不同新型冠狀病毒變異株感染的COVID-19潛伏期研究

吳俁，劉民

本文要點(diǎn)：

（1）本研究首次對國內(nèi)外感染新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）野生株和不同變異株（Alpha、Beta、Gamma、Delta和Omicron）潛伏期的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述，首次將SARS-CoV-2不同變異株與野生株感染的潛伏期進(jìn)行了比較，為追溯傳染源，確定密切接觸者的留驗(yàn)、檢疫和醫(yī)學(xué)觀察期限提供了參考。

（2）由于研究對象、數(shù)據(jù)來源、估計(jì)方法的不同，不同研究對COVID-19潛伏期的估計(jì)結(jié)果可能存在差異。有關(guān)感染Alpha、Beta和Gamma變異株患者的潛伏期研究較少，因此得到的結(jié)果尚需更多研究支持。

新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）是由新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的一種嚴(yán)重急性呼吸綜合征。根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）報(bào)道，截至2022-02-04，全球共有386 548 962例COVID-19確診病例，包括5 705 754例死亡病例[1]。從疫情初始至今，COVID-19的病原體SARS-CoV-2不斷進(jìn)化和變異，產(chǎn)生傳播力和毒力變化的變異株，如Alpha（B.1.1.7）、Beta（B.1.351）、Gamma（P.1）、Delta（B.1.617.2）以及Omicron（B.1.1.529）變異株[2]。這對全球COVID-19疫情防控提出了新的挑戰(zhàn)。

在傳染病流行期間，其控制措施的有效性取決于幾個(gè)關(guān)鍵的流行病學(xué)參數(shù)，如間隔時(shí)間和潛伏期。潛伏期是指人體感染病原體至出現(xiàn)臨床癥狀前的時(shí)間，通常用最短潛伏期、最長潛伏期和平均潛伏期表示。理論上，如果觀察到人際傳播的平均間隔時(shí)間比平均潛伏期短，這表明在感染者出現(xiàn)癥狀之前可能已經(jīng)發(fā)生了大范圍傳播。癥狀出現(xiàn)前的傳播可能會降低因癥狀出現(xiàn)而采取的控制措施的有效性，例如隔離、接觸者追蹤和要求出現(xiàn)癥狀的患者佩戴口罩[3]。深入研究COVID-19的潛伏期有助于追溯傳染源，確定密切接觸者的留驗(yàn)、檢疫和醫(yī)學(xué)觀察期限[4]，為及時(shí)調(diào)整COVID-19疫情防控措施提供依據(jù)。本文檢索了PubMed、Web of Science、EMBase、The Cochrane Library數(shù)據(jù)庫中截至2022年1月發(fā)表的有關(guān)文獻(xiàn)，綜述了國內(nèi)外感染SARS-CoV-2野生株和不同變異株潛伏期的相關(guān)研究，旨在為COVID-19的科學(xué)防控提供參考。

1 原始株/野生株潛伏期

SARS-CoV-2為帶有包膜的圓形或橢圓形的β屬冠狀病毒，基因測序顯示SARS-CoV-2的基因組包括兩個(gè)側(cè)翼非翻譯區(qū)（5'-UTR及3'-UTR）和一個(gè)編碼多蛋白的長開放閱讀框（ORF）。5'-ORF（ORF1a/b）編碼形成16種非結(jié)構(gòu)蛋白（nsp1-16），3'-ORF編碼輔助蛋白和結(jié)構(gòu)蛋白。結(jié)構(gòu)蛋白包括4種：刺突蛋白S、包膜蛋白E、基質(zhì)蛋白M和核衣殼蛋白N。刺突蛋白S由S1和S2亞基組成，可以識別宿主細(xì)胞的受體血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2）并與之結(jié)合，介導(dǎo)病毒向宿主細(xì)胞滲透[5]。SARS-CoV-2的傳播效率很高，根據(jù)早期病例確定的基本再生數(shù)（R0）為 2.2～2.5[6-7]。SARSCoV-2的傳染性開始于癥狀出現(xiàn)前2～3 d，癥狀出現(xiàn)前1 d左右達(dá)到高峰，并在癥狀出現(xiàn)后7 d內(nèi)迅速下降[8]。

