

(一)流行病学
经典冠状病毒感染主要发生在冬春季节
广泛分布于世界各地
该病毒包括三个群
第一
二群主要为哺乳动物冠状病毒
第三群主要包括禽类冠状病毒
人冠状病毒有两个血甭型(HCo-229E,HCoV-OC43)
是人呼吸道感染的重要病原
人类20%的普通感冒由冠状病毒引起
冠状病毒也是成人慢性气管炎急性加重的重要病因之一
基因组学研究结果表明
SARS-CoV的基因与已知三个群经典冠状病毒均不相同
第一群病毒血清可与SARS-CoV反应
而SARS患者血清却不能与已知的冠状病毒反应
因此
作为一种新的冠状病毒
SARS-CoV可被归为第四群
(二)形态结构
SARS-CoV属冠状病毒科冠状病毒属
为有包膜病毒
直径多为60-120nm
包膜上有放射状排列的花瓣样或纤毛状突起
长约20nm或更长
基底窄
形似王冠
与经典冠状病毒相似
病毒的形态发生过程较长而复杂
成熟病毒呈圆球形
椭圆形
成熟的和未成熟的病毒体在大小和形态上都有很大差异
可以出现很多古怪的形态
如肾形
鼓槌形
马蹄形
铃铛形等
很容易与细胞器混淆
在大小上
病毒颗粒从开始的400nm减小到成熟后期的60-120nm
在患者尸体解剖标本切片中也可见到形态多样的病毒颗粒
(三)生物学特性
病毒在细胞质内增殖
由RNA基因编码的多聚酶利用细胞材料进行RNA复制和蛋白合成
组装成新病毒并出芽分泌到细胞外
与以往发现的冠状病毒不同
利用Vero-E6或Vero(绿猴肾细胞)细胞很容易对SARS-CoV进行分离培养
病毒在37℃条件下生长良好
细胞感染24小时即可出现病变
可用空斑进行病毒滴定
早期分离株的培养滴度一般可达1×106pfu/ml左右
在RD(人横纹肌肿瘤细胞)
MDCK(狗肾细胞)
293(人胚肾细胞)
2BS(人胚肺细胞)等细胞系上也可以培养
但滴度较低
室温24℃下病毒在尿液里至少可存活10天
在腹泻患者的痰液和粪便里能存活5天以上
在血液中可存活15天
在塑料
玻璃
马赛克
金属
布料
复印纸等多种物体表面均可存活2-3天
病毒对温度敏感
随温度升高抵抗力下降
37℃可存活4天
56℃加热90分钟
75℃加热30分钟能够灭活病毒
紫外线照射60分钟可杀死病毒
病毒对有机溶剂敏感
乙醚4℃条件下作用24小时可完全灭活病毒
75%乙醇作用5分钟可使病毒失去活力
含氯的消毒剂作用5分钟可以灭活病毒
(四)分子生物学特点
病毒基因组为单股正链RNA
由大约30000个核苷酸组成
与经典冠状病毒仅有约60%同源性
但基因组的组织动工与其他冠状病毒相似
基因组从 5'到3'端依次为:5’-多聚酶-S-E-M-N-3'
5'端有甲基化帽子结构
其后是72个核苷酸的引导序列
基因组RNA约2/3为开放新闻记者框架(ORF)1a/1b
编码RNA多聚酶(Rep)
该蛋白直接从基因组RNA翻译
形成多蛋白前体
后者进一步被病毒主要蛋白酶3CLpro切割
主要负责病毒的转录和复制
Rep的下游有4人ORF
分别编码S
E
M和N四种结构蛋白
它们从亚基因组mRNA中翻译
亚基因组mRNA以不连续转录的机制合成
其转录由转录调控序列(TRS)启始
后者的保守序列为AAACGAAC
基因组3'端有polyA尾
病毒包膜为双层脂膜
外膜蛋白包括糖蛋白S
M和小衣壳E蛋白
M糖蛋白与其他冠状病毒糖蛋白不同
仅有短的氨基末端结构域暴露于病毒包膜的外面
长而弯曲的螺旋状核衣壳结构由单一分子的基因组RNA
多分子的碱性N蛋白以及M蛋白的羧基末端组成
病毒的模拟结构如图1所示
S蛋白负责细胞的黏附
膜融合及诱导中和抗体
相对分子质量大约150000-180000
包括胞外域
跨膜结构域以及短羧基末端的胞质结构域
在经典冠状病毒中
E蛋白和M蛋白可能组成最小的装配单位
E蛋白对病毒的组装发挥关键作用
M蛋白对于病毒核心的稳定发挥重要作用
与其他冠状病毒不同的是
在S和E之间(X1-274aa
X2-154aa)以及M和N(X3-63aa
X4-122aa
X5-84aa)之间有多于50个氨基酸的多肽潜在编码序列
M和N之间还有少于50个氨基酸的多肽潜在编码序列
同源性搜索结果表明
这些潜在多肽与任何其他蛋白都没有序列的相似性

