严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2

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严重急性呼吸道综合征冠状病毒2的渲染图

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2英语:Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,缩写:SARS-CoV-2),或译为严重急性呼吸综合征冠状病毒2严重急性呼吸综合征冠状病毒2型严重急性呼吸道症候群冠状病毒2型,是一种具有包膜的正链单股RNA病毒,属于冠状病毒科乙型冠状病毒属严重急性呼吸道综合征相关冠状病毒种。它的基因序列和SARS病毒MERS病毒属于同一谱系但不同进化枝,是已知的第七种可感染人类冠状病毒病毒宿主包括哺乳动物和禽类动物,它造成了于2019年底暴发的2019冠状病毒病(COVID-19)。SARS-CoV-2病毒可通过人类上呼吸道入侵人体,以多种细胞表面表达的ACE2为受体达到感染;主要感染器官包括肺部、心脏、肾脏等多个主要器官。

命名

图为通过细胞培养出来的SARS-CoV-2病毒电子显微镜照片

在过往会将新发现的冠状病毒暂时称为新型冠状病毒,包括在2012年发现引发中东呼吸症候群MERS)的冠状病毒及其病症都曾被称为“新型冠状病毒”及“新型肺炎”。2月11日,国际病毒分类委员会的冠状病毒科研究小组确认该病毒与SARS-CoVs形成姊妹支,正式将该病毒依据分类学和已有惯例命名为“SARS-CoV-2”(全称:Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2),中国大陆将其全名翻译为“严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2”,世界卫生组织中文官网则翻译为“严重急性呼吸综合征冠状病毒2”。

ICTV的CSG小组对命名进行了解释,指出对病毒的命名是基于唯一可确定的特征,即病毒的基因组序列。病毒保守蛋白的变异表明,它和SARS冠状病毒种属于同一簇,但与SARS和MERS具有显着不同。由于遗传学上有关联,ICTV将病毒归类于SARS相关冠状病毒种,并产生出SARS-CoV-2这一名字。ICTV指出,尽管命名相似,对SARS和SARS-CoV-2病毒引发的疾病需要区别看待。<ref name="sarscov2"/>2020年4月30日,ICTV发表一种新设计的病毒学分类标准,SARS-CoV-2与其他多种冠状病毒沿用部分旧有的双名分类系统,与埃博拉病毒一同划归于最高等级核糖病毒(Riboviria)。

病毒学

新型冠状病毒是一种具有包膜的、不分节段的正链单股RNA病毒,颗粒呈圆形或椭圆形,直径约80~120nm,属于网巢病毒目冠状病毒科Betacoronavirus。病毒粒子被宿主细胞提供的脂质双层所包裹,其中含有核酸及核衣壳蛋白,有三种主要蛋白:包膜蛋白(E蛋白)、膜蛋白(M蛋白)和刺突蛋白(S蛋白)。此病毒每组基因组长度约三万个核苷酸左右,基因序列显示SARS-CoV-2属于乙型冠状病毒属谱系β(Betacoronavirus Lineage β, Sarbecovirus)进化树中分支较长的一种病毒,与中华菊头蝠中发现的冠状病毒相似,例如MERS-CoV或SARS-CoV。对病毒的生物遗传学分析显示,同属人类冠状病毒的SARS病毒分离株AY274119相比MERS病毒分离株KC164505、JX869059等在亲缘关系上距离SARS-CoV-2病毒更近。

2020年1月27日,中国疾病预防控制中心分离出第一株新型冠状病毒。在生物体外培养的状况下培养期约需6天。由中国疾控中心领衔的一项基因研究显示,新型冠状病毒与已有的类SARS病毒变种(序列:bat-SL-CoVZC45, MG772933.1)有86%的相似性。其他研究则进一步对比了其余同属的病毒基因,认为新型冠状病毒和SARS及类SARS病毒变种共享源头为HKU9-1。基于Nankai CDS编码区的一项初步研究也显示,SARS-CoV-2病毒倾向于和SARS同源于中华菊头蝠。另一项研究指出,SARS-CoV-2病毒和类SARS的CoVZC45及CoVZXC21可以达到89%的序列同一性,后两者的基因都采集自浙江舟山,无除中华菊头蝠外的来源。通过观察,13个SARS-CoV-2病毒样本中有9种基因分型,集中存在可变翻译。对SARS-CoV-2S蛋白的介导受体结合区和膜融合区分别进行基因测序后发现,与CoVZC45和CoVZXC21的膜融合区相比有93%的同源性,介导受体结合区则只有68%的同源性。在同源建模分析中,SARS-CoV-2和SARS-CoV都在RBD中留有50个保守氨基酸,两者RBD的外部子结构十分相似。

