中東呼吸綜合征

王曉歡，嚴延生，張智芳，梁小潔，林志龍

中東呼吸綜合征(Middle East Respiratory Syndrome, MERS)首先發現于2012年6月一名死亡的60歲沙特阿拉伯男性患者[1]。該病的潛伏期為2至14 d，典型表現為急性呼吸道感染，起病急，高熱(39 ℃～40 ℃)，可伴有畏寒、寒戰、咳嗽、胸痛、頭痛、全身肌肉關節酸痛、乏力、食欲減退等癥狀。目前尚無可用的疫苗和特異性治療方法，主要采用對癥治療和支持性療法。雖然該病最初發生在中東地區，但隨著貿易、旅游、宗教等的活動的開展，逐漸蔓延到歐洲、非洲、亞洲和北美洲等27個國家[2-3]。該病原體宿主主要為單峰駱駝，表現多為有限的人傳人散發流行方式。

1 病原學

1.1MERS-CoV的形態結構與分類學 冠狀病毒科下分α、β、γ和δ 4個屬，病原學調查確認病原體為一種新的冠狀病毒，命名為MERS冠狀病毒(MERS-CoV)。前2個屬感染人及其他哺乳動物等，后2個屬主要感染禽類等脊椎動物。MERS-CoV被分在β冠狀病毒屬，該病毒屬又可進一步分為a-d 4個群，MERS-CoV屬于C群；而引起嚴重急性呼吸綜合征的冠狀病毒(SARS-CoV)則屬于B群已有報道冠狀病毒已發現有60多種(圖1)[4]。冠狀病毒形態結構在電鏡下大同小異，多表現為日冕狀或皇冠狀,多為圓形或橢圓形，表面呈突起狀，大的突起主要是刺突蛋白，小的有膜成分在內。

圖1 冠狀病毒科α、β、γ和δ 4個屬及其代表種[4]Fig.1 Four genera and representative species of coronaviridae

1.2 MERS-CoV的分子基礎

1.2.1MERS-CoV的基因組及其功能 MERS-CoV是單股正鏈RNA病毒。全基因組一般超過30 000個核苷酸，不同株間略有差別，基因組分析分為A、B兩亞群，但A亞群只有少數株數，主要都在B亞群。基因組有4個結構蛋白基因，分別為刺突蛋白基因(Spike，S)、核衣殼蛋白基因(Nucleocapsid，N)、膜蛋白基因(membrane，M)及包膜蛋白基因(envelope，E)，并有7個開放讀碼框(ORF1a、ORF1b、ORF3、ORF4a、ORF4b、ORF5和ORF8b)，前兩個讀碼框占據整個基因組的2/3，主要與病毒的復制有關；后5個讀碼框編碼輔助蛋白，可能與毒株致病力有關；還有位于基因組兩端的5′、3′非編碼區(untranslated region，UTR)，MERS-CoV只和同一C群的冠狀病毒基因組有同源性[5-7]。

1.2.2MERS-CoV蛋白的功能 MERS-CoV的4個結構蛋白S、M、E、N中，以S蛋白最為重要。S蛋白以三聚體形式存在，以機體的二肽酶(dipeptidyl peptidase-4，DPP4；又稱為CD26)為受體進入細胞，開始進行病毒的生命循環。DPP4主要存在于多種哺乳動物的腎、小腸、肝和前列腺等臟器的上皮細胞表面，在單峰駱駝中，DPP4存在于上呼吸道上皮細胞表面，而在人類中，DPP4則多在肺泡表面表達。S蛋白在進入DPP4前，裂解成S1和S2兩個亞基，S1與DPP4的受體結合域(receptor-binding domain，RBD)結合，此后S2使細胞與MERS-CoV膜融合，促使病毒核酸進入細胞[7-8]。

S蛋白既存在可使病毒遺傳物質進入機體的RBD，又是進入宿主細胞的主要免疫原，因此是研制藥物的靶點和候選疫苗的主要目標蛋白。MERS-CoV能感染多種動物，與DPP4能改變與S蛋白結合介面的靜電荷有關[8]。

其他3種蛋白M、E、N及輔助蛋白，M主要在病毒的外層，起維護病毒形態的作用，與S蛋白相互作用，在E蛋白的輔助下，病毒RNA能進入細胞漿進行復制；E蛋白具有較多的嗜水域，為主在雙脂膜的內層，并和N衣殼蛋白相連，在病毒出芽生殖中起作用，N衣殼蛋白最主要的作用在于裹脅、保護病毒的RNA；輔助蛋白的作用可能與病毒的致病性有關，現已明確，包括M蛋白在內，ORF4a, ORF4b and ORF5編碼的蛋白是1型干擾素的拮抗劑[7-8]。

