
冠状病毒为RNA病毒。从2003年冠状病毒引起的严重急性呼吸综合征(SARS)流行,到2004年人冠状病毒(HCoV)NL63传播和2019年新型冠状病毒(2019-nCoV)引发疫情,均提示应高度重视冠状病毒。冠状病毒可以通过各种媒介黏附于眼、鼻、口腔、呼吸道、消化道等黏膜,导致感染,从而引发炎性反应、肺纤维化、肾衰竭等,严重者导致死亡。随着医学分子技术进步和临床对冠状病毒的研究不断深入,目前已知可感染人的HCoV有7种,其中HCoV-NL63、SARS冠状病毒(SARS-CoV)和2019-nCoV可并发眼部疾病。本文针对HCoV-NL63、SARS-CoV和2019-nCoV的结构特点、传播途径、眼部致病特点和治疗等,汇总国内外最新研究结果进行总结和分析,以期为临床相关诊疗工作提供参考。(中华眼科杂志,2021,57:871-875)
冠状病毒最早是1937年从禽类动物分离出来,病毒颗粒呈球形,直径75~160 nm,有包膜,正链RNA,病毒粒子外包脂肪膜,膜表面有糖蛋白[1]。1965年,Hoorn和 Tyrrell[2]用人胚气管培养方法,从普通感冒患者鼻洗液中分离出1株病毒,将其命名为B814病毒。随后Hamre和Procknow[3]用人胚肾细胞分离到类似病毒,将代表株命名为229E病毒。1968年,Almeida等[4]对这些病毒进行形态学研究,因在电子显微镜下发现这些病毒的包膜上有形状类似日冕的棘突,故将这类病毒命名为冠状病毒。
目前已知的可感染人的冠状病毒有7种,分别是人冠状病毒(human coronavirus,HCoV)229E型(HCoV-229E)、OC43型(HCoV-OC43)、NL63型(HCoV-NL63)、HKU1型(HCoV-HKU1)、严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS)冠状病毒(SARS coronavirus,SARS-CoV)、中东呼吸综合征冠状病毒[1,4]和最新发现的2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)[5]。据目前文献报道,可并发眼部疾病的病毒有HCoV-NL63、SARS-CoV和2019-nCoV,如结膜炎、葡萄膜炎等,现针对这3种病毒的结构特点、致病机制以及治疗进行总结和分析。
SARS是一种急性呼吸道传染病,导致数万人感染,研究结果表明其平均潜伏期为7.7 d,最短4 d,最长17 d[6]。引发SARS的SARS-CoV属β属冠状病毒B亚群,呈球形,直径约100 nm,为有包膜的单股正链RNA病毒,其具有冠状病毒典型的基因组织形式,即从5'端至3'端依次为5'非翻译区、rep(replicase)基因、S(spike)基因、E(envelope)基因、M(membrane)基因、N(nucleocapsid)基因和3'非翻译区。引导序列为72个核苷酸,有11个预测的开放读码框架(open reading frame,ORF),可能编码23种成熟的具有已知或未知功能的蛋白[1,7, 8]。将SARS-CoV的rep基因和其他4种主要蛋白的氨基酸序列与其他冠状病毒(哺乳动物冠状病毒Ⅰ、Ⅱ组和禽冠状病毒Ⅲ组)的相应蛋白进行同源性和系统进化树分析,结果显示SARS-CoV蛋白与其他3组冠状病毒的相应蛋白序列同源性均很低,不能分到同一个进化分支中[9]。Rota等[8]进行了深入研究,比较Urbani株3CLpro、POL、S、E、M和N蛋白的氨基酸序列与其他3组的冠状病毒序列,结果显示SARS-CoV与已知普通冠状病毒无密切关系,是独立于哺乳动物冠状病毒Ⅰ、Ⅱ组和禽冠状病毒Ⅲ组之外的新型冠状病毒,应属于第Ⅳ组,且SARS-CoV在感染人之前可能已经长期存在。研究结果显示,冠状病毒S基因9个氨基酸变异和1个糖蛋白位点增加,决定了人SARS-CoV毒株的出现和SARS的流行,提示SARS-CoV毒株中的S基因变异可能在SARS流行中发挥重要作用[10]。