有研究利用了SARS-CoV-2病毒WIV04的基因序列与另一类SARS变种蝙蝠冠状病毒RaTG13(Bat-CoV RaTG13)进行对比,发现两者相似度有96%。作者利用Bat-CoV RaTG13和SL-CoV ZC45为对照组,基本确认新型冠状病毒同SARS一样利用自己RBD(受体结合域:receptor binding domain)的S1蛋白与人体血管紧张素转化酶2(hACE2)进行结合。在对其他冠状病毒的对比中,新型冠状病毒的RBD被认为介于无法和hACE2受体结合的HKU3-4和自由结合能最强的rSHC014之间,但弱于SARS-CoV。针对新型冠状病毒和RaTG13的深入对比发现,由于两者的ORF1a、ORF1b以及接近一半的RBD域有极高的同一性,NCoV和RaTG13在β属CoV中可以独立再被分类为一谱系。另外的研究对2019年采集的来自中国云南的蝙蝠冠状病毒RmYN02进行了对比,指出尽管基因组整体上与SARS-CoV-2的同一性不如RaTG13,但是在1ab基因的对比中同源性高达97%,推测了蝙蝠冠状病毒转化到人类冠状病毒的过程中重组的可能性。

免疫学

图为韩国疾控中心采集的SARS-CoV-2病毒样本

SARS-CoV-2病毒进入人体后,会引起先天免疫系统的免疫应答。其中,免疫系统会在病毒复制过程中介入并抑制病毒的传播,包括会产生特异性抗体等。对抗体的识别和使用可以帮助治疗COVID-19患者。

SARS-CoV-2进入人体后,有研究者指出它会激活CD4+ T淋巴细胞,成为Th1辅助细胞。Th1分泌出粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)导致IL6高表达的炎性因子CD14和CD16的出现,加速肺炎发展。对患有COVID-19的患者进行观察发现,他们的肺部呈现出大量炎性细胞浸润现象,研究猜测Th1在进入肺循环后会起到免疫破坏作用,导致肺功能障碍乃至临床死亡。而通过单细胞转录组测序,也可发现由于SARS-CoV-2感染主要为上皮和巨噬细胞亚群,导致肺泡巨噬细胞减少显著,炎性单核细胞和嗜中性粒细胞增加并改变了杀伤性CD8+ T细胞的比例。

通过对免疫微环境的观察可发现,具有不同程度临床症状的COVID-19患者的免疫学表现也极为不同。来自重症患者的BALF表明,FCN1+巨噬细胞逐渐增多并取代了原有的肺泡巨噬细胞,且其中mDCs和pDCs的相对比例较轻中症患者更低。单核细胞来源的巨噬细胞具有相对较高的炎症性,并产生出如IL-1β、6、8等炎性细胞因子。相反的,轻症患者体内会激活更高水平的CD8+ T细胞,从而产生更多的免疫效应分子:XCL1、ITGAE、CXCR6以及ZNF683。CD8+ T细胞在轻症患者体内已知作用有细胞激活、迁移和上调细胞因子相关途径的基因;在重症患者体内则具有翻译启动、细胞稳态以及核苷酸代谢等作用。被SARS-CoV-2感染的人类通常是因为细胞因子风暴的出现而进入重症状态,其中已经患有糖尿病的患者出现严重的并发症而死亡的几率相较普通COVID-19患者有显著差异。有研究建议,糖尿病与人体对病毒的免疫能力密切相关,包括人体先天免疫系统以及相关的心肺功能健康程度。一项研究指出,其他如IAV、HKU9-1等多种病毒的复制以及免疫细胞对能量的需求都造成人体内葡萄糖代谢水平的增强。此研究认为,血糖水平和炎性细胞因子的水平呈正相关关系,其中起到关键作用的是转录因子IRF5。研究建议,抑制合成UDP-GlcNAc的OGT酶和IRF5可以提高人体对包括SARS-CoV-2在内的病毒免疫效率。

