從SARS冠狀病毒探討新型冠狀病毒眼途徑傳播的可能機制

牛福來，庫娜娜，孫 熠

0引言

自2019-12突發新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)疫情以來，感染及死亡病例快速上升。了解傳染病的流行病學特征，控制傳染源、切斷傳播途徑、保護易感人群是控制疾病傳播的關鍵措施。2020-01-22，1例感染新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)的醫務人員回顧其最早出現的癥狀是結膜炎，高度懷疑SARS-CoV-2首先由結膜侵入，由此引起可能通過眼表組織傳播的推測，為眼科工作的防護敲響警鐘，眼科醫護人員在眼病的診療過程中與患者近距離接觸，存在SARS-CoV-2感染的風險。Lu等[1]在Lancet發表的論文提出SARS-CoV-2有可能先經結膜引起感染。但目前尚缺乏其通過眼表組織感染的臨床確診病例和實驗室研究證據。SARS-CoV-2屬于冠狀病毒(coronavirus, CoV)[2]，目前已知有7種CoV可導致人類疾病，其中SARS冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV)、 中東呼吸綜合征冠狀病毒 (middle east respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)，包括此次的SARS-CoV-2都具有嚴重的危害性，可導致重癥肺炎等致死性疾病。已有研究證實SARS-CoV-2與SARS-CoV同源性極高。因此，了解CoV尤其是SARS-CoV的特點及傳播機制可能有助于更好地阻斷SARS-CoV-2的傳播。

1 CoV與SARS-CoV-2

1.1流行病學特征CoV在自然界中廣泛存在，其自然宿主包括家畜、禽類、鼠類及野生哺乳類動物等，尤其是有飛翔能力的哺乳動物——蝙蝠，是多種CoV的自然儲存宿主，也是病毒擴散、傳播及致動物或人類疾病流行的傳染源[3]。關于SARS-CoV-2來源的研究正在展開，Zhou等[4]研究發現SARS-CoV-2在全基因組水平上與云南中華菊頭蝠上檢測到的蝙蝠冠狀病毒96.2%相同，提示蝙蝠可能是SARS-CoV-2的宿主來源。Guo等[5]研究發現蝙蝠和水貂可能是SARS-CoV-2的兩個潛在宿主，其中水貂可能為中間宿主。而Xiao等[6]、Lam等[7]的研究均表明穿山甲為SARS-CoV-2潛在的中間宿主。

1.2病毒基因組CoV為單鏈RNA病毒，SARS-CoV-2在用于病毒鑒別的7個保守域與SARS-CoV的氨基酸相似性高達94.6%，進一步提示其與SARS-CoV屬于同一種屬[4]。

1.3病毒形態學CoV形態不規則，電鏡下形似“皇冠”，直徑約60～220nm[8]。2014年國際病毒學分類委員會將CoV科分為4個屬，即α、β、γ和δ 屬，目前已證實SARS-CoV-2與SARS-CoV、MERS-CoV、人冠狀病毒HCoV-OC43、人冠狀病毒HCoV-HKU1都屬于β屬冠狀病毒。

1.4致病性CoV的感染步驟包括吸附入侵、基因合成、成熟病毒的包裝和釋放這4個過程，其中在病毒吸附入侵的關鍵步驟是病毒受體的特異性[9-10]。病毒入侵首先必須能夠識別宿主細胞，建立一座“橋梁”聯通彼此，進而突破細胞膜屏障進入細胞內部。在CoV感染宿主細胞的過程中，S蛋白特異性識別細胞表面受體并形成復合物，是決定病毒入侵的關鍵性因素。研究發現6種可感染人類的CoV存在著不同的特異功能受體[11-12]，人冠狀病毒HCoV-229E的受體為氨肽酶N(APN/CD13)，人冠狀病毒HCoV-OC43的受體為唾液酸(N-乙酰基神經氨酸，SAα2.3/6Gal)，近年新發現的SARS-CoV和人冠狀病毒HCoV-NL63的受體均為血管緊張素轉化酶2(angiotensin-converting enzyme 2，ACE2)，人冠狀病毒HCoV-HKU1的受體尚未查明，而MERS-CoV的受體為二肽基肽酶4(DPP 4)。此前一項研究對SARS-CoV-2的S蛋白進行結構三維建模，評估其與人類ACE2分子相互作用的能力，結果表明盡管存在氨基酸殘基的替換，但SARS-CoV-2的S蛋白與人ACE2受體仍然具有顯著的結構親和力。Zhou等[13]進一步確證了SARS-CoV-2可以通過細胞膜表面ACE2受體進入細胞，這與SARS-CoV進入細胞的途徑是一樣的。在此基礎上，Yan等[14]進一步解析了完整的ACE2與SARS-CoV-2 受體結合域(receptor binding domain，RBD)結合的低溫電子顯微鏡結構。Lan等[15]確定了SARS-CoV-2 S蛋白RBD與細胞受體ACE2結合的晶體結構。ACE2廣泛分布于人體各種組織中，在人結膜、角膜組織中均有表達[16]，這為SARS-CoV-2可通過眼表組織感染提供了一定的理論依據。

