染。在香港,在268只社区猫中有12只(4.48%)检测到尿液中钩端螺旋体DNA的排泄。马来西亚的研究人员在82只猫中的4只(4.9%)通过PCR检测到钩端螺旋体DNA,并额外从其他四只猫的尿液或尿液及肾脏中分离出鉴定为爪哇型(Bataviae)的钩端螺旋体。仅有一只培养阳性的猫(肾脏和尿液均检测到钩端螺旋体)在MAT中显示出1:100的抗体滴度。在这些培养阳性的猫的尿液样本中未检测到钩端螺旋体DNA。然而,所有四只尿液样本钩端螺旋体DNA检测呈阳性的猫在MAT中也显示阳性结果。
来自几个欧洲国家的数据也表现出相当大的差异。在意大利南部,9%的猫尿样和3%的血样通过PCR检测钩端螺旋体呈阳性。在德国、克罗地亚和西班牙,猫尿样中钩端螺旋体DNA的流行率分别为3.3%、1.85%和1.72%。
在美洲大陆,加拿大报告了与德国相似的结果(3.4%)。在美国(科罗拉多州),11.7%的猫尿样PCR检测呈阳性(会议摘要)。在南美洲,智利的一项研究分析了农村和城市地区户外猫的231份尿液样本,使用qPCR方法显示7.8%的动物存在钩端螺旋体DNA,使用免疫磁珠分离(Immunomagnetic Separation, IMS)结合qPCR(IMS-qPCR)技术则为13%。有趣的是,三只受检猫培养阳性,另有四只猫使用免疫磁珠分离结合培养(IMS-coupled culture)呈阳性。仅有一只在IMS结合培养中呈阳性的猫在qPCR和IMS-qPCR中也呈阳性。其余六只猫在两种基于PCR的方法中均为阴性。
澳大利亚地区的数据稀少。然而,一项针对圣诞岛59只野猫的调查显示,在25只动物(42.4%)的肾脏中检测到钩端螺旋体DNA。相比之下,在西澳大利亚西南部和德克哈托格岛进行的同一项研究未发现任何受检猫中存在致病性钩端螺旋体。
正如在上述至少部分报告中可能观察到的那样,使用PCR进行的调查结果相对较少得到钩端螺旋体分离培养甚至血清学检测结果(MAT)的证实。这不仅反映了单个诊断方法的局限性(例如,钩端螺旋体分离培养耗时、高度依赖培养条件且灵敏度低),还反映了与感染发病机制或疾病阶段相关的因素。在没有血清学或培养证实的情况下,PCR阳性结果可能表明短暂的钩端螺旋体血症、慢性感染或细菌清除后的残留DNA。还应强调的是,PCR-based检测的特异性可能因靶基因和引物设计而异。虽然常用的靶标如lipL32通常被认为对致病性钩端螺旋体属具有特异性,但不同研究中的测定设计和实验室方案差异可能会影响灵敏度和特异性。在极少数情况下,特别是在没有测序证实的情况下,不能完全排除非特异性扩增或检测密切相关的遗传物质的可能性。这些方法论上的差异进一步使研究间的比较和PCR阳性结果的解释复杂化。细胞外DNA和潜在的实验室污染物也可能导致假阳性PCR结果,从而使解释复杂化。
相比之下,MAT阳性但培养和PCR阴性的结果可能表明过去发生过感染,但没有活动性细菌排泄,甚至可能没有可检测到的细菌DNA。亚临床感染的猫可能未能产生可检测到的体液免疫反应,抗体滴度可能保持较低或低于检测阈值。此外,某些钩端螺旋体血清型或菌株可能诱导的免疫反应不足以被血清学可靠检测。另一方面,钩端螺旋体的分离培养虽然是实验室诊断的金标准,但由于其灵敏度低、细菌生长通常需要数周的潜伏期以及对污染和抑制物质的敏感性,在常规实践中的应用受到限制。
