Медицинская энциклопедия г. Москвы

Кратко о коронавирусе SARS-COV-2 и его мутациях

Июл 15, 2020

Кратко о коронавирусе SARS-COV-2 и его мутациях

В последнее время в некоторых странах мира зафиксированы случаи повторного заражения (реинфекции) возбудителем новой коронавирусной инфекции под названием COVID-19.

Также установлено, что если человек заболевает снова, то это, скорее всего, связано со встречей с другим вариантом той же инфекции. Кроме того, известно, что в этом случае заболевание может протекать в тяжелой форме.

ЧТО ТАКОЕ ШТАММ КОРОНАВИРУСА SARS-COV-2?

Каждый вирус имеет свой собственный геном — уникальную специфическую последовательность ДНК или РНК. Коронавирус SARS-CoV-2 представляет собой самосборную наночастицу, внутри которой находится одноцепочечная РНК (рибонуклеиновая кислота).

Геном SARS-CoV-2 представляет собой длинную последовательность РНК, состоящую почти из 30 000 символов (нуклеотидов), которые работают в строгой последовательности. Этот порядок может измениться: если каждая новая копия вируса собрана в одном из этих соединений, может произойти ошибка — замена одного нуклеотида другим — и в результате код всей цепи немного изменится. В каждом новом» хозяине» геном вируса изменяется незначительно.

Эти изменения могут быть очень незначительными, но они позволяют установить связь между инфицированными людьми или следовать по пути, который выбрал вирус. Под словом «племя» ученые подразумевают генетически иную ветвь вируса, которая отличается от своего «отца» одной или несколькими мутациями. Разница может составлять лишь долю процента от общего генома, но каждая новая последовательность РНК может вызвать новую ветвь вируса, то есть новый штамм.

Скорость, с которой происходят генетические изменения, варьируется от вируса к вирусу, и SARS-CoV-2 мутирует относительно медленно. Большинство геномов этого вируса отличаются друг от друга небольшим количеством точечных заменителей, а число отличий от исходного варианта не превышает 30-почти 30 тысяч нуклеотидов.

КАКИЕ ШТАММЫ КОРОНАВИРУСА СУЩЕСТВУЮТ?

Основных штаммов нового коронавируса семь, они начинались с букв GR, G, GH, O, S, L и V. С индексом L — вирус был обнаружен в декабре 2019 года в Ухане, Китай. Но теперь он постепенно исчезает.

Остальные штаммы неравномерно распределены по всему миру: на каждом континенте, как правило, наиболее распространены не более двух основных вариаций.

ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ О СТРУКТУРЕ И ДЕЙСТВИИ КОРОНАВИРУСА SARS-COV-2?

Российский исследовательский центр «Вектор» в октябре 2020 года сообщил, что обнаружил в стране более 80 мутаций коронавируса. Но в основном были распространены два племени — европейское и азиатское.

Последний импортируется не из Китая, а из других азиатских стран. Эти два штамма были обнаружены в 99% образцов, протестированных в России. На рисунке схематически показано, как проявляет себя коронавирус в отношении человека.

КАК РАЗВИВАЛСЯ КОРОНАВИРУС SARS-COV-2 В РОССИИ?

Общее число мутаций, обнаруженных в секвенированных геномах вируса SARS-CoV-2, составляет многие тысячи, но лишь немногие из них были зарегистрированы и стабильно наследуются.

Сейчас таких единичных мутаций насчитывается около 22, они произошли в январе-марте этого года. Позднее новые племена перестали широко распространяться, т. е. до начала эпидемии в России в геноме вируса стабильно регистрировались три основные группы мутаций, которые, согласно исследованию Роспотребнадзора, формировали «три ветви эволюционного развития».

К концу марта 2020 года развитие этих трех основных направлений и циркулирующих штаммов с мутациями в генах orf1b (P314L) и S (D614G) замедлилось. Эти две мутации были основными долгосрочными изменениями в геноме вируса SARS-CoV-2, подчеркивается в исследовании.

Роспотребнадзор считает, что мутация в гене S связана со снижением патогенности (способности вызывать заболевания, попадающие в организм). Агентство отмечает, что это также связано с улучшением лечения пациентов во время пандемии. Влияние мутации в гене orf1b (P314L) до сих пор плохо изучено.

Вирусы постоянно мутируют, но коронавирусы мутируют гораздо медленнее, чем другие РНК-вирусы. Несмотря на активную циркуляцию по всему миру, SARS-CoV-2 изменился менее чем на 0,1% по сравнению с вирусом, первоначально выделенным в Китае 11 месяцев назад.

Основные изменения были выявлены в первые месяцы размножения, и распространенные в настоящее время варианты вируса аналогичны тем, которые были выделены весной. Штамм S (D614G) в настоящее время является предметом пристального внимания ученых.