SARS的传播途径主要是密切接触,包括暴露于传染性飞沫中以及直接与传染性体液接触[6]。研究者在SARS患者的肺组织抽提物、痰液、尿液、粪便、眼泪等组织标本中分离到病毒或检测到病毒核酸,并发现SARS-CoV表面的S蛋白介导了病毒与宿主细胞的结合,已鉴定出SARS-CoV上S蛋白的功能性受体是血管紧张素转化酶 2(angiotensin convertingenzyme Ⅱ,ACE2)[11, 12, 13]。孙琰等[14]利用逆转录聚合酶链反应(reverse transcription and polymerase chain rection,RT-PCR)和免疫组织化学方法,分别检测人和兔的角膜、结膜组织细胞及培养的人结膜成纤维细胞和兔角膜上皮细胞中ACE2的表达。结果显示ACE2免疫组织化学反应产物主要位于细胞质和细胞膜,角膜和结膜的上皮细胞及角膜内皮细胞呈明显阳性表达,角膜和结膜的成纤维细胞呈弱阳性表达,培养的人结膜成纤维细胞和兔角膜上皮细胞也呈阳性表达。兔组织中的ACE2表达强度及组织定位与人相似,从而在mRNA和蛋白水平证实了眼组织存在SARS-CoV上S蛋白的功能性受体ACE2,由此初步推断SARS-CoV存在由眼部入侵人体的可能。
Loon等[15]在36例SARS疑似患者(这些患者均为医疗行业工作人员)泪液中检测SARS-CoV,发现3例核酸阳性,其中1例女性患者仅依据泪液检测核酸阳性确认为SARS。金明等[16]报道2例SARS患者以结膜炎为首发症状,数天后出现发热症状;另2例为重症监护室抢救后糖皮质激素持续使用递减阶段的SARS恢复期患者,无外界接触史突发双眼急性病毒性结膜角膜炎,提示SARS-CoV可感染眼部引发结膜炎。
目前该结论仅为推测,且相关结膜炎的发病率很低。金明等[16]对118例(235只眼)SARS患者的首发症状进行问卷调查,并观察眼部症状。结果显示眼部症状主要为眼部干涩,亦有畏光、流泪、疼痛、视物模糊等;其中77只眼(32.8%)为首发眼部症状;SARS患者首发、继发眼部症状及继发眼病与SARS发病无明显相关性。Chan等[17]对确诊的SARS患者泪液和结膜细胞中的SARS-CoV进行了前瞻性研究,在招募的20例疑似SARS患者中,17例经配对恢复期血清确诊SARS,但在其泪液和结膜刮片中,采用RT-PCR均未检测到SARS-CoV。在确诊患者中,除2例患者有轻微且自限性结膜出血症状,其他患者均无眼部并发症。推测原因:(1)RT-PCR检测或病毒培养被认为具有特异性,但缺乏敏感性;(2)病毒及其遗传物质仅存在于疾病的某个短暂时期,且该研究未能在该时期收集样本;(3)病毒不存在于眼泪中。该研究样本量较小,且每例患者只采集了1个泪液拭子和结膜刮片样本,不能完全排除泪液分泌物中存在病毒。
2004年4月荷兰研究者Van Der Hoek L等发现HCoV-NL63,该病毒来自一例患细支气管炎和结膜炎的7月龄儿童,为α属冠状病毒[18]。完整的基因组序列表明HCoV-NL63不是重组病毒,其与HCoV-229E具有高度一致性,因此将其归类为哺乳动物冠状病毒Ⅰ组。HCoV-NL63的RNA基因组由27 553个核苷酸构成。5'端存在1a及1b基因,编码RNA复制所需的非结构蛋白;3'端有S基因、E基因、M基因及N基因;在S和E基因之间是单一的单顺反子辅助蛋白基因ORF3,因此HCoV-NL63基因排列顺序为1a-1b-S-ORF3-E-M-N[19]。
