新型冠状病毒肺炎的研究进展

付凯， 付永佳， 李慧姣， 蒋忠胜

(柳州市人民医院感染病科， 广西 柳州 545006)

2019年12月初，中国湖北省武汉市出现了不明原因肺炎病例，并在中国和全球的多个国家广泛传播，已成为国际关注的突发公共卫生事件[1-2]，早期病例均有与武汉华南海鲜市场的接触史，表明其有人畜共患的可能[3]。2020年1月7日，中国疾病预防控制中心(CDC)从武汉患者的咽拭子样本中分离出一种新型冠状病毒[4]，起初世界卫生组织 (WHO)将这种病毒命名为“2019新型冠状病毒(2019-nCoV)”；2020年2月11日，国际病毒分类委员会冠状病毒研究小组将这种冠状病毒正式命名为“SARS-CoV-2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2)”，WHO宣布将这种病毒感染的肺炎命名为2019年冠状病毒病(coronavirus disease 2019，COVID-19)。这可能是近20年来第三种人畜共患的冠状病毒，另外两个值得注意的是2002年发生的严重急性呼吸综合征(SARS)和2012年发生的中东呼吸综合征(MERS)。SARS-CoV-2对全球健康和经济产生了巨大影响，通过收集近期相关文献资料，就COVID-19的病原学、流行病学特点、临床表现、影像学检查、实验室检查、诊断及治疗等方面进行综述, 为进一步认识COVID-19疾病提供依据和参考。

1 病原学

冠状病毒是具有单股正链 RNA 基因组(长度26～32 kb)的包膜病毒，冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科，分为α、β、γ 和 δ 4个属，病毒基因组通常编码4种结构蛋白，刺突(S)，包膜(E)，膜(M)和核衣壳(N )，以及几种非结构蛋白和多种独特的辅助蛋白[5-6]。冠状病毒可以遍布于人类、鸟类和其他哺乳动物之中，并能引起宿主呼吸系统、神经系统和消化系统感染，目前已知有6种冠状病毒可引起人类感染，其中4种为 hCoV-229E，OC43，NL63 和 HKU1，一般使机体表现为普通感冒症状，另外两种病毒即SARS-CoV(严重急性呼吸综合征冠状病毒)和 MERS-CoV(中东呼吸综合征冠状病毒)均起源于人畜共患病[3,7-8]。第7种SARS-CoV-2属于β冠状病毒属，其基因组序列与SARS-CoV的同源性为79%，与 MERS-CoV 的序列具有 51.8%的同源性，并且与蝙蝠SARS样冠状病毒(bat-SL-CoVZC45)的同源性为87.6%～87.7%，由于SARS-CoV-2和冠状病毒的其他成员之间保守复制酶结构域中的序列同一性小于90%，因此SARS-CoV-2是一种新型的冠状病毒，系统发育分析表明SARS-CoV-2位于单独的进化枝中[9-10]。SARS-CoV-2对紫外线和热敏感，当前认为56 ℃ 30 min及多种消毒剂和脂溶剂可有效灭活病毒，但氯己定例外[11]。

SARS冠状病毒特异性人类单克隆抗体能够结合SARS-CoV-2刺突蛋白，病毒刺突蛋白结构的高度相似性表明SARS-CoV-2很可能使用与SARS相同的人类细胞受体，SARS-CoV-2通过受体血管紧张素转换酶2(ACE2)进入细胞，这与SARS-CoV一样[12-14]。另外，SARS-CoV内含受体结合域(RBD)中的5个关键残基与人ACE2相互作用，虽然SARS-CoV与SARS-CoV-2的残基不同，但这些残基具有相似的极性，仍支持SARS-Cov-2与人ACE2受体的相互作用，SARS-CoV-2可能仍会使用人ACE2作为受体[15-16]。SARS-CoV-2能够有效结合人ACE2而进入细胞，攻击表达ACE2的靶向器官，例如肺脏、心脏、肾脏和胃肠道[17]。另外研究发现ACE2是SARS-CoV-2进入细胞的受体，ACE2不仅在肺泡上皮细胞、食管上皮细胞中高表达，而且在回肠和结肠的吸收性肠细胞中也有高表达，这些结果表明除呼吸系统外，消化系统也可能是潜在的感染途径[18]。SARS-CoV-2仍具有较高的突变率特征，因为特有的基因组编码的核酸外切酶，提示突变率可能比其他RNA病毒低[1]，但有研究通过对103个基因组序列分析，发现了SARS-CoV-2中149个位点的突变，SARS-CoV-2分为L和S两种类型，研究中表明L型比S型更普遍，但S型实际上才是SARS-CoV-2的原始类型，L型是从S型进化而来的，且具有更强的传播能力[13]。SARS-CoV-2仍是一种新型的病毒，目前仍处于熟悉与认知过程，需要我们提高警惕。