1.5病理特征2020-01-27，Xu等[17]對1例COVID-19死亡患者進行了病理解剖，對提取的肺、肝、心臟組織檢查顯示雙側彌漫性肺泡損傷伴纖維黏液性滲出，雙肺出現了急性呼吸窘迫綜合征表現，肺間質內可見以淋巴細胞為主的單個核細胞炎性浸潤。肺泡細胞表現出病毒性細胞病變樣改變。SARS-CoV-2的病理特征與SARS和MERS-CoV感染中的病理特征非常相似。這一病理結果為COVID-19的發病機制提供了新的見解，也為臨床治療提供了一定的治療依據。

2 SARS-CoV與眼途徑傳播的研究

對SARS患者的研究表明，SARS-CoV通過直接或間接接觸眼睛、鼻腔或口腔黏膜傳播[18-19]。眼睛和體液接觸以及未配戴護目鏡都是導致SARS-CoV由患者向健康人群傳播風險增加的原因，提示無眼部防護條件下SARS-CoV眼途徑傳播的可能[20]。Tong 等[21]采集4例SARS患者流經結膜囊和淚道的生理鹽水樣本，應用RT-PCR技術在其中2例樣本中檢測出SARS-CoV陽性結果，而4例患者的鼻咽拭子標本均未檢測出SARS-CoV，提示SARS-CoV可感染眼球結膜和淚道黏膜組織。Loon等[22]對新加坡的36例SARS疑似患者的淚液行PCR檢測，其中3例確診患者淚液中可檢出SARS-CoV，提示在疾病早期通過簡單、重復獲得的淚液標本中檢測SARS-CoV可能是重要的診斷方式。

據世界衛生組織報告，淚液是傳播SARS-CoV的體液之一，直接與患者結膜表面接觸的不同儀器的使用可能是疾病傳播的途徑和來源[23]。同時，加拿大疾控中心建議醫務人員應當配戴護目鏡、N95或更高級別口罩、橡膠手套等阻斷SARS-CoV的傳播，以降低醫務人員感染的風險[24]。

武漢病毒研究所Zhou等[13]研究表明SARS-CoV-2與SARS-CoV基因組有79.5%的相似性，在用于病毒鑒別的7個保守域與SARS-CoV的氨基酸相似性高達94.6%。國際病毒分類委員會的冠狀病毒研究小組認為SARS-CoV-2與SARS-CoV為同一類冠狀病毒，將其病原體命名為SARS-CoV-2，研究SARS-CoV對人類的侵入和傳播的方式在COVID-19的防控中具有重要借鑒意義。

美國國家過敏和傳染病研究所疫苗研究中心通過低溫電子顯微鏡構建了SARS-CoV-2 S蛋白的預融合構架是三個聚體，發現每個單位上都有細胞受體結合點位，對比SARS-CoV-2與SARS-CoV的S蛋白發現，SARS-CoV-2和ACE2的結合力是SARS-CoV的10～20倍[25]。

3 SARS-CoV-2眼途徑傳播可能機制與防護措施

SARS-CoV-2的傳播途徑尚未完全確定，目前公認的傳播途徑是飛沫傳播和接觸傳播。Holshue等[26]研究發現COVID-19患者的糞便中檢測出SARS-CoV-2核酸陽性，這提示SARS-CoV-2可能具有糞口傳播性。2020-02-08，中國疾病預防控制中心專家提出氣溶膠傳播可能也是一種新的傳播途徑。Lu等[27]在Lancet發表的通訊論文認為SARS-CoV-2通過眼睛的傳播被忽略了, 所有檢查可疑病例的眼科醫生都應戴防護眼鏡。基于SARS-CoV-2的傳播途徑及SARS-CoV眼途徑傳播的研究推測SARS-CoV-2眼途徑傳播的可能機制如下：(1)人眼角結膜等組織大部分暴露于外界，容易受到外界環境的刺激和微生物感染而致病。病毒可通過飛沫、氣溶膠、接觸等直接污染角結膜組織，SARS-CoV-2的S蛋白與角結膜ACE2受體結合進入細胞引起感染。Zhou等[28]對67例確診或疑似COVID-19病例進行了回顧性分析，對患者的鼻咽和結膜拭子進行RT-PCR檢測，67例病例中1例結膜囊測試陽性、2例為可疑陽性，但3例患者均無眼部癥狀，僅有的1例以結膜炎為首發癥狀的COVID-19患者結膜囊測試為陰性。Xia等[29]選擇了30例確診的COVID-19患者。該研究發現只有1例結膜炎患者的淚液和結膜分泌物樣品出現SARS-CoV-2陽性結果， 其他樣品均為陰性。Sun等[30]對102例COVID-19臨床確診患者進行SARS-CoV-2核酸篩查，72例患者核酸陽性，其中2例患者具有結膜炎表現，1例患者結膜囊分泌物SARS-CoV-2核酸呈陽性。葉婭等[31]在30例確診COVID-19患者中發現3例患者合并結膜炎，其中1例以雙眼結膜炎為首發癥狀，5d后發生呼吸道癥狀并確診為COVID-19，另2例確診為COVID-19，隔離治療期間發生雙眼結膜炎。另27例確診的輕中度COVID-19中有2例結膜囊拭子病毒核酸檢測陽性，但并未發生結膜炎。目前以結膜炎為首發癥狀的COVID-19患者并不多見，且缺乏大樣本的臨床研究，SARS-CoV-2是否能夠經眼表組織進行傳播，還需要大量的臨床數據分析以提供循證證據。(2)同時需引起關注的是，據世界衛生組織報告淚液是傳播SARS-CoV的體液之一，直接與患者角結膜接觸的各種儀器的使用也可能是疾病傳播的途徑和來源。目前雖然無足夠SARS-CoV-2經淚液傳播的證據，但在眼科進行專科檢查(裂隙燈、直接檢眼鏡等)、專業操作(結膜下注射、淚道沖洗等)及專業手術(各類眼部手術)時需嚴格做好個人防護。

