人與動(dòng)物源冠狀病毒的流行病學(xué)特征

龔振華，張?jiān)葡?，王曉穎，牟瑞營

（1.中國動(dòng)物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心，山東青島 266032；2.臨朐縣職業(yè)教育中心，山東臨朐 262600；3.臨朐縣畜牧局，山東臨朐 262600）

2011年國際病毒分類委員會(huì)第九次病毒分類報(bào)告將冠狀病毒科分為冠狀病毒亞科（Coronavirinae）和凸隆病毒亞科（Torovirinae）。通常所指的冠狀病毒，即感染人、畜和禽類的冠狀病毒，屬冠狀病毒亞科[1]。冠狀病毒亞科又被劃分成α、β、γ 3個(gè)屬[1]。Patrick等[2]報(bào)道存在新的δ屬冠狀病毒，但該δ屬冠狀病毒的分類與命名還有待于國際病毒分類委員會(huì)進(jìn)一步確認(rèn)。近年來，由冠狀病毒感染引發(fā)人、畜和禽類暴發(fā)消化道、呼吸道疾病，引起了全社會(huì)高度關(guān)注[3]。本文就主要的人和動(dòng)物源冠狀病毒的流行病學(xué)特征進(jìn)行綜述，以期為冠狀病毒防控提供參考。

1 總體流行特征

到目前為止，只發(fā)現(xiàn)冠狀病毒感染脊椎動(dòng)物，主要感染人類、鳥類和其他哺乳動(dòng)物[1]。

冠狀病毒主要感染機(jī)體上皮細(xì)胞，所引起的臨床癥狀包括呼吸道、消化道等疾病。這些疾病可能是急性，也可能隨著病毒在機(jī)體內(nèi)長期存在變?yōu)槁曰螂[性感染[1]。冠狀病毒的感染性與病毒本身的致病性有關(guān)，有些病毒感染輕微，通常無癥狀，然而一些冠狀病毒會(huì)引起嚴(yán)重甚至致命的疾病[1]。

冠狀病毒可通過空氣和載體傳播。感染冠狀病毒的宿主，可通過排泄物、污染物和呼吸道傳播病毒，其他生物媒介一般不傳播該病毒[1]。

α屬和β屬冠狀病毒多感染畜類和人，γ屬冠狀病毒多感染禽類[1]，δ屬冠狀病毒發(fā)現(xiàn)于豬和禽類[2]。目前還發(fā)現(xiàn)，人群和蝙蝠類既有α屬冠狀病毒感染，也有β屬冠狀病毒感染[1]。

2 禽源冠狀病毒

2.1 雞傳染性支氣管炎病毒（infectious bronchitis virus，IBV）

IBV為γ屬冠狀病毒，主要感染雞，是商品蛋雞和肉雞的一個(gè)重要病原體[4]。IBV流行可以追溯到1930年。1930年，美國北達(dá)科他州首先報(bào)道雞傳染性支氣管炎臨診癥狀，Schalm于1936年確定該病病因?qū)W，Beaudette和Hudson于1937年首次在雞胚上培養(yǎng)該病毒[5]。

起初發(fā)現(xiàn)IBV主要引起雛雞呼吸道疾病，后來發(fā)現(xiàn)該病毒在育成雞和產(chǎn)蛋雞群也普遍存在，發(fā)病雞不僅出現(xiàn)典型的呼吸道癥狀，還出現(xiàn)腎臟病變和產(chǎn)蛋雞群產(chǎn)蛋量下降[5]。

IBV毒株間普遍存在抗原性變異，以特定血清型IBV毒株制備的疫苗，很少或不能完全保護(hù)不同抗原性毒株[4]。盡管IBV在全球范圍內(nèi)廣泛分布，但到目前為止，仍沒有一個(gè)一致的血清學(xué)分類系統(tǒng)[5]。近年來，Keeler等[6]和Jackwood等[7]采用基因型特異性RT-PCR，鑒定IBV的Massachusetts（Mass）、Connecticut、Arkansas、DE/072/92和California等基因型，以此表示IBV毒株之間的相關(guān)性和差異性。

