COVID-19 糞便傳播可能性的研究

李忠霞，岳靜茹，張 姮

（1. 江漢大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430056；2. 武漢市中心醫(yī)院 消化內(nèi)科，湖北 武漢 430014）

冠狀病毒是病毒的一大家族。迄今為止，已知有6 個CoV 引起人類感染。在這些冠狀病毒中，兩種人畜共患病病毒——SARS?CoV 和MERS?CoV，是2002?2003 年中國的SARS?CoV 和中東2012 年嚴(yán)重爆發(fā)（MERS?CoV）的原因。2019 年新發(fā)現(xiàn)的一種冠狀病毒SARS?CoV?2 也是家族成員之一。截至目前，該病毒引起的新冠肺炎（COVID?19）已迅速在全球200多個國家傳播［1］。目前中國疫情已被平穩(wěn)控制，但就國外情況而言依然非常嚴(yán)峻。目前對SARS?CoV?2 的研究相對SARS?CoV 和MERS?CoV 較少，但三者之間有相似之處，面對預(yù)防SARS?CoV?2 繼續(xù)傳播等公共衛(wèi)生問題，需要弄清楚該病毒的傳播途徑，以預(yù)防和切斷傳染途徑，減少大范圍的感染。

目前的SARS?CoV?2 傳播途徑有直接傳播、接觸傳播、氣溶膠傳播和糞便傳播［2?3］，但對糞便傳播方式仍處于認(rèn)識模糊階段，沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來確定其糞便傳播的結(jié)果，但有相關(guān)研究報道在COVID?19 患者糞便中檢測到SARS?CoV?2 的RNA 的存在［4?8］，甚至有部分研究者從糞便中分離到活病毒［9］，同時在公共廁所能檢測到大量的病毒RNA 存在。2020 年1 月31日，Zhang 等［5］認(rèn)為，消化系統(tǒng)可能也是SARS?COV?2 的潛在感染目標(biāo)，因此糞便中的病毒RNA 是否具有傳染性，目前仍存在一定的爭議，糞便是否傳播SARS?CoV?2 到人體引起疾病尚需要直接證據(jù)。

本文通過查閱大量文獻(xiàn)，系統(tǒng)總結(jié)SARS?CoV?2 糞便傳播可能性的研究，并對比SARS?CoV 和MERS?CoV 來推測SARS?CoV?2 糞便傳播的可能性，以引起人們對糞便污染的重視，加大公共衛(wèi)生治理，切斷潛在的傳染途徑。

1 SARS-CoV-2 的基本結(jié)構(gòu)和傳播途徑

自2019 年武漢爆發(fā)COVID?19 以來，科學(xué)家從患者的氣道上皮細(xì)胞中分離出一種新型冠狀病毒，其基因組序列與2003 年的SARS?CoV 有將近89.1%相似［10］，被國際病毒分類學(xué)委員會（ICTV）正式命名為嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒2（SARS?CoV?2）［11?12］。SARS?CoV?2 是冠狀病毒的一種，屬于正單鏈RNA 病毒，其特征是病毒表面具體尖峰蛋白［13?14］。由SARS?CoV?2 引起的新冠肺炎（COVID?19）發(fā)病時的主要常見癥狀是發(fā)熱、疲勞、干咳、肌痛和呼吸困難。此外，有部分患者可能伴有頭痛、頭暈、腹痛、腹瀉、惡心和嘔吐等癥狀［15?16］，重癥會發(fā)展為漸進(jìn)性呼吸衰竭［17］。

目前針對所有人群都具有感染性，尤其是對老年人和有合并癥患者似乎更易感染，甚至致命，而兒童對SARS?CoV 的易感性可能較低一些［18］。SARS?CoV?2 具有2 ～14 d 的潛伏期，其癥狀和潛伏期類似于SARS?CoV 和MERS?CoV 感染［19?20］，目前明確飛沫傳播和密切接觸傳播被認(rèn)為是SARS?CoV?2 傳播的主要途徑［21］，同時也可能存在氣溶膠傳播。而糞便脫落也被認(rèn)為是傳播的次要驅(qū)動因素，是潛在的傳播途徑，有部分病例報告［7，22］可證明糞便傳播可能存在。

