(1)流行病学

经典冠状病毒感染主要发生在冬季和春季，在世界各地广泛分布。该病毒包括三组，第一组和第二组主要是哺乳动物冠状病毒，第三组主要包括鸟类冠状病毒。人类冠状病毒有两种血型(HCo-229E，HCoV-OC43)，是人类呼吸道感染的重要病原体。人类20%的普通感冒是由冠状病毒引起的。冠状病毒也是成人慢性气管炎急性加重的重要原因之一。基因组研究表明，SARS-CoV的基因不同于三种已知的经典冠状病毒的基因。第一组病毒的血清能与SARS-CoV反应，而SARS患者的血清不能与已知的冠状病毒反应。因此，作为一种新型冠状病毒，SARS-CoV可被列为第四组。

(2)形态结构

SARS-CoV属于冠状病毒科冠状病毒。它是一种包膜病毒，直径为60-120nm。包膜有放射状排列的花瓣状或纤毛状突起，长约20nm或更长，基部较窄，类似皇冠，与经典冠状病毒相似。病毒的形态发生过程漫长而复杂，成熟病毒呈圆形和椭圆形。成熟和未成熟的病毒体在大小和形状上差异很大，可以出现许多奇怪的形状，如肾形、鼓槌形、马蹄形、钟形等。，容易与细胞器混淆。病毒颗粒的大小从开始的400纳米减小到成熟后期的60-120纳米。在患者的尸检标本切片中也可以看到形状各异的病毒颗粒。

(3)生物学特性

病毒在细胞质中增殖，RNA基因编码的聚合酶利用细胞材料进行RNA复制和蛋白质合成，组装成新的病毒，并在细胞外萌发分泌。与以往发现的冠状病毒不同，利用Vero-E6或Vero(绿猴肾细胞)细胞很容易分离培养出SARS-CoV。这种病毒在37℃下生长良好，细胞在感染后24小时内就会发病。早期分离株的效价一般可达1×106pfu/ml左右。也可在RD(人横纹肌肿瘤细胞)、MDCK(狗肾细胞)、293(人胚肾细胞)、2BS(人胚肺细胞)等细胞系上培养，但效价低。

在室温24℃条件下，病毒在尿液中可存活至少10天，在腹泻病人的痰液和粪便中可存活5天以上，在血液中可存活15天，在塑料、玻璃、马赛克、金属、布、复印纸等物体表面可存活2-3天。

病毒对温度敏感，随着温度的升高，抵抗力下降。37℃可存活4天，56℃加热90分钟，75℃加热30分钟可灭活。紫外线照射60分钟可以杀死病毒。

病毒对有机溶剂敏感，乙醚4℃24小时可完全灭活病毒，75%乙醇灭活病毒5分钟，含氯消毒剂灭活病毒5分钟。

(D)分子生物学的特点

该病毒的基因组为单链RNA，由约3万个核苷酸组成，与经典冠状病毒只有约60%的同源性，但基因组的组织构建与其他冠状病毒相似。基因组从5’到3’的顺序是:5’-聚合酶-S-E-M-N-3’。5’端有一个甲基化的帽结构，后面是72个核苷酸的前导序列。大约2/3的基因组是开放记者框架(ORF)1a/1b，它编码RNA聚合酶(Rep)。这种蛋白直接从基因组RNA翻译过来形成多蛋白前体，被病毒主蛋白酶3CLpro进一步切割，主要负责病毒的转录和复制。Rep下游有四个人类orf，分别编码四个结构蛋白S、E、M和N。它们由亚基因组mRNA翻译而来，亚基因组mRNA通过不连续转录合成，其转录由转录调控序列(TRS)启动，其保守序列为AACGAAC。基因组的3’端有一个polyA尾。

