Коронавирус sars-cov-2 и новая коронавирусная инфекция: характеристика, признаки и течение, диагностика, лечение, профилактика

История изучения

Откуда появился коронавирус

К наиболее опасным для человека коронавирусам относятся:

• SARS-CoV (ТОРС) – тяжелый острый респираторный синдром, который впервые выявлен в 2002 г. в Китае. Природным резервуаром этого коронавируса являются летучие мыши (промежуточным хозяином могут быть мелкие млекопитающие, например, циветты). Случаи заболевания зарегистрированы в 29 странах (8437 случаев), летальность составляет 9,6%.
• MERS-CoV (коронавирус ближневосточного респираторного синдрома) – зоонозное заболевание, природным резервуаром для которого являются летучие мыши, а промежуточным хозяином – одногорбые верблюды. От человека к человеку передается при тесном контакте. Впервые выявлен в 2012 г. на Аравийском полуострове, зарегистрирован в 27 странах мира. Количество больных на 2019 г. составляет около 2500 случаев, летальность – 34,4%.
• SARS-CoV-2 (COVID-19), возбудителем которого стал новый штамм коронавируса. Природным резервуаром этого штамма в настоящее время считают летучих мышей, поскольку его РНК на 90% совпадает с коронавирусом, выявленным у летучих мышей. Промежуточный хозяин в настоящее время неизвестен. Генетическая последовательность нового коронавируса на 79% совпадает с генетической последовательностью вируса SARS-CoV. От человека к человеку передается воздушно-капельным путем, отличается длительным инкубационным периодом (1-14 дней), высокой контагиозностью (один больной может заразить от 2 до 4 человек) и возможностью бессимптомного носительства. Обнаруженный в конце декабря 2019 г. в китайской провинции Ухань COVID-19 быстро распространился по миру несмотря на карантинные меры, и уже 11 марта 2020 г. ВОЗ объявил, что новое заболевание приобрело характер пандемии. Количество больных по странам и смертность от коронавируса показывает статистика в реальном времени.

Этапы жизненного цикла вируса SARS-CoV-2

Для коронавирусов характерен продуктивный тип взаимодействия с клетками-мишенями организма (появляется новое поколение вирионов, инфицированная клетка погибает). Попавший в организм коронавирус последовательно проходит стадии жизненного цикла:

1. Начальный контакт вируса и клетки в результате случайного столкновения и рецепторную адсорбцию, в процессе которой коронавирус прикрепляется к поверхности клетки. Адсорбция состоит из двух фаз – неспецифической и высокоспецифической. Неспецифическая фаза характерна для вирусов разного вида и связана с электростатическим взаимодействием разнозаряженных групп на поверхности вируса (аминные группы с зарядом +) и клетки (карбоксильные, сульфатные и фосфатные группы с зарядом -). Специфическая фаза основана на комплементарности рецепторов клетки и «узнающих» эти рецепторы химических соединений в составе биомолекулы вирусов (лиганды). Специфический клеточный рецептор определяет внутриклеточный транспорт вирусной частицы, ее доставку в цитоплазму или ядро, где вирус может запустить инфекционный процесс (прикрепление вируса к неспецифическим рецепторам возникновение инфекции не вызывает). Узнающие специфический клеточный рецептор белки на поверхности вируса называют прикрепительными белками. Для SARS-CoV-2 клеточным рецептором согласно исследованиям 2020 г. является ангиотензинпревращающий фермент 2 (АПФ2 или angiotensin-converting enzime АСЕ2), который оказывает расслабляющее влияние на стенки кровеносных сосудов. При точечном взаимодействии вирусного белка с липидами клеточной мембраны происходит слияние липопротеидной оболочки вируса и мембраны клетки.
2. Проникновение нуклеокапсида в цитоплазму клетки-хозяина, где SARS-CoV-2 использует свою РНК в качестве матричной РНК для синтеза двух протяженных полипротеинов pp1a (2000 аминокислотных остатков) и pp1ab (7000 аминокислотных остатков). Эти полипротеины, которые существуют в виде 16 не входящих в состав нуклеокапсида белков, регулируют дальнейшее размножение вируса.
3. Депротеинизация («раздевание») вируса в специализированном участке клетки (в цитоплазме), при которой в результате последовательных реакций удаляются защитные вирусные оболочки и освобождается внутренний компонент – нуклеокапсид.
4. У коронавирусов акт транскрипции для синтеза вирусспецифических белков отсутствует, генетическая информация передается по самой простой формуле: РНК → белок.
5. Трансляция (реализация генетической информации), при которой в рибосомах клетки на матрице мРНК синтезируется вирусспецифический белок. Рибосома узнает мРНК благодаря кэп-структуре на 5′-конце, потом скользит к 3′-концу и достигает инициаторного кодона. С этого кодона начинается трансляция, после чего к растущей полипептидной цепи присоединяются новые аминокислоты. Трансляция прекращается при достижении рибосомой терминирующего кодона в составе мРНК, после чего полипептидная цепь освобождается. Каждая PHК использует для трансляции группу рибосом, которая называются полирибосомой или полисомой (включает от 4 до 20 и более рибосом). К важнейшим неструктурным белкам относится РНК-зависимая РНК-полимераза, синтезирующая на вирионной РНК комплиментарную нить –РНК. Эта комплиментарная нить служит матрицей для синтеза геномных РНК, которые входят в дочерние вирионы.
6. Формирование дочерних вирионов в эндоплазматическом ретикулуме – внутриклеточном органоиде эукариотической клетки (является разветвленной системой из пузырьков, уплощенных полостей и канальцев, которые окружены мембраной).
7. Выход вирионов из инфицированной клетки путем экзоцитоза – клеточного процесса, при котором мембранные внутриклеточные пузырьки сливаются с внешней мембраной клетки и их содержимое выделяется наружу.

