Вирус птичьего гриппа имеет клеточное строение
Основные факты
- Люди могут заражаться вирусами птичьего и другого зоонозного гриппа, такими как подтипы A(H5N1), A(H7N9) и A(H9N2) вируса птичьего гриппа и подтипы A(H1N1), A(H1N2) и (H3N2) вируса свиного гриппа.
- Инфицирование людей происходит преимущественно при прямом контакте с инфицированными животными или загрязненной окружающей средой, однако не приводит к эффективной передаче этих вирусов от человека к человеку.
- Птичий грипп, свиной грипп и другие вирусные инфекции зоонозного гриппа у людей могут приводить к болезни, протекающей как легкая инфекция верхних дыхательных путей (повышенная температура и кашель) с отделением мокроты на ранней стадии, которая может быстро прогрессировать до развития тяжелой пневмонии, сепсиса и септического шока, синдрома острой дыхательной недостаточности и даже приводить к смерти.
- Кроме того, регистрируются случаи развития конъюнктивита, желудочно-кишечных симптомов, энцефалита и энцефалопатии в разной степени тяжести в зависимости от подтипа вируса.
- Большинство случаев инфицирования людей А(H5N1) и A(H7N9) связано с прямыми или косвенными контактами с инфицированной живой или мертвой домашней птицей. Борьба с болезнью у животных, выступающих источником инфекции, имеет решающее значение для снижения риска, которому подвергаются люди.
- Вирусы гриппа, обширный латентный резервуар которых образуют водоплавающие птицы, искоренить невозможно. Инфицирование людей зоонозным гриппом может происходить и в будущем. Чтобы свести к минимуму риск для здоровья населения, необходим качественный эпиднадзор за популяциями животных и людей, тщательное расследование каждого случая инфицирования людей и планирование действий в условиях пандемии с учетом рисков.
Люди могут заражаться вирусами зоонозного гриппа, такими как вирусы птичьего гриппа и вирусы свиного гриппа.
Патоген
Существует четыре типа вирусов гриппа: типы A, B, C и D:
- Вирусами гриппа A заражаются люди и многие животные. Появление нового и сильно отличающегося вируса гриппа A, способного заражать людей и устойчиво передаваться от человека к человеку, может вызвать пандемию гриппа.
- Вирусы гриппа B циркулируют среди людей и вызывают сезонные эпидемии. Согласно недавно полученным данным, ими могут также заражаться тюлени.
- Вирусы гриппа C могут инфицировать как людей, так и свиней, но инфекции, как правило, носят легкий характер, и сведения о них поступают редко.
- Вирусы гриппа D в основном поражают крупный рогатый скот, и у них не выявлено способности инфицировать людей или вызывать у них болезнь.
Вирусы гриппа типа А имеют наибольшую значимость для общественного здравоохранения, поскольку они потенциально могут вызывать пандемию гриппа. Вирусы гриппа типа A принято делить на подтипы в соответствии с сочетаниями в их составе различных поверхностных белков, таких как гемагглютинин(H) и нейраминидаза (N). Насчитывается 18 различных подтипов гемагглютинина и 11 различных подтипов нейраминидазы. В зависимости от того, какие организмы выступают их первоначальными носителями, вирусы гриппа A могут подразделяться на птичий грипп, свиной грипп или другие виды вирусов гриппа животных. В качестве примера можно привести подтипы вируса птичьего гриппа A(H5N1) и A(H9N2) или подтипы вируса свиного гриппа A(H1N1) и A(H3N2). Все эти вирусы зоонозного гриппа типа A отличаются от вирусов гриппа человека и с трудом передаются от человека к человеку.
Водоплавающие птицы являются основным естественным резервуаром для большинства подтипов вирусов гриппа A. Большая часть этих подтипов вызывают у птиц бессимптомные или легкие инфекции, причем набор симптомов зависит от особенностей вируса. Вирусы, которые вызывают у птиц тяжелую болезнь и приводят к высокой смертности, называют высокопатогенным птичьим гриппом (ВППГ). Вирусы, вызывающие вспышки у домашней птицы, но обычно не влекущие за собой тяжелой болезни, называют низкопатогенным птичьим гриппом (НППГ).