鐘南山院士團(tuán)隊(duì)早期研究提取了截至2020-01-29中國21個(gè)省、5個(gè)自治區(qū)和4個(gè)直轄市的552家醫(yī)院，共包含1 099例經(jīng)實(shí)驗(yàn)室確診的COVID-19患者的數(shù)據(jù)，其中3.5%為醫(yī)務(wù)人員，1.9%有野生動物接觸史；483例患者（43.9%）為武漢居民；患者中位潛伏期為4（2，7）d[7]。

LI等[9]研究納入了截至2020-01-22報(bào)告的425例感染SARS-CoV-2的患者，分析了3個(gè)時(shí)間段的病例特征：第一個(gè)時(shí)間段是2020-01-01（華南海鮮批發(fā)市場關(guān)閉日）之前發(fā)病的患者；第二個(gè)時(shí)間段是2020年1月1—11日（向武漢提供RT-PCR試劑之日）發(fā)病的患者；第三個(gè)時(shí)間段是2020-01-12之后發(fā)病的患者；發(fā)病較早的患者年齡較小，男性占比較高，并且接觸過華南海鮮批發(fā)市場的可能性更大；第一階段有55%的病例與華南海鮮批發(fā)市場有關(guān)，而第二、三階段中僅有8.6%的病例與華南海鮮批發(fā)市場有關(guān)；感染者中醫(yī)護(hù)人員占比在三個(gè)階段逐漸增加；通過對數(shù)正態(tài)分布擬合得到平均潛伏期為5.2 d〔95%CI（4.1 d，7.0 d）〕，第95個(gè)百分位數(shù)為12.5 d，平均系列間隔為7.5 d。

于宏潔教授團(tuán)隊(duì)[10]收集了2020-01-19至2020-02-17來自30個(gè)省份包括8 579例患者的數(shù)據(jù)，根據(jù)SARS-CoV-2潛伏期接近對數(shù)正態(tài)分布估計(jì)平均潛伏期為5.2 d〔95%CI（1.8 d，12.4 d）〕，第95個(gè)百分位數(shù)為10.5 d；在敏感性分析中分別使用Gamma分布和Weibull分布對潛伏期進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示SARSCoV-2平均潛伏期均為5.2 d。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，SARSCoV-2潛伏期顯示出明顯的偏態(tài)分布，因此最佳擬合分布是Weibull分布，平均潛伏期為6.4 d，中位潛伏期為 5.7（3.2，8.8）d[11]。BACKER 等[12]對在暴發(fā)初期已確診為COVID-19的88例武漢旅行者進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，Weibull分布提供了對數(shù)據(jù)的最佳擬合，平均潛伏期為6.4 d〔95%CI（5.6 d，7.7 d）〕，中位潛伏期為6.4 （2.1，11.1）d。使用Gamma分布對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合范圍相似，平均潛伏期為6.5 d〔95%CI（5.6 d，7.9 d）〕，中位潛伏期6.1 （2.4，12.5 ）d。盡管對數(shù)正態(tài)分布對數(shù)據(jù)的擬合最差，平均潛伏期為6.8 d〔95%CI（5.7 d，8.8 d）〕，中位潛伏期為6.1（2.4，15.5） d，但可能與保守的隔離期選擇相關(guān)。