IBV在國內(nèi)呈地方性流行，病毒檢出率高，多屬于LX4型毒株。呂紅超等[8]報(bào)道，2016年近2 000份來自全國各地的禽病料IBV檢出率占總樣品數(shù)的10.67%。尤永君等[9]對(duì)2010—2013年國內(nèi)IBV分離株S1基因分子特性分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)IBV分離株主要屬于LX4型，占比90%。宋新宇等[10]對(duì)2012—2014年國內(nèi)IBV的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，LX4（QX）型毒株已經(jīng)成為國內(nèi)主要流行基因型，占比為75.06%，其次是Mass型，占比為5.03%。Zhao等[11]對(duì)國內(nèi)在1995—2015年分離的110株IBV毒株進(jìn)行全基因組序列和S1基因序列遺傳進(jìn)化分析，發(fā)現(xiàn)它們均屬于LX4型毒株；而且1995—2005年分離株和部分2006年分離株同屬于一個(gè)亞分支，其余2006年分離株和2007—2015年分離株屬于另一個(gè)亞分支。

2.2 火雞冠狀病毒（turkey coronavirus，TCV）

火雞冠狀病毒屬于γ-冠狀病毒[1]，引起火雞藍(lán)冠?。╞lue comb）。該病是火雞的一種急性、高度傳染性疾病，主要侵害7～28日齡雛火雞，臨床上以食欲不振、羽毛蓬亂、劇烈腹瀉、體重降低、發(fā)育受阻甚至停止生長為特征[5]。該病1951年始發(fā)于美國[12]，1951—1971年在Minnesota州大規(guī)模流行[5]。此后，加拿大和澳大利亞也有該病流行的報(bào)道[13]。近年來，藍(lán)冠病在美國Indiana等地連續(xù)暴發(fā)，導(dǎo)致感染火雞生長緩慢，飼料報(bào)酬降低，造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失[14]。

2003年，楊仉生等[15]從國內(nèi)某火雞場的發(fā)病火雞中分離到火雞冠狀病毒，為國內(nèi)首例。該病毒以侵害15～25日齡雛火雞為主，主要表現(xiàn)為腹瀉，十二指腸、直腸充血和出血，盲腸腫大，腸道內(nèi)充滿黃綠色內(nèi)容物，死亡率為10%～20%。

3 畜源冠狀病毒

3.1 豬流行性腹瀉病毒（porcine epidemic diarrhea virus，PEDV）

PEDV屬于α-冠狀病毒[1]，1978年首次在英國被鑒定出來[16]，之后30年由其引起的豬流行性腹瀉在全球零星暴發(fā)[17]。然而2010年以來，該病卷土重來，2013年4月美國發(fā)現(xiàn)PEDV變異株，隨后蔓延全國，至2014年6月，已有30個(gè)州的實(shí)驗(yàn)室在7 250個(gè)豬群中檢測到陽性病例。調(diào)查顯示，PEDV出現(xiàn)后的1年內(nèi)，已經(jīng)造成美國400～500萬頭仔豬死亡[18]。2014年6月，美國農(nóng)業(yè)部發(fā)布聯(lián)邦政府令，要求報(bào)告所有PEDV感染病例，以隨時(shí)查閱美國該病的流行情況。在德國北部，2014年出現(xiàn)了豬流行性腹瀉的急性暴發(fā)，同年夏天在烏克蘭也暴發(fā)了豬流行性腹瀉，仔豬死亡率接近100%[19]。在日本，2013年于九州第1次發(fā)現(xiàn)PEDV感染，2個(gè)月后農(nóng)場發(fā)病率達(dá)19.5%。2013年末開始，韓國的豬流行性腹瀉疫情顯著增加，并迅速席卷全國[20]。通過病毒基因相似性的推斷，PEDV在全球可能存在循環(huán)傳播[21]。

