Коронавирусы – это прежде всего РНК-вирусы, имеющие «шипы, выступающие на поверхности», с помощью которых вирус прикрепляется к клеткам-хозяина. Хозяином может быть не только человек, но и различные животные. Но об этом далее.
Вирусы обладают необычно большим РНК-геномом и уникальной стратегией размножения, которую в медицине называют репликацией.
Группа этих вирусов вызывает различные заболевания у млекопитающих и птиц. Начиная от энтерита у коров и свиней, заболеваний верхних дыхательных путей у птиц до – потенциально смертельных респираторных инфекций у человека.
Впервые коронавирус был обнаружен у птиц в 30-х годах. А точнее у кур. Прошло несколько десятилетий, пока первые человеческие вирусы были выявлены в 60-х.
На сегодняшний день семь коронавирусов обладают способностью вызывать заболевания у людей. Четыре являются эндемичными. Эти штаммы регулярно встречаются среди отдельных людей и в определенных районах, и обычно вызывают легкие заболевания. Но три из них могут вызывать более серьезные и даже смертельные случаи.
Человеческие штаммы являются причиной значительного числа инфекций верхних дыхательных путей. И особенно у детей.
С 2002 года было открыто как минимум 5 новых вирусов этой группы, включая тяжелый острый респираторный синдром. Мир потрясли вспышки этих инфекций, которые вызывали тяжелые формы пневмоний, а также значительную смертность.
История человеческих коронавирусов началась в 1965 году, когда британские ученые Д.Тиррелл и М.Биное обнаружили вирус в культурах клеток трахеи, полученных из дыхательных путей взрослого человека с обычной простудой.
Присутствие инфекционного агента было продемонстрировано путем введения возбудителя из этих культур людям-добровольцам интраназально, т.е. в нос. Да, именно так. После того как в нос добровольцам был введен возбудитель значительная часть из них имела признаки простуды. В то время ученые были не в состоянии вырастить агент в культуре тканей. Тогда этот вирус был назван «В814».
Примерно в то же время другая группа ученых смогла вырастить вирус с необычными свойствами в культуре тканей. Эти образцы были получены от студентов-медиков с простудными заболеваниями. Этому вирусу дали название «229Е». Конечно, цифровые названия не являются очень запоминающимися, но что делать.
Эти два вируса не были связаны с какими-либо известными ранее вирусами.
Исследователи лаборатории Национального института здоровья, также сообщили о нескольких штаммах вирусных агентов из дыхательных путей человека.
В течение того же периода ученые во главе с исследователем Д.Тирреллом выполнили электронную микроскопию жидкостей из инфицированных вирусом «В814».
Какое же открытие произошло? Они обнаружили частицы, которые напоминали вирус инфекционного бронхита птиц. Частицы были среднего размера (80–150 нм), покрытые мембраной и покрытые широко расположенными выступами в форме клубов. Все ранее идентифицированные вирусные агенты имели сходную морфологию.
В конце 1960-х годов Д.Тиррелл возглавлял группу вирусологов, работающих с человеческими штаммами и рядом вирусов животных. К этим вирусам относились вирусы инфекционного бронхита, вирусы гепатита мышей и вирус гастроэнтерита свиней. И все они относились к одной группе вирусов. Что было продемонстрировано. Вирусы морфологически совпадали при электронной микроскопии.
Эта новая группа вирусов была названа коронавирусом. Наличие шиповидных отростков, в проекции напоминало солнечную корону. Позже это название было официально принято в качестве нового рода вирусов.
Продолжающиеся исследования с использованием серологических методов позволили получить значительный объем информации об эпидемиологии респираторных коронавирусов человека.
Было обнаружено, что в умеренном климате респираторные коронавирусные инфекции встречаются чаще зимой и весной, чем летом и осенью.
И, что коронавирусные инфекции составляют до 15–20% от общих вирусных заболеваний дыхательных путей у взрослых.
В течение трех десятилетий после открытия человеческих штаммов вирусы были изучены исключительно, в основном потому, что с ними было проще всего работать.
Штаммы выращивали в культуре тканей непосредственно из клинических образцов. Вирусы демонстрировали периодичность, причем крупные эпидемии происходили с интервалом в 2–3 года. Одни штаммы были эпидемическими, тогда как другие были более предрасположены к локализованным вспышкам. Как и при многих других респираторных вирусах, повторное заражение было обычным явлением.
Инфекцией можно заболеть в любом возрасте, но чаще всего она встречается у детей.
Как дети болеют чаще? Почему же они не входят в группу риска? Зачем закрывают детские коллективы во время эпидемии? И какое это имеет значение для ограничения пандемий? Об этом вы узнаете в следующем разделе.
Несмотря на то, что большое внимание уделялось исключительно открытым ранее штаммам, стало ясно, что существуют и другие штаммы вируса.
