Текст книги "Всё о коронавирусе. Природа и виды вирусов, распространение, профилактика"

Вирусные инфекции человека

Наиболее известные вирусные заболевания – это простуда (хотя ее могут вызывать и бактерии), грипп, ветряная оспа и простой герпес.

Относительная способность вируса вызывать заболевание называется вирулентностью.

Некоторые заболевания исследуются на наличие вирусов, поскольку забалевание может быть как вирусным, так и нет. Например, пневмония. Меньше известно, что возможна связь между человеческим герпесвирусом 6 типа и нейрологическими заболеваниями, такими как рассеянный склероз и синдром хронической усталости.

У вирусов есть разные механизмы, вызывающие болезнь у хозяина, и эти механизмы сильно зависят от вида. При этом некоторые вирусы могут долгие годы существовать в организме хозяина относительно безвредно. Это так называемые «условно патогенные» вирусы. Такое состояние называется латентностью. Оно характерно для вирусов герпеса, в том числе вируса Эпштейна – Барр, вызывающего инфекционный мононуклеоз и синдром хронической усталости, а также родственных ему вирусов, вызывающих ветрянку и опоясывающий лишай. Условно патогенны также вирусы гриппа или гепатитов А и Е.

Большинство людей за жизнь переболевают одним из этих заболеваний, и как ни странно, такие латентные вирусы могут и принести пользу, поскольку их присутствие может вызвать иммунный ответ против опасных бактерий, например чумной палочки.

Некоторые вирусы могут вызывать хронические инфекции, при которых вирус продолжает размножаться, несмотря на все защитные механизмы в организме. Так происходит, например, при инфекциях, вызванных вирусами гепатита B и C. Хронически больные люди становятся носителями вируса.

Передача вирусов может осуществляться вертикально, то есть от матери к ребенку, или горизонтально, то есть от человека к человеку. Горизонтальная передача наиболее распространена. Скорость передачи вирусной инфекции зависит от плотности популяции (количества людей, проживающих на определенной территории), количества чувствительных людей (то есть не имеющих иммунитета), качества здравоохранения и погоды.

Если начинается эпидемия, то важно найти источник (или источники) вспышки и идентифицировать вирус. Когда вирус определен, можно остановить инфекцию при помощи вакцин. Если вакцины нет, могут быть эффективными санация и дезинфекция. Часто зараженных людей изолируют от остального общества, то есть вирус помещается в карантин. У большинства инфекций человека и животных есть инкубационный период, в течение которого не проявляется никаких симптомов инфекции. Инкубационный период вирусных заболеваний может длиться от нескольких дней до недель.

Если вспышка приводит к высокому числу случаев заболевания в популяции или регионе, то она называется эпидемией. Если вспышка распространилась на многие страны, то говорят о пандемии (всемирной эпидемии).

Вирусы могут вызывать злокачественные новообразования у человека и других видов, хотя они возникают лишь у небольшой части инфицированных. Эти вирусы относятся к различным семействам; они включают и РНК-, и ДНК-содержащие вирусы, поэтому единого типа «онковирус» не существует.

Первой защитной линией организма против вируса является врожденный иммунитет. Однако в отличие от приобретенного иммунитета врожденный иммунитет не дает продолжительной и надежной защиты.

Когда система приобретенного иммунитета человека сталкивается с вирусом, то образуются специфические антитела, присоединяющиеся к вирусу и часто делающие его неопасным. Это называется гуморальным иммунитетом. Наиболее важными являются два типа антител. Первый, называемый IgM, эффективно нейтрализует вирусы, но образуется клетками иммунной системы только несколько недель. Синтез второго – IgG – продолжается неопределенно долго. Если у человека в крови находят IgM, то у него была или продолжается острая инфекция, а если есть IgG, то он перенес инфекцию в прошлом. Именно количество IgG измеряется при анализах на иммунитет.

Второй защитный механизм против вирусов называется клеточным иммунитетом. Его носители – особые иммунные клетки, T-лимфоциты. Клетки тела постоянно несут короткие фрагменты собственных белков на своих поверхностях, и, если Т-лимфоциты распознают здесь подозрительные вирусные фрагменты, клетка-хозяин разрушается Т-киллерами и начинается образование специфичных к вирусу T-лимфоцитов.

