猫与冠状病毒的渊源

冠状病毒,一种简单的单链RNA生物,却与处于食物链顶端的人类鏖战不休,截止目前,全球累计新冠肺炎感染人数已经超过250万,而在疫情愈演愈烈的时候,作为与人类朝夕相处的伴侣动物,也有零星报道称猫以及狗会感染病毒,在引起人们恐慌的同时,随之而来的辟谣与反辟谣也甚嚣尘上。本文系统梳理了相关新闻及已发表文献,希望能够解开一些困惑。

1、猫本身会感染猫冠状病毒

首先区分一下猫冠状病毒和新冠,从分类上说,猫冠状病毒I型(FCoV-I)与本次流行的新型冠状病毒SARS-COVD-2 同属于冠状病毒,但猫冠状病毒属于α属冠状病毒,而新冠病毒同属于β属,二者差异较大。养过猫的人大多知道,猫冠状病毒是一种常见于幼猫的传染病,也称作猫传腹,会引起猫的腹泻等肠胃疾病,但不会引起上呼吸道感染及肺部炎症,也不会传染给人,仅在猫之间传染。

猫与冠状病毒的渊源

图片来源:pixabay

2、猫同时也会感染新冠病毒

在这次疫情中,最早关于人类感染动物的报道是香港一只被主人感染的宠物狗,后续在比利时的家猫粪便中也发现了新冠病毒,最令人震惊的是重灾区纽约动物园的大猫——老虎也未能幸免,这一系列的报道不由得让人担心,这些毛茸茸的可爱生物,是否也会成为病毒传染的一环呢?4月3日,华中农业大学金梅林教授、中科院武汉病毒所石正丽教授合作在预印本平台bioRxiv上发表题为:SARS-CoV-2 neutralizing serum antibodies in cats: a serological investigation的论文,该项研究表明在武汉疫情期间,调查样本中的本地猫群,有14.7% 的猫可以检测到新冠病毒抗体的存在。换句话说,这些猫确实感染病毒并且产生了抗体。虽然论文还没通过同行评议,且作者发出声明表示实验样本为与感染者或感染源具有亲密接触的特定猫群,但这一结果已经明确,猫是可以感染本次新冠病毒的。

不过一件容易被忽视的事情是,猫科动物易感SARS类病毒是早在2003年非典肆虐后,便有不少科学家注意到并进行后续研究的,作为与SARS-COV亲缘关系高达80% SARS-CoV-2,可以感染猫科动物其实是可以预见的。我们找到了2003年发表在Nature上题为”SARS virus infection of cats and ferrets”的论文,论文作者表示,有血清学证据表明香港淘大花园非典集中爆发后,园区内有的猫感染了病毒。随后通过实验室进一步实验确定,猫科动物家猫、雪貂在人为接种SARS-COV病毒后,均可通过RT-PCR技术在咽部检测到活病毒,这表明病毒在它们体内发生了增殖,除此之外,将对照组的健康猫和接种后的猫接触一段时间后,也会感染病毒,这表明在猫科动物之间SARS-COV病毒发生了传染。

猫与冠状病毒的渊源

对照组健康猫(左)雪貂(右)接触感染实验组后病毒水平监测 图源:参考文献2

而在SARS-CoV-2爆发的2020年,同样的结论也再一次得出,中国哈尔滨兽医研究所团队的研究人员在《Science》杂志发文提出,猫能够感染新冠病毒,也能传染给其他猫。但是狗不易被新冠病毒感染,除此之外,鸡、猪、鸭等不太可能感染这种病毒。不过,在所有目前研究样本中,无论是实验室接种或自然感染的猫都没有出现临床症状,似乎SARS病毒在遇到猫科动物后,威力被削弱了很多。

3、猫为什么会感染新冠病毒?