Тяжелый острый респираторный синдром

Вирус: SARS-CoVВспышка заболевания: провинция Гуандун, КитайКоличество заболевших: 8098 человекКоличество умерших: 774 человека

Эпидемия ТОРС или атипичной пневмонии, вызванной бетакоронавирусом SARS-CoV, началась в ноябре 2002 г. в китайской провинции Гуандун и является первым случаем масштабного распространения коронавирусной инфекции. В течение нескольких месяцев эпидемия быстро распространилась по территории Китая, а также охватила Вьетнам, Сингапур, Таиланд, Новую Зеландию и другие страны, в т.ч. США и Россию (1 случай в г. Благовещенск, Амурская область).

Источник инфекции

Природным резервуаром вируса SARS-CoV являются подковоносные летучие мыши, а источником вируса для человека считаются гималайские циветы, мясо которых употребляют в пищу в некоторых провинциях КНР.

Как передается инфекция

Вирус SARS-CoV передается преимущественно воздушно-капельным путем при близком контакте (1 м) с больным человеком. Также возможен капельно-контактный механизм заражения через поверхности, загрязненные физиологическими выделениями дыхательных путей больного. Особенно заразным периодом является 2-я неделя заболевания. При этом случаев передачи вируса SARS-CoV в инкубационном периоде, в отличие от COVID-19, зафиксировано не было.

Симптомы заболевания

Заболевание начинается остро и характеризуется следующими симптомами:

• повышение температуры тела (>37.5 °C)
• общая слабость
• мышечные боли
• сухой кашель
• диарея, боли в животе (в конце первой – начале второй недели).

К сожалению, более чем в 25% случаев стремительно развивается атипичная пневмония, не поддающаяся лечению антибиотиками и приводящая к развитию тяжелой дыхательной недостаточности и смерти.

Как протекала эпидемия

Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) была проинформирован о новой опасной инфекции только спустя несколько месяцев после вспышки заболевания – в феврале 20003 г. В марте ВОЗ опубликовала первые предупреждения о распространении коронавирусной инфекции и необходимости контроля путешественников, прибывающих из стран с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой. Позднее были введены ограничительные меры по посещению некоторых стран Азии.

