從SARS冠狀病毒探討新型冠狀病毒眼途徑傳播的可能機(jī)制

牛福來(lái)，庫(kù)娜娜，孫 熠

0引言

自2019-12突發(fā)新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)疫情以來(lái)，感染及死亡病例快速上升。了解傳染病的流行病學(xué)特征，控制傳染源、切斷傳播途徑、保護(hù)易感人群是控制疾病傳播的關(guān)鍵措施。2020-01-22，1例感染新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)的醫(yī)務(wù)人員回顧其最早出現(xiàn)的癥狀是結(jié)膜炎，高度懷疑SARS-CoV-2首先由結(jié)膜侵入，由此引起可能通過(guò)眼表組織傳播的推測(cè)，為眼科工作的防護(hù)敲響警鐘，眼科醫(yī)護(hù)人員在眼病的診療過(guò)程中與患者近距離接觸，存在SARS-CoV-2感染的風(fēng)險(xiǎn)。Lu等[1]在Lancet發(fā)表的論文提出SARS-CoV-2有可能先經(jīng)結(jié)膜引起感染。但目前尚缺乏其通過(guò)眼表組織感染的臨床確診病例和實(shí)驗(yàn)室研究證據(jù)。SARS-CoV-2屬于冠狀病毒(coronavirus, CoV)[2]，目前已知有7種CoV可導(dǎo)致人類(lèi)疾病，其中SARS冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV)、 中東呼吸綜合征冠狀病毒 (middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)，包括此次的SARS-CoV-2都具有嚴(yán)重的危害性，可導(dǎo)致重癥肺炎等致死性疾病。已有研究證實(shí)SARS-CoV-2與SARS-CoV同源性極高。因此，了解CoV尤其是SARS-CoV的特點(diǎn)及傳播機(jī)制可能有助于更好地阻斷SARS-CoV-2的傳播。

1 CoV與SARS-CoV-2

1.1流行病學(xué)特征CoV在自然界中廣泛存在，其自然宿主包括家畜、禽類(lèi)、鼠類(lèi)及野生哺乳類(lèi)動(dòng)物等，尤其是有飛翔能力的哺乳動(dòng)物——蝙蝠，是多種CoV的自然儲(chǔ)存宿主，也是病毒擴(kuò)散、傳播及致動(dòng)物或人類(lèi)疾病流行的傳染源[3]。關(guān)于SARS-CoV-2來(lái)源的研究正在展開(kāi)，Zhou等[4]研究發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2在全基因組水平上與云南中華菊頭蝠上檢測(cè)到的蝙蝠冠狀病毒96.2%相同，提示蝙蝠可能是SARS-CoV-2的宿主來(lái)源。Guo等[5]研究發(fā)現(xiàn)蝙蝠和水貂可能是SARS-CoV-2的兩個(gè)潛在宿主，其中水貂可能為中間宿主。而Xiao等[6]、Lam等[7]的研究均表明穿山甲為SARS-CoV-2潛在的中間宿主。

1.2病毒基因組CoV為單鏈RNA病毒，SARS-CoV-2在用于病毒鑒別的7個(gè)保守域與SARS-CoV的氨基酸相似性高達(dá)94.6%，進(jìn)一步提示其與SARS-CoV屬于同一種屬[4]。

1.3病毒形態(tài)學(xué)CoV形態(tài)不規(guī)則，電鏡下形似“皇冠”，直徑約60～220nm[8]。2014年國(guó)際病毒學(xué)分類(lèi)委員會(huì)將CoV科分為4個(gè)屬，即α、β、γ和δ 屬，目前已證實(shí)SARS-CoV-2與SARS-CoV、MERS-CoV、人冠狀病毒HCoV-OC43、人冠狀病毒HCoV-HKU1都屬于β屬冠狀病毒。

