新型冠状病毒肺炎的研究进展

周恩豪 杨春

重庆医科大学附属第一医院感染科（重庆400016）

冠状病毒广泛分布于人类及其他哺乳动物和鸟类中，可引起呼吸道、肠道、肝脏和神经系统疾病［1-2］。目前已知6 种冠状病毒会对人类致病，其中以229E、OC43、NL63 和HKU1 这4 种病毒较为常见，通常会使人体出现普通感冒症状［3］；而其他两种病毒株：严重急性呼吸系统综合征冠状病毒（SARS-CoV）和中东呼吸综合征冠状病毒（MERSCoV）对人类致死率较高［4-7］。由于冠状病毒的高流行和广泛分布，基因组的多样性和频繁的重组，并随着人-动物活动范围重合度的增加，以及频繁的跨物种感染和偶然的人畜共患疾病的传播事件，新型的冠状病毒很可能定期在人群中以暴发的形式出现［4，8］。2019年12月，新型冠状病毒（SARS-CoV-2）因其高致病率、感染率和病死率引起了全球的高度重视［9］。

1 病毒学与发病机制

SARS-CoV-2 是具有包膜的5′帽结构和3′-poly-A 尾巴的正链RNA 病毒（+ssRNA）（～30 kb），属于β冠状病毒科（nionavirales）［10］。其基因组和亚基因组至少包含6 个开放阅读框（ORF）。3′末端附近基因组三分之一的开放阅读框编码4 个主要结构蛋白：刺突（S）、膜（M）、包膜（E）和核衣壳（N）蛋白。而四种结构蛋白对于病毒体的组装以及致病力至关重要。S 蛋白构成病毒颗粒表面的刺突，是病毒附着于宿主受体的关键［11-12］。M蛋白有助于病毒体的塑形，促进膜弯曲并结合至核衣壳［13-14］。E 蛋白在病毒的组装和释放过程中起作用，是病毒致病机制的关键［15-16］。N 蛋白可以通过不同的机制结合病毒RNA 基因组，与nsp3（非结构蛋白3）结合，帮助病毒基因组与复制酶-转录酶复合物（RTC）相连，并将衣壳化的基因组包装到病毒颗粒中［17-19］。并且，N 蛋白还有助于病毒的复制［20］。冠状病毒的基因组比对显示出不同冠状病毒之间非结构蛋白编码区的一致性（58%）比结构蛋白编码区的一致性（43%）更高，表明了非结构性的蛋白质更加保守，而结构蛋白质则具有多样性，进而以适应环境变化［21-23］，这为冠状病毒的防治造成困难。

据报道［24］，SARS-CoV 和SARS-CoV-2 具有相似的受体类型，尤其是病毒基因组中的受体结合域（RBD）和受体结合基序（RBM）。在感染期间，S蛋白的RBM 直接附着在人或宿主细胞中的血管紧张素转换酶2（ACE2）上，ACE2蛋白在人体中肺、肾和肠中表达最为显著。由于核苷酸在与ACE2 相关的RBD 结合基序中是保守的，SARS-CoV-2 也可能利用与SARS-CoV 相同的机制：即病毒进入细胞后，ACE2 被裂解并释放到额外的膜空间中，从而使ACE2 减少，导致肺损伤并增加肺血管通透性。据相关研究显示，基于冠状病毒的遗传同源性和病理特征，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）患者如同SARS-CoV 和MERS-CoV 感染患者一样，明显的炎症和免疫反应可能会激活“细胞因子风暴”，引起异常的T 细胞和巨噬细胞反应，并诱发ALI 或ARDS 导致死亡［25］。在冠状病毒感染的早期阶段，树突细胞和上皮细胞被激活并表达一簇促炎性细胞因子和趋化因子，但这些细胞因子和趋化因子的过度产生将促进疾病的进展［26］。炎症反应的增强会促使受影响细胞发生凋亡或坏死，从而进一步加剧炎症，继而增加血管的通透性以及肺泡中单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的异常积累［26］，加重肺损伤。上述研究表明，对受体及其靶点、发病机制和病毒复制基础的深入了解将有助于抗病毒药物的开发。

2 流行病学

中国湖北省卫生健康委员会于2019年12月31日首次报告了一系列病因不明的肺炎患者［27］。报告表示，其中一些患者是华南海鲜市场贩卖野生动物的经销商或供应商［28-29］。但华南农业大学沈教授表示穿山甲携带的病毒与目前感染人的毒株序列相似度高达99%，因此穿山甲可能为此次SARS-CoV-2的潜在中间宿主，但还需进一步调查结果的证据支持［30］。据最新防治指南显示，呼吸道飞沫和密切接触传播是SARS-CoV-2 主要的传播途径。但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气溶胶传播的可能［31］。据报道大多数成年患者年龄在35～55岁［28，32］，而儿童和婴儿中确诊的病例较少［32-33］。易感人群主要是免疫功能相对低下的人群，例如老年人、肝肾功能不全的人群［34］。以东北大学［35］发表的报告来看，此次COVID-19 基本再生数在3.2～3.9，这意味着，每位患者平均可以感染3个以上的健康人。而对于2002-2003年SARS-CoV的爆发，这一数字约为3［36］。与SARS 和MERS 相比，SARS-CoV-2 的传播更加迅速，这归因于病毒在各种环境中的变异程度和适应性的增强。

