SARS發(fā)病原因
（一）流行病學
經(jīng)典冠狀病毒感染主要發(fā)生在冬春季節(jié)，廣泛分布于世界各地。該病毒包括三個群，第一、二群主要為哺乳動物冠狀病毒，第三群主要包括禽類冠狀病毒。人冠狀病毒有兩個血甭型（HCo-229E，HCoV-OC43），是人呼吸道感染的重要病原，人類20%的普通感冒由冠狀病毒引起。冠狀病毒也是成人慢性氣管炎急性加重的重要病因之一?；蚪M學研究結(jié)果表明，SARS-CoV的基因與已知三個群經(jīng)典冠狀病毒均不相同，第一群病毒血清可與SARS-CoV反應(yīng)，而SARS患者血清卻不能與已知的冠狀病毒反應(yīng)。因此，作為一種新的冠狀病毒，SARS-CoV可被歸為第四群。
?。ǘ┬螒B(tài)結(jié)構(gòu)
SARS-CoV屬冠狀病毒科冠狀病毒屬，為有包膜病毒，直徑多為60-120nm，包膜上有放射狀排列的花瓣樣或纖毛狀突起，長約20nm或更長，基底窄，形似王冠，與經(jīng)典冠狀病毒相似。病毒的形態(tài)發(fā)生過程較長而復(fù)雜，成熟病毒呈圓球形、橢圓形，成熟的和未成熟的病毒體在大小和形態(tài)上都有很大差異，可以出現(xiàn)很多古怪的形態(tài)，如腎形、鼓槌形、馬蹄形、鈴鐺形等，很容易與細胞器混淆。在大小上，病毒顆粒從開始的400nm減小到成熟后期的60-120nm。在患者尸體解剖標本切片中也可見到形態(tài)多樣的病毒顆粒。
?。ㄈ┥飳W特性
病毒在細胞質(zhì)內(nèi)增殖，由RNA基因編碼的多聚酶利用細胞材料進行RNA復(fù)制和蛋白合成，組裝成新病毒并出芽分泌到細胞外。與以往發(fā)現(xiàn)的冠狀病毒不同，利用Vero－E6或Vero（綠猴腎細胞）細胞很容易對SARS-CoV進行分離培養(yǎng)，病毒在37℃條件下生長良好，細胞感染24小時即可出現(xiàn)病變，可用空斑進行病毒滴定，早期分離株的培養(yǎng)滴度一般可達1?106pfu/ml左右。在RD（人橫紋肌腫瘤細胞）、MDCK（狗腎細胞）、293（人胚腎細胞）、2BS（人胚肺細胞）等細胞系上也可以培養(yǎng)，但滴度較低。
室溫24℃下病毒在尿液里至少可存活10天，在腹瀉患者的痰液和糞便里能存活5天以上，在血液中可存活15天，在塑料、玻璃、馬賽克、金屬、布料、復(fù)印紙等多種物體表面均可存活2-3天。
病毒對溫度敏感，隨溫度升高抵抗力下降，37℃可存活4天，56℃加熱90分鐘、75℃加熱30分鐘能夠滅活病毒。紫外線照射60分鐘可殺死病毒。
病毒對有機溶劑敏感，乙醚4℃條件下作用24小時可完全滅活病毒，75％乙醇作用5分鐘可使病毒失去活力，含氯的消毒劑作用5分鐘可以滅活病毒。
（四）分子生物學特點
病毒基因組為單股正鏈RNA，由大約30000個核苷酸組成，與經(jīng)典冠狀病毒僅有約60％同源性，但基因組的組織動工與其他冠狀病毒相似?；蚪M從 5'到3'端依次為：5’-多聚酶-S-E-M-N-3'。5'端有甲基化帽子結(jié)構(gòu)，其后是72個核苷酸的引導(dǎo)序列?；蚪MRNA約2/3為開放新聞記者框架（ORF）1a/1b，編碼RNA多聚酶（Rep），該蛋白直接從基因組RNA翻譯，形成多蛋白前體，后者進一步被病毒主要蛋白酶3CLpro切割，主要負責病毒的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。Rep的下游有4人ORF，分別編碼S、E、M和N四種結(jié)構(gòu)蛋白，它們從亞基因組mRNA中翻譯，亞基因組mRNA以不連續(xù)轉(zhuǎn)錄的機制合成，其轉(zhuǎn)錄由轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列（TRS）啟始，后者的保守序列為AAACGAAC。基因組3'端有polyA尾。