病毒包膜为双层类脂膜，外膜蛋白包括糖蛋白S、M和衣壳E蛋白。m糖蛋白不同于其他冠状病毒糖蛋白，因为只有一个短的氨基末端结构域暴露在病毒包膜外。长弧形螺旋核壳结构由单分子基因组RNA、多分子碱性N蛋白和M蛋白羧基末端组成。该病毒的模拟结构如图1所示。s蛋白负责细胞粘附、膜融合和中和抗体诱导。其相对分子量约为150，000-180，000，包括胞外结构域、跨膜结构域和胞质结构域，羧基端较短。在经典冠状病毒中，E蛋白和M蛋白可能形成最小的组装单位。e蛋白在病毒组装中起关键作用，M蛋白在病毒核心稳定性中起重要作用。与其他冠状病毒不同，S和E (X1-274aa，X2-154aa)和M和N(X3-63aa，x4-122aa，X5-84aa)之间有超过50个氨基酸潜在编码序列，M和N之间不到50个氨基酸潜在编码序列，同源性搜索结果显示，这些潜在多肽与其他任何蛋白质均无序列相似性。

图1 SARS冠状病毒的结构图

目前，国内外科学家已经报道了几个SARS-CoV毒株的全基因组序列，发现它们的变异程度不高。在来自新加坡、加拿大、美国、中国香港、北京和广东的13个病毒株中发现了129个突变。根据其系统发育树，目前流行的毒株可分为两个基因组:一组包括北京的4个毒株(BJ01-BJ04)、广州的1个毒株(GZ01)和香港中文大学确定的1个毒株(CUHK)，而其他毒株则属于另一组。分析病毒的变异特征可能会为追踪病毒来源提供线索。

(5)免疫学特征

在大多数情况下，当SARS-CoV被感染时，人体免疫系统可以刺激体液和细胞免疫反应，并逐渐控制感染和消除病毒。有大量证据表明，当SARS-CoV被感染时，人体免疫系统可以激发体液和细胞免疫反应，并逐渐控制感染和消灭病毒。大量证据表明SARS-CoV可直接侵入免疫系统，导致淋巴细胞减少、白细胞减少和外周淋巴组织病理性损伤。大多数SARS患者外周血白细胞计数正常或下降，而CD3++、CD4++、CD8 ++和T淋巴细胞明显低于正常人。病情越重，T淋巴细胞计数下降越明显。SARS患者痊愈后，T淋巴细胞的数量和功能逐渐恢复正常。一般在临床症状出现后5天即可从患者鼻咽提取物中检测到SARS-CoV核酸，10天左右达到高峰，之后开始下降。在第21天，47%的患者鼻咽抽吸物呈阳性，67%的患者粪便样本呈阳性，21%的患者尿液样本呈阳性。蛋白N能诱导强烈的免疫反应，因此可用于抗体检测。抗体检测显示，患者体内IgM一般在发病一周后开始产生，可持续长达3个月。7-10天后开始产生IgG，之后逐渐增多。1个月后抗体滴度达到峰值并全部转正，患者痊愈后6个月阳性水平持续较高。SARS是一种新的疾病，人们普遍易感。流行病学资料显示SARS-CoV主要引起显性感染，但仍没有亚临床感染的证据。SARS疫情后，人群中尚未形成免疫保护屏障，人群仍普遍易感。检测患者血清中SARS-VoV特异性抗体有助于临床诊断。

SARS是由SARS冠状病毒引起的一种新型传染病，人们对其发病机制的认识尚不清楚。获得的一些线索主要来自尸检资料、超微结构研究、SARS-CoV的核酸水平检测和SARS患者的临床资料。很多方面的认知还是推测性的，必然会受到治疗措施的影响。

SARS-CoV从呼吸道进入人体，在呼吸道黏膜上皮复制，进一步引起病毒血症。被感染的细胞包括气管支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞、肠上皮细胞、远曲肾上皮细胞和淋巴细胞。肺泡细胞和肺血管内皮细胞的受累可破坏呼吸膜血气屏障的完整性，伴有炎症性充血，使大量浆液和纤维蛋白原渗出。渗出的纤维蛋白原凝结成纤维素，然后与坏死的肺泡上皮碎片一起形成透明膜。

