(一)发病原因
2003年4月16日，WHO根据包括中国内地和香港，加拿大、美国在内的11个国家和地区的13个实验室通力合作研究的结果，宣布严重急性呼吸综合征的病因是一种新型的冠状病毒，称为SARS相关冠状病毒(SARS-associated coronavirus，SARS-CoV)。冠状病毒(coronavirus)是一类单股正链RNA病毒。电镜下，病毒的包膜有突起呈日冕或皇冠状，故于1968年得以命名(图1)。1975年国际病毒命名委员会确定设立冠状病毒科(coronaviridae)，下设冠状病毒属(Coronavirus)。1993年又根据病毒的血清学特性，复制方式和基因组同源性，将环状病毒属(orbivirus)也列为冠状病毒科门下。另外，还发现原属于披膜病毒科的动脉病毒(artervirus)与冠状病毒科也有一定的关系。冠状病毒属包括人冠状病毒、猪传染性胃肠炎病毒，猪血凝性脑脊髓炎病毒，猫肠道冠状病毒，狗、牛、兔冠状病毒和禽传染性支气管炎病毒等，引起人和动物呼吸道、消化道和神经系统疾病。它们只感染脊椎动物。感染人类的主要为人呼吸道冠状病毒(HCoV-0C43)和人肠道冠状病毒(HcoV-229E)，分别引起人类上呼吸道感染和腹泻。本次发现的新型冠状病毒在分类学上将为人类冠状病毒增加一个新的类型。严重急性呼吸综合征患者的临床标本，在体外经Vero E6细胞培养可分离到SARS冠状病毒，电镜下病毒颗粒直径80～140nm，周围有鼓槌状冠状突起，突起之间的间歇较宽，病毒外形呈日冕状，表现出冠状病毒的典型特征(图2)。
SARS冠状病毒是一种单股正链RNA病毒，从已经完成的几株病毒全基因组测序来看，其基因组全长由29206～29727个核苷酸，差异很小，氨基酸同源性则更高。我国学者发现，SARS病毒的S蛋白(spike protein)和M蛋白(membrane protein)具有很强的变异性，而这两种蛋白质有助于病毒进入人体细胞。这意味着未来疫苗的研究可能因此遇到困难。系统发生关系进化树分析表明，SARS病毒蛋白与已知的人类和动物冠状病毒差异较大，完全属于新一类的冠状病毒。SARS病毒能在Vero细胞和猴肾细胞中培养繁殖。在Vero细胞中培养5天便可出现细胞病变，在细胞的粗面内质网和囊泡内、质膜表面、细胞外均可见病毒颗粒。将SARS病毒接种于猴子，可出现与人类相同的临床表现和病理改变。SARS冠状病毒对外界的抵抗力和稳定性要强于其他人类冠状病毒。在干燥塑料表面最长可活4天，尿液中至少1天，腹泻患者粪便中至少4天以上。在4℃温度下培养存活21天，-80℃保存稳定性佳。但当暴露于常用的消毒剂或固定剂后即失去感染性。加热到56℃每15min可杀灭10000U的病毒。SARS病毒特异性IgM和IgG抗体在起病后10～14天出现。IgM抗体在急性期或恢复早期达高峰，约3个月后消失。IgG抗体在病程第3周即可达高滴度，3个月后持续高效价。实验证明该抗体可能是保护性抗体，可以中和体外分离到的病毒颗粒。
(二)发病机制
目前严重急性呼吸综合征的发病机制尚不清楚。起病早期可出现病毒血症，从体外病毒培养分离过程中可观察到对细胞的致病性，推测在人体的SARS病毒可能对肺组织细胞有直接的损害作用。但是，SARS患者发病期间淋巴细胞减少，CD4 和CD8 T淋巴细胞均明显下降，表明细胞免疫可能受损，且临床上应用皮质类固醇可以改善肺部炎症反应，减轻临床症状，故目前倾向于认为SARS病毒感染诱导的免疫损伤是本病发病的主要原因。本病肺部的病理改变明显，双肺明显膨胀，镜下以弥漫性肺泡损伤病变为主，有肺水肿及透明膜形成。病程3周后有肺泡内机化及肺间质纤维化，造成肺泡纤维闭塞。可见小血管内微血栓和肺出血、散在的小叶性肺炎、肺泡上皮脱落、增生等病变。肺门淋巴结多充血、出血及淋巴组织减少。