病毒包膜為雙層脂膜，外膜蛋白包括糖蛋白S、M和小衣殼E蛋白。M糖蛋白與其他冠狀病毒糖蛋白不同，僅有短的氨基末端結(jié)構(gòu)域暴露于病毒包膜的外面。長而彎曲的螺旋狀核衣殼結(jié)構(gòu)由單一分子的基因組RNA、多分子的堿性N蛋白以及M蛋白的羧基末端組成。S蛋白負責細胞的黏附、膜融合及誘導(dǎo)中和抗體，相對分子質(zhì)量大約150000-180000，包括胞外域、跨膜結(jié)構(gòu)域以及短羧基末端的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域。在經(jīng)典冠狀病毒中，E蛋白和M蛋白可能組成最小的裝配單位，E蛋白對病毒的組裝發(fā)揮關(guān)鍵作用，M蛋白對于病毒核心的穩(wěn)定發(fā)揮重要作用。與其他冠狀病毒不同的是，在S和E之間（X1-274aa，X2-154aa）以及M和N（X3-63aa，X4－122aa，X5-84aa）之間有多于50個氨基酸的多肽潛在編碼序列，M和N之間還有少于50個氨基酸的多肽潛在編碼序列。同源性搜索結(jié)果表明，這些潛在多肽與任何其他蛋白都沒有序列的相似性。
目前，國內(nèi)外科學家已經(jīng)報道了多株SARS－CoV的全基因組序列，發(fā)現(xiàn)其變異程度不高，來自新加坡4株、加拿大1株、美國1株、我國香港2株、北京4株和廣東1株共13個病毒株中發(fā)現(xiàn)了129處變異。根據(jù)其進化樹，可以將目前的流行株分為2個基因組：一組包括我國北京4個毒株（BJ01－BJ04）、廣州1株（GZ01）和香港中文大學測定的1個毒株（CUHK），其他毒株屬于另外一組。分析病毒的變異特征，有可能為追蹤病毒來源提供線索。
?。ㄎ澹┟庖邔W特征
大多數(shù)情況下，SARS－CoV感染時，人體免疫系統(tǒng)能夠激發(fā)體液免疫和細胞免疫反應(yīng)并逐漸控制感染、清除病毒。有許多證據(jù)表明，SARS－CoV感染時，人體免疫系統(tǒng)能夠激發(fā)體液免疫和細胞免疫反應(yīng)并逐漸控制感染、清除病毒。有許多證據(jù)表明，SARS－CoV可以直接侵犯免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致患者淋巴細胞、白細胞減少和外周淋巴組織的病理損傷。多數(shù)SARS患者外周血白細胞計數(shù)正?；蚪档?，而CD3＋、CD4＋、CD8＋、T淋巴細胞較正常人明顯降低，病情越重，T淋巴細胞計數(shù)下降越明顯，SARS患者恢復(fù)后 ，T淋巴細胞的數(shù)量和功能逐漸恢復(fù)正常。SARS-CoV核酸一般在臨床癥狀出現(xiàn)后5天可以從患者鼻咽抽取物中檢出，第10天左右達到高峰，然后開始降低；21天，47%的患者鼻咽抽取物為陽性，67%糞便標本為陽性，21%尿液標本為陽性。N蛋白能誘發(fā)較強的免疫反應(yīng)，因此可用于抗體檢測。對抗體的檢測表明，一般發(fā)病后1周，患者體內(nèi)IgM開始產(chǎn)生，最多可持續(xù)3個月；7-10天左右IgG開始產(chǎn)生，隨后逐漸升高，1具月左右抗體滴度達到高峰并全部陽轉(zhuǎn)，至患者恢復(fù)后6個月仍持續(xù)高水平陽性。SARS是一種新發(fā)疾病，人群普遍易感，流行病學資料表明，SARS-CoV主要引起顯性感染，尚缺少亞臨床感染的證據(jù)。本次SARS流行后，并未在人群中形成免疫保護屏障，人群仍普遍易感，檢測患者血清中SARS-VoV特異性抗體有助于臨床診斷。
