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三個月前SARS在世界範圍內開始流行,作爲本世紀第一個重要的新的感染性疾病,它充分的利用了世界範圍內的這種國際間的旅行所提供的機會。截止5月8號,超過7000人受到感染,遍及29個國家.如果不能很好的控制,那麼我們的生活方式將會被SARS改變。
科學界對這種新的威脅人類健康的疾病的反應速度是驚人的,世界衛生組織(WHO)發佈了全球警告並組織了分佈在9個國家的11個國際實驗室組成了研究SARS病因學的多中心研究網絡,並同時制定診斷實驗,僅僅用了一個月的時間,一種以前未知的冠狀病毒和SARS之間的病因學關係就被確定了。這種致病因子在早期就被快速的確認,使我們進行抗病毒藥物和疫苗的研究成爲可能。
WHO、美國疾病預防控制中心(CDC)和國立衛生機構爲臨牀醫生、公共衛生官員和護理人員提供了最新的信息。由WHO建立的實驗室網絡充分利用了現代通信技術實時共享各自從SARS病人獲得的臨牀樣品的研究成果。在WHO的安全網頁上,各網絡成員共享病毒的電鏡照片、基因序列、分離物及從病人和屍檢組織得到的各種樣品。從一個病人身上獲得的樣品能夠在幾個實驗室同時進行分析並實時分享成果。
但是,正如CDC的Julie Gerberding所說的那樣:“科學發現和通訊的速度是對SARS反應的一個特點,反映了科學技術和國際間合作所取得的巨大進步,然而,儘管擁有這些優勢但一個沉重的問題仍縈繞心頭,那就是——我們足夠快嗎?我們能夠阻止SARS的全球性爆發嗎?”
嚴重急性呼吸綜合徵(SARS),也稱作非典型肺炎,是一種由SARS病毒感染造成的一種急性呼吸性疾病。快速進展性的呼吸損害之後的發熱是這一疾病複雜症狀和體徵的關鍵性指標,症狀還包括寒戰、肌肉疼痛、頭痛和無食慾。
最初認爲病死率大約爲3%的,後來發現病死率可能高達15%。WHO現在估計SARS病例的死亡率在0-50%之間,而這依賴與感染的年齡組相關,即在24歲以下的年齡組中低於1%,在25-44這個年齡組則爲6%,45-64這個年齡組爲15%,65歲以上年齡組則高於50%。
在2003年的3月確認了SARS的致病因子是一種冠狀病毒,而在香港的賓館和公寓的羣發病例也表明SARS病毒傳播的效率是極高的,據報道攻擊率達到了50%。病毒傳播的方式主要是通過飛沫或直接或間接接觸,大便和尿這些排泄物也可傳播。醫務人員、醫生、護士、醫院的工作人員也極易被感染。
由於目前缺乏針對SARS的有效藥物和疫苗,對這種疾病的控制還主要依賴於對病例的快速診斷,並對病人進行合適的處理,包括對疑似病例的隔離,對與病人有密切接觸史的進行適當的管理。在大多數國家,這些措施已經成功的阻止了輸入病例的進一步擴散。
目前,對於SARS還沒有最爲有效的治療體系,對於那些持續惡化的病人,細緻地支持治療是最重要的,同時利用激素療法來進行免疫調節也可能很重要。
SARS致病因子的探尋
嚴重非典型肺炎最初在我國的廣東開始流行,並於今年的2月11日在國際上進行了報道,開始這種疾病被懷疑與一種新出現的流感病毒相關,這是一種禽流感病毒A(H5N1),是研究人員於今年2月19號從香港的一兒童分離得到的,它與1997年引發的流感爆發的禽流感病毒相似。然而,很快排除了這種病毒是非典的致病因子。非典型肺炎新近被命名爲嚴重急性呼吸綜合徵(SARS)。
