本文作者：吴松磊 转载自公众号：回形针PaperClip (ID: papercliptv) 未经授权不得二次转载 在病毒肆虐的当下，这个有关新冠肺炎的视频，谈了新冠肺炎是如何发生和传播的、死亡率和传播速度有多高以及如何降低被感染的可能性。 点击观看视频：http://mp.weixin.qq.com/s/fnu8urcvf3qrq6WDIIJWZg Part 1 感染 首先我们要知道，病毒是如何感染患者的。 病毒要进入细胞，细胞上就必须要有它对应的受体（Receptor）。比如艾滋病病毒 HIV 的常见受体是 CD4 蛋白，通常在血液里免疫细胞的表面，所以 HIV 可以通过血液传播，而不用担心空气传播。 而这次新型冠状病毒的受体和 SARS 一样，都是血管紧张素转化酶 2（ACE2）。这意味着病毒要感染人类，首先得接触到有这种酶的细胞，完成受体结合。而我们恰好有不少这种细胞就暴露在空气中——黏膜。黏膜的意义在于分泌黏液，保持湿润。我们的嘴唇、眼皮、鼻腔和口腔里都有大量的黏膜细胞，当病毒以某种方式接触到你的口腔黏膜，与受体结合，感染就开始了。 为了让你理解接下来发生了什么，我们做了一个简化后的大致流程。 首先冠状病毒的包膜会和细胞膜融合，释放病毒遗传物质——一段 RNA 单链。这种 RNA 可以直接作为信使 RNA，骗过细胞里的核糖体，合成 RNA 复制酶。RNA 复制酶会根据病毒 RNA 生成 RNA 负链，这条负链会继续和复制酶生成更多病毒的 RNA片段和 RNA 正链，这些不同 RNA 片段又会和核糖体生成更多不同的病毒蛋白质结构。最后，蛋白外壳和 RNA 会组合生成新的冠状病毒颗粒，通过高尔基体分泌至细胞外，感染新的细胞。 每个被感染的细胞会产生成千上万个新病毒颗粒，蔓延到气管、支气管，最终到达肺泡，引发肺炎。感染完成后，传播也不是难事。你三对唾液腺分泌的唾液会混合着来自咽喉等部位的呼吸道分泌物，让包裹着病毒的唾液随着你的喷嚏和咳嗽传播到空气中，接触其他人的黏膜。 黏膜感染，飞沫传播，这就是冠状病毒为什么这么容易传播的原因。 2019 年 12 月 8 日，一位来自华南海鲜市场病人因为持续 7 天的发热、咳嗽和呼吸困难入院。5 天后，他没有去过海鲜市场妻子也因为不明原因肺炎入院。2020 年 1 月 1 日，华南海鲜市场关闭。 1 月 2 日，41 名新型肺炎患者被确诊。 此时喜迎春节的市民们还不知道，一场可能感染上万人的瘟疫已经开始了。 Part 2 传播 在这篇 1 月 24 日发表于《柳叶刀》的论文中，我们可以了解最早被确诊的 41 名患者的具体情况。 《2019-nCoV感染患者的临床特征》 截至 1 月 22 日， 41 人中有 28 人出院， 6 人死亡。发烧和咳嗽是最常见的症状，从起病到呼吸困难，平均 8 天。在肺炎初期，人传人的信号就已经很明显了，这 41 人中有 14 人都没有去过华南海鲜市场。 1 月 24 日的另一篇论文研究了一个 12 月 29 前往在武汉旅行的深圳家庭。 《一场与 2019 年新型冠状病毒相关的家族肺炎表明了人与人之间的传播：家庭聚集研究》 最早出现症状的男士在到达武汉后的第 4 天开始发烧腹泻，之后 3 天，他的老婆岳父岳母和也都开始发烧咳嗽。 1 月 5 日，全家返回深圳，4 天后，没有去过武汉的母亲开始全身乏力。最终，这个 7 口之家里，6 人确诊新冠肺炎，包括他没有明显症状的儿子。 在密切接触的家庭成员里传播冠状病毒并不难。首先是喷嚏，你会喷出 10000 个以上的飞沫，最远传到 8 米之外。然后是咳嗽，1000-2000 粒飞沫，最远 6 米。最后，即使是平静的说话每分钟也会产生大概 500 粒飞沫。 这是你打出喷嚏后 0.34 秒的样子。绿色的是那些100 微米以上的大飞沫运动轨迹，因为足够重，它们会在 10 秒内落在地上。而红色的则是小飞沫们形成的雾云。它们会在空气中迅速蒸发变小，成为干燥的飞沫核。上皮细胞蛋白质会包裹着冠状病毒，在空气中漂荡，接触其他人的黏膜。 1 月 30 的这篇论文进一步分析了武汉前 425 例确诊患者的数据。 这张表中，横坐标是从感染至发病的时间，纵坐标是相对概率。可以看到大部分感染者 7 天内就会发病，病毒的平均潜伏期是 5.2 天。 现在我们知道，在 2020 年 1 月 11 日之前确诊的 295 人里，只有 45 人去过华南海鲜市场，此外还有 7 名医护人员。但在十天之后，人们才意识到要戴口罩了。 Part 3 口罩 从 2020 年 1 月 20 日开始，口罩就成为了稀缺资源。 看起来戴口罩当然是个好办法，口罩的多层结构可以有效的阻隔大颗粒，而那些纳米级的微粒又会因为静电效应被吸附在内部纤维上。所以，如果我们把颗粒的直径作为横坐标，过滤效率作为纵坐标，这些口罩的过滤效果实际上是一条 U 型曲线。 可以看到，最难过滤的其实是直径 0.3 微米左右的颗粒。这也是为什么大多数口罩把 0.3 微米的氯化钠过滤能力作为测试指标，能在测试中过滤 95% 以上的就是 N95。