Впервые он был обнаружен в Индонезии в августе 2020 года; в то время сообщалось, что этот штамм был в 10 раз более заразным, чем исходный штамм вируса. Некоторые исследования, проведенные в Forerunner (т. е. не рецензируемые и не опубликованные в научных публикациях), заключают, что эта мутация действительно может иметь более высокую инфекционную способность и более высокую вирусную нагрузку при заражении этой разновидностью. Но окончательных решений нет. Вирус быстро замещает S (Спайк) вирион в поверхностном белке, что повышает переносимость (свойство инфекционных заболеваний, венерических организмов — здоровых), но не клиническое течение заболевания, так как другие различия в штаммах вируса минимальны.

Первые варианты вируса двух мутаций, распространенные в России, были обнаружены в конце января 2020 года в Китае, а затем и в Австралии. В феврале 2020 года эти варианты были обнаружены в большинстве западноевропейских стран, Саудовской Аравии, США, Канаде, Мексике, Бразилии, Марокко и Сенегале. Детальное сравнение геномов вирусов в России и за рубежом показывает, что в стране циркулируют штаммы, завезенные из Западной Европы. Они были отправлены в марте и апреле 2020 года.

Коронавирус очень мало мутировал за эти девять месяцев и не изменился в местах, ответственных за проявления эпидемического процесса, за его, скажем так, агрессивность и ожесточенность. Минздрав России считает, что вирус обладает низкой способностью к мутациям — он накапливает всего около двух точечных изменений в месяц, то есть за год может произойти около 24 мутаций. Распространение основных вариантов вируса, циркулирующих в России, в целом аналогично распространению в Европе.

Есть некоторые различия, но у нас нет оснований полагать, что эти различия каким-то образом изменяют клиническое течение или эпидемиологию COVID-19 в России по сравнению с европейскими странами. Роспотребнадзор сообщил, что ежемесячно ученые ФБУН ГНЦ совместно с РИЦ «Вектор» полностью расшифровывают более 150 геномов нового коронавируса. Полученные ими данные будут использованы для анализа актуальности используемых диагностических тест-систем, выявления завозных случаев заболевания и оценки региональных особенностей генетического разнообразия SARS-CoV-2.

Сейчас геномы вирусов секвенируются и собирают данные в различных лабораториях по всему миру, в том числе в российском центре имени Чумакова. Ученые, по ее словам, будут коррелировать геномы вирусов с клинической картиной пациентов, от которых они изолированы, что прольет свет на важность наиболее распространенных мутаций. Она признает, что изучение влияния каждой конкретной мутации на клиническую картину КОВИДА-19 сложно.

Ученые должны изучить важность каждой конкретной мутации для структуры мутировавших белков и определить роль этих мутаций в развитии клинических симптомов и повреждении легких в экспериментах на животных. В настоящее время разрабатываются, анонсируются и регистрируются всё новые вакцины против SARS-CoV-2.

ДОЛЖНЫ ЛИ МЫ БОЯТЬСЯ МУТАЦИЙ?

Основные вопросы, с которыми сталкиваются ученые, связанные с коронавирусными мутациями, — это способность вакцины формировать иммунную защиту, одинаково устойчивую к различным штаммам.

Важен также вопрос о различном воздействии инфицированных, например, могут ли некоторые штаммы быть более заразными, чем другие. Из заявлений Роспотребнадзора следует, что мутации вируса не так уж плохи. Однако в научной литературе уже сообщалось о нескольких случаях повторной коронавирусной инфекции. Для повторного выявления инфекции ученые каждый раз проверяют генетический состав возбудителя и убеждаются, что штамм вируса отличается от первого, чем вызывает заболевания, — иначе нельзя с уверенностью сказать, что это вторичная инфекция, а не длительный первичный случай. Голландское информационное агентство BNO подсчитывает все повторяющиеся заболевания, когда-либо записанные, и сопровождает их ссылкой на источник.

По данным агентства, во всем мире известно 24 случая повторных инфекций, один из которых был смертельным. 89-летний пациент из Нидерландов скончался от рака. Повторные случаи заражения также произошли в Гонконге, Бельгии, США и Эквадоре. Каждый день в России почти 20 тысяч случаев, некоторые из которых связаны с вирусами, издавна циркулирующими в стране, частично с импортными вариантами, связанными с инфекциями в других странах, часто очень далекими.

Поэтому, конечно, можно импортировать, а затем изолировать вариант вируса, который ранее не был обнаружен в России, как это было недавно в Норвегии. Однако это не означает немедленного изменения эпидемиологической ситуации с Ковид-19.

В октябре 2020 года The Lancet опубликовала исследование, в котором были описаны два случая повторной коронавирусной инфекции. У пациента из американского штата Невада болезнь была более тяжелой после очередной инфекции. 25- летний мужчина должен был попасть в больницу из-за недостатка кислорода, и компьютерная томография показала, что у него вирусная пневмония.

Читайте также:  Почему после сна болит спина по утрам и как лечить такую боль

Ученые обнаружили, что он был заражен другим штаммом, генетически отличным от предыдущего возбудителя. Таким образом, более раннее воздействие SARS-CoV-2 не может гарантировать полный иммунитет. Все люди, независимо от того, был ли ранее диагностирован коронавирус или нет, должны принимать те же меры предосторожности.