2 流行病学特点

2.1 传染源

SARS-CoV和 MERS-CoV可以分别从狸猫和骆驼直接传播给人类，这两种病毒均起源于蝙蝠，但SARS-CoV-2的起源有待进一步研究[7,19-20]。最初有研究表明，基于密码子分析，蛇可能是SARS-CoV-2的来源[21]，但该研究之后受到广泛质疑。关于病毒起源，有研究通过基因组和其他冠状病毒基因组进行了系统进化分析，表明SARS-CoV-2与蝙蝠冠状病毒的关系最为密切，是蝙蝠起源[22-23]，另外最新研究表明SARS-CoV-2可能通过中间宿主穿山甲传播给人类，穿山甲冠状病毒的基因组序列与SARS-CoV-2具有85.5%～92.4%的相似性[24]。SARS-CoV-2的原始来源尚未明确定论，但早期大多与武汉华南海鲜市场流行病学上有联系[20,25]，最近的研究表明华南海鲜市场的联系依据不断下降[26]，从12月下旬开始，非关联病例的数量不断增长[2]。因此，一些研究人员认为，华南海鲜市场不是 SARS-CoV-2 传播给人类的原始和(或)唯一来源[2,4]。研究发现武汉第一个诊断的患者和以后的患者之间无流行病学联系，通过病毒基因组分析表明华南海鲜市场中的SARS-CoV-2可能是从其他地方传播的，或者至少华南海鲜市场并不是承载SARS-CoV-2的原始来源。因此还需要长时间进一步研究确定该病的自然宿主和任何中间宿主[27]。目前人与人之间的传播变得明显，Chan等[28]报道了人与人之间的传播病例是在武汉以外地区发现的，同时也表现出家庭聚集性的传播特征。随着早期华南海鲜市场的关闭，目前主要的传染源是新型冠状病毒感染者。Guan等[26]研究显示1 099例患者中只有1.18%的患者有与野生动植物直接接触史，31.30%曾去过武汉，71.80%曾接触过武汉人，2.09%是医护人员。随后报道医护人员感染的比例逐渐增加，且存在无症状感染者传播[2,29]。

2.2 传播途径

SARS-CoV-2主要是通过呼吸道传播，也可以通过接触传播而感染，这是目前最主要的传播途径。最新的指南[11]指出，在相对封闭的环境中也可存在气溶胶传播的可能，同时注意粪便和尿液的气溶胶和接触传播。有研究报道，确诊病例的粪便标本中核酸检测阳性，这表明 SARS-CoV-2可能通过粪便途径传播[30]。另外研究发现在62个粪便样本中有4个(6.5%)核酸检测阳性，并且另一个独立队列中有4名患者直肠拭子检测呈阳性，说明SARS-CoV-2可能在胃肠道、唾液或尿液中被检测到，卫生清洁过程中需注意胃肠道分泌物的传播[26]。研究发现在SARS-CoV-2感染的后期，肛门拭子和血液中也存在SARS-CoV-2，并且肛门拭子阳性率高于口咽拭子，说明受感染的患者可能通过呼吸道，粪便或体液途径传播[31]。SARS-CoV-2可能通过多种途径传播，但仍需更多相关的研究去明确。

2.3 易感人群

研究观察到确诊患者中一般男性多于女性[4,32]，而MERS-CoV和SARS-CoV感染的患者中男性也多于女性[33-34]，女性对病毒感染的敏感性低，其保护因素可能归因于X染色体和性激素，适应性免疫发挥了重要作用[8]。目前人群是普遍易感的，但早期病例很少发生于儿童，儿童感染的可能性相对成人较小，或者如果感染，则可能表现出较轻的呼吸道症状[2]，而对于老年男性、肥胖和具有基础疾病的患者，可能面临更高的死亡风险[35]。

2.4 传染性

在流行病学研究中，基本生殖数(R0)定义为单个感染者可能产生的感染病例数，通常用于描述疾病流行过程中的传播动态，R0值越大代表该疾病的传播力越强。研究表示，早期阶段SARS-CoV-2的R0值约为2.2，这意味着平均每个患者将传播给2.2个其他人，倍增时间为每 7.4 d增加1倍[2]。另外研究发现随着数据更新，SARS-CoV-2的R0平均值从2.24(95%CI：1.96～2.55)到3.58(95%CI：2.89～4.39)不等，所有R0估计数都大于1，这表明SARS-CoV-2有可能导致暴发[36]。过去的研究发现SARS的R0值为2～5[37-38]，MERS的R0值为2.7～3.9[39]，最新SARS-CoV-2的相关R0值还需基于更多的大数据结果分析。

