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武汉新型冠状病毒,“新”在哪里?

    来源:知识分子      作者:商周
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电镜下的冠状病毒 (图片来源:维基百科)

1993年的武汉和往年没有什么不同,美丽的武大校园春天樱花绽放、秋日金桂飘香、腊月梅花凌寒。那时还不是国家文物保护单位的樱园古建筑群的东端是旧理学院大楼,病毒学系就坐落在那里。秋日的阳光透过窗户照进教室,《普通病毒学》一书的作者杨复华教授在那里像背书一样授课,眼睛并不怎么看面前的30位学生。这样的课堂难免无聊沉闷,但当讲到外形像皇冠一样的冠状病毒时,却变得有趣一些,所以至今都还记得。

一、致病人类冠状病毒的发现

冠状病毒是一类带有包膜的RNA病毒,它们之所以在电镜下看上去像皇冠,是因为包膜上有特殊的刺突蛋白(Spike protein)。这种“皇冠”的存在不是为了让冠状病毒变得好看,而是让它们能更好地生存。听起来让人恐怖的病毒是一个弱小的物种,它们有限的基因使其无法独自存活,必须依赖宿主细胞才能繁衍。所以每一种病毒都要进入宿主细胞里去,这是它们能生存和繁衍的必要条件,而冠状病毒进入宿主细胞的秘密就藏在这个 “皇冠” 里。

位于病毒最外层的刺突蛋白是最先接触宿主细胞的地方,它们能够和宿主细胞上相应的受体结合,然后堂而皇之地进入细胞内。不同冠状病毒的刺突蛋白不一样,相应的宿主细胞上的受体也就不同,这种特异的结合决定了冠状病毒的宿主细胞差异。冠状病毒的刺突蛋白好比一把钥匙,它能够打开相应的宿主细胞的大门。

在1993年的病毒学教科书上,感染人类的冠状病毒只有两种,分别是 HCoV-229E 和 HCoV-OC43。这两种病毒早在上世纪六十年代就被发现 [1,2],而且在人群中也很常见,几乎每个人在一生中都会被它们感染,但在日常生活中几乎没有人在意它们。其中的理由很简单,它们导致的是微不足道的普通感冒,以至于人们不会去关心这个病原。

直到2003年SARS (severe acute respiratory syndrome)疫情爆发,人类冠状病毒才真正吸引百姓的目光。这场疫情的元凶SARS病毒就是一种从动物传到人的冠状病毒,如果按照被发现的顺序来排名,SARS病毒在人类冠状病毒的家庭里排在上面提到的 HCoV-229E 和 HCoV-OC43之后,可以称为“萨老三”。和导致感冒的 HCoV-229E 和 HCoV-OC43主要感染人类上呼吸道细胞不同,SARS病毒的宿主细胞是下呼吸道带纤毛的上皮细胞,因而所导致的疾病也是致命的病毒性肺炎综合征。

这场起源于中国南部的SARS疫情蔓延到了世界上三十多个国家,感染了8000多人,并让其中近800多人失去了生命 [3]。这场近10%的死亡率的传染病让人谈 “萨” 色变,一年之内让世界上绝大多数人都知道冠状病毒SARS。幸运的是,在人类的共同努力下,SARS病毒已经被驱逐出了人群。

虽然10%的死亡率已经高得让人畏惧,但这并不是人类冠状病毒的记录。2012年中东爆发的MERS (Middle East respiratory syndrome)疫情,元凶MERS病毒也属于冠状病毒, 它所带来的死亡率更是达到了30%以上。MERS病毒主要感染的也是下呼吸道,宿主细胞是肺里的不带纤毛的细胞,引起病毒性肺炎。宿主细胞的不同,是MERS病毒和SARS病毒在传染方式和致病力上存在区别的部分原因。MERS病毒也是由动物(很可能是骆驼)传到人,也能由人传染人,但在人传染人方面不如SARS病毒那样强烈。另外,与SARS病毒在人群里已被消灭不同,MERS病毒至今还在人群传播。到2017年7月为止,MERS病毒蔓延到世界上二十多个国家,感染2000多病例,致600多人死亡 [4]。

