冠狀病毒眼部感染及檢測

楊 琴，蘭長駿，廖 萱

自嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)感染爆發(fā)以來，冠狀病毒病原體研究和宿主生物鑒定一直是醫(yī)學(xué)界的重要任務(wù)。2019年出現(xiàn)的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)傳染性和致病能力更強(qiáng)，迅速引起了全球的關(guān)注。目前已有臨床報(bào)道冠狀病毒感染患者可出現(xiàn)以結(jié)膜炎為主的眼部感染癥狀，并提出將眼部核酸檢測等作為病毒早期鑒定的輔助手段。本文綜述冠狀病毒的眼部感染及其檢測相關(guān)進(jìn)展，以期為冠狀病毒的進(jìn)一步研究和防護(hù)提供參考。

0 引言

冠狀病毒(coronavirus，CoVs)隸屬冠狀病毒科，包括α冠狀病毒、β冠狀病毒、γ冠狀病毒和δ冠狀病毒4種，是一種陽性的單鏈RNA病毒，編碼非結(jié)構(gòu)蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白，包括棘突蛋白(spike，S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣殼蛋白(N)，突變率高于大部分DNA病毒。冠狀病毒能夠引起人類和其他哺乳動(dòng)物、魚類以及鳥類等多種宿主產(chǎn)生嚴(yán)重呼吸道、腸道和全身感染。人類冠狀病毒(human coronavirus，HCoV)是一類可以跨物種屏障進(jìn)行感染的病毒，在2019年出現(xiàn)的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)之前，已被鑒定的人類冠狀病毒有6種，包括HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)[1]。其具有基因組核苷酸替換率和重組率高的特征，每個(gè)位點(diǎn)每年約產(chǎn)生10-4個(gè)核苷酸替換，每個(gè)復(fù)制周期都會(huì)出現(xiàn)突變，被認(rèn)為是變異最快的病毒之一[2]。SARS-CoV-2的基因組特征與MERS-CoV或SARS-CoV明顯不同，有關(guān)SARS-CoV-2基因組對(duì)比分析的結(jié)果表明，基因組內(nèi)的變異性相對(duì)較低，但病毒群中仍有變異性較高的核苷酸位點(diǎn)，這對(duì)病毒檢測結(jié)果產(chǎn)生一定影響[3]。

由病毒等誘發(fā)的呼吸道感染是世界范圍內(nèi)人類最常見的疾病之一。近20a來，先后出現(xiàn)SARS-CoV、MERS-CoV以及新近出現(xiàn)的SARS-CoV-2在全球爆發(fā)流行，可導(dǎo)致的死亡率高達(dá)10%～35%[2，4]。SARS-CoV-2的感染率和致死率已嚴(yán)重威脅人類健康，世界衛(wèi)生組織已將SARS-CoV-2感染引起的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情視為國際關(guān)注的公共衛(wèi)生緊急事件[5]。自疫情爆發(fā)以來，臨床上相繼報(bào)道了部分伴有眼部表現(xiàn)的COVID-19病例，SARS-CoV-2能否引發(fā)眼部感染及通過眼部傳播等問題愈發(fā)受到關(guān)注。本文基于眼科相關(guān)的文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)冠狀病毒的眼部感染及其相關(guān)檢測方面的進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為冠狀病毒的進(jìn)一步研究和防護(hù)提供參考。

1 人類冠狀病毒及其感染表現(xiàn)

人類冠狀病毒屬于呼吸道病毒，是導(dǎo)致呼吸道綜合征的病毒之一，可以引發(fā)上呼吸道感染或包括肺炎、毛細(xì)支氣管炎在內(nèi)的下呼吸道感染，以后者表現(xiàn)更嚴(yán)重[6]。呼吸道病毒通常是通過吸入含有病毒的飛沫、直接或間接接觸外部環(huán)境表面上被病毒污染的塵螨而傳播的，長時(shí)間暴露于存在高濃度氣溶膠的封閉環(huán)境中也存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能，其他潛在傳播途徑尚待進(jìn)一步研究。進(jìn)入呼吸道的病毒通過體液循環(huán)可以到達(dá)身體的多個(gè)部位[7]。