SARS是一種新近由SARS-CoV引起的傳染病，人們對其發(fā)病機制的了解還不清楚，所得到的一些線索主要來自SARS死亡病例的尸體解剖資料、超微結(jié)構(gòu)研究、核酸水平的SARS-CoV檢測和SARS患者的臨床資料。認識的許多方面仍屬推測，而且不可避免地還會受到治療措施的影響。
SARS-CoV由呼吸道進入人體，在呼吸道黏膜上皮內(nèi)復(fù)制，進一步引起病毒血癥。被病毒侵染的細胞包括氣管支氣管上皮細胞、肺泡上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞、巨噬細胞、腸道上皮細胞、腎臟遠段曲管上皮和淋巴細胞。肺泡上皮細胞和肺血管內(nèi)皮細胞受累可損傷呼吸膜血氣屏障的完整性，同時伴有炎癥性充血，引起漿液和纖維蛋白原的大量滲出，滲出的纖維蛋白原凝集成纖維素，進而與壞死的肺泡上皮碎屑共同形成透明膜。
機體對SARS-CoV感染的反應(yīng)可表現(xiàn)為肺間質(zhì)內(nèi)有巨噬細胞和淋巴細胞滲出，激活的巨噬細胞和淋巴細胞可釋放細胞因子和自由基，進一步增加肺泡毛細血管的通透性和誘發(fā)成纖維細胞增生。受損的肺泡上皮細胞脫落到肺泡腔內(nèi)可形成脫屑性肺泡炎，且肺泡腔內(nèi)含有多量的巨噬細胞。增生脫落的肺泡上皮細胞和巨噬細胞可形成巨細胞。就巨細胞表型來說，主要為肺泡上皮細胞源（AE1/AE3陽性），少數(shù)為巨噬細胞源（CD68陽性）。巨細胞的形成可能與SARS-CoV侵染有關(guān)。因為體外實驗證明，SARS-CoV感染可使Vero細胞融合形成合體細胞。肺臟的以上改變符合彌漫性肺泡損傷（diffuse alveolar damage，DAD)的滲出期變化。病變嚴重或恢復(fù)不良的患者隨后出現(xiàn)DAD的增殖期和纖維細胞，并產(chǎn)生Ⅰ型和Ⅲ型膠原纖維。腸道上皮細胞和腎臟遠段曲管上皮細胞被SARS-CoV侵染，一方面可解釋部分臨床患者的消化道癥狀，另一方面也可能在疾病的傳播途徑方面有一定意義。
由于DAD和彌漫性肺變致的血氧飽和度下降，以及血管內(nèi)皮細胞損傷等因素所引起的彌溫性血管內(nèi)凝血，常常造成多器官功能衰竭而導(dǎo)致患者死亡。
SARS患者末梢血淋巴細胞減少，特別是CD4 細胞數(shù)減少，而且有證據(jù)表明SARS-CoV直接感染淋巴細胞，可能與SARS-CoV的細胞毒性作用以及誘導(dǎo)細胞凋亡作用有關(guān)。kjqdSARS患者的體液免疫反應(yīng)似乎正常，但從SARS患者恢復(fù)期血清有明顯的治療作用的角度看，SARS－CoV感染也會不同程度地影響體液免疫反應(yīng)。SARS-CoV影響細胞免疫和體液免疫反應(yīng)在SARS發(fā)生發(fā)展過程中起一定作用，至少意味著細胞免疫和體液免疫損傷的患者預(yù)后較差。
有關(guān)SARS活檢和尸檢的材料有限，故對其病理改變的認識還很有限。基于目前的尸檢材料和少量支氣管活檢，SARS主要累及肺和免疫器官如脾和淋巴結(jié)。其他臟器如心、肝、腎、腎上腺、腦等也可見出現(xiàn)不同程度的損害。
肺：一般均明顯膨隆，腫大，重量增加。除繼發(fā)感染者外，胸膜一般尚較光滑，暗紅色或暗灰褐色。胸腔可無或有少量積液。肺組織切面以均勻變者居多，可累及全肺各葉，似大葉性肺炎的肝樣變期。色紅褐或暗紫。繼發(fā)感染者可有大小不等的膿腫形成。肺血管內(nèi)可見血栓，部分病例可出現(xiàn)局部區(qū)域的肺梗死。在部分病例中可見肺門淋巴結(jié)腫大。