1.4致病性CoV的感染步驟包括吸附入侵、基因合成、成熟病毒的包裝和釋放這4個(gè)過(guò)程，其中在病毒吸附入侵的關(guān)鍵步驟是病毒受體的特異性[9-10]。病毒入侵首先必須能夠識(shí)別宿主細(xì)胞，建立一座“橋梁”聯(lián)通彼此，進(jìn)而突破細(xì)胞膜屏障進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。在CoV感染宿主細(xì)胞的過(guò)程中，S蛋白特異性識(shí)別細(xì)胞表面受體并形成復(fù)合物，是決定病毒入侵的關(guān)鍵性因素。研究發(fā)現(xiàn)6種可感染人類(lèi)的CoV存在著不同的特異功能受體[11-12]，人冠狀病毒HCoV-229E的受體為氨肽酶N(APN/CD13)，人冠狀病毒HCoV-OC43的受體為唾液酸(N-乙酰基神經(jīng)氨酸，SAα2.3/6Gal)，近年新發(fā)現(xiàn)的SARS-CoV和人冠狀病毒HCoV-NL63的受體均為血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)，人冠狀病毒HCoV-HKU1的受體尚未查明，而MERS-CoV的受體為二肽基肽酶4(DPP 4)。此前一項(xiàng)研究對(duì)SARS-CoV-2的S蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維建模，評(píng)估其與人類(lèi)ACE2分子相互作用的能力，結(jié)果表明盡管存在氨基酸殘基的替換，但SARS-CoV-2的S蛋白與人ACE2受體仍然具有顯著的結(jié)構(gòu)親和力。Zhou等[13]進(jìn)一步確證了SARS-CoV-2可以通過(guò)細(xì)胞膜表面ACE2受體進(jìn)入細(xì)胞，這與SARS-CoV進(jìn)入細(xì)胞的途徑是一樣的。在此基礎(chǔ)上，Yan等[14]進(jìn)一步解析了完整的ACE2與SARS-CoV-2 受體結(jié)合域(receptor binding domain，RBD)結(jié)合的低溫電子顯微鏡結(jié)構(gòu)。Lan等[15]確定了SARS-CoV-2 S蛋白R(shí)BD與細(xì)胞受體ACE2結(jié)合的晶體結(jié)構(gòu)。ACE2廣泛分布于人體各種組織中，在人結(jié)膜、角膜組織中均有表達(dá)[16]，這為SARS-CoV-2可通過(guò)眼表組織感染提供了一定的理論依據(jù)。

1.5病理特征2020-01-27，Xu等[17]對(duì)1例COVID-19死亡患者進(jìn)行了病理解剖，對(duì)提取的肺、肝、心臟組織檢查顯示雙側(cè)彌漫性肺泡損傷伴纖維黏液性滲出，雙肺出現(xiàn)了急性呼吸窘迫綜合征表現(xiàn)，肺間質(zhì)內(nèi)可見(jiàn)以淋巴細(xì)胞為主的單個(gè)核細(xì)胞炎性浸潤(rùn)。肺泡細(xì)胞表現(xiàn)出病毒性細(xì)胞病變樣改變。SARS-CoV-2的病理特征與SARS和MERS-CoV感染中的病理特征非常相似。這一病理結(jié)果為COVID-19的發(fā)病機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，也為臨床治療提供了一定的治療依據(jù)。

2 SARS-CoV與眼途徑傳播的研究

對(duì)SARS患者的研究表明，SARS-CoV通過(guò)直接或間接接觸眼睛、鼻腔或口腔黏膜傳播[18-19]。眼睛和體液接觸以及未配戴護(hù)目鏡都是導(dǎo)致SARS-CoV由患者向健康人群傳播風(fēng)險(xiǎn)增加的原因，提示無(wú)眼部防護(hù)條件下SARS-CoV眼途徑傳播的可能[20]。Tong 等[21]采集4例SARS患者流經(jīng)結(jié)膜囊和淚道的生理鹽水樣本，應(yīng)用RT-PCR技術(shù)在其中2例樣本中檢測(cè)出SARS-CoV陽(yáng)性結(jié)果，而4例患者的鼻咽拭子標(biāo)本均未檢測(cè)出SARS-CoV，提示SARS-CoV可感染眼球結(jié)膜和淚道黏膜組織。Loon等[22]對(duì)新加坡的36例SARS疑似患者的淚液行PCR檢測(cè)，其中3例確診患者淚液中可檢出SARS-CoV，提示在疾病早期通過(guò)簡(jiǎn)單、重復(fù)獲得的淚液標(biāo)本中檢測(cè)SARS-CoV可能是重要的診斷方式。

據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，淚液是傳播SARS-CoV的體液之一，直接與患者結(jié)膜表面接觸的不同儀器的使用可能是疾病傳播的途徑和來(lái)源[23]。同時(shí)，加拿大疾控中心建議醫(yī)務(wù)人員應(yīng)當(dāng)配戴護(hù)目鏡、N95或更高級(jí)別口罩、橡膠手套等阻斷SARS-CoV的傳播，以降低醫(yī)務(wù)人員感染的風(fēng)險(xiǎn)[24]。

武漢病毒研究所Zhou等[13]研究表明SARS-CoV-2與SARS-CoV基因組有79.5%的相似性，在用于病毒鑒別的7個(gè)保守域與SARS-CoV的氨基酸相似性高達(dá)94.6%。國(guó)際病毒分類(lèi)委員會(huì)的冠狀病毒研究小組認(rèn)為SARS-CoV-2與SARS-CoV為同一類(lèi)冠狀病毒，將其病原體命名為SARS-CoV-2，研究SARS-CoV對(duì)人類(lèi)的侵入和傳播的方式在COVID-19的防控中具有重要借鑒意義。