如果说SARS病毒是人类冠状病毒家庭里的 “萨老三”,那么MERS病毒就是 “墨老六”。因为就在2003年到2012年间,科学家还发现了另外两个人类冠状病毒,分别是2004年在荷兰发现的 HCoV-NL63 [5] 和2005年在香港发现的HCoV-HKU1 [6]。但这两个病毒并不为公众所知,原因和导致普通感冒的另外两个冠状病毒类似。HCoV-NL63 和 HCoV-HKU1 主要感染的也是上呼吸道,所导致的也是类似感冒症状,一般不会导致患者的死亡。

上面就是人类冠状病毒的六个成员,下面要介绍的是这个家庭的最新的成员:“武小七”。没错,就是最近在武汉发现的新型冠状病毒。

二、武汉新型冠状病毒“新”在哪里

2019年底-2020年初的武汉和往年很不相同,正是因为这个最新发现的武汉新型冠状病毒。“年轻的武小七” 让武汉疫情成为了热点,从传统媒体到自媒体,到处都是关于这个病毒所导致的疫情信息,有科普、有新闻、也有谣言。

我之所以在前文中花长篇介绍 “武小七” 的 “兄弟姐妹”,是希望让读者在了解这些信息后,能理性地看待这个舆论热点病毒。就像了解一个人的背景最好先了解他(她)的家庭一样。

现在我用下面这张表格来总结一下“武小七”的家庭, 它的六个“兄弟姐妹”可以分为两类。

一类是主要感染上呼吸道的四个病毒:HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63 和 HCoV-HKU1, 它们导致的是感冒和类似感冒的症状,一般不会导致死亡(合并其它疾病的例外)。它们的另一个共同点,就是被发现的时候在人群中早已存在,并以人传人的方式传播。

另一类就是让人害怕的 SARS 和 MERS 病毒,它们感染的主要是下呼吸道,导致病毒性肺炎综合征,并且有着相当高的死亡率。这两个病毒在被发现之前并不存在于人群中,它们由动物身上的病毒突变而成能够感染人的新型冠状病毒。所以这两个病毒首先是由动物传给人,然后也能人传人。

人类冠状病毒的七个家庭成员

做为人类冠状病毒的最新成员,“武小七” 是属于哪一类型的呢?从目前公布的信息来看,这个新型冠状病毒是和 SARS 以及 MERS 病毒同一类,属于新病毒,主要感染下呼吸道病导致病毒性肺炎。

至于它的传染方式,当相关部门最初给出的 “未发现明确人传人证据” 时 [7],坦白地说我是持谨慎地怀疑的,因为它的兄弟姐妹都能通过人传人的方式传播。而最近国家卫健委公布的信息表明,这个病毒的确也能人传人 [8]。

三、人类冠状病毒从哪儿来

在这里我给读者们介绍一张图片:哺乳动物(包括人)冠状病毒进化树。从这张图里,你会对冠状病毒的来源有更清楚的认识。

哺乳动物冠状病毒进化树。(图片来源:https://www.ecohealthalliance.org, 商周做了注解)

感染哺乳动物的冠状病毒主要是I型和II型两个大家族。这张进化树表明了冠状病毒之间的亲缘关系,两个病毒在树枝上越近说明关系也越近。为了更好地理解这张复杂的图,我做了一下简单的注解:图中大红圆圈对应的是武汉新型冠状病毒,五个小红点对应的是其它五个人类冠状病毒(HCoV-HKU1缺席,因为没有序列),没有加红色圆点标注的是其它哺乳动物的冠状病毒。

从图中我们可以看到武汉新型冠状病毒是II型冠状病毒,和SARS病毒有着较近的关系 (注意,不是说由SARS演变成的)。我们还可以看出一个信息,就是六种人类冠状病毒并没有单独成为树上的一族,而是被淹没在各种各样的动物冠状病毒里。这一信息表明,无论早已出现的人类冠状病毒,还是新突变成功人类冠状病毒,其实都起源自动物的冠状病毒。

换句话说,在漫长的历史中,动物冠状病毒在不断地演变。其中一些演变的结果是它们成功地入侵了人类宿主,变成了人类冠状病毒。而这种演变依然在继续……

是的,武汉新型冠状病毒只是人类冠状病毒家庭的一个新增成员,不会是最后一个, “武小七” 之后还会出现第八,第九……

但我们不用慌张害怕,因为科学家正在了解冠状病毒更多的秘密,这些将为我们抵抗这些病毒提供根本的保障。

在宿主(包括人类)和病毒漫长的斗争历史上,两者为了各自的生存和繁衍进行了漫长的角力。斗争时腥风血雨,和平时风平浪静。斗争是手段,和平也同样是手段,生存繁衍才是目的。这种长期的缠斗难分胜负,因为双方都在努力演变,为了自己的生存。

但这种难分胜负的斗争随着人类进入科学时代而结束了,人类发明了疫苗,还开发了各种药物。胜利的天平开始向人类倾斜。

虽然人类不能阻止冠状病毒从动物界向人类进军,但我们可以将伤害降到最低。

这就是科学的力量。

四、科学防治 “武小七”

既然 “武小七” 和 SARS 以及 MERS 病毒都属于新病毒,能够引起病毒性肺炎或导致死亡,大家更关心的是:它会带来像SARS、MERS那样的灾难吗?

