PHEIC：新型冠状病毒肺炎疫情暴发

编译 李升伟

2019年底，一种全新的冠状病毒悄然出现。2020年2月11日，国际病毒分类委员会（ICTV）将其命名为SARS-CoV-2。当日，世界卫生组织将这种病毒导致的疾病命名为COVID-19。2月21日，中国国家卫健委采用了这一英文名称，中文名称仍采用“新型冠状病毒肺炎”。此前的1月31日，世界卫生组织已宣布这次发生于中国武汉的新型冠状病毒肺炎疫情为国际关注的突发公共卫生事件（PHEIC）。

“冠状病毒”一词最初对许多人来说并不熟悉，但大多数人都遭遇过这些病毒的较温和的种类，其中4种毒株导致约1/5的普通感冒病例。其他类型导致某些动物种群特有的流行性疾病。2003年之前，所有已知的人类变种引起的疾病都非常轻微，以至于对冠状病毒的研究几乎是死水一潭。

2003年，当严重急性呼吸综合征（SARS）在中国暴发后病原体被确认为冠状病毒时，这一切都改变了。“这个领域的每个人都为之震惊，”宾夕法尼亚大学的微生物学家苏珊·维斯（Susan Weiss）说，“人们开始真正关心这类病毒。”那次暴发被认为是由于一种冠状病毒从动物——很可能是果子狸——传染给人类，导致了一种人畜共患的疾病。2012年，另一种病毒从骆驼身上传染给人类，引发了中东呼吸综合征（MERS），更是让这些病毒得到了人们的重视。到目前为止，这种疾病已经导致858人死亡，主要是在沙特阿拉伯，约占感染者总数的34%。

SARS病毒、MERS病毒和新型冠状病毒几乎肯定都起源于蝙蝠。对SARS-CoV-2基因组的最新分析发现，它与中国特定蝙蝠物种中先前鉴定出的一种冠状病毒RNA有96%的相同度。爱荷华大学的微生物学家斯坦利·佩尔曼（Stanley Perlman）说：“这些病毒在蝙蝠体内漂浮了很长时间，并没有使蝙蝠生病。”中国武汉的华南海鲜市场上没有蝙蝠出售，但目前的疫情被认为是从那里开始的，这表明可能涉及一个中间宿主物种。这种情况是病毒暴发的常见特征。这些宿主可能通过促进更多或不同的突变来增加病毒的遗传多样性。

冠状病毒解析

什么是冠状病毒？是什么决定了它是否、何时、如何传染给人类以及达到怎样的传染程度呢？是什么让普通感冒和新型冠状病毒肺炎这种致命疾病有如此巨大的区别呢？自从2003年这些病毒首次作为严重的全球健康威胁出现以来，科学家一直在对它们进行分子生物学研究，试图回答这些问题。

冠状病毒是有包膜的单链RNA病毒，这意味着它们的基因组由一条RNA链（而不是DNA）组成，每个病毒颗粒都包裹在一个蛋白质“包膜”中。病毒基本上都做同样的事情：侵入一个细胞中，利用其中的一些成分复制出它们自己的很多拷贝，在细胞崩解后，这些复制的病毒又去感染其他细胞。但RNA复制通常缺乏细胞复制DNA时使用的纠错机制，因此RNA病毒在复制过程中会出错。冠状病毒是所有RNA病毒中基因组最长的——由3万个碱基组成——病原体复制的材料越多，出错的机会就越多。结果是这些病毒突变得非常快，一些突变可能被赋予新的特性，比如感染新细胞类型或者新物种的能力。

冠状病毒颗粒由四种结构蛋白质组成：核衣壳、包膜、膜和刺突。核衣壳形成遗传核心，包裹在一个由包膜和膜蛋白形成的球体中。刺突糖蛋白形成棒状突起，突出分布在整个球外表上，类似于王冠或太阳的日冕——因此得名为冠状病毒。这些突起与宿主细胞上的受体结合，决定了病毒可以感染的细胞类型，从而也决定了病毒可以感染物种的范围。

引起感冒的冠状病毒和引起严重疾病的冠状病毒之间的主要区别是前者主要感染上呼吸道（鼻子和喉咙），而后者在下呼吸道（肺）大量繁殖并可导致肺炎。SARS病毒与一种名为ACE2的受体结合，而MERS病毒与一种名为DPP4的受体结合，两者都被发现于肺细胞中。这些受体在组织和器官中分布的差异可能是导致这两种疾病之间差异的原因，例如MERS比SARS更致命，而且有更明显的胃肠道症状。然而，MERS病毒的感染性并不强，这也可能是一种受体相关性特性。爱丁堡大学的病毒学家克里斯汀·泰特-卡尔德（Christine Tait-Burkard）说：“DPP4在下支气管（通向肺部的气道）中高度表达，所以必然有大量病毒进入，因为我们的气道非常善于过滤病原体。需要长时间、高强度的暴露才能到达肺部，这就是我们看到与骆驼密切接触的人才会生病的原因。”

