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冠状病毒在体外可以存活多久?

 

现有的数据表明,在低温或者室温条件下,SARS 冠状病毒是一种稳定的病毒。
 
撰文 | 史隽
 
冠状病毒是一大类可以感染人和动物的病毒,在许多不同种类的动物 (包括骆驼、牛、猫和蝙蝠) 中都很常见。动物冠状病毒很少会感染人,有时如果变异,就获得了感染人的能力。
 
已知的人类冠状病毒有七种:
 
四种 (229E、NL63、OC43和KHU1) 很常见,会引起轻到中度的呼吸道感染,例如普通感冒;还可引起儿童中耳炎。这些疾病都可以通过休息和非处方药治疗来应对。
 
三种冠状病毒会引起严重的症状,甚至致死。这三种是MERS (中东呼吸综合症)冠状病毒,SARS (非典) 冠状病毒以及现在的2019新冠病毒。
 
人类冠状病毒从感染者传给易感人群,通常有下面三个途径:
 
1)感染者咳嗽、打喷嚏、呼吸、说话释放出的病毒传播到其他人;
 
2)亲密接触 (例如照顾感染者,或与感染者同住);
 
3)手碰触被病毒污染的物体或表面,然后在洗手之前先摸了口眼鼻。
 
可见,病毒除了存在于感染者的身体内,还存在于体外,主要有两大地方:空气中和物体表面。
 
这自然引出了一个问题:病毒在体外能存活么?如果可以,能存活多久呢?
 
病毒是活体生物 (living organism)么?
 
其实从科学角度,病毒并不被视为活体生物 (living organisms)。如今,病毒被认为处于活体和非活体之间的灰色地带。
 
这是因为病毒不是由细胞组成的,它们不能自己长大,不能自己产生能量,不能算是真正的活体生物。但另一方面,虽然它们不能自行复制,但可以在真正的活体细胞中复制,并可以深刻影响宿主的生存,因此也不是像石头一般的非活体生物。
 
同样会引起疾病,细菌就不同:细菌能够自我代谢、呼吸、分裂繁殖,因此它们算是真正的活体生物。
 
所有病毒都包含以下两个成分:1) 核酸 。新冠病毒里的核酸是RNA,有些病毒含有的是DNA ; 2) 包在核酸外面的蛋白质壳。另外,许多动物病毒还包含第3个成分:脂质包膜。例如新冠病毒就有这个脂质包膜。
 
当病毒进入细胞 (感染后被称为宿主) 后,它会脱掉外衣,暴露自己的基因 (核酸),并诱导宿主细胞用自己的机制来复制病毒的核酸,并合成更多的病毒蛋白。这些新合成的病毒的核酸和蛋白会聚集,产生更多病毒,然后释放出来感染其他细胞。
 
 
因此科学的问法不是"病毒在体外能存活多久",而是"病毒在体外能保持传染力多久"。不过为了不拗口,本文还是用"存活"这个说法。
 
对于这个问题,一个简单的回答是:这和病毒本身的特性、在什么样的表面上、周围的环境特别是温湿度有关。
 
上篇 (《怎样应对新冠病毒空气传播?》)提到,目前还没有关于新冠病毒的基本的传染数据发表。我们只能参考其他类似的冠状病毒的数据,特别是和新冠病毒基因序列有79.5%相似度、也能引起肺炎的SARS病毒。这两种冠状病毒类似,都有脂质包膜,包含的核酸是RNA。
 
病毒在物体表面感染力能保持多久?
 
通常,病毒在无孔 (防水) 表面 (例如不锈钢和塑料) 上的存活时间要比在多孔表面 (例如针织物和纸板) 上的存活时间更长。
 
1
 
有一篇研究得很具体[3]。
 
 
这个研究原本是要看SARS冠状病毒在物体表面的存活期,但因为SARS的高传染性,就用了两个分属于不同类别的动物冠状病毒代替。实验测量了这两个病毒在不同的温湿度组合下,在硬质无孔的不锈钢表面的存活时间。
 
这个实验的病毒的起始量是104-105 个 (MPN,most probable number) 有感染力的病毒颗粒。在实际生活中,病毒的起始量有高有低。起始量越高,病毒完全失活越难。
 
备 注
 
在文献中经常会看到病毒的滴度 (virus titer)。病毒的滴度指的是一定体积中病毒的数量。根据检测类型的不同,可以有两种数值:
 
一种是一定体积里的病毒颗粒的总数量 (包括有感染力的和没有感染力的病毒)。
 
例如,新冠病毒检测试剂盒用的RT-PCR技术,是检测病毒里的核酸含量。这些病毒颗粒并不一定全是有感染力的。有些可能已经"死"了。
 
另一种是一定体积里的有传染性的病毒颗粒的数量。要定量有感染力的病毒,通常是把病毒和宿主细胞放一起,然后观察有多少细胞会发生病变从而计算出的。
 
实验所用检测类型不同,表达病毒滴度的单位也不一样,例如PFU/毫升、MPN/毫升等。为了方便理解,本文就直接用 (病毒的个数) 来代替这些专业名词。
 
研究结论用一句话总结就是:病毒存活时间和湿度温度有关 (见下图3)。注意室内温度一般20°C,湿度40%-50%左右:
 