2010年以后，國內(nèi)暴發(fā)了嚴(yán)重的PEDV感染，其毒株發(fā)生了強(qiáng)毒變異，7日齡內(nèi)仔豬致死率高達(dá)60%～100%[22]。其 中，2011—2013年，廣西34個(gè)縣144個(gè)豬場216份病料PEDV陽性率為27.78%[23]，福建128份病料的陽性率為67.97%[24]，安徽37個(gè)規(guī)?；i場186份病料的陽性率為59.1%[25]，廣東102個(gè)養(yǎng)殖場236份病料的陽性率為33.05%[26]，北京1 201份病料的陽性率為4.66%[27]。2014—2016年，東北地區(qū)88個(gè)豬場264份病料的PEDV陽性率為74.62%[28]，山東3 035份病料的陽性率為67.49%，第4季度高達(dá)88.57%[29]。

3.2 豬傳染性胃腸炎病毒（transmissible gastroenteritis virus，TGEV）

TGEV屬于α-冠狀病毒，可以導(dǎo)致豬小腸發(fā)生急性感染，很少引起成年病豬死亡，但新生仔豬的發(fā)病率和死亡率卻很高[1]。1946年，Dogie和Hutchings首次報(bào)道美國發(fā)生該??；1958年，Garw等也報(bào)道英國發(fā)生該病[30]。TGEV在英國流行30年之久。1960—1970年，豬傳染性胃腸炎在英國呈流行性發(fā)生，每隔幾年該國豬群中即出現(xiàn)一次大的流行，然而1970年后，除少數(shù)農(nóng)場外，很少見有此病流行[30]。

自2006年以后的近10年中，國內(nèi)在四川、福建、吉林、陜西、甘肅、黑龍江、江蘇、山東、遼寧、河北等10個(gè)省共分離鑒定出17株TGEV毒株，強(qiáng)毒株的感染由中部地區(qū)向東部沿海以及北方地區(qū)逐步擴(kuò)散，現(xiàn)在國內(nèi)大部分養(yǎng)豬密集地區(qū)均已有TGEV感染[31]。

豬呼吸道冠狀病毒（PRCV）是TGEV的3個(gè)基因缺失的突變株，相當(dāng)于TGEV的天然弱毒疫苗株，因其流行，使豬傳染性胃腸炎的發(fā)生趨于下降趨勢[32]。

3.3 豬德爾塔冠狀病毒（porcine deltacoronavirus，PDCoV）

PDCoV屬于δ-冠狀病毒，是2012年新發(fā)現(xiàn)的一種感染豬的冠狀病毒[2]。2012年Woo等[2]首次在香港從豬腹瀉豬糞便中檢測到PDCoV，在169份樣品中有17份樣品為PDCoV陽性。2014年初，美國俄亥俄州的豬場暴發(fā)大面積的仔豬流行性腹瀉，腹瀉癥狀以嘔吐、水樣腹瀉、脫水和食欲下降為基本特征，經(jīng)檢測為PDCoV陽性[33]。隨后，在美國的主要養(yǎng)豬地區(qū)也相繼檢測到了該新型豬冠狀病毒[34]。在韓國、加拿大豬只糞便樣品中，也檢測到了PDCoV[35]。至今該病已經(jīng)蔓延至美國20多個(gè)地區(qū)[36]。

國內(nèi)于2014年首次報(bào)道檢測到該病毒，迄今多個(gè)省市已檢測到PDCoV感染[37-38]。張帆帆等[39]對(duì)2012—2015年從江西省各地區(qū)采集的腹瀉母豬糞便及腹瀉仔豬糞便、小腸組織樣品進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)PDCoV陽性率為31.33%（78/249）。Zhai等[40]報(bào)道，采自廣東和海南樣品的PDCoV陽性率為1.28%（5/390）。

