冠状病毒概述

孙淑芳，王媛媛，刘陆世，姜 雯，彭 程，孙映雪

（中国动物卫生与流行病学中心，山东青岛 266032）

冠状病毒（Coronavirus）最早于1937年从鸡身上分离出来，1965年，Tyrrell等人从普通感冒病人鼻洗液中分离出一株病毒，命名为B814 病毒；Hamer 等用人胚肾细胞分离到类似病毒，代表株命名为229E 病毒。1967年，Mclntosh等用人胚气管培养从感冒病人中分离到一批病毒，其代表株是OC43株。Almeida 等对这些病毒进行了形态学研究，电子显微镜观察发现这些病毒的包膜上有形似日冕的棘突，故提出命名这类病毒为冠状病毒[1]。1975 年，国际病毒命名和分类委员会正式命名了冠状病毒科（ Coronaviridae）。2002-2003年期间，自我国局部地区发生的非典型肺炎，即由冠状病毒属的严重急性呼吸综合征病毒（SARS-CoV）引起，世界上有30多个国家和地区相继报道出现病例，病死率超过10%。2012年12月，中东地区开始出现新型冠状病毒，到2013年6月5日，已发现54例确诊病例，病死率超过50%，引起了世界范围的广泛关注，造成社会对冠状病毒的恐慌。因此，对冠状病毒进行综合分析研究具有重要意义。

1 分类

冠状病毒属于单股正链RNA病毒，冠状病毒科冠状病毒属，根据病毒的抗原性，大部分研究文献将已知并已定型的冠状病毒分为3群[1，3，12]，其中第1 群和第2 群为哺乳动物病毒，第3 群为禽类病毒。第1 群包括人冠状病毒229E（HCoV-229E） 、猪传染性胃肠炎病毒（TGEV） 、犬冠状病毒（ CCoV）和猫传染性支气管炎病毒（ FCoV） ；第2群包括人冠状病毒OC43（ HCoV-OC43） 、牛冠状病毒（BCoV） 、火鸡冠状病毒（TCoV） 、鼠肝炎病毒（MHV）、猪血凝性脑脊髓炎病毒（ HEV） 和大鼠冠状病毒（ RtCoV） ；第3 群包括禽传染性支气管炎病毒（ IBV） 和火鸡蓝冠病病毒（ TCoV）[3]。非典型肺炎SARS-CoV 病毒基因组与已有的冠状病毒的基因序列同源性都不高，所以被认为是第4 群冠状病毒[2，4，11]。

2 形态结构

冠状病毒为多形态，略呈球形，直径80-160nm。有囊膜，表面覆有长12-24nm的纤突，纤突末端呈球状，规则地在囊膜表面排列成皇冠状，故得名冠状病毒。病毒粒子囊膜由双层脂质组成，在脂质双层中穿插有两种蛋白：膜蛋白（M）和纤突蛋白（S）。部分冠状病毒，如BCoV、HEV、HCoVOC43和TCoV的囊膜上还有第三种蛋白，即血凝素糖蛋白（HE）。病毒粒子内部由RNA和核衣壳蛋白（N）组成，呈螺旋式结构，直径9-16nm。

3 基因组结构

冠状病毒的基因组为单链正股RNA，大小为27～32 kb，是目前已知RNA 病毒中最长的。具有mRNA 的功能和感染性，导入真核细胞后能引起感染。基因组包含6～12 个开放阅读框（ORF） ，5′末端有帽结构， 3′末端有PolyA 尾。基因组含有约7～10 个功能基因，其中4～5 个编码结构蛋白，在所有的冠状病毒基因组中，聚合酶基因（ Pol） 和3种结构蛋白基因的排列次序均相同，即5'-pol-S-M-N-3'，其他编码病毒非结构蛋白和HE 的基因在基因数目、核苷酸序列和基因排列次序上往往依不同的冠状病毒而有较大的差异。非结构蛋白基因散布于结构蛋白基因之间。

