中东呼吸综合征的流行病学及诊治研究现状

Abstract

中东呼吸综合征(MERS)是由一种新型冠状病毒(CoV)引起的病毒性呼吸道疾病.截至2015年6月19日, 全球共有26个国家累计1 338例患者感染MERS-CoV.MERS-CoV传播途径仍有争议.大部分MERS-CoV感染者均有中东地区居住史或旅游史, 最近在韩国爆发的MERS-CoV疫情证实该病毒已具备人传人的能力, 但其病毒传播持续性和规模均有限.MERS-CoV感染人机制可能是病毒通过其表面突起糖蛋白上的受体结合域与人细胞表面受体二肽基肽酶(DPP4) 相互作用, 介导病毒吸附于细胞并与细胞膜融合进入到细胞内, 启动病毒感染, 并逃避机体固有免疫反应, 从而在人体有效复制.目前尚无特异的抗病毒药物或有效的疫苗, 临床上以对症支持治疗为主.采取有效的预防措施防止MERS-CoV感染尤为重要.

中东呼吸综合征(Middle East respiratory syndrome，MERS)是感染高致病性中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)引起的呼吸道疾病，MERS-CoV系β类冠状病毒2c亚群的新型病毒，因首例感染病例发现于2012年4月中东地区而名。该病毒曾以进行该病毒检测的荷兰伊拉兹马斯医疗中心(Erasmus Medical Center，EMC)命名为hCoV-EMC。这是具有外囊膜的一类RNA病毒 ^{[ 1]} ，病毒直径为100~160 nm，呈球形或卵圆形，病毒内有单股正链的RNA基因组，其表面覆盖突起糖蛋白(S蛋白)，电镜下观察形似王冠，因此得名冠状病毒。2013年5月23日，WHO将该病毒正式命名为MERS-CoV。该病毒感染以重症急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)继发多脏器功能衰竭为临床特点。截至目前已有1300余例患者感染MERS-CoV，其中大部分患者在中东地区，2015年韩国也爆发了MERS-CoV感染疫情。本文就最新的MERS流行病学调查、MERS-CoV感染机制和MERS诊治、预防研究现状进行综述。

自从2012年首例MERS-CoV感染病例发现以来，MERS-CoV感染在沙特阿拉伯等国家时有发生，截至2015年6月19日，全球共有26个国家累计1 338例患者感染MERS-CoV ^{[ 2]} ，大部分感染病例发生在沙特阿拉伯，2015年韩国爆发的MERS-CoV疫情感染病例数位居第二，阿拉伯联合酋长国居三，其他国家病例数相对较少，具体国家和年度分布见 表 1。其中2015年5月始在韩国发生的165例和中国的1例从韩国输入的MERS-CoV感染者和死亡者发病起始日期分布见 图 1。

表1 各国实验室确诊的感染MERS-CoV患者年度分布(截至2015年6月19日)

Table 1 Number of laboratory-confirmed MERS-CoV cases reported by country and by year(up to 19 June, 2015)

国家	2012	2013	2014	2015	合计
沙特阿拉伯	5	136	679	210	1030
韩国	0	0	0	165	165
阿拉伯联合酋长国	0	12	57	5	74
卡塔尔	0	7	2	4	13
约旦	2	0	10	0	12
伊朗	0	0	5	1	6
阿曼	0	1	1	4	6
英国	1	3	0	0	4
德国	1	1	0	1	3
科威特	0	2	1	0	3
突尼斯	0	3	0	0	3
阿尔及利亚	0	0	2	0	2
法国	0	2	0	0	2
荷兰	0	0	2	0	2
美国	0	0	2	0	2
奥地利	0	0	1	0	1
中国	0	0	0	1	1
埃及	0	0	1	0	1
希腊	0	0	1	0	1
意大利	0	1	0	0	1
黎巴嫩	0	0	1	0	1
马来西亚	0	0	1	0	1
菲律宾	0	0	0	1	1
泰国	0	0	0	1	1
土耳其	0	0	1	0	1
也门	0	0	1	0	1
合计	9	168	768	393	1 338