在4°C,相对湿度20%的环境下,两种病毒都能存活高达28天。相对湿度越高,病毒失活越快。
 
在20°C,两种病毒失活都加快了。在50%相对湿度,而不是80%,失活最快。3-28天后能检测到有感染力的病毒。
 
在40°C,病毒失活更快了。湿度越高,失活越快。
 
根据以前的研究,SARS患者的鼻咽抽吸物里含有每毫升105 - 108个 病毒 (用基因组模板来定量,因此不能确保都有感染力) [4-6]。假设鼻咽抽吸物里的大部分病毒颗粒都有感染力,如果这些抽取物落在有空调的室内环境里 (约20°C,50%的相对湿度) 的不锈钢表面,用这篇文章的数据推算,五天后,具有感染力的病毒颗粒还会有1/1000 的起始量。也就是说,在这一环境下,1毫升鼻咽抽吸物中起码还会有约100到10万个病毒颗粒仍然具有感染力。
 
病毒浓度是否要达到一定的量,互相"合作"才会导致感染?单个病毒颗粒会导致感染或疾病吗?
 
一个2009年的研究利用昆虫病毒证明单个病毒颗粒就可能导致感染[7]。新冠病毒能够感染人的最低剂量还没有被确认。
图3:两种动物冠状病毒在不同的相对湿度和温度里的不锈钢表面的存活期。每条曲线代表一种病毒 (修改参考文献 [3] 原图)。
 
2
 
另一篇直接看的SARS冠状病毒[8],结论和上一篇非常相似。
研究人员把SARS冠状病毒 (有活性的病毒滴度为10^7/毫升,和SARS感染者的鼻咽抽吸物里的总病毒滴度差不多) 滴在塑料上 (无孔硬表面)。在温度22°C〜25°C,相对湿度40%-50%的环境下,5天以后,塑料上干了的病毒仍然有106/毫升的感染力,只少了一个log10的滴度而已。2周以后,有感染力的病毒还有不少。4周以后仍然可以检测到有感染力的病毒。
 
他们也发现,温度和湿度越高,病毒失活越快。
 
 
病毒在液体和空气中感染力能保持多久?
 
上面图4里红色的曲线是SARS冠状病毒在液体里的失活曲线,可以看出SARS冠状病毒在室温下的液态环境中可以存活至少3周。但持续15分钟加热到56°C就很容易被杀死[17]。在液体中的冠状病毒,温度越高,失活越快[9, 10]。
 
冠状病毒在气溶胶里能存活多久?目前能找到的具体数据只有能引起普通感冒的229E冠状病毒。在空气中的冠状病毒都是温度越高,失活越快[11, 12]。然而气溶胶里的病毒存活率和湿度的关系并不遵循这条简单的线性规律。
 
在室温 (20 ± 1 °C)下 :
 
相对湿度约50%的条件下,229E冠状病毒在气溶胶里存活的时间最长,过了约67.33小时以后,还剩下一半的病毒有感染力。到第6天,仍然可以检测到20%的病毒有感染力。
 
相对湿度约30%的条件下,229E冠状病毒过了约26.76小时以后,还剩下一半的病毒有感染力。
 
相对湿度约80%的条件,最不利气溶胶里的病毒存活,大约 3小时左右就只剩一半了, 24小时后就检测不到有感染力的病毒了。
 
在低温 (6 ± 1 °C) 的条件下,气溶胶中的229E冠状病毒仍然在相对湿度约50%的条件下存活期最长。但是相对湿度约80%的条件下,气溶胶中的病毒的存活期显著延长,过了86小时以后,还剩一半病毒有感染力。
 
此外,另一项研究表明, SARS暴发期,在香港[13]和其他地区[14-16],气温每升高1°C,确诊病例平均降低3.6例。
 
其他环境因素,包括风速、日照长短、气压,也被发现和病毒的传播有关联[15, 16]。但是这些因素都是不可控制的,我们可以暂时不去考虑。
 
有哪些防护措施可以预防感染
 
现有的数据都表明,在低温或者室温条件下,SARS 冠状病毒是一种稳定的病毒。医院和社区的感染可能有很大一部分是通过接触受污染的表面而传播的。新冠病毒很可能很相似。
 
要避免接触感染,除了避免和任何感染者近距离接触,手部卫生非常重要。
 
每次都遵循以下五个步骤来把手彻底清洗干净:
 