Признаки и симптомы у людей
Птичий грипп, свиной грипп и другие инфекции зоонозного гриппа у людей могут приводить к болезни, протекающей в разных формах, ― от легкой инфекции верхних дыхательных путей (повышенная температура и кашель) до быстрого развития тяжелой пневмонии, синдрома острой дыхательной недостаточности, шока и даже смерти. Желудочно-кишечные симптомы, такие как тошнота, рвота и диарея, чаще всего регистрируются у пациентов, инфицированных вирусом A(H5N1). У пациентов с гриппом, вызванным вирусом A(H7), регистрируется также конъюнктивит. Такие характерные особенности болезни, как инкубационный период, степень тяжести симптомов и клинический исход, зависят от возбудителя инфекции, но основными проявлениями болезни являются респираторные симптомы.
У многих пациентов, инфицированных вирусами птичьего гриппа A(H5) или A(H7N9), болезнь протекает агрессивно. Первоначальные симптомы обычно включают высокую температуру (от 38°C) и кашель. Сообщалось о признаках и симптомах поражения нижних дыхательных путей, включая одышку или затрудненное дыхание. Симптомы поражения верхних дыхательных путей, такие как боль в горле или ринит, встречаются реже. В ходе клинического течения болезни у некоторых пациентов также отмечались диарея, рвота, боли в области живота, кровотечение из носа или десен и боль в области груди. Летальность при вирусных инфекциях подтипов A(H5) и A(H7N9) у людей значительно выше, чем при сезонных гриппозных инфекциях.
При инфицировании людей вирусами птичьего гриппа A(H7N7) и A(H9N2) болезнь обычно протекает в легкой форме или бессимптомно. Был зарегистрирован только один смертельный случай при инфицировании человека вирусом A(H7N7) в Нидерландах. При инфицировании людей вирусами свиного гриппа большинство случаев носило легкий характер, небольшое количество пациентов было госпитализировано, и было зарегистрировано очень мало случаев смерти в результате такой инфекции.
Эпидемиологические особенности инфицирования людей
Были зарегистрированы случаи инфицирования людей вирусами птичьего и другого зоонозного гриппа. Инфицирование людей происходит преимущественно в результате прямого контакта с инфицированными животными или загрязненной окружающей средой, однако не приводит к эффективной передаче этих вирусов от человека к человеку.
В 1997 г. поступали сведения об инфицировании людей вирусом ВППГ A(H5N1) во время вспышки гриппа среди домашней птицы в Гонконге, Особом административном районе Китая. С 2003 г. этот птичий вирус распространился из Азии в Европу и Африку и закрепился в популяциях домашней птицы в некоторых странах. Вспышки привели к инфицированию миллионов домашних птиц, сотням случаев заболевания и многим случаям летального исхода у людей. Вспышки гриппа среди домашней птицы нанесли серьезный ущерб источникам средств к существованию, экономике и международной торговле в затронутых странах. Другие вирусы птичьего гриппа подтипа A(H5) тоже приводили как к вспышкам среди домашней птицы, так и к инфицированию людей.
В 2013 г. поступали сообщения об инфицировании людей вирусом ВППГ A(H7N9) в Китае. С тех пор вирус распространился среди популяции домашней птицы по всей территории страны и привел к нескольким сотням случаев заболевания у людей и многим случаям летального исхода у людей.
Другие вирусы птичьего гриппа приводили к спорадическому инфицированию людей в том числе вирусами A(H7N7) и A(H9N2). Из некоторых стран поступали и сведения о спорадическом инфицировании людей вирусами свиного гриппа, в частности подтипами A(H1) и A(H3).
Основным фактором риска инфицирования человека вирусами птичьего гриппа, судя по всему, является прямой или косвенный контакт с инфицированной живой или мертвой домашней птицей или загрязненной окружающей средой, такой как рынки живой птицы. По всей вероятности, факторами риска являются также забой, ощипывание и обработка тушек инфицированной домашней птицы, а также приготовление домашней птицы к потреблению, особенно в домашних условиях.Фактические данные, которые позволяли бы предположить, что вирусы A(H5), A(H7N9) или другие вирусы птичьего гриппа могут передаваться людям через надлежащим образом приготовленное мясо или яйца домашней птицы, отсутствуют. Небольшое количество случаев заболевания людей гриппом A(H5N1) увязывалось с потреблением блюд, изготовленных из сырой зараженной крови домашней птицы.Борьба с циркуляцией вирусов птичьего гриппа среди домашней птицы имеет решающее значение для того, чтобы снизить риск инфицирования людей. Ввиду стойкого присутствия вирусов A(H5) и A(H7N9) в некоторых популяциях домашней птицы, эта борьба потребует долгосрочных обязательств со стороны стран и четкой координации между ветеринарными органами и органами общественного здравоохранения.