香港和法蘭克福的相繼從病人樣品中通過電子顯微鏡觀察到了副粘病毒樣顆粒後,研究人員將目光聚集到副粘病毒家族成員。進一步的研究顯示人間質肺病毒在一定數量的SARS病人中存在,但不是所有病人。進一步的實驗沒有證明這些發現。
大約在同一時間,中國報道了從廣東爆發的SARS死亡病例樣本中通過電子顯微鏡發現了衣原體樣的顆粒。雖然,在法蘭克福法爆發病例中也發現了衣原體肺炎的感染,但是這一發現未得到中國以外的實驗室的證實。
SARS冠狀病毒的發現
在2003年的第三個星期,香港、德國、美國的實驗室發現了SARS病人體內的一種新的冠狀病毒的證據,進而確定這種新的冠狀病毒就是SARS的致病因子。這些證據包括:從細胞培養物中分離到病毒,電子顯微鏡觀察到病毒,通過多聚酶鏈反應(PCR)證實的新的基因序列,微陣列技術和間接免疫熒光抗體實驗證實。
這一致病因子的發現是在WHO主持的實驗室網絡形成後兩週內就完成的,接着4月16日在日內瓦召開的一個實驗室合作會議上,WHO正式宣佈這種以前從未在人和其他動物體內發現的新的冠狀病毒是SARS的致病因子。這一結論是在其他13個合作實驗室研究結果基礎上得出的,他們證實這種新的冠狀病毒符合所有郭霍氏原則(Koch's postulates)的四點內容即:(1)該致病物須基本上存在於該病的所有病例。(2)該致病物須從宿主分離出來,生長於培養基。(3)將培養物接種健康宿主,疾病可以重複出來。(4)實驗感染宿主,從後者重新找到此種微生物。
這種新病毒暫時被命名爲SARS相關的冠狀病毒(SARS-CoV)。不久病毒的全基因組序列由加拿大的實驗室和CDC完成並公佈。基因組序列揭示這個冠狀病毒與已知的冠狀病毒(包括人類冠狀病毒HcoV-OC43,HCoV-229E)無密切相關。有人建議將這種新的病毒定爲冠狀病毒的第四系。對SARS-CoV的序列分析結果和以下假說相一致,即這是一種動物病毒但宿主不清楚,最近這種病毒或自身進化具有了感染人的能力或已經能夠跨越屬的屏障。
形態學
對病人樣品和細胞培養上清進行的負染透射電鏡結果顯示多晶的、包被的冠狀病毒樣顆粒,顆粒的直徑爲60到130nm。大多數的病毒的顆粒都呈現了這種特徵性的表面投影外觀,因此將此種病毒命名爲冠狀病毒。
利用電鏡對感染的細胞進行檢測發現冠狀病毒樣顆粒位於細胞質結合的液泡和粗麪內質網的內胞漿網槽。胞外的顆粒則聚集成較大的羣,經常可在細胞質表面看見線狀排列。
病毒檢測
通過病毒分離和PCR或電鏡等方法已經從多種樣本中檢測到了SARS-CoV,這些樣本包括:肺和腎組織的提取物;支氣管肺泡灌洗樣本;痰、上呼吸道擦拭子、吸氣或沖洗樣本。在痰中發現高濃度的病毒RNA分子每微升可達1億個分子,在急性期的血漿和恢復末期的糞便中可發現極低濃度的病毒RNA,表明病毒可散落在糞便中更長一段時間。
冠狀病毒科
冠狀病毒是這一大的、包被的、正鏈RNA病毒家族成員,他們在動物宿主細胞的細胞質中複製。
冠狀病毒有3個組:組1和2包括哺乳動物病毒,組3則包括鳥類病毒。病毒與多種人類和馴養動物的疾病相關,包括:胃腸炎和上、下呼吸道疾病。然而動物冠狀病毒會給動物造成嚴重的疾病(如:豬的傳染性胃腸炎病毒、鼠肝炎病毒、貓的感染性腹膜炎病毒和鳥的感染性支氣管炎病毒)。人的冠狀病毒株以前只和輕微疾病相關。
在冠狀病毒組1(HcoV-229E)和2(HcoV-OC43)中都發現了人冠狀病毒(HcoVs),它是輕微呼吸道疾病的一個主要原因,偶爾在兒童、成人會引發嚴重的下呼吸道感染,在新生兒造成壞死性小腸結腸炎。目前已知的人冠狀病毒在體外環境物體表面能存活3個小時以上。冠狀病毒是通過飛沫、手的污染、污染物和小的顆粒懸浮物在人與人之間傳播。SARS相關的冠狀病毒看起來是第一個有規律的造成人嚴重疾病的冠狀病毒。
