張?chǎng)┓?侯水平,陳守義

近幾十年來(lái)，全球新發(fā)傳染病不斷出現(xiàn)，其流行或暴發(fā)大多是由動(dòng)物源性病原體引起。繼2003年 SARS(嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征)、2012 年 MERS(中東呼吸系統(tǒng)綜合征)后，2019 年 COVID-19(2019冠狀病毒病)大流行，使冠狀病毒得到了公眾前所未有的關(guān)注。冠狀病毒廣泛存在于自然界中，宿主譜廣泛，其感染的宿主以哺乳動(dòng)物和禽類為主，常引起動(dòng)物和人的呼吸道、胃腸道、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

嚙齒目是最大的哺乳動(dòng)物目，有 33 個(gè)科 2 277 個(gè)物種(約占所有哺乳動(dòng)物物種的 43%)，中國(guó)是一個(gè)生物多樣性大國(guó)，擁有來(lái)自12個(gè)科約200種嚙齒動(dòng)物[1]。鼠類等嚙齒動(dòng)物是許多病毒的天然宿主和儲(chǔ)備庫(kù)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)在鼠類中鑒定出30多種引起人類疾病的病毒，例如漢坦病毒、拉沙熱病毒等[2]。嚙齒動(dòng)物具有分布廣泛、種類數(shù)量繁多、繁殖能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，其還與人類接觸密切，并充當(dāng)人類、家畜、節(jié)肢動(dòng)物媒介(蜱、螨、跳蚤)和其它野生動(dòng)物之間的紐帶，這些因素均為病毒感染人類并引發(fā)傳染病創(chuàng)造了條件[3]。

嚙齒動(dòng)物可攜帶多種冠狀病毒，最近也被證明在冠狀病毒的進(jìn)化中發(fā)揮重要作用，根據(jù)目前的序列數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，所有人類冠狀病毒都有動(dòng)物起源：HCoV-OC43 和HCoV-HKU1可能源自嚙齒動(dòng)物，家畜可能作為中間宿主發(fā)揮重要作用，使病毒能夠從自然宿主傳播給人類[4]。

1 冠狀病毒

1.1 冠狀病毒的分類 冠狀病毒(Coronavirus,CoVs)屬于套式病毒目(Nidovirales)、冠狀病毒科(Coronaviridae)、正冠狀病毒亞科(Orthocoronavirinae)[5]。根據(jù)蛋白質(zhì)序列的差異，將冠狀病毒分為Alphacoronaviruses(α-CoVs)、Betacoronaviruses(β-CoVs)、Gammacoronaviruses(γ-CoVs)和Deltacoronaviruses(δ-CoVs)4個(gè)屬，其中β-CoVs可進(jìn)一步分為Embecovirus、Sarbecovirus、Merbecovirus、Nobecovirus和Hibecovirus5個(gè)亞屬，這些亞屬中的前4個(gè)以前分別被稱為譜系或亞組 A、B、C 和 D[6-7]。α-CoVs和β-CoVs主要在牛、豬、馬等哺乳動(dòng)物中傳播，也可以引起人類疾病，γ-CoVs和δ-CoVs主要感染禽類和豬[8]。源自嚙齒動(dòng)物的冠狀病毒主要為α-CoVs中的Luchacovirus亞屬和β-CoVs中的Embecovirus亞屬，但嚙齒動(dòng)物也可能攜帶其它物種來(lái)源的冠狀病毒。分別見表1、表2。

表1 源自嚙齒動(dòng)物的冠狀病毒分類Tab.1 Classification of rodent coronaviruses

表2 嚙齒動(dòng)物攜帶其它物種來(lái)源的冠狀病毒Tab.2 Rodents carrying coronaviruses of other species origin