韩国的首例病例是一名68岁的男性，曾于2015年4月24日赴中东地区旅游，去过巴林、阿拉伯联合酋长国、沙特阿拉伯和卡塔尔，并于5月4日回到韩国，5月11日出现发热和肌肉痛，5月12日始先后数次就诊于两家医院，5月20日确诊为MERS-CoV感染，随后被转诊至韩国政府指定的医院就诊。紧接着被确诊的34例MERS-CoV感染患者(包括4名医务人员)均与该患者有直接或间接的接触，其中5名(第6、14、15、16和17例)患者又造成了该病毒在人群中的聚集感染 ^{[ 3]} 。中国首例输入性病例是一名韩国男性，2015年5月20日其父亲被诊断为第3例韩国MERS患者，患者于5月26日经香港入中国惠州，患者入境时已有发热、咳嗽等症状。期间于广东境内密切接触者75名均已行隔离观察。患者发病后于5月29日采集咽拭子标本，广东省疾病预防控制中心采用高通量测序方法完成了该标本全基因组测序，结果提示该病毒株与当前中东地区的MERS-CoV流行株高度同源。根据遗传学相关分析，结果提示该毒株最终可能来源于中东地区的沙特阿拉伯，与该患者曾和感染该病毒的父亲密切接触的流行病学病史相符合 ^{[ 4]} 。患者于惠州中心医院ICU隔离病房接受治疗，患者表现为肺炎并发ARDS，经治疗于6月25日痊愈出院。期间密切接触者、相关医务人员无感染表现。

虽然最初推测蝙蝠为MERS-CoV宿主，但后续研究未能进一步证实其为人类感染的传染源 ^{[ 5]} 。进一步研究发现中东MERS病例可能是由于直接或间接接触感染的单峰骆驼而感染该病毒 ^{[ 6]} ，这一研究结果基于以下事实：基因测序结果表明人与骆驼的病毒具有高度同源性；在中东及非洲的单峰骆驼体内发现与人体相一致的病毒抗体；其他野生动物诸如牛羊家畜、野生哺乳动物和鸟类等，经MERS-CoV抗体检测未发现与人体抗体匹配的阳性结果 ^{[ 7, 8]} 。

目前尚未最终明确人类感染MERS-CoV的具体途径 ^{[ 9]} 。骆驼的乳汁中检测到的MERS-CoV可能是一种重要的传染接触物。研究发现MERS-CoV在未消毒的骆驼乳汁中4 ℃可以存活72 h，22 ℃可以存活48 h，而63 ℃加热30 min则不能检测到有活性的病毒 ^{[ 10]} 。至于病毒是骆驼传播人类还是人传播骆驼仍有争议 ^{[ 11, 12]} 。关于在人际间传播的推测最初曾予否定，最近韩国较大规模的疫情暴发并出现第3代和第4代病例则证实了这一推测 ^{[ 13]} 。目前认为在某些情况下，病毒可能通过未保护的患者密切接触者感染，多见于家庭成员患者和医护工作者 ^{[ 14]} 。由于没有广泛、持续性人际传播情况记录，目前仍认为该病毒在人际间传播能力有限 ^{[ 15]} 。Chowell等 ^{[ 16]} 通过数学模型研究发现院内感染MERS-CoV比社区感染的概率高4倍多。另外，目前病毒及抗体检测的结果支持MERS-CoV在某些人类个体中存在隐性感染的推测。在随访研究中发现，部分MERS患者的密切接触者MERS-CoV抗体阳性；8.7%的骆驼养殖场及屠宰场工作人员中检出抗MERS-CoV抗体，说明他们可能曾经感染MERS-CoV但未出现明显的症状 ^{[ 17]} 。然而亦有不同的研究报道，Hemida等 ^{[ 18]} 检测了191例接触患病单峰骆驼的人群的血清，并未发现MERS-CoV感染者。

大部分(≥85%)MERS-CoV感染者均有中东地区居住史或旅游史 ^{[ 12]} 。人群普遍易感，但是老年人、免疫力低下者和合并慢性基础疾病如糖尿病、心脏病、肾病、肺部疾病和肿瘤等患者感染后易重症化 ^{[ 9]} 。

