新冠病毒科普:如何感染,如何防治
2019 年底,武汉报道了第一例前所未见的病毒肺炎,后命名新型冠状病毒肺炎。
2020 年 1 月 21 日,新型冠状病毒肺炎被证实人传人,确诊病例持续增加。
1 月 30 日,世界卫生组织(WHO)宣布此次肺炎升级为国际公共卫生紧急事件......

这场传染病的祸首是 “2019 新型冠状病毒”(nCoV 2019,简称新冠病毒),而本文则是一篇姗姗来迟的病毒科普~

(一)新冠病毒是什么?

首先,我们更新一下对病毒的认识,它或许没有大家想的那么 “邪恶”。

我记得生物课本写到:生命的最小功能单位是细胞。病毒没有细胞结构,没有细胞器,无自主生命活动,只能被科学家成为 “生命的边缘”。

大众科普在解读病毒的时候,喜欢使用 “利用”、“攻击”、“欺骗” 等措辞,这些带有行为、动机的拟人化描述,能使文章生动,但有失准确性!病毒从不‘做’任何事,它不能思考也没有动机,病毒是被动病原体,完全受所在环境支配。我们在科普时 “强加” 给病毒的这样、那样有害的行为,都是宿主细胞 “做” 的。 [7]

接下来说到本次的疫情的主角新冠病毒。它具备病毒的共性:不独立、不做事。其次,新冠病毒也有自己的特点,它属于 RNA 病毒类,冠状病毒科,以一条正义单链 RNA 作遗传物质,并在外部裹有保护壳(下图)。

冠状病毒结构图;S:刺突,RNA:遗传物质,E:包膜蛋白,M:膜糖蛋白,N:核衣壳蛋白

正义单链 RNA 简称(+)RNA,它与人体细胞内 DNA 转录产物 mRNA 长得很像,所以容易被核糖体误认为是 mRNA 链,由此合成很多病毒蛋白,这其中就包括病新冠病毒复制必须的 “RNA 聚合酶”。

在 RNA 聚合酶的帮助下,(+)RNA 先合成一条与自身互补吻合的(-)RNA,随后(+)、(-)RNA 解离,(-)RNA 又合成一条与自身互补的(+)RNA,这便是新冠病毒的后代 RNA 了。

+RNA→-RNA→+RNA(后代)

说完新冠病毒的共性和特点,接下来我们说说它如何感染健康细胞。

(二)新冠病毒的感染过程

新冠病毒并不是 “无敌” 的,它不能感染所有人体细胞,只能感染表达了血管紧张素转化酶 2(ACE2)蛋白的细胞。新冠病毒表面有一种叫做刺突的凸起,该凸起分为 S1、S2 两个亚基,S1 能够与表达 ACE2[1]蛋白的细胞结合,随后病毒便附着在该细胞上了。

冠状病毒(SARS)和人类 ACE2 结合的区域(红色)

遇上合适的宿主细胞后,病毒接下来会 “被做” 这些事情[3]:

  • 宿主细胞分泌蛋白酶想办法水解这个 “异物”,该水解过程恰好能切割 S1、S2,造成刺突的空间构想转变,导致其与宿主细胞膜融合(好心办坏事的典型)。
  • 融合以后,宿主细胞将病毒包裹在一个小泡中吞入胞内;溶酶体蛋白酶再次尝试降解小泡中的 “异物”,结果只能把冠状病毒的外壳降解,释放出病毒 RNA。

上文已讲过新冠病毒蛋白合成、RNA 复制的特点,此不加赘述,宿主细胞将子代 RNA 和蛋白组装为新的病毒并分泌到胞外,新病毒继续寻找表达 ACE2 的细胞,重复上述感染步骤,这样就完成了人体内、细胞间的传播。

我们已说过病毒不主动做任何事,但 “资源摆在眼前” 时它会被大量复制,这些复制过程占据了宿主细胞的各种资源,造成宿主细胞功能异常甚至死亡,大量细胞的异常和死亡将导致感染者出现身体不适。由于 ACE2 在口腔和鼻粘膜、鼻咽部、肺、胃、小肠、结肠等位置有分布,所以新冠病毒在这些脏器都能引发病症;又因为 ACE2 在肺泡上皮细胞分布最多,患病者常会出现呼吸困难的情况[2]。

