Сарс ковид 2 что это коронавирус
Коронавирусный ликбез: в чем разница между SARS-CoV-2 и COVID-19?
Помимо прочего, в разгар эпидемии развивается и еще одно очень опасное явление — «инфодемия». Это шквал слухов, сплетен, фэйк-ньюс и полноценной дезинформации. Чтобы разобраться в потоке этого новостного шума нужно обладать недюжинным самообладанием и базовым пониманием ситуации. Так что эта статья может помочь и в борьбе с недобросовестными распространителями информации.
Ремарка. Не стоит воспринимать этот материал в качестве замены «Википедии» или медицинского справочника.
Термины
Важные вопросы и ответы
Как передается коронавирус SARS-CoV-2 между людьми?
Также, как и многие другие вирусы дыхательных путей — вместе с микроскопическими каплями влаги, которые человек выдыхает или выбрасывает во время кашля и чиханья. В организм другого человека вирионы (вирусные частицы) могут попасть также по воздуху, либо с различных поверхностей, на которые они осели. Для этого необязательно предметы облизывать или обнюхивать, достаточно прикоснуться руками, а затем дотронуться до лица. Коронавирус попадает в организм со слизистых носа, рта и глаз.
Как этого избежать?
Дезинфицировать все поверхности, до которых часто дотрагиваются люди — дверные ручки, выключатели, столы и поручни. В общественных местах соблюдать дистанцию до других людей не менее полуметра, избегать физических контактов (объятия, приветствия). Мыть руки регулярно, с мылом, а если нет такой возможности, то дезинфицировать их средствами на спиртовой основе. Не трогать лицо — глаза, рот и нос. При кашле и чиханье рот следует закрывать сгибом локтя: даже если у вас нет симптомов, вы все равно можете уже быть заражены, плюс демонстрация респираторной гигиены подает пример окружающим.
Спасают ли медицинская маска и перчатки?
Носить маску необязательно, так как обычные медицинские маски не защитят от вирусов полностью, а респираторы соответствующего класса защиты доступны не всем, да и менять их нужно часто. С другой стороны, маска создает физический барьер между кожей лица и руками на случай, если избежать прикосновений не получается, а также обеспечивает какую-никакую преграду. Медицинские или хозяйственные перчатки носить постоянно вредно, но можно надевать перед контактом с предметами в общественных местах. Обычные перчатки (зимние или рабочие) никакой защиты не дают, даже скорее наоборот — могут сохранять в себе вирионы после контакта с зараженными поверхностями.
Стоит ли бояться, что посылки и продукты могут быть заражены?
Вирион коронавируса вне тела человека может сохранять свою целостность (а значит заразность) в течение 2-4 дней, в воздухе — до трех часов. Это означает, что посылок или товаров, которые были в пути более этого срока опасаться не нужно. Все пищевые продукты, которые хранились в открытом доступе для других людей (например, овощи или фрукты) лучше подвергать термической обработке. Через ЖКТ возбудитель COVID-19 попасть в организм не сможет, а вот со слизистой рта на слизистую носоглотки — легко.
Каковы симптомы коронавирусной инфекции?
COVID-19 отличается очень разнообразной тяжестью протекания у пациентов. Многие переносят болезнь легко, практически не замечая — как обычную простуду. У других развивается весь спектр расстройств организма и требуется реанимация. В общем случае специфичными для коронавирусной инфекции являются: жар (37,5 градусов и выше), затрудненное дыхание и кашель (как правило, сухой). Реже встречаются такие проявления, как повышенная утомляемость, боли в горле, суставах и мышцах, а также головные боли, диарея, тошнота и простудные симптомы (заложенность в носу). Инкубационный период может достигать 14 дней, но чаще всего проявления инфекции становятся заметны уже на третий-пятый день после заражения.
Новые ущербы от инфекции SARS-CoV-2 за пределами дыхательной системы
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Все мы помним, как с начала декабря 2019 года в китайском городе Ухань был выявлен ряд случаев пневмонии, связанных с коронавирусной инфекцией COVID-19 c серьезными симптомами, такими как респираторные проблемы (кашель, одышка, поражение легких) и лихорадка. Но вы когда-нибудь задумывались о том, что же происходит с остальными органами нашего тела? Так давайте разберём, как крошечный вирус может поражать не только дыхательную систему, но и вызвать повреждение других систем человеческого организма.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Партнеры номинации — медико-биологическая школа «Вита» и «Новая школа».