相反，由于病原体更容易进出上呼吸道，在那里复制的病毒感染性更强。此外，“病毒在不同温度下复制的能力有很大的不同，因为上呼吸道更冷一些，”泰特-伯卡尔德说，“如果病毒在这些温度下更稳定，它就不会进入下呼吸道。”她补充说，下呼吸道也是一个生化和免疫上更恶劣的环境。对SARS-CoV-2的分析表明，与SARS病毒一样，这种新病毒利用ACE2获得进入细胞的入口。这种观察与这样的事实相吻合：到目前为止，该病毒的致死率低于中东呼吸综合征。（目前估计的新型冠状病毒肺炎死亡率约为2%，但随着疫情的展开和检测到更多病例，这一数字可能会发生变化。）

然而，情况很快变得复杂起来，因为使用相同受体的病毒可能导致截然不同的疾病。一种名为NL63的人类冠状病毒与SARS病毒结合在同一受体上，但只会导致上呼吸道感染，而SARS病毒主要感染下呼吸道。“为什么会这样？我们还不知道。”佩尔曼说。另一个令人好奇的现象是，ACE2受体普遍存在于心脏，但SARS病毒不会感染心脏细胞。南非西开普大学的分子生物学家伯特兰姆·菲尔丁（Burtram Fielding）说：“这是一个明确的迹象，表明其他受体、也称辅助受体也参与其中。”病毒与受体结合只是进入细胞过程的第一步。当病毒与宿主细胞结合时，它们开始一起变形，而且其他病毒蛋白可能与其他受体结合。“就进入细胞的效率而言，不仅仅只有一种主要的受体，”菲尔丁说，“可能还有其他受体。”

免疫系统的军备竞赛

冠状病毒的另一个重要特征是它们的“辅助”蛋白质，它们似乎参与了逃避宿主的先天免疫应答——身体防御机制的前线。当细胞检测到入侵者并释放干扰病原体复制的干扰素时，这种应答就会启动。干扰素触发抗病毒活性的级联反应，从停止宿主蛋白合成到诱导细胞死亡。不幸的是，这些进程中的大多数也不利于宿主。“它所导致的很多疾病实际上是一种免疫反应，又称炎症反应，这是由病毒诱导出的破坏性的东西，”维斯说，“这也将决定一种病毒的毒性有多大：它会诱导多大程度的破坏性免疫应答，而不仅仅只是一种保护性应答。”这个问题也是为什么其引发的医疗状况如此重要的原因。迄今为止，死于这种新型冠状病毒的大多数人都患有合并症，如自身免疫性疾病或继发性感染。“一旦我们的先天免疫系统忙于与病毒做斗争，这种合并症就会变得更加普遍，”泰特-伯卡尔德说，“这就是为什么重要的是治疗患者的合并症，并给他们服用抗生素来阻止细菌感染。”

当然，免疫应答的目的在于消灭入侵者，而病毒对此具有应对措施。这一特征似乎是在各种冠状病毒中最不同的。“这些病毒关系密切，但它们有不同的辅助蛋白，”维斯说，“它们已经进化到关闭（先天免疫）应答的各个方面。”一些研究人员认为，蝙蝠之所以携带冠状病毒，是因为它们不会积累像人类那样强烈的免疫应答。泰特-伯卡尔德说：“蝙蝠体内有大量信号转导分子，它们在人体内可以提醒我们的免疫系统产生免疫反应，而在蝙蝠体内却受到了抑制，免疫反应减弱，所以蝙蝠不会生病。”蝙蝠不会做出反应，而是保持一种持续的低水平应答，这可能有助于病毒的进化。“（蝙蝠）有一种持续的干扰素表达，它会选择那些擅长逃避这种应答的病毒，”泰特-伯卡尔德说，“所以蝙蝠是非常善于隐藏病毒的很好的选择压力容器。”

然而，辅助蛋白还远远没有被完全了解。“它们可以从一些病毒中去除，而不会影响病毒的生长能力，”佩尔曼说，“你会想象你有一种蛋白质是对抗免疫应答的关键，如果你把它拿出来，免疫应答就会赢——但事实未必如此。”一些研究人员认为，辅助蛋白会影响冠状病毒的致死性。有研究表明，去除SARS病毒的一种辅助蛋白并没有改变此病毒的复制效率，但它的致病性降低了。菲尔丁说：“大量病毒仍然会得到制造，但危害似乎小多了。”

流感病毒

泰特-伯卡尔德说，冠状病毒确实具有纠正基因错误的能力，但它忽略了它们基因组的某些区域。因此，有两个部分特别容易发生突变：编码刺突糖蛋白和辅助蛋白区域的部分。“在这两个区域，冠状病毒允许出现许多错误，这推动了它们的进化，因为它们设法与新的受体结合，逃避新系统的免疫应答。”泰特-伯卡尔德说，“这就是冠状病毒很擅长从一个物种跳到另一个物种的原因。”