1.2 冠狀病毒的基因組、結(jié)構(gòu)及編碼蛋白 冠狀病毒是一類具有包膜、基因組不分節(jié)段的單股正鏈RNA病毒，病毒粒子呈球形，直徑為120～160 nm，基因組全長(zhǎng)約27～32 kb，是已知最長(zhǎng)的RNA病毒基因組[15]。所有冠狀病毒在其基因組的結(jié)構(gòu)和表達(dá)上都有相似之處，其中 16 種非結(jié)構(gòu)蛋白(nsp1 到 nsp16)由 5′ 端的開放閱讀框(ORF)1a/b 編碼，隨后是3′端的其它ORF 編碼的結(jié)構(gòu)蛋白，包括棘突蛋白(S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白 (M) 和核衣殼蛋白 (N)[16]。β-CoVs 的A亞組成員中還存在一個(gè)額外的血凝素酯酶蛋白 (HE) ，它存在于 ORF1ab 的下游和 S 基因的上游[17]。在不同的冠狀病毒譜系中還存在數(shù)量不等的小ORF，對(duì)嚙齒動(dòng)物α-CoVs的基因組分析中顯示,在M和N基因之間存在預(yù)測(cè)的ORF6(165 aa)基因，并且除在高山姬鼠中檢測(cè)到的冠狀病毒AcCoV-JC34外，所有病毒都具有預(yù)測(cè)的ORF2(274 aa)基因，位于ORF1b和S基因之間，這兩個(gè)基因不存在于任何其它有代表性的α-CoVs中[17-18]。對(duì)于結(jié)構(gòu)蛋白，S蛋白介導(dǎo)病毒附著于特定的細(xì)胞受體、參與膜融合，是病毒中和抗體的主要誘導(dǎo)因子[19]；E蛋白在病毒膜上形成離子通道，參與病毒組裝[20]；M蛋白是一種跨膜蛋白，在病毒的組裝和出芽過(guò)程中起重要作用，抗M蛋白抗體在補(bǔ)體存在時(shí)可中和病毒感染性[21]；N蛋白是核衣殼中唯一存在的蛋白質(zhì)，它由兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域組成，一個(gè) N 端結(jié)構(gòu)域 (NTD) 和一個(gè) C 端結(jié)構(gòu)域 (CTD)，都能夠在體外結(jié)合RNA，但每個(gè)結(jié)構(gòu)域結(jié)合RNA的機(jī)制不同；HE蛋白作為血凝素，能與表面糖蛋白上的唾液酸結(jié)合，且具有乙酰酯酶活性，這些活動(dòng)被認(rèn)為可以促進(jìn)S蛋白介導(dǎo)的病毒入侵和傳播過(guò)程[22]。

2 嚙齒動(dòng)物攜帶的冠狀病毒

鼠冠狀病毒(Murine coronavirus)于1949年首次在一只患有自發(fā)性腦脊髓炎的小鼠體內(nèi)分離到，被命名為小鼠肝炎病毒(Mouse hepatitis virus,MHV)，是β冠狀病毒屬的成員[23]。目前普遍認(rèn)為MHV的組織親嗜性在很大程度上取決于S蛋白，根據(jù)嗜組織特性的不同分為呼吸毒株和腸毒株兩大類，可引起不同程度的呼吸道、胃腸道、肝臟和神經(jīng)元癥狀[24-25]，是世界范圍內(nèi)最常見的感染實(shí)驗(yàn)小鼠的病原體。隨后于1970年在大鼠中發(fā)現(xiàn)另一種病毒，命名為大鼠冠狀病毒(rat coronaviruses，RCoVs)。RCoVs可分為Parker大鼠冠狀病毒(Parker rat coronavirus,RCV-P)和唾淚腺炎病毒(Sialodacryoadenitis virus,SDAV)，同MHV一樣也屬于β-CoVs，在群體飼養(yǎng)和野生的大鼠中普遍存在，并能在新生大鼠中誘發(fā)致命的肺炎[10,26]。近年來(lái)，有許多研究者對(duì)嚙齒動(dòng)物進(jìn)行了冠狀病毒的篩查，從中發(fā)現(xiàn)了許多新型冠狀病毒。目前已經(jīng)從15個(gè)國(guó)家的30多個(gè)不同鼠種的嚙齒動(dòng)物中檢測(cè)出冠狀病毒，各個(gè)國(guó)家不同嚙齒動(dòng)物冠狀病毒的檢出情況見表3。

表3 各國(guó)不同種類嚙齒動(dòng)物攜帶冠狀病毒檢出情況Tab.3 Detection of coronaviruses in different rodent species by country

表3(續(xù))物種國(guó)家采樣時(shí)間陽(yáng)性/樣本數(shù)參考文獻(xiàn)五趾跳鼠中國(guó)2013-20162/28[1]中華姬鼠中國(guó)2013-20161/9[1]大林姬鼠中國(guó)2013-20166/37[1]小林姬鼠中國(guó)2013-20163/27[1]黑腹絨鼠中國(guó)2013-20163/39[1]子午沙鼠中國(guó)2013-201616/172[1]狹顱田鼠中國(guó)2013-20164/44[1]卡氏小鼠中國(guó)2013-20164/58[1]棕背中國(guó)2013-20168/119[1]紅背中國(guó)2013-20161/14[1]灰腹鼠中國(guó)2013-20161/33[1]大足鼠中國(guó)2013-20162/16[1]