图1 SARS冠状病毒的结构示意图
目前
国内外科学家已经报道了多株SARS-CoV的全基因组序列
发现其变异程度不高
来自新加坡4株
加拿大1株
美国1株
我国香港2株
北京4株和广东1株共13个病毒株中发现了129处变异
根据其进化树
可以将目前的流行株分为2个基因组:一组包括我国北京4个毒株(BJ01-BJ04)
广州1株(GZ01)和香港中文大学测定的1个毒株(CUHK)
其他毒株属于另外一组
分析病毒的变异特征
有可能为追踪病毒来源提供线索
(五)免疫学特征
大多数情况下
SARS-CoV感染时
人体免疫系统能够激发体液免疫和细胞免疫反应并逐渐控制感染
清除病毒
有许多证据表明
SARS-CoV感染时
人体免疫系统能够激发体液免疫和细胞免疫反应并逐渐控制感染
清除病毒
有许多证据表明
SARS-CoV可以直接侵犯免疫系统
导致患者淋巴细胞
白细胞减少和外周淋巴组织的病理损伤
多数SARS患者外周血白细胞计数正常或降低
而CD3+
CD4+
CD8+
T淋巴细胞较正常人明显降低
病情越重
T淋巴细胞计数下降越明显
SARS患者恢复后
T淋巴细胞的数量和功能逐渐恢复正常
SARS-CoV核酸一般在临床症状出现后5天可以从患者鼻咽抽取物中检出
第10天左右达到高峰
然后开始降低;21天
47%的患者鼻咽抽取物为阳性
67%粪便标本为阳性
21%尿液标本为阳性
N蛋白能诱发较强的免疫反应
因此可用于抗体检测
对抗体的检测表明
一般发病后1周
患者体内IgM开始产生
最多可持续3个月;7-10天左右IgG开始产生
随后逐渐升高
1具月左右抗体滴度达到高峰并全部阳转
至患者恢复后6个月仍持续高水平阳性
SARS是一种新发疾病
人群普遍易感
流行病学资料表明
SARS-CoV主要引起显性感染
尚缺少亚临床感染的证据
本次SARS流行后
并未在人群中形成免疫保护屏障
人群仍普遍易感
检测患者血清中SARS-VoV特异性抗体有助于临床诊断
SARS是一种新近由SARS-CoV引起的传染病
人们对其发病机制的了解还不清楚
所得到的一些线索主要来自SARS死亡病例的尸体解剖资料
超微结构研究
核酸水平的SARS-CoV检测和SARS患者的临床资料
认识的许多方面仍属推测
而且不可避免地还会受到治疗措施的影响
SARS-CoV由呼吸道进入人体
在呼吸道黏膜上皮内复制
进一步引起病毒血症
被病毒侵染的细胞包括气管支气管上皮细胞
肺泡上皮细胞
血管内皮细胞
巨噬细胞
肠道上皮细胞
肾脏远段曲管上皮和淋巴细胞
肺泡上皮细胞和肺血管内皮细胞受累可损伤呼吸膜血气屏障的完整性
同时伴有炎症性充血
引起浆液和纤维蛋白原的大量渗出
渗出的纤维蛋白原凝集成纤维素
进而与坏死的肺泡上皮碎屑共同形成透明膜
机体对SARS-CoV感染的反应可表现为肺间质内有巨噬细胞和淋巴细胞渗出
激活的巨噬细胞和淋巴细胞可释放细胞因子和自由基
进一步增加肺泡毛细血管的通透性和诱发成纤维细胞增生
受损的肺泡上皮细胞脱落到肺泡腔内可形成脱屑性肺泡炎
且肺泡腔内含有多量的巨噬细胞
增生脱落的肺泡上皮细胞和巨噬细胞可形成巨细胞
就巨细胞表型来说
主要为肺泡上皮细胞源(AE1/AE3阳性)
少数为巨噬细胞源(CD68阳性)
巨细胞的形成可能与SARS-CoV侵染有关
因为体外实验证明
SARS-CoV感染可使Vero细胞融合形成合体细胞
肺脏的以上改变符合弥漫性肺泡损伤(diffuse alveolar damage,DAD)的渗出期变化
病变严重或恢复不良的患者随后出现DAD的增殖期和纤维细胞
并产生Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维
肠道上皮细胞和肾脏远段曲管上皮细胞被SARS-CoV侵染
一方面可解释部分临床患者的消化道症状
另一方面也可能在疾病的传播途径方面有一定意义
由于DAD和弥漫性肺变致的血氧饱和度下降
以及血管内皮细胞损伤等因素所引起的弥温性血管内凝血
常常造成多器官功能衰竭而导致患者死亡
SARS患者末梢血淋巴细胞减少
特别是CD4+细胞数减少
而且有证据表明SARS-CoV直接感染淋巴细胞
可能与SARS-CoV的细胞毒性作用以及诱导细胞凋亡作用有关
kjqdSARS患者的体液免疫反应似乎正常
但从SARS患者恢复期血清有明显的治疗作用的角度看
SARS-CoV感染也会不同程度地影响体液免疫反应
SARS-CoV影响细胞免疫和体液免疫反应在SARS发生发展过程中起一定作用
至少意味着细胞免疫和体液免疫损伤的患者预后较差
有关SARS活检和尸检的材料有限
故对其病理改变的认识还很有限
基于目前的尸检材料和少量支气管活检
SARS主要累及肺和免疫器官如脾和淋巴结
其他脏器如心
肝
肾
肾上腺
脑等也可见出现不同程度的损害
肺:一般均明显膨隆
肿大
重量增加(图2)
除继发感染者外
胸膜一般尚较光滑
暗红色或暗灰褐色
胸腔可无或有少量积液
肺组织切面以均匀变者居多
可累及全肺各叶
似大叶性肺炎的肝样变期
色红褐或暗紫
继发感染者可有大小不等的脓肿形成
肺血管内可见血栓
部分病例可出现局部区域的肺梗死
在部分病例中可见肺门淋巴结肿大

