医学进展
2020年10月号
医学进展

研究揭示SARS-CoV-2在金黄地鼠体内的传播与发病机制

作者:刘亚青

2019年12月,在湖北武汉的一群肺炎患者中首次检测到SARS-CoV-2,虽然其中大概55%的病例与某海鲜市场有关,但多种病毒因素和生态因素导致了病毒的快速传播。且这种病毒导致的临床表现很广,在中国44415例确诊的患者中,19%的人进展为重症和危重症,估计有1.4%的有症状病例面临死亡风险。高传染性使得政府不得不采取封锁和隔离等措施来抵抗SARS-CoV-2,这严重扰乱了全球供应链和经济,给医疗保健系统带来了极高的压力。

一个合适的动物模型对理解这种疾病的发病机制和评估疫苗和治疗方案是必不可少的。以往针对SARS-CoV的动物研究已表明病毒刺突蛋白(S蛋白)与宿主血管紧张素转换酶2(ACE2)受体之间的相互作用,以及动物的年龄和先天免疫状态可能在发病机制中起着重要作用。与SARS-CoV一样,SARS-CoV-2的S蛋白也利用主要分布在肺部和小肠上皮细胞中的ACE2受体来进入上皮细胞以进行病毒复制。以往尝试过利用猕猴、转基因ICR小鼠,但是结果并不理想。食蟹猴和恒河猴在接种SARS-CoV-2后都分别表现出有限的和中度的肺炎临床症状。感染SARS-CoV-2的转基因小鼠表现出肺炎、中度消瘦,它们的非呼吸道组织无明显组织学变化。

金黄地鼠是一种广泛使用的实验动物模型,已有报道称它们支持SARS-CoV复制。先前对5周龄金黄地鼠进行的SARS-CoV研究显示,这种病毒可以强劲地复制,接种2天后在肺部检测到的病毒滴度达到峰值。也有研究发现不同SARS-CoV毒株感染金黄地鼠的毒力存在差异。人类、猕猴、小鼠和地鼠的ACE2蛋白序列比对表明,SARS-CoV-2的S蛋白与地鼠ACE2的相互作用可能比小鼠ACE2更有效。

来自香港大学的研究人员评估了SARS-CoV-2在4-5周龄的雄性金黄地鼠中的发病机制和接触传播性。研究论文于2020年5月在线发表于《自然》杂志。

免疫组化结果显示,金黄地鼠在接种SARS-CoV-2后的第2天和第5天,鼻黏膜、支气管上皮细胞和肺实变区均有病毒抗原存在,7天后病毒迅速清除,肺细胞增生。研究人员也在十二指肠上皮细胞中发现了病毒抗原,并在粪便中检测到病毒RNA。值得注意的是,SARS-CoV-2可以通过直接接触和气溶胶从接种的地鼠有效地传播给未接种的地鼠。在肮脏的笼子里,通过粪螨传播的效率并不高。虽然连续14天在接种地鼠的鼻腔冲洗液中检测到病毒RNA,但感染时间较短,与感染病毒的检测有关,而与病毒RNA无关。接种和自然感染的地鼠在接种后6-7天或接触后出现明显的体重减轻。所有地鼠在14天内恢复到原来的体重,并产生中和抗体。研究结果表明,在金黄地鼠中与SARS-CoV-2感染相关的特征类似于在轻度SARS-CoV-2感染的人类中发现的特征。了解导致地鼠呼吸道组织中病毒快速清除的宿主防御机制,可能有助于人类制定有效的SARS-CoV-2防治措施。(编译:刘亚青)

参考文献:Nature 2020;583:834-838

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