2 SARS-CoV-2 的胃腸道感染的機(jī)制

SARS?CoV?2 的感染機(jī)制與SARS、MRAS 非常相似。雖然COVID?19 患者多以肺部感染為主，但在武漢的早期報道中，2% ～10%的COVID?19 患者出現(xiàn)胃腸道癥狀，如腹瀉、腹痛和嘔吐［23］。研究表明，SARS?CoV?2 病毒S 蛋白的RBD 結(jié)構(gòu)域［24］可以與細(xì)胞表面血管緊張素轉(zhuǎn)化酶II（ACE）發(fā)生相互作用［25?26］，是SARS?CoV?2 侵染細(xì)胞所必需的起始步驟。因此高表達(dá)ACE2 的細(xì)胞更容易受到SARS?CoV?2 感染［27］。有研究［28］稱ACE2 不僅在肺泡上皮細(xì)胞上高表達(dá)，其在食道上皮和復(fù)層上皮細(xì)胞，以及在回腸和結(jié)腸的吸收性腸上皮細(xì)胞中也高表達(dá)［10］，特別是在小腸和大腸中［29?30］。所以ACE2 高表達(dá)的器官應(yīng)是SARS?CoV?2 感染的高度潛在目標(biāo)［27］。因此，胃腸道感染主要是由于SARS?CoV?2 結(jié)合ACE2 進(jìn)而感染消化道造成的。SARS?CoV 也被發(fā)現(xiàn)感染未粘合的支氣管上皮細(xì)胞和II 型肺細(xì)胞，潛伏期估計為2 ～10 d，最多14 d［31］。MERS?CoV 于2012 年首次被描述為一種在沙特阿拉伯引起嚴(yán)重呼吸道疾病的新型CoV［32］。與SARS?CoV 類似，MERS?CoV 也是通過侵入支氣管上皮細(xì)胞和Ⅱ型肺細(xì)胞，導(dǎo)致呼吸道嚴(yán)重疾病。MERS?CoV 的潛伏期與SARS?CoV 非常相似，范圍為2 至14 d［33］。是SARS?CoV 感染致死人數(shù)的3 倍多。這些研究結(jié)果提示SARS?CoV?2 可感染胃腸道并積極復(fù)制，在病毒破壞ACE2 時，增加了上皮損傷所致的腸道炎癥的易感性，炎癥因子刺激胃腸蠕動，引起腹瀉并伴有SARS?CoV?2 病毒或病毒RNA 的脫落，脫落下來含有病毒或病毒RNA 的糞便可能具有一定的傳播性。因此冠狀病毒主要是通過ACE2 來侵入人體，并且感染性非常強(qiáng)，潛伏期大概在14 d 左右。

3 SARS-CoV-2 病毒在糞便中存活的可能

SARS?CoV?2 的S1 與腸道的腸細(xì)胞刷邊界存在ACE2 的位置進(jìn)行結(jié)合，降低抗菌肽的表達(dá)，使腸道微生物組成發(fā)生改變［34］，同時S2 附著在腸細(xì)胞的細(xì)胞膜上［35］，病毒緊密附著在這些結(jié)構(gòu)上后，隨后被細(xì)胞吞沒，病毒RNA 通過內(nèi)分泌進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)一步增加病毒內(nèi)分泌和隨后的復(fù)制，當(dāng)病毒復(fù)制的過多，則會引起腸上皮細(xì)胞的損傷和脫落［36］。炎癥刺激又可使腸蠕動增強(qiáng)，加重腹瀉。SARS?CoV?2 病毒RNA 伴隨著糞便可一同從體內(nèi)排出，同時肛拭子檢測出陽性。

Holshue 等［4］報道了在美國首例COVID?19 患者的糞便中檢測到SARS?CoV?2 核酸陽性，隨后，國內(nèi)學(xué)者證實(shí)COVID?19 患者的糞便中檢測到SARS?CoV?2 RNA 陽性，陽性率約為6.50%［37］。Xiao 等［28］直接從COVID?19 患者糞便樣本中分離出傳染性SARS?CoV?2 活病毒，證明了SARS?CoV?2 可以通過糞便傳播。此外，近期鐘南山院士團(tuán)隊(duì)最新的實(shí)驗(yàn)顯示，在62 例患者糞便標(biāo)本中有4 個糞便標(biāo)本SARS?CoV?2 核酸檢測呈陽性，另外4 例直腸拭子呈陽性的患者在胃腸道、唾液或尿液中直接分離出了SARS?CoV?2 病毒，明確了2019?nCoV 入侵消化系統(tǒng)的證據(jù)［28］。Yang 等［38］發(fā)現(xiàn)，在咽拭子測試陰性后，七分之三的患者的糞便標(biāo)本仍保持陽性。有統(tǒng)計報告稱糞便樣本檢測呈陽性的患者比例在所有確診病例中占36% ～53%，以上事實(shí)高度提示，經(jīng)糞口傳播可能是SARS?CoV?2 的潛在傳播途徑。2020 年2 月13 日，廣州醫(yī)科大學(xué)呼吸疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等單位從1 例患者的糞便拭子標(biāo)本中分離到了SARS?COV?2病毒。與此同時，李蘭娟團(tuán)隊(duì)也同樣從患者糞便樣本中分離到SARS?CoV?2 病毒［39］。目前雖尚未明確病毒糞便傳播的可能，但對該病毒糞便核酸陽性的研究取得一定的進(jìn)展。有證據(jù)表明，SARS?CoV?2 即使在呼吸道中不可再檢測到，但糞便樣本仍呈病毒陽性，這表明可能存在糞便傳播途徑。因此超過20%的COVID?19 患者即使口咽拭子測試結(jié)果為陰性，糞便拭子測試仍保持陽性。最近，有關(guān)糞便核酸檢測以診斷COVID?19 的報道有所增加［5，10］。