БУДУТ ЛИ ВАКЦИНЫ ЭФФЕКТИВНЫМИ, ЕСЛИ ВИРУС МУТИРУЕТ?

Известно, что коронавирус мутирует медленнее, чем вирус гриппа: по разным оценкам, в два раза медленнее или, в худшем случае, на треть. По словам почетного профессора и клинического вирусолога из Университета Лестера Джулиана Тана в HuffPost — в этом отношении вакцина против коронавируса вероятно, стабильная и эффективная дольше, чем вакцина против гриппа.

При этом пока неизвестно, как долго сохранится иммунитет, приобретенный с помощью вакцины, даже если она будет функционировать должным образом, напоминает ученый. Эффективность вакцины также может зависеть от индивидуальных особенностей организма — так же, как вакцина против гриппа, говорит Тан.

До сих пор ученые считают, что вакцины, разработанные во всем мире для борьбы с первыми штаммами нового коронавирус, будут столь же эффективны против новых мутаций. Ученые пояснили, что большинство вакцин, разработанных во всем мире, были смоделированы оригинальным штаммом d-вируса, который чаще встречается в последовательностях, опубликованных в начале пандемии.

С тех пор вирус мутировал в штамм G, вариации которого в настоящее время доминируют в мире. Исследователи были обеспокоены тем, что эта мутация негативно повлияет на эффективность разработанных вакцин. Несмотря на мутацию d614g в белке, эксперименты и моделирование подтвердили, что вакцины остаются эффективными.

Наиболее распространенный штамм G, вероятно, не требует частого выбора новых вакцин, в отличие от гриппа, который требует разработки вакцин против циркулирующих штаммов каждый год. Поскольку различия в штаммах, циркулирующих в России, минимальные, они, вероятно, существенно не влияют на структуру вирусных белков.

Таким образом, созданные и применяемые вакцины от COVID-19, не нужно воспроизводить каждый год.

Составили: канд. мед. наук, доцент Гуменюк С.А., врач-оториноларинголог Байчорова О.Х. , 2021 год

Новые ущербы от инфекции SARS-CoV-2 за пределами дыхательной системы

Новость

Автор
Редакторы

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Все мы помним, как с начала декабря 2019 года в китайском городе Ухань был выявлен ряд случаев пневмонии, связанных с коронавирусной инфекцией COVID-19 c серьезными симптомами, такими как респираторные проблемы (кашель, одышка, поражение легких) и лихорадка. Но вы когда-нибудь задумывались о том, что же происходит с остальными органами нашего тела? Так давайте разберём, как крошечный вирус может поражать не только дыхательную систему, но и вызвать повреждение других систем человеческого организма.

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

медико-биологическая школа «Вита»
«Новая школа»

Партнеры номинации — медико-биологическая школа «Вита» и «Новая школа».

SkyGen

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Введение

Согласно исследованиям немецких ученых, SARS-CoV-2 проникает внутрь организма с помощью клеточного рецептора — ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2; ACE2 — англ.), который специфически синтезируется в определенных органах и тканях. Соответственно, ACE2 играет важную роль в регуляции сердечно-сосудистой, кишечной, почечной и репродуктивной функций [1]. Попав в систему кровообращения, коронавирус, вероятнее всего, распространяется через кровоток [2]. Следуя этим данным, мы можем понять, как SARS-CoV-2 заражает не только дыхательную систему, но и представляет потенциальную угрозу для пищеварительной и мочеполовой систем, ЦНС и системы кровообращения.

Поражения органов у пациентов с COVID-19

Рисунок 1. Поражения органов, подтвержденные клиническими признаками или биопсией, у пациентов с COVID-19

Механизм вторжения SARS-CoV-2 в клетку

Рисунок 2. Механизм вторжения SARS-CoV-2 в клетку

SARS-CoV-2 и пищеварительная система

Помимо главного рецептора ACE2, SARS-CoV-2 использует трансмембранную сериновую протеазу 2 (TMRPSS2), фермент, который также экспонируется на эпителиальных клетках тонкой кишки. Он способствует проникновению вируса в клетки [3]. Активность SARS-CoV-2 может вызывать модификации ACE2 в кишечнике, которые повышают восприимчивость к воспалению кишечника и диарее. ACE2 оказывает значительное влияние на состав кишечной микробиоты [4]. Первичные воспалительные стимулы вызывают высвобождение в систему кровообращения микробных продуктов и цитокинов, которые могут вызвать микробный дисбиоз и воспалительную реакцию.

Изменения микробиоты кишечника могут быть связаны с изменениями в иммунной системе и предрасположенностью к более серьезным последствиям COVID-19. Наш микробиом меняется с возрастом: в первые несколько лет жизни микробиота малоразнообразна и нестабильна [5], [6]; во взрослом возрасте стабильна и разнообразна, а к пожилому возрасту разнообразие микробиоты уменьшается, а дисбиоз увеличивается, что связывают с когнитивным дефицитом, депрессией и воспалением [7]. Сниженное разнообразие микробиоты — еще один фактор риска заражения COVID-19 для пожилых людей.