LAUER等[13]研究利用截至2020-02-24在湖北省以外發(fā)現(xiàn)的181例SARS-CoV-2感染者的數(shù)據(jù)，利用加速失效時(shí)間模型對COVID-19的潛伏期進(jìn)行了估計(jì)，假設(shè)潛伏期符合對數(shù)正態(tài)分布，則COVID-19的中位潛伏期為5.1 d〔95%CI（4.5 d，5.8 d）〕；約2.5%的感染者在暴露后2.2 d〔95%CI（1.8 d，2.9 d）〕內(nèi)出現(xiàn)癥狀，而97.5%的感染者會在11.5 d〔95%CI（8.2 d，15.6 d）〕內(nèi)出現(xiàn)癥狀，平均潛伏期為5.5 d；中國大陸地區(qū)病例（73例）和中國大陸以外地區(qū)病例（108例）的中位潛伏期分別為4.8 d〔95%CI（2.5 d，9.2 d）〕和5.5 d〔95%CI（2.1 d，14.7 d）〕。湖北省的一項(xiàng)研究同樣使用參數(shù)加速失效時(shí)間模型估計(jì)潛伏期，Weibull分布提供了對數(shù)據(jù)的最佳擬合，結(jié)果顯示平均潛伏期為5.4 d〔95%CI（4.8 d，6.0 d）〕，第2.5百分位數(shù)和第97.5百分位數(shù)分別為1 d 和 15 d[14]。

印度的一項(xiàng)研究顯示，SARS-CoV-2中位潛伏期和平均潛伏期的最佳擬合為正態(tài)分布，平均潛伏期為6.93 d〔95%CI（6.11 d，7.75 d）〕，中位潛伏期也為6.93 d；其次為Weibull分布，平均潛伏期為8.2 d〔95%CI（7.0 d，9.3 d）〕，中位潛伏期為5.7 d[15]。

德國一項(xiàng)研究分析了2020年1—2月的一起聚集性疫情，本次疫情的零號病例是一名因工作原因訪問德國的中國公民，并且疫情傳播了四代，中位潛伏期為4.0（2.3，4.3）d，短于中國研究中的中位潛伏期[16]。由于這一傳播鏈?zhǔn)窃谏虡I(yè)公司中傳播的，并且通過電子日歷對相關(guān)事件進(jìn)行了記錄，因此對相關(guān)人員的密切監(jiān)測可能導(dǎo)致了對前驅(qū)癥狀的敏感報(bào)告。

2 Alpha（B.1.1.7）變異株潛伏期

2020年11月，Alpha變異株首次在英國肯特9月的一份樣本中被檢測到，并于2020年12月席卷英國[17]，2021年4月成為在美國占主導(dǎo)地位的病毒株，并在世界范圍內(nèi)迅速成為主要病毒株。該變異株屬于SARS-CoV-2的B.1.1.7譜系，共有17個(gè)突變，其中刺突S蛋白上有9個(gè)突變：Δ69/70、Δ144、N501Y、A570D、D614G、P681H、T716I、S982A、D1118H，同時(shí)也可能合并 E484K、S494P和 K1191N[18]。B.1.1.7不僅比已有的SARS-CoV-2變種更具傳染性，還可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的疾病[19]。2020年12月，WHO病毒進(jìn)化技術(shù)指導(dǎo)組將其列為第一個(gè)正在調(diào)查的變異株（variant under investigation，VUI），后來進(jìn)一步歸類為關(guān)切變異株（variants of concern，VOC），記錄為VOC-202012/01[2，20]。該變異株也被稱為 20I/501Y.V1（即早先的20B/501Y.V1）或501Y.V1。

