科普小课堂
第43期
关于新型冠状病毒的
学习和思考
——呼吸科医生留哥的自我解惑
作者的话
/1/30
这段时间全国上下时时刻刻心系新型冠状病毒疫情，各种信息铺天盖地，看得人揪心不已。我是个呼吸科医生，自己也经历了从震惊、焦虑到冷静的过程，同时花了大量时间重新学习传染病学以及冠状病毒有关的知识。我挑了其中一些和大家分享，比较零碎，但许多都是自己曾经困惑的问题。比如，为什么说新型冠状病毒的最终来源可能是蝙蝠？蝙蝠自己为什么不因此病死？新型冠状病毒为什么导致肺炎？人体是怎样抵抗病毒的？新型冠状病毒在环境中能活多久，开空调暖气能把它热死吗？接触传染是怎么回事？它会通过结膜感染吗？为什么隔离时间定为2周？如何看待潜伏期传染？为什么最早的那批患者最严重，后来的总体轻？我们相比当年SARS的时候有什么新武器吗？等等。
本文主要面向普通大众，前面难免要做几个名词解释，读者也可以下划直接跳到感兴趣的内容。希望它能为大家解个闷，更希望能因此增加自己的判断力，减少因为未知而产生的恐惧，更加理性有效地去面对非常时刻。
因为好多问题是拐弯抹角才找到答案，也非常欢迎专家同行们指正。
微生物、宿主、感染
▲微生物指平时肉眼看不见的微小生物，最常见的是病毒、细菌、真菌。
▲宿主指携带或感染了微生物的动植物。英文host，东道主。
▲每个动物身上都携带大量微生物，大部分与宿主和平共处。另有一些微生物则是专门的破坏者，如果被它们入侵就会造成疾病，所以称为病原体。正常的宿主身上很少带有病原体，即使沾上了，通常也只是暂时待一会而不造成破坏。一旦病原体侵入并在宿主的组织内繁殖，则称为感染；感染可以有症状，也可以无症状。
微生物群系
（为什么蝙蝠自己不怕冠状病毒？）
病毒、细菌这些名字听起来比较可怕，但并不是所有微生物都对我们有害。相反，我们的皮肤、口腔和肠道等部位平时就携带着大量的微生物，与我们和平共处。这其中最突出的是肠道里的细菌，以前也被称为“正常菌群”。动物宿主（包括人）和他们身上的微生物在亿万年的进化过程中早就形成了搭档关系。这并不是随机的，而是面对自然选择的压力，长期共适应（co-adaptation）的结果。这些微生物只能在特定的宿主身上存活，宿主为它们提供了合适的营养和内环境；反过来这些微生物“原住民”不但不伤害宿主，还能为宿主做贡献，帮助代谢、营养吸收、清除毒素甚至抵抗其他有害菌的入侵（优先抢占营养，分泌对其他外来者有抗菌作用的物质等）。根据这些认识，现在有了个新的概念，把平时人体携带的所有微生物视为一个整体，称为微生物群系（microbiome）。以前曾有一种说法，人身上的这些微生物加起来的数量是我们身体细胞数的10倍。年有三位相当较真儿的科学家专门对此做了研究，结论是：人类微生物群系总数和人体细胞总数在同一个数量级，约是后者的1.3倍，总量0.2kg。
宿主和微生物群系之间互利互惠，共同构成了一个相对稳定的微生态环境。如果微生态受到破坏，可能会导致疾病。如长期使用广谱抗生素，会造成肠道菌群紊乱，影响某些营养（如维生素K）的吸收，甚至导致腹泻。微生物群系的异常还可能与肥胖、糖尿病、心血管病等慢性病有关。对于蝙蝠来说，包括SARS病毒和很多相关的冠状病毒都属于它的微生物群系，所以它自己并不因此得病。
人体是怎样抵抗病毒的？
有两层防御机制：先天免疫和后天免疫。
先天免疫是原先就存在的，对外来病原体的无差别级排斥和清除。宿主平时的原住民菌群、机体的物理屏障（皮肤、粘膜、纤毛）、以及一些可溶物质（细胞因子、补体等）共同构成了抵抗外来侵犯的第一道防线。如果病原体突破了这道防线，就会立即触发宿主的急性（炎症）反应，调动体内的各种免疫细胞和体液因子参与抗感染。最常见的表现就是发热。急性反应会有三个方面的后果：①直接抗感染；②刺激后天免疫反应，包括产生抗体；③过度的急性炎症反应对宿主自身也造成破坏（杀敌一千，自损八百甚至更多）。