2.1 國(guó)內(nèi)概況 2010-2012年Lau等人在中國(guó)廣州地區(qū)的褐家鼠中發(fā)現(xiàn)了一種新的A 系β-CoV，即 (ChRCoV) HKU24，并且在此次采樣中廣州的褐家鼠感染該病毒的血清陽(yáng)性率較高，為35%[11]。也有研究者對(duì)中國(guó)廣州、桂林、梅州等地的嚙齒動(dòng)物進(jìn)行采樣，從廣州地區(qū)褐家鼠中發(fā)現(xiàn)一種新的冠狀病毒 (RCoV-GCCDC4)，同樣歸屬于β-CoVs的A譜系[27]。

2011-2013年Wang等人在中國(guó)浙江鹿城的褐家鼠中發(fā)現(xiàn)了一種新型冠狀病毒Lucheng Rn rat coronavirus(LRNV)，該病毒歸屬于α-CoVs，這也是首次發(fā)現(xiàn)嚙齒動(dòng)物攜帶該屬的冠狀病毒。除此之外還發(fā)現(xiàn)了兩種β-CoVs的新變體，其中從龍泉的黑線姬鼠、褐家鼠、羅賽鼠中發(fā)現(xiàn)了新的歸屬于Betacoronavirus-1中的冠狀病毒Longquan Aa mouse coronavirus(LAMV)。以及在羅塞鼠、黃胸鼠、社鼠中發(fā)現(xiàn)了與MHV有最近親緣關(guān)系的冠狀病毒Longquan R1 rat coronavirus(LRLV)，歸屬于鼠科冠狀病毒，它們均屬于Betacoronavirus屬的 A 譜系[9]。

2011年從中國(guó)云南省劍川縣采集了(高山姬鼠、麗江絨鼠、瀾滄江姬鼠)3個(gè)物種的177份腸道樣本，在23份中檢測(cè)到α-CoVs(2/177)和 β-CoVs(21/177)，其中高山姬鼠有較高的檢出率(21/98)，并且在高山姬鼠中發(fā)現(xiàn)了LRNV的新變體(AcCoV-JC34)[28]。2014-2015年期間對(duì)云南麗江和瑞麗的嚙齒動(dòng)物進(jìn)行相關(guān)研究，結(jié)果顯示在7個(gè)鼠種中檢測(cè)到了冠狀病毒，其中高山姬鼠的陽(yáng)性檢出率較高為12.43%，與之前的研究相一致。并且，此次檢出的冠狀病毒與之前鑒定出的LRNV、LRLV、(ChRCoV) HKU24 密切相關(guān)[29]。這些研究結(jié)果表明，多種 α-CoVs 和 β-CoVs在中國(guó)云南省的嚙齒動(dòng)物中傳播，在高山姬鼠中尤為常見，高山姬鼠是冠狀病毒的重要宿主。

(ChRCoV)HKU24、RCoV-GCCDC4和LRNV，這些新發(fā)現(xiàn)的嚙齒動(dòng)物冠狀病毒均首先從褐家鼠中檢出，褐家鼠為廣州地區(qū)的優(yōu)勢(shì)鼠種，且在該鼠種中冠狀病毒的檢出率較高，而在云南地區(qū)則以高山姬鼠為主，此外，在我國(guó)的黑線姬鼠、黃胸鼠、子午沙鼠中也有較高的檢出率。2013-2016年間我國(guó)的一項(xiàng)調(diào)查從15個(gè)省的20個(gè)不同鼠種的嚙齒動(dòng)物中篩查出冠狀病毒，可見我國(guó)嚙齒動(dòng)物中攜帶的冠狀病毒地區(qū)分布廣泛，宿主繁多[1]。