3.4 犬冠狀病毒（canine coronavirus，CCV）

CCV屬于α-冠狀病毒[41]，引起犬傳染性腸炎，導(dǎo)致犬輕重不一的腹瀉，是對(duì)犬危害較大的一種病原體。所有年齡的犬都可感染CCV，但是幼犬更易感染并且發(fā)生臨床癥狀。1971年Binn等[42]最初報(bào)道CCV在德國軍犬中流行。1978年幾乎全美發(fā)生了與CCV有關(guān)的犬傳染性腹瀉，在一個(gè)較大范圍的調(diào)查中，正常犬CCV的陽性率達(dá)45%，腹瀉犬陽性率達(dá)61%，在對(duì)患胃腸炎的寵物犬的糞便檢測中，發(fā)現(xiàn)19.5%為CCV陽性[43]。日本腹瀉犬曾分離到8個(gè)CCV毒株，試驗(yàn)證明這些毒株在抗原性方面有很大差異，接種SPF犬發(fā)現(xiàn)致病性也不相同[44]。目前CCV已確定了兩個(gè)基因型，即CCV-Ⅰ和CCV-Ⅱ。一般情況下，CCV會(huì)合并感染犬的其他病原體，造成病情加重，然而幾年前報(bào)道了一種能夠造成犬全身性疾病、致死率很高的變異CCV-Ⅱ強(qiáng)毒株，即泛嗜性犬冠狀病毒（CB/05毒株）[45]。

3.5 犬呼吸道冠狀病毒（canine respiratory coronavirus，CRCoV）

CRCoV為β-冠狀病毒[1]，單純感染造成的危害不大，但容易伴隨繼發(fā)感染，對(duì)動(dòng)物健康造成較大危害。CRCoV于2003年被Erles等[46]首次在英國發(fā)現(xiàn)，此后在世界各國廣泛流行[47]。

3.6 牛冠狀病毒（bovine coronavirus，BCoV）

BCoV為β-冠狀病毒[1]，是導(dǎo)致牛消化道和呼吸道疾病的主要病原。自1973年美國Brian等[48]首次報(bào)道該病原以來，BCoV已在世界范圍內(nèi)廣泛分布，在許多國家和地區(qū)牛群中流行。2019年楊海峰等[49]報(bào)道，國內(nèi)14個(gè)省共計(jì)176份犢牛樣品中BCoV陽性38份，陽性率為21.59%，其中采自黑龍江的病料中，BCoV檢出率最高達(dá)70%。

3.7 馬冠狀病毒（equine corona virus，ECV）

ECV為β-冠狀病毒[1]。1975年美國發(fā)生40多例新生幼駒的傳染性疾病，以水樣腹瀉、發(fā)燒和淋巴組織病變?yōu)樘卣?，最后證明該病是由ECV感染所致[50]。1983年Huang等[51]又從具有嚴(yán)重腹瀉的病馬體內(nèi)分離到ECV。目前，國內(nèi)還沒有ECV感染病例的報(bào)道。

4 人源冠狀病毒

2014年，董曉春等[52]報(bào)道有6種能感染人的冠狀病毒，其中HCoV-229E和HCoV-NL63為α-冠狀病毒，HCoV-OC43、HCoV-HKU1、嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒（SARS-CoV）和中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）為β-冠狀病毒。加上最近發(fā)現(xiàn)的引起新型冠狀病毒肺炎（novel coronavirus pneumonia，NCP）的病毒2019-nCoV[53]，目前能感染人的冠狀病毒至少有7種。

1965年，英國普通感冒研究所Tyrrell等[54]首次采用人胚氣管培養(yǎng)方法，從普通感冒患者鼻洗液中分離出HCoV-229E；1967年，美國Mcintosh等[55]采用人胚氣管培養(yǎng)方法，從普通感冒患者分離HCoV-OC43。這2種病毒均為早期發(fā)現(xiàn)的人源冠狀病毒，但二者屬于不同的冠狀病毒屬。這2種病毒臨床上僅引起人普通的感冒癥狀，被認(rèn)為是對(duì)人相對(duì)無害的呼吸道病原體。