MERS-CoV与其他β属冠状病毒一样，为单股正链RNA病毒，该病毒RNA含30 119个核苷酸，含10个以上开放读码框(open reading frame，ORF)，编码多种蛋白，包括非结构(NS)蛋白、S蛋白、小型包膜(E)蛋白、基质(M)蛋白和核衣壳(N)蛋白等多聚蛋白。S蛋白是MERS-CoV能否进入宿主的关键因子，二肽基肽酶(dipeptidyl peptidase 4，DPP4) 是MERS-CoV的受体，MERS-CoV通过其S蛋白上的受体结合域(receptor-binding domain，RBD)与细胞表面受体DPP4相互作用，介导病毒吸附于细胞，并与细胞膜融合进入到细胞内，启动病毒感染 ^{[ 19]} 。而近年发现内切酶家族的重要成员弗林蛋白(furin)与病毒感染密切相关，Millet等 ^{[ 20]} 研究发现弗林蛋白可介导S蛋白的活化。MERS-CoV病毒S蛋白表面存在的两个切割位点即S1/S2和S2位点，弗林蛋白在生物合成过程中通过蛋白水解处理S1/S2，病毒进入过程中切断S2位点，随后病毒在宿主体内完成装配，继续感染新的宿主细胞进行不断繁殖。研究发现额外的弗林蛋白酶切割位点可能会促进MERS-CoV在人类和动物机体中不断扩散，最开始的感染在肺部，继而感染其他类型的细胞如免疫细胞等 ^{[ 20, 21]} 。在进入宿主细胞过程中特异性阻断弗林蛋白可以抑制冠状病毒进入宿主细胞 ^{[ 22]} 。

病毒感染人体可诱发人体固有免疫反应，然而病毒感染宿主过程导致免疫环节缺陷，通过免疫逃避等机制可导致新型病毒的流行。Ⅰ型干扰素在抗病毒免疫保护过程中起重要作用，研究发现人呼吸道上皮细胞在感染MERS-CoV后，早期可引发较强的总体宿主免疫应答反应，这一反应强于SARS(severe acute respiratory syndrome)-CoV感染引发的免疫反应 ^{[ 23]} 。然而与SARS-CoV感染过程一致的是，MERS-CoV感染人呼吸道上皮细胞并不会引发Ⅰ型干扰素反应 ^{[ 24, 25]} 。致病病毒往往通过拮抗蛋白的作用破坏干扰素反应引发的固有免疫 ^{[ 26]} 。MERS-CoV通过结构蛋白M及其被ORF 4a、ORF 4b和ORF 5编码的蛋白而产生抑制Ⅰ型干扰素反应效应 ^{[ 27]} 。体外研究也发现MERS-CoV感染的人类呼吸道上皮细胞无法诱导出强烈的Ⅰ型干扰素反应 ^{[ 28, 29]} 。综合体内、体外实验结果提示，MERS-CoV可逃避机体固有免疫反应，从而在人体内有效复制 ^{[ 30]} 。

MERS-CoV感染者可无临床症状或仅表现为轻微的呼吸道症状，也可以发展为重症肺炎。其潜伏期一般为2~14天，早期主要表现为发热、畏寒、乏力、头痛、肌痛等；随后出现咳嗽、胸痛、呼吸困难，部分病例还可出现呕吐、腹痛、腹泻等症状。重症病例多在一周内进展为重症肺炎，可发生ARDS、急性肾功能衰竭甚至多脏器功能衰竭。Saad等 ^{[ 31]} 对2012年10月1日至2014年5月31日在沙特阿拉伯一医院连续收集的70例MERS-CoV感染者进行回顾性分析，结果发现70例患者中位数年龄是62岁，男性占65.7%，在医疗机构内感染的占55.7%；患者发热(61.4%)、咳嗽(54.3%)和腹泻(42.60%)是最常见的症状，进展为肺炎的占63.90%，需要重症监护的占49.70%；患者病死率达42.60%，大于65岁者病死率增加( OR=4.39，95% CI：2.13~9.05)。

