Лабораторные новости

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.

SARS-CoV-2 (2019-nCoV) — симптомы коронавируса

Инкубационный период пневмонии, обусловленной SARS-CoV-2 составляет от 2 до 10 суток, но, в отличие от других видов вирусной инфекции, человек становится заразным еще до появления первых признаков болезни.

Течение болезни у 18% больных тяжелое или критическое, может в течение суток значительно колебаться от одного до другого состояния. Тем не менее, во многих случаях китайский новый коронавирус протекает и в легкой, а иногда даже почти бессимптомной форме.

Первые признаки заражения SARS-CoV-2

• Першение в горле, покашливание;
• Ощущение разбитости, слабость;
• Зуд в носу, чиханье;
• Повышенная и высокая температура тела.

Основные симптомы SARS-CoV-2

• Лихорадка (в 90% случаев), сопровождающаяся ознобом, иногда достаточно сильным;
• Покашливание сменяется сильным сухим или со скудным количеством мокроты кашлем (у 80% пациентов);
• Нарушение дыхательной функции, одышка, которая постепенно увеличивается и находится в пике на 6-8 сутки от момента инфицирования (в 55%);
• Слабость, повышенная утомляемость, боль в мышцах (в 44%);
• Дискомфортные ощущения в грудной клетке, особенно при вдохе (в 20-24%);
• Головная боль, головокружения (8%);
• Отхаркивание кровяной мокроты, иногда с большей частью крови (5%);
• Диарея (3%);
• В единичных случаях присутствуют – чиханье, насморк, боль в горле, бледность кожи.

Причины

Первоисточником инфекции были летучие мыши, однако, на сегодняшний день, главный источник (резервуар) SARS-CoV-2 – инфицированные люди.

Согласно исследований1 группы греческих врачей D.Paraskevis, G.Magiorkinis и прочих, новый коронавирус SARS-CoV-2 на 96,3% генетически схож на коронавирус летучих мышей BatCoV «RaTG13», что наталкивает на первопричину заражения человека.

Заражение коронавирусом SARS-CoV-2 происходит следующими путями:

• Воздушно-капельный (аэрогенный) – переносится с потоками воздуха, особенно если вблизи находится чихающий или кашляющий носитель инфекции. Также, микрокапельки носителя при кашле или чихании могут попадать на разные поверхности, после контакта с которыми здоровый человек может прикоснуться к глазам, рту и другим частям лица и также заболеть;
• Фекально-оральный путь (алиментарный) – инфекция во внешнюю среду попадает из ЖКТ, а после через зараженную воду или продукты вновь в организм человека.
• Контактно-бытовой – заражение происходит при использовании предметов гигиены или личных больного, особенно в случае контакта грязных вещей со слизистыми или открытыми ранами здорового человека.

В группу риска входят:

• Медперсонал;
• Лица, проживающие в плохих санитарных условиях;
• Лица с ослабленным иммунитетом;
• Лица, употребляющие в пищу змей, летучих мышей и других экзотических животных.

Заразность

Контагиозность (заразность) нового китайского коронавируса по отношению к другим вирусным инфекциям составляет:

• R0 Вирусы гриппа Influenzavirus — 1-2;
• R0 Коронавирус SARS-CoV-2 — 3,3-3,5;
• R0 Вирус кори Measles morbillivirus — 12-18.

R0 — базовое репродуктивное число, т.е. количество людей, которых носитель инфекции способен заразить вокруг себя.

Исходя из вышеперечисленных данных можно сделать вывод, что SARS-CoV-2 в 3 раза заразнее гриппа, но в тоже самое время в 4-5 раз менее заражен кори.

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.

Прогноз

Поскольку распространение коронавируса не удалось локализовать и он выявлен практически во всех странах мира, учеными рассматривается три сценария окончания пандемии:

1. Благодаря карантинным мерам все пораженные вирусом страны смогут одновременно остановить распространение заболевания и очаги эпидемии удастся ликвидировать. Учитывая масштабы распространения COVID-19 (интерактивная карта коронавируса) и проблемы с массовым тестированием населения, этот сценарий выглядит маловероятным.
2. Коронавирус пройдет по миру и после эпидемии останется достаточное количество людей с иммунитетом, поэтому в конечном итоге SARS-CoV-2 не сможет найти себе жизнеспособных хозяев (по примеру пандемичного гриппа). Недостатком этого сценария является более высокая заразность коронавируса и более высокая смертность – насколько опасен коронавирус, показывает статистика в реальном времени. Последствием данного сценария будет большое количество жертв и разрушенные системы охраны здоровья.
3. Устранение очагов эпидемии до момента изобретения вакцины от коронавируса и массовая вакцинация. Этот сценарий займет несколько лет, несмотря на рекордные сроки изобретения вариантов вакцин и начала первых клинических испытаний (между определением нуклеотидной последовательности данного коронавируса и началом первых клинических испытаний прошло всего 63 дня). Разработка проверенной вакцины займет по подсчетам ученых от 12 до 18 месяцев, после чего начнется этап изготовления, доставки и введения, что тоже требует времени.

Так как в настоящее время неизвестны сезонность и длительность иммунитета к коронавирусу, прогнозы со временем будут корректироваться.

Морфологические характеристики

Коронавирусы – это одни из самых крупных оболочечных вирусов с размером генома от 27 до 34 тысяч пар оснований, достигают размеров 120-160 нм.

Отличаются округлой изменяющейся формой и сформированными из гликопротеина или триммеров гликопротеина S булавовидными поверхностными отростками от 10 до 25 нм (у SARS-CoV-2 эти отростки составляют 12-15 нм).

Некоторые представители семейства обладают дополнительным поверхностным гликопротеином HE, но у SARS-CoV-2 этот слой отсутствует.