Инфекция SARS-CoV-2

Рисунок 3. Инфекция SARS-CoV-2 и ее связи с осью легких—кишечника—мозга и дисбиозом микробиома

Изменение кишечной флоры также связано с ожирением, еще одним фактором риска для тяжелого течения COVID-19 [8], [9]. Жировая ткань может служить резервуаром для распространения SARS-CoV-2 и активации системного иммунитета [10]. Коронавирусная инфекция вызывает изменения в кишечной бактериальной флоре, которые могут повлиять на ось «кишечник—мозг». Таким образом, кишечная флора играет решающую роль в регуляции неврологических функций, таких как депрессия или тревога [11].

Следовательно, режим питания играет значительную роль во время заражения вирусом SARS-CoV-2. Из-за вирусной инфекции иногда начинается дисбиоз, который может быть скомпенсирован компонентами диеты и пробиотиками [12]. Несколько исследований показывают, что оптимальный иммунный ответ зависит от правильного питания [13], [14]. Недоедание может поставить под угрозу иммунитет, тем самым влияя на уязвимость ответа на COVID-19. Потребление достаточного количества белка имеет решающее значение для выработки антител, поддержания ворсинчатой морфологии кишечника и уровня кишечного иммуноглобулина, что улучшает кишечный барьер [15–17]. Таким образом, высококачественные белки являются важным компонентом противовоспалительной диеты, которая включает омега-3 жирные кислоты, витамины С и Е, фитохимические вещества, которые широко присутствуют в продуктах растительного происхождения (фруктах, овощах, орехах, злаках и т.д.) [18–21]. Правильная диета укрепляет иммунную систему и способствует защите организма от тяжелого течения COVID-19.

SARS-CoV-2 и центральная нервная система (ЦНС)

Кроме пищеварительной системы, коронавирусная инфекция (COVID-19) также затрагивает центральную и периферическую нервную систему. Неврологические проявления могут возникать по разным причинам, включая прямое вирусное поражение центральной нервной системы (ЦНС) и иммунноопосредованные процессы. Примеры заболеваний ЦНС при COVID-19 могут включать энцефалит (воспаление головного мозга), менингит и инсульт. В периферической нервной системе COVID-19 ассоциируется с дисфункцией обоняния и вкуса, повреждением мышц и синдромом Гийена—Барре, при котором иммунная система человека поражает собственные периферические нервы.

Коронавирусная инфекция и нервная система

Рисунок 4. Коронавирусная инфекция и нервная система

Ученые Университета Гонконга отметили, что механизмы инфекции SARS-CoV-2 могут быть аналогичны механизмам инфекции SARS-CoV из-за 79,5% сходства последовательностей РНК этих двух коронавирусов [22]. Однако SARS-CoV-2 обладает более мощной способностью к распространению, чем SARS-CoV и MERS-CoV. Причина в том, что SARS-CoV-2 и ACE2 обладают более сильной связывающей способностью [23]. S-белок (спайк-белок) на поверхности коронавируса связывается с ACE2 и прикрепляется к поверхности клетки; затем сериновая протеаза (TMPRSS2) активирует S-белок, что помогает вирусу проникать в нейрон [1]. Так как клетки кровеносных сосудов экспонируют ACE2 в большом количестве, SARS-CoV-2 может атаковать эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах головного мозга через этот рецептор и нарушить гематоэнцефалический барьер (ГЭБ — барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой). Нарушенный ГЭБ может способствовать вторжению вируса в ткани мозга и нейроны и привести к серьезным неврологическим осложнениям [24].

SARS-CoV-2 и система кровообращения

Помимо дыхательных путей, SARS-CoV-2 поражает сердечно-сосудистую систему. Это приводит к высвобождению высокочувствительных сердечных тропонинов (hs-cTnl) — белков, содержащихся в сердце и скелетных мышцах человека. В процессе заражения мембраносвязанный белок ACE2 может расщепляться трансмембранным дезинтегрином ADAM17, высвобождая ACE2 в кровоток. Таким образом, вирус циркулирует в крови зараженного организма. Воспаление сосудистой системы и миокарда может привести к миокардиту, сердечной недостаточности и быстрому ухудшению состояния больного [25].

Сердечно-сосудистое поражение при COVID-19

Рисунок 5. Сердечно-сосудистое поражение при COVID-19

SARS-CoV-2 и мочеполовая система

Инфекция репродуктивной системы требует большего внимания, потому что она не только влияет на нынешнее поколение, но также может распространяться на потомство через поврежденные гаметы. На сегодняшний день несколько исследований подтвердили влияние SARS-CoV-2 как на мужскую, так и на женскую репродуктивную систему [26], [27]. В настоящее время хорошо известен факт, что мужчины более восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2 и у них выше уровень смертности, чем у женщин. Это объясняется тем, что клетки семенного протока и сперматогонии синтезируют много ACE2 [28–30].