3 临床表现特点与诊断

在疫情爆发的早期阶段，可疑病例的接触史是辅助疾病诊断的有效方法之一。但是，随着这种病毒在全球范围的广泛传播以及人与人之间的传播使疫情变得更加复杂［37］。一般而言，被感染的患者的中位年龄为49～61 岁。而男性感染率更高［38］。本次疫情中儿童预后相对良好［39］。男性的易感性相对较高，这可能与X 染色体上与免疫相关的基因和性激素影响先天性和适应性免疫反应有关［40-41］。

3.1 潜伏期与临床表现目前普遍认为COVID-19的潜伏期为2～14 d，但通常为3～7 d［38-42］。钟南山教授团队发现一例患者目前潜伏期最长为24 d［43］。而SARS-CoV引起的肺炎的潜伏期则为4～6 d［38-42］。由SARS-CoV-2 感染引起的临床表现与SARS-CoV感染引起的临床表现具有许多相似之处，都为非特异性症状，例如前驱期乏力、发热和干咳［28］。在确诊患者中最常见的症状是发热（87.9%）和咳嗽（67.7%），而腹泻（3.7%）和呕吐（5.0%）很少见［43-44］。有相关研究报道［45］一半以上的患者发展为呼吸困难，且其中有25.2%的患者患有至少一种基础疾病（如高血压、慢性阻塞性肺疾病等）。与非重症患者相比，重症患者中合并基础疾病更为多见。儿童患者则主要表现为发热、疲倦和咳嗽，并可能伴有鼻塞、流鼻涕、呕吐、腹泻和头痛等。大多数儿童患者为低至中度发热，甚至没有发热［46］。根据目前报告病例的情况来看，儿童患者主要属于家庭聚居病例，大多数预后良好，在轻度病例中，发病后1～2 周即可恢复。

3.2 核酸检测与诊断SARS-CoV-2 的完整基因组序列［47］公布后，病毒核酸检测成为确诊COVID-19 的金标准。世界卫生组织建议对适当的呼吸道样本（即门诊病例的鼻咽和口咽拭子，病情较重患者的痰和（或）气管内吸出液或支气管肺泡灌洗液）进行快速收集和核酸扩增测试，以便于可疑病例的确诊［48］。虽然病毒核酸检测为确诊COVID-19的金标准，但是因受取样、送检过程等多因素的影响，核酸检测阴性不能完全排除SARS-CoV-2 感染的可能性，需进一步结合临床表现、接触史以及胸部影像学表现综合判断［49］。

3.3 胸部影像学表现有专家在两项相关报告［38，42］中指出，根据胸部X 片和计算机断层扫描（CT）结果显示，在140例确诊患者中，有114例（81%）双侧肺部受累，情况类似于SARS-CoV 感染，胸部影像学在肺炎病例的早期显示出多个小斑片状阴影和间质性变化，以肺外带较为明显，进而发展为双肺多发磨玻璃影、浸润影，严重者可出现肺实变和胸腔积液。

3.4 与重症密切相关的指标及意义SOFA评分可反映感染时伴多器官功能障碍的状态和程度［50-51］，在重症患者中可以很好地预测疾病的严重程度和预后结果。有研究显示，SOFA评分越高，重症患者的死亡风险也越高［52］。高浓度的D-二聚体亦与发生感染或败血症的重症患者的28 d 病死率相关［53］。有文献报道［54］COVID-19 患者的肺和皮肤组织血管中存在大量的补体蛋白以及D-二聚体，可能是病毒通过系统性促炎细胞因子反应，并激活补体系统，后因促凝血因子的诱导和血流动力学变化，导致缺血和血栓形成［55-57］。

相关研究表明［58］SARS-CoV-2 病毒载量对于确定疾病的严重程度至关重要，早期发现高病毒载量可能与暴发性心肌炎的高风险有关。另外高病毒载量亦与肺损伤Murray 评分密切相关，Murray评分最初用于评估ARDS 中急性肺损伤的严重程度，评分越高，表明ARDS 患者的严重程度越高［58］。研究显示COVID-19 住院患者的低白蛋白血症、淋巴细胞减少以及高浓度CRP 和LDH 的组合可能预示着更严重的急性肺损伤［58］。该研究还进一步发现来自COVID-19 患者血浆样本中的血管紧张素Ⅱ水平显著增加，结合之前的小鼠研究表明患者血管紧张素Ⅱ水平显著升高与疾病的严重程度和预后相关［58］。