光鏡觀察：肺的病變通常比較彌溫，幾乎累及所有肺葉。主要表現(xiàn)為彌溫性肺泡損傷的改變。依據(jù)病變時期的不同可有如下表現(xiàn)：病程10天左右的病例主要為肺水腫 、纖維素滲出、透明膜形成、肺泡腔內(nèi)巨噬細胞積聚和增生的Ⅱ型肺泡上皮細胞脫落到肺泡內(nèi)所形成的脫屑性肺炎及灶性肺出血等病變。這不僅在尸檢標本可見，而且在經(jīng)纖維支氣管鏡肺活檢材料中亦有相同的病變變化。部分增生的肺泡上皮盯互融合，呈合體狀多核巨細胞。在增生的肺泡上皮及滲出的單核細胞的胞質(zhì)內(nèi)可見病毒包涵體。隨著病變的進展，在病程超過3周的病例?？梢姷椒闻輧?nèi)滲出物的機化、透明膜的機化和肺泡間隔的纖維母細胞增生。二者不斷融合，最終形成肺泡的閉塞和萎縮，導(dǎo)致全肺實變。僅部分病例出現(xiàn)明顯的纖維增生，導(dǎo)致肺纖維化甚至硬化。肺內(nèi)小血管?？梢姷嚼w維素性微血栓。以上病變在不同的患者可有很大的差異，即使在同一患者的肺內(nèi)亦可見到不同時期的病變。部分病例，尤其是長期治療的患者，?？梢姷缴⒃诘男∪~性肺炎甚至大面積真菌感染，其中以曲霉菌感染最為常見。繼發(fā)性感染可累及到胸膜，造成胸腔積液、胸膜粘連，甚至發(fā)生胸膜腔閉塞。
淋巴結(jié)（腹腔淋巴結(jié)及肺門淋巴結(jié)）：部分病例可見到淋巴結(jié)腫大。鏡下幾乎所有檢查的淋巴結(jié)淋巴濾泡均有不同程度的萎縮或消失，淋巴細胞分布稀疏，數(shù)量減少。血管及淋巴竇明顯擴張充血，竇組織細胞明顯增生。部分病你可見出血及壞死。
（六）其他器官的改變
1、心：
SARS患者心臟的肥大比較常見，一般表現(xiàn)為左右心均勻性增厚。心肌間質(zhì)水腫較明顯，間質(zhì)可有散在淋巴細胞及單核細胞浸潤。部分病例可見到心肌細胞空泡變性，灶性心肌炎改變或心肌小灶性壞死。嚴重的繼發(fā)感染如真菌感染也可累及到心臟。
2、肝：
多數(shù)病例可見腎小球明顯充血，腎小管上皮細胞變性。部分病例明小球毛細血管內(nèi)可見廣泛的纖維素性血栓，部分病例可見髓質(zhì)內(nèi)小灶狀壞死及淋巴細胞和單核細胞浸潤。腎間質(zhì)血管擴張充血。部分病例可見到因繼發(fā)感染所致的小化膿灶，偶見血管炎。
3、腎上腺：
部分病例可見腎上腺皮髓質(zhì)灶性出血、壞死、淋巴細胞浸潤、皮質(zhì)束狀帶細胞空泡變性和/或類脂含量減少。
4、腦：
腦組織可見不同程度的水腫，部分病例腦內(nèi)可見到散在的神經(jīng)元因性改變，嚴重者甚至可見腦組織壞死。部分神經(jīng)纖維可出現(xiàn)脫髓鞘現(xiàn)象。
5、骨髓
多數(shù)患者造血組織中粒系及巨核細胞系統(tǒng)細胞數(shù)量相對減少，部分病例紅系細胞呈小灶狀增生。
6、胃腸道：
胃、小腸和結(jié)腸各段黏膜下淋巴組織減少，淋巴細胞稀疏，間質(zhì)水腫。部分病例胃可見表淺的糜爛或潰瘍。
7、胰腺：
間質(zhì)血管充血，部分病例間質(zhì)有輕度纖維組織增生和淋巴細胞浸潤。外分泌腺萎縮，酶原顆粒減少，部分胰島細胞變性。
8、膽囊：
未見明顯病變。
9、睪丸：
部分病例生精細胞變性，生精現(xiàn)象減少?？梢婇g質(zhì)血管擴張、出血。
10、前列腺、
子宮、卵巢及輸卵管：未見明顯病變。
除此之外，部分病例在肺、心、肝、腎、腦、腎上腺、橫紋肌等可見到以小靜脈為主的小血管炎病變。表現(xiàn)為血管壁及血管周圍的水腫、血管內(nèi)皮細胞腫脹和凋亡、血管壁纖維素樣壞死、血管壁內(nèi)及血管周圍單核細胞和淋巴細胞浸潤。