4 主要结构蛋白

4.1 纤突蛋白（S）

S蛋白是伸出囊膜20 nm 的球-杆形的病毒融合性糖蛋白，分子量约150～180 kDa。由1 400～1 800 个氨基酸组成的，每个冠状病毒大约有200 个S 蛋白，以二聚体或三聚体的形式存在，S 蛋白是冠状病毒感染细胞的关键蛋白，携带主要的B 淋巴细胞抗原决定簇，是惟一能诱导产生中和抗体和提供免疫保护作用的结构蛋白；含有宿主细胞受体识别位点，在决定宿主细胞亲嗜性方面起关键作用；决定病毒的致病性；具有细胞膜融合作用，使病毒核蛋白进入细胞质[5-6，11]，总之，S蛋白决定病毒感染的种属特异性和组织亲嗜性，是病毒毒力的主要决定部分。

4.2 膜蛋白（ M）

M 蛋白是病毒跨膜蛋白，分子量20～30 kD ，大部分位于囊膜内，仅有氨基端糖基化的小部分暴露在囊膜外面。M 蛋白是负责病毒颗粒组装的主要蛋白质，与病毒囊膜形成与出芽有关。M 蛋白同N 蛋白的C 端结合，介导核衣壳装配入病毒体。

4.3 核衣壳 蛋白（N）

N 蛋白是核蛋白，分子量为50～60kD ，N 蛋白能与病毒RNA 紧密结合，通过螺旋堆积将RNA 封装，从而保护病毒的基因组RNA， IBV 和MHV N 蛋白都可以同核仁中的核仁纤维蛋白和核仁素相互作用，导致细胞生长延迟，使细胞更长时间的停留在分裂间期，此时病毒RNA 可以最大程度的翻译[13]。

4.4 血凝素酯酶糖蛋白（ HE ）

第二群冠状病毒，如BCV、HEV、HCV、OC43和MHV - DVIM 等存在，分子量120～140 kD ，目前认为HE蛋白可能与病毒吸附有关，能引起红细胞凝集，且是有乙酰酯酶活性，HE蛋白目前研究的不多，但其对病毒粒子的形成起着相当重要的作用[8]。其氨基酸序列与丙型流感病毒的HE 蛋白同源，推测是基因组同丙型流感病毒重组而获得的[7，12]。

5 分离与鉴定

冠状病毒能在多种细胞上增殖，各种冠状病毒适应细胞种类如下：鸡传染性支气管炎病毒适应鸡胚、幼鸡气管环器官培养、原代雏鸡肾细胞；犬冠状病毒适应原代犬肾细胞；猫冠状病毒适应原代幼猫腹膜细胞；猪传染性胃肠炎病毒和猪血凝性脑脊髓炎病毒适应原代猪肾细胞、脾细胞、甲状腺细胞和睾丸细胞；猪流行性腹泻病毒适应胎猪肠细胞；犊牛腹泻病毒适应恒河猴肾细胞、胎牛肾细胞；小鼠肝炎病毒适应鼠巨噬细胞、鼠DBT细胞、鼠17CL-1细胞、人冠状病毒适应继代人胚肾细胞、WI-38细胞、HeLa细胞、有胚气管环器官培养、L132细胞、人胚肺细胞。

鉴定病毒的最常用方法是病毒中和实验，用已知的特异性抗血清对分离病毒进行中和后，在细胞或组织培养物上进行培养，根据是否出现病变判定是否有中和反应从而对病毒做出鉴定。现在较常用分子基因技术，比病毒分离及中和方法可更快速、灵敏，并且准确做出诊断鉴定，例如，采用RT-PCR和实时荧光RT-PCR技术直接对病料样品、试子或病毒培养物进行病毒特异基因片段扩增，再进行序列测定比对，从而鉴定病毒。

血清学检测技术包括间接免疫荧光试验（IFA）和酶联免疫分析法（ELISA）、血凝试验和间接血凝实验等，通过检测抗体的有无以确定是否有病毒感染。

在病毒的不同感染期应采取不同的检测方法，例如，有报道指出[3]，在SARS病毒感染后出现发烧症状的前10 天内使用RT - PCR 技术便可检测病人是否感染病毒，但在发病后期使用RT - PCR 技术往往会出现假阴性结果，此时血清学检测技术结果更准确。