Читайте также:  Как быстро отрастить и укрепить ногти

По мнению ученых, SARS-CoV-2 нарушает репродуктивные функции мужчин через несколько механизмов, таких как воспалительные реакции, окислительный стресс и апоптоз [31–33]. Инфекция SARS-CoV-2 приводит к перепроизводству активных форм кислорода, которые могут усиливать внутриклеточные сигнальные пути (NF-κB-TLR). Это приводит к высвобождению цитокинов, что еще больше усиливает воспалительный ответ. К примеру, орхит, вызванный инфекцией SARS-CoV-2, может привести к окислительному стрессу в тканях яичка. Окислительный стресс может вызвать внутриклеточное окислительное повреждение сперматозоидов, что приводит к ухудшению их качества и мужскому бесплодию.

Инфекция SARS-CoV-2 и репродуктивная система

Рисунок 6. Инфекция SARS-CoV-2 и репродуктивная система

Рецепторы ACE2 были также обнаружены в женских яичниках [34], [35]. Можно предположить, что SARS-CoV-2 поражает ткань яичников и клетки гранулезы и таким образом ухудшает функцию яичников и жизнеспособность ооцитов, что может привести к бесплодию или невынашиванию [33]. Недавно ученые (Виванти и др.) сообщили о трансплацентарной передаче вируса от матери, инфицированной COVID-19, новорожденному. Мать была инфицирована в последнем триместре беременности, и гены SARS-CoV-2 были обнаружены в ткани плаценты. Согласно этому отчету, трансплацентарная передача может привести к воспалению плаценты [36]. Однако стоит отметить, что плацента имеет плацентарный барьер, который не смешивает кровь матери и плода, тем самым защищая плод от всех видов материнской инфекции. Невосприимчивые клетки плаценты обладают противовирусными свойствами, которые дополнительно предотвращают проникновение SARS-CoV-2 в клетки ребенка [37].

Вывод

Прочитав эту статью, мы с вами узнали, как вирус поражает не только дыхательную систему, но и другие системы человека. Это осложняет потенциальные клинические проявления и затрудняет лечение случаев COVID-19. Однако биомедицинские исследования могут помочь нам больше узнать о способностях нового коронавируса и о том, как с ним бороться, чтобы определить важные ориентиры для дальнейших исследований, диагностики и лечения. Также стоит всегда помнить, что соблюдая правильную диету и карантинные меры, мы снижаем риски заражения и ухудшения состояния здоровья во время COVID-19. Ведь вирус не всегда может вызвать вышеуказанные осложнения, если мы будем правильно заботиться о своем здоровье.

2019-nCoV: очередной коронованный убийца?

Новость

По оценкам ученых из Имперского колледжа Лондона, вспышка коронавируса в Китае, возможно, уже заразила несколько тысяч людей

Автор
Редакторы

Если вы заглядывали в новостную ленту в последние дни, вряд ли от вас ускользнули тревожные сообщения о распространении нового коронавируса 2019-nCoV. «Биомолекула» расскажет, что ученые уже выяснили о нем и каково находиться в китайском Ухане — эпицентре заражения.

Уважаемые читатели!

Первая версия этой статьи написана в конце января. После в некоторые главы мы добавили новые сведения (при этом в заголовках указали дату обновления).

Смотрите также регулярно обновляемую «Хронику распространения SARS-CoV-2».

«Родственники мужа живут всего в пяти минутах от нас, но сейчас, несмотря на Новый год , мы решили не рисковать и не навещать друг друга. Я уже четыре дня не выходила на улицу. Оставаться дома — это самая разумная вещь, которую мы можем сделать для себя и для других, — рассказывает в интервью «Биомолекуле» жительница Уханя (Китай), которая пожелала остаться анонимной. — Думаю, если я продолжу оставаться дома, то со мной все будет хорошо».

В Китае сейчас отмечают Новый год по лунному календарю, другое название кторого — «Праздник весны». В это время (до, во время и после Нового года, суммарно около 40 дней) китайцы путешествуют по миру, так как традиционно в период Нового года принято навещать родственников. Это явление получило название «Чуньюнь» (Chunyun) и считается самой массовой миграцией людей в современном мире. Конечно, что-либо «лучшее» для распространения вируса представить трудно.

Причина, по которой нашей собеседнице приходится оставаться дома, — вирус, который ученые предварительно назвали 2019-nCoV. Источником вируса признали рынок морепродуктов в Ухане, одном из самых крупных городов центрального Китая и столице провинции Хубэй, чье население составляет более 11 миллионов человек (рис. 1). 21 января власти Китая закрыли в него въезд, и неизвестно, когда запрет на поездки будет снят. Ограничения транспорта на момент написания статьи введены в 14 городах Китая, а празднования Нового года по лунному календарю в Пекине отменены.

