人冠状病毒感染的病因

　　病原学

　　1.形态 冠状病毒粒子呈不规则形状，直径约60—220nm。电镜下，典型的病毒体有包膜，包膜上有间隙较宽的突起。不同种类的冠状病毒突起有明显的差别，人呼吸道冠状病毒的突起为圆端花瓣状。排列成一圈;人肠道冠状病毒的突起为鼓槌状，有的束端呈T形，且多呈一长一短的双层排列。突起物基底部窄，顶端宽，一般长约20nm，呈柄棒状，螺距9～16nm。

　　2.理化性质 冠状病毒由核酸、蛋白质、碳水化合物和脂质组成。核酸为单链RNA，有感染性，由大约15 000—21 000个核苷酸组成，沉降系数为330s～495s，在CsCl中的浮力密度为1.23一l.24g/m1.在蔗糖中则为I.16一1.23g/ml。人呼吸道冠状病毒有6～7个多肽，人肠道冠状病毒有38—48个多肽。

　　冠状病毒对热敏感，56℃10分钟，37℃数小时均可使229E病毒丧失感染性。来苏儿、0.1%过氧醋酸、乙醚、氯仿、吐温、70%乙醇、甲醛、胰酶以及紫外线等均可灭活病毒。病毒复制的最适pH为7.2，步至0.5个pH单位的偏离足以灭活病毒，如pH为3.0时.病毒能很快被灭活。冠状病毒在4℃的合适维持液中中等稳定，如HCoV-229E病毒在4℃可保存10 日左右。冠状病毒在一60℃以下保存数年。

　　3.生物学特性 根据核衣壳蛋白的同源性进行分群。HCoV-229E与HCoV一0C43分别属于I群和Ⅱ群，两者间交叉反应小。已经存在的抗人冠状病毒抗体不能保护同种人冠状病毒的再次感染，自然感染后产生的抗体只能提供约4个月的保护作用.其后可发生再次感染。学者通过对HCoV-NL63全墓因组的分析显示，除了M基因外，HCoV-NL63与HCoV-229E，的一致性最高，因此把HCoV—NL63归为I群冠状病毒.而属于不同亚群。比较还发现HCoV—NL63和HCoV一0C43相似度最高。

　　血凝素与病毒颗粒关系密切，凡破坏血凝索的方法均可导致病毒感染力下降。人冠状病毒不能在鸡胚胎中生长，但在l一3日龄乳鼠脑内或腹腔内接种OC38和OC43病毒，则可引起脑炎;若接种断奶小鼠，则表现为隐性感染。尚未发现其他实验动物对人冠状病毒敏感。

　　由于病毒S蛋白含有受体结合位点和中和抗体结合位点，并具有融合细胞的活性，它的突变提示病毒毒力、逃避宿主免疫清除能力的改变。有资料表明，人冠状病毒引起的呼吸道感染趋向于周期性发生，发作周期约为3年。所以，对临床分离株进行S基因的测序分析，是病毒毒力、流行病学调查、预测流行趋势以及制备疫苗的关键。

　　4.冠状病毒的毒粒结构 冠状病毒颗粒呈球状或椭圆形，毒粒由双层脂质包膜、电子透明中间带和内部的核在壳组成。包膜表面有3种糖蛋白：刺突糖蛋白(spike protein，S蛋白)是主要抗原位点，可与细胞受体结合，诱导病毒包膜和细胞膜以及细胞之间的膜融合，刺激机体产生中和抗体并介导细胞免疫应答、小包膜糖蛋白(envelope protein，E蛋白)，与包膜结合;膜糖蛋白(membrane protein，M蛋白)，有3个结构区，横穿包膜的M蛋白通过C末端与核衣壳结合，连接桉衣壳和病毒包膜，决定和影响了病毒的出芽生长。Ⅱ群冠状病毒如HCoV一OC43的包膜上还含有糖蛋白血凝素一酯酶(hemagglutinin-esterase，HE)。HE可能与冠状病毒的早期吸附有关，还能引起红细胞凝集、对红细胞产生吸附作用。核衣壳蛋白N是一种碱性磷蛋白，其中央区能够同基因组RNA结合，形成卷曲的核衣壳螺旋。N蛋白与病毒RNA复制有关，并通过与M蛋白的c端棚互作用，影响病毒的出芽、成熟。

　　5.冠状病毒基因组结构 冠状病毒的核酸为非节段单链(+)RNA，长约27～32kh，约为人类基因组的十万分之一，是RNA病毒中最长的RNA核酸链。具有正链RNA特有的重要结构特征，即RNA链5’端甲基化“帽子”结构之后是60—80个喊基的先导序列和200—500个碱基的非编码区，3’端有puly A“尾巴”结构。该结构与真核mRNA非常相似，也是其基因组RNA作为自身翻译模板的结构基础：病毒基因组有数目不等的开放阅读框架(open reading frame，ORF)，在5’端存在两个相互重叠的ORF，分别为ORFIa和ORF1b，统称为pol基因，约为基因组长度的60%，编码病毒RNA依赖性RNA聚合酶和蛋白酶及一些未确定的蛋白质。在所有的冠状病毒基因组中，pol基因和3种结构蛋白基因的排刮次序完全相同，即5’-pol-S-M-N-3’。冠状病毒RNA和RNA之间的重组率非常高，重组后RNA 序列的变化引起氨基酸序列和蛋白质发生变化，最终导致抗原性发生改变.从而免疫失败。