2003年1月，荷蘭發(fā)現(xiàn)HCoV-NL63，患兒臨床表現(xiàn)為支氣管炎、結(jié)膜炎和發(fā)熱，胸部X線片顯示為典型的細(xì)支氣管炎特征[56]。大約1年之后，美國耶魯大學(xué)學(xué)者用冠狀病毒通用引物，以PCR方法從病人樣本中也發(fā)現(xiàn)了該病毒[57]。

2005年初，我國香港發(fā)現(xiàn)HCoV-HKU1，患者表現(xiàn)發(fā)熱且有排痰性咳嗽[58]。

嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥（severe acute respiratory syndrome，SARS）由β-冠狀病毒SARS-CoV引起[1]。SARS于2003年在我國廣東首先被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)歷了2個(gè)多月的始發(fā)期后，擴(kuò)散到國內(nèi)24個(gè)省、自治區(qū)、市，并波及全球32個(gè)國家和地區(qū)，共造成8 422人發(fā)病，916人死亡[59]。

2012年MERS-CoV首次在中東地區(qū)被發(fā)現(xiàn)，隨后傳播至歐洲、非洲、亞洲和北美洲20多個(gè)國家。截止到2016年2月，WHO共報(bào)告MERS-CoV實(shí)驗(yàn)室確診病例1 638人，其中死亡587人，病死率達(dá)36%[60]。韓國1名MERS病例經(jīng)過香港進(jìn)入我國廣東，這是我國出現(xiàn)的首例輸人性MERS病例[60]。

2019年底和2020年初，我國湖北省武漢市華南海鮮批發(fā)市場（華南海鮮城食品市場）報(bào)告了多例人類新型冠狀病毒感染病例[61]。該病被WHO正式命名為“新型冠狀病毒肺炎”，引起該病的新型冠狀病毒被WHO正式命名為“2019-nCoV”。2020年1月13日、16日和21日，泰國、日本和韓國分別檢測到人感染2019-nCoV[61]。

張素粉等[62]對(duì)2012—2015年廣州市發(fā)熱呼吸道感染患者中人源冠狀病毒（HCoV）及亞型進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果收集的5 519份拭子樣品中，HCoV陽性病例174份，檢出率為3.15%，其中HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63和HCoV-HKU1檢出分別為32例（0.58%）、92例（1.67%）、30例（0.54%）和19例（0.34%），HCoV-HKU1和HCoV-OC43同時(shí)感染1例，未檢測到SARS和MERS病毒。拋開2019-nCoV，這一結(jié)果可潛在說明其他6種人源冠狀病毒國內(nèi)當(dāng)前的流行狀況。

5 冠狀病毒的變異與跨種屬感染

除了前面詳述的數(shù)種禽源、畜源和人源冠狀病毒，冠狀病毒還見于鴨、鵝、鴿、鶯、鸚鵡、畫眉鳥、蝙蝠類、鼠類、貓科動(dòng)物[1]。韓文芳等[63]曾報(bào)道國內(nèi)鴨冠狀病毒性腸炎。該病于1988年1—2月首發(fā)于我國云南省昆明海埂養(yǎng)鴨場，3批幼鴨暴發(fā)急性腹瀉傳染病，死亡3 000多羽。由此可見，冠狀病毒是在脊椎動(dòng)物間廣泛存在的一類病毒。