2.2 國(guó)外概況 在歐洲地區(qū)除MHV外，最近也在野外的鼠類中發(fā)現(xiàn)了新的冠狀病毒。Tsoleridis等人對(duì)813只英國(guó)和波蘭的嚙齒動(dòng)物和鼩鼱的肝臟或腸道樣本進(jìn)行了α-CoVs篩查，在褐家鼠、黑田鼠、河堤田鼠、鼩鼱中檢測(cè)到α-CoVs。這些病毒與最近在中國(guó)發(fā)現(xiàn)的LRNV聚集一起，在冠狀病毒系統(tǒng)發(fā)育中形成了一個(gè)獨(dú)特的嚙齒動(dòng)物/鼩鼱分支[30]。2014-2016年間對(duì)在法國(guó)收集的330只野生嚙齒動(dòng)物腸道樣本進(jìn)行調(diào)查，顯示冠狀病毒陽(yáng)性率為6.3%(21/330)，均被確定為β-CoVs，且與 2010年德國(guó)河堤田鼠和2007年荷蘭的田鼠中檢出的序列較為接近[31]。2022年Wasberg等人的一項(xiàng)研究，從瑞典的河堤田鼠中發(fā)現(xiàn)了一種新型β-CoV，并將該病毒命名為Grimso病毒[32]。河堤田鼠是歐洲地區(qū)最常見、分布較為廣泛的嚙齒動(dòng)物之一，此前在德國(guó)、法國(guó)、波蘭、英國(guó)等歐洲國(guó)家的河堤田鼠中也均檢出攜帶有冠狀病毒。西班牙加那利群島、剛果、越南等地也相繼報(bào)告從嚙齒動(dòng)物中篩查出冠狀病毒[33-35]。

從美國(guó)國(guó)立生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)下載上述從嚙齒動(dòng)物中所檢出的冠狀病毒序列，以及冠狀病毒各個(gè)種屬的代表序列，利用MAFFT v7.475軟件進(jìn)行比對(duì)，用MEGA_X 10.1.8軟件選最大似然法(maximum likelihood,ML)構(gòu)建基于部分RDRP基因的系統(tǒng)發(fā)育樹，如圖1所示。所選擇的85條序列代表的病毒樣本被劃分到α-CoVs和β-CoVs兩個(gè)屬，除從剛果地區(qū)嚙齒動(dòng)物中所檢出的冠狀病毒外，其余各國(guó)嚙齒動(dòng)物中檢出的冠狀病毒均能較好的聚集在一起。這些嚙齒動(dòng)物攜帶的冠狀病毒可分為4個(gè)較大的分支，2010年德國(guó)(KM888132)與2014-2016年法國(guó)(LC334355)的河堤田鼠中檢出的冠狀病毒形成了一個(gè)較小的獨(dú)立分支。

圖1 基于部分RDRP核苷酸序列的系統(tǒng)進(jìn)化樹Fig.1 Phylogenetic tree based on partial RDRP nucleotide sequences

3 嚙齒動(dòng)物攜帶冠狀病毒的跨種傳播

3.1 從嚙齒動(dòng)物到人 既往已有研究表明兩種人類冠狀病毒HCoV-OC43 和HCoV-HKU1更有可能來(lái)自嚙齒動(dòng)物相關(guān)的病毒，牛作為HCoV-OC43的中間宿主將病毒傳染給人。2021年Grange等人利用SpillOver軟件，系統(tǒng)評(píng)估了新型野生動(dòng)物源性病毒的人獸共患溢出和傳播潛力，發(fā)現(xiàn)幾種與嚙齒動(dòng)物相關(guān)的冠狀病毒被列為前50名，其中包括前面所提到的Murine coronavirus、LAMV[36]。宿主細(xì)胞蛋白酶也會(huì)影響冠狀病毒物種的易感性和“溢出”事件，利用兩種公開的furin預(yù)測(cè)算法(ProP和PiTou)并基于GenBank中報(bào)告的刺突序列，發(fā)現(xiàn)S1/S2 furin裂解位點(diǎn)在嚙齒動(dòng)物相關(guān)序列中很常見，并表明這可能對(duì)人獸共患病轉(zhuǎn)移具有影響[37]。此外，人類的行為(野生動(dòng)物貿(mào)易等)也正在促進(jìn)冠狀病毒從動(dòng)物到人類的溢出，有研究者發(fā)現(xiàn)沿老鼠交易供應(yīng)鏈，冠狀病毒陽(yáng)性的動(dòng)物比例越來(lái)越高[12]。