(三)新冠病毒的传染性和死亡率

目前新冠病毒在中国(尤其是武汉)爆发 (outbreak),但尚未引发全世界大流行(pandemic),不过其强传染性还是让各国高度警惕,民众 “草木皆兵”(新加坡除外)。

病毒的简单标准是复制,造成宿主死亡就等于 “自杀”,进化这双“上帝之手” 会随调整病毒 - 宿主间的平衡[7],尽可能多复制、多传播,才是适应成功的病毒。

新冠病毒的病例数和死亡率
非典、MERS、埃博拉出血热的病例数和死亡率 [4]

上图是新冠病毒、SARS、MERS、Ebola 等病毒的患病、死亡数据,深色与浅色方块的面积之差大致代表该病毒的致死能力。由此看来,新冠病毒比较 “成功”,它传播性强于 SARS、MERS、埃博拉,但死亡率要低得多,这与抗疫一线专家们所言相符,即大多数病例都是轻症,得到及时治疗的话,存活率是很高的。

小编一堆未接触疑似病例、无湖北来往史的闺蜜,每日被确诊、死亡病例吓得睡不着,实属自我消耗(还影响免疫力)。介于新冠病毒的强传染性和低致死率,大家的重点应当放在日常防护上。

(四)新冠病毒的日常防护

首先我们需意识到,病毒无法移动,只能靠外力带它去别处,此外力就是交谈或触摸。目前已知新冠病毒主要通过飞沫、接触、气溶胶传播,而与之对应的防护措施有:戴口罩、勤洗手、多消毒、宅在家等。

戴口罩大家天天强调,事实上他有 2 个主要功能,第一是我们熟知的防止飞沫和粒径较大的气溶胶被吸入造成感染;第二就是它能防止我们无意识摸脸。

在传染病暴发季,触摸面部是很危险的事,我们手上有厚厚的角质层防止病毒进入,但眼睑、鼻孔内、口腔内却只有粘膜、没有角质,是感染病毒的 “高危区域”。如果总是忍不住摸脸,即使独处也可以带上薄口罩,隔绝手指的污染 [5]。

外出时即使我们做到全副武装,口罩边缘也始终是有缝的(不信你哈哈气,你摸摸),此外进家门前能否充分消毒也与个人意识、操作有关。响应国家号召,无要事之人宅家抗疫,杜绝面对面社交才是最铁的防护措施。

(五)新冠病毒的治疗(选读)

虽然我坚信读者们不会 “中招”,但诊治信息(参考卫健委)还是得照例总结给大家 [6]。

1. 诊断

目前实行的新冠肺炎诊疗方案已更新至第五版,以发热作为主要发病症状,在 2 月 9 日钟南山院士为通讯作者的论文中也提到:近九成患者发烧,近七成咳嗽,腹泻、呕吐等曾引发大家揣摩、焦虑的消化道症状占比均≤5%。

新冠肺炎诊断证据:外周血液白细胞减少、淋巴细胞减少、CRP(炎症蛋白)增高,CT 显示肺部小斑片影、磨玻璃影、浸润影,PCR 核酸检测 (重复检测) 为阳性等。

2. 治疗

新冠肺炎大多病人为轻症,可参考以下一般治疗方案。

(1)一般治疗方案

  • 卧床休息,监测体征,保证营养;
  • 氧疗,包括鼻导管、面罩、经鼻高流量氧疗等;
  • 抗病毒治疗:α干扰素雾化吸入,洛匹那韦 / 利托那韦或加用利巴韦林;
  • 抗生素抗菌治疗,应避免滥用。

(2)对重症患者的支撑

对于重症、危重病患,应在一般治疗、对症治疗基础上预防激发感染,并进行器官功能支持,支持方式如下:

  • 氧疗:鼻导管、面罩等;
  • 氧疗无效,则考虑高流量鼻导管氧疗或无创机械通气,若 1-2 小时无改善,则采用气管插管和有创机械通气;
  • 对于严重的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者,建议进行肺复张、俯卧位通气;效果不佳者采用体外膜肺氧合(ECMO)。

(注意:ECMO 属于支撑设备,不属于 “对症治疗”)