3.1 SARS-CoV-2 在糞便中的存活時間

當(dāng)SARS 在中國爆發(fā)時，研究人員發(fā)現(xiàn)SARS?CoV 可以在糞便中存活超過96 h［40］。16% ～73% 的患者通常在疾病的第一周內(nèi)就出現(xiàn)腹瀉［41］，僅在第5 天就能從患者糞便中檢測到SARS?CoV RNA，在疾病的第11 天，糞便標(biāo)本中病毒RNA 陽性的比例逐漸增加并達(dá)到頂峰，即使在患病30 d 后，仍有一小部分患者的糞便病毒RNA 為陽性［42］，表明SARS 在糞便中存活可達(dá)一月余。SARS 患者甚至在癥狀發(fā)作后73 d 內(nèi)糞便中都能排出SARS?CoV RNA［43］，而帶有該病毒的糞便成為空間和各種環(huán)境表面污染的來源，這可能是導(dǎo)致傳播的途徑。然而，SARS?CoV?2 在胃腸道中的病毒動態(tài)尚不清楚，目前研究尚少，可能不像SARS?CoV 那樣容易觀察到［44］。同樣，對SARS?CoV?2 的研究表明，活病毒菌株可以從糞便中分離出來，從而表明這種身體排泄物的潛在傳染性［9］。在一項(xiàng)對73 例COVID?19 患者進(jìn)行評估的研究中，發(fā)現(xiàn)53.4%患者的糞便核酸檢測均為陽性，持續(xù)陽性檢測時間大約1 d 到12 d 不等［28］。當(dāng)23.3%患者的呼吸道樣本檢測為陰性后，糞便SARS?CoV?2RNA 仍呈陽性反應(yīng)。恢復(fù)后的患者可能會長期排出含有病毒RNA 的糞便［45］，在糞便樣本中檢測到持續(xù)的SARS?CoV?2 RNA 平均27.9 d（其中一名患者檢測陽性最多47 d）［46］。Zhang 等［47］研究了SARS?CoV?2 在糞便中的存活時間，發(fā)現(xiàn)呼吸道標(biāo)本持續(xù)陽性通常是2 ～5 d，但糞便試驗(yàn)持續(xù)陽性約1 ～16 d［48］，并且23% ～82%的患者呼吸道標(biāo)本陰性但糞便檢測仍為陽性。Tang 等［49］報告了一名無癥狀兒童，呼吸道標(biāo)本核酸檢測為陰性，但這個孩子的糞便標(biāo)本中病毒陽性至少持續(xù)了9 d。因此可見SARS?CoV?2 在糞便中的存活時間比在呼吸道中存活的時間更久。與第一例美國病例中第7 天大便樣本中SARS?CoV?2 RNA 含量值相比［4］，兒科患者的值更低［7］。這說明當(dāng)糞便中的病毒載量很高或在病毒友好環(huán)境中時，SARS?CoV?2 可能會通過糞便輕易傳播，而成年人糞便中的病毒含量可能更豐富，并且在臨床癥狀消失后可能會持續(xù)很長時間。SARS?CoV?2 在糞便傳播的可能性可能還與SARS?CoV?2 在糞便中的含量有關(guān)。