Исследования вакцин на добровольцах показали, что коронавирусы были связаны с различными респираторными заболеваниями. Тем не менее, их патогенность считалась низкой.
Преобладающими заболеваниями, связанными с коронавирусной инфекцией, была инфекция верхних дыхательных путей со случайными случаями пневмонии у младенцев и молодых людей.
Кроме того, ученые доказали, что эти вирусы способны вызывать обострения астмы у детей, а также хронический бронхит у взрослых и пожилых людей.
Да, вы правильно прочитали обострение астмы. Бронхиальная астма, является заболеванием, вызванным инфекционно-аллергическим воспалительным процессом дыхательных путей. И, конечно же, инфицирование любым респираторным вирусом приведет к обострению.
В то время проводились исследования по изучению коронавирусов не только человека, но и у животных. Были описаны вирусы, которые вызывали заболевание у различных видов животных. Крысы, мыши, куры, индейки, коровы, собаки, кошки, кролики и свиньи – все они были подвержены этой инфекции. И не только они.
Исследования на животных включали, но не ограничивались, исследованиями поражения дыхательных путей.
Фокус исследований включал такие проявления, как гастроэнтерит (поражение слизистой желудка и кишечника), гепатит (поражение печени) и энцефалит (поражение головного мозга) у мышей; пневмонии, и инфекционный перитонит у кошек. Патогенез этих болезней был различным и сложным, демонстрируя, что эта группа вирусов в целом была способна к широкому разнообразию проявлений заболевания.
Коронавирусы человека и животных были разделены на три большие группы, в зависимости от генетического строения.
Учитывая, огромное разнообразие коронавирусов животных, неудивительно, что вирус стал причиной нового, тяжелого острого респираторного синдрома в 2002–2003 гг. Заболевания названного SARS, возбудителем которого являлся коронавирус SARS-CoV. Распространившегося по всему миру с огромной скоростью.
Этот вирус довольно легко рос в тканевой культуре, что позволило быстро секвенировать его геном.
Изучение генома показало, что коронавирус 2002–2003 гг. в достаточной степени отличалось от любого из известных коронавирусов человека или животных.
Во время вспышки 2002–2003 годов инфекция SARS была зарегистрирована в 29 странах Северной Америки, Южной Америки, Европы и Азии. В общей сложности было выявлено более 8 тыс. инфицированных людей с большим числом смертельных исходов, связанных с развитием тяжелого острого респираторного синдрома. Смертность составляла при этом почти 10%.
Анализ последовательности вируса, показал, что этот вирус содержал 29-нуклеотидную последовательность, необнаруженную ранее у большинства коронавирусов человека. В частности тех, которые были вовлечены во всемирное распространение предыдущих эпидемии.
В вирусах животных эта нуклеотидная последовательность сохраняет целостность. И не мутирует с такой скоростью. Тогда было неясно, сыграла ли эта хромосомная перестройка нуклеотидной последовательности роль в способности нового штамма распространяться между людьми или вирулентностью вируса.
Любопытно, что данные исследований, проведенных среди работников продовольственного рынка в районах, где, вероятно, началась эпидемия тяжелых пневмонии в 2002–2003 гг., показали, что 40% торговцев дикими животными и 20% людей, работа которых связана с забоем животных, были серопозитивны в отношении коронавируса. Хотя ни у одного из них не было симптомов. Все они имели антитела, указывающие на контакт с инфекцией.
Эти данные свидетельствуют о том, что эти люди подверглись воздействию вируса, который часто вызывал бессимптомную инфекцию. Бессимптомная инфекция, бессимптомные носители вируса – будет важной составляющей уже новой пандемии. Это то, что приведет в дальнейшем к невозможности контролировать распространение нового вируса, возникшего в 2019.
Политика инфекционного контроля способствовала прекращению эпидемии атипичной пневмонии, тогда в далеком 2003 году. Последняя серия документированных случаев на сегодняшний день была выявлена в апреле 2004 года.
Эпидемия атипичной пневмонии дала миру большой вклад в изучении этой группы вирусов. Расширила изучение не только в области ветеринарной вирусологии, но и у человека.
Что же происходит сейчас? Ученые активно изучают коронавирусный геном и его структуру. Коронавирусы – это вирусы среднего размера, с длиной нуклеиновой кислоты около 30 кб. РНК является самой крупной из известных вирусных РНК.
Мутации распространены в природе. Кроме того, коронавирусы способны к генетической рекомбинации, если два вируса заражают одну и ту же клетку одновременно. Соответственно становиться понятным заявление Люка Монтанье, о том в геноме COVID-19 находятся гены ВИЧ и малярийного плазмодия. Правда, согласно этим заявлениям в слишком малом количестве для природной мутации. Остается неясным, действительно ли 1% генетической информации вируса ВИЧ мог попасть в коронавирус путем природной эволюции?