SARS-CoV-2 (COVID-19)的传播、发病机制和复制

通过

SARS-CoV-2 (COVID-19)传播方式

SARS-CoV-2有三种传播方式，包括:

  1. 液滴传输
  2. 接触传播
  3. 气溶胶传播

SARS-CoV-2的传播方式

图:SARS-CoV-2的传播方式。图片来源:NCBI的书

  • 当呼吸液滴（当被感染者咳嗽或打喷嚏时产生）被密切接近的个体摄取或吸入时，发生液滴传输。
  • 接触性传播发生在接触被病毒污染的表面或物体并随后接触口、鼻或眼睛时。
  • 气溶胶传播是指在相对封闭的环境中，呼吸道飞沫与空气混合，形成气溶胶，并将高剂量的气溶胶吸入肺部而引起感染。

SARS-CoV-2 (COVID-19)发病机制

SARS-CoV-2感染机制

图:SARS-CoV-2感染机制。图片来源:Soumik Roy。概念来自:Ninja Nerd Science。

  • 潜伏期由1日至14日不等。潜伏期的变化与年龄有关，60岁以上的患者通常比其他人出现症状更快。
  • SARS-CoV-2影响肺泡上皮细胞。病毒进入呼吸道后，下呼吸道的纤毛有助于病毒附着在其受体上。
  • 纤毛使覆盖在呼吸道上皮上的黏液向上移动到喉咙。这有利于病毒的附着。
  • 多重SARS-CoV-2蛋白与固有免疫系统的组成部分相互作用，以逃避抗病毒干扰素反应。
  • 感染SARS-CoV-2后，细胞表面的hACE2受体表达下调。
  • 这种下调的机制可能是由于ACE2在SARS-CoV进入过程中的内化和金属蛋白酶TNFα转换酶活性的诱导。
  • 酶从跨膜结构域切割ACE2细胞外结构域，导致该结构域的脱落。
  • 这导致了一种假设，即SARS- cov -2 S蛋白的结合是SARS的毒性因子，其作用超过了其在病毒附着和进入中的作用。
  • 患有Covid-19感染的患者显示出更高的白细胞数，呼吸道调查结果异常，血浆促炎细胞因子增加。
  • COVID-19作为一种以病毒为靶点的呼吸系统感染，其主要发病机制是重症肺炎、rnaemia，并伴有急性心脏损伤的发生。
  • 在COVID-19感染患者中，血液中细胞因子和趋化因子水平显著升高，包括IL1-β、IL1RA、IL7、IL8、IL9、IL10、碱性FGF2、GCSF、GMCSF、IFNγ、IP10、MCP1、MIP1α、MIP1β、PDGFB、TNFα和VEGFA。
  • 此外，在患有严重症状的患者中观察到包括IL2，IL7，IL10，GCSF，IL7，IL10，GCSF，IP10，MCP1，MIP1α和TNFα的高水平炎症细胞因子。
  • 临床进展恶化与病毒载量下降和免疫反应的发生有关，加上细胞因子水平显著升高，表明严重的肺损伤在本质上主要是免疫病理的。

Covid-19摩托斯博士博士的病理生理学视频

复制冠状病毒(SARS-CoV-2)

冠状病毒(SARS-CoV-2) (COVID-19)的复制

图:冠状病毒(SARS-CoV-2)的复制。图片来源:NCBI的书创建biorender.com

  • 已证实，SARS-CoV-2使用与SARS-CoV相同的细胞进入受体ACE2。
  • 在人类下呼吸道发现的人类ACE2，与sars冠状病毒的细胞受体类似，调节跨物种和人与人之间的传播。
  • 存在于冠状病毒表面上的病毒素S-糖蛋白附着于人细胞表面的受体αCE2。
  • 研究表明，S蛋白与ACE2的结合效率比sars冠状病毒高10 ~ 20倍。
  • 在SARS-CoV的情况下，三聚体S蛋白的切割是由细胞表面相关的跨膜蛋白酶丝氨酸2 (TMPRSS2)和组织蛋白酶启动的。与此同时，可能促进SARS-CoV-2膜内吞的分子仍不清楚。
  • 然而，已经观察到SARS-COV-2可以容易地传播，同时导致不太严重的人类感染而不是人类的SARS-COV。
  • S糖蛋白包含两个亚基，S1和S2。
  • S1负责通过受体结合结构域(Receptor Binding Domain, RBD)确定病毒-宿主范围和细胞趋向性，而S2通过两个串联结构域(七核苷酸重复序列1 (HR1)和七核苷酸重复序列2 (HR2))促进病毒-细胞膜融合。
  • 冠状病毒的基因组RNA约有3万个核苷酸，编码病毒的结构蛋白和非结构蛋白，这些蛋白在病毒RNA合成(称为复制酶-转录酶蛋白)中起关键作用。
  • 至少有一个生态位特异性蛋白，非结构蛋白2 (nsp2)和一个结构蛋白，核衣壳蛋白(N)参与病毒RNA的合成。
  • 冠状病毒复制酶-转录酶蛋白基因的表达是由基因组RNA的翻译介导的。
  • 复制酶转录酶蛋白在开放读数框架1a（ORF1a）和ORF1b中编码，并且最初合成为两个大的聚蛋白，pp1a和pp1ab。
  • pp1ab的合成涉及ORF1a翻译过程中程序性核糖体帧移。
  • 在合成过程中或合成后，这些多聚蛋白被病毒编码的具有木瓜蛋白酶样(PLpro)和糜蛋白酶样折叠的蛋白酶切割成16个蛋白质。
  • NSP1 ~ NSP11编码在ORF1a中，NSP12 ~ NSP16编码在ORF1b中。
  • 复制酶-转录酶蛋白，连同其他病毒蛋白，可能还有细胞蛋白，组装成膜结合的复制转录复合物(RTC)。
  • 这些配合物在Perinuclecturecations累积并且与双膜囊泡相关。
  • 在RTC形成的第一步中，NSP3、NSP4和NSP6中存在疏水跨膜结构域，可能用于将新生的pp1a/pp1ab多蛋白锚定到膜上。
  • 最后，含有病毒粒子的囊泡与细胞的质膜融合，释放病毒。
  • 然后，病毒附着一个新的细胞，重复循环。

参考

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