2 MERS-CoV 流行病學

2.1流行概況 自2012年6月發現1例死亡的MERS病例以來，截至2020年4月底，全球一共報告了2 519例實驗室確診的MERS病例，其中866例死亡，病死率為34.3%；在確診的病例中，沙特阿拉伯報告2 121例，約占84.2%，病死788例，病死率為37.1%。在中東以外國家發生的疫情較為少見，病患通常有前往中東地區旅行史。2013年至 2018 年同期比較，報告病例的人口學和流行病學特征無明顯變化。 50～59 歲年齡組仍然是原發病例感染的最高風險人群，死亡人數最多。30～39 歲年齡組人群最容易發生繼發病例，繼發性病例死亡人數較多的為 70～79 年齡組。自 2015年以來，由于醫院感染預防和控制措施的改善，醫院獲得性 MERS 病例數量顯著下降[9-11]。

2.2 傳染源及宿主

2.2.1蝙蝠是MERS-CoV的起源 1965年分離到首株人冠狀病毒[12]，2003年又從SARS患者體內分離出SARS-CoV。石正麗團隊2013年從云南昆明的一洞穴菊頭幅中分離的SARS-CoV樣RaTG3毒株與SARS-CoV全基因組符合率高達96.2%，研究表明該株既能利用果子貍受體ACE2,也能利用人類受體ACE2，說明SARS-CoV起源于蝙蝠[4,15]。而MERS-CoV與SARS-CoV同屬于冠狀病毒科β屬，因此MERS-CoV也可能同樣起源于蝙蝠；其次MERS-CoV 屬于β屬C群，這一群包含了多種蝙蝠分離的種株，如BtCoV-HKU4 和BtCoV-HKU5，這也說明MERS-CoV與蝙蝠有關，其起源可能也源于蝙蝠；其三，在2009-2011年對非洲加納10種蝙蝠4 758只蝙蝠的糞便標本進行了RT-PCR檢測，在186只裂顏幅屬種(Nycteris gambiensis)約有46只裂顏幅屬種攜帶有2c β冠狀病毒；歐洲有4種蝙蝠共272份糞便標本參與了檢測，在40份油幅(Pipistrellus)標本中檢出2 c β冠狀病毒陽性，核苷酸序列分析表明2 c β冠狀病毒符合率與MERS-CoV非常高。但蝙蝠棲息地附近均無人員或家畜被感染。2011 年9月在南非的Neoromicia cf. zuluensis蝙蝠中分離出非常類似于MERS-CoV的冠狀病毒，2012年10月，在沙特離指標病例(index case)很近的1只墓幅屬種( Taphozous perforatus)的糞便顆粒標本中用分段RT-PCR擴出與MERS-CoV 100%一致的核苷酸序列，并在感染駱駝處的蝙蝠糞便標本中也擴增出192 bp的MERS-CoV片段，雖然片段短了些，但不是沒有意義的。因此認為蝙蝠是MERS-CoV的儲存宿主[13-17]。

2.2.2單峰駱駝作為傳染性中間宿主的依據 Reusken等在發現MERS后，對單峰駱駝、牛、綿羊、山羊和其他駝類家畜進行了MERS-CoV特異性抗體的研究，只發現單峰駱駝有此類抗體。這意味著單峰駱駝可能是MERS-CoV的中間宿主，但要證明它的傳染性，一是要從單峰駱駝呼吸道中能檢出MERS-CoV；二是血清流行病學也應該在單峰駱駝而不是其他動物中找到可抗MERS-CoV感染的中和抗體[18-19]。