如上所述的结果,虽然数量相对较多,但往往具有异质性,并且很少在同一研究中包含细菌学、分子学和血清学结果。即使在单个诊断方法类别内,结果也存在差异,加上血清学、细菌学和分子数据之间的不一致或明显不一致,使得解释变得复杂,并导致我们对猫钩端螺旋体感染流行率的理解仍然有限且有些笼统。
3. 发病机制
目前关于猫科动物钩端螺旋体感染发病机制的知识远不如狗等其他哺乳动物详细。尽管如此,近期证据允许概述猫体内这些感染的一般过程。总体而言,感染过程似乎与其他哺乳动物相似。
钩端螺旋体通过受损皮肤或粘膜进入宿主体内,传播是通过暴露于污染环境或摄入受感染动物发生的。在宿主体内,螺旋体通过血液传播到肾脏、肝脏、肺和其他组织。猫的钩端螺旋体血症(Leptospiraemia)可能是亚临床或短时间的,可能持续4-7天,尽管确切持续时间尚未确定。这种不确定性可能反映了亚临床或无症状的钩端螺旋体血症、快速的抗体反应或循环中螺旋体浓度低。
在人类和许多哺乳动物中,小血管内皮细胞因钩端螺旋体造成的损伤可导致局部缺血、炎症和器官功能障碍。钩端螺旋体穿透肾上皮或肝实质细胞,逃避免疫检测并建立复制的许可生态位。
关于猫器官定植的直接证据仍然有限。大多数研究证实肾脏和尿路受累,偶尔累及肝脏和其他组织。螺旋体可在肾上皮细胞内持续存在,导致不同程度的肾炎。一些研究表明钩端螺旋体感染与猫慢性肾病(CKD)之间可能存在联系;然而,这一点尚未得到明确证实。
钩端螺旋体毒素可能损害肝细胞,导致坏死、偶发的嗜中性粒细胞性肝炎,如果持续存在,则因灌注受损而增加纤维化风险。关于猫肝脏定植的直接证据很少,主要基于细菌分离。生化参数,包括ALT、AST、ALP和胆红素水平的轻度至中度改变,可能反映功能性肝脏变化。高胆红素血症在猫中比狗少见,ALT升高可能表明急性或亚临床肝细胞损伤。
钩端螺旋体肺出血综合征(Leptospiral Pulmonary Hemorrhage Syndrome, LPHS)在人类和狗中很常见,但在猫中未见报道。这可能与感染途径有关,通常是通过游泳时摄入或吸入污染水。
除肾脏和肝脏外,还从胸腔积液的眼房水和脑组织(通过银浸渍技术)中分离出螺旋体。
肾小管线状上皮细胞的定植标志着向潜在携带者(排泄)状态的转变,尽管这种状态在猫中的持续时间和流行病学相关性尚不确定。据报道,实验感染的猫每毫升尿液排泄高达104个钩端螺旋体。钩端螺旋体尿(Leptospiruria)通常在感染后约两周开始,并可能持续60-80天。一些正在排泄的猫在MAT中可能检测为阴性,这可能是由于螺旋体在细胞内的定位使其免受循环抗体的影响。
当排泄个体遇到易感宿主时,可能会发生猫之间的有效传播,其风险受细菌载量、环境持久性、宿主免疫力和并发感染(如猫泛白细胞减少症病毒)的影响。
4. 临床症状
猫在钩端螺旋体感染后会发生血清转化(Seroconvert),但不太容易出现明显的临床症状。年龄、性别、品种、生活方式以及与储存宿主接触对临床表现的影响尚不清楚。很少有研究报告临床猫钩端螺旋体病,早期研究表明感染通常是隐性的。这导致了关于天然抵抗力或漏诊的假设。然而,更多近期证据证实自然感染确实发生。