图2 SARS患者的肺标本
示全肺明显膨胀
实变
光镜观察:肺的病变通常比较弥温
几乎累及所有肺叶
主要表现为弥温性肺泡损伤的改变
依据病变时期的不同可有如下表现:病程10天左右的病例主要为肺水肿 (图3)
纤维素渗出
透明膜形成(图8)
肺泡腔内巨噬细胞积聚和增生的Ⅱ型肺泡上皮细胞脱落到肺泡内所形成的脱屑性肺炎及灶性肺出血等病变
这不仅在尸检标本可见
而且在经纤维支气管镜肺活检材料中亦有相同的病变变化 (图4)
部分增生的肺泡上皮盯互融合
呈合体状多核巨细胞
在增生的肺泡上皮及渗出的单核细胞的胞质内可见病毒包涵体
随着病变的进展
在病程超过3周的病例常可见到肺泡内渗出物的机化
透明膜的机化 (图5)和肺泡间隔的纤维母细胞增生
二者不断融合
最终形成肺泡的闭塞和萎缩(图6)
导致全肺实变
仅部分病例出现明显的纤维增生
导致肺纤维化甚至硬化
肺内小血管常可见到纤维素性微血栓
以上病变在不同的患者可有很大的差异
即使在同一患者的肺内亦可见到不同时期的病变
部分病例
尤其是长期治疗的患者
常可见到散在的小叶性肺炎甚至大面积真菌感染
其中以曲霉菌感染最为常见
继发性感染可累及到胸膜
造成胸腔积液
胸膜粘连
甚至发生胸膜腔闭塞

