Семейство коронавирусов (Coronaviridae)

Семейство коронавирусов (Coronaviridae)

 

20.1.3.1. Общая характеристика

Коронавирусы объединяют в семейство Coronaviridae, в которое входит единственный одноименный род Coronavirus. Это гетерогенная группа возбудителей, которые вызывают заболевания у человека, животных и птиц.

Различают 3 основных группы коронавирусов. В 1 и 2 группу входят вирусы, патогенные для млекопитающих, в 3 группу – патогенные только для птиц. Внутри каждой группы коронавирусы делятся в зависимости от организации генома и по антигенной структуре. Обычно для отдельного варианта коронавирусов характерен свой узкий круг поражаемых организмов. Они вызывают тяжелые заболевания у животных. Наиболее широко распространен вирус инфекционного бронхита кур, вирус кошачьего инфекционного перитонита и т.д.

Вирусы, патогенные для человека, представлены как в первой (вариант HCoV-229E), так и во второй группе (вариант HCoV-ОС43). Они поражают верхние дыхательные пути (до 30% от всех вирусных поражений) и желудочно-кишечный тракт, приводя к развитию респираторных заболеваний и гастроэнтеритов. До 2002 г. считалось, что представители семейства Coronaviridae вызывают легкие по течению болезни, длящиеся несколько дней и завершающиеся полным выздоровлением больного. В 2002 г. в Юго-Восточной Азии, в первую очередь в Китае, началась эпидемия тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС), который в 5-10% случаев после тяжелого течения приводил к летальному исходу. В 2003 г. было доказано, что возбудителем болезни является новый, ранее неизвестный вариант коронавируса.

Структура и свойства. Это крупные (до 220 нм) вирусы, имеющие липопротеиновый суперкапсид сферической или овальной формы. Тип симметрии спиральный, диаметр нуклеокапсида 25 нм. Между нуклеокапсидом и наружной липопротеиновой оболочкой находится промежуточный белковый слой (матрикс). Снаружи вирион имеет наружные гликопротеиновые шипы, которые в электронном микроскопе напоминают солнечную корону вокруг округлого центра вирусной частицы.

Геном представлен позитивной молекулой РНК, обладающей инфекциозностью. РНК генома состоит из 30 тыс. пар оснований – это максимальный из известных вирусных геномов, содержащих РНК. Репликация вирусов происходит медленно в цитоплазме пораженных клеток.

В состав коронавирусов входят нуклеокапсидные, матриксные и суперкапсидные белки, обладающие антигенными свойствами. Вирусы человека и животных имеют как общие, так и специфические антигенные детерминанты. Наружные шипы суперкапсида состоят из гликопротеинов, они обеспечивают адсорбцию и проникновение коронавирусов в клетки. Выход вирионов из клетки осуществляется почкованием. Вирусы проявляют гемагглютинирующую активность.

Коронавирусы чувствительны к  эфиру и детергентам, ультрафиолетовому облучению, температуре свыше 56⁰С, большинству дезинфектантов.

Культивирование. Данные вирусы плохо растут в клеточных культурах. Некоторые варианты адаптированы к культурам клеток почек зеленых мартышек, клеткам Vero, органным культурам, лабораторным животным (мышам-сосункам).

Характеристика коронавирусных инфекций.

Основной путь передачи заболеваний – воздушно-капельный.

Известные до 2002 г. коронавирусы вызывают ОРВИ, которые у взрослых обычно протекают бессимптомно или проявляются ринитом с обильными серозными выделениями. Коронавирусные гастроэнтериты приводят к диарее, в желудочно-кишечный тракт вирус попадает вторично вследствие вирусемии. Поражение обусловлено цитопатическим действием вируса на зараженные клетки.

Иммунитет при заболеваниях гуморальный, типоспецифический. Образуются вируснейтрализующие АТ, которые обеспечивают невосприимчивость к повторному заражению данным сероваром. Обычно инфекция длится не более 1 недели.

Лабораторная диагностика. Так как вирус плохо культивируется на культурах клеток, то вирусологический метод используют редко. В качестве экспресс-метода применяют РИФ, материалом для которого является отделяемое носоглотки или мазки-отпечатки слизистой носа. Основной метод диагностики – серологический, при этом в сыворотке больного обнаруживают АТ к вирусу в РСК, РПГА, РТГА, ИФА в реакции с парными сыворотками. Используют метод парных сывороток.

Специфическая профилактика не проводится, лечение симптоматическое.

 

20.1.3.2. Возбудитель тяжелого  острого респираторного       синдрома (ТОРС-ассоциированный коронавирус)

В конце 2002 г. в южной китайской  провинции Гуаньдун появились первые случаи необычно тяжелой «атипичной» вирусной пневмонии. Количество заболевших быстро достигло нескольких сотен, заболевание распространилось в Гонконг, вышло за пределы КНР в Сингапур, Вьетнам, другие страны Юго-Восточной Азии. Далее в эпидемию были вовлечены страны Северной Америки (Канада, США), Европы (Германия, Италия) и другие. Болезнь получила название тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, англ. аббревиатура SARS – severe acute respiratory syndrome). Учитывая темпы развития эпидемии, высокую для респираторных вирусных инфекций летальность (до 5-10% от общего числа заболевших) Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) впервые в своей истории объявила глобальную угрозу по данному заболеванию. К маю 2003 г. от заболевания пострадало свыше 4500 человек, более 250 из них умерли. ТОРС-инфекция считается первой значительной эпидемией, возникшей в XXI веке.