Важной защитной реакцией является производство интерферона. Интерферон – это гормон, образуемый организмом в ответ на присутствие вируса. Он останавливает вирус, прекращая образование новых вирусов пораженными клетками, убивая их и их близких соседей.

Не против всех вирусов работает такой иммунный ответ. Вирусу иммунодефицита человека удается избежать иммунного ответа, постоянно меняя последовательность аминокислот поверхностных белков вириона. Такие устойчивые вирусы уходят от иммунной системы. Другие вирусы, называемые нейротропными вирусами, распространяются среди нервных клеток, то есть там, где иммунная система не в состоянии добраться до них.

Так как вирусы используют для размножения клетки организма хозяина, то их сложно уничтожить без применения препаратов, токсичных для самих клеток-хозяев. Наиболее эффективными мерами против вирусных инфекций являются вакцинации, создающие иммунитет к инфекции, и противовирусные препараты, тормозяищие воспроизводство вирусов.

Вакцины для предотвращения вирусных инфекций применялись еще задолго до открытия самих вирусов. С помощью вакцин можно предотвратить более 30 вирусных инфекций у человека, а еще больше вакцин используется для предотвращения вирусных заболеваний животных. Вакцины могут включать ослабленные и убитые вирусы, а также вирусные белки (антигены). Живые вакцины содержат ослабленные формы вирусов, которые не вызывают болезни, но тем не менее вызывают иммунный ответ. Такие вирусы называются аттенуированными. Живые вакцины могут быть опасны для людей со слабым иммунитетом (то есть имеющих иммунодефицит), так как даже ослабленный вирус у них может вызвать заболевание.

Для производства субъединичных вакцин используются только белки оболочек вирусов. Такова, например, вакцина против вируса гепатита B. Субъединичные вакцины безвредны для людей с иммунодефицитом, так как они не могут вызвать заболевание.

Противовирусные препараты часто представляют собой аналоги нуклеозидов. Они встраиваются в геном вируса в ходе репликации (то есть его воспроизведения вклетке), и на этом жизненный цикл вируса останавливается, поскольку новосинтезированная ДНК неактивна. Так действуют ацикловир, применяющийся против инфекций, вызванных простым вирусом герпеса, и ламивудин (против ВИЧ и вируса гепатита B). Другие противовирусные препараты воздействуют на другие стадии жизненного цикла вирусов.

Коронавирусы

Так называется семейство, включающее на январь 2020 года 40 видов РНК-содержащих вирусов, объединенных в два подсемейства, которые поражают человека и животных.

Эти вирусы похожи на шарик с шиповидными отростками, несколько напоминающий корону. Эти отростки помогают вирусу проникнуть через мембрану клетки путем имитации молекул, на которые реагируют рецепторы клеток. Когда клеточный рецептор захватывает поддельную молекулу с «короны», он продавливается вирусом в клетку и за ним РНК вируса входит в клетку.

Самые известные представители:

– вирус SARS-CoV, возбудитель атипичной пневмонии, которая всех напугала в 2002 году. Всего заболели 8273 человека, 775 умерло. То есть летальность составила 9,6 %. Считается, что источником инфекции были летучие мыши, которые переносили вирусы пальмовым циветтам, китайским барсукам и енотовидным собакам, продаваемым для еды на рынках в провинции Гуандун в Китае. Люди, которые разделывали или ели этих животных, заразились и распространяли вирус, передавая от человека человеку. После запрета продажи и употребления в пищу животных-переносчиков вспышка угасла, новые случаи SARS давно не регистрировались;

– вирус MERS-CoV, возбудитель ближневосточного респираторного синдрома. С 2012 по 2019 год ВОЗ получила уведомления в общей сложности о 2,5 тысячах подтвержденных случаев заражения, из которых 851 закончился смертельным исходом (летальность 34 %). Всего случаи ближневосточного синдрома были выявлены в 27 странах, но примерно 80 % случаев – в Саудовской Аравии. Вирус, вызывающий ближневосточный синдром, передается человеку преимущественно от инфицированных одногорбых верблюдов-дромадеров, однако возможна передача вируса и от человека человеку;

– вирус SARS-CoV-2, ответственный за пандемию 2020 года. Пока летальность при нем держится на уровне 3,4 %.