法國一項(xiàng)研究納入了6 374例感染Alpha變異株的患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Alpha變異株的平均潛伏期和中位潛伏期均為 5.0（3.0，7.0）d[21]。HOMMA 等[22]在日本進(jìn)行的一項(xiàng)研究納入了2021年3月入院的30例感染Alpha變異株的患者以及在2020-03-01至2021-01-31期間入院的42例感染其他病毒株的患者，結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染Alpha變異株的30例患者平均年齡為32.4歲，平均（中位）潛伏期為3.5（3.0）d，其中28例是在“3C環(huán)境（擁擠場所、密切接觸的環(huán)境以及通風(fēng)不良的密閉空間）”中感染的；感染其他病毒株的42例患者平均年齡為56.2歲，平均（中位）潛伏期為5.7（5.0）d，其中20例是在“3C環(huán)境”中感染的，另外22例是在工作場所或家庭中感染的；在“3C環(huán)境”感染的患者中，Alpha變異株的潛伏期是其他病毒株的0.63倍〔95%CI（0.504，0.797）〕，在調(diào)整了年齡和性別后，Alpha變異株在“3C環(huán)境”下的潛伏期是其他病毒株的0.62倍〔95%CI（0.47，0.82）〕。

3 Beta（B.1.351）和Gamma（P.1）變異株潛伏期

Beta變異株包括B.1.351及其分支B.1.351.2和B.1.351.3，又稱20H/501Y.V2，最早于2020年12月在南非2020年5月收集的一份樣本中被檢測到，并在幾周內(nèi)成為東開普省、西開普省和夸祖魯-納塔爾省的主導(dǎo)變異株[23]。B.1.351變異株的刺突S蛋白上具備8個(gè)突變或位點(diǎn)缺失：D80A、D215G、Δ241/242/243、K417N、E484K、N501Y、D614G 和 A701V。N501Y和D614G突變以及合并受體結(jié)合域（receptor-binding domain，RBD）上的K417N、E484K突變均可改變RBD構(gòu)象，增加與ACE2受體親和力，增強(qiáng)傳染性[18，23]。2020-12-18，WHO病毒進(jìn)化技術(shù)指導(dǎo)組將其與Alpha變異株同時(shí)列為VOC[2]。

2021年1月初日本宣布發(fā)現(xiàn)巴西SARS-CoV-2變異株，在返回日本的4名旅行者中發(fā)現(xiàn)了P.1病毒株[24]。P.1變異株又稱20J/501Y.V3，是B.1.1.28譜系的一個(gè)分支，最早于2020年12月在巴西瑪瑙斯市出現(xiàn)，至2021年1月中旬造成整個(gè)城市疫情的大規(guī)模暴發(fā)，約有85.4%病例感染P.1病毒株。該變異株的刺突S蛋白上存在11個(gè)突變，除D614G外，還包括RBD中的K417T、E484K和N501Y，N端結(jié)構(gòu)域（N-Terminal RNA-binding domain，NTD） 中 的 L18F、T20N、P26S、D138Y 和R190S，以及靠近Furin裂解位點(diǎn)的H655Y。2021-01-11，WHO病毒進(jìn)化技術(shù)指導(dǎo)組將其列為VOC[2]。有證據(jù)表明，P.1病毒株中的某些突變可能會影響其傳播力和抗原譜，還可能會影響通過先前的自然感染或通過疫苗接種產(chǎn)生的抗體識別和中和病毒的能力[24]。

2020年1月中旬，法國報(bào)告了2例確診感染B.1.351變異株的COVID-19患者，均參加過2020年12月中旬在莫桑比克舉行的一次聚會[25]。SARS-CoV-2變異株聚集性疫情調(diào)查組確定了感染Beta變異株的5例輸入病例，涉及14條傳播鏈，共涉及36例患者，其中10例有癥狀的患者的潛伏期可以確定：中位潛伏期為4.5（2，7）d，與野生株的潛伏期〔4（2，7）d[7]，5.1（4.5，5.8）d[13]〕基本一致。法國一項(xiàng)研究[21]納入了2021-05-23至2021-08-13招募的SARS-CoV-2感染者，其中6 374例感染Alpha變異株，528例感染Beta/Gamma變異株；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Beta/Gamma的平均潛伏期為5.1 d，中位潛伏期為5（3，7）d，與Alpha變異株接近（5.0 d）。