1.1 SARS-CoV SARS-CoV病毒是一種新型β-冠狀病毒，屬于C亞群，感染人體后能夠引起致死性疾病，其特點(diǎn)是加劇體內(nèi)的炎癥反應(yīng)，使肺部病理性改變更加廣泛[8]。SARS-CoV的感染機(jī)制主要是由S1和S2亞基組成的糖蛋白介導(dǎo)的，S1和S2亞基在病毒膜上形成三聚體從而發(fā)揮作用[9]。SARS-CoV感染具有高度傳染性，其臨床特點(diǎn)是使患者出現(xiàn)呼吸困難、干咳等肺部炎癥表現(xiàn)和高熱等癥狀[10]。

1.2 MERS-CoV MERS-CoV是β-冠狀病毒C亞群的成員，具有高度傳染性，是導(dǎo)致高發(fā)病率和高死亡率的呼吸道感染病毒[11]。流行病學(xué)相關(guān)報(bào)道顯示，駱駝可能是人類感染MERS-CoV的主要來源[4]。感染者通常表現(xiàn)為呼吸系統(tǒng)癥狀，典型的臨床表現(xiàn)有發(fā)熱、咳嗽、呼吸急促等，嚴(yán)重的可發(fā)展至肺部疾病，疾病的嚴(yán)重程度可以通過氣管抽吸物、痰液、血液或血清中檢測到的病毒載量高低來判斷[12]。

1.3 SARS-CoV-2 SARS-CoV-2屬于β-冠狀病毒，是近20a內(nèi)繼SARS-CoV和MERS-CoV后出現(xiàn)的第三種致病率較高的人類冠狀病毒，自發(fā)病以來已經(jīng)在全球范圍內(nèi)對(duì)人類的健康造成影響[2]。感染SARS-CoV-2的患者通常會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱、咳嗽、乏力等臨床癥狀，少數(shù)伴有鼻塞、流淚、咽痛、肌痛和腹瀉等癥狀。嚴(yán)重者可能引發(fā)急性呼吸窘迫綜合征、急性心臟損傷等并發(fā)癥，也有繼發(fā)多器官衰竭的可能[13]。

1.4人類冠狀病毒眼部感染及表現(xiàn) 暴露在病原體環(huán)境中的黏膜(眼結(jié)膜、鼻腔黏膜、口腔黏膜等)是病原體侵入機(jī)體的主要通道，也是其增殖傳播的重要場所。從眼部解剖學(xué)來看，眼表組織暴露于體表，從而增加了受到病毒等外界病原體侵襲的機(jī)會(huì)[14]。淚道系統(tǒng)在眼表組織和呼吸組織之間充當(dāng)一個(gè)解剖橋梁的角色，將眼表組織與呼吸系統(tǒng)聯(lián)系起來，而淚液(體液)則成為可能隱藏病毒的載體。通過淚道，眼結(jié)膜與鼻腔黏膜相通，載有病原體的淚液借此可以進(jìn)入鼻腔和口腔，從而引發(fā)呼吸系統(tǒng)及全身的感染表現(xiàn)。此外，眼組織和呼吸道中分布的部分細(xì)胞受體存在與冠狀病毒結(jié)合的可能，因此也可能引發(fā)病毒的感染[7]。冠狀病毒所導(dǎo)致的病理學(xué)特征存在一定的相似性。經(jīng)呼吸道感染人體后，能夠造成以彌漫性損傷與細(xì)胞炎性滲出為主的病毒性肺炎，并不同程度地累及心臟、肝臟等其他組織[15]；呼吸道病毒具有一定的眼部傾向性，感染人體后能夠?qū)е卵鄄坎l(fā)癥，可能引起流行性角膜結(jié)膜炎、急性濾泡性結(jié)膜炎或咽結(jié)膜熱等結(jié)膜炎癥表現(xiàn)[7]。眼部組織炎性反應(yīng)和病理變化的程度與機(jī)體免疫狀態(tài)和受病毒損傷的程度有關(guān)。最新的恒河猴動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)膜接種的SARS-CoV-2能夠通過感染眼結(jié)膜引發(fā)強(qiáng)烈的結(jié)膜上皮細(xì)胞炎性反應(yīng)，結(jié)膜接種后14～21d，恒河猴體內(nèi)可以檢測到SARS-CoV-2的特異性IgG抗體；實(shí)驗(yàn)通過結(jié)膜單途徑接種病毒，避免了其他途徑對(duì)SARS-CoV-2能夠通過在眼部結(jié)膜組織引起感染這一結(jié)果的干擾[16]。臨床報(bào)道，COVID-19患者中以結(jié)膜充血為首發(fā)癥狀的感染者多表現(xiàn)出結(jié)膜充血、畏光流淚、漿液性分泌物增多以及眼干、瘙癢、異物感和視力模糊等眼部表現(xiàn)[17]。雖然眼部不是主要的受累器官，但眼部感染問題仍需要引起重視。