关于猫自然发生钩端螺旋体感染的报告在全球范围内仍然罕见。最初的研究未能建立感染与间质性肾炎之间的联系,但随后的研究显示了更明确的关联。当存在临床症状时,可能包括发热、多尿/烦渴、血尿、腹泻、呕吐、腹水、黄疸、葡萄膜炎、嗜睡、厌食、体重减轻和身体状况不佳。此外,还记录了钩端螺旋体尿和/或钩端螺旋体DNA的检测。死亡率可达50%,伴有猝死或安乐死。
钩端螺旋体感染猫的血液学和血清生化异常通常是非特异性的,且比狗中通常观察到的要轻。最常见的血液学发现包括白细胞增多伴中性粒细胞增多,较少见的是轻度正细胞正色素性贫血或血小板减少症。
实验室异常主要反映肾脏或肝脏受累。氮质血症(Azotemia)与急性肾损伤相关,在受影响的猫中经常观察到,常伴有电解质平衡的改变,包括低钾或高钾血症,这取决于肾小管功能障碍的阶段。肝脏受累通常以ALT、AST和ALP的轻度至中度升高为特征,而高胆红素血症在猫中比狗少见。
尿液分析通常显示蛋白尿、等渗尿和肾小管损伤的证据,如无高血糖的糖尿或颗粒管型。可通过PCR检测到钩端螺旋体尿,尽管其强度和持续时间在感染猫之间差异很大。
尽管有可用的病例报告和小样本系列,但对钩端螺旋体感染猫的血液学和生化变化的理解仍然有限。目前的数据主要是描述性的,源自缺乏标准化诊断的孤立病例,并未阐明实验室异常的患病率、严重程度或进展。细菌载量、血清型、携带状态和并发疾病对这些变化的影响尚不清楚。需要采用标准化监测的大样本前瞻性研究来定义典型的实验室特征,并将原发性钩端螺旋体效应与合并症区分开来。
5. 治疗
猫钩端螺旋体病的临床管理与狗大致相似,包括抗生素治疗和支持性护理,旨在管理肾脏受累。
抗菌治疗根据动物的临床状况以及感染阶段和病程进行调整。
在感染早期,可能偶尔会出现急性临床症状,给予抗生素旨在快速抑制钩端螺旋体增殖,并限制潜在的危及生命的并发症,如呕吐、尿毒症和肝功能障碍。在此阶段,建议肠胃外(主要是静脉内)给予青霉素衍生物——主要是氨苄西林或阿莫西林。这些药物能有效消除血液中的钩端螺旋体并降低传播风险,但不能根除肾脏中的生物体,因此不能防止长期肾脏定植。
在治疗第二阶段,口服强力霉素(Doxycycline)被认为是首选药物。强力霉素在猫中不推荐肠胃外给药,因为其副作用包括呕吐,以及静脉注射后报告的休克病例和皮下注射后形成的脓肿。口服给药时,强力霉素一水合物对猫食道刺激性最小,液体混悬剂优于片剂或胶囊。建议在呕吐停止和肝酶活性恢复正常后开始口服强力霉素治疗。
在没有临床症状或仅有轻微表现的动物中,即使在感染早期也可以使用强力霉素代替青霉素衍生物。口服强力霉素也可给予检测到钩端螺旋体排泄的无症状猫;在这种情况下,建议治疗三周。
除抗菌治疗外,支持性护理在感染早期尤为重要。这包括纠正液体和电解质失衡(静脉输液治疗)、给予止吐药、镇痛治疗和保护胃粘膜的药物。
6. 预防与控制
目前尚无猫用许可疫苗;因此,预防策略依赖于减少暴露和风险因素。实验研究表明,猫在接触犬用疫苗后会产生抗体,但反应多变且短暂。现有的犬用和人类用钩端螺旋体病疫苗主要提供针对特定血清型的保护。免疫持续时间因配方而异,且疫苗不能完全防止肾脏定植或排泄。这些数据为讨论猫的预防策略提供了背景。
值得注意的是,猫和狗的免疫系统存在差异,这对疫苗设计和接种计划有影响,特别是对于幼龄动物。猫似乎也更容易发生疫苗接种后反应,需要更加谨慎地选择佐剂,这支持了定制化配方的必要性。