3 临床表现

早期研究报道，SARS-CoV-2的潜伏期为5.2 d(95%CI：4.1～7.0)，虽然有人可能超过14 d，并且可能存在无症状传播，但大多数新发病例都来自有症状的人群[2]。随后有多项研究均报道了潜伏期，最近通过1 099例患者研究显示中位潜伏期为3 d，有个例可达到24 d，随着样本量扩大，中位潜伏期比之前报道的潜伏期更短[26]。

发热、咳嗽、肌痛和乏力是COVID-19最常见的症状，少见不典型的症状包括心悸、腹泻和头痛等[40-41]。然而，很少有SARS-CoV-2感染者有鼻涕、喷嚏或喉咙痛等明显的上呼吸道症状，表明SARS-CoV-2感染的靶细胞可能位于下气道[4]。Chan等[28]发现下呼吸道比上呼吸道标本中检测出更高的病毒载量，这与既往MERS患者中下呼吸道标本病毒载量更高的研究结果相似[42]。发热和咳嗽是SARS-CoV-2感染患者的主要症状，而很少出现胃肠道症状(如腹泻)，但MERS-CoV或SARS-CoV感染的患者中有20%～25%患有腹泻[43]。研究发现在SARS-CoV-2感染的成人患者中，心脑血管疾病和高血压是最常见的基础疾病，其次是糖尿病，由于这些患者的免疫状况较弱，SARS-CoV-2更可能感染合并有慢性基础病的男性[8]。研究发现从首次出现症状到呼吸困难的中位时间为5 d，入院时间为7 d，出现急性呼吸窘迫综合征的时间为8 d，从症状发作到进入ICU的中位时间为10 d，常见并发症包括急性呼吸窘迫综合征、心律失常、急性心脏损伤、急性肾损伤等，在重症监护病房中接受治疗的患者年龄更大，更有可能合并基础病，更容易出现呼吸困难[32]。这与MERS-CoV感染类似，对于MERS-CoV感染暴发，大多数死亡病例中都存在吸烟、高血压、糖尿病、心血管疾病或其他慢性疾病，并与动物模型中的发现相对应[44]。研究发现血氧饱和度、呼吸频率、白细胞、淋巴细胞计数、影像学表现作为预后不良的独立危险因素[26]。

4 影像学检查

病原学检测是诊断新冠肺炎的金标准，目前采用实时荧光RT-PCR进行SARS-CoV-2核酸检测，然而其检测受临床样本采集、试剂盒灵敏度、实验操作、病毒载量等多方面影响，存在一定的假阴性。研究[45-46]报道，有COVID-19患者最初核酸检测阴性，但胸部 CT 已表现出病毒性肺炎的影像学特征，肺部CT能准确地检出早期病灶，是目前我国诊断COVID-19的主要检测手段之一。影像学上早期主要表现为单发或双肺多发的磨玻璃影、斑片状影，病变以肺外周胸膜下分布为主，随着病程进展，肺部受累程度逐渐增加，约第10 d达到峰值，可出现“铺路石征”、“晕征”和“反晕征”或者结节，双肺弥漫多发肺实变，两周后，病灶逐渐吸收，留下广泛的磨玻璃影和胸膜下实变带[47]。有研究[48]通过CT影像值评分预测COVID-19的死亡风险，其CT评分的最佳临界值为24.5，灵敏度为85.6%，特异度为84.5%。典型的 CT 表现有助于早期筛查可疑病例，评估疾病进展及治疗效果，并可预测严重的并发症[49]。然而也有研究[50]显示，有部分COVID-19患者早期肺部CT也可表现正常，其表现与感染时间的进程有关，正常的胸部CT扫描也不能排除SARS-CoV-2感染的可能性，还需结合核酸检测、流行病学、临床表现、实验室检查等多种手段综合评估。

