疫情暴發(fā)以來(lái)，新冠病毒能否通過(guò)氣溶膠傳播一直是學(xué)術(shù)界的焦點(diǎn)之一。國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》雜志最新刊發(fā)了香港大學(xué)團(tuán)隊(duì)的研究顯示：在金倉(cāng)鼠動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中，新冠病毒是可以通過(guò)氣溶膠傳播的。

該論文以“加快評(píng)審文章”(Accelerated Article Preview)形式于當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月14日在線發(fā)表，題為Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters。該論文的通訊作者為香港大學(xué)李嘉誠(chéng)醫(yī)學(xué)院嚴(yán)慧玲（Hui-Ling Yen），論文作者還包括香港大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院教授潘烈文。

新冠病毒出現(xiàn)之后，科研人員迫切需要合適的小動(dòng)物模型來(lái)支持疫苗和治療的研發(fā)。研究者報(bào)告了新冠病毒（SARS-CoV-2）在金倉(cāng)鼠（金色敘利亞倉(cāng)鼠）中的發(fā)病機(jī)理和傳染性。免疫組織化學(xué)表明，金倉(cāng)鼠接種病毒后2天和5天，其鼻粘膜、支氣管上皮細(xì)胞和肺實(shí)變區(qū)域中存在病毒抗原。在接種病毒感染后7天，病毒迅速清除并有肺細(xì)胞增生。在金倉(cāng)鼠十二指腸上皮細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了病毒抗原，糞便中檢測(cè)到病毒RNA。

值得注意的是，動(dòng)物模型試驗(yàn)證明：新冠病毒能通過(guò)直接接觸以及氣溶膠從被感染金倉(cāng)鼠有效地傳播到幼稚金倉(cāng)鼠。倉(cāng)鼠籠子中通過(guò)物媒傳播的效率較低。盡管在接種倉(cāng)鼠的鼻洗液中連續(xù)14天檢測(cè)到病毒RNA，但新冠病毒可傳播時(shí)間短。接種感染和自然感染的倉(cāng)鼠表現(xiàn)出明顯的體重減輕，所有金倉(cāng)鼠康復(fù)后均能檢測(cè)到中和抗體。這項(xiàng)結(jié)果表明，金倉(cāng)鼠的新冠病毒感染特征類似于人類輕度感染的??特征。

論文指出，合適的動(dòng)物模型對(duì)于理解新冠肺炎的發(fā)病機(jī)理以及評(píng)估疫苗和治療候選藥物至關(guān)重要。先前對(duì)SARS-CoV進(jìn)行的動(dòng)物研究表明，病毒的刺突蛋白（S蛋白）與宿主的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）受體之間的相互作用，以及被感染對(duì)象的年齡和先天免疫狀態(tài)在發(fā)病機(jī)理中有著重要的作用。與SARS-CoV一樣，SARS-CoV-2的S蛋白也利用ACE2受體（主要分布在肺和小腸的上皮細(xì)胞中）進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)行病毒復(fù)制。SARS-CoV-2與人ACE2的結(jié)合良好，但與鼠ACE2的結(jié)合有限，這限制了近交系小鼠（inbred mice）在病毒研究中的應(yīng)用。獼猴和表達(dá)人ACE2受體的轉(zhuǎn)基因ICR小鼠被證明對(duì)SARS-CoV-2易感；但是，這些動(dòng)物模型不那么容易獲得。受到SARS-CoV-2攻擊的食蟹獼猴和恒河猴分別表現(xiàn)出有限的和中等的臨床癥狀。被感染的轉(zhuǎn)基因小鼠表現(xiàn)出中等程度的肺炎，并且在非呼吸組織中沒(méi)有明顯的組織學(xué)改變。據(jù)報(bào)道，先前產(chǎn)生的表達(dá)人ACE2受體的轉(zhuǎn)基因小鼠雖然支持支持SARS-CoV在呼吸道上皮細(xì)胞中復(fù)制，但由于轉(zhuǎn)基因小鼠的腦中ACE2也是高表達(dá)，導(dǎo)致小鼠的死亡率還加入神經(jīng)系統(tǒng)的病變的相關(guān)變量。

