Что такое коронавирус
SARS-CoV-2 вызывает острое респираторное заболевание COVID-19 – это сокращение от английского словосочетания COronaVIrus Disease, что означает «болезнь, вызываемая коронавирусом», а цифра 19 указывает на год появления вируса.
Основные симптомы, встречающиеся у больных COVID-19: повышенная температура тела, сухой кашель, вялость и затрудненное дыхание.
Коронавирусы получили свое название из-за наличия «короны» (от лат. corona – венец, венок), которая видна под электронным микроскопом. Диаметр вирионов коронавирусов примерно 120 нм, что, например, в сотни раз меньше толщины волоса человека. Существует заблуждение, что SARS-CoV-2 поражает только людей. Совместными усилиями Ветеринарного исследовательского института Харбина и Китайского центра по контролю и профилактике заболеваний было экспериментально доказано, что к этому вирусу высоковосприимчивы кошки и хорьки. Выводы были опубликованы, в частности, 30 марта 2020 года на портале BioRxiv – открытом репозитории препринтов по биологии.
К семейству Coronaviridae (семейство коронавирусов) относятся низкопатогенные коронавирусы человека HCoV-NL63, HCoV- 229E, HCoV-OC43 и HCoV-HKU1 и высокопатогенные SARS-CoV и MERS-CoV, вызывающие тяжелый острый респираторный синдром и ближневосточный респираторный синдром соответственно. Последние два вируса были причиной эпидемий в XXI веке с высоким уровнем летальных исходов. SARS-CoV-2 – это уже третий по счету коронавирус с 2002 года, которому удалось успешно преодолеть видовые барьеры и стать причиной пандемии.
Как появился новый коронавирус
С помощью генетического анализа немецкими учеными из Института имени Роберта Коха было доказано, что SARS-CoV и MERS CoV происходят от коронавирусов летучих мышей. Информация об этом представлена, в частности, на сайте платного доступа к научным публикациям www.sciencedirect.com. Тем не менее данным коронавирусам для преодоления видовых барьеров и заражения человека были необходимы промежуточные хозяева: гималайские циветты для SARS-CoV и арабские одногорбые верблюды (дромедары) для MERS-CoV. SARS-CoV-2, возбудитель COVID-19, генетически близок к SARS-CoV (идентичен на 80%).
В бесплатной социальной сети ученых ResearchGate представлены данные о том, что исследователи из Экспериментального института зоопрофилактики Италии пришли к выводу: обнаруженные сходства дают основания предполагать животное происхождение SARS-CoV-2. Итальянские ученые приводят некоторые доказательства того, что SARS-CoV-2 берет свое начало от коронавирусов летучих мышей, но какое животное является промежуточным хозяином, пока неизвестно, споры все еще ведутся.
Как новый коронавирус проникает в организм человека
Вирусные частицы SARS-CoV-2 используют «корону», а точнее шипы, на своей поверхности, для того чтобы проникнуть в клетку хозяина. Шипы, представляющие собой S-белок, связываются с мембранным белком клеточной поверхности в организме человека АПФ2 (ангиотензинпревращающий фермент 2). Еще в 2004 году нидерландскими учеными было установлено, что АПФ2 человека является точкой входа в клетку некоторых коронавирусов, о чем есть публикация на портале PubMed – англоязычной текстовой базе данных медицинских и биологических публикаций, созданной Национальным центром биотехнологической информации США. S-белок из «короны» SARS-CoV-2 прочно связывается с АПФ2. Такой же механизм проникновения в клетку у высокопатогенного SARS-CoV, одного из ближайших родственников SARS-CoV-2, однако патогенность SARS-CoV-2 значительно выше, так как выше и его связывающая способность.
Белок АПФ2 главным образом представлен на эпителии воздухоносных путей, в паренхиме легких человека, на мембранах альвеолоцитов 2-го типа и эндотелии сосудов, в сердце, почках и желудочно-кишечном тракте. Курение и хронические респираторные заболевания усиливают экспрессию гена АПФ2, тем самым увеличивая количество точек проникновения SARS CoV-2 в клетки хозяина.
Как сообщаетcя на ресурсе PubMed, в результате совместного эксперимента, проведенного в 12 лабораториях Англии и США, установлено, что SARS-CoV-2 может проникнуть в организм в первую очередь через слизистую оболочку полости носа, связавшись с рецепторами АПФ2 на эпителиальных клетках. Также SARS-CoV-2 может напрямую проникнуть во внутрилегочные воздухоносные пути и инфицировать эпителиальные клетки легких. Заражение вирусом приводит к значительному повреждению альвеол и следующему двустороннему отеку легких.
SARS-CoV-2 может поражать и почки человека. Белок АПФ2 в большом количестве представлен на мембране каемчатых эпителиоцитов проксимальных извитых канальцев почки. Диффузное повреждение извитых канальцев и утрата каемки на эпителиоцитах, повреждение эндотелия сосудов почки и агрегация эритроцитов с последующим перекрытием просвета сосудов – часто наблюдаемые патоморфологические изменения при COVID-19.
Попадая в клетку хозяина, вирус реплицируется в десятки тысяч раз. Новообразованные вирусные частицы созревают, приобретая оболочку с короной S-белков, затем покидают клетку хозяина и заражают новые клетки.
