一个患有非常严重的SARS-CoV-2疾病的患者只引起少数感染,反之,患有中度疾病或潜伏感染的个体却会引起许多感染。对个人健康威胁较低的病毒突变可能对人群造成较高的风险。因此,需要进一步的研究来填补病毒突变和致病性及传播性方面的知识空白。
2019年底导致我国武汉病毒性肺炎暴发的病原体已被确定为SARS-CoV-2。SARS-CoV-2是过去二十年来第三种可感染人群的冠状病毒(可能通过蝙蝠或其他宿主传播),前两次分别是2002年~2003年的SARS-CoV暴发和2012年的中东呼吸综合征冠状病毒(MERS- CoV)暴发。中国在武汉疫情暴发的早期阶段就启动了应急响应,世界卫生组织(WHO)也迅速做出反应。SARS-CoV-2的成功分离促进了对病毒来源及其感染特征的认识,但目前我们对这个病毒尚不完全清楚,有待进一步研究。
在第一批41例实验室确诊感染SARS-CoV-2的患者中,近三分之一的患者发展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS),需要重症监护,6例患者(14.6%)死亡。大多数死者都有潜在的健康问题,如高血压、糖尿病或心血管疾病,这些疾病影响了免疫系统。
冠状病毒是一组病毒,4种人类冠状病毒包括229E、50oc43、NL63和HKU1,这些病毒是普遍存在的,通常在免疫力好的个体中引起普通感冒症状。引起SARS的SARS-CoV有一种独特的发病机制,因为它可以同时引起上呼吸道和下呼吸道感染。SARS-CoV-2是一种新型的冠状病毒,属于萨贝病毒亚属。SARS-CoV-2的基因组序列约89%与蝙蝠SARS -CoVZXC21相同,82%与人类SARS-CoV相同。据报道,SARS-CoV-2与SARS-CoV通过相同的细胞进入ACE2受体感染人类,因此这两种病毒的临床相似性是可预见的,特别是在严重病例中。
SARS-CoV-2遗传性
SARS-CoV-2疫情始于武汉的华南海鲜市场,当时的环境与SARS相似。在首批41例确诊病例中,有三分之二与华南海鲜批发市场(也出售活体动物)有关。最初的报告显示,该病毒的人际传播是有限的或不存在的,但是,现在我们很清楚是存在有效人际传播的,这也是SARS-CoV-2大规模传播的必要条件。与SARS-CoV一样,SARS-CoV-2可以通过呼吸道飞沫直接在人与人之间传播,它也可能通过接触和污染物传播。
与病毒传播能力相关的非常重要的数字是基本再生数,通常用R0表示。R0的流行病学定义是指在没有外力介入,同时所有人都没有免疫力的情况下,一个感染了某种传染病的人,会把疾病传染给其他多少个人的平均数。它特别适用于以前未受感染和未接种疫苗的人群。一种疾病的潜在传播或衰退存在三种可能性,这取决于它的R0值。如果R0小于1,则每个现有感染引起的新感染小于1。在这种情况下,这种疾病的传播情况将会下降并最终消失。如果R0等于1,这种疾病将保持稳定,但不会暴发或流行。如果R0大于1,疾病可能呈指数增长,并导致流行甚至大流行。而SARS-CoV-2的计算R0值明显大于1。2020年1月23日,WHO发布的关于SARS-CoV-2暴发的初步R0值估测为1.4~2.5。研究人员估算SARS-CoV-2在暴发早期阶段的平均R0为3.3~5.5(可能低于5,但高于3),略高于SARS-CoV (R0值2~5)。相比之下,也有研究表明MERS-CoV的R0值小于1,这意味着它不太可能引起大流行。在SARS-CoV-2的传播中,已经发现了超级传播事件。
需要注意的是,在疫情暴发前,对R0值的估计可能受数据不确定性和可变性的影响。例如,2002年~2003年,在东南亚SARS-CoV流行前估计R0值为0.80 (95% CI:0.54~1.13)。从理论上讲,R0值可能根据气候和聚会情况而发生季节性的变化,例如中国的春节,因为春节让人们之间的距离更近了。
病毒致病性与传播力的关系
疾病的严重程度是病毒传播能力的重要因素。因为冠状病毒有容易出错的RNA聚合酶(RdRP),且突变和重组事件频繁发生,这导致其适应性进化和致病能力密切相关。先前的研究表明,SARS-CoV在2002年~2003年的流行期间发生了突变,更好地与细胞受体结合,并在细胞中复制,从而增强毒性。因此,确定SARS-CoV-2是否像SARS-CoV一样发生适应人类宿主的改变,是否会增加R0值并改变其毒性是很重要的。相比之下,MERS-CoV从被发现以来并没有发生实质性的突变,这可能是由于病毒的功能性细胞受体非常独特,因此MERS-CoV发生突变的可能性非常有限。值得注意的是,ACE2是SARS-CoV和SARS-CoV-2的受体蛋白,在人类肺和小肠的上皮细胞中大量存在,而冠状病毒可以感染哺乳动物的上呼吸道和胃肠道。
根据世卫组织和美国疾病控制与预防中心(CDC)收集的数据,对几种常见的新发病毒的病死率和R0值进行了估算(表1)。很明显,空气传播的病毒比那些通过接触传播的病毒具有更高的R0值。从表中我们可以发现,较高的致病性通常与较低的传播率相关,这可能适用于一种病毒的不同亚型。流感病毒就是个例子,与上呼吸道受体结合的大流行性H1N1病毒导致的疾病相对稳定,在人群中流行起来,而与下呼吸道受体结合的H7N9病毒的致死率约为40%,迄今为止只造成了少数人的传播。另一个例子是麻疹病毒和鼻病毒都有很强的感染力,但致死率低。CoV-NL63与SARS-CoV-2有相同的受体(ACE2),但它导致的疾病严重程度截然不同。在SARS-CoV-2的病例中,一个患有非常严重的SARS-CoV-2疾病的患者只引起少数感染,反之,患有中度疾病或潜伏感染的个体却会引起许多感染。对个人健康威胁较低的病毒突变可能对人群造成较高的风险。因此,需要进一步的研究来填补病毒突变和致病性及传播性方面的知识空白。相关信息有助于揭示病毒如何演变和适应新情况,以及疫情是否有可能持续下去。
尽管抗SARS-CoV-2的药物和疫苗仍在开发中,但只要病毒从一个人传播到另一个人的过程能够持续有效地被中断,疫情完全有可能得到控制并最终消除。
(编译:宫健)
参考文献:J. Chen, Pathogenicity and Transmissibility of 2019-nCoV- A Quick Overview and Comparison with Other Emerging Viruses, Microbes and Infection
https://doi.org/10.1016/j.micinf.2020.01.004