4 Delta（B.1.617.2）變異株潛伏期

印度在2021年3月后出現(xiàn)第二波COVID-19疫情，2個(gè)月內(nèi)新增了約0.36%印度人口的感染者，僅在2021年5月印度就新增902余萬例COVID-19患者，是自2019年疫情以來各國疫情最嚴(yán)重的一個(gè)月[26]，Delta（B.1.617.2）變異株在印度第二波COVID-19疫情中占主要優(yōu)勢。B.1.617變異株，包括B.1.617.1、B.1.617.2和B.1.617.3，其刺突S蛋白上特征突變有：L452R、D614G、P681R，可伴隨 E484Q、Q107H、T19R、T478K、D950N、Δ157/158。而B.1.617.2（關(guān)鍵突變：L452R、T478K和P681R）迅速成為印度甚至全球最主要的流行變異株。印度于2020年10月發(fā)現(xiàn)Delta變異株，此后該變異株在全球多個(gè)國家流行。2021-04-04，WHO病毒進(jìn)化技術(shù)指導(dǎo)組將其列為關(guān)注變異株（variants of interest，VOI），2021-05-11 進(jìn)一步歸類為 VOC[2，27]。

ZHANG等[28]分析了廣東省24起聚集性疫情中Delta變異株感染者的流行病學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)Delta變異株的平均潛伏期為4.4 d，平均代際間隔為2.9 d，平均系列間隔為2.3 d，均明顯短于野生株。WANG等[29]的研究納入了2021-05-21至2021-06-18廣東省7代傳播的159例Delta 變異株感染病例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Delta變異株的中位潛伏期（4.0 d）明顯短于野生株（6.0 d，P＜0.001）；感染Delta變異株的非重癥患者的中位潛伏期（4.0 d）明顯短于野生株（7.0 d，P＜0.001）。

卓家同[30]對野生株引發(fā)的COVID-19疫情（大連2020-12-15俄羅斯籍貨輪冷鏈物品搬運(yùn)引發(fā)的COVID-19疫情）和Delta變異株引發(fā)的COVID-19疫情（2021-05-20及2021-06-23廣州涉外相關(guān)COVID-19疫情）進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)廣州涉外輸入關(guān)聯(lián)本土疫情中Delta變異株第一代潛伏期為4 d，第二代潛伏期為5～6 d，第三代和第四代潛伏期均為10 d，Delta變異株潛伏期隨著代數(shù)傳遞而逐漸延長；野生株第一代潛伏期為9 d，第二代潛伏期為4 d，第三代潛伏期為6 d，第四代潛伏期為10 d；野生株第一代潛伏期（9 d）明顯長于Delta變異株（4 d），且二代之后也隨著代數(shù)傳遞而逐漸延長。

法國的一項(xiàng)研究[21]納入了2021-05-23至2021-08-13招募的SARS-CoV-2感染者，包括1 540例非VOC感染者和7 553例VOC感染者，VOC感染者中6 374例感染Alpha變異株，528例感染Beta/Gamma變異株，651例感染Delta變異株；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Delta變異株的平均潛伏期為4.3 d、中位潛伏期為4（3，5）d，非Delta變異株的平均潛伏期為5.0 d、中位潛伏期為5（3，7）d。

5 Omcrion（B.1.1.529）變異株

南非于2021-11-24首次發(fā)現(xiàn)并向WHO報(bào)告了Omicron感染病例[2]，此后該變異株迅速成為南非主要流行變異株，并傳播至全球多個(gè)國家（如博茨瓦納、以色列、比利時(shí)、英國、德國等）。研究人員對來自博茨瓦納的Omicron變異株感染病例進(jìn)行基因組測序發(fā)現(xiàn)，該變異株的刺突蛋白S有30多種突變，包括A67V、T95I、Δ211/L212I、G339D等突變。Omicron的突變與Delta和Alpha變異株有多處重合，并且與傳染性增強(qiáng)和逃避感染阻斷抗體的能力有關(guān)。2021-11-24，WHO病毒進(jìn)化技術(shù)指導(dǎo)組將其列為VOI，2021-11-26進(jìn)一步歸類為 VOC[2]。