2 冠狀病毒檢測原理及眼部檢測

傳染病的診斷和流行病學(xué)調(diào)查方法通常采用檢測病原體本身或檢測人體為了抵抗病原體而產(chǎn)生的抗體的方式。感染初期，病原體抗原含量較低，免疫功能較弱的患者抗體產(chǎn)生量低，因而不易檢出[18]。目前檢測病原體的核酸序列被廣泛采用。SARS-CoV-2核酸檢測的原理是從基因組中高度保守的核殼蛋白N基因、E基因和開放讀碼框1a/b(open reading frame 1ab，ORF1ab)中選取2～3個(gè)作為靶標(biāo)，進(jìn)行特異性實(shí)時(shí)熒光逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(reverse transcriptase-polymerase chain reaction，RT-PCR)，可以根據(jù)情況選擇多重檢測同步進(jìn)行或分步進(jìn)行檢測[19]。RT-PCR是目前常用的檢測呼吸道病毒的技術(shù)之一，靈敏性較高，可以定量檢測，被認(rèn)為是SARS-CoV-2感染診斷的金標(biāo)準(zhǔn)[20]。Wu等[21]通過RT-PCR技術(shù)首次鑒定出SARS-CoV-2全基因組序列(5’-3’)依次為ORF1ab、S、E、M和N。

目前普遍認(rèn)為SARS-CoV-2的潛伏期為1～14d，少數(shù)病例潛伏期稍長[12]。在人體內(nèi)，SARS-CoV病毒載量通常在感染后的第10d達(dá)到峰值，SARS-CoV-2病毒載量在癥狀出現(xiàn)后約5～6d達(dá)到高峰；動(dòng)物模型研究顯示，MERS-CoV病毒載量大約在病毒感染6d后開始下降[22-24]。病毒載量的高低會(huì)對(duì)病毒的陽性檢出率及并發(fā)癥的嚴(yán)重程度造成影響，總體而言，發(fā)病早期病毒載量較高。既往研究表明，眼部除了和呼吸道組織具有解剖聯(lián)系以及細(xì)胞受體與病毒相結(jié)合的趨向性以外，眼表的結(jié)膜、鞏膜和角膜均能吸收眼部含有病毒的液體，因此可能具有較高的病毒載量[7]。Deng等[16]在SARS-CoV-2的眼部感染途徑的研究過程中發(fā)現(xiàn)，結(jié)膜接種后恒河猴的病毒載量主要分布在鼻淚腺系統(tǒng)和眼部，包括淚腺、視神經(jīng)、結(jié)膜和鼻腔等部位。有研究者認(rèn)為眼部核酸檢測可以作為病毒早期診斷的一種輔助手段[25]，淚液等標(biāo)本采集簡單、方便，是一種可重復(fù)性較高的取材方法。

2.1經(jīng)淚液的核酸檢測 淚液是傳播病毒的體液之一[26]。既往研究報(bào)道，SARS-CoV流行期間進(jìn)行感染者淚液采集及淚液核酸檢測可以作為早期鑒定病毒的方法[27]。Xia等[20]通過RT-PCR技術(shù)在結(jié)膜炎患者的淚液和結(jié)膜分泌物中檢測到SARS-CoV-2。Hui等[28]報(bào)道，除了在SARS-CoV感染患者的呼吸道分泌物、尿液、糞便中能檢測到SARS-CoV以外，部分患者的淚液RT-PCR檢測結(jié)果也呈現(xiàn)陽性，這與Loon等[25]和Belser等[7]研究報(bào)告結(jié)果一致。Loon等[25]首次發(fā)現(xiàn)可以從感染者的淚液中檢測出SARS-CoV的RNA。Belser等[7]通過RT-PCR檢測在臨床采集的感染患者的淚液樣本，也檢測出了SARS-CoV。目前，利用以淚液為樣本的PCR檢測技術(shù)已被眼科臨床廣泛用于多種病毒的眼部感染診斷[25]。