美國(guó)國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所疫苗研究中心通過(guò)低溫電子顯微鏡構(gòu)建了SARS-CoV-2 S蛋白的預(yù)融合構(gòu)架是三個(gè)聚體，發(fā)現(xiàn)每個(gè)單位上都有細(xì)胞受體結(jié)合點(diǎn)位，對(duì)比SARS-CoV-2與SARS-CoV的S蛋白發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2和ACE2的結(jié)合力是SARS-CoV的10～20倍[25]。

3 SARS-CoV-2眼途徑傳播可能機(jī)制與防護(hù)措施

SARS-CoV-2的傳播途徑尚未完全確定，目前公認(rèn)的傳播途徑是飛沫傳播和接觸傳播。Holshue等[26]研究發(fā)現(xiàn)COVID-19患者的糞便中檢測(cè)出SARS-CoV-2核酸陽(yáng)性，這提示SARS-CoV-2可能具有糞口傳播性。2020-02-08，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心專(zhuān)家提出氣溶膠傳播可能也是一種新的傳播途徑。Lu等[27]在Lancet發(fā)表的通訊論文認(rèn)為SARS-CoV-2通過(guò)眼睛的傳播被忽略了, 所有檢查可疑病例的眼科醫(yī)生都應(yīng)戴防護(hù)眼鏡。基于SARS-CoV-2的傳播途徑及SARS-CoV眼途徑傳播的研究推測(cè)SARS-CoV-2眼途徑傳播的可能機(jī)制如下：(1)人眼角結(jié)膜等組織大部分暴露于外界，容易受到外界環(huán)境的刺激和微生物感染而致病。病毒可通過(guò)飛沫、氣溶膠、接觸等直接污染角結(jié)膜組織，SARS-CoV-2的S蛋白與角結(jié)膜ACE2受體結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞引起感染。Zhou等[28]對(duì)67例確診或疑似COVID-19病例進(jìn)行了回顧性分析，對(duì)患者的鼻咽和結(jié)膜拭子進(jìn)行RT-PCR檢測(cè)，67例病例中1例結(jié)膜囊測(cè)試陽(yáng)性、2例為可疑陽(yáng)性，但3例患者均無(wú)眼部癥狀，僅有的1例以結(jié)膜炎為首發(fā)癥狀的COVID-19患者結(jié)膜囊測(cè)試為陰性。Xia等[29]選擇了30例確診的COVID-19患者。該研究發(fā)現(xiàn)只有1例結(jié)膜炎患者的淚液和結(jié)膜分泌物樣品出現(xiàn)SARS-CoV-2陽(yáng)性結(jié)果， 其他樣品均為陰性。Sun等[30]對(duì)102例COVID-19臨床確診患者進(jìn)行SARS-CoV-2核酸篩查，72例患者核酸陽(yáng)性，其中2例患者具有結(jié)膜炎表現(xiàn)，1例患者結(jié)膜囊分泌物SARS-CoV-2核酸呈陽(yáng)性。葉婭等[31]在30例確診COVID-19患者中發(fā)現(xiàn)3例患者合并結(jié)膜炎，其中1例以雙眼結(jié)膜炎為首發(fā)癥狀，5d后發(fā)生呼吸道癥狀并確診為COVID-19，另2例確診為COVID-19，隔離治療期間發(fā)生雙眼結(jié)膜炎。另27例確診的輕中度COVID-19中有2例結(jié)膜囊拭子病毒核酸檢測(cè)陽(yáng)性，但并未發(fā)生結(jié)膜炎。目前以結(jié)膜炎為首發(fā)癥狀的COVID-19患者并不多見(jiàn)，且缺乏大樣本的臨床研究，SARS-CoV-2是否能夠經(jīng)眼表組織進(jìn)行傳播，還需要大量的臨床數(shù)據(jù)分析以提供循證證據(jù)。(2)同時(shí)需引起關(guān)注的是，據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告淚液是傳播SARS-CoV的體液之一，直接與患者角結(jié)膜接觸的各種儀器的使用也可能是疾病傳播的途徑和來(lái)源。目前雖然無(wú)足夠SARS-CoV-2經(jīng)淚液傳播的證據(jù)，但在眼科進(jìn)行專(zhuān)科檢查(裂隙燈、直接檢眼鏡等)、專(zhuān)業(yè)操作(結(jié)膜下注射、淚道沖洗等)及專(zhuān)業(yè)手術(shù)(各類(lèi)眼部手術(shù))時(shí)需嚴(yán)格做好個(gè)人防護(hù)。