1. 用干净的流水 (温水或冷水) 打湿手,关掉水龙头,然后涂肥皂。
 
2. 双手揉搓起泡,特别要注意手背,手指缝和指甲下。
 
3. 持续揉搓双手至少20秒钟。
 
4. 在干净的流水下彻底冲洗干净双手。
 
5. 用干净的毛巾擦干或晾干双手。
 
 
在大多数情况下,用肥皂和流水洗手是消除病菌的最好方法。如果没有肥皂和水,可以使用酒精含量至少有60%的免洗洗手液 (hand sanitizer)。请仔细查看产品标签来判断消毒液是否含有 ≥ 60%的酒精。
 
在多数情况下,免洗洗手液可以快速减少手上的细菌数量。然而有几点要注意:
 
1)免洗洗手液不能清除所有类型的病菌。
 
2)当手明显不干净或油腻时,免洗洗手液可能没有效果。
 
3)免洗洗手液可能无法清除农药和重金属等有害化学物质。
 
如何正确使用免洗洗手液:
 
1)将免洗洗手液的凝胶涂在一只手的手掌上 (参考商品标签来了解正确的用量)。
 
2)揉搓双手,覆盖手和手指的所有表面,直到手上的凝胶干了。大约需要20秒。
 
 
参考文献
 
[1] W.-S. Ryu, in Molecular Virology of Human Pathogenic Viruses, W.-S. Ryu, Ed. (Academic Press, Boston, 2017), pp. 21-29.
 
[2] http://www.cdc.gov/media/dpk/diseases-and-conditions/coronavirus/coronavirus-2020.html
 
[3] L. M. Casanova, S. Jeon, W. A. Rutala, D. J. Weber, M. D. Sobsey, Effects of air temperature and relative humidity on coronavirus survival on surfaces. Appl Environ Microbiol 76, 2712-2717 (2010).
 
[4] C.-M. Chu et al., Viral load distribution in SARS outbreak. Emerg Infect Dis 11, 1882-1886 (2005).
 
[5] I. F. N. Hung et al., Viral loads in clinical specimens and SARS manifestations. Emerg Infect Dis 10, 1550-1557 (2004).
 
[6] S. C. C. Wong, J. K. C. Chan, K. C. Lee, E. S. F. Lo, D. N. C. Tsang, Development of a quantitative assay for SARS coronavirus and correlation of GAPDH mRNA with SARS coronavirus in clinical specimens. J Clin Pathol 58, 276-280 (2005).
 
[7] M. P. Zwart et al., An experimental test of the independent action hypothesis in virus-insect pathosystems. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 276, 2233-2242 (2009).
 
[8] K. H. Chan et al., The Effects of Temperature and Relative Humidity on the Viability of the SARS Coronavirus. Adv Virol 2011, 734690 (2011).
 
[9] L. Casanova, W. A. Rutala, D. J. Weber, M. D. Sobsey, Survival of surrogate coronaviruses in water. Water Research 43, 1893-1898 (2009).
 
[10] B. J. Tennant, R. M. Gaskell, C. J. Gaskell, Studies on the survival of canine coronavirus under different environmental conditions. Veterinary Microbiology 42, 255-259 (1994).
 
[11] G. J. Harper, Airborne micro-organisms: survival tests with four viruses. J Hyg (Lond) 59, 479-486 (1961).
 
[12] M. K. Ijaz, A. H. Brunner, S. A. Sattar, R. C. Nair, C. M. Johnson-Lussenburg, Survival Characteristics of Airborne Human Coronavirus 229E. Journal of General Virology 66, 2743-2748 (1985).
 
[13] K. Lin, D. Yee-Tak Fong, B. Zhu, J. Karlberg, Environmental factors on the SARS epidemic: air temperature, passage of time and multiplicative effect of hospital infection. Epidemiol Infect 134, 223-230 (2006).
 
[14] J. Tan et al., An initial investigation of the association between the SARS outbreak and weather: with the view of the environmental temperature and its variation. Journal of Epidemiology and Community Health 59, 186-192 (2005).
 
[15] J. Yuan et al., A climatologic investigation of the SARS-CoV outbreak in Beijing, China. American Journal of Infection Control 34, 234-236 (2006).
 
[16] Q.-C. Cai et al., Influence of meteorological factors and air pollution on the outbreak of severe acute respiratory syndrome. Public Health 121, 258-265 (2007).
 
[17] WHO Report, "First data on stability and resistance of SARS coronavirus compiled by members of WHO laboratory network," http:www.who.int/csr/sars/survival 2003 05 04/en/#.
 
史隽,笔名"随心所欲的猫",现居美国波士顿。本科毕业于清华大学生物科学与技术系,在美国获得博士学位后加入某跨国知名药企从事药物研发。十余年中,带领团队与糖尿病、肌肉萎缩症等作斗争,近年来着重于抗衰老药物的研究和开发。个人微信公众号"怡然随心",与您聊医疗保健的那些事。
 
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