在重症患者中，血清IL-6 水平升高，高敏感性心肌肌钙蛋白Ⅰ、乳酸脱氢酶和淋巴细胞减少较为常见［52］。早期研究表明，SARS 患者血清中促炎细胞因子（如IL-1B、IL-6、IL-12、IFN-γ、IP-10 和MCP-1）的增加与肺部炎症和广泛的肺损伤有关。而MERS-CoV 感染诱导促炎细胞因子（IFN-γ、TNFα、IL-15和IL-17）浓度的增加［59］。研究发现COVID-19 重症患者的IL-6 水平明显高于轻症患者，CD4+T细胞、CD8+T 细胞、自然杀伤细胞水平低于轻症患者，提示重症患者可能出现明显的免疫抑制［60］。有关临床资料也提示细胞因子风暴是COVID-19患者病情加重的重要机制［61］。在细胞因子风暴相关的严重炎症中，能够观察到更严重的病理变化，例如弥漫性肺泡损伤、透明膜形成、纤维蛋白渗出和纤维化［38］，这些是严重的毛细血管损伤、免疫病理性损伤和持续性器官功能障碍的迹象［38］。此外，严重的炎性细胞因子/趋化因子可能溢出到循环系统中，并导致全身性细胞因子风暴，进而造成多器官功能障碍［62］。然而，与SARS-CoV 不同的是，SARS-CoV-2 还引发抑制炎症的T-helper-2（Th2）细胞因子（如IL4 和IL10）分泌增加。因此，进一步研究Th1 和Th2 是揭示COVID-19 疾病进展机制的关键。

4 治疗

4.1 抗病毒治疗现尚无针对COVID-19 的疫苗或特定抗病毒药［63］。据报道瑞德西韦具有一定抗SARS-CoV-2 的作用，美国的1 例COVID-19 患者服用瑞德西韦后，病情好转明显，但药物的正式规范使用还需要进一步的临床研究数据支持［64-65］。HUNG 等［66］发现，早期使用利托那韦-洛匹那韦+利巴韦林+干扰素β-1b 的三联疗法，显著加快了病毒核酸检测转阴和症状改善，缩短了住院时间。因利托那韦-洛匹那韦（lopinavir-ritonavir）和干扰素-α2b 在COVID-19 患者中取得了良好抗病毒疗效，相关指南推荐其应用于临床［31］。但据GUY等［67］指出利托那韦-洛匹那韦对COVID-19 患者抗病毒疗效并不十分显著，因此该药物还需临床进一步试验及观察。另外，在多中心临床试验中，一种用于治疗疟疾的老药磷酸氯喹已证明在治疗COVID-19中取得显著的疗效，安全性也较高［68］。目前已经确定了氯喹的体外抗病毒活性，并且氯喹和羟氯喹都可以在细胞培养中抑制许多不同病毒的生长，包括SARS-CoV［69］。武汉等地的10 多家医院研究［70］表明，磷酸氯喹在抑制肺炎恶化、改善肺部影像学表现、促进病毒阴性转化以及缩短病程方面都优于对照组，并且未发现对磷酸氯喹的严重不良反应。但氯喹是否可投入临床仍需进一步研究确定氯喹疗效是否取决于年龄、临床表现或疾病阶段等因素［69］。另外，据Science 报道［67］，卡莫司他在小鼠模型中能够明显阻断SARS-CoV-2 的感染，但该药物是否能应用于临床还需要进一步的临床试验。

4.2 免疫调节治疗有研究证实，不管有没有抗病毒药，免疫调节剂均可降低严重流感的病死率和器官损伤风险，故曾广泛应用于流感大流行中［71］。鉴于SARS-CoV-2 也可导致细胞因子风暴从而增加患者的病死率，糖皮质激素可通过对抗炎基因进行调控治疗COVID-19 重症患者。糖皮质激素是通过与皮质类固醇激素受体结合来发挥抗炎活性，后者调节抗炎基因的转录［72］，因此，皮质类固醇已被广泛用于抗炎治疗。在2009年H1N1 流感大流行期间，法国有近40%的患者使用全身性糖皮质激素治疗急性呼吸窘迫综合征（ARDS）［73］。目前的研究表明尽管大剂量皮质类固醇在COVID-19 中存在潜在风险，例如继发感染、高糖风险等，但是，在危重病人中，炎症反应和细胞因子相关的肺部损伤可能会导致重症肺炎的进行性进展。而有研究［74］发现糖皮质激素的使用能有效抑制ARDS 阶段的细胞因子风暴，对危重症患者可能具有潜在益处。