Липидный биослой оболочки коронавируса содержит структурные белки:

• мембраны (трансмембранный белок М);
• оболочки (фосфорилированный белок N);
• гликопротеиновых шипов (S).

Под оболочкой располагается нуклеокапсид (вирион) – полностью сформированная вирусная частица, которая включает в себя нуклеиновую кислоту и внешнюю белковую оболочку (капсид).

Белок N и геномная вирионная РНК формируют сердцевину нуклеокапсида – рибо-нуклеопротеиновый тяж из уложенных по спирали белковых глобул, внутри которого располагается генетический материал коронавируса.

Нуклеокапсид коронавируса обладает высокой стабильностью благодаря наличию кэп-структуры (модифицированных нуклеотидов) на 5-м конце матричной РНК. К 3-му концу матричной РНК (мРНК) присоединены фрагменты мРНК, которые позволяют образовывать различные мРНК одного гена и транспортировать мРНК из ее ядра.

Структурная организация генома коронавируса выглядит как (+)Кэп__________ААА – 5’-Кэп, 3’-полиадениловый трек.

Лечение коронавируса SARS-CoV-2 (2019-nCoV)

Оптимальную схему лечения нового коронавируса SARS-CoV-2 (заболевание COVID-19) врачи различных стран все еще разрабатывают. Некоторые ученые, например в Японии утверждают, что уже нашли сыворотку от данного вируса.

Однако, пока специфические противовирусные препараты разрабатываются, все сходятся во мнении, что прежде всего терапия должна быть направлена на поддержание функций жизненно-важных органов, т.е. применяется симптоматическое лечение.

1. Медикаментозное лечение

Министерство Здравоохранения РФ 03.02.2020 г. опубликовало временные методические рекомендации по лечению вирусной инфекции COVID-19, в которой указаны следующие противовирусные препараты против этого вируса – «Рибавирин», «Лопинавир/Ритонавир», «Рекомбинантный интерферон бета-1b».

Для контроля за температурой тела- если она повышается до критических отметок (40 °С и выше) или не проходит в течение нескольких дней, держась на уровне 38,5 °С у взрослых и 38 °С у детей, применяются жаропонижающие лекарства — «Парацетамол».

В начале вспышки болезни применяли лекарства из группы нестероидные противовоспалительные препараты (НПВС) – «Ибупрофен», «Нурофен», «Нимесил» и прочие, однако от них выявлен эффект усиления течения болезни и появления осложнений, поэтому Ибупрофен и прочие средства при лечении КОВИД-19 запрещен.

При средне-тяжелом и тяжелом поражении проводится дезинтоксикационная терапия, целью которой является очищение организма, в частности, крови от продуктов инфекционного поражения, состоящих из самих микробов, а также продуктов их жизнедеятельности в организме. Для детоксикации организма применяются растворы глюкозы («Декстроз»), электролитов (полиионные растворы), «Декстран», растворы кристаллоидов, «Гидрокарбоната натрия». После этих средств применяются диуретики (мочегонные средства) – «Фуросемид», «Маннитол».

Применение диуретиков также способствует снижению отечности в легких, частично профилактируя тем самым обструкцию дыхательных путей.

При сильном насморке и заложенности носа, выраженной отечности носовых ходов назначаются сосудосуживающие капли — «Фармазолин», «Отривин», «Нокспрей» и прочие.

При нарушении дыхательной функции применяют ИВЛ (искусственная вентиляция воздуха), а при необходимости делают интубацию трахеи.

Китайские медики также с успехом испробовали лечить пневмонию, вызванную SARS-CoV-2 экстракорпоральной оксигенацией, суть которого заключается в искусственном насыщении крови кислородом, тем самым улучшив дыхательную функцию организма.
Гормональные препараты (глюкокортикостероиды) при COVID-19 в отличие от пневмонии, вызванной SARS-CoV-1 и MERS-CoV применять не рекомендуется, т.к. замечен незначительный результат по снятию воспалительного процесса, но, в это же время, гормоны замедляли действие иммунитета по купированию нового коронавируса.

Антибиотики против вирусной инфекции также не назначаются, поскольку они не обладают против них никаким пагубным действием, а вот дополнительно понизить реактивность иммунитета при их применении вполне возможно. Назначение антибактериальных препаратов целесообразно лишь при вторичной бактериальной инфекции.

2. Диета при COVID-19

Цель диетического питания при коронавирусах – поддержать организм и аккумулировать его силы на борьбу с инфекцией.

При ОРВИ, пневмонии и других инфекционных заболеваниях дыхательной системы назначается диета №13 (стол №13).

При данной диете не рекомендуется к употреблению жирного, острого, жаренного, копченостей, крепкого чая, кофе, и конечно же, алкогольной продукции.

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%.

Профилактика

Специфическая профилактика COVID-19 (при помощи вакцины)в настоящее время находится в стадии разработки.

К неспецифической профилактике коронавируса относят:

• Изоляцию пациентов в отдельные боксы или палаты в инфекционном стационаре, где проводится уход и лечение. Выписка проводится после двух отрицательных результатов ПЦР-теста.
• Использование медицинских масок (необходимо менять их каждые 2 часа), применение средств индивидуальной защиты для медработников (защитный комбинезон и т.д.), дезинфекцию помещений, утилизацию медицинских отходов, транспортировку больных специальным транспортом.
• Своевременное обращение больных в медучреждения.
• Ограничение контактов на близком расстоянии.
• Соблюдение температурного режима и оптимальной влажности в помещении.
• Увлажнение слизистых оболочек верхних дыхательных путей.
• Регулярное мытье рук.

Также рекомендуется не посещать места большого скопления людей и регионы, где зарегистрированы вспышки заболевания.

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.