Важно отметить, что до марта 2003 года врачи боролись с атипичной пневмонией неизвестного происхождения – установить возбудителя заболевания удалось лишь 15 марта 2003 г. Отсутствие информации о возбудителе и высокая степень заразности вируса привели к необычайно высокому уровню заболеваемости среди медицинских работников – около 21%

Лечение и профилактика

Специфического лечения ТОРС не существует. Во время эпидемии больные получали лишь симптоматическую терапию (парацетамол, поддержание водного баланса и др.) и поддерживающую терапию (ИВЛ) при развитии дыхательной недостаточности.

Вакцина от вируса SARS-CoV так и не была разработана, клинические исследования иммунных препаратов были приостановлены в 2006 г. связи с отсутствием новых случаев заболевания.

Профилактика

Профилактика коронавируса 2019-nCoV (SARS-CoV-2), рекомендованная Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) включает в себя:

• Соблюдение правил личной гигиены – обязательно мыть руки мылом и тщательно обрабатывать спиртовыми или иными дезинфицирующими средствами.
• Немытыми руками не трогайте свои глаза, нос, не касайтесь губ, и тем более рта;
• Избегайте тесного контакта с людьми, у которых присутствуют признаки ОРВИ – кашель, чиханье, лихорадка и прочие.
• Избегайте мест большого скопления людей, массовых мероприятий.
• Чтобы не заразить других людей, при чиханье или кашле прикрывайте рот или нос салфеткой или согнутым в локте местом, после чего руки все-равно не забудьте помыть. Помните, чиханье и кашель являются защитными механизмами организма от инородных веществ, с помощью которых тело как-бы очищается.
• При появлении первых признаков ОРЗ обратитесь к врачу за консультацией, ведь если Вы и подцепили инфекцию, своевременные выявление и терапия минимизирует риск осложнений болезни.
• Мясные продукты и яйца хорошо обрабатывайте термическим способом.
• Откажитесь от употребления в пищу «лакомств» жителей Китая – змей, летучих мышей, псов и т.д.;
• В жилом помещении и на работе не забывайте проводить влажную уборку с применением дезинфицирующих средств, хотя бы 2 раза в неделю.
• Укрепляйте свой организм дополнительным приемом витаминов и макро- микроэлементов (витаминно-минеральные комплексы), особенно в зимне-весенний период.

Все меры профилактики коронавируса от ВОЗ, Минздрава и других медучреждений (список пополняется)

Обратите внимание на то, что использование обычных бумажных масок не гарантирует безопасность от коронавирусных инфекций, поскольку они способны перемещаться в воздухе и проникать в дыхательные пути через щели, между маской и кожей

Вакцинация

Еще в начале 2020 года ученые по всему миру заявляли, что прививка от коронавируса выйдет в мир не ранее весны-лета 2021 года. Однако, повышенный спрос и активное участие в разработке вакцины от COVID-19 многими странами привело к запуску вакцинации населения некоторых стран уже в этом, 2020 года.

По состоянию на конец 2020 года уже получили разрешение на использование следующие виды вакцины от коронавируса SARS-CoV-2:

• Pfizer/BioNTech — совместная разработка двух компаний Pfizer (США) и BioNTech (Германия). Требуется 2х кратное введение вакцины. Согласно разработчикам, эффективность по отношению к SARS-CoV-2 достигает 90%. Относится к новым вакцинам mRNA, основывается на фрагменте генетического кода вирусно инфекции.
• Moderna — разработана американской фармацевтической компанией. Требуется 2х кратное введение вакцины. Согласно разработчикам, эффективность по отношению к SARS-CoV-2 достигает 94%.

Характеристики и структура SARS-CoV-2

Вирион коронавируса SARS-CoV-2, как и большинство других Coronaviridae имеет шарообразную форму, с нуклеокапсидом и РНК внутри, а снаружи покрытым жировой (липидной) оболочкой. Длина РНК составляет до 30 000 нуклеотидов в последовательности, где также присутствуют нетранслируемые участки длиной 281 и 325 нуклеотида. Из липидной оболочки выступают булавовидные пепломеры гликопротеин S, гемагглютинин-эстераза (НЕ), белки М, Е.