2013年10月，在卡塔爾一個農場，發現了2個MERS病例，卡塔爾CDC應急小組分別采集了該農場的14只單峰駱駝的鼻、肛拭子和血液，用MERS-CoV 的上呼吸道E蛋白基因(upE)、ORF1a、N和S引物進行RT-PCR擴增，分離病毒并作抗體中和試驗分析，用總共4.2 kb的6段擴增產物分別與MERS-CoV進行系統發生學關系的分析，這些研究證明了單峰駱駝的冠狀病毒與這2病例有關。同時，調查1例沙特阿拉伯病例與其所飼養的9只單峰駱駝的關系，因為其中4只單峰駱駝在顯示流鼻滴的臨床發病特征后，這一47歲的男性才發病，從該病患和其他4只單峰駱駝分離到的病毒存在很高的遺傳符合率。2012年12月1日至2013年12月1日，沙特按人口比例在全國范圍抽檢了1萬多人查MERS-CoV，得出陽性率為0.15%，但中和抗體效價很高；為檢測環境暴露的影響，2014年3-11月又抽檢了30個實驗室的人員及以116人為對照，在沙特的13個區里有8個區實驗室人員抗體陽性，提示實驗室存在MERS-CoV的環境污染。由卡塔爾和歐洲一道完成的另一個研究，也提示少數與單峰駱駝接觸者曾被MERS-CoV感染過。前者抽檢了294例與單峰駱駝有職業接觸的人員，顯示7%的接觸者血液呈MERS-CoV中和抗體陽性，而與歐洲合作抽檢的204人的血液顯示陰性結果。2013年沙特抽檢了303只單峰駱駝，其抗體陽性率達72%；阿曼抽檢了50只單峰駱駝，陽性率為100%；阿聯酋抽檢了500只，其陽性率為96%。在非洲，尼日利亞2010-2011年抽檢了4個省358只單峰駱駝測抗體，其陽性率為94%；突尼斯2009-2013年抽檢了分布于3個省的204只單峰駱駝，其陽性率為48.5%；埃塞俄比亞2011-2013年抽檢了分布于3個省的188只單峰駱駝，其陽性率為96.3%。上述這些檢測，都證實了單峰駱駝作為MERS-CoV 的中間宿主和傳染源[20-25]。

2.2.3傳播途徑及易感人群 人感染 MERS-CoV，一般經呼吸道吸入被感染的單峰駱駝飛沫，頻繁密切接觸被感染的單峰駱駝或病人[20,26-27]。

Adney團隊(2014)用牛冠狀病毒為抗原，從私人處購買了3只成年駱駝(分別編號為1、2、3，“1”2歲，“2”3歲；“3”5歲，并曾被閹割過)，他們將所試駱駝在接種前2周飼養在動物P3實驗室里。用MERS-CoV(HCoV-EMC/2012型菌株)為攻擊毒株，接種之前用50% 空斑試驗(TCID50)定量，病毒攻擊總量為107/15 mL；盡量模仿自然感染的模式，設置了3種傳播途徑和量，這3種途徑分別為氣管(8 mL)、鼻腔(3.3 mL/單側)和眼粘膜(0.2 mL/單只)。接種后1～2 d直至7 d，可檢出感染性的病毒(除“1”于接種后第5 d麻醉處死外)，3號試駝至28 d仍可檢出病毒RNA；接種攻擊14 d開始產生中和抗體，3號在35 d后中和抗體效價可達1∶640；從3只血液、糞便、尿液中均未分離到病毒或檢出病毒RNA，3只駱駝分別于5、28及42 d麻醉處死。臨床癥狀觀察從感染第1 d起即開始，一般呈一過性非典型癥狀，較為明顯的是接種后1～5 d流鼻滴，第2～5 d肛溫有些升高。病理有些變化，尤其是重癥(“1”號)單峰駱駝，在咽后、縱隔、腸系膜和氣管支氣管淋巴結也檢測到感染性病毒；“2”在上呼吸道基本未見損傷，在下呼吸道(氣管、支氣管和細支氣管)的假分層上皮細胞中發現組織學損傷，但在肺泡中沒有發現組織損傷。3號在病理上基本未見變化，也檢不出MERS-CoV抗原。這個研究證實單峰駱駝存在MERS-CoV重、輕和無癥狀的感染，人感染與單峰駱駝鼻腔噴出的飛沫和頻繁密切接觸有關[27]。這種傳播途徑與韓國2015年的MERS疫情暴發類似[28]。

3 臨床表現及治療

MERS潛伏期為 2～14 d，通常約為 5～6 d。MERS-CoV感染的臨床表現從無癥狀或者輕微呼吸道癥狀，到嚴重急性呼吸道疾病及死亡不等。但多數 MERS-CoV 確診病例都患有嚴重的急性呼吸道疾病，主要表現為發燒、咳嗽、呼吸急促。肺炎較為常見，嚴重時可引起呼吸和腎衰竭，需要在ICU得到人工通氣和支持。影像學表現可包括單側或雙側肺呈片狀壞死，或呈混濁、間質浸潤、實變和胸腔積液。少部分患者并發有胃腸道癥狀，包括腹瀉和惡心、嘔吐。呼吸道和胃腸道都有感染的癥狀在老年人群、免疫系統功能低下人群和患有癌癥、慢性肺部疾病和糖尿病等慢性病人群中所造成的結果更為嚴重[29]。

MERS-CoV引發的病死率高達約35%，主要治療方法為支持療法，也采用一些主動、被動的治療方法，如使用恢復期血漿、推注免疫球蛋白、單抗和有效的治療其他病的藥物的治療，并且還有最新的抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)療法[30]。