Что касается вирусов свиного гриппа, в отношении большинства случаев заболевания у людей сообщалось о нахождении в непосредственной близости от инфицированных свиней или о посещении мест, где выставляются свиньи, однако в некоторых случаях наблюдалась и ограниченная передача вируса от человека к человеку.
По имеющимся в настоящее время данным, при инфицировании людей вирусом птичьего гриппа A(H5N1) инкубационный период составляет в среднем от 2 до 5 дней и может достигать до 17 дней. При инфицировании людей вирусом A(H7N9) инкубационный период длится от 1 до 10 дней, тогда как его средняя продолжительность составляет 5 дней. Средний инкубационный период обоих вирусов дольше, нежели инкубационный период сезонного гриппа (2 дня). По сообщениям, инкубационный период при инфицировании вирусами свиного гриппа составляет 2–7 дней.
Диагностика
Диагностика инфекции зоонозного гриппа у людей проводится с помощью лабораторного тестирования. ВОЗ, через Глобальную систему по эпиднадзору за гриппом и принятию ответных мер (ГСЭГО), периодически обновляет технические директивные протоколы для выявления зоонозного гриппа у людей на основе проведения молекулярных тестов, например ОТ-ПЦР, и использования других методик.
Диагностические экспресс-тесты (ДЭТ) имеют низкую чувствительность по сравнению с ПЦР, и надежность их результатов в значительной мере зависит от условий их проведения. Коммерчески доступные ДЭТ, в целом, не позволяют определить подтип вируса. Иногда ДЭТ используются в клинических условиях, но их применение для выявления зоонозных вирусов носит ограниченный характер.
Взятие надлежащих образцов у пациентов и их тестирование на грипп с помощью диагностических средств необходимо проводить в соответствии с соответствующими руководствами и протоколами 1 .
Лечение
- При подозрении на инфекцию для максимального повышения эффективности терапии осельтамивир следует назначать как можно скорее (в идеальном случае в течение 48 часов после появления симптомов). Однако, принимая во внимание высокую смертность, в настоящее время ассоциируемую с вирусами подтипов A(H5) и A(H7N9), и фактические данные о продолжительной репликации вируса при этих болезнях, следует рассмотреть возможность назначения этого лекарства и пациентам на более поздних стадиях заболевания.
- Лечение рекомендуется проводить в течение как минимум пяти дней, но его можно продлить до тех пор, пока не будет достигнуто достаточное улучшение клинической картины.
- Применять кортикостероиды обычно не следует, если для этого нет показаний по другим причинам (например, в связи с астмой и другими специфическими состояниями); поскольку такой прием ассоциируется с более длительным клиренсом вируса и подавлением иммунитета, приводящим к развитию бактериальной или грибковой суперинфекции.
- Большинство наблюдавшихся в последнее время вирусов A(H5) и A(H7N9) проявляли устойчивость к противовирусным препаратам класса адамантанов (например, амантадину и римантадину), и поэтому их применение в качестве монотерапии не рекомендуется.
- У тяжелобольных пациентов может наблюдаться наличие бактериальной коинфекции.
Помимо противовирусного лечения, мероприятия по защите здоровья населения включают в себя такие меры индивидуальной защиты, как:
- регулярное мытье и тщательная сушка рук;
- надлежащая респираторная гигиена: прикрывание рта и носа при кашле и чихании, пользование бумажными салфетками и правильная их утилизация;
- своевременная самоизоляция лиц при наступлении плохого самочувствия, повышении температуры тела и появлении других симптомов гриппа;
- избегание тесного контакта с больными людьми;
- избегание прикосновения руками к глазам, носу и рту.
Работники здравоохранения, проводящие процедуры с образованием аэрозолей, должны принимать меры предосторожности для защиты от воздушно-пылевой передачи инфекции. В периоды эпидемий следует иметь в наличии и применять стандартные средства, помогающие ограничить контакты и защититься от передачи инфекции воздушно-капельным путем, а также средства индивидуальной защиты (СИЗ).
Лицам, совершающим поездки в страны с установленными вспышками птичьего гриппа, а также жителям этих стран следует по возможности не посещать птицеводческие хозяйства, не контактировать с животными на рынках живой птицы, не заходить в места, где может производиться забой живой птицы, и не иметь контактов с какими-либо поверхностями, которые выглядят загрязненными пометом домашних птиц или других животных. Следует соблюдать правила безопасности пищевых продуктов и надлежащую гигиену пищевых продуктов, в частности, мыть руки водой с мылом. Лицам, вернувшимся из затронутых вспышками районов, при появлении симптомов, похожих на инфицирование вирусом зоонозного гриппа, следует обращаться в местные учреждения здравоохранения.