金倉(cāng)鼠則是一種廣泛使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，此前研究表明，SARS-CoV能夠在其體內(nèi)復(fù)制，但MERS-CoV不能，這是由于MERS-CoV利用的是DPP4蛋白作為病毒進(jìn)入細(xì)胞的主要受體，而非ACE2。先前，對(duì)5周齡的金倉(cāng)鼠的SARS-CoV（Urbani毒株）的接種研究表明，病毒在其體內(nèi)復(fù)制能力強(qiáng)，在接種病毒2天后的肺中就能檢測(cè)到病毒滴度峰值；在接種病毒7天后，金倉(cāng)鼠就能迅速清除病毒。不過(guò)接種病毒的金倉(cāng)鼠并沒(méi)有體重減輕或明顯的疾病狀況。一項(xiàng)后續(xù)研究報(bào)告說(shuō)，在金倉(cāng)鼠中測(cè)試了不同的SARS-CoV毒株，發(fā)現(xiàn)SARS-CoV毒株之間的毒力差異。據(jù)報(bào)道，用SARS-CoV（Frk-1菌株）對(duì)倉(cāng)鼠具有致死性。Frk-1菌株與非致命性Urbani菌株的區(qū)別在于S2域中的L1148F突變。倉(cāng)鼠也能被其他呼吸道病毒感染，包括人偏肺病毒、人副流感病毒和甲型流感病毒，并可能支持通過(guò)接觸途徑或空氣傳播流感。人、獼猴、小鼠和倉(cāng)鼠的ACE2蛋白的比對(duì)表明，倉(cāng)鼠ACE2可能比鼠類ACE2更能有效地與SARS-CoV-2的S蛋白相互作用。在這里，研究團(tuán)隊(duì)評(píng)估了SARS-CoV-2在4-5周大的雄性金倉(cāng)鼠中的發(fā)病機(jī)理和接觸傳播能力。

提示氣溶膠傳播動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)

為了研究SARS-CoV-2在倉(cāng)鼠中通過(guò)氣溶膠的傳播能力，研究者將供體（接受新冠病毒接種）倉(cāng)鼠和幼稚倉(cāng)鼠（健康倉(cāng)鼠）分別放在兩個(gè)相鄰的鐵籠中，在供體倉(cāng)鼠接種病毒后1天，將兩個(gè)籠子共同放置8小時(shí)，該實(shí)驗(yàn)如下：

供體倉(cāng)鼠洗鼻液中的傳染性病毒能夠排毒6天，而病毒的RNA則可連續(xù)檢測(cè)14天，也就是說(shuō)，在后期，被感染的倉(cāng)鼠不具備傳染能力。如下圖所示：

在接種病毒后2天、4天、6天的供體糞便樣本中能檢測(cè)到病毒RNA，但不是具備傳染性的病毒，如下所示：

研究者發(fā)現(xiàn)，新冠病毒在倉(cāng)鼠中的氣溶膠傳播是有效的，因?yàn)樵诮佑|后1天所有暴露的接觸倉(cāng)鼠鼻洗液中都檢測(cè)到傳染性病毒，在接觸后3天病毒載量達(dá)到峰值，如下圖所示：

盡管未分離出具有感染性的病毒，但從感染的氣溶膠接觸物的糞便樣本中能連續(xù)14天檢測(cè)到病毒RNA 14天，如下圖所示：

接觸氣溶膠的倉(cāng)鼠在接觸后7 天顯示出最大的體重減輕（平均值±SD，-7.72±5,42％，N = 3）。與供體倉(cāng)鼠相比，氣溶膠接觸倉(cāng)鼠在鼻洗液中排出了相當(dāng)數(shù)量的病毒。

為了評(píng)估新冠病毒在倉(cāng)鼠中的其他傳播能力，研究者將3只供體倉(cāng)鼠經(jīng)鼻內(nèi)接種8×10負(fù)4次方的TCID50病毒。接種后24小時(shí)，將每個(gè)供體轉(zhuǎn)移到新的籠子中，并與一只幼年倉(cāng)鼠一起飼養(yǎng)。研究者每天監(jiān)測(cè)體重變化和臨床體征，每隔一天從供體倉(cāng)鼠和接觸倉(cāng)鼠收集鼻洗液，持續(xù)14天。在供體倉(cāng)鼠中，盡管連續(xù)14天都能檢測(cè)到病毒RNA，但感染性病毒的峰值出現(xiàn)在接種病毒后早期，隨后迅速下降，如下圖所示：

接種SARS-CoV-2后6天，倉(cāng)鼠表現(xiàn)出最大的平均體重減輕（平均值±SD，-11.97±4.51％，N = 6），如下圖所示：

從供體到接觸者的傳播非常高效，在接觸后1天，就能從共居倉(cāng)鼠中檢測(cè)到SARS-CoV-2，在接觸后3天的共居倉(cāng)鼠鼻洗液中檢測(cè)到了病毒載量峰值，如下圖所示：

共居倉(cāng)鼠在接觸后6天出現(xiàn)最大的平均體重減輕（平均值±SD，-10.68±3.42％，N = 3），接觸后11天，所有動(dòng)物均恢復(fù)原始體重，如下圖所示：

