新型冠状病毒肺炎

严延生，张智芳，王晓欢，梁小洁,林志龙

2019年12月8日，武汉首先公开通报发现不明原因肺炎病例，此后不断发现类似病例，该病主要引起呼吸道系统疾病。2019年12月31日我国将该病向世界卫生组织(WHO)报告。2020年1月12日我国向WHO提交了该病病原体的全部基因组序列，由于该病传播迅速，2020年1月24-26日我国有30个省份启动了重大突发公共卫生事件一级响应。2020年2月11日(日内瓦时间)，WHO把该病命名为2019年新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)[1]，同时国际病毒分类委员会(International Committee on Taxonomy of Viruses，ICTV)的冠状病毒研究小组(CSG) 根据系统发育、分类学等惯例，认为COVID-19的病原体应定为SARS-CoV-2[2]，但该分类存在争议，因此本文暂以新型冠状病毒(简称新冠病毒)称呼该病原体。

2020年1月上旬，该病已出现暴发态势，大多以轻症为主，如发热、咳嗽、肌痛、疲劳、腹泻、呼吸困难等，少数患者会出现急性呼吸窘迫综合症合并严重呼吸道并发症，甚至死亡。该病原体具有很强的人际间传播能力，其传播途径主要包括飞沫传播、接触传播和特定条件下的空气传播。1月30日WHO宣布该事件为“国际关注的突发公共卫生事件(Public Health Emergency of International Concern，PHEIC)”[3]。

1 新冠病毒病原学特征

1.1新冠病毒的形态结构及分类 冠状病毒属于巢式病毒目(Nidovirales)、冠状病毒科(Coronaviridae)、冠状病毒属(Coronavirus)。直径约60～140 nm，呈球形或椭圆形，并具多形性。病毒有包膜，包膜上有刺突突起，基因组为线性单股正链RNA，基因组全长约27～32 kb，是目前已知RNA病毒中基因组最大的病毒。冠状病毒是自然界中广泛存在的病毒，既感染哺乳动物也感染哺乳动物以外的禽类动物。1937年冠状病毒首先从鸡身上分离出来，1965年Tyrrell等利用人胚胎气管组织首次分离出第一株人冠状病毒，此病毒在电子显微镜下可见如日冕般形状的物体包绕病毒粒子(主要为6～8 nm长的3聚体的刺突蛋白)，因此被称为冠状病毒(coronavirus)[4]。

2012年ICTV将冠状病毒亚科分为4个属，即α冠状病毒属(alpha coronavirus，α-CoV)、β冠状病毒属(beta coronavirus，β-CoV)和γ冠状病毒属(gamma coronavirus，γ-CoV)和δ冠状病毒属(delta coronavirus，δ-CoV)。α-CoV及β-CoV属主要感染哺乳动物(人、猪、犬、猫、牛、马、蝙蝠和啮齿动物等，而γ-CoV及δ-CoV属主要感染禽类(鸡、火鸡、麻雀、鸭、鹅、鸽子等动物)[5]。

2019年12月下旬，Zhu等从武汉华南海鲜市场3个病例的支气管灌洗液中分离出3株新冠病毒，用人呼吸道上皮细胞株[6-7]只用4 d可见细胞病变(cytopathic effects，CPE)，而用VeroE6和Hu7细胞株细胞株则需用6 d才能观察到CPE；3例病人支气管灌洗液和其分离株经序列测定基本一致[7]，这是继2003年、2012年分别分离出SARS-CoV及MERS-CoV后第7株可传人的冠状病毒，前面4种为HCoV-229E，HCoV-OC43，HCoV-NL63 和HCoV-HKU1，但它们一般只发生上呼吸道感冒样温和、自限性疾病[8]。