近日，《新型冠狀病毒肺炎診療方案(第六版)》增加了“在相對封閉的環境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經氣溶膠傳播的可能”[32]。尤其在醫院、輪船等病毒濃度較高的環境中，病毒經氣溶膠傳播風險極大，這也可能成為眼表組織感染的高危因素之一。根據國家衛生健康委員會對醫院不同區域的防護建議應統籌設置診室，避免聚集，保持良好通風條件。 1991年華盛頓大學眼科中心的一項研究表明[33]：非接觸眼壓計測量眼壓的瞬間，眼表淚液在氣壓的沖擊下可形成大片氣溶膠粒子，且這些氣溶膠粒子隨著測量次數持續增加，在儀器半封閉狀態下，測量口附近濃度持續增加，存在交叉感染的風險。眼科醫生應在每例患者檢查結束后對儀器進行嚴格消毒，同時延長下一患者檢查時間間隔，降低交叉感染風險。

目前認為SARS-CoV-2感染是S蛋白與人ACE2受體結合引起，ACE2受體廣泛分布于人體各種組織中，氣管、支氣管、咽喉、鼻旁竇、鼻淚管上皮、淚小管上皮等均有分布，其中肺毛細血管內皮細胞的ACE活性最高[34]，呼吸道感染是SARS-CoV-2的主要感染方式。眼和呼吸道作為鄰近器官，呼吸道作為門戶發生感染后，病毒可能通過眼-鼻淚管系統-呼吸道之間的解剖學橋梁感染眼表組織[35]。基于眼-鼻淚管系統-呼吸道的解剖學基礎，且淚液有可能作為病毒傳播的媒介，人眼是病原體感染的首發部位還是其它部位感染的并發癥尚無法定論。 另外，除病毒感染引起眼表組織炎癥之外，疫情期間，防護工作引起的眼部疾病也需引起重視。金明等[36]對SARS 118例235眼患者患病期間引起的眼病及眼部表現進行首發癥狀問卷調查，發現77眼(32.7 %)首發癥狀為干澀、畏光、流淚、疼痛、視物模糊，187眼(79.5%)有眼部刺激的續發癥狀。共有35例SARS患者繼發不同眼病，以慢性結膜炎和電光性眼炎患者居多。化學消毒劑及紫外線等使用不當是引起結膜炎和角膜炎的主要原因，SARS首發、續發眼部表現及繼發性眼病與SARS發病無明顯相關性。提醒我們在疫情防控過程中需規范使用化學消毒劑及紫外線照射燈等，做好個人防護。

目前，SARS-CoV-2的傳播方式以及是否能夠經眼表組織進行傳播尚無法證實，眼表組織可能是病毒入侵人體的門戶，也可能繼發于其它部位發生感染，仍需大量的臨床研究提供循證醫學證據[37]。綜述冠狀病毒尤其是SARS-CoV引起眼途徑傳播的文獻，可以為我們在COVID-19的防控工作中提供借鑒。眼科雖不是COVID-19防控的一線科室，但醫護人員在診療過程中存在病毒感染的多重風險，眼病的發生仍不容忽視[38]。此外，應重視防控過程中避免消毒劑及紫外線等引起的眼部損傷，同時需與其它類型眼表炎癥做出鑒別[39]。根據已知的病毒的傳播方式以及眼部的解剖學基礎，眼科醫護人員從個人防護、眼科門診防控管理、眼科病房防控管理以及眼科器械清潔消毒等方面需嚴格遵守相關制度[40-41]。