Доконтактная и пост-контактная профилактика при помощи противовирусных препаратов является возможной, но зависит от ряда факторов, таких как индивидуальные особенности, тип контакта с инфекцией и связанный с этим риск.
Потенциальные возможности пандемии
Пандемии гриппа (вспышки болезни, поражающие значительную часть мира в связи с появлением нового вируса) являются непредсказуемыми, но повторяющимися событиями, которые могут нести последствия для здоровья людей, экономики и общества во всем мире. Пандемия гриппа происходит тогда, когда совпадают основные факторы: появляется вирус птичьего или другого зоонозного гриппа, способный вызывать устойчивую передачу от человека человеку, в то время как у человеческой популяции имеется очень низкий иммунитет или отсутствует иммунитет к этому вирусу.
В условиях роста глобальной торговли и путешествий локализованная эпидемия может быстро перейти в пандемию, оставляя мало времени на подготовку ответных мер в области общественного здравоохранения.Отмечающаяся в настоящее время циркуляция некоторых подтипов птичьего гриппа у домашней птицы, таких как A(H5) или A(H7N9), представляет угрозу для здоровья населения, так как эти вирусы обычно вызывают у людей тяжелую болезнь, а также потенциально способны к мутации, облегчающей их передачу от человека к человеку. На сегодняшний день, хотя, по сообщениям, передача этих вирусов от человека к человеку имела место в некоторых редких случаях, при очень тесном и продолжительном контакте между тяжело больным пациентом и людьми, осуществлявшими уход за ним, устойчивой передачи от человека к человеку не наблюдалось.
Неизвестно, приведут ли циркулирующие в настоящее время вирусы птичьего и другого зоонозного гриппа к пандемии в будущем. Тем не менее, разнообразие вирусов птичьего и другого зоонозного гриппа, которые уже вызывали инфицирование людей, требует непрерывного эпиднадзора за популяциями как животных, так и людей, тщательного расследования каждого случая инфицирования людей и планирования действий в условиях пандемии с учетом рисков.
Деятельность ВОЗ
ВОЗ, являясь лидером в области глобального здравоохранения, ведет тщательный мониторинг вирусов птичьего и другого зоонозного гриппа с помощью своей Глобальной системы эпиднадзора за гриппом и ответных мер (ГСЭГО). ВОЗ в сотрудничестве с Всемирной организацией здравоохранения животных (МБЭ) осуществляет эпиднадзор на уровне контактов человека с животными, оценивает связанные с этим риски и координирует ответные меры на вспышки зоонозного гриппа и другие угрозы для здоровья людей.
ВОЗ на основе оценки рисков предоставляет рекомендации, разрабатывает и корректирует стратегии эпиднадзора, обеспечения готовности и принятия ответных мер в отношении гриппа — сезонного, зоонозного и пандемического, — и своевременно доводит до сведения государств-членов результаты оценки риска и рекомендуемые мероприятия в интересах повышения готовности и укрепления ответных мер в национальном и глобальном масштабах.
(1) Control of Communicable Diseases Manual 20th Edition.
American Public Health Association (2015). APHA Press, Washington DC. ISBN: 978-0-87553-018-5
Разделы: Биология
учебные таблицы, иллюстрирующие строение вирусов, научно-популярная литература о вирусах и вирусных заболеваниях, презентация, учебник.
изучение нового материала; первичное закрепление знаний.
– По планете свирепствует птичий и свиной грипп. Стихийным злом заболеваний являются вирусы. По данным ВОЗ свиным гриппом в мире заболело 285138 человек. Умерли 3635. Ежегодно в мире сезонным гриппом (слайд 4) заболевают около миллиарда человек. Умирают 3 миллиона.
– На уроке мы познакомимся с вирусами. Учащиеся записывают тему урока в тетрадях: “Вирусы”.
1. История открытия вирусов.
– Сообщения учащегося. Вирусы были открыты в 1892 году русским ученым – ботаником Д.И.Ивановским ( слайд 5) при изучении мозаичной болезни табака (пятнистость листьев) (слайд 7). Он обнаружил, что здоровое растение можно заразить соком пораженного даже после пропускания этого сока через тонкие фильтры, задерживающие все бактерии. Такие вирусы называют “фильтрующимися” вирусами. Вирусология-наука, изучающая вирусы.
2. Общие сведения о вирусах.
– Вирус в переводе с латинского означает “яд”; такое название дал тогда ещё неизвестному и невидимому в оптический микроскоп “противнику” Луи Пастер.