穩定性和抗性
目前對SARS-CoV穩定性的評估及病毒對體外環境因素和消毒劑的抗性方面的工作一直在進行着。從WHO的多中心協作網成員的所獲得的初步研究成果表明在室溫下病毒在糞便中可以穩定的存活至少1~2天。在腹瀉病人的大便中病毒的穩定性似乎更高(腹瀉病人大便的PH值比正常人的高)。
在感染細胞培養物的上清中,4度和零下80度21天,病毒濃度僅輕微下降。在室溫下48小時,病毒的濃度僅下降一個對數級,表明在這種狀態下此種病毒比其他已知的人類冠狀病毒的穩定性要高。然而,在56度下病毒能被迅速滅活,而且病毒在常規的消毒劑作用下,將喪失感染力。
抗病毒製劑和疫苗
面前多個研究所都在致力於評價多種藥物的抗SARS-CoV效果,如廣譜的能夠作用於RNA病毒的抗病毒藥利巴韋林,目前已用於臨牀,但似乎缺乏體外具有的有效性。同時,針對SARS-CoV的疫苗研究也在進行着。儘管我們不可能期待一個有效的疫苗能在1到2年內研製出來,但是令人鼓舞的是,SARS-CoV可以在體外繁殖,而且疫苗可以作用於動物冠狀病毒如:豬的傳染性胃腸炎病毒、鼠肝炎病毒、貓的感染性腹膜炎病毒和鳥的感染性支氣管炎病毒,使疫苗的研究變的相對容易。
臨牀表現
SARS的臨牀表現是非特異性的,類似於其它類型的“非典型肺炎”(通常由軍團菌、支原體、衣原體引起)。經過2至10天的潛伏期,病人出現發熱(>38.0°C)及其它症狀,如寒戰、頭痛、頭昏、不適和肌痛(見表1)。少見咳痰、咽痛、卡他、噁心、嘔吐和腹瀉。物理檢查表明,大部分病人體溫升高。肺底可聞及吸氣期溼羅音。通常無喘息。
最常見的實驗室異常包括淋巴細胞減少、白細胞減少、血小板減少、LDH水平升高、AST水平升高、CK水平升高。白細胞減少的原因主要是住院後最初幾天淋巴細胞持續下降。CK水平升高的病人中,沒有發現CK MB或肌鈣蛋白T異常,表明CK可能並不來自心肌。
目前尚不清楚SARS可以發生何種程度的無症狀感染。全面描述SARS的臨牀症狀譜還有賴於在已有SARS病毒傳播的人羣中進行大量血清學調查。
胸部影像學
在發熱的前驅症狀期以及全部的病程中,胸部影像學都可能正常。然而,發熱開始時,大部分病人胸部影像學出現氣腔實變(air-space consolidation)的異常。典型的胸片可見:首先爲小的單側的片狀陰影,進展1-2天后,變爲雙側的、播散性的陰影,伴有間質或連片的滲出。
在一組病人中,108人中的59人(54.6%)爲單側局竈性病變,49人(45.4%)爲單側多竈性病變或雙側病變。所有病人在疾病發展過程中最終都發生氣腔模糊影(air-space opacities)。早期的影像學改變不能與其他原因所致支氣管肺炎相鑑別。以肺外周部位受累情況最突出,未見到胸膜滲出、空腔形成和肺門淋巴結腫大。呼吸症狀和陽性聽診結果輕微,與胸部影像學所見不對稱。
在臨牀惡化病人中,氣腔模糊影的大小、範圍都有增加,在入院的7至10天進展。最初CT掃描可見的主要異常:在胸膜下部位,出現界限不清的毛玻璃樣模糊影,這通常發生在下肺葉的後方。特徵性的外周肺泡模糊影與閉塞性支氣管肺炎相似。通常沒有明顯的支氣管擴張。SARS從影像學上難以與其它重症肺炎相區別。與其它胸膜下氣腔疾病有共同CT的表現,這些疾病包括閉塞性支氣管肺炎和急性間質性肺炎。