对病人的临床分析显示,血型对于病毒对人体的易感程度有影响。这一研究采纳对SARS-CoV的分析,通过对比在2019年暴发的疫情中的病人血型,认为A型血相对于其他血型如O型血普遍会使得SARS-CoV-2相关风险增加。在其他的病例报告中,有发现人体针对SARS-CoV-2的免疫反应相似于普遍的季节性流感。报告称,在病患血液中发现ASC、TFH、CD4、8以及免疫球蛋白IgM、IgG,在临床症状消除一周后依旧有显著的免疫反应。对部分病例的追踪报告显示,尽管在出现COVID-19症状初期就产生了特异性免疫球蛋白IgG抗体,患者体内的病毒可共存长达50天。研究者认为天然免疫作用很重要,建议使用cGAMP等免疫刺激剂加速清除SARS-CoV-2。其他有研究对COVID-19康复患者体内的血清进行分析后发现,针对病毒RBD蛋白结合性IgG抗体在实验室环境下也无法有效阻断病毒和宿主细胞的结合。

流行病学

目前关于新型冠状病毒的流行病学认识受疫情变化影响,无完全确切的认知。新型冠状病毒被认为对人群普遍易感。老年人及有基础疾病者感染后病情较重,儿童及婴幼儿等人群相对成年人有相似的被感染风险。现有认知为新型冠状病毒仅需96个小时左右即可在人呼吸道上皮细胞内被发现,且拥有传染能力。有研究显示,在2019-2020年暴发的疫情中,病毒早在2019年12月即出现人传人的迹象,后有临床病例研究显示,因染色体和性激素对先天免疫系统的影响,女性相比男性在相同环境下感染人数可能会更少。[107]英国帝国理工学院根据病例的传播推算,认为至2020年1月12日,武汉城内即有约1723例患者。在目前认知中,新型冠状病毒相比于SARS病毒所引发的临床症状一般更轻微但传播性更强,且潜伏期可能极具有传播力。由于这一个特性,有研究经过建立数学模型发现,在2019年的疫情中可能有超过10%的患者是被无症状患者所传染,研究者担心这对病毒的流行动力学模型的建立有负面影响。尽管对初期41例病例的研究指出有15%的致死率,疫情经扩散后现有临床病例显示新型冠状病毒的致死率小于SARS病毒的10%-20%和MERS病毒的35%。

临床医学

SARS-CoV-2病毒会造成一种感染性疾病COVID-19,由于SARS-CoV-2造成的疫情还在暴发中,现今的临床多为初步性研究。COVID-19的常见症状包括发烧、咳嗽以及呼吸急促,也有部分患者会有咽喉酸痛、肌肉乏力、积痰等症状。大部分COVID-19病例只会呈现轻微症状,只有部分会发展成为病毒性肺炎以及多器官衰竭的重症病例。COVID-19病患的临床死亡率目前普遍处于1-5%区间,这一比率根据不同的治疗环境和年龄群体有差异。

COVID-19的传染依靠病毒为载体,一般会经由咳嗽或喷嚏产生。基于目前的流行病学调查,病毒潜伏期为1-19天,多数患者居于为3-7天内,中位值为5天;少数患者潜伏期则长达19天至24天、甚至有病例的潜伏期高达27天。对COVID-19的标准检测方式是通过rRT-PCR检测病例样本,也可以通过其他途径如CT造影来检查。

同时,SARS-CoV-2病毒被发现与儿童多系统炎症综合征(MIS-C)相关联。这一病症特点为全身性炎症反应,更严重会患有多器官功能衰竭,与COVID-19的临床表现相类似。MIS-C在免疫细胞水平的测试中表现与COVID-19相差无几,较明显可用于区分两者的指标为免疫细胞中性粒细胞水平。这一区别也用于区分MIS-C和川崎病。

公共卫生机构推荐群众依靠常洗手、保持人际距离、少触摸脸部来预防感染,同时疑似被感染者可通过戴口罩减少感染他人的几率。现今COVID-19相关的治疗方式主要为支持性治疗,多种病毒抑制剂还在试验阶段。

临床心理学

由于2019年暴发的疫情影响,SARS-CoV-2病毒感染地区的人群呈现出不同程度的心理变化,有研究认为权力机构和医疗机构应当对病毒、病毒所引起的疾病和受疫情影响的群众进行考虑,缓解心理压力。

在2019年暴发的疫情由于持续时间长,有评论认为,全球的医护人员不是医院的硬件设施可以24小时运转,他们的身心健康需要得到关注。评论指出,对在疫情中治疗COVID-19患者的医生和护士,需要提供足够的家庭支持和心理疏导,这一评论将他们称为当时“每一个国家最珍贵的资源”。一项针对专门照护COVID-19患者的医护人员的研究指出,近半具有包括抑郁、焦虑、失眠等负面情绪,约10-20%的受调查者心理健康风险被评为中度或重度。

传播学

SARS-CoV-2于2019年底爆发时,病毒以及它所引发的疾病COVID-19的命名问题引起公众讨论。有学者认为在网络平台上广泛传播的具有污名效应的名称会带来现实社会的负面影响,且种族主义等意识形态会以社交平台为媒介放大声音。

利用SARS-CoV-2的不同称呼,包括“中国病毒”(Chinese Virus)、“武汉病毒”(Wuhan Virus)、“冠状病毒”(Coronavirus)、“新冠病毒”(Novel Coronavirus)等词,有研究对人群的词汇使用倾向和潜在心理机制进行了大数据分析。这些研究采用了从社交平台Twitter上抓取的相关数据,包括使用的词汇、账号年龄、用户年龄、性别、政治倾向等多个维度的信息。对年龄进行分组后,以使用中国病毒等争议性词汇的用户(Controversial,以下简称为CD)对比使用新冠病毒等非争议性词汇的用户(Non-Controversial,以下简称ND)发现,不同年龄段的用户在词汇选择上具有显著差异。其中,使用ND词汇的用户的比例在24岁以下年龄段远高于使用CD词汇的用户。针对性别的对比则发现,具有高粉丝数、好友数、点赞数等数据的用户更倾向于使用ND词汇。研究猜测,用户因其账户是一种社会资本,为维护账号状态而会采纳更谨慎的措辞。另一研究在统计数据的基础上,配合语言学分析模型,对用户的四种语言学变量进行了量化对比。其中,使用ND词汇的用户在这一模型中展示出更正式、具有逻辑的文本写作模式,且在表达上具有更多的正面情绪。这一研究针对用户使用词汇倾向而体现的心态差异进行了深入的分析发现使用CD词汇的用户更倾向于表达愤怒的情感,而ND词汇使用者更倾向于表达伤感。研究将这些数据和其他数据如不同的报纸、小说及博客等媒体中的文本进行了对比,发现使用CD词汇的用户写作风格类似博客及日常对话等非正式写作,而使用ND词汇的用户写作风格则类似纽约时报等正式的写作。

诡异案例

《英国血液学杂志》(British Journal of Haematology)报道了和新冠病毒有关的神奇甚至有些诡异的一个案例:一名罹患淋巴癌和肾脏病,并确诊感染新冠肺炎的61岁男子,只能回家休养,但是4个月后回到医院复查时却发现,他体内的新冠病毒消失了,癌症居然也痊愈了。俄罗斯学者们在一位免疫力低下的女子体内发现了18种变异新冠病毒,部分变种与英国出现的新型变异病毒相同,还有2种同丹麦水貂所携带的变异新冠病毒相吻合。

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