3. Химический состав и строение вирусов.
– Вирусная частица – это крупная частица нуклеопротеида, состоящая из сердцевины, в которой находится ДНК или РНК, окружена белковой оболочкой – капсидом. (Слайд 6) (Слайд 7)
В вирусах присутствует только один тип нуклеиновой кислоты – либо ДНК, либо РНК. По наличию той или иной нуклеиновой кислоты вирусы называют ДНК-содержащими (Слайд 8) или РНК-содержащими (слайд 7).
4. Функция частей вируса. Заполнение в тетради таблицы. (Приложение 1)
– Правильно ли будет сказать, что все живое имеет клеточное строение?
– Самостоятельная работа по карточкам. Учащиеся сравнивают строение бактериальной клетки, растительной клетки (Слайд9) и вируса табачной мозаики( слайд 7) Все данные заносят в таблицу. (Приложение 2)
– Ответ учащихся (У вирусов нет цитоплазмы с органоидами, вирусы не имеют клеточного строения. Вирусы трудно отнести к бактериям, растениям и животным.)
– Итак, вирусы – это неклеточная форма жизни.
– Размеры вирусов варьируют в широких пределах – от 10 до 275нм. С помощью электронного микроскопа установлено, что вирусы могут иметь различную форму: шаро-, палочко-, нитевидную, цилиндрическую (слайд10)
Особей вируса, находящихся в состоянии покоя, называют вирионом.
– Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются, и внутриклеточной, когда осуществляется размножение вируса.
5. Рецепторным эндоцитозом называют путь проникновение вируса в клетку. Процесс проникновения вируса в клетку хозяина включает следующие этапы:
1)прикрепление вируса к клеточным рецепторам;
2) образование вакуоли/эндоцитоз/;
3) выход вируса из вакуоли в цитоплазму путем слияния вирусной и клеточной мембран (слайд 11)
6. Размножение вируса/только в клетке хозяина/
1) Репликация вирусной нуклеиновой кислоты (удвоение)
2) Синтез вирусных белков (клеточный материал клетки хозяина)
3) Сборка вирионов.
– По завершению сборки вирионы выходят из клетки. В одних случаях из погибшей клетки, а в других из живой клетке. Иногда, вирус проникший в клетку не подает никаких признаков жизни. Они проявляются, когда вирус попадает в восприимчивую клетку и заражает её. Например: вирус гепатита (слайд12) размножается в клетках печени, вирус гриппа (слайд 4) в клетках эпителия слизистых оболочках, вирус полиомиелита (слайд 13) в клетках нервной ткани.
– Где размножается Вирус иммунодефицита человека? (слайд 3)
– Ответ учащихся: Т-лимфоциты,клетки иммунной системы
– Сообщения учащегося. СПИД (ВИЧ), или синдром приобретенного иммунодефицита человека,– вирусное заболевание, передающееся половым путем или через инъекции, сделанные с нарушением правил стерильности. Эпидемия распространяется среди наркоманов (слайд 14) и людей, ведущих беспорядочную половую жизнь. Болезнь проявляется в виде воспаления легких, опухолей, сепсиса и других инфекционных заболеваний. Передается половым путем, зараженными шприцами ( слайд 14),от зараженной матери к ребенку ( слайд 15),при переливании крови, пересадке органов и тканей. Вакцины против вируса нет!
– Вирусы, поступившие в живую клетку: 1) управляют клеточным механизмом клетки-хозяина 2) вносят в клетку только свою генетическую информацию. Если вирусы затронули много клеток, то возникает вирусное заболевания человека (слайд 16), растений (слайд 17, слайд 18).
– Вирусы – внутриклеточные паразиты на генетическом уровне.
– Вирусы могут проявлять свойства живых организмов, только попав внутрь клетки.
– Учащиеся заполняют таблицу (Приложение 3) ( слайд 19)
– Вывод: Вирус-Биосистема Организменного уровня.
– Правильно ли будет сказать, что все живое имеет клеточное строение?
– Ответ учащихся: нет, есть вирусы, не имеющие клеточное строения.
– Оцените мысль о том, что вирусы – это плохие новости в упаковке из белка.
– Ответ учащихся: Да. Так. Ведь попавшие в клетку вирусные гены-“плохие новости” приводят к нарушениям нормальных процессов в клетке и к гибели.
– Стратегия жизни вирусов?
– Ответ учащихся: безудержное размножения.
Рекомендую дома ознакомиться с материалами параграфа 17, чтобы более подробно повторить материал изученный на уроке.