第一,从目前的疾病进展信息来看,武汉新型病毒的致病性不如SARS以及MERS那样强大。当然,这可能和这场疫情还在初始阶段有关。另外,这个病毒还可能变异,以增强自身的传染性和致病性,这也是需要关注的。

第二,在经历了SARS和MERS之后,我们在人类冠状病毒的预防、诊断以及治疗上有了长足进步,这让我们在和这类病毒作斗争的时候有了底气。

先说预防。我们现在知道冠状病毒通过传染源(动物和病人)的分泌物(鼻涕、喷嚏等)来传播, 主要经三种途径:空气飞沫、直接接触传染源、接触沾有传染源的物件。知道这些,我们可以采取相应的措施,比如带口罩、避免接触可疑病人、避免接触病人接触过的物件等来做相应的预防。

我们可以从一个现象上认识到这场预防之战的进步:2003年SARS期间,各种偏方流行,板蓝根金银花的价格暴涨。17年后的今天,人们在预防武汉新型病毒肺炎的时候,已经不再那样轻信偏方,而更愿意相信专家的意见。

接着说诊断。2003年的SARS期间,从2002年11月出现第一个病例到2003年4月鉴定出SARS病毒,总共用了五个月时间。而对于武汉新型冠状病毒,从去年12月下旬出现第一个病例到今年1月中旬鉴定出病毒,前后不到一个月[9]。迅速地鉴定病毒和它的基因序列,为快速诊断提供了可能。现在我们能够快速准确地确诊病例,也加速了相应的隔离和治疗。

最后说治疗。目前对人类冠状病毒的感染还没有特效药物。不过,在治疗SARS 和 MERS时被证明有效的药物(比如抗病毒)可以借用,疗效是可以预期的。正是因为对 SARS 和 MERS 病毒的研究,越来越多的药物正在开发中,虽然目前还无法用上,但在将来抵抗冠状病毒感染中可发挥作用。

科学家在对病毒进行严谨研究,医生在对疾病进行认真地防控,作为普通百姓,我们能做些什么呢?

一方面,我们需要按照专家建议科学预防。当前没有被感染,尽量降低被感染的机会;疑似被感染,应该及时去医院寻求帮助,同时避免感染他人。

另一方面,与野生动物有关。就像上面说的,SARS、MERS以及武汉新型冠状病毒都是通过动物传给人。尤其是我国发生的SARS和武汉冠状病毒疫情都与市场里出售的动物有关。

当您在餐桌上食用烹调好的野味时,可能并不担心野味里病毒的感染,但那些捕获、贩卖、以及加工野味的人们却承受着被感染的风险。

不追求野味,善待动物,善待自己。


 参考资料

1. Hamre D, Procknow JJ.  Proc Soc Exp Biol Med. 1966;121:190–3.12. 

2. McIntosh K, Dees JH, Becker WB, Kapikian AZ, Chanock RM.  Proc Natl Acad Sci U S A. 1967;57:933–40.

3. Summary of probable SARS cases with onset of illness from 1 November2002 to 31 July 2003. http://www.who.int/csr/sars/country/table2004_04_21/en/.

4. https://www.who.int/emergencies/mers-cov/risk-assessment-july-2017.pdf

5. van der Hoek L, Pyrc K, Jebbink MF, Vermeulen-Oost W, Berkhout RJ,Wolthers KC, et al.  Nat Med.2004;10:368–73.17. 

6. Woo PC, Lau SK, Chu CM, Chan KH, Tsoi HW, Huang Y, et al. J Virol. 2005;79:884–95.

7. http://www.xinhuanet.com/2020-01/11/c_1125448269.htm

8. http://www.nhc.gov.cn/xcs/s7847/202001/8d735f0bb50b45af928d9944d16950c8.shtml

9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/MN908947

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