冠狀病毒眼部感染及檢測

楊 琴，蘭長駿，廖 萱

自嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)感染爆發以來，冠狀病毒病原體研究和宿主生物鑒定一直是醫學界的重要任務。2019年出現的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)傳染性和致病能力更強，迅速引起了全球的關注。目前已有臨床報道冠狀病毒感染患者可出現以結膜炎為主的眼部感染癥狀，并提出將眼部核酸檢測等作為病毒早期鑒定的輔助手段。本文綜述冠狀病毒的眼部感染及其檢測相關進展，以期為冠狀病毒的進一步研究和防護提供參考。

0 引言

冠狀病毒(coronavirus，CoVs)隸屬冠狀病毒科，包括α冠狀病毒、β冠狀病毒、γ冠狀病毒和δ冠狀病毒4種，是一種陽性的單鏈RNA病毒，編碼非結構蛋白和結構蛋白，包括棘突蛋白(spike，S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣殼蛋白(N)，突變率高于大部分DNA病毒。冠狀病毒能夠引起人類和其他哺乳動物、魚類以及鳥類等多種宿主產生嚴重呼吸道、腸道和全身感染。人類冠狀病毒(human coronavirus，HCoV)是一類可以跨物種屏障進行感染的病毒，在2019年出現的新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)之前，已被鑒定的人類冠狀病毒有6種，包括HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63、HCoV-HKU1、嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)和中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)[1]。其具有基因組核苷酸替換率和重組率高的特征，每個位點每年約產生10-4個核苷酸替換，每個復制周期都會出現突變，被認為是變異最快的病毒之一[2]。SARS-CoV-2的基因組特征與MERS-CoV或SARS-CoV明顯不同，有關SARS-CoV-2基因組對比分析的結果表明，基因組內的變異性相對較低，但病毒群中仍有變異性較高的核苷酸位點，這對病毒檢測結果產生一定影響[3]。

由病毒等誘發的呼吸道感染是世界范圍內人類最常見的疾病之一。近20a來，先后出現SARS-CoV、MERS-CoV以及新近出現的SARS-CoV-2在全球爆發流行，可導致的死亡率高達10%～35%[2，4]。SARS-CoV-2的感染率和致死率已嚴重威脅人類健康，世界衛生組織已將SARS-CoV-2感染引起的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情視為國際關注的公共衛生緊急事件[5]。自疫情爆發以來，臨床上相繼報道了部分伴有眼部表現的COVID-19病例，SARS-CoV-2能否引發眼部感染及通過眼部傳播等問題愈發受到關注。本文基于眼科相關的文獻報道，對冠狀病毒的眼部感染及其相關檢測方面的進展進行綜述，以期為冠狀病毒的進一步研究和防護提供參考。

1 人類冠狀病毒及其感染表現

人類冠狀病毒屬于呼吸道病毒，是導致呼吸道綜合征的病毒之一，可以引發上呼吸道感染或包括肺炎、毛細支氣管炎在內的下呼吸道感染，以后者表現更嚴重[6]。呼吸道病毒通常是通過吸入含有病毒的飛沫、直接或間接接觸外部環境表面上被病毒污染的塵螨而傳播的，長時間暴露于存在高濃度氣溶膠的封閉環境中也存在經氣溶膠傳播的可能，其他潛在傳播途徑尚待進一步研究。進入呼吸道的病毒通過體液循環可以到達身體的多個部位[7]。

1.1 SARS-CoV SARS-CoV病毒是一種新型β-冠狀病毒，屬于C亞群，感染人體后能夠引起致死性疾病，其特點是加劇體內的炎癥反應，使肺部病理性改變更加廣泛[8]。SARS-CoV的感染機制主要是由S1和S2亞基組成的糖蛋白介導的，S1和S2亞基在病毒膜上形成三聚體從而發揮作用[9]。SARS-CoV感染具有高度傳染性，其臨床特點是使患者出現呼吸困難、干咳等肺部炎癥表現和高熱等癥狀[10]。

1.2 MERS-CoV MERS-CoV是β-冠狀病毒C亞群的成員，具有高度傳染性，是導致高發病率和高死亡率的呼吸道感染病毒[11]。流行病學相關報道顯示，駱駝可能是人類感染MERS-CoV的主要來源[4]。感染者通常表現為呼吸系統癥狀，典型的臨床表現有發熱、咳嗽、呼吸急促等，嚴重的可發展至肺部疾病，疾病的嚴重程度可以通過氣管抽吸物、痰液、血液或血清中檢測到的病毒載量高低來判斷[12]。