2.2經(jīng)結(jié)膜的核酸檢測 Chan等[26]進(jìn)行的前瞻性病例研究表明，SARS-CoV感染患者的結(jié)膜細(xì)胞中有檢出SARS-CoV的可能。隨后，de Wit等[24]在恒河猴模型中發(fā)現(xiàn)，在感染早期利用RT-PCR技術(shù)可在結(jié)膜中檢測到MERS-CoV的RNA。Zhang等[29]最新的一項(xiàng)研究收集了102例COVID-19臨床確診病例，對(duì)其鼻咽拭子和結(jié)膜拭子樣本中的SARS-CoV-2進(jìn)行RT-PCR檢測，發(fā)現(xiàn)72例患者檢測結(jié)果呈陽性，提示具有結(jié)膜炎表現(xiàn)的患者結(jié)膜囊分泌物的核酸檢測結(jié)果可能為SARS-CoV-2陽性。Zhou等[30]對(duì)67例確診或疑似COVID-19病例進(jìn)行了回顧分析，雖然臨床尚不能肯定SARS-CoV-2可通過結(jié)膜途徑傳播，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示COVID-19患者的結(jié)膜囊中可以檢測到SARS-CoV-2。

除了人類冠狀病毒之外，貓冠狀病毒(feline coronavirus，F(xiàn)CoV)和牛冠狀病毒(boving coronavirus，BCoV)等也可以從被感染動(dòng)物的眼部檢出，F(xiàn)CoV在貓房水中被發(fā)現(xiàn)，而BCoV主要通過淚液檢測[31-32]。

2.3眼部受體的檢測 病毒感染主要包括受體結(jié)合、S糖蛋白構(gòu)象變化和內(nèi)含體組織蛋白酶L蛋白水解三個(gè)步驟[28]。冠狀病毒表面的S蛋白在感染過程中起著至關(guān)重要的作用，通過S蛋白上的S1亞基與人體內(nèi)的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(angiotensinogen 2，ACE2)受體結(jié)合，介導(dǎo)宿主受體的結(jié)合與病毒入侵。ACE2是一種金屬肽酶，在人體的多種器官組織中表達(dá)。孫琰等[33]研究表明，眼角膜和結(jié)膜上也有ACE2的表達(dá)，并且結(jié)膜上的表達(dá)量相對(duì)較高，具有ACE2表達(dá)的細(xì)胞可能是病毒感染的主要靶細(xì)胞，通過允許冠狀病毒的進(jìn)入與增殖而導(dǎo)致發(fā)病進(jìn)而傳播，因此眼表檢測ACE2陽性表達(dá)可能提示存在冠狀病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)[34]。目前關(guān)于眼部ACE2的研究較少，還有待進(jìn)一步深入研究。

2.4其他 綜合流行病學(xué)史、臨床表現(xiàn)和影像學(xué)表現(xiàn)等考慮COVID-19疑似病例，需要病原學(xué)或血清學(xué)證據(jù)進(jìn)行確診。冠狀病毒檢測樣本的采集主要包括咽拭子、鼻拭子、鼻咽抽取物等上呼吸道標(biāo)本，痰液、呼吸道抽取物、支氣管灌洗液等下呼吸道標(biāo)本以及血液、血清標(biāo)本等，其中以下呼吸道標(biāo)本的檢測較為準(zhǔn)確。需要注意的是，各類標(biāo)本都應(yīng)在感染早期采集并且在提取后及時(shí)進(jìn)行檢測。盡管淚液等眼部樣本具有方便采集的優(yōu)勢，但可能因病毒濃度或載量較低而產(chǎn)生低陽性率或假陰性的結(jié)果，對(duì)于一些眼部組織核酸檢測顯示陰性的結(jié)果，不排除有假陰性的可能[25, 29]。目前部分臨床研究雖然已經(jīng)確定眼部樣本具有檢出冠狀病毒的可能，但仍需大量實(shí)驗(yàn)研究評(píng)估這一途徑的可行性。

3 小結(jié)

近20a來，人類多次遭受冠狀病毒帶來的人畜共患病的侵襲，由于病毒感染初期癥狀與普通感冒類似，往往容易忽視。冠狀病毒大多傳染性較強(qiáng)，易累及肺部及腎臟等器官病變，因而引發(fā)廣泛關(guān)注。目前關(guān)于冠狀病毒與眼部的研究報(bào)道提示其存在眼部感染的可能性，處于前線工作的醫(yī)護(hù)人員有必要進(jìn)行嚴(yán)格的眼部防護(hù)，避免交叉感染。此次COVID-19的流行提示未知的冠狀病毒可能會(huì)成為威脅人類健康的潛在因素，從長遠(yuǎn)來看其形勢仍然很嚴(yán)峻，病毒在眼部的生物學(xué)特性及其致病機(jī)制仍需進(jìn)一步探索和研究。