新型冠状病毒肺炎与流感的比较

科学家研究季节性流感已有几十年了。根据美国疾控中心（CDC）的数据，仅在美国，这个冬季流感就已导致约1 900万人患病，18万人住院，1万人死亡。尽管很危险，但我们对流感病毒有很多了解，知道每个季节会发生什么。相比之下，人们对SARSCoV-2知之甚少，因为它太新了。这意味着SARS-CoV-2在其传播范围和致死人数方面还是一个未知数。

1月31日，美国国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福奇（Anthony Fauci）博士在白宫新闻发布会上说：“尽管流感的发病率和死亡率很高，但季节性流感有其确定性。我可以肯定地告诉你们，随着进入3月和4月，流感病例将会下降。你可以相当准确地预测死亡率和住院治疗的范围。目前的问题是，还有很多未知因素。”

科学家们正在竞相寻找有关SARS-CoV-2的更多信息，随着新信息的出现，我们对该病毒及其构成的威胁的理解可能会发生变化。以下是SARS-CoV-2与流感病毒引发疾病的各项指标的比较。

症状与严重程度 季节性流感病毒（包括A型和B型流感病毒）和SARS-CoV-2都是导致呼吸道疾病的传染性病毒。据美国CDC介绍，典型的流感症状包括发烧、咳嗽、喉咙痛、肌肉酸痛、头痛、流鼻涕或鼻塞、疲劳，有时还会呕吐和腹泻。流感症状常常突然出现。大多数患流感的人可以在短至两周时间内康复。但是对一些人来说，流感会引起并发症，包括肺炎。美国CDC的数据显示，到目前为止，在这个流感季节，约有1%的美国人出现了足以住院治疗的重症症状，与上个季节的比例相似。

随着SARS-CoV-2的到来，医生们正在试图了解该疾病症状和严重程度的全貌。1月30日发表在《柳叶刀》（The Lancet）杂志上的一项针对约100名新型冠状病毒肺炎患者的最新研究显示，最常见的症状是发烧、咳嗽和气短。在该研究中，只有大约5%的患者报告说喉咙痛和流鼻涕，只有1%～2%的患者报告说腹泻、恶心和呕吐。世界卫生组织2月4日发布的数据显示，在中国迄今报告的2万多起病例中，约有14%被列为严重病例。需要注意的是，根据世界卫生组织的说法，由于呼吸道病毒引起类似症状，仅根据症状很难区分不同的呼吸道病毒。

死亡率 美国CDC的数据显示，到目前为止，美国这个流感季节大约有0.05%的流感患者死于流感病毒。新型冠状病毒性肺炎的死亡率仍不清楚，但似乎高于流感。在整个疫情期间，新型冠状病毒肺炎的死亡率约为2%。不过，美国卫生与公众服务部部长亚历克斯·阿扎尔（Alex Azar）在1月28日的新闻发布会上表示，有关政府部门注意到，在疫情开始时，最初确定的病例“倾向于严重”，这可能会让死亡率看起来比实际要高。阿扎尔说，随着发现更多轻微病例，死亡率可能会下降。

病毒传播 科学家用来确定病毒传播难易程度的指标被称为“基本再生数”，即R0，这是对从单个感染者身上感染病毒的平均人数的估计值。据《纽约时报》报道，流感的R0值约为1.3。科学家仍在努力确定SARS-CoV-2的R0值。1月29日发表在《新英格兰医学杂志》（NEJ）上的一项研究估计，这种新型冠状病毒的R0值为2.2，这意味着每个感染者平均传播病毒给了2.2人。需要注意的是，R0不一定是常数。R0这个估计值可能因地点不同而不同，它的决定因素包括人们相互接触的频率以及为减少病毒传播所做的努力等。

感染风险 美国CDC估计，平均每个季节约有8%的美国人感染流感。目前美国COVID-19病例并不多。尽管如此，美国CDC表示：SARS-CoV-2等新出现的病毒总是会引起公共卫生关注。该机构说，目前还不清楚美国的情况将会如何展开。一些人，如卫生保健工作者，由于暴露于SARS-CoV-2而导致病毒感染风险增高。

大流行 值得注意的是，每年都会暴发的季节性流感，不应与大流行流感或一种与通常流行的流感毒株迥然不同的新型病毒的全球暴发混为一谈。这种情况发生在2009年的猪流感大流行期间，据美国CDC估计，全球死于猪流感的人数在15.1万至57.5万人之间。由于大多数病例发生在中国，COVID-19疫情尚未被宣布为大流行。但在1月30日，世界卫生组织宣布这一疫情为“国际关注的突发公共卫生事件”，该声明主要是由于担心病毒会传播到卫生系统较弱的国家。

预防 季节性流感有疫苗可以预防感染，但与之不同的是，SARS-CoV-2没有疫苗。但美国国立卫生研究院的研究人员处于研发此类疫苗的早期阶段。官员们计划尽快启动SARS-CoV-2疫苗的一期临床试验。总体而言，美国CDC建议采取以下措施，以防止呼吸道病毒（包括冠状病毒和流感病毒）的传播：经常用肥皂和水洗手，时间至少长达20秒；避免用未洗净的手触摸眼睛、鼻子和嘴巴；避免与病人密切接触；生病时待在家里；对经常接触的物体和表面进行清洁和消毒。