香港的一項研究表明,胸部影像學可以提供重要的診斷線索,特別是在大約一週後,單側外周區實變進展爲雙側不對稱的實變,而肺實變的程度與呼吸功能的減低相關。
臨牀過程
SARS的病情非常不確定,從症狀輕微到嚴重的呼吸衰竭(>20%)甚至死亡。病情的惡化與氧去飽和作用有關,這需要悉心護理和通氣支持,通常在症狀出現後7-10天內發生。按年齡分組後,病死率可能高達50%,而總的病死率大約是14%至15%。
病情進展時,體溫通常高於基線。在最早發表的隨訪研究中,反覆的發熱(85.3%)發生在第8.9±3.1天(範圍爲4至18),水樣腹瀉(73.3%)發生在第7.5±2.3天(範圍爲3至15),影像學惡化(80%)發生在第7.4±2.2天(範圍爲3至13),呼吸衰退(45.3%)發生在第8.6±3天(範圍爲5至19)。在45.3%的病人中,最初肺部損傷的顯著改善往往伴隨其它部位出現新的影像學損傷。
有趣的是,用RT-PCR定量分析鼻咽吸出物時發現,第10天時病毒數達到峯值,第15天降低到入院時的水平。這一發現提示,第二週病情的惡化與失控的病毒複製無關,更可能由免疫病理損傷所致。
一小部分病人康復後出現了不同程度的肺纖維化,其病理生理機制還不清楚。SARS雖然可以完全康復,但看樣子是很少的。然而,可能的長期後遺症還需要仔細的治療後觀察。
診斷試驗
在WHO領導之下,通過國際多中心合作網成員實驗室的共同努力,新型冠狀病毒的檢驗取得了空前的進展。許多國家(包括加拿大、法國、德國、中國香港特別行政區、意大利、日本、新西蘭、新加坡、英國和美國)已經開始檢測疑似(suspected)病人和可能(probable)病人標本的SARS-CoV。
雖然有了用於病毒和抗體測試的標準試劑和充分的測試方法,SARS診斷依然基於臨牀和流行病學的證據。2003年5月1日修正的SARS定義首次包括了實驗室結果:一項或多項SARS-CoV檢查陽性的疑似病例應該歸入可能病例。目前仍然需要明確用於確診或排除SARS病例的實驗室檢查結果標準。
其它已知的可引起非典型肺炎的病原體(如嗜肺軍團菌、流感和副流感病毒、肺炎支原體)檢查的陽性結果可以做爲排除診斷標準。根據對該病的定義,SARS病例應該排除可充分解釋相關病症的另一個診斷。然而,我們也不能完全排除雙重感染的可能。
分子檢測
PCR法能夠在不同的樣品中(如血液、糞便、呼吸道分泌物或身體組織)測定SARS-CoV特異性的RNA。可在WHO網站(http://www.who.int/csr/sars/primers/en/)上獲取WHO實驗室網絡成員提供的許多PCR方法。而且,已經研製出了包含了引物以及陽性和陰性對照的5'-核酶RT-PCR檢測試劑盒(http://www.bni-hamburg.de/)。通過歐洲重點病毒性傳染病網絡(the European Network for Imported Viral Infections,ENIVD; http://www.enivd.de)也可以獲得失活的標準制備品,以用於診斷目的。
現有的PCR測試方法有非常好的特異性,但是缺乏靈敏性。這就意味着陰性結果並不能排除病人中有SARS病毒的存在。另一方面,實驗室標本的污染也可能造成假陽性結果。因此,WHO制定了嚴格的標準(http://www.who.int/csr/sars/labmethods/en/),指導實驗室的質量控制以確保試驗結果可靠。