HCoV-NL63主要通过呼吸道传播。研究结果显示,HCoV-NL63可以感染人Huh-7细胞(人类肝癌细胞系),该细胞同样可感染SARS-CoV,这种相同的细胞嗜性提示这两种病毒可能通过同一受体结合,经相同途径进入靶细胞[20]。研究者对此展开研究,发现HCoV-NL63与SARS-CoV相同,以ACE2作为感染性受体进入靶细胞。ACE2在HCoV传播中扮演着重要角色,人在感染SARS-CoV或HCoV-NL63后,ACE2蛋白表达受到抑制,因此Kuba等[13]证实病毒感染时正是ACE2水平降低导致重症肺炎、肺损伤等发生。但是,这两种病毒的S蛋白不同,HCoV-NL63的受体结合区域位于S蛋白的残基232和694之间,为非线性,而SARS-CoV的受体结合区域为线性,ACE2与两者的相互作用存在不同机制。SARS-CoV 的S蛋白和HCoV-NL63的S蛋白均可诱导ACE2脱落,但与HCoV-NL63的S蛋白相比,SARS-CoV 的S蛋白与ACE2的结合效率更高,可能导致病毒复制减少和ACE2下调[21]。
2019年发现的2019-nCoV属于β属冠状病毒,直径在60~140 nm之间,采用负染法在电镜下观察,该病毒一般呈球形,部分呈多形性[24]。2020年1月,研究者在3例新型冠状病毒肺炎(COVID-19)患者的肺泡灌洗液中分别获取到2个全长2019-nCoV基因序列,对其中1个基因序列进行比对,发现86.9%核酸序列与既往蝙蝠体内分离到的SARS样冠状病毒(bat-SL-CoVZC45)具有高度一致性[25]。Zhou等[26]采用聚合酶链反应对2019-nCoV样本进行测序,病毒基因组由冠状病毒常见的6个ORF和其他一些辅助基因组成,构成了用于病毒物种分类的ORF1ab中7个保守的复制酶区域,2019-nCoV和SARS-CoV的aa序列一致率为94.6%,表明两者属于同一病毒物种,研究者在COVID-19患者的支气管肺泡灌洗液样本的Vero和Huh-7细胞中成功分离出2019-nCoV。
研究者发现,2019-nCoV的S蛋白与SARS-CoV的结构相似,2019-nCoV与SARS-CoV同样,可通过结合ACE2受体进入细胞,完成病毒复制。病毒的感染途径及症状与ACE2受体的表达和分布密切相关[27]。但是,2019-nCoV的致病性与传播性不同于SARS-CoV,前者的人际传播能力更强,说明病毒也在不断进化[28, 29]。基于目前的流行病学调查和研究结果,COVID-19的潜伏期为1~14 d,多为3~7 d;主要传播途径为经呼吸道飞沫和接触传播,气溶胶和粪-口等传播途径尚待明确[25]。
COVID-19的临床症状图谱尚不完善,研究报道的初始症状涉及呼吸道、胃肠道、肝脏、心脏及眼部。眼部症状以结膜炎为代表[30],但目前COVID-19患者并发结膜炎的比例并不高,部分重症及晚期患者的结膜严重充血、水肿,不能完全归因于2019-nCoV。目前尚不能除外通过结膜感染2019-nCoV的可能,病毒可通过各种媒介黏附于眼、鼻、口腔、呼吸道、消化道等黏膜,从而导致感染,眼结膜作为暴露组织,极易受到感染,因此应高度重视眼部的防护。目前调查及病例采集分析结果显示,2019-nCoV引起的结膜炎无特异性表现,可为单眼或双眼发病,早期为一般结膜充血,分泌物较少,为水样、稀薄黏液样,偶见小片状结膜出血,患者之间表现差异较大[31]。
1.疫苗:目前疫苗接种仍是预防和控制传染病最有效的方法[32]。冠状病毒的S蛋白参与受体识别、病毒结合及进入,同时也是诱导机体产生细胞核体液反应的重要成分,因此S蛋白是疫苗研究和疾病治疗的重要靶点[33]。但是,目前针对SARS-CoV、HCoV-NL63和2019-nCoV尚无特异性疫苗。