3.2 SARS-CoV-2 在糞便排出體外可能的存活時間

2003 年在北京有兩家醫(yī)院將SARS 患者的糞便排到污水中［50］，在污水中有SARS?CoV 病毒的RNA 存在，并發(fā)現(xiàn)SARS?CoV RNA 在4 ℃的環(huán)境下該病毒的傳染性可維持14 d 之久，而在20 ℃的環(huán)境中，傳染性縮短到只有2 d。SARS?CoV 在常溫下存活不了很久，但在人體內(nèi)的潛伏期可達(dá)10 d。當(dāng)SARS?CoV 被干燥后最多可存活2 周，在22 ～25 ℃和40% ～50%的相對濕度下仍可存活5 d，此后病毒感染力逐漸降低［51］。SARS ?CoV 病毒的生存力在38 ℃和80% ～90%相對濕度下24 h 后下降［51］。隨著溫度、濕度越來越高，SARS?CoV 病毒的生存能力下降，因此高溫可殺滅它。MERS?CoV 同SARS?CoV 在低溫和低濕度條件下還可以生存［52］。該病毒可在20 ℃和40%相對濕度下在不同表面上存活48 h，而在30 ℃和80%相對濕度條件下可存活8 h［52］。SARS?CoV 在體外的生存力強(qiáng)于MERS?CoV。而SARS?CoV?2 的生物特征與SARS?CoV 和MERS?CoV 都極其相似，因此脫落下來的SARS?CoV?2 在體外也可存在一定的時間。早期研究表明，COVID?19 患者可能在有癥狀或無癥狀時存在SARS?CoV?2 病毒脫落并傳播病毒［53?54］，病毒脫落可能會持續(xù)一個月以上［55］，von Doremalen 等［56］認(rèn)為，SARS?CoV?2 活病毒形成后在氣溶膠中存在至少3 h，在塑料和不銹鋼表面上存在2 或3 d。根據(jù)Ong等［57］提供的糞便傳播的典型例子，他們從患者的浴室收集了樣本，這些樣本經(jīng)RT?PCR 證實(shí)為腹瀉糞便陽性。來自馬桶表面、水槽內(nèi)部和門把手的樣品均為陽性。一份報告指出，糞便標(biāo)本在疾病早期比其他地方的標(biāo)本更有可能產(chǎn)生病毒性RNA［58］。然而，糞便中的病毒RNA 含量在發(fā)病的第一周后逐漸降低，在發(fā)病后的第三周仍為陽性，29 d 后有30%的糞便標(biāo)本呈陽性，由此推斷，活病毒和病毒核酸可以在糞便中檢測到。此外，與呼吸道標(biāo)本相比，糞便標(biāo)本可能保持陽性時間更長。根據(jù)SARS?CoV 和MERS?CoV 糞便陽性的證據(jù)，以及它們在某些條件下可以存活的能力并且可能促進(jìn)糞便?口腔傳播，推測出SARS?CoV?2 也能通過糞便排泄、環(huán)境污染和污染物來傳播。

3.3 COVID-19 患者治愈后糞便內(nèi)是否還存在病毒RNA

在SARS?CoV 和MERS?CoV 感染的患者中，腸道感染非常普遍［59］。有證據(jù)表明SARS冠狀病毒（SARS?CoV）有胃腸道細(xì)胞的趨向性。并且在出院的患者中，消化道活檢和糞便中檢測SARS?CoV 病毒RNA 為陽性，這代表著糞便存在潛在復(fù)發(fā)和持續(xù)傳播的特性［60］。在2012 年MERS?CoV 爆發(fā)中，有14.6%患者糞便標(biāo)本呈陽性［61］，繼而發(fā)生了小腸炎，最后發(fā)展為肺炎，這些結(jié)果提示MERS?CoV 肺部感染是繼發(fā)于腸道感染。當(dāng)人們在早期接觸無癥狀攜帶者或腸組織癥狀較輕者時，消化系統(tǒng)可作為另一種感染途徑。從流行病學(xué)監(jiān)測的角度看，監(jiān)測這些癥狀似乎極為重要。