Вообще же коронавирусы вызывают заболевания млекопитающих (кошек, собак, свиней, крупного рогатого скота) и птиц. У людей до последнего времени были известны четыре разновидности коронавируса (229E, NL63, OC43 и HKU1), заражение которыми протекает обычно в легкой или вовсе незаметной форме, и два более опасных: SARS и MERS.

Впервые коронавирус человека был выделен в 1965 году от больных ОРВИ. До 2002 года широкой общественности о них практически не было известно, и только когда началась вспышка атипичной пневмонии (другое название: тяжелый острый респираторный синдром), об этих вирусах узнал весь мир. Заболевание вызывалось вирусом SARS-CoV.

Второй раз о коронавирусах заговорили 10 лет спустя, когда вирус MERS-CoV стал возбудителем ближневосточного респираторного синдрома (MERS), первые случаи которого были зарегистрированы в 2012 году. Поскольку этот вирус не передается от человека к человеку, а передается только от верблюда к человеку, то отдельные случаи этого заболевания регистрируют время от времени.

И в третий раз о коронавирусах заговорили, когда в Китае началась вспышка пневмонии, вызванная вирусом SARS-CoV-2. Вскоре она распространилась на другие страны. ВОЗ присвоила этому вирусу официальное название SARS-CoV-2, а заболеванию COVID-2019. CO – это «коронавирус», VI – «вирус» и D означает «заболевание».

Источником коронавирусных инфекций могут быть больной человек или животные. Возможные механизмы передачи: воздушно-капельный, воздушно-пылевой, фекально-оральный, контактный. Заболеваемость растет зимой и ранней весной. В структуре госпитализированных с различными вирусными инфекциями больных коронавирусная инфекция составляет в среднем 12 %. Иммунитет после перенесенной болезни непродолжительный, как правило, не защищает от повторного инфицирования.

При этом надо знать, что специфические антитела к различным коронавирусам выявлены у 80 % людей. То есть эти люди болеют одной из подобных инфекций либо были ее носителем.

Коронавирусы поражают эпителиальные клетки дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, соответственно выделение вирусов также производится дыхательной и пищеварительной системами и возможен воздушно-капельный, контактный и пищевой/водный пути передачи. Но, судя по тому, что в клинике нынешней эпидемии преобладают пневмонии – здесь преобладают воздушно-капельный и контактный пути.

По поводу инкубационного периода нынешнего заболевания данные разнятся. В основном говорят про период от 2 до 14 дней. Кроме того, есть сведения, что иммунитет может оказаться не стойким, и выздоровевший человек, с отрицательными тестами, может заболеть повторно.

У людей заболевание может проявляться острыми респираторными симптомами, пневмонией и гастроэнтеритом. У детей возможны бронхиты и пневмония. Однако нынешний коронавирус детей почти не затрагивает, из всех заболевших дети и подростки составляют 1 %.

Показатель R₀ для нового вируса, то есть количество человек, которое может заразить один заболевший, если ни у кого нет иммунитета к инфекции, составляет 1,5–6,5. Примерно 25 % случаев заболевания протекают тяжело. При этом лишь треть заразившихся имеют клиническую симптоматику, то есть две трети зараженных вирусом никак этого не ощущают и чувствуют себя здоровыми. При этом они являются носителями и могут заражать других людей.

На начало марта 2020 года известно, что среди детей о 0 до 9 лет умерших нет. У людей в возрасте от 10 до 39 лет летальность 0,2 %. От 40 до 49 лет – 0,4 %. 50–59 лет – 1,3 %, 60–69 лет – 3,6 %, 70–79 лет – 8,0 %, старше 80 лет – 14,8 %. И считается, что этот процент растет, потому что с возрастом у человека появляется все больше хронических болезней, поэтому организму труднее справляться с инфекцией.