大部分MERS-CoV感染患者症状与其他呼吸道病毒感染相似，临床上可无症状或表现为重症肺炎、感染性休克、多脏器功能衰竭最终导致患者死亡，因此基于症状的诊断是不可靠的 ^{[ 12]} 。自该病毒发现以来，已建立完整的MERS-CoV实验室检测体系 ^{[ 32]} 。血清学检测MERS-CoV抗体已被广泛应用于检测单峰骆驼 ^{[ 32]} 。直接或间接免疫荧光法、蛋白芯片技术、ELISA、蛋白质印迹法均可以检测MERS-CoV抗体，且有较高的敏感度和特异性 ^{[ 32, 33, 34]} 。假病毒样颗粒中和试验也可以用来检测MERS-CoV抗体 ^{[ 32]} 。然而，血清学检测MERS-CoV时可能与其他冠状病毒产生交叉反应。

根据WHO和专家的建议，疑似MERS-CoV感染者应进行靶向E蛋白上游基因(upE)的逆转录PCR筛查。所有阳性者进一步行靶向ORF-1a、ORF-1b或N基因检测以便确诊 ^{[ 32]} 。尽量收集下呼吸道的标本如气道抽吸物或支气管肺泡灌洗液 ^{[ 35]} 。如果upE靶基因检测阳性，ORF-1a靶基因检测阴性，需进一步测序进行确认，见 图 2。测序可以用来创建进化树以分析不同宿主的遗传变异和距离，进行溯源研究 ^{[ 11]} 。

疑似、临床诊断和确诊病例应在具备有效隔离和防护条件的医院隔离治疗；危重病例应尽早入ICU治疗。转运过程中严格采取隔离防护措施。感染的预防和控制措施对于防止MERS-CoV在卫生保健机构的蔓延至关重要。首例感染病例发现至今，对于该疾病的流行病学、生态学及病毒生物学的认识不断进展，但在有限时间内研发抗MERS-CoV药物并验证其有效性对于医药工作人员无疑是巨大的挑战 ^{[ 12]} 。目前，临床上常规采用支持治疗；尽管多数恢复期患者血清尚未经有效监测，输注恢复期患者血清用于治疗MERS也是常用的方法。由于新药的研发和生产的周期制约，从已上市的有效抗病毒药物中筛选新暴发的病毒疫情治疗药物可能是短期内的有效方式。2013年7月，ISARIC(the International Severe Acute Respiratory & Emerging Infection Consortium)编撰了临床医师可用的抗MERS-CoV药物清单，其中主要包括针对SARS-CoV和MERS-CoV的治疗药物 ^{[ 36]} ，见 表 2。

表2 MERS-CoV治疗方法的证据等级 ^{[ 36]}

Table 2 Strength of evidence in treatment of MERS-CoV ^{[ 36]}

治疗方法	研究类型	证据质量等级	推荐顺序
恢复期血浆	SIV、SA、SC、MIV	SC(中等)	1
干扰素	SIV、SA、SC、MIV	MIV(低)	2
蛋白酶抑制剂	SIV、SA、SC	SIV(非常低)	2
静脉注射免疫球蛋白	SIV、SA、SC、MIV	无	3
其他如环孢素A	SIV、MIV	MIV(非常低)	3
利巴韦林	SIV、SA、SC	SIV(非常低)	4
皮质类固醇激素	SIV、SA、SC	SA(低)	4
干扰素+利巴韦林	SIV、SC、MIV、MA	MA(非常低)	4

SIV: SARS-CoV体外研究；SA：SARS-CoV动物研究；SC: SARS-CoV临床研究；MIV：MERS-CoV体外研究; MA: MERS-CoV动物研究。推荐顺序：1表示可能具有临床疗效；2表示潜在的临床疗效或体外证实有效但有潜在的不良反应；3表示很少或无体外实验或临床疗效的证据；4表示推测有临床作用或体外实验证实有效但有潜在的严重的不良反应.