过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂（peroxisome proliferator-activated receptor agonists，PPAR），包括PPAR-α、PPAR-β和PPAR-γ，是炎症的关键调节剂。PPAR-α激动剂吉非贝齐可抑制TNF、IL-6和IFN-γ而被提议用于治疗重型流感［75］。PPAR-γ激动剂（如罗格列酮和吡格列酮）被认为是改善严重流感临床预后的候选药物［76］。这些噻唑烷二酮类药物不仅可以下调病毒性肺炎的炎症反应，而且可以提高感染流感的小鼠的存活率［77］。因此增强PPAR-α、PPAR-γ信号通路的活性可减轻多种致炎因子诱发的肺部和气道炎症反应，但其是否能应用于COVID-19 的治疗也值得进一步研究。

乌司他丁是体内的天然抗炎物质，可降低促炎因子如TNF-α、IL-6 和IFN-γ的水平，并提高抗炎因子IL-10 的水平［78］，从而中断了细胞因子风暴的发展。不同于糖皮质激素的是，乌司他丁不抑制免疫，因此，将在COVID-19 的治疗中具有广阔的应用前景［79］。

4.3 呼吸支持治疗指南根据临床分型由轻至重，提出从低到高级别分类以及逐级递增的要求选择呼吸支持方法与时机［31］。重症患者给予高流量鼻导管氧疗或无创通气，若短期（1～2 h）内病情无改善甚至恶化，应及时选择气管插管和有创机械通气。对于严重ARDS患者，建议进行肺复张［31］。在重型或危重型COVID-19 患者的治疗过程中，良好的气道治疗管理对提高呼吸支持效率，减少多器官损伤、感染播散等并发症，对促进康复有重要意义。

4.4 中西医结合治疗目前西医治疗主要以抗病毒、抗感染以及对症治疗为主，所有针对COVID-19的抗病毒临床用药尝试均来自于以前治疗SARS、MERS、HIV 或其他流感病毒的经验。而COVID-19属于中医中“疫病”范畴，《瘟疫论》中言：“夫温疫之为病，非风、非寒、非暑、非湿，乃天地间别有一种异气所感。”此次疫毒以湿为主，多数学者均认为中医病名应取为“湿毒疫”［42］。中医通过三因制宜的理论即根据个体、地域和季节因素在疾病发展上的差异对COVID-19 患者进行治疗［80］。在防疫过程中最常用的6 种中草药为黄芪、甘草、防风草、白术、金银花和连翘［81］。其中黄芪、白术均为经典草药配方玉屏风散的成分，用于补气养生，以防外界病原体侵害。在之前一些研究中证实，玉屏风散具有抗病毒、抗炎和免疫调节作用［82］。夏文广等［83］回顾性研究52 例COVID-19 患者资料，发现接受中西医结合治疗（在西医抗病毒支持治疗基础上加用中药汤剂、中成药及中药注射治疗）的34 例患者的症状消失时间、体温复常时间和平均住院天数均较西药组明显减少。由13 种草药组成的中成药莲花清瘟（LH）在COVID-19 的治疗中发挥了积极作用。武钢综合医院对COVID-19 患者的临床记录进行回顾性分析，发现LH 可显著缓解心脏症状并缩短病程［84］。经研究发现LH 可通过抑制病毒和对细胞因子的调节发挥作用，尤其是与炎性细胞因子风暴相关的细胞因子（例如IP-10、MCP-1、MIP1A 和TNF-α等）［85］。中西医各有所长，联合应用可产生协同作用［38］。

4.5 其他治疗血液净化治疗可以大规模地清除炎症因子，阻断细胞因子风暴，从而减轻炎症反应对机体的损伤，血液净化治疗包括血浆置换、吸附、灌流、血液/血浆滤过等，目前推荐应用在COVID-19 重型、危重型患者细胞因子风暴早中期的救治［31］。对于双肺广泛病变者及重型患者，且实验室检测IL-6 水平升高者，可采取免疫治疗，如可试用托珠单抗治疗。目前该药已初步应用于COVID-19 治疗的临床试验并取得一定成效［31］。对于病情进展较快的重型和危重型患者推荐使用康复者血浆治疗［31］，但是该方法疗效的好坏可能与提取的血清中中和抗体滴度的高低有关，所以在临床上的应用也受到一定限制［86］。

5 总结

当遭遇突发的重大公共卫生事件时，建立快速、有效且独立的信息系统是必要的，彻底地阻断传染源的措施是重要的。此类烈性疾病的暴发凸显了新发传染病防控的重要性。在疫情来临之初如何采取有效的公共卫生策略，及时阻止疫情的进一步扩散，充分应对新兴病原体带来的永无止境的威胁，这是每一个医务工作人员在疫情之后应该深思的问题。