2.抗病毒治疗:目前尚无针对冠状病毒所致眼部疾病的抗病毒类药物,且冠状病毒是一类RNA病毒,因此并非所有抗病毒药物均适用于治疗冠状病毒感染。在无特效药物的情况下,可选择抑制RNA病毒复制、转录等的药物或广谱抗病毒药物[34],如0.1%利巴韦林滴眼液、0.15%更昔洛韦眼用凝胶[35]。
3.干扰素:干扰素由人白细胞在特定诱导剂作用下产生的具有多种活性的低分子糖蛋白物质,是一类细胞因子,具有广谱抗病毒活性、免疫调节和抗增殖作用。干扰素产生的抗病毒效应通常早于机体的特异免疫调节功能作用等,可诱导宿主细胞产生抗病毒蛋白,起到间接抗病毒作用,同时产生的病毒逃逸干扰素效应可为免疫细胞提供契机,对防止病毒扩散和控制疾病发展具有一定作用[36]。研究结果表明,干扰素可激活大量抗病毒相关基因和蛋白表达,如2',5'-寡腺苷酸合成酶、蛋白激酶、干扰素诱导的跨膜蛋白3、Mx蛋白等[37]。Cinatl等[38]评价了重组α、β和γ干扰素的抗SARS-CoV潜力,结果显示人重组干扰素在体外具有抑制SARS-CoV复制的作用,其中β干扰素最具抗SARS-CoV作用,临床既可用其治疗冠状病毒导致的全身疾病,也可治疗各种病毒性眼病,如单纯疱疹病毒性角膜炎、流行性角结膜炎、巨细胞病毒性眼病等[39]。
4.糖皮质激素:糖皮质激素因具有显著的抗炎作用和改善机体一般状况的作用等,被临床广泛应用,在治疗SARS、COVID-19中均需要使用糖皮质激素,但眼部应用糖皮质激素存在不良反应。金明等[40]为了解全身大剂量应用糖皮质激素、低氧血症及心理因素对眼压的影响,对SARS患者进行了数据采集和分析,结果显示眼压增高是多种因素所致,与糖皮质激素用量、时间有关,也可能与低氧血症和心理因素有关,因此提出眼科医师应正确认识糖皮质激素的治疗作用,利用好这把双刃剑;患者出现高眼压应及时降眼压,使用视神经保护剂等,防止出现糖皮质激素性青光眼甚至导致失明。
5.中医药:辨证论治是中医药的特色,在治疗疫病方面具有独特优势。有关中医药的抗病毒效果临床进行了大量研究。吴森林等[41]建立了单纯疱疹病毒1型(1Herpes simplex virus 1,HSV-1)感染Vero细胞和腺病毒3型感染HeLa细胞的模型,观察鱼腥草和金银花混合提取物滴眼液的抗病毒作用,结果发现其可明显减弱HSV-1感染的家兔结膜病理性炎性反应,甚至使其消失,具有一定的体外抗病毒作用和较强的体内抗病毒效果。夏承志等[42]将68例(96只眼)病毒性结膜炎患者随机分为试验组和对照组,试验组运用中医辨证理论,采用内服中药加眼部中药液熏蒸治疗,结果显示治疗效果优于对照组,可迅速改善患者的刺激症状。杜诚[43]用鱼腥草滴眼液配合口服中药治疗急性病毒性结膜炎角膜并发症患者,取得良好疗效。2019-nCoV所导致的结膜炎属中医“天行赤眼”,在全身辨证论治的基础上,中医可根据不同阶段不同症状分期进行治疗,也可针对结膜炎症状进行整体与局部结合治疗,同时兼顾正气固护[31]。
人类认识冠状病毒已有几十年,而与冠状病毒的较量仍在进行中,目前COVID-19疫情在全球持续不断。冠状病毒多以全身感染为主,因此治疗应从全身入手。冠状病毒结膜感染者不多,但眼结膜作为暴露组织,不能除外病毒经眼部入侵的可能,须引起临床重视,建议COVID-19早期患者应行泪液核酸检测至少2次。眼科医务人员作为临床一线工作人员,同样应加强防护,勤洗手、多通风、佩戴护目镜、裂隙灯安装遮挡板等,尤其眼科结膜炎门诊、眼科急诊,更应是重点防护部门[44]。虽然目前人类对冠状病毒的认识尚欠深入和全面,特异性治疗方法和预防措施等尚不完善,但相信随着医学技术发展,人类终将能从容应对冠状病毒。
所有作者均声明不存在利益冲突





















