第1篇　概述

第一章　新冠肺炎概述

第一節(jié)　病原學(xué)

新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）是由新型冠狀病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）感染引起的以肺部炎癥為主要病變的疾病。2019年12月，中國研究團(tuán)隊首次從患者支氣管肺泡灌洗樣本中分離鑒定出新型冠狀病毒，并命名為2019-nCoV。

通過與不同冠狀病毒全基因組測序比對發(fā)現(xiàn)，新型冠狀病毒和2003年暴發(fā)的SARS-CoV之間的同源性約為79%，和2012年暴發(fā)的MERS-CoV之間的同源性約為50%。目前研究顯示新型冠狀病毒基因組與蝙蝠源冠狀病毒親源性關(guān)系最密切，與bat-CoV RaTG13、bat-SL-CoVZC45、bat-SL-CoVZXC21的同源性分別為96.2%、87.99%與87.23%。據(jù)此可推斷出該新型冠狀病毒與SARS-CoV和MERS-CoV一樣，自然（儲存）宿主也是蝙蝠。

關(guān)于中間宿主的研究，先前證明MERS-CoV中間宿主為單峰駱駝，SARS-CoV中間宿主為果子貍，SARS-CoV-2目前尚無定論。林贊育和管軼教授團(tuán)隊通過對馬來西亞／東南亞穿山甲身上攜帶的冠狀病毒進(jìn)行全基因組測序，結(jié)果顯示與新型冠狀病毒同源性在85.5%～92.4%之間，低于菊頭蝙蝠冠狀病毒RaTG13，但在其受體結(jié)合域上與穿山甲一致性達(dá)97.4%，高于菊頭蝙蝠冠狀病毒RaTG13（89.2%），提示穿山甲可能是潛在中間宿主。另一項華南農(nóng)大的研究結(jié)果也證實從穿山甲分離出的一種冠狀病毒與SARS-CoV-2氨基酸序列具有高度同源性且與S蛋白受體結(jié)合域高度相似，只有1個非關(guān)鍵氨基酸的差異，基因組比較分析結(jié)果提示新型冠狀病毒可能來自穿山甲冠狀病毒與蝙蝠冠狀病毒的重組結(jié)果。然而，陳金平教授團(tuán)隊指出從馬來穿山甲中檢測到的冠狀病毒雖然基因組分析具有高度同源性，但新型冠狀病毒S1與S2蛋白間存在的PRRA短序列在穿山甲冠狀病毒中并不存在，提示可能另存在宿主使新型冠狀病毒在體內(nèi)進(jìn)化突變生成新的酶切割位點。朱懷球與肖永紅教授團(tuán)隊根據(jù)深度學(xué)習(xí)算法病毒宿主預(yù)測（virus host prediction，VHP）方法通過比較脊椎動物宿主的病毒感染模式，顯示蝙蝠和水貂與新型冠狀病毒感染模型接近，其中水貂病毒更為接近，提示水貂可能是潛在中間宿主之一。

冠狀病毒是目前已知RNA病毒中攜帶基因組最多的病毒。冠狀病毒不能獨立增殖，需要借助被感染活細(xì)胞的酶系統(tǒng)、能量及原材料，以自身正鏈RNA基因組表達(dá)RNA聚合酶，再利用此酶合成負(fù)鏈RNA完成正鏈的復(fù)制及各結(jié)構(gòu)蛋白的翻譯表達(dá)，組裝成完整病毒顆粒，釋放并感染下一宿主細(xì)胞。冠狀病毒科按照基因組特點分為正冠狀病毒亞科和環(huán)曲病毒（Letovirinae）2個亞科，正冠狀病毒亞科分為α、β、γ、δ 4個屬。

2020年2月11日國際病毒分類學(xué)委員會將新型冠狀病毒命名為SARS-CoV-2，在病毒分類及形態(tài)結(jié)構(gòu)上該病毒屬于巢病毒目（Nidovirales）、冠狀病毒科（Coronaviridae）、正冠狀病毒亞科（Orthocoronavirinae）、β屬。目前感染人類的冠狀病毒還有7種：HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、SARS-CoV、MERS-CoV以及SARS-CoV-2，前4種常年出現(xiàn)在人群之間，但致病性較低，一般僅引起輕微呼吸道癥狀，屬于α屬。后3種β屬冠狀病毒主要引起人類下呼吸道感染，是近20年3次暴發(fā)性流行性肺炎的病原病毒。

新型冠狀病毒是有包膜的單股正鏈RNA病毒，顆粒呈圓形、橢圓形或多形性，直徑60～140 nm（圖1-1）。冠狀病毒顆粒內(nèi)部RNA由衣殼蛋白（N）包裹呈螺旋狀。病毒包膜由雙層脂質(zhì)和膜蛋白組成：膜蛋白（M）、包膜蛋白（E）參與病毒顆粒組裝和釋放；M蛋白具有3個跨膜結(jié)構(gòu)域可改變病毒體使膜彎曲并結(jié)合至核衣殼；E蛋白以五聚體束形式可發(fā)揮功能離子通道作用。電子顯微鏡下包膜上有均勻突起的刺突糖蛋白（S）形似皇冠，S蛋白同源三聚體包含2個與宿主細(xì)胞受體結(jié)合的功能性亞基S1和1個與細(xì)胞膜融合的功能性亞基S2，S1的受體結(jié)合域（receptor-binding domain，RBD）與宿主細(xì)胞結(jié)合吸附后，S2亞基融合肽（fusion peptide，F(xiàn)P）插入宿主細(xì)胞膜表面并發(fā)生構(gòu)象改變，使病毒與細(xì)胞膜融合后釋放病毒基因組入胞內(nèi)復(fù)制。