Как эволюционируют вирусы и каким станет SARS-CoV-2
Весной 1997 года у трехлетнего мальчика в Гонконге началась болезнь, по всем симптомам напоминавшая обычную простуду. Кашель и высокая температура не проходили шесть дней, из-за чего маленького пациента доставили в Больницу королевы Елизаветы.
Несмотря на интенсивную терапию, состояние мальчика только ухудшалось, и спасти его так и не удалось. Около месяца вирусологи анализировали образцы мокроты мальчика, пытаясь выяснить, что же послужило причиной скоропостижной смерти, но все тщетно. В итоге, китайские специалисты решили отправить биологический материал своим американским коллегам, которые сумели определить, что виновник — вирус гриппа H5N1, или птичьего гриппа.
В тот раз человечеству крупно повезло, поскольку вирус птичьего гриппа тогда не приобрел способности передаваться от человека к человеку. Но все могло быть иначе, если бы вирус H5N1 встретился с вирусом сезонного гриппа, например, в организме свиньи. В таких случаях, когда сразу несколько вирусов проникают в клетку, происходит их реассортация — обмен генетическим материалом, в результате чего возникают новые варианты вирусов.
Схема процесса реассортации вирусов
The New England Journal of Medicine
Геном вирусов гриппа состоит из 8 отдельных сегментов РНК, которые собираются в вирионы в клетке-хозяине. Если клетка одновременно инфицируется двумя вирусами гриппа, то это уже 16 сегментов, которые могут собираться в разных комбинациях. Теоретически 2 вируса гриппа могут давать 256 различных комбинаций.
Реассортация — один из основных механизмов появления пандемических вирусов. Яркий пример — вирус А(H1N1)pdm09, вызвавший пандемию в 2009 году. А(H1N1)pdm09 — продукт реассортации вирусов человека, свиньи и птиц в организме свиньи.
Это не первый коронавирус, с которым столкнулось человечество. О коронавирусах стало известно еще в середине 1960-х годов. В 2002 году коронавирус SARS-CoV стал причиной эпидемии тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС). Всего было зафиксировано 8437 случаев заболевания, из которых 813 закончились смертью заболевших. Спустя 10 лет стал бушевать другой коронавирус — MERS-CoV, вызвавший ближневосточный респираторный синдром (БВРС), смертность которого составляет 35 процентов.
Оба этих вируса, а также новый коронавирус SARS-CoV-2 попали к человеку от летучих мышей. Но, в отличие от вируса птичьего гриппа, коронавирусы SARS-CoV и SARS-CoV-2 легко передаются от человека к человеку.
The New England Journal of Medicine
Вирус MERS-CoV в основном передается от животного к человеку, а передача от человека к человеку возможна лишь при очень тесном контакте, например в семье или между инфицированным пациентом и врачом.
Вирусы SARS-CoV и SARS-CoV-2 сумели распространиться на людей благодаря тому, что S-белок короны вирусов по своей структуре имитирует ангиотензинпревращающий фермент 2. Благодаря этому они успешно связываются с рецепторами ангиотензинпревращающего фермента 2 АСЕ2 (их много на поверхности клеток легких — альвеолоцитов), после чего впрыскивают свою РНК внутрь клетки.
Сравнение вирусов SARS-CoV и SARS-CoV-2 показывает, что у последнего сила связывания (аффинность) с рецептором АСЕ2 выше. В исследовании китайских ученых показано, что основные отличия между вирусами SARS-CoV и SARS-CoV-2 сосредоточены между 435 и 510 аминокислотными остатками рецептор-связывающего домена (RBD). Это регион рецептор-связывающего мотива (RBM) RBD, определяющего специфичность к клеткам-хозяина.
Анализ аминокислотных последовательностей RBM двух типов коронавирусов летучих мышей (RaTG13-CoV, Bat-CoV), коронавируса панголинов (GD Pangolin-CoV) и SARS-CoV-2 показал пять ключевых отличий в аминокислотной последовательности, которые являются общими только для GD Pangolin-CoV и SARS-CoV-2.
Аминокислотная последовательность рецептор-связывающего мотива вирусов nCoV-2019 (SARS-CoV-2), Pangolin-CoV, RaTG13-CoV и Bat-CoV. Вертикальными рамочками выделены ключевые аминокислоты, принимающие участие в связывании с рецептором ACE2. Все пять аминокислот nCoV-2019 совпадают с таковыми у Pangolin-CoV. У nCoV-2019 и RaTG13-CoV всего одна общая аминокислота.