机体对SARS-CoV感染的反应可以表现为间质性肺中巨噬细胞和淋巴细胞的渗出。活化的巨噬细胞和淋巴细胞可以释放细胞因子和自由基，进一步增加肺泡毛细血管的通透性，诱导成纤维细胞增殖。受损的肺泡上皮细胞脱落至肺泡腔内形成脱屑性肺泡炎，肺泡腔内含有大量巨噬细胞。脱落的肺泡上皮细胞和巨噬细胞可形成巨细胞。就巨细胞表型而言，主要来自肺泡上皮细胞(AE1/AE3阳性)，少数来自巨噬细胞(CD68阳性)。巨细胞的形成可能与SARS-CoV感染有关。因为体外实验已经证明SARS-CoV感染可以融合Vero细胞形成合胞体细胞。肺的上述改变与弥漫性肺泡损伤(DAD)的渗出性改变相一致。病变严重或恢复差的患者随后发展为DAD和纤维细胞的增殖期，并产生ⅰ型和ⅲ型胶原纤维。SARS-CoV对肠道上皮细胞和肾远曲上皮细胞的感染，一方面可以解释部分临床患者的消化道症状，另一方面可能对疾病的传播有一定意义。

由于DAD和弥漫性肺变性引起的血氧饱和度降低，以及血管内皮细胞损伤引起的轻度血管内凝血，多器官功能衰竭常导致患者死亡。

SARS患者外周血淋巴细胞减少，尤其是CD4细胞数量减少，有证据表明SARS-CoV直接感染淋巴细胞，这可能与SARS-CoV的细胞毒作用和凋亡诱导作用有关。kjqdSARS患者的体液免疫反应看似正常，但从SARS患者恢复期血清的明显治疗作用来看，SARS-CoV感染也会不同程度地影响体液免疫反应。SARS-CoV对细胞免疫和体液免疫的影响在SARS的发生发展中起一定作用，这至少意味着细胞免疫和体液免疫损伤的患者预后较差。

关于SARS的活检和尸检的资料有限，所以对其病理变化的了解还是有限的。综合目前的尸检材料和少量支气管活检，SARS主要累及肺和脾、淋巴结等免疫器官。其他器官如心、肝、肾、肾上腺、脑等。也可以看出有不同程度的损伤。

肺:一般明显臃肿、肿胀、较重(图2)。除继发感染外，胸膜一般光滑，暗红色或暗灰褐色。可能没有或有少量胸腔积液。肺组织切片多为均质改变，可累及全肺，类似大叶性肺炎肝样期。红棕色或深紫色。继发感染者可能有大小不等的脓肿。肺部血管可见血栓形成，部分病例可出现局部肺梗死。在某些情况下，肺门淋巴结肿大。

图2 SARS患者的肺标本，显示明显的全肺肿胀和实变。

光镜观察:肺部病变通常较轻，几乎累及所有肺叶。主要表现为轻度肺泡损伤的改变。根据病理分期不同，有以下表现:病程10天左右的病例主要为肺泡腔内ⅱ型肺泡上皮细胞积聚增生脱落至肺泡内而引起的肺水肿(图3)、纤维素渗出、透明膜形成(图8)、脱屑性肺炎、局灶性肺出血。这不仅可以在尸检标本中看到，也可以通过纤维支气管镜在肺活检材料中看到(图4)。一些增生的肺泡上皮相互融合，显示融合的多核巨细胞。在增生的肺泡上皮和渗出的单核细胞的细胞质中可见病毒包涵体。随着病情的进展，病程超过3周的病例，常可见肺泡内渗出物的机化，透明膜的机化(图5)和肺泡隔成纤维细胞的增生。两者不断融合，最终形成肺泡闭塞和萎缩(图6)，导致全肺实变。仅部分病例出现明显的纤维增生，导致肺纤维化甚至硬化。纤维素微血栓经常可见于小的肺血管。上述病变在不同患者身上可以有很大差异，甚至在同一患者的肺部，也可以看到不同时期的病变。在某些情况下，尤其是治疗时间较长的患者，常常可见散在的小叶性肺炎甚至大面积的真菌感染，其中以曲霉菌感染最为常见。继发感染可累及胸膜，引起胸腔积液、胸膜粘连甚至胸膜腔闭塞。