美國疾病預(yù)防控制中心（CDC）報(bào)告了一起Omicron家庭聚集性疫情，該起疫情中共6名家庭成員感染Omicron變異株，其中1名家庭成員曾在尼日利亞參加了國際會議[31]。報(bào)告指出感染了Omicron變異株的6名家庭成員中，只有1名完成疫苗接種，并且其中5名包括到訪尼日利亞的48歲男性曾在2020年確診COVID-19。6例患者感染Omicron變異株后均表現(xiàn)出輕微癥狀，并且Omicron變異株的潛伏期僅約為72 h[31]。

2021-12-17挪威奧斯陸市政府和奧斯陸大學(xué)發(fā)布了此前發(fā)生在奧斯陸圣誕派對上的Omicron“超級傳播事件”的調(diào)查報(bào)告[32]：2021年11月末在奧斯陸舉行的一個(gè)100余人參加的圣誕派對中，有多人感染Omicron變異株，其中包括1名近期到訪南部非洲的人；報(bào)告指出，在111例受訪者中，66例（59%）為確診Omicron變異株感染病例，15例（14%）為疑似Omicron變異株感染病例（僅PCR陽性），且在這些感染者中，98%已經(jīng)完全接種COVID-19疫苗，感染者中位年齡為36歲。假設(shè)高危暴露發(fā)生在本次圣誕派對期間，對于有癥狀的病例，Omicron變異株的潛伏期為0～8 d，中位潛伏期為3 d，短于Delta和其他流行的非Delta變異株（中位潛伏期分別為4.3 d和5.0 d）。

韓國一項(xiàng)研究納入了2021-11-24至2021-12-10發(fā)現(xiàn)的80例Omicron變異株陽性患者，其中66例報(bào)告與國際旅行無關(guān)；Omicron變異株陽性患者中，大多數(shù)癥狀輕微，27.5%（22/80）無癥狀，在6.1 d的平均觀察期內(nèi)未出現(xiàn)重癥或死亡患者，預(yù)計(jì)潛伏期為4.2（2.0～8.0）d[33]。

綜上所述，從COVID-19疫情初始至今，SARSCoV-2重要的位點(diǎn)不斷進(jìn)化和變異，在全球形成了多種變異株。盡管目前Alpha、Beta、Gamma等變異株僅在東南亞、南美洲、非洲等少數(shù)國家流行，但Delta變異株已成為全球優(yōu)勢毒株，Omicron變異株也傳播至全球多個(gè)國家。明確不同變異株的潛伏期是確定隔離期的關(guān)鍵因素。既往研究估計(jì)的SARS-CoV-2野生株的潛伏期為4～7 d，中位潛伏期約為5.36 d。Beta、Gamma變異株的潛伏期與野生株基本類似，約為5 d。Alpha、Delta和Omicron變異株的潛伏期則顯著低于其他毒株，分別為4 d、4 d和3 d，見表1。

表1 感染SARS-CoV-2不同病毒株的患者平均潛伏期和中位潛伏期Table 1 Average and median incubation periods of COVID-19 caused by different strains of SARS-CoV-2

由于研究對象、數(shù)據(jù)來源、估計(jì)方法的不同，不同研究對COVID-19潛伏期的估計(jì)結(jié)果可能存在差異，但潛伏期的判定依然是追溯傳染源，確定密切接觸者的留驗(yàn)、檢疫和醫(yī)學(xué)觀察期限的依據(jù)，對其進(jìn)行研究具有重要的公共衛(wèi)生學(xué)意義。

作者貢獻(xiàn)：吳俁負(fù)責(zé)文獻(xiàn)查詢、數(shù)據(jù)收集和論文起草；劉民對研究命題的提出、設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)最終版本修訂，對論文負(fù)責(zé)。

本文無利益沖突。