1.3 SARS-CoV-2 SARS-CoV-2屬于β-冠狀病毒，是近20a內繼SARS-CoV和MERS-CoV后出現的第三種致病率較高的人類冠狀病毒，自發病以來已經在全球范圍內對人類的健康造成影響[2]。感染SARS-CoV-2的患者通常會產生發熱、咳嗽、乏力等臨床癥狀，少數伴有鼻塞、流淚、咽痛、肌痛和腹瀉等癥狀。嚴重者可能引發急性呼吸窘迫綜合征、急性心臟損傷等并發癥，也有繼發多器官衰竭的可能[13]。

1.4人類冠狀病毒眼部感染及表現 暴露在病原體環境中的黏膜(眼結膜、鼻腔黏膜、口腔黏膜等)是病原體侵入機體的主要通道，也是其增殖傳播的重要場所。從眼部解剖學來看，眼表組織暴露于體表，從而增加了受到病毒等外界病原體侵襲的機會[14]。淚道系統在眼表組織和呼吸組織之間充當一個解剖橋梁的角色，將眼表組織與呼吸系統聯系起來，而淚液(體液)則成為可能隱藏病毒的載體。通過淚道，眼結膜與鼻腔黏膜相通，載有病原體的淚液借此可以進入鼻腔和口腔，從而引發呼吸系統及全身的感染表現。此外，眼組織和呼吸道中分布的部分細胞受體存在與冠狀病毒結合的可能，因此也可能引發病毒的感染[7]。冠狀病毒所導致的病理學特征存在一定的相似性。經呼吸道感染人體后，能夠造成以彌漫性損傷與細胞炎性滲出為主的病毒性肺炎，并不同程度地累及心臟、肝臟等其他組織[15]；呼吸道病毒具有一定的眼部傾向性，感染人體后能夠導致眼部并發癥，可能引起流行性角膜結膜炎、急性濾泡性結膜炎或咽結膜熱等結膜炎癥表現[7]。眼部組織炎性反應和病理變化的程度與機體免疫狀態和受病毒損傷的程度有關。最新的恒河猴動物實驗結果表明，結膜接種的SARS-CoV-2能夠通過感染眼結膜引發強烈的結膜上皮細胞炎性反應，結膜接種后14～21d，恒河猴體內可以檢測到SARS-CoV-2的特異性IgG抗體；實驗通過結膜單途徑接種病毒，避免了其他途徑對SARS-CoV-2能夠通過在眼部結膜組織引起感染這一結果的干擾[16]。臨床報道，COVID-19患者中以結膜充血為首發癥狀的感染者多表現出結膜充血、畏光流淚、漿液性分泌物增多以及眼干、瘙癢、異物感和視力模糊等眼部表現[17]。雖然眼部不是主要的受累器官，但眼部感染問題仍需要引起重視。

2 冠狀病毒檢測原理及眼部檢測

傳染病的診斷和流行病學調查方法通常采用檢測病原體本身或檢測人體為了抵抗病原體而產生的抗體的方式。感染初期，病原體抗原含量較低，免疫功能較弱的患者抗體產生量低，因而不易檢出[18]。目前檢測病原體的核酸序列被廣泛采用。SARS-CoV-2核酸檢測的原理是從基因組中高度保守的核殼蛋白N基因、E基因和開放讀碼框1a/b(open reading frame 1ab，ORF1ab)中選取2～3個作為靶標，進行特異性實時熒光逆轉錄聚合酶鏈反應(reverse transcriptase-polymerase chain reaction，RT-PCR)，可以根據情況選擇多重檢測同步進行或分步進行檢測[19]。RT-PCR是目前常用的檢測呼吸道病毒的技術之一，靈敏性較高，可以定量檢測，被認為是SARS-CoV-2感染診斷的金標準[20]。Wu等[21]通過RT-PCR技術首次鑒定出SARS-CoV-2全基因組序列(5’-3’)依次為ORF1ab、S、E、M和N。

目前普遍認為SARS-CoV-2的潛伏期為1～14d，少數病例潛伏期稍長[12]。在人體內，SARS-CoV病毒載量通常在感染后的第10d達到峰值，SARS-CoV-2病毒載量在癥狀出現后約5～6d達到高峰；動物模型研究顯示，MERS-CoV病毒載量大約在病毒感染6d后開始下降[22-24]。病毒載量的高低會對病毒的陽性檢出率及并發癥的嚴重程度造成影響，總體而言，發病早期病毒載量較高。既往研究表明，眼部除了和呼吸道組織具有解剖聯系以及細胞受體與病毒相結合的趨向性以外，眼表的結膜、鞏膜和角膜均能吸收眼部含有病毒的液體，因此可能具有較高的病毒載量[7]。Deng等[16]在SARS-CoV-2的眼部感染途徑的研究過程中發現，結膜接種后恒河猴的病毒載量主要分布在鼻淚腺系統和眼部，包括淚腺、視神經、結膜和鼻腔等部位。有研究者認為眼部核酸檢測可以作為病毒早期診斷的一種輔助手段[25]，淚液等標本采集簡單、方便，是一種可重復性較高的取材方法。