Как развивается заболевание COVID-19
Белок АПФ2 инактивирует брадикинин – пептид, расширяющий кровеносные сосуды, и ангиотензин 2-го типа (АТ2) – пептид, суживающий кровеносные сосуды. При попадании вируса и блокировании S-белком рецептора АПФ2 инактивация АТ2 и брадикинина нарушается, что приводит к избыточному их накоплению в крови. Чрезмерное накопление брадикинина вызывает отек легких, который будет усугубляться повышенным гидростатическим давлением сосудов из-за избытка АТ2 в крови. Поэтому при связывании АПФ2 с вирусом или антителами против SARS-CoV-2 возникает острый респираторный дистресс-синдром – жизнеугрожающее воспалительное поражение легких. Кроме того, эндотелиоциты, выстилающие просвет сосудов, будучи отделенными от альвеолоцитов 2-го типа тонкой прослойкой соединительной ткани и обильно усеянными АПФ2-белком, являются одной из первых мишеней SARS-CoV-2. При связывании с вирусом эндотелиоциты теряют свою способность предотвращать тромбоз сосудов. Тромбы могут нарушать кровоснабжение органов, вызывая инфаркт миокарда, ишемический инсульт, эмболию легочной артерии и др.
При клинических исследованиях многие специалисты обращали внимание на то, что у больных коронавирусом повышена концентрация D-димера в крови – белка, образующегося вследствие распада тромбов. Чем выше концентрация D-димера, тем более осторожным будет прогноз выздоровления и тем тяжелее будет протекать болезнь.
В 80% случаев множественное образование тромбов в легких приводит к закупорке легочных вен или артерий, что и является непосредственной причиной смерти. Поэтому эффективное лечение коронавируса включает в себя использование противосвертывающих препаратов (антикоагулянтов) даже при наличии инфекции средней тяжести. Также в крови у больных COVID-19 нередко обнаруживают повышенную концентрацию тропонинов – белков сократительного аппарата поперечно-полосатой сердечной мускулатуры, попадающих в кровеносное русло при повреждении вирусом миокардиальных клеток.
Повреждение миокарда (мышечной ткани сердца) и повышенная концентрация тропонинов наблюдаются примерно у 25% больных COVID-19. Среди умерших от этого заболевания 46% имели высокий уровень концентрации тропонина в крови, в то время как среди выздоровевших всего у 1% наблюдалось значительное повышение этого белка. Это говорит о том, что наличие D-димера и тропонинов в крови является важным прогностическим лабораторным показателем, тем более что повышенная концентрация обоих маркеров наблюдается еще до появления первых симптомов болезни.
Как передается новый коронавирус и почему нужен карантин
В эпидемиологии базовое репродуктивное число (R0) означает, сколько человек способен заразить один больной. R0 для COVID-19 равно приблизительно 2,5. Обычно после заражения больной обретает способность инфицировать других людей за два дня до появления первых клинических симптомов, сообщили в Центре по контролю и профилактике заболеваний США со ссылкой на ученых Университета Джонса Хопкинса. С учетом того, что инкубационный период COVID-19, то есть период с момента заражения до появления первых симптомов, в среднем составляет пять дней, то уже спустя три дня после инфицирования человек будет способен распространять болезнь среди других людей при близком контакте.
Близким контактом считается нахождение рядом с больным на расстоянии менее чем в 1,8 метра на протяжении 15 минут. Проанализировав многочисленные исследования ученых по всему миру, ВОЗ сообщает, что в 80% случаев вирус передается людьми в инкубационный период или больными без симптомов. Поэтому, чтобы предупредить распространение вируса, главная задача – отследить контакты инфицированного SARS-CoV-2 человека и изолировать потенциально зараженных людей, желательно в течение трех дней после близкого контакта с больным. Так как окно в три дня слишком мало даже для вычисления близких контактов больного, помимо изоляции вводятся карантинные меры.
Цель изоляции – разделить уже заболевших и здоровых людей. Цель карантина – изолировать еще здоровых людей, контактировавших с инфицированными и потому потенциально заразных, от здоровых людей, которые не контактировали с больными. Изоляция и карантинные меры значительно сокращают распространение вируса.
Способность передавать инфекцию еще до появления симптомов, массовая восприимчивость населения, не имеющего популяционного иммунитета, вероятность бессимптомного течения, отсутствие эффективного лечения и средств специфической профилактики обусловливают серьезность ситуации с COVID-19.
Кстати, весной 2020 года известный немецкий вирусолог Хендрик Штрек, руководитель Института вирусологии при университетской клинике в Бонне (Германия), сообщил, что с эпидемиологической точки зрения распространение SARS-CoV-2 через поверхности и неодушевленные объекты, в отличие от его низкопатогенных сородичей, практически не играет роли. К этой точке зрения позже присоединился и Центр по контролю и профилактике заболеваний США. Ранее многие исследователи действительно выявляли вирус на разных поверхностях, однако, по мнению некоторых ученых, на основании этого нельзя судить о патогенности возбудителя и его способности заражать человека. К тому же в лабораторных условиях выживаемость вируса гораздо выше, чем в естественной среде.
Вместе с тем на то, что исследование Хендрика Штрека идет вразрез с выводами подавляющего большинства медиков мира, обращали внимание некоторые российские ученые, отмечая, что заключение немецкого вирусолога недостаточно аргументировано.
В любом случае учитывая, что большинством исследователей основным признан воздушно-капельный путь передачи нового коронавируса от человека человеку, социальное дистанцирование и использование медицинских масок считаются главными мерами профилактики заболевания.