Ухань закрыт на карантин

Рисунок 1а. 11-миллионный Ухань, один из самых крупных городов центрального Китая и столица провинции Хубэй, закрыт на карантин

Ухань закрыт на карантин

Рисунок 1б. 11-миллионный Ухань, один из самых крупных городов центрального Китая и столица провинции Хубэй, закрыт на карантин

Ухань закрыт на карантин

Рисунок 1в. 11-миллионный Ухань, один из самых крупных городов центрального Китая и столица провинции Хубэй, закрыт на карантин

Досмотр прибывающих пассажиров в международном аэропорте Куала-Лумпур

Рисунок 1г. Досмотр прибывающих пассажиров в международном аэропорте Куала-Лумпур

Карантин подобного масштаба — это экстраординарное событие, однако сможет ли он эффективно остановить распространение вируса, учитывая сегодняшнюю скорость и свободу передвижения по планете — не ясно.

2019-nCoV — что мы знаем сегодня (11 марта 2020 г.)

Сразу оговоримся: о новом вирусе пока известно мало, поскольку анализ и интерпретация результатов требуют времени. Однако уже выяснено, что 2019-nCoV (рис. 2а–в) относится к коронавирусам: в это семейство входят и широко распространенные вирусы, вызывающие легкие респираторные симптомы, и такие опасные вирусы как SARS-CoV и MERS-CoV (подробнее о них ниже). Свое название они получили за форму расположения шипиков на поверхности: кажется, что вирус окружен короной.

Визуализация 2019-nCoV

Рисунок 2а. Визуализация 2019-nCoV с помощью трансмиссионной электронной микроскопии: изолированные частицы вируса (слева) и вирус в клетках дыхательных путей человека (справа; отмечен стрелками)

Вирус 2019-nCoV

Рисунок 2б. Ещё одна фотография с помощью трансмиссионной электронной микроскопии. Сделана в феврале 2020 года.

Вирус 2019-nCoV

Рисунок 2в. Вирус 2019-nCoV, взятый у пациента из США. Частицы вируса окрашены оранжевым цветом, клетки — сиреневым. Фотография сделана с помощью сканирующей электронной микроскопии в феврале 2020 года.

Сейчас идет разработка лекарств, которые ингибируют заражение на разных стадиях цикла репликации вируса, и вакцин от SARS-CoV/MERS-CoV. Однако пока специфических препаратов от коронавирусов нет, и лечение заключается в поддерживающей терапии, назначенной по состоянию пациента [2].

Биологический экскурс в жизнь коронавирусов

Коронавирусы представляют собой сферические частицы диаметром 100–160 нм и содержат (+)ssRNA (кодирующую одноцепочечную РНК) размером более 27 т.п.н. Две трети генома с 5′-конца кодируют белок pp1ab, который расщепляется на 16 неструктурных белков, участвующих в транскрипции и репликации генома. 3′-конец кодирует структурные белки (рис. 3а и б) [3].

Строение и генетический цикл коронавируса

Рисунок 3а. Строение и генетический цикл коронавируса. Слева: общий вид. Справа: схема репликации.

Жизненный цикл коронавируса SARS-CoV

Рисунок 3б. Жизненный цикл коронавируса SARS-CoV

Семейство Coronaviridae разделяют на основе анализа филогенетических связей на четыре рода: α, β, γ и δ. Первые два инфицируют только млекопитающих. Остальные поражают птиц, но некоторые из них также могут заражать млекопитающих. α- и β-коронавирусы обычно вызывают респираторные заболевания у людей и гастроэнтерит у животных [4].

Точный механизм повреждения легких и причины болезни у человека остаются до конца не изученными. Известно, что, например, SARS-CoV преимущественно поражает эпителиальные клетки легких. Вирус способен проникать в макрофаги и дендритные клетки, но приводит только к абортивному заражению (то есть новые вирионы при таком заражении не образуются). Тем не менее инфекция этих типов клеток может иметь большое значение для развития провоспалительных процессов [5].

До вспышки SARS-CoV 2002–2003 годов считалось, что у людей коронавирусы вызывают только легкие респираторные инфекции [5].

Что еще известно о самом вирусе 2019-nCoV? Очень мало. Вирус может передаваться от человека к человеку воздушно-капельным путем (сначала исследователи решили, что вирус распространяется только через мясо, которое продавали на рынке в Ухане, но, к сожалению, эта надежда не оправдалась). ВОЗ подтвердила, что в Ухане идентифицированы случаи заражения четвертого поколения (то есть когда первый человек заражает второго, второй третьего, а третий четвертого), а за пределами Уханя — второго поколения.

Даже источник вируса пока определить не удалось: очевидно только, что это мясо дикого животного (подробнее об этом ниже). Одно из предположений, выдвинутое китайскими учеными, — что природным резервуаром для вируса являются змеи [6], однако оно уже получило множественную критику от коллег.

Читайте также:  Как правильно пить воду. Советуют эксперты

Центры по контролю и профилактике заболеваний выпустили руководство для медицинских работников по идентификации симптомов коронавируса 2019-nCoV. В нем идет речь о лихорадке и о таких симптомах заболевания нижних дыхательных путей как кашель и затрудненное дыхание.

Результаты анализа различных геномов вируса (например, GenBank: MN908947.3) показали, что он довольно близок к SARS-CoV, однако сделать однозначные выводы, насколько схожи клинические картины заболевания у этих двух вирусов, по этой информации нельзя [7].

В феврале 2020 года Калифорнийский университет в Санта-Круз (UCSC) опубликовал в интернете геном вируса 2019-nCoV (рис. 4).

Геном вируса 2019-nCoV и кодируемые им белки

Рисунок 4. Геном вируса 2019-nCoV и кодируемые им белки. Белки pp1ab и pp1a — неструктурные, продукты их расщепления участвуют в транскрипции и трансляции вирусного генома. S — белок Spike. E — белок оболочки. M — белок мембраны. N — белки нуклеокапсида.

Уже известно, что 2019-nCoV взаимодействует с клетками посредством белков Spike (тех самых «шипов» на его поверхности), которые состоят из четырех компонентов: регионов S1 и S2, составляющих эктодомен, трансмембранного якоря и короткого внутрикапсидного хвоста (рис. 5а). Именно домен RBD региона S1 связывается с клеточным рецептором ACE2 (рис. 5б). По аминокислотному составу белку Spike 2019-nCoV наиболее близок белок SARS-CoV — сходство 76,47%.

Строение белка Spike

Рисунок 5а. Строение белка Spike. а — Вид сбоку. б — Вид сверху. в — Вид сверху при взаимодействии с клеточным рецептором.

Взаимодействие клеточного рецептора ACE2 с эктодоменом белка Spike

Рисунок 5б. Взаимодействие клеточного рецептора ACE2 с доменом RBD белка Spike. Слева: сравнение последовательностей белка у 2019-nCoV и SARS-CoV.

Коронавирусы человека

Первый коронавирус человека описан в 1960-х годах. Сегодня известно семь коронавирусов, которые заражают человека и поражают его дыхательный тракт [2].

Менее опасные и широко распространенные 229E, NL63, OC43 и HKU1 обычно вызывают только легкие заболевания верхних дыхательных путей, похожие на ОРВИ. MERS-CoV, SARS-CoV и, видимо, новый 2019-nCoV вызывают более серьезные состояния вплоть до тяжелого острого респираторного синдрома (SARS). Особую опасность коронавирусы представляют для людей с ослабленной иммунной системой, в частности для новорожденных, детей и пожилых [8].

Эпидемии SARS-CoV и MERS-CoV

Электронно-микроскопическое изображение SARS-CoV

Рисунок 6. Электронно-микроскопическое изображение SARS-CoV в цитоплазме зараженной клетки

SARS-CoV (рис. 6), вызывающий тяжелый острый респираторный синдром (Severe acute respiratory syndrome), или «пурпурную смерть», впервые выявлен в Китае в ноябре 2002 года. Эпидемия 2002–2003 годов захватила более 8 тысяч людей, и 774 случая оказались смертельными. С 2004 года не было зарегистрировано новых случаев заражения.

Если вы интересуетесь эпидемиологией, обязательно почитайте про героического итальянского врача Карло Урбани, который, возможно, спас миллионы людей от болезни.

MERS-CoV, вызывающий Ближневосточный респираторный синдром (Middle East respiratory syndrome), идентифицирован в Саудовской Аравии в 2012 году. Последняя крупная вспышка заболевания произошла в Республике Корея в 2015 году, куда вирус завезли с Ближнего Востока — из Кувейта. Число погибших составило 33 человека благодаря оперативным действиям южнокорейского правительства.

Коронавирусы человека относятся к зоонозным, то есть передаются человеку от животных. Такая ситуация не является чем-то редким. «Биомолекула», например, подробно писала об одной из самых громких эпидемий вируса гриппа, полученного от диких птиц, — об «испанке», унесшей жизни 50 миллионов человек [10]. Возможно, человечеству предстоит открыть еще миллионы вирусов, которые переносятся животными и еще не попали в организм человека [11].

Природным резервуаром многих коронавирусов считаются летучие мыши, а от них уже заражаются другие животные (рис. 7). Так, человек, предположительно, получил MERS-CoV от верблюдов — носителей вируса. Предыдущие вспышки тяжелого острого респираторного синдрома, вызванного коронавирусом SARS-CoV, также были вызваны передачей возбудителя человеку от животного: вероятно, через мясо циветы, куда тот попал от летучих мышей.

Источники заражения коронавирусами людей

Рисунок 7. Источники заражения коронавирусами людей: природные резервуары коронавирусов и их переносчики

Так что неудивительно, что местом, откуда начал распространяться вирус, стал рынок (Huanan Seafood Wholesale Market) в Ухане, на котором продавались морепродукты и живые дикие животные для последующего употребления в пищу (рис. 8). Портал Channel New Asia указывает, что в прайс-листе рынка 112 позиций, среди которых — волки, циветы, лисы, крокодилы и змеи.

Рынок в Ухане

Рисунок 8. Рынок в Ухане, который стал источником распространения нового вируса

При этом данный рынок нельзя назвать популярным местом у жителей города. «Обычные жители ходят за продуктами в крупные сетевые супермаркеты, такие как Walmart или Carrefour. Рынок морепродуктов же привлекает только тех, кто специализируется на покупке диких животных», — рассказывает «Биомолекуле» жительница Уханя.

Сегодняшняя ситуация (24 января 2020 г.)

22–23 января прошло экстренное совещание, созванное Генеральным директором ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), где обсуждалось, стóит ли присваивать вспышке заболевания статус «Чрезвычайной ситуации в области общественного здравоохранения, имеющей международное значение» (Public Health Emergency of International Concern, PHEIC). Пока что принято решение этого не делать.

По оценкам экспертов из Имперского колледжа Лондона (Imperial College London), которые учитывают инкубационный период, задержки в диагностике, неполноту информации и другие факторы, к 18 января симптомы заражения должны были проявиться в среднем у 4000 людей [12].

Смертность внутри Китая пока составляет около 3–4%, однако многие зараженные сейчас находятся в тяжелом состоянии [1]. Тем не менее очевидно, что в подавляющем большинстве случаев инфекция не приведет к опасному для жизни состоянию. «Это означает, что мы должны продолжать внимательно следить за ситуацией, а не паниковать», — говорит журналу Science Адам Камрадт-Скотт (Adam Kamradt-Scott), специалист по инфекционным заболеваниям в Университете Сиднея [13].

Жители Уханя

Рисунок 9. Жители Уханя

ВОЗ уже опубликовала рекомендации по защите от заражения на своем сайте. В целом они сводятся к стандартным процедурам мытья рук, избегания контакта с зараженными людьми и настоятельной рекомендации обращаться к врачу при появлении симптомов заболевания.

Этой стратегии следуют и жители Уханя, отрезанного от остального мира. «У сотрудников компании, где я работаю, есть общая группа в WeChat [китайская программа для обмена сообщениями, фотографиями, голосовыми сообщениями, которую можно назвать главной китайской соцсетью. — прим. автора], — поделилась с «Биомолекулой» жительница Уханя. — Каждый человек ежедневно обязан сообщать о состоянии своего здоровья, написав туда сообщение».

«Мне кажется, что я волнуюсь гораздо больше мамы, — говорит ее дочь, которая сейчас находится в Лондоне, — поскольку мне тяжело осознавать, что неизвестно, когда мы сможем встретиться. Пока что она дома только четыре дня, но сколько это продлится?»

P.S. На 15 марта домашний карантин в Ухане все еще продолжается. Жительница Уханя и ее муж не покидали дом уже более полутора месяцев.

Инфекция 2019-nCoV: симптомы, профилактика и лечение

Вирус передается воздушно-капельным путем (при кашле, чихании, разговоре), воздушно-пылевым, контактным и фекально-оральным. Факторы передачи: воздух, пищевые продукты и предметы обихода, контаминированные 2019-nCoV.

Инкубационный период — 2–14 суток.

Подозревать инфекцию новым коронавирусом можно, если человек:

  • имеет симптомы ОРВИ, бронхита или пневмонии;
  • за последние 14 дней побывал в странах, где сейчас вспышка заболевания, контактировал с побывавшими там или контактировал с зараженными вирусом 2019-nCoV.

Определить наличие вируса возможно с помощью ПЦР.

Симптомы инфекции 2019-nCoV

  • повышенная температура тела (90% случаев);
  • кашель (80%);
  • одышка (55%);
  • миалгия и утомляемость (44%).

Заболевание может сопровождаться сепсисом.

Наиболее тяжелые формы развиваются у пациентов старше 60 лет.

Лечение инфекции 2019-nCoV

Специфического лечения пока нет.

ВОЗ рекомендует применение рибавирина (противовирусного препарата против гепатита С и гемморагических лихорадок) и интерферона β-1b. Они могут неспецифически подавлять размножение вируса и улучшать течение заболевания.

Пациентам с пневмонией следует вводить антимикробные препараты. При сепсисе — гидрокортизон.

Симптоматическое лечение инфекции 2019-nCoV

  • прием жаропонижающих средств (при температуре выше 38–38,5 °C);
  • обильное питьё (2,5–3,5 л в сутки и более);
  • купирование ринита (в основном промывание носа солевыми растворами);
  • терапия бронхита (прием муколитических и бронхолитических средств).

Профилактика инфекции 2019-nCoV

  • ношение маски при контакте с больными (не обычной марлевой, а специальной с зажимом для носа, например);
  • ношение специальных очков при контакте с больными;
  • мытье рук;
  • тщательное мытье овощей и фруктов перед употреблением.

Доктор Комаровский о коронавирусе 2019-nCoV (31.01.2020)

Видео 1. В этом ролике Евгений Комаровский рассказывает о статистике заболеваемости, новой больнице в Китае, профилактике инфекции и многом другом. Как всегда, кратко, чётко и метко.

Вы пропустили