1.2新冠病毒的分子及其功能 Zhu等分离的新冠病毒，基因组为单股正链RNA，全长29 892 bp[6]；有4个结构蛋白基因：刺突(spike，S)、膜(membrant，M)、包膜(envelope，E)和核衣壳(nucleocapsid，N)。有多个非结构基因参与读码框(ORF)的编码翻译，其中ORF1ab长约整个基因组的2/3，包括编码多聚酶体复制酶结合域，如nsp3(ADRP，二磷酸腺苷核酸糖-1′-磷酸酶)、nsp5(3CLpro，3C主蛋白酶)、nsp12(RdRp，RNA依赖的RNA聚合酶)、nsp13(Hel，解旋酶)、nsp14(ExoN，核糖核酸外切酶)、nsp15(NendoU，尿苷酸特异性核糖核酸内切酶)、nsp16(O-MT，O-甲基转移酶)，其他非结构基因多为与复制调控功能有关。

新冠病毒的基因组排列为：5′-mGcap-ORF1ab-S-ORF3-E-M-ORF7-ORF8-ORF10b-N(ORF13-ORF14)-polyA-3′(图1A)。由于动物CoVs多，重组发生率较高，因此2018年ICTV将已知的12株β-CoV冠状病毒种分为5个不同的亚属(Sub-genus)[9]或群，并命名为Embecovirus、Sarbecovirus、Merbecovirus、Nobecovirus 和 Hibecovirus，其中前 4 个群分别对应于原β-CoV属的 A、B、C和D 群，Hibecovirus群主要来自于中国蝙蝠分离的CoVs，但与Sarbecoviru群在亲缘上很近[9]。按照这一细分的原则，SARS-CoV和新冠病毒虽同在Sarbecovirus群，但因核苷酸符合率仅达79.6%，因此在系统进化树上处于不同的枝。从3例病人分离的新冠病毒则聚在一起，形成一独特的枝系； 新冠病毒与 bat-SL-CoVZC45的核酸符合率为86.9%，而同为浙江舟山蝙蝠分离的bat-SL-CoVZXC21与bat-SL-CoVZC45类似，也形成一枝系，2个枝系相互接近靠拢成一簇(图1B)。

1.3新冠病毒 S蛋白与人受体的结合 血管紧张素转化酶2 (angiotensin-converting enzyme II，ACE2)可表达在晡乳动物多种器官的上皮细胞上，与SARS-CoV一样，ACE2也作为新冠病毒S蛋白的受体。研究发现ACE2在肠道上皮细胞中表达量高，而在神经系统、淋巴系统中和肺脏组织表达量较低；肺部ACE2受体的表达主要集中在肺内一小群II型肺泡上皮细胞上(type II alveolar cell，AT2)[10]，而其他细胞如I型肺泡、支气管上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞中几乎不表达上皮细胞，这种原因与很多新冠病毒感染者的临床表现有关，如COVID-19患者很少出现粘液性渗出等症状(咳嗽、流涕、打喷嚏、鼻塞等)；而新冠病毒 S蛋白直接作用于下呼吸道肺泡中的AT2细胞的ACE2，导致AT2细胞发生病变，引发炎症因子攻击肺脏，使免疫低下者呼吸器官发生严重病变，出现干咳、呼吸困难等症状。

图1 新冠病毒的基因组基因的排列和编码(A)和病毒基因组系统发育树的分析(B)[7]Fig.1 Sequence and coding of genomic genes of 2019-nCoV(A) and analysis of phylogenetic tree of Viral genome(B)

1.4新冠病毒的理化特征 新冠病毒对紫外线、热及多数消毒剂敏感。56 ℃ 30 min、75%乙醇、乙醚、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒。

2 流行病学特征

2.1流行概况 2019年12月8日，武汉首先公开通报发现不明原因肺炎病例。截至4月24日11时30分为止，全球感染人数超264万例，其中，美国感染最为严重，累计确诊82万多例，死亡4万多例[4]；欧洲多数国家则采取“群体自然免疫策略”，因此一些国家如意大利、西班牙感染、死亡严重。

我国湖北省武汉市是COVID-19疫情报告的首发地，该地受疫情严重肆虐，在2020年1月20日明确该病可“人传人”后，全国31个省(市、自治区)分别根据省情于1月23日至1月26日启动了一级公共卫生应急响应，采取包括停工、停业、停学、严格对有关密切接触者隔离、社区体温检测等措施；另外，由中央决定及协调，紧急盖专科医院和征改“方舱”医院，做到应收治尽收治，并由16个省分别承包湖北省16个设区市对COVID-19的医疗救治任务。这些策略的实施，大大缓解了疫情。