目前认为最有可能有效的临床常用药物是利巴韦林与干扰素，或两者的联合用药，该药物已在MERS-CoV感染的病毒模型证实有效，但该联合用药方案在部分MERS-CoV感染的重症患者疗效不佳 ^{[ 37, 38, 39]} 。Omrani等 ^{[ 39]} 报道在重症MERS-CoV感染中该联合方案可延长患者的存活时间。而当上述药物无效时，目前ISARIC也未推荐更多其他有效药物用于治疗MERS。一项基于细胞的药物筛选研究中，采用ELISA方法筛选抗MERS-CoV药物。通过对290种抗病毒药物筛选后，显示有66种药物对MERS-CoV或SARS-CoV有抗病毒活性；其中27种药物对两种病毒同时具有体外抗病毒活性。对MERS-CoV有活性的药物种类包括神经传导递质抑制剂、雌激素受体抑制剂、激酶信号传导抑制剂、脂(甾醇)代谢抑制剂、蛋白加工抑制剂、DNA合成/修复抑制剂、凋亡抑制剂、细胞骨架抑制剂、抗菌剂与抗寄生虫药物等 ^{[ 40]} 。研究还发现这些作用靶点多数是针对宿主而非病毒特异性蛋白，而抗病毒治疗中采用针对宿主因素的将是药物治疗的有效方式，这一发现有助于进一步理解存在的亚临床感染及较少不良转归临床结局病例的发病机制。

对于MERS-CoV单克隆抗体研究也逐渐有所进展。已明确CD26结合域与MERS-CoV病毒结合密切相关。有可能采用2F9、YS110等人源化的CD26的单克隆抗体用于治疗MERS-CoV ^{[ 14]} ；另一种抗体m336在实验中表现出较强的病毒中和能力，将有可能成为有潜力的抗病毒药物，甚至用于有效疫苗的设计 ^{[ 42]} 。MicroRNA技术可能对于抗病毒治疗有益。针对MERS-CoV亚单位抗原疫苗的研究也在进展中，其中针对病毒有效抗原诸如S蛋白与受体结合域等亚单位抗原，以及病毒RNA基因组中具有调节蛋白作用的木瓜蛋白酶样蛋白酶、3C样蛋白酶等是疫苗研制的关键方向之一 ^{[ 21, 44, 45]} 。

虽然至今为止中国境内只有一例输入性MERS病例且病例已康复出院，但是随着境外旅游的增多，MERS-CoV输入传播的可能性仍然存在。做好防护措施、预防MERS-CoV感染和传播仍然意义重大。基本的感染控制措施包括：① 持续的监督计划；② 注意手卫生；③ 注意环境卫生；④ 有效的人员卫生计划；⑤ 合适的疫情暴发应对；⑥ 感染控制的教育与实施；⑦ 配备足够的感染控制专职护士；⑧ 感染控制医师指导下的感染管理体系。而这些基本措施对预防MERS-CoV的传播与使用特殊的个人防护用品(PPE)同等重要 ^{[ 46]} 。2013年7月20日新加坡感染控制学会(Infection Control Association)、新加坡感染性疾病协会(Society of Infections Disease)关于使用外科口罩还是N95口罩能更有效地预防MERS-CoV呼吸道传播展开辩论，结果认为外科口罩可以有效保护医务工作者或照顾人员感染MERS-CoV，并可以避免N95口罩带来的不适感。

MERS是由MERS-CoV引起的病毒性呼吸道疾病，症状可从无或轻微到重症肺炎甚至多脏器功能衰竭。MERS-CoV具体传播途径仍有争议，大部分MERS-CoV感染者均有中东地区居住史或旅游史。在韩国暴发的MERS证实MERS-CoV已具备人传人的能力，但其传播持续性和规模均有限。目前尚无特异的抗MERS-CoV药物或有效的疫苗，避免疫区旅游或直接接触动物，采取有效的预防措施防止MERS-CoV感染尤为重要。临床上以对症支持治疗为主，有效的抗病毒药物有待于进一步研究。