不过为什么偏偏是猫呢?长期以来,人们对于禽类、啮齿类动物人畜共患病多有耳闻,而猫科动物的病毒从未有报道称可跨物种传播。为了解释这一现象,首先要从冠状病毒说起。   冠状病毒之所以如此命名,是由于病毒外壳有一层凸起的棘突蛋白,在电镜照片下宛若皇冠。对病毒来说,这层棘突蛋白是其最强力的武器,可以诱使细胞表面蛋白与之结合,并放病毒进入细胞增殖。每种冠状病毒棘突蛋白组成都有区别,这种区别决定了病毒可以感染的物种是人或是其他动物。

猫与冠状病毒的渊源

冠状病毒图示 图源: Scientificanimations

而被冠状病毒欺骗的细胞表面蛋白,便是受体蛋白ACE2(血管紧张素转换酶2),一种调节内分泌稳态的酶。在前期的很多研究认为,猫不会感染新冠病毒的文章中称猫没有ACE2蛋白,所以不会感染。但如果查阅文献就会发现,在2008年便有题为《Pathology of Experimental SARS Coronavirus Infection inCats and Ferrets》的研究指出猫的ACE2蛋白可分布在肺上皮细胞、支气管等位置,并在接种病毒后出现与人类似的肺部病理反应。那么以人类为宿主的冠状病毒又是如何感染猫呢?发表在《武汉大学学报(理学版)》的一篇题为《家猫ACE2基因克隆、测序及生物信息学分析》论文表明,家猫与人类的ACE2蛋白相似度高于85%,在受体结合的功能区域差异氨基酸仅有三个,高于小鼠等模式动物,并在体外实验中证实该蛋白受体可于SARS-COV病毒结合。由此我们可以推测,猫会感染新冠病毒,是因为于猫具有和人相似的ACE2蛋白从而“不小心”成为了病毒的猎物。

猫与冠状病毒的渊源

猫与人类的ACE2蛋白均在肺部有分布 图源:参考文献4

4、感染后的猫会传染给人吗?

这大概是最关键问题了,猫既能感染病毒又能传染给其他猫,那么对人是否也有威胁?值得庆幸的是,尽管新冠病毒在人类世界的传播得心应手,但在遇到猫科动物后却似乎碰到了障碍。我们查阅了所有以SARS-COV及SARS-COV2相关的猫科动物感染实验,发现所有的猫不论在自然感染或是人为接种高剂量病毒后,均没有出现咳嗽或呼吸困难的临床表型。此外,在实验室条件下的对照组猫感染比例并不高(三分之一),且从感染数据看,猫通常在感染6至10天后体内病毒数量会下降,也就是说猫的免疫系统可以自发清除病毒。

猫与冠状病毒的渊源

猫科动物感染冠状病毒后未形成如图所示的多核化细胞 图源:viralzone.expasy.org

那么猫为什么对新冠病毒的“抵抗力”更强呢?我们推测,一方面可能由于新冠病毒在进化上对人类细胞识别更为高效,另一方面,新冠病毒的主要病理特点为肺泡上皮的弥漫性损伤和多核巨细胞形成,即感染的细胞会在病毒包膜在与细胞膜发生融合之后,与其他正常细胞融合形成多核巨细胞,造成更大规模的病变。而前期对猫科动物感染SARS-COV病毒后的病理学实验结果表明,尽管同样会出现肺部组织病变,但对比人类,猫科动物的病变损伤明显要少,另外病变组织也不会出现细胞多核化,这就导致了病毒对猫的侵染和后续损伤均显著减弱。基于上述结果,我们不认为猫参与到了当下的疫情传播,主流科学观点也普遍认为应该继续将精力投入到控制病毒的人际传播上。

至于感染后的猫是否会传染人,只能说目前没有证据表明,猫感染后分泌的病毒足够感染人类,还需要进一步的研究。养猫或爱猫人士不必过度恐慌但也要保持警惕,在外避免接触疫区的猫群,如果怀疑自己感染也不要与宠物亲密接触,人类对于新冠病毒还有很多未知的地方,而病毒的变异速度和变异方向难以预测,我们作为普通人能做的就是尽量保护好自己和这些毛茸茸的小朋友,不要因过度恐慌而伤害遗弃它们。

参考文献:

1.Shi, J. et al. Preprint at bioRxiv https://doi.org/10.1101/2020.03.30.015347 (2020).

2.Martina, B. E. E. et al. Nature 425, 915 (2003).

3.J. Shi et al., Science 10.1126/science.abb7015 (2020).

4. Van Den Brand et al, Vet Pathol 45:551–562 (2008)

5. Hongyan Guo et al ,Research in Veterinary Science 84 (2008) 494–496

6. Xia, S et al Cell Res 30, 343–355 (2020).

责编:微科普

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