3.2 從人到嚙齒動(dòng)物 實(shí)驗(yàn)研究顯示，幾種嚙齒動(dòng)物的宿主細(xì)胞受體對(duì)SARS-CoV-2刺突蛋白表現(xiàn)出很高的結(jié)合親和力，SARS-CoV-2可以感染鹿鼠和倉(cāng)鼠，并且受感染的鹿鼠和倉(cāng)鼠還可以通過(guò)直接接觸將病毒傳播給共同飼養(yǎng)的同類[38]。隨著SARS-CoV-2 的全球傳播，病毒基因組中突變逐漸積累并導(dǎo)致變異的出現(xiàn)，與最初的 SARS-CoV-2 分離株相比，Beta變異株B.1.351(501Y.V2)將宿主范圍擴(kuò)展到新物種(小鼠、大鼠)，并且感染的大鼠可以通過(guò)直接接觸感染其它大鼠[39]。SARS-CoV-2向大鼠、鹿鼠等嚙齒動(dòng)物的跨物種傳播可能會(huì)大大增加消除COVID-19大流行的負(fù)擔(dān)。但以上均是基于實(shí)驗(yàn)室研究的結(jié)論，能在多大程度上轉(zhuǎn)化為野生鼠群，還需進(jìn)一步的研究。

3.3 從人到嚙齒動(dòng)物到人 Yen等人的1項(xiàng)案例研究提供了SARS-CoV-2變異株(AY.127)通過(guò)敘利亞倉(cāng)鼠之間的倉(cāng)鼠-倉(cāng)鼠傳播、倉(cāng)鼠-人的人獸共患病傳播以及進(jìn)一步在人類之間傳播的證據(jù)[13]。傳播速度更快、隱匿性和傳染性更強(qiáng)的Omicron毒株引起了研究者更為廣泛的關(guān)注，2021年有研究者使用SARS-CoV-2 Omicron變體的突變分子譜來(lái)追蹤其近端起源，并提出了一種軌跡，即Omicron的祖先在大流行期間的某個(gè)時(shí)候經(jīng)歷了從人類到小鼠的反向人獸共患事件，并在小鼠宿主中積累了1年以上的突變，然后再傳回給人類[40]。如果Omicron毒株是在鼠宿主進(jìn)化后傳回人類，鑒于鼠類分布廣、物種多、繁衍能力強(qiáng)、群居量大以及與人類接觸密切，這將會(huì)進(jìn)一步加劇疫情防控的難度，因此對(duì)鼠類進(jìn)行冠狀病毒的監(jiān)測(cè)是十分必要的。

3.4 從嚙齒動(dòng)物到其它動(dòng)物物種 由嚙齒動(dòng)物攜帶的冠狀病毒跨越物種傳播到其它動(dòng)物的報(bào)告相對(duì)較少。Lau等人的研究數(shù)據(jù)提供了(ChRCoV) HKU24代表了Betacoronavirus1的小鼠起源，在19世紀(jì)末期，HCoVOC43出現(xiàn)之前就發(fā)生了從嚙齒動(dòng)物到其它哺乳動(dòng)物的種間傳播的證據(jù)[11]。

4 展 望

由于冠狀病毒的高流行率和廣泛分布、巨大的遺傳多樣性和基因組的頻繁重組，以及人與動(dòng)物互動(dòng)水平的不斷提高，頻繁的跨物種感染和偶爾的溢出事件，新型冠狀病毒可能會(huì)在人類中周期性出現(xiàn)，對(duì)全球公共衛(wèi)生構(gòu)成威脅。嚙齒動(dòng)物是地球上最多樣化的哺乳動(dòng)物，它們的活動(dòng)區(qū)域與人類的生活空間廣泛重疊，與人類接觸密切，并且是一系列α和β冠狀病毒的重要宿主。近年來(lái)越來(lái)越多嚙齒動(dòng)物冠狀病毒被發(fā)現(xiàn)，如 (ChRCoV)HKU24、LRNV、LRLV等，這些結(jié)果表明嚙齒動(dòng)物冠狀病毒的多樣性遠(yuǎn)高于此前的預(yù)期,可能攜帶具有人獸共患或人獸共患潛力不明的冠狀病毒。此外，在SARS-CoV-2 全球傳播的過(guò)程中，各種變異病毒株的出現(xiàn)使得宿主范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，存在一定的跨物種傳播的風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要進(jìn)行大規(guī)模監(jiān)測(cè)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)鼠類等嚙齒動(dòng)物中所攜帶的未知冠狀病毒，以及其人獸共患和反向人獸共患的風(fēng)險(xiǎn)，防范由嚙齒動(dòng)物攜帶冠狀病毒而導(dǎo)致的新發(fā)傳染性疾病，尤其是對(duì)于數(shù)量繁多、生活在人類及其伴侶動(dòng)物附近與人類共享生活空間的褐家鼠、高山姬鼠等嚙齒動(dòng)物。

利益沖突：無(wú)