2.1經淚液的核酸檢測 淚液是傳播病毒的體液之一[26]。既往研究報道，SARS-CoV流行期間進行感染者淚液采集及淚液核酸檢測可以作為早期鑒定病毒的方法[27]。Xia等[20]通過RT-PCR技術在結膜炎患者的淚液和結膜分泌物中檢測到SARS-CoV-2。Hui等[28]報道，除了在SARS-CoV感染患者的呼吸道分泌物、尿液、糞便中能檢測到SARS-CoV以外，部分患者的淚液RT-PCR檢測結果也呈現陽性，這與Loon等[25]和Belser等[7]研究報告結果一致。Loon等[25]首次發現可以從感染者的淚液中檢測出SARS-CoV的RNA。Belser等[7]通過RT-PCR檢測在臨床采集的感染患者的淚液樣本，也檢測出了SARS-CoV。目前，利用以淚液為樣本的PCR檢測技術已被眼科臨床廣泛用于多種病毒的眼部感染診斷[25]。

2.2經結膜的核酸檢測 Chan等[26]進行的前瞻性病例研究表明，SARS-CoV感染患者的結膜細胞中有檢出SARS-CoV的可能。隨后，de Wit等[24]在恒河猴模型中發現，在感染早期利用RT-PCR技術可在結膜中檢測到MERS-CoV的RNA。Zhang等[29]最新的一項研究收集了102例COVID-19臨床確診病例，對其鼻咽拭子和結膜拭子樣本中的SARS-CoV-2進行RT-PCR檢測，發現72例患者檢測結果呈陽性，提示具有結膜炎表現的患者結膜囊分泌物的核酸檢測結果可能為SARS-CoV-2陽性。Zhou等[30]對67例確診或疑似COVID-19病例進行了回顧分析，雖然臨床尚不能肯定SARS-CoV-2可通過結膜途徑傳播，但實驗數據顯示COVID-19患者的結膜囊中可以檢測到SARS-CoV-2。

除了人類冠狀病毒之外，貓冠狀病毒(feline coronavirus，FCoV)和牛冠狀病毒(boving coronavirus，BCoV)等也可以從被感染動物的眼部檢出，FCoV在貓房水中被發現，而BCoV主要通過淚液檢測[31-32]。

2.3眼部受體的檢測 病毒感染主要包括受體結合、S糖蛋白構象變化和內含體組織蛋白酶L蛋白水解三個步驟[28]。冠狀病毒表面的S蛋白在感染過程中起著至關重要的作用，通過S蛋白上的S1亞基與人體內的血管緊張素轉換酶2(angiotensinogen 2，ACE2)受體結合，介導宿主受體的結合與病毒入侵。ACE2是一種金屬肽酶，在人體的多種器官組織中表達。孫琰等[33]研究表明，眼角膜和結膜上也有ACE2的表達，并且結膜上的表達量相對較高，具有ACE2表達的細胞可能是病毒感染的主要靶細胞，通過允許冠狀病毒的進入與增殖而導致發病進而傳播，因此眼表檢測ACE2陽性表達可能提示存在冠狀病毒感染的風險[34]。目前關于眼部ACE2的研究較少，還有待進一步深入研究。

2.4其他 綜合流行病學史、臨床表現和影像學表現等考慮COVID-19疑似病例，需要病原學或血清學證據進行確診。冠狀病毒檢測樣本的采集主要包括咽拭子、鼻拭子、鼻咽抽取物等上呼吸道標本，痰液、呼吸道抽取物、支氣管灌洗液等下呼吸道標本以及血液、血清標本等，其中以下呼吸道標本的檢測較為準確。需要注意的是，各類標本都應在感染早期采集并且在提取后及時進行檢測。盡管淚液等眼部樣本具有方便采集的優勢，但可能因病毒濃度或載量較低而產生低陽性率或假陰性的結果，對于一些眼部組織核酸檢測顯示陰性的結果，不排除有假陰性的可能[25, 29]。目前部分臨床研究雖然已經確定眼部樣本具有檢出冠狀病毒的可能，但仍需大量實驗研究評估這一途徑的可行性。

3 小結

近20a來，人類多次遭受冠狀病毒帶來的人畜共患病的侵襲，由于病毒感染初期癥狀與普通感冒類似，往往容易忽視。冠狀病毒大多傳染性較強，易累及肺部及腎臟等器官病變，因而引發廣泛關注。目前關于冠狀病毒與眼部的研究報道提示其存在眼部感染的可能性，處于前線工作的醫護人員有必要進行嚴格的眼部防護，避免交叉感染。此次COVID-19的流行提示未知的冠狀病毒可能會成為威脅人類健康的潛在因素，從長遠來看其形勢仍然很嚴峻，病毒在眼部的生物學特性及其致病機制仍需進一步探索和研究。