图2 SARS患者早期肺部改变:肺水肿，肺泡腔内充满富含纤维素的水肿液。

图3 SARS患者肺部改变:透明膜，显示肺泡内大量透明膜形成

图4患者为41岁男性，发热3天。他于2002年12月23日入院，并于2002年12月25日出现呼吸困难。他在肺活检后一周通过纤维支气管镜确诊。肺活检显示肺泡上皮细胞脱落，少量出血(A)，肺泡透明膜形成(B)，成纤维细胞生长(C)。

图5 SARS患者肺部的变化:肺泡透明膜机化。

图7 SARS患者脾脏的变化:白髓萎缩，淋巴细胞稀疏，红髓充血出血。

淋巴结(腹部淋巴结和肺门淋巴结):部分病例可见淋巴结肿大。镜下，淋巴结内几乎所有淋巴滤泡均不同程度萎缩或消失，淋巴细胞数量稀少减少(图8)。淋巴窦明显扩张充血，窦组织细胞明显增生。在某些情况下，你可以看到出血和坏死。

图8 SARS患者的淋巴变化:淋巴滤泡萎缩、淋巴窦和血管扩张。

其他器官的变化:

心脏:心脏肥大常见于SARS患者，一般表现为左右心脏均匀增厚。心肌间质水肿明显，间质内散在淋巴细胞和单核细胞浸润。部分病例可见心肌细胞空泡变性、局灶性心肌炎改变或心肌小局灶性坏死。严重的继发感染，如真菌感染，也可累及心脏。

肝脏:多数情况下可见肾小球充血和肾小管上皮细胞变性。在某些情况下，在肾小球的毛细血管中可以看到大范围的纤维素血栓，在某些情况下，在髓质中可以看到小的局灶性坏死以及淋巴细胞和单核细胞的浸润。肾间质血管扩张充血。部分病例可见继发感染引起的小化脓性病灶，偶见血管炎。

肾上腺:部分病例可见局灶性出血、坏死、淋巴细胞浸润、皮质束区细胞空泡变性和/或脂质含量减少。

脑:脑组织可见不同程度的水肿。在某些情况下，由于性别变化，大脑中可以看到散在的神经元，严重时甚至可以看到脑组织坏死。有些神经纤维可以脱髓鞘。

骨髓:多数患者造血组织中粒细胞和巨核系细胞数量相对减少，部分病例红系细胞呈小病灶增生。

胃肠道:胃、小肠、结肠黏膜下淋巴组织减少，淋巴细胞稀疏，间质水肿。在某些情况下，可以在胃中看到浅表糜烂或溃疡。

胰腺:间质血管充血。在一些病例中，间质中有轻微的纤维组织增生和淋巴细胞浸润。外分泌腺萎缩，酶原颗粒减少，部分胰岛细胞变性。

胆囊:未见明显病变。

睾丸:部分病例生精细胞变性，生精功能下降。可见间质血管扩张和出血。

前列腺、子宫、卵巢、输卵管:未见明显病变。

此外，在某些情况下，主要由小静脉引起的小血管炎可见于肺、心、肝、肾、脑、肾上腺和横纹肌。以血管内及周围水肿、内皮细胞肿胀和凋亡、血管纤维素样坏死、血管内及周围单核细胞和淋巴细胞浸润为特征。