使用PRNT分析，從接種病毒后14天的供體上（所有滴度為1：640）和共居倉(cāng)鼠接觸后13天（以1：160、1：320和1：160滴度）檢測(cè)中和抗體。研究者連續(xù)14天從供體倉(cāng)鼠的鼻洗液中檢測(cè)到病毒RNA，但傳染性病毒滴度迅速下降。研究者重復(fù)了該實(shí)驗(yàn)，并以接種病毒后6天供體倉(cāng)鼠與幼稚倉(cāng)鼠共居。在接觸后3天，共居幼稚倉(cāng)鼠鼻洗液中能夠檢測(cè)到少量病毒RNA，在接觸后7天的鼻洗液中檢測(cè)到不到病毒RNA。而且，在鼻洗液中未檢測(cè)到傳染性病毒，如下圖所示：

并且共居倉(cāng)鼠沒(méi)有顯示出體重減輕，如下圖所示：

PRNT分析未檢測(cè)到接觸后12天的共居倉(cāng)鼠的中和抗體（<1:10）。結(jié)果表明，接種SARS-CoV-2的供體的病毒可傳播時(shí)間短于6天。從供體到共居接觸者的后續(xù)傳播與在供體鼻洗液中檢測(cè)到感染性病有關(guān)，而與能否檢測(cè)到病毒RNA無(wú)關(guān)。

SARS-CoV-2在金倉(cāng)鼠中的發(fā)病機(jī)制

實(shí)驗(yàn)中，研究者給金倉(cāng)鼠鼻內(nèi)感染了8 x 10的負(fù)4次方TCID50（50%組織細(xì)胞感染量）的新冠病毒（Beta-CoV / Hong Kong / VM20001061 / 2020病毒，GISAID＃EPI_ISL_412028）。該病毒是從香港一位新冠肺炎患者的鼻咽抽吸物和咽拭子的Vero E6細(xì)胞中分離出來(lái)的。研究者分別在金倉(cāng)鼠接種病毒后的2天、5天、7 天時(shí)收集了鼻甲、腦、肺、心臟、十二指腸、肝臟、脾臟和腎臟組織，以監(jiān)測(cè)病毒復(fù)制和組織病理學(xué)變化。在接種病毒后第2天時(shí)，能檢測(cè)到金倉(cāng)鼠肺部病毒載量峰值，在接種病毒后5天時(shí)病毒載量開(kāi)始降低。盡管能繼續(xù)檢測(cè)到高拷貝的病毒RNA，但在接種病毒后7天未檢測(cè)到具有傳染性的病毒。

傳染性病毒載量在接種病毒后的2天到7天之間有顯著差異（P = 0.019，鄧恩的多重比較測(cè)試），但RNA病毒拷貝數(shù)沒(méi)有差異（P = 0.076）。盡管在接種病毒后的2天和5天時(shí)檢測(cè)到低拷貝的病毒RNA，但在腎臟中未檢測(cè)到具有傳染性的病毒。

組織病理學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)，在接種病毒后2天，有5-10％的肺中炎性細(xì)胞增多和實(shí)變。

在接種病毒后5天，則有15-35％的肺中炎性細(xì)胞增多。

在接種病毒后2天和5天檢測(cè)到病毒抗原的區(qū)域，可以觀察到單核細(xì)胞浸潤(rùn)。SARS-CoV-2的N蛋白的免疫組織化學(xué)表明，在接種病毒后2天，金倉(cāng)鼠的支氣管上皮細(xì)胞中存在病毒抗原（下圖的箭頭所指位置）。

在接種病毒后5天，其發(fā)展為肺細(xì)胞（下圖的箭頭所指位置）。

接種病毒后7天，30-60％的肺部實(shí)變，如下圖所示：

但是，沒(méi)有檢測(cè)到病毒抗原如下圖所示：

而2型肺細(xì)胞增生則很明顯，如下圖所示：

接種病毒后5天在支氣管周圍區(qū)域檢測(cè)到CD3陽(yáng)性T淋巴細(xì)胞，這可能有助于快速清除受感染的細(xì)胞，如下圖所示：

鼻甲中有炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，如下圖所示：

鼻上皮細(xì)胞和鼻粘膜的嗅覺(jué)感覺(jué)神經(jīng)元中檢測(cè)到病毒抗原，如下圖所示：

在表達(dá)SARS-CoV的N蛋白和神經(jīng)元特異性β-III微管蛋白的細(xì)胞中進(jìn)一步確認(rèn)了嗅覺(jué)神經(jīng)元中的感染，如下圖所示：

與對(duì)照組相比，接種病毒感染后2天金倉(cāng)鼠的鼻粘膜嗅覺(jué)神經(jīng)元數(shù)量減少，如下圖所示

接種病毒后7天，鼻上皮細(xì)胞衰減顯著，如下圖所示：

然后在接種病毒后14天可觀察到組織修復(fù)，如下圖所示：

盡管十二指腸上皮細(xì)胞不存在炎癥，如下圖：

但在接種病毒后2天從十二指腸上皮細(xì)胞中檢測(cè)到病毒抗原，如下圖所示：

接種病毒后5天，從腦、心臟、肝臟和腎臟均未觀察到明顯的組織病理學(xué)變化，如下圖所示：