Устойчивость во внешней среде

Согласно исследованиям2 итальянских ученых Filippo Ansaldi, P Morelli и прочих, капсид коронавируса (SARS-CoV), как и вируса группы А (Influenza A virus) повреждается при контакте с этанолом (70%), хлоргексидином (1%), гипохлоритом натрия (0,01%), что препятствует его дальнейшей репликации.

Другие дезинфекторы, которые убивают коронавирус в течение 1 минуты — этанол (80% и более), изопропанол (45%), н-пропанол (30%), мезетрония этилсульфат (0,2%).

Вирус разрушается на поверхности в случае воздействия на него температуры +33 °С в течение 16 часов, или +56 °С, в течение 10 минут.

Также инфекция разрушается при воздействии ультрафиолетовых лучей в течение 2-15 минут, это в случае обработки поверхности УФ-облучением от кварцевых ламп.

В воде коронавирусы способны сохранять свою активность в течение 9 суток. Столько же времени инфекция живет при комнатной температуре (около 22 °С) на следующих поверхностях — пластик, металл, стекло, бумага.

При охлаждении до +4 °С, особенно на фоне высокой влажности или замораживании температурой в −70 °С — в течение нескольких лет.

Общие сведения

Симптомы коронавируса SARS-CoV-2 (клинические проявления коронавирусной инфекции COVID-2019)

Коронавирус  SARS-CoV-2 проявляется симптомами острого респираторного заболевания разной степени выраженности. Тяжелое течение демонстрирует примерно пятая часть всех заболевших. Симптоматика не имеет специфики, и заболевание протекает подобно другим ОРВИ с признаками интоксикации и поражения дыхательных путей.

Среди заболевших преобладают люди зрелого и пожилого возраста. Мужчины и женщины болеют одинаково часто. Факторами риска тяжелого течения коронавирусной инфекции считают наличие сопутствующих заболеваний (сахарный диабет, ревматическая патология, иммунодефициты, хронические заболевания легких — астма, эмфизема и т. д.), пожилой возраст, запоздалая диагностика и госпитализация пациента в уже развернутой стадии инфекции.

Симптомы коронавирусной инфекции COVID-2019 включают:

• лихорадку до 39 градусов и выше, особенно, при тяжелом течении заболевания;
• сухой или малопродуктивный кашель;
• одышку — диагностируется как минимум у трети пациентов;
• слабость, быструю утомляемость, боли в мышцах и костях, головную боль;
• дискомфорт в грудной клетке, ощущение скованности, заложенности;
• диарею (редко).

несколько различных клинических форм заболевания:

1. ОРВИ легкой степени выраженности (прогноз благоприятный);
2. Острая вирусная пневмония без дыхательной недостаточности;
3. Воспаление легких с острой дыхательной недостаточностью;
4. Респираторный дистресс-синдром с выраженными расстройствами дыхания, тяжелой гипоксией;
5. Сепсис;
6. Септический шок.

Стоит отметить, что в большинстве случаев коронавирусная инфекция протекает в легкой или умеренно выраженной степени тяжести, однако у тех заболевших, которых потребовалось госпитализировать, диагностируют коронавирусную пневмонию, а в трети случаев она переходит в дистресс-синдром.

По мере утяжеления течения заболевания в воспалительный процесс вовлекаются не только трахея и бронхи, но и легочная паренхима, в которой можно выявить двусторонние рассеянные очаги воспалительной инфильтрации, увеличивающиеся в объеме. Нарастает интоксикация и одышка, возможна спутанность сознания.

Повреждение тканей дыхательной системы и циркуляция вирусных частиц способствуют выбросу цитокинов, которые, в свою очередь, сами повреждают альвеолярный эпителий и сосудистые стенки. Результатом чрезмерных иммунных реакций становится респираторный дистресс-синдром, который проявляется острой дыхательной недостаточностью.

В стадии септического шока резко падает артериальное давление, нарушается сердечная деятельность и циркуляция крови по сосудам. Присоединяется нарушение свертывания крови в виде ДВС-синдрома с кровоизлияниями, кровотечениями, блокадой микроциркуляторного русла микротромбами. Смерть наступает на фоне острой дыхательной недостаточности, шока, остановки сердца, некротических изменений во внутренних органах.