5 实验室检查

COVID-19患者外周血检测中常表现为白细胞正常或减少，淋巴细胞、血小板及嗜酸性粒细胞减少[26,41]，有研究[51-52]显示部分患者还可出现凝血酶原时间延长、D-二聚体和纤维蛋白降解产物(FDP)水平升高，C反应蛋白升高，对于肝脏功能指标也有改变，如碱性磷酸酶、丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶、乳酸脱氢酶均升高。Zhang等[41]研究发现，COVID-19患者在发病早期就表现出白细胞正常或减少、淋巴细胞及嗜酸性粒细胞减少等改变，在入院后第5 d复测淋巴细胞计数减少更加显著，同时嗜酸性粒细胞与淋巴细胞计数呈正相关，表明淋巴细胞减少、嗜酸性粒细胞减少可能是诊断COVID-19患者的有效指标。另外研究[4,8]表明多数患者的白细胞及淋巴细胞减少，而重症患者检测到高浓度的细胞因子，这可能是由于病毒颗粒经呼吸道黏膜感染细胞，从而在体内诱发细胞因子风暴，产生一系列免疫应答反应，引起外周血白细胞数目变化，还有淋巴细胞等免疫细胞的变化，淋巴细胞数目的减少说明SARS-CoV-2消耗了大多数免疫细胞并能抑制机体的细胞免疫功能。Tang等[53]研究显示重症患者的D-二聚体和FDP水平明显升高，凝血酶原时间更长，且活化部分凝血活酶时间长，表明COVID-19常规的凝血参数与预后显著相关。在COVID-19的死亡病例中，弥散性血管内凝血的存在很普遍，常常合并凝血功能异常，尤其是 D-二聚体和FDP明显升高，可能具有指导治疗和评估预后的潜力。关于病原学检测，第七版指南[11]指出，使用RT-PCR或基因测序方法在鼻咽拭子、下呼吸道分泌物、血液、粪便等标本中可检测出新型冠状病毒核酸，以下呼吸道标本更加准确。另外有研究使用一种SARSr-CoV Rp3的交叉反应性核衣壳蛋白(NP)开发了IgM抗体和IgG抗体检测方法，动态模式与急性病毒感染一致，随着IgM抗体水平的下降，IgG抗体浓度开始上升。对于SARS-CoV-2感染者，酶联免疫分析法检测IgM抗体可以更早、更有效地确认或排除发热患者中的SARS-CoV-2感染[54]。血清学检测证明了感染SARS-CoV-2患者的病毒抗体滴度增加，提高了检测阳性率，可适用于隐性感染者[55]。第七版指南[11]提出：特异性IgM抗体多在发病3～5 d开始出现阳性，IgG抗体滴度恢复期较急性期有4倍及以上增高。

6 诊断

最新指南[11]中COVID-19的诊断标准取消了湖北省内、省外两个地区的划分，诊断标准包括流行病学史和临床表现，发病前14 d武汉的旅行或住院史，与SARS-CoV-2感染者接触史、聚集性发病等流行病学史。临床表现为发热，COVID-19的影像学特征、正常或下降的白细胞计数，淋巴细胞计数下降，满足有或无流行病学史，加上任意临床表现2条或3条，即可诊断为疑似病例，确诊病例可通过分离SARS-CoV-2病毒株，进行RT-PCR检测核酸阳性或测序获得与SARS-CoV-2高度匹配的基因序列。并将血清特异性IgM抗体和IgG抗体检测方法纳入确诊病例的诊断当中。根据第七版指南[11]确诊患者的临床分型，可分为轻型、普通型、重型和危重型，轻型：临床症状轻，影像学正常；普通型：具有发热、呼吸道等症状，影像学提示肺炎改变；重型：① 气促，呼吸频率≥30次/min，② 静息状态指氧饱和度≤93%，③ 动脉血氧分压(PaO2)/吸氧浓度(FiO2)≤300 mmHg，④ 肺部影像学24～48 h内病灶明显进展超过50%，满足以上任意条件可诊断为重型；危重型：包括以下任一情况，① 呼吸衰竭，需要机械通气，② 休克，③ 合并器官功能衰竭需ICU监护。

7 治疗

目前新型冠状病毒的暴发已经威胁全球人类健康，但针对该病毒的治疗尚无明确特效药物，而根据既往抗SARS、MERS和其他流感的经验，以及SARS-CoV-2本身的病理特点，已有多种研究评估不同抗病毒治疗方案的疗效。