(3)其他措施

肠道微生物调节剂有一定预防继发细菌感染的作用;有条件还可进行恢复期血浆治疗、体外血液净化。

心理疏导有助于减轻患者恐惧、焦虑、绝望情绪,有利于康复。

(六)潜在的抗病毒药物

病毒由于无独立行为能力,只能在人体的细胞内生存,因此抗病毒药物对人体细胞肯定也会造成损害;加之病毒突变快、适应快,往往药物还没研究出,病毒就又变了。因此,病毒感染的治疗一直都是个难题。

本次新冠肺炎爆发以来,井喷式的研究论文每两天就会报道 “此药有望治疗新冠!”,这些信息过于分散,不利于理解、查阅,在此我们对近期报道的可能抗新冠肺炎的药物进行了总结。

总体而言,没有新研特效药,传吉报的都是老药新用;此外,没有药目前已证实人体临床有效。这些潜在抗新冠药物分为光谱抗病毒、抗 HIV、免疫增强剂、、中成药等类别,我们其进行了简单归类:

以下几个药物多进入临床 IV 期(瑞德西韦 III 期),再次强调,目前并无任一药物完成抗新冠人类临床并证实有效。

  • 干扰素 -α2b:属于光谱抗病毒药,主要作用为激活细胞表达抗病毒蛋白,干扰病毒复制;同时激活免疫细胞(自然杀伤细胞、巨噬细胞),增强人体免疫功能。
  • 洛匹那韦 / 利托那韦:这是两个药物联用。洛匹那韦属于抗 HIV 药物,阻断 Gag-pol 蛋白酶,抑制 HIV 病毒的组装加工与成熟。利托那韦能够影响洛匹那韦代谢,通过抑制人体药物代谢酶 CYP3A,提高洛匹那韦血药浓度,有助于其发挥药效。
  • 阿比多尔:属于在流感中被证明有用的广谱抗病毒药物,其作用部位是病毒与宿主细胞膜融合部位,通过阻止病毒融合达到抗感效果。此外阿比多尔还能诱导干扰素分泌,发挥免疫调节作用。
  • 奥司他韦:常用于流感治疗,它主要在病毒复制后,从已感染细胞释放出、欲感染下一个细胞的过程中起作用。奥司他韦能够抑制流感病毒释放子代所需的神经氨酸酶,由此抑制病毒扩散。
  • 瑞德西韦:目前关注度最高的药物,具有抑制 RNA 合成酶的作用,该药物此前用于抗埃博拉但效果不够明朗,本次在美国一例 35 岁患者康复过程中,经 “同情用药” 给药后好转迅速,因此 “开绿灯” 在中国快速进行 III 期试验。冠状病毒复制也需要 RNA 合成酶,大家可以期待 4 月揭晓的双盲试验结果。
  • 胸腺肽 a1:前些日子媒体报道了军医援助队伍注射胸腺肽、驰援武汉的新闻,让人感动。胸腺肽其实也是潜在的抗新冠药物,它属于免疫增强剂,能够促进 T 淋巴细胞(人体最强的 “病毒杀手”)成熟,增强干扰素分泌,增强自然杀伤细胞的杀毒性能。

参考文献

[1]Single-cell RNA expression profiling of ACE2, the putative receptor of Wuhan 2019-nCov

Yu Zhao, Zixian Zhao, Yujia Wang, Yueqing Zhou, Yu Ma, Wei Zuo

bioRxiv 2020.01.26.919985; doi: https://doi.org/10.1101/2020.01.26.919985

[2]Hamming, I., Timens, W., Bulthuis, M., Lely, A., Navis, G. and van Goor, H. (2004), Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J. Pathol., 203: 631-637. doi:10.1002/path.1570

[3]Li, F. (2016). Structure, function, and evolution of coronavirus spike proteins. Annual review of virology, 3, 237-261. doi: 10.1146/annurev-virology-110615-042301

[4]How coronavirus compares to flu, Ebola, and other major outbreaks, https://www.nationalgeographic.com/science/2020/02/graphic-coronavirus-compares-flu-ebola-other-major-outbreaks/

[5]CBC NEWs, Get the facts on coronavirus, Dr. Peter Lin.

[6] 国家卫生健康委员会《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》。

[7]《病毒学原理 I——分子生物学》[原著第三版],[美]S. J. Flint,化学工业出版社。