Через несколько месяцев от начала эпидемии удалось установить природу инфекционного агента, вызывающего ТОРС. Им оказался новый, ранее неизвестный представитель семейства Coronaviridae. Он получил название «ТОРС-ассоциированный коронавирус» (ТОРС-вирус).

Структура и свойства. В апреле 2003 г. был полностью расшифрован геном нескольких вариантов ТОРС-вируса, выделенных от больных атипичной пневмонией. На основе анализа вирусного генома, данных электронной микроскопии, культивирования вируса в клеточных культурах были изучены основные свойства ТОРС-ассоциированного коронавируса.

Внешне вирус сходен с другими представителями семейства.

Геном вируса представлен  однонитевой (+)РНК размером 29,7 тыс. пар нуклеотидов, содержащей 41% остатков Г+Ц. Общая организация генома совпадает с уже известными коронавирусами.

Однако анализ последовательности РНК показал, что вирус должен быть выделен в новую отдельную 4 группу коронавирусов. Наиболее вероятно его происхождение от одного из малоизвестных коронавирусов животных, или от непатогенного коронавируса человека вследствие мутаций.

Геном вируса содержит гены, которые кодируют одноименные антигены – структурные белки и ферменты. Ген rep определяет синтез ферментов репликации РНК (полимеразы, хеликазы, протеазы), S – белка, входящего в состав шипов, E и М – белков оболочки, N – нуклеокапсида. Дополнительно у вируса различают не менее 5 неструктурных белков, которые участвуют в его репликации.

Вирус поступает в клетки эпителия верхних дыхательных путей в  результате взаимодействия S-белка с рецепторами клеток. S-белок представляет собой гликопротеин, ответственный за адсорбцию и слияние вирусной частицы с пораженными клетками.

После депротеинизации происходит репликация РНК вируса.

Предполагается, что она осуществляется через синтез промежуточной (–) цепи РНК, которая является матрицей для синтеза информационной (+) цепи РНК (прерывистая транскрипция).

После сборки вирусных частиц происходит выход вируса из клетки путем почкования с участием белков M, E, N.

Клетки эпителия верхних дыхательных  путей могут поражаться как из-за ЦПД вируса, так и вследствие развития иммунной реакции на вирусные белки в мембране клеток.

Устойчивость вирионов. В сравнении с другими коронавирусами ТОРС-вирус является относительно устойчивым. При комнатной температуре он сохраняется в фекалиях и моче в течение 2-4 дней. Сохраняется при низких температурах не менее 3 недель. Прогревание при 56⁰С полностью инактивирует вирус за 15 минут. Вирус чувствителен ко всем основным дезинфектантам

Характеристика заболевания. Источник инфекции – больной человек. Основной механизм передачи – воздушно-капельный. Не исключается передача по фекально-оральному и контактному механизмам. Наиболее велика вероятность инфицирования у лиц, находящихся в близком контакте с больным. К группам риска относится работающий с больными медперсонал, члены семьи заболевших или другие лица, имевшие прямой контакт с выделениями больного.

Инкубационный период – от 1 до 7-10 дней. Заболевание начинается остро, у больного появляется лихорадка, миалгии. Вирус поражает всю дыхательную систему, включая легкие. Изменения в легких выявляются при рентгенографии. Вследствие гематогенной диссеминации вируса в процесс вовлекается желудочно-кишечный тракт, возникает диарея.

Через несколько дней температура  может снизиться. Однако на  второй неделе у части больных лихорадка  появляется вновь, возникают новые очаги поражений в легких, прогрессирует дыхательная недостаточность, усиливается диарея. Так как к этому времени уровень репликации вируса снижается, предполагается, что ухудшение связано с иммунопатологическими процессами, обусловленными вирусом. У 20% больных на 2-3 неделе развивается респираторный дистресс-синдром вследствие повреждения гемато-альвеолярного барьера с развитием отека легкого.

По мере развития заболевания у  больных появляется выраженный противовирусный иммунитет, преимущественно гуморальный. В культурах клеток антитела, выделенные от больных, проявляют стойкое нейтрализующее действие в отношении вируса.

Прогноз тяжелого острого респираторного синдрома достаточно серьезный, однако при использовании всех современных методов лечения число летальных исходов удается значительно снизить.

Лабораторная диагностика  заболевания. Используются следующие основные методы диагностики – полимеразная цепная реакция и серологический метод. Для ПЦР материалом для исследования является носоглоточное отделяемое, фекалии, реже моча. Диагноз ТОРС считается установленным, если по результатам ПЦР соблюдается одно из условий:

1) положительны обе пробы из  разных материалов, взятых от  пациента;

2) положительны 2 пробы одного материала,  полученные от больного с интервалом в 2 дня,

3) повторный ПЦР-анализ материала  также положителен.

При серологическом методе исследования материалом является сыворотка больного, содержащая АТ к ТОРС-вирусу. Используется твердофазный ИФА. У здоровых лиц АТ к вирусу не обнаруживаются. У больных реакцию необходимо ставить с парными сыворотками (наблюдается появление противовирусных АТ и увеличение их титра в 4 раза и более).

В наиболее оснащенных вирусологических лабораториях проводится выделение вируса на клеточных культурах (например, культуре клеток Vero) с подтверждением выделения вируса при помощи ПЦР.

Профилактика и  лечение. В настоящее время меры профилактики остаются неспецифическими. С учетом секвенирования генома вируса в ближайшее время возможна разработка вакцины.

Для лечения применяют противовирусный препарат рибавирин, для подавления иммунопатологических реакций используют глюкокортикостероиды.