Matthew C. Wong et al. / bioRxiv, 2020
Это позволяет исследователям предположить, что панголины могут рассматриваться в качестве потенциального промежуточного хозяина, в организме которых могла произойти рекомбинация.
По мнению китайских исследователей, GD Pangolin-CoV передал вирусу RaTG13 гены, ответственные за синтез RBD, благодаря чему новый вирус приобрел возможность преодолевать межвидовой барьер. Но это пока гипотеза, поскольку сходство между двумя вирусами может быть и итогом конвергентной эволюции, когда два вида независимо друг от друга приобретают одинаковый набор признаков из-за сходства условий обитания.
И SARS-CoV, и MERS-CoV удалось сравнительно быстро обуздать из-за высокой смертности и относительно быстрого развития симптомов. Как ни странно, но чем более смертоносен вирус, тем легче его локализовать. Другая история с SARS-CoV-2. В большинстве случаев инфекция проходит в легкой форме, что позволяет вирусу выигрывать время и распространяться дальше.
Существует несколько способов, с помощью которых вирус способен преодолеть межвидовой барьер. Это мутации и рекомбинации.
Упомянутая выше реассортация генов является одним из видов рекомбинации и характерна для сегментированных вирусов (в частности, вирусов гриппа). Коронавирусы обладают несегментированной РНК, поэтому для них возможны другие варианты рекомбинации, когда один из вирусов привносит в другой вирус какой-то фрагмент генома.
Второй механизм изменчивости вирусов — это мутации. Поскольку репликация РНК, в отличие от ДНК, происходит без возможности репарации (исправления ошибок), то при синтезе РНК вероятность появления ошибок в 10 тысяч раз выше, чем при репликации ДНК.
При каждом репликационном цикле около 10 процентов РНК-вирусов имеют мутации. Это может быть выпадение или вставка одного или нескольких нуклеотидов. Мутации в РНК являются одним из основных источников антигенного дрейфа — изменения антигенных характеристик.
В отношении нового коронавируса SARS-CoV-2 промежуточного хозяина пока не установили. Анализ рецептор-связывающего домена S-протеина указывает на то, что это могут быть панголины. Но есть и другое исследование по филогенетическому анализу, в котором ученые предполагают, что промежуточного хозяина нет, а вирус перекочевал к людям непосредственно от рукокрылых.
Во всей этой истории с перемещениями важным является тот факт, что на всем протяжении своего пути вирусы постоянно мутируют. К этому их вынуждают внешние обстоятельства.
При вирусной инфекции организм хозяина запускает различные механизмы защиты. Помимо выработки антител, это запуск программы апоптоза клеток, продукция интерферона, который активирует синтез протеинкиназы, нарушающей синтез белков, в том числе и вирусных. Также при вирусной инфекции увеличивается синтез олигоаденилатсинтазы, выступающей в роли РНКазы, которая фрагментирует РНК, в том числе и вирусные.
Большинство респираторных вирусов, передаваясь от человека к человеку, теряли свои позиции под прессом иммунной системы. Такой феномен известен как аттенуация (ослабление). Ближайший родственник нового коронавируса — SARS-CoV — ослабел уже на средних стадиях эпидемии.
Дальнейшие исследования на клеточных культурах показали, что делеция в 29 нуклеотидов у вируса SARS-CoV в ORF8 привела к уменьшению его репликативной активности. Концентрация вирусных частиц с делетированным участком в инфицированных клетках была ниже в 23 раза.
За эволюцией SARS-CoV-2 пристально следит не один десяток научно-исследовательских учреждений. Международная группа ученых в режиме реального времени делится информацией о новых мутациях вируса SARS-CoV-2 на ресурсе nextstrain.org.
Полученные сведения позволили руководителю объединения вычислительному биологу Тревору Бэдфорду предположить, что переход вируса SARS-CoV-2 от летучей мыши к промежуточному хозяину состоялся 20-70 лет назад. Газете Financial Times Тревор Бэдфорд рассказал, что все изменения, происходящие с вирусом, укладываются в логику естественной эволюции, обычной для вирусов. Тем самым ученый опроверг теории о генно-инженерном создании вируса.
В начале марта вышла статья китайских ученых об идентификации двух форм вируса SARS-CoV-2 — L и S. Две формы отличаются между собой лишь двумя однонуклеотидными полиморфизмами. При этом более ранняя S-форма вируса является менее агрессивной, чем L-форма.
Более 96 процентов заболевших в Ухане заразились L-формой, в то время как в других странах на долю SARS-CoV-2 L-типа приходится чуть больше 60 процентов случаев. Группа ученых из Центра по изучению вирусов Университета Глазго считает такие выводы некорректными.