N95 的过滤效果当然最好，但即便是效果最烂的纱布口罩，对于 10 微米以上也就是我们头发直径十分之一左右的颗粒，也能做到接近 80% 的防护率。 那飞沫核的尺寸到底有多大呢？根据这份 07 年的论文，咳嗽产生的飞沫核尺寸 82％ 都集中在 0.74-2.12 微米。 这么看，绝大多数飞沫核用普通的医用口罩就已经够了，而在美国 2800 多名流感医护人员参与的一项随机试验中，佩戴 N95 口罩和医用口罩的流感感染率甚至并没有显著差别。所以，也别在意那些繁杂的口罩类型，品牌和各国标准了。相比是不是戴着 N95，更重要的是：你洗手了吗？ 洗手是因为你的手上很可能有活着的冠状病毒。 以 SARS 病毒为例，在这份军事医学科学院的研究中，它们在玻璃、塑料、金属上都可以存活至少 2 天，它们随着飞沫留在各种地方，而你的的手很可能就会摸到。 然后你揉眼睛抠鼻屎的时候，病毒就会接触到黏膜细胞，完成感染。 所以，洗手。洗久一点。 Part 4 勇气 最后一个问题是，还会死多少人？ 这是从 1 月 11 日到 1 月 31 日全中国累计确诊和死亡人数的增长曲线。如果我们用总死亡数除以总确诊数，可以得到一个 2% 左右的患病死亡率。但这样的计算方式并不准确。根据前 425 名确诊患者的数据，我们可以知道病毒的平均潜伏期是 5.2 天，从发病到就诊平均是 4.6 天，就诊到入院平均 4.5 天，而入院到 ICU 是 3.5 天，假设从 ICU 到死亡是 3 天，整个过程就是 21 天左右。而如果就诊 3 天后就能确诊，那从确诊到死亡大概是 8 天。所以，1 月 31 号的死亡患者大概在 1 月 23 号确诊。 如果我们用湖北省 1 月 29 — 1 月 31 日这三天死亡的 124 人除以 1 月 21 — 1 月 23 日确诊的 279 人的话，病死率高达 44.4%。但因为湖北省的医疗资源紧张确诊困难，很多老年病患发展到了重症才能确诊，病死率肯定偏高。相比之下，除湖北省外全国其他地区的数据更能反映真实情况。 1 月 29 ——1 月 31 日，中国其他省份死亡患者共 3 人，除以 1 月 21 — 1 月 23 日确诊的 260人，病死率在 1.1% 左右，确实不高。如果按照这个病死率倒推 1 月 21 — 23 日的湖北感染者，那应该不是 279 人，而是 10700 人。 当然，这也只是一个非常粗糙的计算过程，样本量小，也不一定那么准确。但随着未来数据的完善，病死率的结果会越来越清晰。 疫情爆发后，多家机构也陆续发布了对于新型冠状病毒的 R0 值的预估，大多数都在 2-3 之间。R0 （Basic reproduction number）基本传染数，意味着在不做干预的情况下单个感染者传播疾病的平均人数。新型冠状病毒的 R0 在 2-3 意味着每个感染者会将病毒传染给 2-3 个人。这也是肺炎在初期开始爆发的原因。 但随着外部环境的强干预，这个平均传染数会开始降低，比如 03 年 SARS 最初的平均传染数是 2.9，然后在 2.0-3.5 之间波动，最后降至 0.4，直到完全消失。对于新冠肺炎，这条曲线也是一样。 这场瘟疫让我们所有人精神紧张，但实际上，倒霉的事情每天都在发生。过去几年，中国平均每年有 8.8 万人死于流感引发的呼吸系统疾病，6.3 万人死于交通事故，3.8 万人死于安全事故。只要我们迈出家门，去工地，去写字楼，去流水线，风险就已经存在了。我们当然应该把倒霉的概率尽可能降低，但我们之所以赞颂勇气，是因为我们人类总是在明知风险的时候，仍然选择做我们该做的事情。 最后我们来看一眼这场肺炎的主角——这个直径在 0.1 微米左右的畸形圆球。 可怕吗？我们已经知道了它的 RNA 序列、知道了它的感染机制、传播机制、临床表现和致死概率。 其实也没那么吓人。 如果我们被这个吓到，吓到要锁死来自武汉的邻居，吓到要攻击陌生的求助者，吓到要以谣言的名义让大家不敢说话。那才是真的吓人。 人类的赞歌是勇气的赞歌，赞美所有还在认真工作的人们，希望新的一年，我们都能有更多勇气。拜拜。 参考资料 1. 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Radonovich, Lewis J., et al. “N95 respirators vs medical masks for preventing influenza among health care personnel: a randomized clinical trial.” Jama 322.9 (2019). DOI: 10.1001/jama.2019.11645 8. 中国疾病预防控制中心《中国疾病预防控制中心关于印发中国流感疫苗预防接种技术指南（2019-2020）的通知》 http://www.chinacdc.cn/jkzt/crb/bl/lxxgm/jszl_2251/201910/W020191017382174982602.pdf 9. 中华人民共和国国家统计局·国家数据·交通事故死亡 http://data.stats.gov.cn/search.htm?s=交通事故死亡