　　普遍认为冠状病毒的复制首先是病毒颗粒经受体介导吸附于易感细胞的细胞膜上，包膜含有HE的冠状病毒通过HE或S蛋白与细胞膜糖蛋白受体结合.不含HE的病毒则面过S蛋白直接与细胞表面的受体结合。病毒颗粒通过膜融合或细胞内吞作用侵入易感细胞。冠状病毒基因组RNA进入易感细胞胞浆后，首先以自身基因组RNA作为mRNA，进行早期的翻译，产生RNA聚合酶，然后在RNA聚合酶作用下完成负链基因组RNA的转录，结构蛋白mRNA的合成以及病毒基因组RNA的复制。结构蛋白mRNA的转录不需修饰剪切，而是直接通过RNA聚合酶和一些转录因子，以“不连续转录”(discontinuous transcription)方式，通过识别特定的转录调控序列(transcription regulating sequences，TSR)，有选择性地从负义链RNA 上一次性转录得到成熟mRNA的全部组成部分。结构蛋白和基因组RNA复制完成后，在宿主细胞内质网装配生成新的冠状病毒颗粒，并通过高尔基体以出芽方式分泌至细胞外，完成其生命周期。

　　【流行病学】

　　人冠状病毒感染在世界上非常普遍，英国、美国、澳太利亚、德国、日本、俄罗斯.意大利、芬兰、印度、中国等均存在感染。人群中大约IO%一30%的冬季上呼吸道感染由冠状病毒引起，是普通感冒中居第二位的病因。

　　冠状病毒主要发生于冬季和初春，在一个流行季节，通常只由单一血清型引起。人冠状病毒的传播方式可分为两种：通过呼吸道飞沫传播侵犯呼吸道;经口传播侵犯肠道，此时排毒时间较长。

　　4—10岁的儿童常见急性上呼吸道感染，而成年人则多为普通感冒.易在家庭内传播。Monto等报道，229E和0C43病毒感染有一定的周期性，一般间隔2～3年出现一次较大规模的流行，229E和OC43病毒有交替流行的现象。人冠状病毒感染后获得性免疫差，自然感染后产生的抗体只能提供约4个月的保护作用，所以再感染常见。值得注意的是，人冠状病毒感染流行期间鼻病毒感染却不常见。

　　由于病毒S蛋白含有受体结合位点、中和抗体结合位点以及具有融合细胞的活性，它的突变代表着病毒毒力、逃避宿主免疫清除能力的改变。所以，对临床分离株进行s基因的测序分析，是病毒毒力、流行病学调查、预测流行趋势以及制备疫苗的关键。

　　HCoV—N163可感染不同年龄的儿童及成年人，但主要集中在0～5岁的婴幼儿中。我国北京地区在2006年报道245份急性呼吸道感染儿童的标本中HCoV-N163阳性率为1.2%，临床表现以肺炎和毛细支气管炎居多。目前研究认为HCoV-HKUl四季都可感染，高峰期在晚秋、冬季，无性别差异.人群感染率明显低于HCoV-229E与HCoV-OC43。目前在0.3%～4.4%之间。患有基础疾病者更为易感，并可导致原有疾病加重。

　　【发病机制和病理】

　　在自然条件下人冠状病毒以呼吸道或消化道作为原发复制场所，它们引起临床症状的病理生理变化主要表现为靶细胞发生急性杀细胞反应，局部免疫应答产生的分泌抗体可以限制这些感染。

　　人呼吸道冠状病毒感染上呼吸道上皮细胞，引发较弱免疫应答，HCoV-0C43和HCoV-229E之间没有交叉免疫力，HCoV-OC43导致的上皮损伤一般比HCoV-229E稍重，因而临床表现也较重。50%的感染者检测不出血清抗体局部感染部位分泌的IgA，可能发挥比较重要作用。由于人冠状病毒尚未适应低等动物的呼吸道，未能建立人冠状病毒感染的动物模型，故尚不能细致地进行致病机制的研究。

　　人肠道冠状病毒可选择性地感染肠黏膜中起吸收作用的细胞，引起绒毛萎缩。不同毒株选择性地侵犯小肠、大脑或结肠，临床表现轻熏不一，轻者为一过性的轻型肠炎，重者发生进展迅速的致死性腹泻;主要通过局部免疫应答控制感染。

　　人冠状病毒感染以上呼吸道表现为主，仅在某些婴儿引起下呼吸道感染，且多为轻症，尸检材料难以得到，故迄今仍缺乏有关的病理资料。