近日，《新型冠狀病毒肺炎診療方案(第六版)》增加了“在相對(duì)封閉的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能”[32]。尤其在醫(yī)院、輪船等病毒濃度較高的環(huán)境中，病毒經(jīng)氣溶膠傳播風(fēng)險(xiǎn)極大，這也可能成為眼表組織感染的高危因素之一。根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)對(duì)醫(yī)院不同區(qū)域的防護(hù)建議應(yīng)統(tǒng)籌設(shè)置診室，避免聚集，保持良好通風(fēng)條件。 1991年華盛頓大學(xué)眼科中心的一項(xiàng)研究表明[33]：非接觸眼壓計(jì)測(cè)量眼壓的瞬間，眼表淚液在氣壓的沖擊下可形成大片氣溶膠粒子，且這些氣溶膠粒子隨著測(cè)量次數(shù)持續(xù)增加，在儀器半封閉狀態(tài)下，測(cè)量口附近濃度持續(xù)增加，存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。眼科醫(yī)生應(yīng)在每例患者檢查結(jié)束后對(duì)儀器進(jìn)行嚴(yán)格消毒，同時(shí)延長(zhǎng)下一患者檢查時(shí)間間隔，降低交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。

目前認(rèn)為SARS-CoV-2感染是S蛋白與人ACE2受體結(jié)合引起，ACE2受體廣泛分布于人體各種組織中，氣管、支氣管、咽喉、鼻旁竇、鼻淚管上皮、淚小管上皮等均有分布，其中肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的ACE活性最高[34]，呼吸道感染是SARS-CoV-2的主要感染方式。眼和呼吸道作為鄰近器官，呼吸道作為門(mén)戶(hù)發(fā)生感染后，病毒可能通過(guò)眼-鼻淚管系統(tǒng)-呼吸道之間的解剖學(xué)橋梁感染眼表組織[35]?；谘?鼻淚管系統(tǒng)-呼吸道的解剖學(xué)基礎(chǔ)，且淚液有可能作為病毒傳播的媒介，人眼是病原體感染的首發(fā)部位還是其它部位感染的并發(fā)癥尚無(wú)法定論。 另外，除病毒感染引起眼表組織炎癥之外，疫情期間，防護(hù)工作引起的眼部疾病也需引起重視。金明等[36]對(duì)SARS 118例235眼患者患病期間引起的眼病及眼部表現(xiàn)進(jìn)行首發(fā)癥狀問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)77眼(32.7 %)首發(fā)癥狀為干澀、畏光、流淚、疼痛、視物模糊，187眼(79.5%)有眼部刺激的續(xù)發(fā)癥狀。共有35例SARS患者繼發(fā)不同眼病，以慢性結(jié)膜炎和電光性眼炎患者居多?；瘜W(xué)消毒劑及紫外線(xiàn)等使用不當(dāng)是引起結(jié)膜炎和角膜炎的主要原因，SARS首發(fā)、續(xù)發(fā)眼部表現(xiàn)及繼發(fā)性眼病與SARS發(fā)病無(wú)明顯相關(guān)性。提醒我們?cè)谝咔榉揽剡^(guò)程中需規(guī)范使用化學(xué)消毒劑及紫外線(xiàn)照射燈等，做好個(gè)人防護(hù)。

目前，SARS-CoV-2的傳播方式以及是否能夠經(jīng)眼表組織進(jìn)行傳播尚無(wú)法證實(shí)，眼表組織可能是病毒入侵人體的門(mén)戶(hù)，也可能繼發(fā)于其它部位發(fā)生感染，仍需大量的臨床研究提供循證醫(yī)學(xué)證據(jù)[37]。綜述冠狀病毒尤其是SARS-CoV引起眼途徑傳播的文獻(xiàn)，可以為我們?cè)贑OVID-19的防控工作中提供借鑒。眼科雖不是COVID-19防控的一線(xiàn)科室，但醫(yī)護(hù)人員在診療過(guò)程中存在病毒感染的多重風(fēng)險(xiǎn)，眼病的發(fā)生仍不容忽視[38]。此外，應(yīng)重視防控過(guò)程中避免消毒劑及紫外線(xiàn)等引起的眼部損傷，同時(shí)需與其它類(lèi)型眼表炎癥做出鑒別[39]。根據(jù)已知的病毒的傳播方式以及眼部的解剖學(xué)基礎(chǔ)，眼科醫(yī)護(hù)人員從個(gè)人防護(hù)、眼科門(mén)診防控管理、眼科病房防控管理以及眼科器械清潔消毒等方面需嚴(yán)格遵守相關(guān)制度[40-41]。