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Введение
Согласно исследованиям немецких ученых, SARS-CoV-2 проникает внутрь организма с помощью клеточного рецептора — ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2; ACE2 — англ.), который специфически синтезируется в определенных органах и тканях. Соответственно, ACE2 играет важную роль в регуляции сердечно-сосудистой, кишечной, почечной и репродуктивной функций [1]. Попав в систему кровообращения, коронавирус, вероятнее всего, распространяется через кровоток [2]. Следуя этим данным, мы можем понять, как SARS-CoV-2 заражает не только дыхательную систему, но и представляет потенциальную угрозу для пищеварительной и мочеполовой систем, ЦНС и системы кровообращения.
Рисунок 1. Поражения органов, подтвержденные клиническими признаками или биопсией, у пациентов с COVID-19
Рисунок 2. Механизм вторжения SARS-CoV-2 в клетку
SARS-CoV-2 и пищеварительная система
Помимо главного рецептора ACE2, SARS-CoV-2 использует трансмембранную сериновую протеазу 2 (TMRPSS2), фермент, который также экспонируется на эпителиальных клетках тонкой кишки. Он способствует проникновению вируса в клетки [3]. Активность SARS-CoV-2 может вызывать модификации ACE2 в кишечнике, которые повышают восприимчивость к воспалению кишечника и диарее. ACE2 оказывает значительное влияние на состав кишечной микробиоты [4]. Первичные воспалительные стимулы вызывают высвобождение в систему кровообращения микробных продуктов и цитокинов, которые могут вызвать микробный дисбиоз и воспалительную реакцию.
Изменения микробиоты кишечника могут быть связаны с изменениями в иммунной системе и предрасположенностью к более серьезным последствиям COVID-19. Наш микробиом меняется с возрастом: в первые несколько лет жизни микробиота малоразнообразна и нестабильна [5], [6]; во взрослом возрасте стабильна и разнообразна, а к пожилому возрасту разнообразие микробиоты уменьшается, а дисбиоз увеличивается, что связывают с когнитивным дефицитом, депрессией и воспалением [7]. Сниженное разнообразие микробиоты — еще один фактор риска заражения COVID-19 для пожилых людей.
Рисунок 3. Инфекция SARS-CoV-2 и ее связи с осью легких—кишечника—мозга и дисбиозом микробиома
Изменение кишечной флоры также связано с ожирением, еще одним фактором риска для тяжелого течения COVID-19 [8], [9]. Жировая ткань может служить резервуаром для распространения SARS-CoV-2 и активации системного иммунитета [10]. Коронавирусная инфекция вызывает изменения в кишечной бактериальной флоре, которые могут повлиять на ось «кишечник—мозг». Таким образом, кишечная флора играет решающую роль в регуляции неврологических функций, таких как депрессия или тревога [11].
Следовательно, режим питания играет значительную роль во время заражения вирусом SARS-CoV-2. Из-за вирусной инфекции иногда начинается дисбиоз, который может быть скомпенсирован компонентами диеты и пробиотиками [12]. Несколько исследований показывают, что оптимальный иммунный ответ зависит от правильного питания [13], [14]. Недоедание может поставить под угрозу иммунитет, тем самым влияя на уязвимость ответа на COVID-19. Потребление достаточного количества белка имеет решающее значение для выработки антител, поддержания ворсинчатой морфологии кишечника и уровня кишечного иммуноглобулина, что улучшает кишечный барьер [15–17]. Таким образом, высококачественные белки являются важным компонентом противовоспалительной диеты, которая включает омега-3 жирные кислоты, витамины С и Е, фитохимические вещества, которые широко присутствуют в продуктах растительного происхождения (фруктах, овощах, орехах, злаках и т.д.) [18–21]. Правильная диета укрепляет иммунную систему и способствует защите организма от тяжелого течения COVID-19.
SARS-CoV-2 и центральная нервная система (ЦНС)
Кроме пищеварительной системы, коронавирусная инфекция (COVID-19) также затрагивает центральную и периферическую нервную систему. Неврологические проявления могут возникать по разным причинам, включая прямое вирусное поражение центральной нервной системы (ЦНС) и иммунноопосредованные процессы. Примеры заболеваний ЦНС при COVID-19 могут включать энцефалит (воспаление головного мозга), менингит и инсульт. В периферической нервной системе COVID-19 ассоциируется с дисфункцией обоняния и вкуса, повреждением мышц и синдромом Гийена—Барре, при котором иммунная система человека поражает собственные периферические нервы.