在开发猫用疫苗时,关键的考虑因素包括对抗原和佐剂的免疫反应、安全性和最小化不良事件、通过实验确定免疫持续时间、优化剂量和加强免疫时间表,以及对疾病预防的临床试验评估和对细菌排泄的潜在影响。目前的研究方向包括关于猫作为储存宿主作用的流行病学研究、加深对猫对钩端螺旋体免疫反应的了解,以及探索新型配方(如重组或亚单位疫苗结合工程化佐剂)的转化疫苗研究。然而,迄今为止,尚无临床数据证明疫苗在猫中的有效性。
关于猫预防的知识空白仍然存在,包括保护的免疫学相关物、体液和细胞反应的持续时间和强度、疫苗接种对亚临床感染或排泄的潜在影响,以及猫对环境污染的贡献。解决这些差距对于指导猫专用疫苗或其他针对性预防策略的开发至关重要。
7. 流行病学与人畜共患病方面——“同一健康”视角
猫的钩端螺旋体病主要是亚临床的,尽管有血清学证据表明曾暴露,但大多数受感染个体没有表现出明显的临床疾病。系统评价和网络荟萃分析报告,家猫的全球血清阳性率约为10-12%,并在一部分猫的尿液中检测到致病性钩端螺旋体(Leptospira)DNA或生物体,表明这些动物可能暴露于感染并将钩端螺旋体间歇性排泄到其环境中。
尽管猫可以在尿液中排泄致病性钩端螺旋体,但猫作为储存宿主的流行病学意义是有限的且未被完全理解。
现有数据并未提供确凿的、经流行病学证实的病例,即传播已被追踪是从猫到人或其他动物物种,并具有相同菌株的分子联系。然而,猫尿中存在钩端螺旋体DNA或分离株证实,猫可能导致环境污染,这可能间接促进多宿主生态系统中的传播循环。
与公认的维持宿主(如啮齿动物、牲畜和家犬——它们是特定血清型的已知储存宿主,并与人类感染有明确的流行病学联系)相比,猫在维持和传播钩端螺旋体感染中的作用通常被认为具有较低的流行病学意义。
尽管如此,户外猫和有接触野生动物或污染环境机会的猫显示出较高的血清阳性和尿液排泄概率,这支持了这些动物可以作为特定生态系统中循环钩端螺旋体环境哨兵的假设。目前的猫钩端螺旋体病预防策略主要集中在非特异性措施(例如,减少户外活动、限制接触可能被污染的水和储存宿主),因为通过疫苗接种或针对性干预的具体预防措施尚未开发完善,也未在临床实践中常规推荐。抗菌治疗或假设中的疫苗接种对传播动态、环境污染或公共卫生结果的潜在影响尚待确立。
从“同一健康”(One Health)的角度来看,综合控制策略还应考虑环境和与储存宿主相关的因素,特别是啮齿动物作为钩端螺旋体(Leptospira)属主要维持宿主的作用。旨在减少环境污染的措施,包括城市及周边地区的啮齿动物种群管理,以及改善卫生条件和限制猫进入高风险环境,可能有助于降低暴露风险。此外,社区层面的意识和监测计划可能支持早期发现感染源并加强预防工作,尽管其在猫钩端螺旋体病背景下的有效性仍有待明确建立。
鉴于这些知识空白,未来的研究应采用“同一健康”视角,整合流行病学监测、分子分型和环境研究,以阐明:(1)猫在不同生态环境中对钩端螺旋体循环的贡献;(2)它们在种间传播中的潜在作用;以及(3)旨在减轻人畜共患病风险的有效预防策略的证据基础。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号