Механизмы пневмонии, вызванной SARS-CoV-2

Патогенетический механизм, вызывающий пневмонию, кажется особенно сложным. Клинические и доклинические исследования должны будут объяснить многие аспекты, лежащие в основе конкретных клинических проявлений болезни. Доступные к настоящему времени данные, по-видимому, указывают на то, что вирусная инфекция способна вызывать чрезмерную иммунную реакцию у хозяина. В некоторых случаях имеет место реакция, которую в целом называют «цитокиновым штормом». Эффект – обширное повреждение тканей с дисфункциональной коагуляцией. 

Совсем недавно итальянские исследователи для обозначения вирусного поражения легких, связанного с воспалительной реакцией и микрососудистым тромбозом легких, ввели термин MicroCLOTS (микрососудистый COVID-19 легочный синдром обструктивного тромбо-воспалительного синдрома). Хотя в патогенный каскад болезни вовлечены некоторые цитокины, такие, как фактор некроза опухоли α (TNF-α), IL-1β, IL-8, IL-12, интерферон-гамма-индуцибельный белок (IP10), воспалительный белок макрофагов 1A (MIP1A) и хемоаттрактантный белок моноцитов 1 (MCP1), главным действующим лицом этой бури является интерлейкин 6 (IL-6). 

Микрососудистый тромбоз легких

IL-6 производится в основном активированными лейкоцитами и действует на большое количество клеток и тканей:

• Способствует дифференцировке В-лимфоцитов;
• Способствует росту одних категорий клеток и подавляет рост других;
• Стимулирует выработку белков острой фазы;
• Играет важную роль в терморегуляции, поддержании состояния костей и функциональности центральной нервной системы. 

Хотя основную роль для IL-6 играет провоспалительный процесс, он также может оказывать противовоспалительное действие. В свою очередь, IL-6 увеличивается при воспалительных заболеваниях, инфекциях, аутоиммунных нарушениях, сердечно-сосудистых заболеваниях и некоторых типах рака. Он также участвует в патогенезе синдрома высвобождения цитокинов (CRS), который представляет собой острый системный воспалительный синдром, характеризующийся лихорадкой и полиорганной дисфункцией. 

Ил-6 – не единственный главный герой. Было доказано, например, что связывание SARS-CoV-2 с толл-подобным рецептором (TLR) индуцирует высвобождение про-IL-1β, который расщепляется на активный зрелый IL-1β, опосредующий воспаление легких, до фиброза. Он также участвует в патогенезе синдрома высвобождения цитокинов (CRS), который представляет собой острый системный воспалительный синдром, характеризующийся лихорадкой и полиорганной дисфункцией.

Жизнеспособность и перенос вне организма

Источник вируса

Прямая трансляция карты распространения коронавируса и случаев заражения / смертей по странам

Стоит отметить, что коронавирусная инфекция — не такая уж редкость и в повседневности. На ее долю приходится около 12% всех ОРВИ, которые диагностируются у пациентов, нуждающихся в госпитализации,80% людей уже имеют антитела к вирусу, свидетельствующие о встрече с возбудителем в прошлом

структура коронавирусного вириона

Коронавирус SARS-CoV-2 содержит одну цепочку РНК, окруженную оболочкой из белка и липидов. Снаружи возбудитель снабжен своеобразными шипами, образующими подобие короны, с помощью которой он фиксируется на рецепторах мембран клеток-мишеней. Вирусные белковые «шипы» клетка ошибочно принимает за необходимые для ее метаболизма молекулы и связывается с ними, позволяя вирусу беспрепятственно ввести в клетку свою РНК.

Описанный механизм прослеживается не только у нового коронавируса, но и у других возбудителей этого семейства, вызывавших тяжелые респираторные нарушения ранее. Так, коронавирус атипичной пневмонии и нынешний фиксируются к одному и тому же рецептору клеточной мембраны. Новый вирус, в отличие от своего «собрата», отличается более высокой заразностью, но при этом смертность от него в разы ниже.