根据中国疾病预防控制中心对截至2月11日累计72 314例患者所作的COVID-19流行病学大数据特征分析，确诊病例44 672 例(61.8%)，疑似病例16 186例(22.4%)，临床诊断病例10 567例(14.7%)，无症状感染者889例(1.2%)。在44 672确诊病例中，大多数年龄在30～79岁(86.6%)，湖北省(74.7%)，轻/中症病例为主(80.9%)，确诊病例中，死亡1 023例(2.3%)。个案调查结果提示，全国的31个省的1 386个县区受到了湖北或武汉关联病例的影响。流行曲线显示到1月23-26日达到峰值，并且观察到发病数下降趋势。截止至2月11日，共有1 716名医务工作者感染，其中5人死亡，粗病死率0.3%。结论是新型冠状病毒肺炎传播流行迅速，从首次报告病例日后30日蔓延至31省(区市)，疫情在1月24-26日时达到首次流行峰，在2月1日时出现单日异常流行高值，而后逐渐下降[16]。但全国疫情通报的曲线显示湖北省2月上旬至3月上旬为疫情高峰，但已明显回落。通过疫情后期从新调查或补报的数据，截至4月24日11时30分全国(含港澳台)数据统计分析的结果，累计确诊病例84 311例，累计死亡4 642例，已治愈78 236例，现存确诊重症57例。

从2月26日始，各省由于疫情控制顺畅等原因，纷纷下调疫情响应级别。虽然也有个别省份受国际疫情影响，但总体疫情趋于回落。从4月8日零时起，当初疫情最为严重的武汉市解除离汉离鄂通道管控措施，这是具有里程碑意义的时刻，表明我国对COVID-19阶段性防治成功。全国开始向着正常生产生活秩序过渡，全国复工复产版图，终于变得完整。

2.2传染源 感染新冠病毒的患者(多数为轻症)为本病传染源，但动物可能是本病的传染源头。

从本病的发展和冠状病毒引起的感染来说，符合由与人类密切接触的野生动物传播开始这一说法。SARS-CoV的全基因组核苷酸的符合率为79.6%，与从云南昆明中华菊头蝙蝠分离的一株类SARS-CoV RaTG13株的全基因组核酸的符合率为96%，而与舟山蝙蝠株的全基因组核苷酸的符合率为86.9%；此外，本次首例病人并非从华南海鲜市场发现的，这样朔源的情况就更为复杂。

此前，新冠病毒肺炎疫情可能是由携带病毒的蝙蝠宿主直接传播还是由中间动物宿主的传播科学界有争议。直接由蝙蝠传播从证据及概率方面来说有不足之处，而由中间动物宿主的传播更为科学界所推崇。从2020年1月到目前为止就有蛇和穿山甲作为中间动物之说。首先受质疑是蛇[13]，一是蛇为爬行类，与SARS、MERS的中间宿主均为哺乳动物不相容；二是并未从蛇分离出冠状病毒，单凭分析认为新冠病毒使用同义密码子的偏好性与蛇类似，这些理由都不足以说明蛇是新冠病毒的中间宿主。对水貂而言，认为水貂病毒的感染模式与新冠病毒类似，从而认为该动物为中间宿主的分析过于初浅。对穿山甲而言，认为该动物虽然也为哺乳动物且全基因组核苷酸符合率可达99%，另一研究则认为新冠病毒S蛋白结合域(RBD)与广东穿山甲体内的冠状病毒在氨基酸序列上具有很高的相似性，达到97.4%[17]，但也有人认为穿山甲的RBD不存在新冠病毒S蛋白的“RRAR”弗林裂解位点[12]，与人类密切接触程度无法与果子狸比较，穿山甲体内的冠状病毒传染给人的流行病学证据不足，因此穿山甲最多只能是潜在的中间宿主之一，而这种潜在宿主必须在RBD与携带有该裂解位点的病毒重组而拥有这一位点才能成立。

近期，无症状感染者也作为“后疫情”传染源的争议点。作为无症状感染者，基于其携带的病原体已被机体免疫所修饰，其传播病原的概率已经很小。但在大疫情中，无症状感染者是否可能是传染源，需视感染者是否表现病症而决定。对于COVID-19疫情而言，已明文规定有症状者必须进行隔离治疗，而其密切接触者必须隔离观察。因此无症状感染者作为本病传染源的意义不大。其他传染病如无症状感染者(“伤寒玛丽”)传播沙门氏菌病的事件，确需重视；但该病的流行传播特点与沙门氏菌病有不同之处，要具体情况具体分析，才能更好控制疫情。

2.3传播途径 COVID-19作为一种新发传染病，由于其发现时间、受影响城市及感染范围广等原因，引起WHO的重视。国家卫健委从2020年1月15日开始就发布《新型冠状病毒感染的肺炎(试行第一版)》，到3月3日，又公布了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》[18]。在48 d的时间内，相继公布试行了7个版本的诊疗方案，实属罕见。在试行第四版时，明确指出该病经呼吸道飞沫及密切接触传播是主要的传播途径；在试行第五版时，考虑到轻症患者的传染性，将病症分为轻症、普通型、重症和危重症病4个类别；在试行第六版时，增加了在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经空气传播的可能。由于在粪便中可检出分离到新型冠状病毒，应注意粪便对环境污染造成粪-口途径传播的可能[19]。随着对新发传染病治疗经验的积累，这种对传播途径的不断增加完善也是应该的。

2.4易感人群 各个年龄组的人均可作为易感人群。中国疾病预防控制中心对44 672确诊病例的流行病学特点报告中显示，10岁以下年龄组感染新冠病毒数为416例(0.9%)，10～19岁年龄组549例(1.2%)[16]，可见儿童也易感，其数量不多的原因除了儿童及少年组社会活动不多外，主要有赖于社会及家庭的庇护。

3 诊疗及实验室诊断

3.1诊疗方案 2020年3月3日，中华人民共和国卫生健康委根据治疗病例的积累及临床经验的增加，公布了第7个试行版《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》[18]，指导全国对COVID-19的治疗，这无疑对规范及指导全国对该病的临床治疗，起了很大的促进作用。

2003年，SARS作为人类致命冠状病毒感染的疫情出现时，与新型冠状病毒肺炎诊疗方法类似，无特效疗法，只有支持疗法。所以一般使用的药物以抗病毒药如利巴韦林、洛匹那韦/利托那韦、α-干扰素和氧疗等为主。在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》第六试行版中又增加了原治疗疟疾的老药-磷酸氯喹及前苏联治疗流感的阿比朵尔药物，还细化了新型冠状病毒感染恢复期血清的疗法，并在第7个试行版中又增加了托珠单抗对重型、危重型的免疫治疗。这些治疗药物的补充，进一步加强了临床对COVID-19各型的疗法。

3.2治药药物 病原学的研究，提供了新冠病毒进入到人体细胞中复制病毒的过程。最多的研究就是S蛋白裂解成S1与S2，S1中的RBD 与机体细胞上的ACE2结合，此后S2与细胞融合脱壳后，病毒的RNA才进入到细胞质复制，因此RBD是目前研究最为透彻的靶点。但到目前为止，在临床治疗方面还未有特效药，必须用一些治疗其他病种的药物进行该病的支持疗法。

3.2.1洛匹那韦/利托那韦[20]洛匹那韦(lopinavir, LPV)是一种用于治疗艾滋病毒(Human immunodeficiency virus, HIV)感染的蛋白酶抑制剂，以利托那韦(Ritonavire，RTV)为佐剂，所以一般以洛匹那韦/利托那韦的形式出现。其作用方式主要是通过阻断对HIV Gag-Pol聚蛋白的分裂，产生未成熟的、无感染力的病毒颗粒而发挥抗HIV病毒的作用，使HIV无法装配成成熟的病毒粒子。该药在我国属于艾滋病治疗的二线药。在17年前对SARS的治疗中，也曾用过该药，病毒载量下降明显，说明SARS的复制受到影响，因此估计洛匹那韦/利托那韦对新冠病毒的作用方式与HIV类似，也是SARS蛋白酶受抑制结果。由于抗新冠肺炎无特效药可用，因此在《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第三版)》，建议患者可试用洛匹那韦/利托那韦抗病毒治疗。此后，试行第四、五、六、七版均沿用。

3.2.2利巴韦林(Ribavirin, RBV)[21]俗名为“病毒唑”，是一种核苷类似物。该类药物的作用机制包括，致命性突变、特异或非特异性对病原体复制链的终止，即抑制核苷酸的生物合成。RBV联合其他药物(如α-干扰素、糖皮质激素等)治疗SARS和中东呼吸综合症(Middle east respiratory syndrome coronavirus, MERS)，有效性研究结果显示RBV参与组治愈率和临床结局优于未使用利巴韦林组，但其副作用较大。国家卫健委在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第五版修正版)》包括了RBV作为抗病毒的治疗药物，其后，试行第六和第七版仍沿用。

3.2.3磷酸氯喹(Chloroquine)[22]磷酸氯喹是一种广泛使用的抗疟疾和自身免疫性疾病药物。磷酸氯喹可插入到疟原虫DNA的双股螺旋之间，与DNA形成复合物，从而阻止DNA的复制与RNA转录，使疟原虫核酸的合成减少，从而干扰疟原虫的繁殖。磷酸氯喹又被报道为一种潜在的广谱抗病毒药物，可通过改变病毒和细胞融合所需的体内pH值以及干扰SARS-CoV ACE2的糖基化来阻断病毒感染。在COVID-19感染的Vero E6细胞中，磷酸氯喹可能是通过干扰宿主细胞的ACE2受体糖基化或改变细胞内的pH值阻止新冠病毒的进入[23]，但具体机制还需进一步研究。在新冠肺炎的诊疗方案(试行第六版)中，提出磷酸氯喹作为抗病毒治疗药物，试行第七版仍沿用。

3.2.4阿比多尔(Arbidol)[24]阿比多尔是一种抗病毒药物，由前苏联药物化学研究中心研制，1993年在俄罗斯首次上市，具有多种剂型，主要适应症是A、B类流感病毒引起的流行性感冒。 2020年2月4日，中国工程院院士、国家卫健委高级别专家组成员李兰娟团队公布了治疗新型冠状病毒肺炎的最新研究成果。在体外细胞实验中显示：阿比多尔在10～30微摩尔浓度下，与药物未处理的对照组比较，能有效抑制冠状病毒达到60倍，并且显著抑制病毒对细胞的病变效应。阿比多尔是一种广谱抗病毒化合物。它在我国用于预防和治疗人类甲型和乙型流感感染，以及流感后并发症。阿比多尔也可能具有免疫调节作用，它能够诱导干扰素和巨噬细胞活化[25]。新冠肺炎的诊疗方案(试行第六版)提出阿比多尔也作为抗病毒治疗药物，试行第七版仍沿用。

3.2.5恢复期血浆 在治疗SARS和严重流感中，有学者提出恢复期患者血浆和抗体疗法[26]。2016年的非随机比较研究显示：84例确诊埃博拉出血热(EVD)的患者输注500 ml中性抗体水平不高的恢复期血浆，与对照组比较存活率无明显改善，存活率分别为69%与62%[27]。其原因可能与血浆的抗体滴度不高有关。恢复期血浆采集的时机与中和抗体滴度有关，因此在一定程度上限制了其在临床上的应用。为了加大重症患者救治的力度，卫健委在新冠肺炎诊疗方案试行第六版中加入了康复者血浆治疗的适用症和细化法，在第七版诊疗方案中建议参照进一步细化的《新冠肺炎康复者恢复期血浆临床治疗方案(试行第二版)》[28]使用。主要目的在于加强恢复期血浆应用于治疗的有效性和安全性。

3.2.6托珠单抗(Tocilizumab) 托珠单抗是一种重组人源化抗人白介素6(IL-6)受体单克隆抗体，由中国仓鼠卵巢(CHO)细胞通过DNA重组技术制得。IL-6作为关键的细胞因子，是新冠病毒感染诱发“细胞因子风暴”的重要通路。托珠单抗的作用靶点正是阻断IL-6的信号通路，从而抑制人体免疫系统，避免免疫细胞攻击人体器官造成损伤，能有效阻断细胞因子风暴，阻止患者向重症和危重症转变，从而降低病死率。因此托珠单抗被推荐应用于新冠肺炎治疗。在新冠肺炎的诊疗方案(试行第七版)中增加对重型、危重型的免疫治疗使用。

3.3实验室诊断 实验室诊断的目的就是辅助临床诊断对新冠病例的确认。目前有4种实验室诊断方法可以实现这个目的。①病毒的分离培养鉴定。前已述及，用人呼吸道细胞4 d就可以从检材中分离出病毒，且细胞病变(CPE)特异、典型；而用VeroE6和BHK细胞也能分离出病毒，但要6 d时间[6]。病毒一经分离鉴定，实验室诊断就可以确立。②血清学IgM、IgG抗体的检测，有报道说病患发病第1天就可从血液中检出IgM抗体，这有两种可能，一是病患患病比较轻，连自己都没觉察，所以称病患发病第1天就可从血液中检出IgM抗体，其实这是一种误解；第2种所测出的IgM抗体不是新冠病毒产生的，而是非特异性的检出，一般病毒感染，其特异性IgM抗体的产生，最早在3 d后产生，一周后产生达到50%～70%，IgG就更迟一些，15 d内一般可产生90%以上；如要确认是患COVID-19，要患病后双份血清(浆)，其间隔要14 d以上，血清抗体效价要4倍增高才可以确认。③实时荧光定量PCR(quantitative real-time RT-PCR，qRT-PCR)法是目前最常用的方法，既不像该病刚发生时qRT-PCR试剂盒中的引物不是那么敏感特异，假阴性情况时有发生。目前qRT-PCR使用的引物有两部分组成；一是新冠病毒N基因片段，二是ORF1ab基因片段，采用的这种方式的检测与MERS-CoV的检测[29]基本上是一致的；但目前使用该方法的有两种情况，一是省级CDC由国家CDC提供qRT-PCR引物，ORF1ab和N基因片段分开平行检测，避免相互干扰；另外是由各厂家(企业)提供的两种引物混合扩增，这些试剂也都通过国家SOP检测后批准。④核苷酸测序，一般采用二代测序法(NGS)；但除疑难病例外，一般不会采取这种高技术手段。

4 防控策略

4.1宣传教育与隔离 多国(包括我国在内)规定，社交和生活不能聚集，起码要间距1 m以上。我国大陆开展社区防控，四处可见“少出门、多通风、戴口罩、不扎堆、常洗手”的主要宣传内容，目前疫情明显下降，各省援鄂的医护和公共卫生人员已撤离，最明显的是进出鄂的通道已打开，这个成果来之不易，这也意味着有组织的社会隔离及宣传教育作用在我国的成功实践。但国外疫情仍未达顶峰，我国也仍需对重点地区、重点人员的防控。

4.2疫苗研制 COVID-19是一种新发传染病，因此疫苗研制势必成为防控的主要内容。据不完整统计，全球已有近90家单位竞相开展抗新冠病毒感染的预防性疫苗的开发，总计项目有60多个。围绕着以预防新冠病毒感染的目标，其内容主要包括6类：DNA(mRNA)疫苗、灭活疫苗、减毒疫苗、病毒活载体疫苗和基因重组苗等。由军事医学研究院陈薇院士领衔的科研团队在以腺病毒(缺陷型)载体为抗新冠病毒刺突疫苗的研制已开始进行人体Ⅱ期临床试验，美国的mRNA苗也于3月初进入人体Ⅱ期临床试验。另外，倍受关注的我国两家经典的灭活疫苗也于4月11-13日进入人体临床试验，这个成果很了不起。疫苗研制的成果对未来疫情的控制非常重要，应该说预防新冠病毒感染的疫苗才能拯救世界。