6 冠状病毒感染

冠状病毒的宿主范围与病毒特异的细胞受体直接相关，病毒粒子经受体介导吸附于敏感细胞的细胞膜上，通过HE 或S 蛋白结合于细胞膜上的糖蛋白受体，吸附在敏感细胞膜上的病毒粒子通过膜融合或胞吞作用侵入细胞。病毒经口、鼻感染后，对淋巴细胞、网状内皮细胞、上皮细胞和实质细胞呈现杀细胞作用，从而损害多种器官。冠状病毒急性感染后，还可能发生持续性感染，病毒在细胞与细胞之间慢性传播，引起细胞死亡和器官病理变化。这种现象已在小鼠肝炎病等得到证实。其他冠状病毒，如鸡传染性支气管炎病毒、人冠状病毒也可能发生持续性感染。

就目前所知，冠状病毒只感染脊椎动物，具有胃肠道、呼吸道和神经系统嗜性，分别引起相应症候群。人冠状病毒是引起人类普通感冒和咽炎的病毒之一，感染患者都表现急性上呼吸道感染症状，如鼻炎、鼻塞、喷嚏和咽炎等；严重急性呼吸系统综合症SARS病毒和中东新型冠状病毒则在肺部引起严重症状；虽然冠状病毒本身有许多独特之处，但其所引起的临床症状，则与由鼻病毒引起的普通感冒或由流感病毒引起的流行性感冒极其相似。冠状病毒亦引起许多动物的疾病，如：鸡传染性支气管炎、猪传染性胃肠炎病、犬冠状病毒病、猫肠道冠状病毒病、猫传染性腹膜炎病、兔冠状病毒病、小鼠肝炎病、大鼠诞泪腺炎病、猪凝血性脑脊髓炎病、牛冠状病毒病、兔肠道冠状病毒病和火鸡兰冠病等。

7 冠状病毒防治

冠状病毒没有特效的药物治疗方法，采用针对病毒的特异性抗体可有效治疗。一些抑制剂和蛋白酶制剂，能够减轻或阻断自身免疫损伤。免疫预防和消毒是防治冠状病毒感染传播的有效手段。冠状病毒与流感等呼吸系统感染病毒的传播途径相似，经口液、喷嚏、接触传染，并通过空气飞沫传播，感染高峰在秋冬和早春。病毒对热敏感，紫外线、来苏水、过氧乙酸及等都可在短时间内将病毒杀死。大部分冠状病毒应用1%的煤酚、1/10000高锰酸钾、70%酒精和1%福尔马林均可在室温条件下几分钟内杀死。

目前疫苗可分为四类，即灭活疫苗、弱毒活疫苗、DNA 疫苗和基因工程疫苗。由于冠状病的高变异特点，直接采用流行株或已证明能够完全保护流行株的致弱毒株制备的灭活疫苗免疫效果最好，但疫苗的制备过程可能存在散毒的风险。在实际免疫中，应注意根据毒株流行情况选用合适的疫苗。

8 冠状病毒病示例

8.1 鸡传染性支气管炎病毒（IBV）

传染性支气管炎病毒（IBV）能引起鸡急性、高度接触传染性呼吸道疾病，可造成养鸡业重大经济损失[1]。病死率高达30%，该病在几乎世界范围内所有的养鸡国家存在，并呈地方流行。IBV 基因具有冠状病毒基因组的一般结构特点，无HE结构蛋白基因，该病毒在不同地域及进化过程中易发生分化，形成不同的血清型，自1931年发现该病原以来，至少有29种低交叉性血清型被报道，而且新的血清型和变异株仍在不断出现，各血清型之间没有或仅有部分的交互免疫作用，各从而使得该病毒免疫较为困难，免疫时应根据地方流行病毒株血清型选用合适的疫苗。诊断技术方面，我国一些专业实验室已建立IBV分离技术及针对基因组保守区域的RT-PCR鉴定方法，近年来，Real-time RT-PCR也用于IBV的诊断，但主要局限于实验室对病毒的定量以及临床组织样本中病毒的检测。实验室常用的血清学检查主要应用间接ELISA、免疫荧光技术（IFA）、血凝和血凝抑制试验（IBV本身没有血凝性，但经一定处理后会产生血凝性）；但IBV商品化检测试剂在我国仍然是IBV研究的难点之一。