Благодаря своей «короне» вирус становится устойчивым к иммунитету, который расценивает его не как инфекцию, а нужную для обмена молекулу белка и потому не уничтожает. После внедрения РНК пораженная клетка-мишень начинает синтезировать вирусные протеины, обеспечивая стремительное размножение возбудителя. После выхода готового коронавируса из клетки, последняя гибнет.

В клетках человека коронавирус SARS-CoV-2 чувствует себя комфортно и в безопасности от иммунных реакций, однако во внешней среде он быстро погибает. Причина — все та же «корона» из белка, который быстро разрушается от действия кислорода. Устойчивость вирус приобретает при высушивании и хранении при температуре +4 градуса либо при глубокой заморозке. В воде он может прожить 9 суток, но от действия солнечных лучей погибает за четверть часа. Пагубно влияют на него растворители жиров, поверхностно активные обезжиривающие средства, высокая температура и этанол, убивающий коронавирус за полминуты после обработки кожи спиртовым антисептиком.

Вопрос устойчивости нового коронавируса важен не только с позиций лечения и профилактики заражения. Китай имеет обширные торговые связи, отправляя продукцию массового потребления в виде посылок во все уголки мира. В связи с эпидемией, вызванной китайским коронавирусом, было приостановлено авиасообщение с некоторыми областями страны, а также работа почты, что серьезно сказалось на экономике Китая, а в итоге – и мировой.

К счастью, коронавирус не выживает при пересылке чего бы то ни было почтой даже в том случае, если мокрота или слизь из носа при чихании заболевшего будет упакована вместе с товаром герметично. Спустя двое суток живого и заразного вируса в посылке не будет точно, поэтому риск заражения равен нулю, что подтверждает и Всемирная организация здравоохранения.

Общие сведения

Коронавирусы – это обширное семейство РНК-вирусов, которые поражают млекопитающих и характеризуются одноцепочечной последовательностью генетического материала (рибонуклеиновой кислоты, кодирующей генетическую информацию).

В зависимости от научного подхода вирусы считаются:

• внутриклеточными паразитами (паразитология);
• белок-нуклеиновыми комплексами (биохимия);
• мобильными генетическими элементами (молекулярная генетика).

Коронавирусы относятся к царству Vira (неклеточная форма жизни), реалму Ribovira и порядку Nidovirales, представители которого содержат одноцепочечную положительную цепь РНК, а нуклеокапсид окружают белковая мембрана и содержащая липиды (жиры) внешняя оболочка.

Похожая на матричную РНК одноцепочечная положительная РНК ((+)РНК) коронавирусов содержит информацию о первичной структуре белка, и поэтому называется смысловой. Схожесть с матричной РНК позволяет зараженной клетке транслировать (синтезировать) белок при помощи клеточных рибосом без процесса транскрипции (синтеза РНК на участке ДНК, которая является матрицей). Таким образом коронавирусы напрямую используют свой геном для образования различных белков и создания дочерних молекул в клетках хозяина.

Повышенная склонность к мутации РНК-вирусов связана с отсутствием механизма контроля ошибок при создании дочерних молекул и способностью производить миллион этих молекул в течение одного цикла репликации (размножения).

Свое название семейство коронавирусов получило благодаря особенностям строения – все представители семейства обладают шиповидными отростками («короной») и специфическим механизмом проникновения в клетку.

Коронавирусы, к которым относится около 40 видов вирусов, подразделяются на 2 подсемейства:

• Orthocoronavirinae, к которому относятся поражающие человека вирусы MERS-CoV, SARS-CoV и SARS-CoV-2 (род Betacoronavirus). Всего к этому подсемейству относится 4 рода и 38 видов. Заболевания у человека способно вызывать 7 видов коронавирусов этого подсемейства. Большинство из них протекают как легкие или среднетяжелые ОРВИ, но иногда заболевание сопровождается инфекциями нижних дыхательных путей, которые могут привести к летальному исходу (пневмония, которая развивается у пожилых людей, младенцев и пациентов с иммунодефицитом).
• Letovirinae, к которому относится всего один род.