Во-первых, по мнению исследователей, двух однонуклеотидных полиморфизмов недостаточно для разделения вируса на два типа. К моменту выпуска статьи было идентифицировано 111 мутаций, не оказывающих существенного влияния на функциональный контекст.
Во-вторых, шотландские эксперты акцентируют внимание на том, что превалирование L-типа вируса не обязательно указывает, что он легче передается. Чтобы утверждать подобное, необходимо проведение исследования с проверкой нулевой гипотезы, предполагающей равные скорости передачи инфекции, чего не было сделано исследователями из Китая.
Первые обнадеживающие изменения в вирусе SARS-CoV-2 были замечены 11 марта в Сингапуре. Это делеция огромного куска все в той же OFR8 (как и у SARS-CoV и MERS-CoV) размером целых 382 нуклеотида.
Пока ученые не берутся делать однозначные выводы относительно репликативных свойств измененного вируса. Учитывая тот факт, что делеции в ORF8 вирусов SARS-CoV приводили к изменению в работе N-белка вируса, отвечающего за репликацию, исследователи предполагают, что и в данном случае речь идет об аттенуации вируса.
Возникает закономерный вопрос — это первая и последняя встреча с SARS-CoV-2 или нам придется схлестнуться с ним еще раз после окончания пандемии? Напомним, что пандемия испанки затихла в июле-августе 1918 года, а осенью пришла вторая, более смертоносная волна.
На вопрос о возможной повторной встрече с вирусом SARS-CoV-2 сейчас ответить сложно. Если все пойдет по пути значительного ослабления вируса, то в конечном итоге он превратится в один из неопасных циркулирующих вирусов, вызывающих простуды.
Если присмотреться к вирусу SARS-CoV (вызывающего ТОРС), то повторных вспышек заражения этим вирусом не было. Эпидемия началась в ноябре 2002 года, а закончилась в июне 2003-го.
В 2004 году была вспышка атипичной пневмонии в Китае, однако это произошло из-за контакта сотрудника одной из китайских лабораторий с образцом вируса SARS-CoV. Передачи от человека к человеку или от животного к человеку начиная с июня 2003 года зафиксировано не было. При этом вирус по-прежнему живет в летучих мышах и циветах, и никто не знает, будет ли повторное заражение человека.
Что касается коронавируса MERS-CoV, то он все еще дает о себе знать. После 2013 года вспышка MERS была зафиксирована в Южной Корее. Диагноз подтвердился у 182 пациентов, 33 из которых умерли от атипичной пневмонии. В 2019 году зафиксировано 212 случаев заражения и 57 случаев смерти в Саудовской Аравии и Омане. Согласно данным ВОЗ, 9 и 13 января 2020 года были лабораторно подтверждены два случая заражения вирусом MERS-CoV в Объединенных Арабских Эмиратах.
В борьбе с новым коронавирусом большие надежды возлагают на вакцины, ее разработкой занимаются множество лабораторий. Однако быстро меняющийся геном вируса SARS-CoV-2 пока не позволяет ученым гарантировать полный успех. На сегодня текущие мутации никак не усложнили поиск вакцины, но что будет через месяц-два, спрогнозировать сложно.
Помогают ученым и уже имеющиеся наработки по вакцинам против вируса SARS-CoV. Около 23 процентов Т-клеточных и 16 процентов В-клеточных эпитопов являются консервативными для обоих вирусов. Это дает основание полагать, что дальнейшие мутации, скорее всего, не будут затрагивать эти эпитопы.
Наиболее простой способ — создать вакцину на основе аттенуированного или убитого вируса, но такие вакцины обладают большим числом побочных эффектов, а кроме того, они более чувствительны к условиям хранения. Вторая разновидность — рекомбинантные вакцины, представляющие собой субъединицу S-белка вируса SARS-CoV-2, синтезированную дрожжами или бактериями. Данная вакцина не содержит вирусного материала, поэтому спектр ее побочных действий крайне низок.
И третья разновидность — РНК- или ДНК-вакцины, представляющие собой генно-инженерную конструкцию, которая при попадании в организм начинает синтезировать белки вируса SARS-CoV-2. Преимущества РНК- и ДНК-вакцин в том, что они обеспечивают не только гуморальный иммунитет (выработку антител), но и специфический клеточный иммунитет — активацию макрофагов, натуральных киллеров и цитотоксических Т-лимфоцитов. В США уже начались испытания новой вакцины на добровольцах.
Читайте также:
