什么是新型冠状病毒?

一.概述

新型冠状病毒病(英语:Coronavirus Disease 2019,缩写:COVID-19),是由“严重急性呼吸道综合征冠状病毒2型”(缩写:SARS-CoV-2)引发的传染病,是非典型肺炎的一种。2019年末,该病在中国湖北省武汉市首先发现,并扩散至全球,称为2019冠状病毒病疫情。
严重急性呼吸道综合征冠状病毒2型(英语:Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,缩写:SARS-CoV-2)是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的一个分型,具有包膜的正链单股RNA。它的基因序列和非典病毒及中东呼吸综合征病毒属于同一谱系但不同进化枝。中华人民共和国国家卫生健康委员会将此病毒感染引起的急性呼吸道疾病定为法定乙类传染病,按甲类管理。中华民国卫生福利部定为第五类法定传染病。
现今无疫苗或特效药对病毒有效,但可以使用已有的抗病毒药物缓解病情,世界卫生组织曾命名为2019新型冠状病毒(2019-nCoV)。2019年12月开始,由这一病毒引起的肺炎疫情爆发,三个月后扩散范围已包括全球的二十多个国家,数万名患者感染,数字还在持续攀升中。

二.病因

病毒学
·结构
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60~140nm,属于网巢病毒目冠状病毒科乙型冠状病毒属。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。
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,新型冠状病毒倾向于和SARS同源于中华菊头蝠。另一项研究指出,新型冠状病毒和类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个新型冠状病毒样本中有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。
有研究利用了新型冠状病毒WIV04的基因序列与另一类SARS变种中华菊头蝠冠状病毒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(受体结合蛋白;receptor binding protein)的S1蛋白与人体ACE2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ACE2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。这一研究指出,尽管RaTG13的变异难以造成2019年爆发的疫情,但支持新型冠状病毒来源于蝙蝠的说法,且非嵌入产物。
对乙型冠状病毒属谱系α中的OC43和HKU1的一项研究表明,尽管进化枝和其有限的宿主导性相符,在多重进化下,人类冠状病毒的血球凝集素酯酶蛋白中的凝集素域几乎全部被删除,相反在动物冠状病毒中这一蛋白域得到保留。在如丙型流感中,血球凝集素酯酶蛋白有受体结合的作用,但它在冠状病毒中为受体破坏酶。因此,凝集素作用的缺失会增强病毒对人体结合的亲和力,也被认为是适应人类呼吸道唾液糖蛋白并成功在呼吸道上皮细胞内进行复制的进化机制。
·生理机能
根据现有认知,病毒具有热敏感性,暴露在紫外线下或处于56℃高温环境下30分钟可达到灭活效果。同时,利用乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒,氯己定不能有效灭活病毒。对冠状病毒理化特性的认识多来自对SARS-CoV和MERS-CoV的研究。
新型冠状病毒可通过动物为中介传染给人类,且具有人传人的能力。新型冠状病毒被证明尽管和SARS-CoV的基因只有79%的相似度,它可以借由人类的ACE2作为受体结合,通过呼吸道上皮细胞进入肺部进行复制过程,且主要作用对象也是与SARS相同的T淋巴细胞。然而有研究指出,新型冠状病毒对ACE2受体的作用过程与SARS有一定差异,它的RBD中有关键性氨基酸残基是可变的。
现已知SARS等冠状病毒S蛋白进入靶细胞取决于包括和ACE2受体结合以及细胞蛋白酶对S蛋白的启动作用,SARS的S蛋白与其受体ACE2结合是靠细胞丝氨酸蛋白酶TMPRSS2来引发的,与它有76%氨基酸同一性的新型冠状病毒被怀疑有相似的机能。在现有认知中,新型冠状病毒与SARS在序列及传播途径的相似无法确切的证实两者之间有相似的生物学特性。一项初步研究对比了包括SARS、MERS以及新型冠状病毒在内的多种同属病毒,发现了在新型冠状病毒RBD中的RBM怀疑负责和ACE2结合的序列与SARS一样,且在其余无法通过ACE2结合的Bat-CoV中未发现同样的序列。研究表示,在实验新型冠状病毒进入Caco-2细胞时,使用针对TMPRSS2的丝氨酸蛋白酶抑制因子卡莫司他后,有效阻止了病毒的入侵;相反的,针对CatB/L的抑制因子E64d在293T细胞上无效果。这一实验结果初步表明新型冠状病毒也是由TMPRSS2引发S蛋白的。
在一项对冠状病毒和ACE2受体进行的结合研究中,有研究者指出在病毒感染人体的过程中ACE2起到了双重作用。曾在多项研究中,胃肠道被认为是新型冠状病毒感染人体一种替代途径。因此研究者指出,当新型冠状病毒入侵人体后,由于ACE2本身在结肠细胞中的表达与人体免疫、调节病毒性感染正相关,会因被病毒下调表达而激活肾素-血管紧张素系统(RAS)。由于RAS和人体血压等关键体征有关,ACE2不但对冠状病毒有介导作用,也会进一步导致人体免疫力下降。

三.临床表现

(一)临床特征

潜伏期为1~14 d,多为3~7 d,平均为6.4 d。以发热、乏力、干咳为主要表现。可伴有流涕、咽痛、胸闷、呕吐和腹泻等症状。部分患者症状轻微,少数患者无症状或无肺炎表现。

老年人及患有糖尿病、高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、极度肥胖等基础疾病者感染后易发展为重症。部分患者在发病后1周出现呼吸困难等症状,严重者可进展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)及多器官功能损伤。进展至重症的时间约为8.5 d。

值得注意的是,重型、危重型患者病程中可为中低热,甚至无明显发热。多数患者预后良好,死亡病例多见于老年人和有慢性基础疾病者。

早期CT检查表现为多发小斑片或磨玻璃影,其内纹理可呈网格索条状增粗影,以肺外带明显。数天后病灶增多,范围扩大,呈双肺广泛、多发磨玻璃影或浸润病灶,部分出现肺实变,常有支气管充气征,胸腔积液少见。少数患者进展迅速,在病程第7至10天,影像学变化达高峰。典型的"白肺"表现少见。进入恢复期后,病灶减少,范围缩小,渗出性病变吸收,部分出现纤维索条影,部分患者病灶可完全吸收。

发病早期患者外周血白细胞总数正常或减少,淋巴细胞计数减少,部分患者可出现肝功能异常,乳酸脱氢酶、肌酶和肌红蛋白水平增高;可见肌钙蛋白水平增高。多数患者CRP和ESR水平升高,降钙素原水平正常。严重者D-二聚体水平升高,其他出凝血指标异常,乳酸水平升高,外周血淋巴细胞和CD4+T淋巴细胞进行性减少,以及电解质紊乱、酸碱失衡等,以代谢性碱中毒多见。在病情进展阶段可出现炎症细胞因子(如IL-6、IL-8等)水平升高[5]。

(二)诊断标准

1.疑似病例:

结合下述流行病学史和临床表现综合分析。有流行病学史中的任何一项且符合临床表现中任意2项,或无明确流行病学史但符合临床表现中的3项,均诊断为疑似病例。

①流行病学史:发病前14 d内有武汉市及周边地区,或其他有病例报告社区的旅行史或居住史;发病前14 d内与2019-nCoV感染(核酸检测阳性)者有接触史;发病前14 d内曾接触过来自武汉市及周边地区,或来自有病例报告社区的发热或有呼吸道症状的患者;聚集性发病。

②临床表现:发热和(或)呼吸道症状;具有上述新型冠状病毒肺炎影像学特征;发病早期白细胞总数正常或降低,淋巴细胞计数减少。

2.确诊病例:

具备下述病原学证据之一者即诊断为确诊病例。

①实时荧光反转录PCR检测2019-nCoV核酸阳性。

②病毒基因测序发现与已知的2019-nCoV高度同源。

③除鼻咽拭子外,建议尽可能留取痰液,实施气管插管患者可采集下呼吸道分泌物送病毒核酸检测。