Откуда взялся вирус SARS-CoV-2

До сих пор это точно не выяснено. Наиболее вероятной считается гипотеза, что это вирус летучих мышей, который преодолел видовой барьер и смог передаваться человеку.

Другие гипотезы считают «виновными» змей или панголин (млекопитающие, родственные броненосцам). Как известно, в Китае едят практически любых диких животных. Но окончательного ответа пока нет.

Новые вирусные болезни человека появляются достаточно регулярно, когда вирус, благодаря мутации или обмену генетическим материалом с другим вирусом, получает способность заражать людей. Например, предок вируса SARS существовал в популяциях летучих мышей, затем из-за мутации научился заражать циветт, а от них заразились и люди, употреблявшие этих циветт в пищу. Сходная история произошла с вирусом MERS. Он тоже изначально принадлежал летучим мышам, потом получил способность заражать одногорбых верблюдов, а потом – людей.

Геном SARS-CoV-2 был расшифрован в рекордные сроки – всего за месяц. Последовательность была опубликована 10 января. Используя приблизительные показатели вирусной эволюции, рассчитали, что вирус, от которого произошли все остальные nCoV, впервые появился не ранее 30 октября и не позднее 29 ноября 2019 года.

Во второй половине января коллектив китайских ученых под руководством Сингуана Ли из Уханьского университета биоинженерии изучил пять геномов нового коронавируса, полученных от заболевших людей, и пришел к выводу, что изначальным предком вируса SARS-CoV-2 был один из видов коронавирусов летучих мышей. Некоторое время назад он научился жить в организме змей, наиболее вероятно – китайской кобры или южнокитайского многополосного крайта. Затем, около двух лет назад, в организме змеи этот вирус обменялся генетическим материалом со специфическим змеиным коронавирусом. И в 2019 году заразил людей, предположительно при употреблении змей в пищу.

Вскоре появилась работа другого коллектива исследователей, из Уханьского института вирусологии, который возглавляет Чжэнли Ши. Они тоже изучили геном данного коронавируса и определили, что он близок к коронавирусу летучей мыши из рода подковоносов Rhinolophus affinis, живущей на юге Китая. Но они не нашли никаких данных, связывающих этот вирус со змеями.

7 февраля исследователи из Южно-Китайского сельскохозяйственного университета в Гуанчжоу на пресс-конференции объявили, что источником нового коронавируса могут быть панголины. Это небольшие животные, покрытые ромбическими чешуйками, как черепицей. Живут они в Африке, в Восточной и Южной Азии. По оценке специалистов, панголины в последние десятилетия вошли в число самых популярных видов животных для незаконной добычи и торговли. В традиционной медицине стран Восточной Азии их чешуйки считаются лекарством от многих болезней и средством, помогающим похудеть. Мясо панголинов употребляют в пищу. В Китае оно считается деликатесом, но купить его можно только нелегально. В Азии их осталось немного, и контрабандисты доставляют их из Африки.

В целом соответствие между геномами вируса SARS-CoV-2 и вируса панголинов составляет 90,3 %. Однако в генетике даже 99 %-ное сходство между генами рецептор-связывающего домена двух коронавирусов не обязательно достаточно для их близкого родства.

Так что исследования продолжаются.

Например, буквально недавно китайские ученые обнаружили, что с начала вспышки в декабре 2019 новый коронавирус успел эволюционировать и разделился на два основных подтипа.

Исследование, озаглавленное «О происхождении и дальнейшей эволюции SARS-CoV-2», было опубликовано 4 марта. Ученые из Пекинского и Шанхайского университетов и Академии наук Китая обнаружили, что тип L коронавируса более агрессивный и распространялся на ранних стадиях вспышки вируса в Ухане. Но в последнее время участились случаи типа S, который старше и менее агрессивен, что, возможно, объясняет замедление развития болезни в Китае.