正確的PCR陽性結果表明標本中存在SARS-CoV的遺傳物質(RNA)。但存在病毒並不意味着具有傳染性或存在着大量的病毒足夠感染其他人。陰性PCR結果也不能排除SARS病毒的存在。除了可能標本採集操作不正確和假陰性(比如說缺乏靈敏度),也可能是在沒有病毒或它的遺傳物質時採集的標本。
病毒分離
將病人標本(如呼吸道分泌物、血液或糞便)接種到適當的細胞(如Vero細胞)進行培養,體外繁殖,可以檢測是否存在有傳染性的病毒。一旦分離到病毒,還要進一步試驗證實是否爲SARS-CoV。細胞培養的要求非常苛刻,但它是目前唯一可以證明活病毒存在的方法(動物實驗除外)。檢測標本中活的SARS-CoV必須在有生物安全水平(BSL)3級設備的實驗室中進行。陰性細胞培養結果也不能排除SARS病毒的存在(見陰性PCR實驗結果)。
抗體檢測
SARS-CoV感染後產生的相應抗體可用多種方法檢測出來。不同類型的抗體(IgM和IgG)在感染過程中的不同階段出現、轉變。感染的早期,可能測不到這些抗體。而治癒後通常仍可檢測得到IgG。以下的檢測方法目前正在進行研究,尚未用作商業用途:
-酶聯免疫吸附試驗(ELISA):檢測SARS患者血清中的IgM和IgG混合物,大約在發病21天后出現可靠的陽性結果。
-免疫熒光試驗(IFA):將SARS-CoV感染的細胞固定在顯微鏡幻燈片(microscope slide)上,用病人抗體與病毒抗原結合,加入免疫熒光標記的抗人IgG或(和)IgM二抗,需要藉助免疫熒光顯微鏡進行觀察。IFA大約在發病10天后出現可靠的陽性結果。用病人血清連續滴度法可得到定量的結果。SARS-CoV的一種IFA即將投入市場。
-中和試驗(NT):利用細胞培養,通過滴度法評估並定量檢測病人血清中和SARS-CoV感染力的能力。因此,NT要求在有BSL-3條件的單位中進行。
陽性的抗體檢測結果顯示過去有過SARS-CoV感染。血清轉化從陰到陽,或從急性期血清轉入康復期血清後抗體滴升高4倍,提示有新近感染。如果發病至少21天后仍沒有檢查到抗體,表明很可能並沒有SARS-CoV感染。迄今爲止,尚未發現對照組人羣中存在抗SARS-CoV血清。抗體檢測可間接診斷SARS-CoV感染,但並不適用於急性期的疾病。與別的病毒檢測方法相比,它的優勢在於不受標本類型與時間的限制。
所有檢測SARS-CoV的方法在一定程度上都有侷限性。必須非常謹慎地將病毒學試驗結果用於SARS的最終診斷。更多資料參見WHO更新39:“非常謹慎地就用診斷試驗”(http://www.who.int/csr/sarsarchive/2003_04_25/en/)。特別強調一點,假陰性結果(由於低靈敏度、不合適的標本類型或採樣時間等)可能引起安全上的錯覺;最糟糕的是,這可能使那些攜帶SARS病毒的人得不到檢查,從而有可能感染其他人。
爲了有助於更好理解SARS,WHO建議保存連續採集的那些疑似或可能病人(以及與他們密切接觸但並未發病的人)的標本以備將來使用。在那些先前沒有報道過SARS的地區,首例確診的病例非常重要。同樣應該蒐集臨牀資料和接觸史,以便於更好認識排出病毒的模式和傳播的週期。這些病人標本應該適用於病毒培養、PCR、抗原檢測、免疫染色和/或血清學抗體試驗。詳細資料已被歸納爲“SARS診斷試驗的標本採集”(http://www.who.int/csr/sars/sampling/en/)。WHO同樣鼓勵各國都指定一個實驗室,對來自可能的SARS病人的標本進行研究和/或提供諮詢。
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