4 實驗室特異性檢測

WHO于2012年12月制定了MERS-CoV實驗室診斷的臨時性指南，并于2018年1月進行了第 4 次更新[31]。

4.1標本采集與運送 DPP4 已被證實為MERS-CoV 的細胞受體，該受體表達于人非纖毛支氣管上皮細胞和肺泡上皮細胞及巨噬細胞，少數表達于上呼吸道上皮細胞，因此，支氣管肺泡灌洗，痰和氣管等下呼吸道標本含有較高的病毒載量。WHO的指南要求同時收集患者上呼吸道和下呼吸道的標本檢測，期間應間隔2～3 d采集呼吸道樣本，直到臨床痊愈。

應用血清進行抗體檢測時，確認感染需要雙份血清標本。血清樣本應間隔 3～4 周采集，第1次采集應在癥狀開始的第1周進行。如果只能收集單一血清標本，則至少應在癥狀出現后 14 d 進行。標本采集后應盡快送到實驗室，但可以在 4 ℃下存儲和運輸；當有可能超過 72 h送達實驗室時，應將標本在-20 ℃下儲存且用干冰運輸，應避免反復凍融標本。

4.2RT-PCR 檢測 常規確認 MERS-CoV 感染一般采用核酸擴增方法檢測，必要時通過核酸測序進行確認。不推薦將病毒分離培養作為常規的診斷方法。目前已開發出3種用于MERS-CoV 的 RT-PCR 檢測試劑，其中包括針對upE、ORF1b 和ORF1a基因的檢測。針對upE檢測因具有較高的靈敏度被推薦用于篩查，針對ORF1a的檢測與針對upE的檢測具有相同的靈敏度，而針對ORF1b的檢測靈敏度則低于針對ORF1a 的檢測。此外，針對 MERS-CoV N蛋白基因的兩種檢測方法可作為upE和ORF1a的替代性檢測。這些方法不與其他人冠狀病毒有交叉反應。其流程見圖2。

圖2 標本的核酸檢測流程Fig.2 Nucleic acid detection process of specimen

4.3血清學檢測 血清學檢測適用于按《國際衛生條例》需檢測，但因條件限制無法開展核酸擴增檢測的人員；應用血清學檢測也用于確認 MERS-CoV 感染的病例、持續性暴發流行中的部分被調查人員感染的確認。一般血清學方法使用酶聯免疫吸附試驗(enzyme-linked immunosorbent，ELISA)和間接免疫熒光試驗(indirect fluorescent assay，IFA)，抗體呈4 倍以上增高可以作為確診依據。

出于生物安全考慮，RT-PCR 檢測時，應在P2實驗室生物安全柜中加樣，而進行病毒分離和中和試驗時，則必須在P3實驗室進行[32]。

5 防 制

已知MERS是一種致死性很高的人獸共患疾病，疫苗靶點為可進入細胞且可產生中和反應的S蛋白。但目前研制的疫苗除了小鼠試驗有效外，還沒有一種商業化人用疫苗研制出來； 至2016年止，只有DNA疫苗已進行Ⅰ期臨床試驗，其他4類(減毒、亞單位及重組載體疫苗等)約12種候選疫苗均處于臨床前研究階段；目前認為用改造的MVA病毒載體及黑猩猩腺病毒載體用于MERS疫苗的研制較為合適。有人則認為MERS是散發性傳染病，單峰駱駝是直接或間接的傳染源，只要簡單的研制獸用疫苗阻斷MERS-CoV的傳播就可達到防制目的。Haagmans 等[33]用改良的的活病毒疫苗(MVA)載體攜MERS-CoV S蛋白基因經粘膜途徑免疫單峰駱駝，發現該候選苗可以產生抗MERS-CoV的中和抗體，并可減少呼吸道感染性病毒，使所試駱駝癥狀減輕。

在人用疫苗未誕生之前，WHO則建議采用非藥物干預方式預防 MERS-CoV的傳播，其中減少動物-人的傳播、快速識別病例、追蹤在醫療機構與確診病例有關的所有密切接觸者以及采取控制 MERS-CoV 感染的核心措施。就一般性防護而言，應加強對旅游者有針對性的宣傳教育，前去參觀有單峰駱駝和其它動物的農場、市場、飼料倉或其它可能存在感染性地域的人員應當采取一般性個人衛生措施，包括盡可能避免與動物的接觸，接觸動物前后應徹底洗手。除此之外，禁食未煮熟的駱駝肉或生駱駝奶[34]。

利益沖突：無