Некоторые эксперты считают, что в дальнейшем в человеческой популяции как раз будет циркулировать менее агрессивный тип вируса просто потому, что если человек умрет, то и вирус в нем погибнет, а если человек выздоровеет, то у вируса есть возможность «спрятаться» в клетках, переждать и потом либо найти нового хозяина, либо снова запустить реакцию воспроизведения. В общем, есть вероятность, что новый коронавирус может превратиться в такой же сезонный, как вирусы гриппа.

Вирус во внешней среде

Наличие «короны» обуславливает сравнительно низкую живучесть вируса вне клетки. Он может быть опасен в течение двух лет в лиофилизированном состоянии (то есть при температуре не выше при +4 °С) или в замороженном состоянии (при –70 °С). Ультрафиолетовое излучение убивает вирусы за 15 минут, органические жирорастворители и детергенты – за несколько минут. Во внешней среде вирус погибает при +33 °С за 16 часов, при +56 °С за 10 минут. Для коронавирусов человека оптимальна зона кислотного-щелочного равновесия (pH) 7,0–7,5, то есть как в организме человека. Сохраняются вирусы в составе аэрозоля (при кашле и чихании) 8–10 часов, в воде – до 9 суток. Быстрее всего вирус погибает на металле, дольше всего сохраняется на пластике.

Ученые исследовали воздействие антисептиков на коронавирусы и выяснили, что разные варианты повреждают оболочку вируса в течение пары минут, а его геном уничтожается максимум в течение получаса. То есть при необходимости можно использовать средства для обеззараживания рук. Всемирная Организация Здравоохранения рекомендует использовать спиртосодержащие антисептики для рук против коронавирусов.

Против аэрозолей коронавируса эффективно ультрафиолетовое облучение «кварцевыми лампами». Для уничтожения вирусов необходима доза облучения 339–423 мкВт × с/см² ультрафиолета с длиной волны 254 нм, что дает 90 % дезинфекцию воздуха. То есть время уничтожения вируса УФ лампой зависит от ее мощности и обычно составляет от 2 до 15 минут.

Также ученые считают, что если носитель вируса во время кашля выделит вирус в качестве аэрозоля на предмет и он будет после этого герметично упакован в посылку, то проживет не более 48 часов. А поскольку посылки доставляются неделями, то они совершенно безопасны с точки зрения возможного заражения.

Диагностика и лечение

Иногда при обследовании людей появляются так называемые «ложно-отрицательные» результаты. То есть человек как бы здоров, а через несколько дней он заболевает, или следующий тест дает положительный результат. Как это может быть?

Лабораторная диагностика SARS-CoV-2 сейчас делается с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Это метод очень чувствительный. Иногда с его помощью удается обнаружить одну единственную молекулу ДНК (обычный ПЦР) или РНК (ОТ-ПЦР).

Но способность обнаружить одну вирусную частицу – это лишь теоретическая возможность. В реальности, при использовании серийных диагностических наборов и исследовании образцов чувствительность ОТ-ПЦР ниже. С ее помощью можно обнаружить вирус, когда в образце присутствуют сотни, в лучшем случае десятки копий вирусной РНК. Так что первая возможность для ложно-отрицательного результата – это когда вирус есть, но его меньше, чем может обнаружить диагностический тест.

Второй вариант – когда образцы, которые исследуются в ОТ-ПЦР, могут быть «пустышками». В них просто может не быть вируса. И тест не ошибается, выдавая отрицательный результат. Но отсутствие вируса в исследуемом образце не всегда означает, что вируса нет в организме человека, от которого этот образец взят. Например, на начальных стадиях инфекции вируса много в носоглотке, а затем его там становится мало или он совсем исчезает и «перебирается» в нижние отделы легких. И если у такого больного образец взят из носа, то тест покажет, что вируса нет. В носоглотке! А в других местах вирус уже активно действует, что и проявляется симптомами болезни.

Симптомы нового коронавируса включают лихорадку, кашель и затрудненное дыхание. При этом может и не быть поражения верхних дыхательных путей, то есть насморка, чихания и боли в горле, а также кишечных симптомов, таких как диарея, которая поражала от 20 до 25 % больных атипичной пневмонией.

