目前全球SARS-CoV-2感染人数超过240万人，导致超过16万人死亡，超过了之前SARS和MERS感染人数和死亡人数的总和。SARS-CoV-2感染引发的很多症状跟与2002/2003年SARS-CoV比较类似。为了将其发病机制与以前出现的冠状病毒（MERS-CoV，SARS-CoV）进行比较，来自荷兰伊拉斯谟大学医学中心的研究人员将食蟹猴接种SARS-CoV-2和MERS-CoV，并将其病理学和病毒学机制与以往报道的SARS-CoV感染进行了比较。在SARS-CoV-2感染的猕猴中，病毒在没有临床症状的情况下从鼻和喉排出，并在弥漫性肺泡损伤病灶的I型和II型肺细胞以及鼻、支气管和细支气管粘膜的纤毛上皮细胞中检测到。在SARS-CoV感染中，肺部病变通常更为严重，而在MERS-CoV感染中则较为温和，病毒主要在II型肺细胞中检测到。这些数据表明，SARS-CoV-2可在猕猴体内引起类似人类COVID-19的疾病，为验证防治策略提供了新的模型。该研究成果近日刊登在顶级期刊《科学》上（图1）。
图1、Science：非人类灵长类动物模型中COVID-19、MERS和SARS的发病机制比较
截至2020年4月21日，新冠肺炎病毒（SARS-CoV-2）已经感染超过240万人，导致超过16万人死亡，超过了之前SARS和MERS感染人数和死亡人数的总和。SARS-CoV-2感染引发的很多症状跟与2002/2003年SARS-CoV比较类似。因为之前，SARS-CoV感染的发病机制曾在一种非人类灵长类动物模型食蟹猴中进行过研究，所以研究人员在相同的动物模型中对SARS-CoV-2感染进行了表征分析，并与MERS-CoV感染和SARS-CoV历史数据进行了比较。
首先研究人员将食蟹猴的呼吸道内和鼻腔内接种SARS-CoV-2毒株，然后在接种后不同时间进行病毒脱落的检测。他们采用RT-qPCR法和病毒培养法对鼻、喉、直肠拭子进行病毒检测。发现在年老动物的鼻拭子中检测到的SARS-CoV-2 RNA水平高于年轻动物（图2A）。咽拭子中SARS-CoV-2 RNA的检测在幼龄动物第1天和老年动物第4天达到高峰，与鼻拭子相比，随着时间的推移，其下降速度更快，但直到第10天仍然可以断断续续地检测到（图2B）。用RT-qPCR检测第4天呼吸道、消化道、泌尿系统、心血管系统、内分泌系统、中枢神经系统以及各种淋巴组织的病毒复制情况。病毒复制主要局限于呼吸道（鼻腔、气管、支气管和肺叶），肺内SARS-CoV-2 RNA水平最高（图2C）。有趣的是，在四分之三的动物中，在回肠和气管支气管淋巴结中也检测到SARS-CoV-2 RNA（图2C）。
图2、SARS-CoV-2接种的食蟹猴体内病毒的脱落与检测（qRT-PCR）。鼻(A)、喉(B)拭子和组织(C)
在接种后第4天对四只猕猴进行尸检，其中2例为肺实变病灶（图3A）。这两只猕猴的其他器官，以及其他两只动物的呼吸道和其他器官都是正常的。幼龄和老年动物肺实质组织的主要组织学病变均累及肺泡和细支气管，包括急性或晚期弥漫性肺泡损伤（DAD）区（图3B）。在这些区域，肺泡和细支气管的管腔内充满了各种各样的富含蛋白质的水肿液、纤维蛋白和细胞碎片、肺泡大噬菌体和较少的中性粒细胞和淋巴细胞（图3C-E）。在细支气管和肺泡的管腔中偶见无多核巨细胞（图3F）。在DAD灶内检测到中等数量的I型肺细胞和少量II型肺细胞表达SARS-CoV-2抗原（图3G）。另一只老年猕猴，在肺内没有SARS-CoV-2感染的病毒学或病理学证据，但在鼻中隔纤毛上皮细胞中有SARS-CoV-2抗原表达（图3I）。
图3、接种SARS-CoV-2的食蟹猴肺部的病理改变及病毒抗原的表达
接着研究人员将食蟹猴的呼吸道内和鼻腔内接种MERS-CoV毒株，然后在接种后不同时间进行病毒脱落的检测。在接种后第1到11天，在鼻拭子（图4A）和咽喉拭子（图4B）中检测到MERS-CoV RNA，分别在第1天和第2天出现高峰。在第2天和第3天的直肠拭子中检测到低水平的MERS-CoV RNA。 3只动物出现肺实变灶，以肺内轻度凹陷为特征，占肺组织的比例不到5%(表1)。 MERS-CoV RNA主要在接种动物的呼吸道中检测到（图4C）。传染性病毒滴度与SARS-CoV-2相似，但与年轻猕猴SARS-CoV感染相比较低(表1)。此外，在脾脏中检测到MERS-CoV RNA(表1)。与第4天下呼吸道病毒的存在相一致。在接种动物的肺部观察到DAD的组织病理学改变特征，在肺泡管腔内可见肺泡巨噬细胞升高，部分水肿液中含有纤维蛋白和部分中性粒细胞（图4D）。
图4、接种食蟹猴的MERS-CoV病毒的脱落和器官病毒检测。
表1、食蟹猴SARS-CoV-2、MERS-CoV和SARS-CoV感染的发病机制比较
以上数据表明，食蟹猴对SARS-CoV-2感染有较强的耐受能力，能长时间的脱毒，并表现出类似于人类COVID-19的表征。在这个非人类灵长类动物模型中，SARS-CoV-2能在包括鼻腔、支气管、细支气管和肺泡等整个呼吸道上皮细胞中有效复制。上呼吸道的复制适应于宿主间的高效转运，而下呼吸道的复制适应于肺部疾病的发展。深入比较本模型中SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2的感染情况，可以发现新兴病毒发病的关键途径。本研究提供了一种新的感染模型，该模型将在评估和批准用于人类的SARS-CoV-2感染的预防和治疗策略，以及评估重新利用特定物种现有治疗方法(如聚乙二醇化干扰素)的有效性方面起到关键作用。
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/16/science.abb7314/tab-pdf
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