用數(shù)據(jù)說話——冠狀病毒在體外可以存活多久?
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)表明,在低溫或者室溫條件下,SARS 冠狀病毒是一種穩(wěn)定的病毒。
撰文 | 史雋
冠狀病毒是一大類可以感染人和動物的病毒,在許多不同種類的動物 (包括駱駝、牛、貓和蝙蝠) 中都很常見。動物冠狀病毒很少會感染人,有時如果變異,就獲得了感染人的能力。
已知的人類冠狀病毒有七種:
四種 (229E、NL63、OC43和KHU1) 很常見,會引起輕到中度的呼吸道感染,例如普通感冒;還可引起兒童中耳炎。這些疾病都可以通過休息和非處方藥治療來應(yīng)對。
三種冠狀病毒會引起嚴(yán)重的癥狀,甚至致死。這三種是MERS (中東呼吸綜合癥)冠狀病毒,SARS (非典) 冠狀病毒以及現(xiàn)在的2019新冠病毒。
人類冠狀病毒從感染者傳給易感人群,通常有下面三個途徑:1)感染者咳嗽、打噴嚏、呼吸、說話釋放出的病毒傳播到其他人;2)親密接觸(例如照顧感染者,或與感染者同住);3)手碰觸被病毒污染的物體或表面,然后在洗手之前先摸了口眼鼻。
可見,病毒除了存在于感染者的身體內(nèi),還存在于體外,主要有兩大地方:空氣中和物體表面。
這自然引出了一個問題:病毒在體外能存活么?如果可以,能存活多久呢?
病毒是活體生物 (living organism)么?
其實從科學(xué)角度,病毒并不被視為活體生物 (living organisms)。如今,病毒被認(rèn)為處于活體和非活體之間的灰色地帶。
這是因為病毒不是由細(xì)胞組成的,它們不能自己長大,不能自己產(chǎn)生能量,不能算是真正的活體生物。但另一方面,雖然它們不能自行復(fù)制,但可以在真正的活體細(xì)胞中復(fù)制,并可以深刻影響宿主的生存,因此也不是像石頭一般的非活體生物。
同樣會引起疾病,細(xì)菌就不同:細(xì)菌能夠自我代謝、呼吸、分裂繁殖,因此它們算是真正的活體生物。
所有病毒都包含以下兩個成分: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質(zhì)殼。另外,許多動物病毒還包含第3個成分:脂質(zhì)包膜。例如新冠病毒就有這個脂質(zhì)包膜。
當(dāng)病毒進入細(xì)胞 (感染后被稱為宿主) 后,它會脫掉外衣,暴露自己的基因 (核酸),并誘導(dǎo)宿主細(xì)胞用自己的機制來復(fù)制病毒的核酸,并合成更多的病毒蛋白。這些新合成的病毒的核酸和蛋白會聚集,產(chǎn)生更多病毒,然后釋放出來感染其他細(xì)胞。


因此科學(xué)的問法不是“病毒在體外能存活多久”,而是“病毒在體外能保持傳染力多久”。不過為了不拗口,本文還是用“存活”這個說法。
對于這個問題,一個簡單的回答是:這和病毒本身的特性、在什么樣的表面上、周圍的環(huán)境特別是溫濕度有關(guān)。
目前還沒有關(guān)于新冠病毒的基本的傳染數(shù)據(jù)發(fā)表。我們只能參考其他類似的冠狀病毒的數(shù)據(jù),特別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。這兩種冠狀病毒類似,都有脂質(zhì)包膜,包含的核酸是RNA。
病毒在物體表面感染力能保持多久?
通常,病毒在無孔 (防水) 表面 (例如不銹鋼和塑料) 上的存活時間要比在多孔表面 (例如針織物和紙板) 上的存活時間更長。
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有一篇研究得很具體[3]。

這個研究原本是要看SARS冠狀病毒在物體表面的存活期,但因為SARS的高傳染性,就用了兩個分屬于不同類別的動物冠狀病毒代替。實驗測量了這兩個病毒在不同的溫濕度組合下,在硬質(zhì)無孔的不銹鋼表面的存活時間。
這個實驗的病毒的起始量是104-105 個 (MPN,most probable number) 有感染力的病毒顆粒。在實際生活中,病毒的起始量有高有低。起始量越高,病毒完全失活越難。
備 注
在文獻中經(jīng)常會看到病毒的滴度(virus titer)。病毒的滴度指的是一定體積中病毒的數(shù)量。根據(jù)檢測類型的不同,可以有兩種數(shù)值:
一種是一定體積里的病毒顆粒的總數(shù)量 (包括有感染力的和沒有感染力的病毒)。例如,新冠病毒檢測試劑盒用的RT-PCR技術(shù),是檢測病毒里的核酸含量。這些病毒顆粒并不一定全是有感染力的。有些可能已經(jīng)“死“了。
另一種是一定體積里的有傳染性的病毒顆粒的數(shù)量。要定量有感染力的病毒,通常是把病毒和宿主細(xì)胞放一起,然后觀察有多少細(xì)胞會發(fā)生病變從而計算出的。
實驗所用檢測類型不同,表達病毒滴度的單位也不一樣,例如PFU/毫升、MPN/毫升等。為了方便理解,本文就直接用 (病毒的個數(shù)) 來代替這些專業(yè)名詞。
研究結(jié)論用一句話總結(jié)就是:病毒存活時間和濕度溫度有關(guān)(見下圖3)。注意室內(nèi)溫度一般20°C,濕度40-50%左右:
在4°C,相對濕度20%的環(huán)境下,兩種病毒都能存活高達28天。相對濕度越高,病毒失活越快。
在20°C,兩種病毒失活都加快了。在50%相對濕度,而不是80%,失活最快。3-28天后能檢測到有感染力的病毒。
在40°C,病毒失活更快了。濕度越高,失活越快。
根據(jù)以前的研究,SARS患者的鼻咽抽吸物里含有每毫升105 ?- 108個 病毒(用基因組模板來定量,因此不能確保都有感染力)[4-6]。假設(shè)鼻咽抽吸物里的大部分病毒顆粒都有感染力,如果這些抽取物落在有空調(diào)的室內(nèi)環(huán)境里(約20°C,50%的相對濕度)的不銹鋼表面,用這篇文章的數(shù)據(jù)推算,五天后,具有感染力的病毒顆粒還會有1/1000 的起始量。也就是說,在這一環(huán)境下,1毫升鼻咽抽吸物中起碼還會有約100到10萬個病毒顆粒仍然具有感染力。
病毒濃度是否要達到一定的量,互相“合作”才會導(dǎo)致感染?單個病毒顆粒會導(dǎo)致感染或疾病嗎?
一個2009年的研究利用昆蟲病毒證明單個病毒顆粒就可能導(dǎo)致感染[7]。新冠病毒能夠感染人的最低劑量還沒有被確認(rèn)。