Критерии диагностики следующие:

1) Лихорадка и симптомы поражения нижних дыхательных путей, а также:

– за 14 дней до появления симптомов путешествие из города или страны, где объявлен карантин по вирусу), или

– за 14 дней до появления симптомов тесный контакт с человеком, который болен и обследуется на факт инфицирования данным вирусом.

2) Лихорадка или симптомы поражения нижних дыхательных путей плюс за 14 дней до появления симптомов тесный контакт с больным с лабораторно подтвержденным случаем заболевания.

У некоторых пациентов может отсутствовать лихорадка (у очень молодых или пожилых людей, людей с ослабленным иммунитетом или принимающих жаропонижающие препараты).

Тесный контакт определяется как:

– нахождение в пределах приблизительно 2 метров, или в пределах одной комнаты, или в зоне ухода за инфицированным больным в течение длительного периода времени без рекомендуемых средств индивидуальной защиты (например, халаты, перчатки, респиратор одноразовый, защита глаз). Также тесный контакт может включать посещение зоны ожидания или комнаты медицинского обслуживания, где находился больной;

– прямой контакт с выделениями от больного, инфицированного новым коронавирусом (например, при кашле), находясь без средств индивидуальной защиты.

Специального противовирусного лечения для инфекции не существует. В китайских больницах применяли ингибиторы нейраминидазы (озельтамивир), кортикостероидные гормоны, но все это особо не подействовало.

Пробовали лечить противовирусными препаратами, которые помогали при первых двух эпидемиях коронавируса, но официальных отчетов на данный момент нет.

Компания «Гилиад» еще со времен ближневосточного респираторного синдрома 2015 года разрабатывала антивирусный препарат «Ремдезивир». Эпидемия 2015 года кончилась быстрее, чем прошли все испытания, хотя и были положительные результаты. Предварительные данные говорят о том, что препарат будет активен в отношении других вирусов тоже. «Ремдезивир» уже применяется а Китае, предварительные результаты будут оглашены в апреле.

«Фавипиравир», он же T-705, он же «авиган», разработан изначально для лечения гриппа. Применялся для лечения вирусных инфекций, содержащих РНК: лихорадки Эбола, лихорадки скалистых гор, птичьего гриппа и т. д. Хорошо показал себя в клеточной культуре, зараженной новым коронавирусом, поэтому был протестирован на 70 больных людях. Директор китайского национального центра биотехнологических разработок заявил, что лекарство показало «относительно очевидную эффективность», но точнее не сказал.

Обнадеживающие результаты также показал хлорохин фосфат.

Из неспецифической, но работающей поддерживающей терапии используется экстракорпоральная мембранная оксигенация – система, которая обогащает кровь пациента кислородом, даже если собственные легкие поражены пневмонией. Это дает организму больного время разобраться с вирусом.

Разрабатываемая вакцина от нового коронавируса должна будет представлять собой РНК вируса, причем РНК не целиком, а с несколькими вырезанными кусочками, чтобы из полученных белков не собрался вирус. РНК вводится в организм, ее распознают, как чужеродную, иммунные клетки (макрофаги) и съедают.

Чтобы у человека развился иммунный ответ, на основе которого потом выработается иммунитет, макрофаги должны непереваренные кусочки съеденного показать на своей поверхности. И тогда запустится механизм, благодаря которому вирус убьют лимфоциты. И запомнят его, чтобы в следующий раз убить без помощи макрофагов.

Обычно при разработке вакцин для вирусов используют куски от их оболочек, но это не всегда работает. Иногда получается так, что макрофаг этот кусок съедает, выдает на поверхность, но для лимфоцитов кусок кажется не убедительным, и они не реагируют. Иммунитет к данному вирусу не возникает.

В случае с SARS-CoV-2, по замыслу разработчиков, проглоченная макрофагом РНК должна начать производить белок. Белок будет распознан как чужой, макрофаг выкинет на свою поверхность все чужеродные куски, которые покажутся ему значимыми. И лимфоциты среагируют на какой-нибудь из вариантов. Не надо будет делать несколько попыток, несколько вариантов вакцины, и проверять, какой сработает.

Апробацию вакцины на людях начнут в апреле.