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從病毒學感染模式,對SARS-CoV-2可能行為模式的推測
原創:復旦兒科感染 復旦兒科感染 1周前
你怎么能夠指望一個種族遵循另一種族的邏輯呢?
——PHILIP K.DICK
(圖片來源:Virology Journal)
SARS-CoV-2只是我們人類給這一類病毒起的名字,與我們的父母給我們起名字無異;但一定程度上,易感細胞面對病毒,雖積極抵御,但感染結局取決于諸多因素。
莊輝老師說得好,我們應該積極為公眾解疑釋惑,弘揚科學精神,培養公眾科學素養,讓大家科學理性面對疫情。這里,我們簡單介紹病毒的感染模式,并推測SARS-CoV-2在人和人群中的可能行為邏輯。
一、病毒感染模式
病毒自然感染可以是快速發生且自限性的(急性感染),或者是長期慢性的。所有的感染都起始于急性感染,而后機體對感染的控制產生不同的感染模式(圖1)。
圖1:感染的主要類型
(圖片來源:Principles of Virology 4th,筆者修改)
注:以感染后病毒作用時間和病毒粒子的產生量做函數關系圖(藍色曲線),癥狀出現時間用橙色柱形表示。
第一模塊,描述了急性感染的典型特點,病毒顆粒產生、癥狀出現及其感染的清除一般在短期內完成。
第二模塊,描述了潛伏性感染的典型特點,在急性感染后,會有一個靜止期并且反復發作。復發的可能伴隨也可能不伴隨癥狀的發生,但都會導致感染病毒顆粒的繁殖。
第三模塊,描述了持續感染的典型特點,病毒粒子在宿主的一生時間內連續繁殖。癥狀可能在宿主死亡之前出現或不出現。病毒顆粒通常在整個感染期間都會產生。
第四模塊,描述了慢發性感染(慢病毒感染),在這個時期,在典型的初始急性感染之后,與最終致死的癥狀出現之間,有一個長的間隔期。期間病毒可能會持續復制(如人類疫缺陷病毒)或不會復制(如麻疹病毒導致的亞急性硬化性全腦炎,SSPE)。
二、急性感染
急性感染是最普通也最容易講清楚的一種,特征是病毒能很快復制繁殖出具有感染性的病毒顆粒,然后宿主迅速清除其感染。如引起我們絕大多數感冒的鼻病毒,和導致感冒的流感病毒,都是典型的急性感染過程。急性感染通常相對短暫。在健康宿主中,病毒粒子和病毒感染的細胞在短期內被宿主產生的免疫機制(獲得性免疫)清除。病毒后代在感染徹底被清除之前持續釋放,并傳播給其他宿主。如果原位的感染通過血液或神經的途徑傳播到體內其他部位,可能會發生幾輪感染,并且伴隨新的、不同的癥狀(圖2)。
圖2:典型急性感染的過程
(圖片來源:Principles of Virology 4th,筆者修改)
注:用病毒生長對感染后的時間作圖。鋸齒狀的線條描述的是感染性病毒顆粒的濃度隨著時間的增加而增加。在感染建立過程中,剛開始只有先天防御在戰斗。一旦感染達到一定病毒和宿主的閾值水平(淡紫色),獲得性免疫就開始反應。在感染數天后,免疫的效應分子和細胞開始清除被感染的細胞及病毒粒子(淺藍色)。此后,記憶細胞產生,獲得性免疫終止。當病毒粒子被清除,受感染的細胞也被消滅后,特異性免疫也開始停止了。一旦宿主再被感染,抗體和殘留的效應細胞以及記憶細胞可提供持久的保護。
急性感染是普遍的公共衛生問題,常與每年影響數百萬個體的嚴重的流行性疾病暴發相關(如流感和手足口病)。
三、推測SARS-CoV-2的可能邏輯
基于我們對以往6種人冠狀病毒和其他常見呼吸道病毒的理解(可參見公共微信號“復旦兒科感染”在2020.1.22“基于病毒學原理對新型冠狀病毒的一些看法”一文),SARS-CoV-2在人類應為急性感染模式。既然如此,一些問題的可能答案:
1. SARS-CoV-2能否垂直傳播?
答:急性感染的病毒,病毒血癥持續時間短暫,垂直傳播的可能性非常小,也就是說如果母親感染了SARS-CoV-2,一般不會傳給胎兒,母乳中也不會排出病毒。然而如果產前數天內母親感染,母嬰垂直傳播有一定可能。有母親感染SARS-CoV-2肺炎后新生兒出生30小時咽拭子病毒核酸陽性的報道,但需更多的證據[1]。
2. SARS-CoV-2能否在人體長期攜帶?
答:急性感染的病毒,人體的免疫會很快清除病毒,極少免疫功能異常的個體,排毒時間可能有一定延長,一般健康個體不會長期攜帶病毒。如流感病毒,感染有自限性;之所以在人群中的持續流行,是因為人群中一定比例的人感染(包括亞臨床感染)后傳播導致。
3. SARS-CoV-2能否在人體潛伏較長時間后再發病?
答:從病毒入侵到機體產生特異性免疫應答,時間一般在數天至十數天內。SARS-CoV-2的潛伏期,理論上應與其他急性感染病毒相似,也應該類似2002年的SARS-CoV[2]。
4. SARS-CoV-2感染后人體免疫力會維持多久,能否再次感染人體?
答:人體產生特異性免疫反應包括體液免疫和細胞免疫。體液免疫主要是IgM和IgG抗體。IgM在感染后數天至兩周內產生,維持一般3-6個月;IgG一般在在感染后1-2周后出現,維持數年至終身。細胞免疫中包括記憶細胞,在機體再次感染相同病毒后即刻高效清除病毒。所以,一般短期內,人不會再次被SARS-CoV-2感染,除非病毒發生較大變異,導致血清型改變。
SARS-CoV-2感染后人體的血清中含有特異性抗體IgM和IgG,對新感染的病人提供被動免疫,中和體內病毒抗原是有一定作用的,但需要一定的量。
5. SARS-CoV-2在人群中何去何從?
答:由于SARS-CoV-2以往在人類中從未出現和流行過,人群普遍易感。我們這些日子里,我們以舉國之力,眾志成城,阻擊新冠狀病毒感染。我們應該有信心最終控制該病毒的流行。但自然界中,許多這樣的病毒,在整體人群普遍流行后,成為常見感染性疾病的普通病原之一。我們也不能除外新冠狀病毒逐步演變成一種普通的呼吸道感染病原,我們也應該有理解這種邏輯的理性和勇氣。
參考文獻
1. 中華預防醫學會新型冠狀病毒肺炎防控專家組. 新型冠狀病毒肺炎流行病學特征的最新認識.中華流行病學雜志,2020,41(2):139-144.
2. Jiang X, Rayner S, Luo MH. Does SARS-CoV-2 has alonger incubation period than SARS and MERS? [published online ahead of print,2020 Feb 13]. J Med Virol. 2020;10.1002.
撰文:沈軍
校稿:王建設
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