洛匹那韦/利托那韦(Lopinavir/ritonavir，LPV/r)作为HIV蛋白酶抑制剂，在先前的报道中已经明确与SARS-CoV有结合位点[56]，冠状病毒中一种主蛋白酶(Mpro)是冠状病毒复制的关键酶[57]，而SARS-CoV Mpro和SARS-CoV-2 Mpro的蛋白序列有超过90%相似[16]，因此LPV/r可作为潜在的抗病毒药物。既往研究发现LPV/r相比较利巴韦林，能有效降低SRAS患者的死亡风险[58]，但最新的临床试验[59]通过对199例SARS-CoV-2感染者进行分析，LPV/r组在临床症状改善和死亡率方面与常规组比较无显著差异，研究未观察到LPV/r治疗有益。冠状病毒进入细胞依赖于病毒刺突蛋白(S)与细胞受体的结合，SARS-CoV-2可利用受体ACE2进入细胞，并利用丝氨酸蛋白酶TMPRSS2及组织蛋白酶B和L(CatB/L)激活S蛋白[60-61]，Markus等[62]研究发现TMPRSS2抑制剂甲磺酸卡莫司他联合CatB/L阻断剂氯化铵可达到完全阻断病毒进入细胞的效果，这为治疗提供了新的选择。另外，在Li等[63]的研究中确定了4种与SARS-CoV主蛋白酶具有高结合能力的小分子药物—普鲁利沙星、泰戈布韦、奈非那韦和双加曲韦，可作为治疗SARS-CoV-2感染的有前途的候选药物。

核苷类似物可以靶向作用于病毒复制过程，特别是病毒DNA或RNA聚合酶，并在临床上成功地治疗了多种病毒感染[64]。瑞德西韦(Remdesivir)作为一种广谱抗病毒核苷酸类似物,此前已有研究证实了其在冠状病毒感染的广谱治疗中的潜在应用，对于SARS-CoV及MERS-CoV感染都具有有效控制作用[65]。虽然瑞德西韦对于治疗SARS-CoV-2具有发展前景，但仍需要大量临床研究证实其疗效及安全性。

氯喹(chloroquine)是一种广泛应用于抗疟疾和自身免疫性疾病的药物，最近被报道为一种潜在的广谱抗病毒药物[66]。氯喹能通过提升病毒和细胞融合必需的pH值来防止病毒感染，并能够干扰SARS-CoV细胞受体的糖基化来抑制病毒与受体的结合[67]。且研究表明氯喹在抑制肺炎恶化，改善肺部影像学，促进病毒阴性转化以及缩短病程方面优于对照组[68]。氯喹除了抗病毒作用外，还具备免疫调节作用，对体内抗病毒作用起到协同加强作用，药物吸收后可遍布于全身各处，并且包括肺脏[69]。此外，氯喹是一种廉价、安全的药物，具有适用于SARS-CoV-2感染的价值，目前新的指南[11]中已将氯喹加入抗病毒治疗方案。

神经氨酸酶是病毒复制和扩散的关键酶，因此神经氨酸酶抑制剂是目前针对各类流感病毒应用最广泛的药物，包括奥司他韦、奥司米韦等，现口服奥司他韦已普遍应用于各医院SARS-CoV-2确诊或疑似病例治疗，具体疗效仍有待研究。鉴于SARS-CoV，MERS-CoV和SARS-CoV-2感染可诱导大量细胞因子，因此皮质类固醇激素被频繁用于治疗重症患者，可以减少炎症引起的肺损伤。SARS和MERS患者的最新证据表明，接受皮质类固醇激素对死亡率没有影响，但会延迟病毒清除[70]。广谱抗病毒药物干扰素及利巴韦林协同治疗SARS似乎也有一定作用[71]，还有一些其他类型的药物在体外有效，如阿比多尔、RNA合成抑制剂(如TDF、3TC)等[72]。结合治疗SARS-CoV及H1N1的经验，黄芪、甘草、防风、白术、金银花、连翘6种中草药配方对SARS-CoV-2有一定潜在预防作用[73]。目前尚无COVID-19的特效治疗药物，第七版指南[11]已经提出干扰素、LPV/r、利巴韦林、磷酸氯喹、阿比多尔可用于COVID-19的抗病毒治疗，目前许多抗病毒药物的有效性和安全性仍在进行临床试验，治疗上应注重一般支持治疗，即时的氧疗，治疗方案应推荐中西医结合治疗。

8 小结

SARS-CoV-2是一种新型的冠状病毒，属于β冠状病毒属，传染性强，已在全球多个国家传播，与蝙蝠冠状病毒的关系最为密切，目前尚未明确其中间宿主和病毒的原始来源。已在人群之间广泛传播，主要通过呼吸道飞沫和接触传播，并可能存在消化道或体液传播等途径。SARS-CoV-2的来源、发病机制、传播途径、血清学检测等方面的研究尚未明确，希望有更多大样本的研究阐述其临床表现、实验室检查及典型影像特征。目前尚未有特效的抗病毒药物，其疫苗开始处于临床试验阶段，现主要为对症支持、预防继发感染、防治并发症等治疗手段。国内外学者对COVID-19的研究仍在努力进行中，希望能尽早研发出特异的抗病毒药物。