后天免疫是指接触过具体的病原体后，针对性地产生免疫，我们常听到的“抗体”就是其代表。病毒（抗原）侵入后，人体会产生专门针对它的抗体。抗体可与病毒表面结构结合，使其不能再附着于人体细胞；被抗体结合包围的病毒更容易被免疫细胞识别和消灭。但有少部分病毒的外表结构会阻止抗体与之结合，如艾滋病病毒表面有一层糖类保护盾，使抗体无法深入进来，所以艾滋病很难自愈。
抗体的生产：由IgM到IgG的转型需要时间
从病原体入侵那一刻起，宿主就开始产生抗体。抗体是由B型淋巴细胞生产的一类免疫球蛋白（Ig）。最初的是IgM类的抗体（下图蓝线），1周之内就出现。但它产量低，而且对病原体的结合力比较弱，所以效果也差。数天至数周之后，一部分B细胞开始转而生产对抗原的结合力更强的抗体，如IgG、IgA、IgE，其中IgG的产量最大。这个转变过程需要另一类淋巴细胞（T细胞）的配合，使部分B细胞变成“记忆细胞”。当再次受到病原体刺激时，记忆细胞会迅速增多，一两天内就产生大量的IgG抗体（下图红线）。只要刺激不停，B细胞数量就持续增多，而且在此过程中不断地精准调节，生产的抗体对抗原的结合力越来越强。直到最后病原体减少和消失，B细胞也逐渐停产，只保留少数记忆细胞。
抗体的产量曲线
急性呼吸道病毒感染后通常会产生保护性的抗体。但从最初比较弱的IgM变为更强IgG的转型过程需要数天到数周时间，然后迅速大量生产。在此之前，更多靠急性炎症反应来对付病毒。扛过了这段时间之后，体内产生足够的抗体，整个免疫系统更加精准高效，病毒也就无法再肆虐了。在没有外力帮助的情况下，这个过程很大程度上决定了疾病的严重程度和恢复时间。老年人和平时有各种基础病的患者，整体免疫力包括生产抗体的效率都下降，所以病情会严重的多。也有些患者的病情严重是由于过于剧烈的急性炎症反应导致。
新型冠状病毒为什么会导致肺炎？
（S蛋白、ACE2受体）
首先简单了解一下病毒的结构。冠状病毒（coronavirus）的表面有一圈钉子一样的突起，在电子显微镜下看起来很像日冕（solacorona）或皇冠，病毒的名字也由此而来。实际上它真的很像太阳在漫画中的样子。这些“钉子”称为棘突。病毒感染动物的时候，首先要靠棘突的S蛋白把病毒结合到动物细胞的表面。S蛋白的结构决定了病毒能否结合到动物细胞表面，也决定了对不同动物是否能感染。
电子显微镜下的冠状病毒（来自网络）
本次疫情的病毒已经确定为一种新的冠状病毒-nCoV。研究表明，它的S蛋白主要和人细胞表面的一种叫血管紧张素转化酶2（ACE2）的蛋白质结合，这点和SARS病毒是一样的。中东呼吸综合征（MERS）病毒的S蛋白则是跟人肺细胞的另一种受体结合。人的肺和小肠的上皮细胞都有丰富的ACE2。但根据以往对SARS病毒的研究，SARS病毒只对肺部细胞造成破坏，而很少侵犯肠道细胞。
JPathol.Jun;(2):-7.
JPathol.Jul;(3):-3.
蝙蝠和冠状病毒、SARS病毒
研究已经发现蝙蝠可携带50多种与SARS相关的冠状病毒。这些病毒平时属于在蝙蝠肠道里的微生物群系，所以蝙蝠的粪便含有大量的冠状病毒。蝙蝠的病毒是否对人造成疫情，主要取决于两个方面：①病毒方面，②人类方面。
①病毒方面。前面介绍过，冠状病毒首先要靠S蛋白附着于人的细胞才会感染。有些动物病毒对人类细胞的附着力强，有些则很弱。武汉病毒研究所领衔的科学家曾在年发布研究结果。经过对云南一个蝙蝠洞里的蝙蝠进行长达5年的研究，发现这里的中华菊头蝠带有多种和SARS病毒高度相似的病毒，虽然每一种病毒本身跟SARS病毒不完全一样，但这些病毒加起来包含了SARS病毒的所有基因片段。由于病毒之间经常会发生基因交换重组（这就是流感为什么每年都不一样），或许某个时候蝙蝠窝里又重组出对人有高致病力的冠状病毒。
