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通過蜱的叮咬森林腦炎病毒進入人體，在接觸局部淋巴結或單核-巨噬細胞后，病毒包膜E蛋白與細胞表面受體相結合，然后融合而穿入細胞內，病毒在淋巴結和單核巨噬細胞系統(tǒng)內進行復制。復制的病毒不斷釋放而感染肝、脾等臟器。感染后3～7天，復制的病毒大量釋放至血液中形成病毒血癥，可表現(xiàn)病毒血癥癥狀，病毒隨血流進腦毛細血管，最后侵入神經(jīng)細胞，亦可通過淋巴及神經(jīng)途徑抵達中樞神經(jīng)系統(tǒng)健康搜索，產(chǎn)生廣泛性炎癥改變，臨床上表現(xiàn)為明顯的腦炎癥狀。

蜱傳腦炎病毒侵入人體后是否發(fā)病，決定于侵入人體病毒數(shù)量及人體免疫功能狀態(tài)，若侵入人體的病毒量少，在病毒進入單核巨噬細胞系統(tǒng)復制過程中或復制后經(jīng)血流進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的行程中，被機體細胞介導免疫、補體、抗體等人體免疫功能所滅活，則不發(fā)病。若僅少數(shù)病毒侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，且毒力弱，不足以造成嚴重病理損傷，此時，則不引起發(fā)病或癥狀很輕。若人體細胞免疫功能低下或缺陷，大量病毒侵入人體，且病毒毒力強，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后可引起大量神經(jīng)細胞破壞。此外，人體免疫功能火罐網(wǎng)在對抗病毒抗原反應中也可引起神經(jīng)髓鞘的脫失和周圍血管及血管組織的破壞。由于血管破壞引起循環(huán)障礙，又進一步引起相應神經(jīng)組織的受損，這樣，臨床上出現(xiàn)明顯癥狀和典型病程經(jīng)過。

森林腦炎病理改變廣泛，大腦半球灰質、白質及腦膜均可累及，脊髓頸段、腦橋、中腦及基底神經(jīng)節(jié)病變常較為嚴重，這是因為血管分布特別多的網(wǎng)狀結構中病毒特別多之故。與乙型腦炎不同，本病脊髓亦有明顯損害，頸段比胸、腰段重，灰質比白質重。腦及脊髓病變主要為炎性滲出性病變，表現(xiàn)為出血、充血、血管周圍淋巴細胞套狀浸潤，神經(jīng)細胞變性、壞死及神經(jīng)膠質細胞增生，亦可出現(xiàn)退行性病變。體內臟器肝、腎、心、肺均可出現(xiàn)滲出性和退行性病變。