盡管冠狀病毒種類繁多，存在廣泛，但通常對(duì)其天然宿主的受體親和性最高，對(duì)于感染宿主有明顯的種屬特異性[64]。冠狀病毒表面棘突（spike）蛋白（即S蛋白）與宿主細(xì)胞受體的特異性結(jié)合是冠狀病毒侵入宿主細(xì)胞的關(guān)鍵，也決定了病毒感染的組織嗜性和宿主范圍[65]。在自然演化中，一些冠狀病毒毒株由于S蛋白基因變異而改變病毒細(xì)胞嗜性及組織易感性，進(jìn)而獲得感染新宿主的能力，即發(fā)生跨宿主感染[65]。這種因變異致冠狀病毒跨種屬感染帶來的危害，有例可尋。例如從人類分離的MERS-CoV與從沙特的蝙蝠和單峰駝分離的MERS-CoV基因序列十分接近，證明人類MERSCoV很可能是由蝙蝠和單峰駝轉(zhuǎn)移到人后發(fā)生突變產(chǎn)生的[66]。犬呼吸道冠狀病毒4182株與牛冠狀病毒相比，在S基因的下游有一編碼非結(jié)構(gòu)蛋白的區(qū)域發(fā)生了突變，用8.8 ku的非結(jié)構(gòu)蛋白近似代替了牛冠狀病毒上分子質(zhì)量為4.9和4.8 ku的2個(gè)蛋白；基于牛冠狀病毒和犬呼吸道冠狀病毒的高度相似性，有學(xué)者用牛冠狀病毒對(duì)犬進(jìn)行攻毒，發(fā)現(xiàn)其對(duì)犬也有感染性，這些小突變的產(chǎn)生可能是高度相似病毒能在同一宿主內(nèi)存在的原因[67]。這一發(fā)現(xiàn)在一定程度上支持了犬呼吸道冠狀病毒是牛冠狀病毒從牛轉(zhuǎn)移到犬之后發(fā)生突變而產(chǎn)生的說法。

冠狀病毒是最大的RNA病毒，其基因變異表現(xiàn)為基因點(diǎn)突變和基因重組。冠狀病毒RNA的復(fù)制頻率很高，其高復(fù)制率和高突變率有利于病毒適應(yīng)環(huán)境的選擇壓力和逃避宿主的免疫清除[68]。突變的產(chǎn)生和積累，尤其是棘突蛋白某些位點(diǎn)的突變可能導(dǎo)致病毒識(shí)別受體改變，從而產(chǎn)生跨宿主感染[69]。

基因重組是冠狀病毒變異的主要方式，而冠狀病毒增殖過程中的任意mRNA都可能作為RNA的模板鏈，因此在病毒復(fù)制過程中，常發(fā)生基因組或亞基因組之間的重組或基因轉(zhuǎn)移，因而極大增加了病毒RNA重組的概率[70]，例如SARS-CoV基因組同時(shí)存在α、β、γ屬冠狀病毒重組的痕跡，在SARS-CoV基因組ORFlab和棘突蛋白基因上有7處可能發(fā)生過同源重組[71]。

由于自然界中冠狀病毒感染非常普遍，自然宿主分布廣泛，且感染通常呈隱性，一般不引起嚴(yán)重疾病，所以病毒感染宿主后，可在體內(nèi)持續(xù)存在，表現(xiàn)為長期帶毒[72]。因此，在感染動(dòng)物體內(nèi)冠狀病毒的基因組會(huì)持續(xù)復(fù)制、突變、重組，不斷變異，導(dǎo)致存在很多病毒準(zhǔn)種[73]。通過自然或人為接觸，共感染宿主體內(nèi)所攜帶的不同來源病毒，在復(fù)制時(shí)采用相似的識(shí)別先導(dǎo)序列，具有共同的重組信號(hào)序列特征，彼此間更易發(fā)生重組，產(chǎn)生新變異株[74]。歐洲的流行病學(xué)調(diào)查顯示，在犬群中有豬冠狀病毒流行，且已產(chǎn)生兩者的重組毒株[75]。又比如，IBV目前在全球范圍內(nèi)廣泛分布，不同毒株引起的臨床癥狀多樣，包括典型的呼吸道癥狀、腎臟病變和產(chǎn)蛋量下降等，但目前IBV仍沒有一個(gè)一致的血清學(xué)分類系統(tǒng)[5]，毒株間普遍存在抗原性變異[4]。這些例子也說明了冠狀病毒的多樣性可能是由于基因變異導(dǎo)致的。