图2 SARS患者的早期肺改变:肺水肿
肺泡腔内充满富含纤维素的水肿液
图3 SARS患者肺改变:透明膜
示肺泡内大量透明膜形成


图4 患者男性
41岁
发热3天
2002年12月23日入院
2002年12月25日发展为呼吸困难
行纤维支气管镜肺活检1周后确诊
肺活检见肺泡上皮细胞脱落
少量出血(A)
肺泡透明膜形成(B)
纤维母细胞增长(C)

图5 SARS患者肺改变:肺泡内的透明膜出现机化
图7 SARS患者脾改变:白髓萎缩
淋巴细胞稀疏
红髓充血
出血
淋巴结(腹腔淋巴结及肺门淋巴结):部分病例可见到淋巴结肿大
镜下几乎所有检查的淋巴结淋巴滤泡均有不同程度的萎缩或消失
淋巴细胞分布稀疏
数量减少 (图8)
血管及淋巴窦明显扩张充血
窦组织细胞明显增生
部分病你可见出血及坏死

图8 SARS患者淋巴改变:淋巴滤泡萎缩
淋巴窦及血管扩张
其他器官的改变:
心:SARS患者心脏的肥大比较常见
一般表现为左右心均匀性增厚
心肌间质水肿较明显
间质可有散在淋巴细胞及单核细胞浸润
部分病例可见到心肌细胞空泡变性
灶性心肌炎改变或心肌小灶性坏死
严重的继发感染如真菌感染也可累及到心脏
肝:多数病例可见肾小球明显充血
肾小管上皮细胞变性
部分病例明小球毛细血管内可见广泛的纤维素性血栓
部分病例可见髓质内小灶状坏死及淋巴细胞和单核细胞浸润
肾间质血管扩张充血
部分病例可见到因继发感染所致的小化脓灶
偶见血管炎
肾上腺:部分病例可见肾上腺皮髓质灶性出血
坏死
淋巴细胞浸润
皮质束状带细胞空泡变性和/或类脂含量减少
脑:脑组织可见不同程度的水肿
部分病例脑内可见到散在的神经元因性改变
严重者甚至可见脑组织坏死
部分神经纤维可出现脱髓鞘现象
骨髓:多数患者造血组织中粒系及巨核细胞系统细胞数量相对减少
部分病例红系细胞呈小灶状增生
胃肠道:胃
小肠和结肠各段黏膜下淋巴组织减少
淋巴细胞稀疏
间质水肿
部分病例胃可见表浅的糜烂或溃疡
胰腺:间质血管充血
部分病例间质有轻度纤维组织增生和淋巴细胞浸润
外分泌腺萎缩
酶原颗粒减少
部分胰岛细胞变性
胆囊:未见明显病变
睾丸:部分病例生精细胞变性
生精现象减少
可见间质血管扩张
出血
前列腺
子宫
卵巢及输卵管:未见明显病变
除此之外
部分病例在肺
心
肝
肾
脑
肾上腺
横纹肌等可见到以小静脉为主的小血管炎病变
表现为血管壁及血管周围的水肿
血管内皮细胞肿胀和凋亡
血管壁纤维素样坏死
血管壁内及血管周围单核细胞和淋巴细胞浸润