目前國家衛(wèi)健委給出的COVID?19 患者出院標(biāo)準(zhǔn)為臨床癥狀緩解、體溫正常、兩次核酸檢測都呈陰性才能確保出院沒有傳染性，并且出院后應(yīng)隔離14 d［62］。隨著更多恢復(fù)健康的COVID?19 病例的證實(shí)，研究表明，糞便病毒脫落的中位持續(xù)時間為20 d，可持續(xù)長達(dá)37 d［55］。Lan 等［63］發(fā)現(xiàn)4 例COVID?19 患者符合我國醫(yī)院出院或停止檢疫標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)查糞便核酸為陽性，且持續(xù)5 至13 d，提示有一部分康復(fù)患者可能仍在脫落病毒。Chan 等［64］通過研究一名肺部CT顯示好轉(zhuǎn)的女性患者，實(shí)時監(jiān)測SARS?CoV?2 咽拭子樣品檢測均為陰性，而糞便樣品核酸檢測為陽性。后在7 d 內(nèi)，對該女性進(jìn)行2 個咽拭子樣本和2 個痰樣本的檢測結(jié)果均為陰性，SARS?CoV?2 糞便樣品核酸檢測仍呈陽性。隨后中國部分研究者對此現(xiàn)象引起重視，后有一個出生17 d 的SARS?CoV?2 感染嬰兒最初表現(xiàn)為嘔吐、腹瀉和喂養(yǎng)不耐受，經(jīng)治療后，嬰兒鼻咽拭子的病毒測試從陽性轉(zhuǎn)為陰性，但直腸拭子標(biāo)本仍然呈陽性［65］。任彬彬等［66］通過研究3 例COVID?19 確診的病例，發(fā)現(xiàn)3 例患者肺部CT 顯示好轉(zhuǎn)，并且分別2 次咽拭子檢測均為陰性時，但患者的糞便核酸檢測仍為持續(xù)陽性。在最近的研究中，糞便標(biāo)本中RT?PCR 試驗(yàn)的臨床意義也得到了強(qiáng)調(diào)，因?yàn)樵诔^20%的COVID?19 患者中，即使口咽拭子測試結(jié)果為陰性，糞便拭子測試仍保持陽性［28］。綜上所述，COVID?19 患者治愈后短時間內(nèi)糞便中仍有病毒RNA 存在。因此提示治愈后無癥狀的COVID?19 患者的糞便可能存在感染性，并且糞便核酸檢測轉(zhuǎn)陰也應(yīng)作為治愈的標(biāo)準(zhǔn)之一。

4 總結(jié)與建議

綜上所述，COVID?19 糞便傳播的可能性很大，不管是在院的患者還是已出院的患者必須防止糞便脫落，在處理COVID?19 患者的糞便時，必須遵守嚴(yán)格的預(yù)防措施，醫(yī)院的污水也應(yīng)該適當(dāng)消毒。目前診斷COVID?19 只取口咽拭子檢測SARS?CoV?2 病毒RNA 的方法不完全，應(yīng)將檢測糞便核酸納入標(biāo)準(zhǔn)，與口咽拭子標(biāo)本相比，糞便標(biāo)本的收集將減少醫(yī)務(wù)人員的感染，尤其是在中國防護(hù)設(shè)備不足的情況下。除呼吸道以外，糞便檢測可以作為呼吸道樣本的補(bǔ)充，可進(jìn)一步提高檢出率，對于咽拭子為陰性的患者還需要監(jiān)測糞便病毒RNA，不能輕易地將糞便核酸檢測為陽性的患者給予出院，就算出院也應(yīng)該定時監(jiān)測糞便病毒核酸，進(jìn)一步的研究需要將糞便病毒RNA 陰性檢測作為出院的標(biāo)準(zhǔn)之一?；颊叩募S便存在潛在的傳染性，可能成為新的傳播途徑，因此需要對糞便中存在病毒RNA 引起重視。

現(xiàn)在社區(qū)獲得性感染正在成為傳播的主要途徑。SARS?CoV?2 通過糞口傳播的可能性對全球的公共衛(wèi)生都具有影響，特別是在鄉(xiāng)村和衛(wèi)生條件較差的地區(qū)，建議應(yīng)該加強(qiáng)公共衛(wèi)生消毒，提醒人們對手衛(wèi)生引起重視，用肥皂水或洗手液洗手至少30 s，避免接觸眼睛、嘴巴和鼻子；對于家庭衛(wèi)生，建議徹底清洗馬桶和水槽，并避免與家人共享馬桶，手紙及時沖走，不要放入垃圾桶。對于公共場所建議將生活及工作場所常通風(fēng)，定期消毒，使用酒精或氯基溶液的消毒措施是有效的。還應(yīng)該在每個患者出院以后，進(jìn)行消殺，特別是對于病人經(jīng)常接觸的表面，如床欄、床頭柜、家具和地板。

同時，胃腸內(nèi)鏡檢查部門在內(nèi)鏡檢查過程中面臨SARS?CoV?2 傳播的重大風(fēng)險，在武漢最早的COVID?19 報告中，29%的患者（138 例中有40 例）是醫(yī)療工作者，表明醫(yī)療工作者的感染風(fēng)險很大［15］，在糞便中存在SARS?CoV?2 RNA，在流行地區(qū)結(jié)腸鏡檢查也可能導(dǎo)致不可忽視的傳染風(fēng)險，特別是在沒有額外保護(hù)措施的情況下，對孤立的康復(fù)期患者進(jìn)行胃腸道內(nèi)窺鏡檢查的醫(yī)務(wù)人員應(yīng)采取嚴(yán)格的保護(hù)措施，避免交叉感染。