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另一篇直接看的SARS冠狀病毒[8],結(jié)論和上一篇非常相似。

研究人員把SARS冠狀病毒 (有活性的病毒滴度為10^7/毫升,和SARS感染者的鼻咽抽吸物里的總病毒滴度差不多) 滴在塑料上 (無孔硬表面)。在溫度22?25°C,相對濕度40-50%的環(huán)境下,5天以后,塑料上干了的病毒仍然有106/毫升的感染力,只少了一個log10的滴度而已。2周以后,有感染力的病毒還有不少。4周以后仍然可以檢測到有感染力的病毒。
他們也發(fā)現(xiàn),溫度和濕度越高,病毒失活越快。

病毒在液體和空氣中感染力能保持多久?
上面圖4里紅色的曲線是SARS冠狀病毒在液體里的失活曲線,可以看出SARS冠狀病毒在室溫下的液態(tài)環(huán)境中可以存活至少3周。但持續(xù)15分鐘加熱到56°C就很容易被殺死[17]。在液體中的冠狀病毒,溫度越高,失活越快[9, 10]。
冠狀病毒在氣溶膠里能存活多久?目前能找到的具體數(shù)據(jù)只有能引起普通感冒的229E冠狀病毒。在空氣中的冠狀病毒都是溫度越高,失活越快[11, 12]。然而氣溶膠里的病毒存活率和濕度的關(guān)系并不遵循這條簡單的線性規(guī)律。
在室溫 (20 ± 1 °C)下 :
相對濕度約50%的條件下,229E冠狀病毒在氣溶膠里存活的時間最長,過了約67.33小時以后,還剩下一半的病毒有感染力。到第6天,仍然可以檢測到20%的病毒有感染力。
相對濕度約30%的條件下,229E冠狀病毒過了約26.76小時以后,還剩下一半的病毒有感染力。
相對濕度約80%的條件,最不利氣溶膠里的病毒存活,大約 3小時左右就只剩一半了, 24小時后就檢測不到有感染力的病毒了。
在低溫 (6 ± 1 °C) 的條件下,氣溶膠中的229E冠狀病毒仍然在相對濕度約50%的條件下存活期最長。但是相對濕度約80%的條件下,氣溶膠中的病毒的存活期顯著延長,過了86小時以后,還剩一半病毒有感染力。
此外,另一項研究表明, SARS暴發(fā)期,在香港[13]和其他地區(qū)[14-16],氣溫每升高1°C,確診病例平均降低3.6例。
其他環(huán)境因素,包括風(fēng)速、日照長短、氣壓,也被發(fā)現(xiàn)和病毒的傳播有關(guān)聯(lián)[15, 16]。但是這些因素都是不可控制的,我們可以暫時不去考慮。
有哪些防護措施可以預(yù)防感染
現(xiàn)有的數(shù)據(jù)都表明,在低溫或者室溫條件下,SARS 冠狀病毒是一種穩(wěn)定的病毒。醫(yī)院和社區(qū)的感染可能有很大一部分是通過接觸受污染的表面而傳播的。新冠病毒很可能很相似。
要避免接觸感染,除了避免和任何感染者近距離接觸,手部衛(wèi)生非常重要。
每次都遵循以下五個步驟來把手徹底清洗干凈:
1. 用干凈的流水 (溫水或冷水) 打濕手,關(guān)掉水龍頭,然后涂肥皂。
2. 雙手揉搓起泡,特別要注意手背,手指縫和指甲下。
3. 持續(xù)揉搓雙手至少20秒鐘。
4. 在干凈的流水下徹底沖洗干凈雙手。
5. 用干凈的毛巾擦干或晾干雙手。

在大多數(shù)情況下,用肥皂和流水洗手是消除病菌的最好方法。如果沒有肥皂和水,可以使用酒精含量至少有60%的免洗洗手液(hand sanitizer)。請仔細(xì)查看產(chǎn)品標(biāo)簽來判斷消毒液是否含有 ≥ 60%的酒精。在多數(shù)情況下,免洗洗手液可以快速減少手上的細(xì)菌數(shù)量。然而有幾點要注意:1)免洗洗手液不能清除所有類型的病菌。2)當(dāng)手明顯不干凈或油膩時,免洗洗手液可能沒有效果。3)免洗洗手液可能無法清除農(nóng)藥和重金屬等有害化學(xué)物質(zhì)。如何正確使用免洗洗手液:1)將免洗洗手液的凝膠涂在一只手的手掌上(參考商品標(biāo)簽來了解正確的用量)。2)揉搓雙手,覆蓋手和手指的所有表面,直到手上的凝膠干了。大約需要20秒。

參考文獻
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