8.2 猪传染性胃肠炎（TGEV ）

是由猪传染性胃肠炎病毒（TGEV）是猪的一种高度接触性传染病。TGEV属冠状病毒属第2抗原群病毒，疫病临床特征为猪的严重腹泻、呕吐和脱水，不同年龄和品种的猪都易感，但2周以内仔猪感染死亡率很高。5周龄以上的猪感染很少死亡。该病1933年被初次发现，目前除阿拉斯加和北欧各国外，在北半球，特别是北纬30°以北的温带至寒带地区，均有本病分布。目前的研究表明，TGEV只有一个血清型，各毒株之间有密切的抗原关系，疫苗免疫可采用细胞培养强毒和弱毒灭活疫苗，免疫效果良好。我国的一些专业实验室已建立了检测TGEV的RTPCR、荧光RT-PCR方法，及抗体检测竞争ELISA方法。

8.3 人冠状病毒

目前已知的能感染人的冠状病毒共6种，分别为20世纪60年代发现的人冠状病毒HCoV-229E和HCoV—OC43，2003年新出现的SARS冠状病毒SARS-CoV，2004年发现的人冠状病毒HCoVNL63，2005年新发现的人冠状病毒HCoV—HKU1及2012年7月在中东地区出现的新型人冠状病毒HCoV-EMC。

8.3.1 严重急性呼吸综合征病毒（SARS-CoV）

是我国非典型性肺炎SARS的病原体，感染者以发热、肺部感染为主要特征。目前病毒已在人群中消失。SARS-CoV 基因组属于典型的冠状病毒基因型，具有冠状病毒的一般特点。但SARS-CoV 不是任何一种已知冠状病毒的突变体，也不是已知冠状病毒的重组体。SARS-CoV的直接宿主至今仍没有明确答案。但是，在SARS-CoV的溯源过程中，科学家们从多种蝙蝠类动物体内分离到多种冠状病毒。其中，从菊头蝠属蝙蝠体内分离到的冠状病毒的基因组结构特征与SARS-CoV相似，而且核苷酸的一致性很高，在88%～92%之间，故将该类冠状病毒称为SARS样冠状病毒（SARS-like-CoV）。

SARS-CoV的检测方法很多。分子生物学技术包括逆转录聚合酶链反应（ RT-PCR）和荧光定量RTPCR 技术；病毒培养技术是利用非洲猴肾传代细胞（VERO E6）来培养SARS患者血液、粪便和呼吸道分泌物标本中的病毒，该方法是唯一能证明活病毒存在的方法；血清学方法包括酶联免疫吸附实验（ELISA）和免疫荧光实验（IFA）以及电镜技术和病毒全基因组芯片检测，以上检测方法各有利弊，WHO建议用于检验SARS患者标本的收集和储存应是连续的，这样可以使诊断性检测变得直接有效。SARS冠状病毒可以在细胞培养中高滴度生长。SARS 冠状病毒活疫苗已经生产，SARS 疫苗预防性接种可能保护医护工作者和在病毒流行区的高危人群。

8.3.2 新型人冠状病毒（HCoV-EMC）

新型冠状病毒感染者会出现急性、严重呼吸道疾病，伴有发热、咳嗽、气短及呼吸困难，部分病例出现肾功能衰竭和死亡。从系统发生上分析，该病毒与bat-CoVHKU4和bat-CoVHKU5的亲缘关系比较接近，基因组相似性都为70.1%，而与SARS病毒基因组相似性为54.9%[10]。目前的研究发现，新型冠状病毒能够感染人类和蝙蝠的细胞，能够感染多种蝙蝠和猪，使动物可成为持续感染源，病毒有可能在多个物种之间传播。诊断技术方面，目前已有成熟的实时荧光定量PCR方法，ABI公司推出了实时荧光定量PCR芯片系统。

目前新型冠状病毒的宿主、感染源、人体感染途径等问题都未彻底了解清楚。在长时间近距离接触的情况下，这种病毒很可能通过空气和唾液传播。但从疫情持续时间和病例总数来看，新型冠状病毒的传播能力远不及SARS。这种新型冠状病毒目前尚无特异性治疗措施，也没有预防这种病毒的疫苗和特效疗法。有效预防措施是通风、消毒、远离高风险区域和人群，并及早诊断和治疗，由医疗机构对患者进行对症治疗，并借助体外循环技术，对呼吸功能不全的重症患者给予辅助性呼吸循环治疗。

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