研究顯示，新型冠狀病毒與血管緊張素酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）結(jié)合，并使用絲氨酸蛋白酶TMPRSS2激活S蛋白，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞，增強病毒入侵。與SAR-CoV不同的是，新型冠狀病毒在S1/S2亞基之間邊界處還多一個呋喃蛋白酶切割位點，該位點在S蛋白生物合成過程中被切割，可能與新型冠狀病毒ACE2之間親和力增加、傳播力及致病性增高相關(guān)。受體結(jié)合除S蛋白外，其他部分冠狀病毒如牛冠狀病毒（bovine coronavirus，BCoV）和HCoV-OC43等還包含血凝素酯酶（HE）突起，可幫助病毒在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中傳播。

新型冠狀病毒基因組結(jié)構(gòu)為5'-UTR-ORF1ab-S-E-M-N-UTR-3'，序列由29 903 bp構(gòu)成。在約占基因組2/3長度的開放讀碼區(qū)（open reading frame，ORF）內(nèi)，ORF1a和ORF1b編碼多聚蛋白pp1a或pp1ab，隨后裂解產(chǎn)生16個非結(jié)構(gòu)蛋白，這些蛋白包括RNA依賴性RNA聚合酶、解旋酶、木瓜蛋白酶樣蛋白酶、類糜蛋白酶和其他可能與病毒轉(zhuǎn)錄復(fù)制相關(guān)的非結(jié)構(gòu)蛋白。除4個結(jié)構(gòu)蛋白區(qū)（S、E、M和N）外，靠近3'端的基因鏈含有9個開放讀碼區(qū)：ORF3ab、ORF6、ORF7ab、ORF8、ORF9ab、ORF10外。SARS-CoV ORF3a基因編碼蛋白與NF-κB和NLRP3炎性小體激活相關(guān)，可誘導(dǎo)病毒轉(zhuǎn)染和感染細(xì)胞的凋亡。在SARS-CoV基因組中還存在ORF3a基因區(qū)與S蛋白基因區(qū)的共突變，提示ORF3a蛋白還可能與S蛋白功能相關(guān)。目前有研究檢測確定了SARS-CoV-2 3a蛋白的6個不同功能域，它們分別與SARS-CoV-2毒力、感染性、離子通道形成和病毒釋放等功能有關(guān)。SARS-CoV ORF3b、ORF6和N蛋白可抑制β-干擾素的表達(dá)，ORF3b和ORF6蛋白還可進(jìn)一步阻止干擾素刺激相應(yīng)元件（ISRE）啟動子表達(dá)。同時有研究顯示3b蛋白與細(xì)胞生長停滯與凋亡壞死可能相關(guān)。與SARS-CoV相比，SARS-CoV-2的ORF3b基因中存在過早的終止密碼子致使3b蛋白僅有22個氨基酸，在對Ⅰ型干擾素的抑制上比SARS-CoV有更強的作用。SARS-CoV ORF7a編碼的是一種含有122個氨基酸的Ⅰ型跨膜蛋白，其功能包括通過半胱天冬酶caspase依賴途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制細(xì)胞蛋白合成、激活p38絲裂原活化蛋白激酶和阻滯細(xì)胞周期于G₀/G₁等。在SARS-CoV ORF8b中含有一個聚集基序VLVVL，它被證明可觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激通路并激活NLRP3炎性小體。有研究顯示SARS-CoV-2中ORF8和ORF10蛋白在SARS-CoV中無對應(yīng)的同源蛋白，SARS-CoV-2的ORF8不包含已知的功能域或基序，這兩種新蛋白質(zhì)在SARS-CoV-2感染性和致病性中的作用還需要進(jìn)一步的探索。SARS-CoV ORF9b是一種具有較長的疏水脂結(jié)合通道的膜結(jié)合蛋白，其性質(zhì)和功能仍需進(jìn)一步探究。

在疫情初期，多項研究證實當(dāng)時可檢測到的SARS-CoV-2基因序列并未發(fā)生明顯變異。隨著感染人數(shù)的增加，Tang等對103個SARS-CoV-2基因組的群體遺傳分析表明，SARS-CoV-2已經(jīng)進(jìn)化成兩種主要類型（L型和S型）。雖然L型（70%）比S型（30%）更普遍，但S型被發(fā)現(xiàn)是祖先的版本。L型由于選擇性壓力較大，可能更具侵略性，傳播速度更快，而S型可能由于選擇性壓力相對較弱而保持較溫和的狀態(tài)。最近，劍橋大學(xué)Forster等通過對160份新冠感染樣本全基因組分析發(fā)現(xiàn)，截至3月4日，新型冠狀病毒已發(fā)生突變，出現(xiàn)A、B、C三類變異體，其中A為蝙蝠外群始祖病毒，B是A的后代，C是B的后代，A與C型主要分布在歐洲與美國人群中，而B型主要分布于東亞人群。這項研究為新型冠狀病毒的進(jìn)化和遺傳多樣性提供了證據(jù)。

新型冠狀病毒理化特性的認(rèn)識多來自對SARS-CoV和MERS-CoV的研究。病毒對紫外線和熱敏感，可紫外線或56℃ 30min加熱條件下滅活，乙醚、75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸和氯仿等脂溶劑均可有效滅活病毒，而氯己定不能有效滅活。有研究表明新型冠狀病毒SARS-CoV-2比SARS-CoV半衰期長，在木材、布料上可停留2天，而在更光滑的玻璃、塑料、不銹鋼和外科口罩外層，新型冠狀病毒失活時間可延遲至7天。

（楚歆、常志剛）