Рисунок 4. Коронавирусная инфекция и нервная система
Ученые Университета Гонконга отметили, что механизмы инфекции SARS-CoV-2 могут быть аналогичны механизмам инфекции SARS-CoV из-за 79,5% сходства последовательностей РНК этих двух коронавирусов [22]. Однако SARS-CoV-2 обладает более мощной способностью к распространению, чем SARS-CoV и MERS-CoV. Причина в том, что SARS-CoV-2 и ACE2 обладают более сильной связывающей способностью [23]. S-белок (спайк-белок) на поверхности коронавируса связывается с ACE2 и прикрепляется к поверхности клетки; затем сериновая протеаза (TMPRSS2) активирует S-белок, что помогает вирусу проникать в нейрон [1]. Так как клетки кровеносных сосудов экспонируют ACE2 в большом количестве, SARS-CoV-2 может атаковать эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах головного мозга через этот рецептор и нарушить гематоэнцефалический барьер (ГЭБ — барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой). Нарушенный ГЭБ может способствовать вторжению вируса в ткани мозга и нейроны и привести к серьезным неврологическим осложнениям [24].
SARS-CoV-2 и система кровообращения
Помимо дыхательных путей, SARS-CoV-2 поражает сердечно-сосудистую систему. Это приводит к высвобождению высокочувствительных сердечных тропонинов (hs-cTnl) — белков, содержащихся в сердце и скелетных мышцах человека. В процессе заражения мембраносвязанный белок ACE2 может расщепляться трансмембранным дезинтегрином ADAM17, высвобождая ACE2 в кровоток. Таким образом, вирус циркулирует в крови зараженного организма. Воспаление сосудистой системы и миокарда может привести к миокардиту, сердечной недостаточности и быстрому ухудшению состояния больного [25].
Рисунок 5. Сердечно-сосудистое поражение при COVID-19
SARS-CoV-2 и мочеполовая система
Инфекция репродуктивной системы требует большего внимания, потому что она не только влияет на нынешнее поколение, но также может распространяться на потомство через поврежденные гаметы. На сегодняшний день несколько исследований подтвердили влияние SARS-CoV-2 как на мужскую, так и на женскую репродуктивную систему [26], [27]. В настоящее время хорошо известен факт, что мужчины более восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2 и у них выше уровень смертности, чем у женщин. Это объясняется тем, что клетки семенного протока и сперматогонии синтезируют много ACE2 [28–30].
По мнению ученых, SARS-CoV-2 нарушает репродуктивные функции мужчин через несколько механизмов, таких как воспалительные реакции, окислительный стресс и апоптоз [31–33]. Инфекция SARS-CoV-2 приводит к перепроизводству активных форм кислорода, которые могут усиливать внутриклеточные сигнальные пути (NF-κB-TLR). Это приводит к высвобождению цитокинов, что еще больше усиливает воспалительный ответ. К примеру, орхит, вызванный инфекцией SARS-CoV-2, может привести к окислительному стрессу в тканях яичка. Окислительный стресс может вызвать внутриклеточное окислительное повреждение сперматозоидов, что приводит к ухудшению их качества и мужскому бесплодию.
Рисунок 6. Инфекция SARS-CoV-2 и репродуктивная система
Рецепторы ACE2 были также обнаружены в женских яичниках [34], [35]. Можно предположить, что SARS-CoV-2 поражает ткань яичников и клетки гранулезы и таким образом ухудшает функцию яичников и жизнеспособность ооцитов, что может привести к бесплодию или невынашиванию [33]. Недавно ученые (Виванти и др.) сообщили о трансплацентарной передаче вируса от матери, инфицированной COVID-19, новорожденному. Мать была инфицирована в последнем триместре беременности, и гены SARS-CoV-2 были обнаружены в ткани плаценты. Согласно этому отчету, трансплацентарная передача может привести к воспалению плаценты [36]. Однако стоит отметить, что плацента имеет плацентарный барьер, который не смешивает кровь матери и плода, тем самым защищая плод от всех видов материнской инфекции. Невосприимчивые клетки плаценты обладают противовирусными свойствами, которые дополнительно предотвращают проникновение SARS-CoV-2 в клетки ребенка [37].
Вывод
Прочитав эту статью, мы с вами узнали, как вирус поражает не только дыхательную систему, но и другие системы человека. Это осложняет потенциальные клинические проявления и затрудняет лечение случаев COVID-19. Однако биомедицинские исследования могут помочь нам больше узнать о способностях нового коронавируса и о том, как с ним бороться, чтобы определить важные ориентиры для дальнейших исследований, диагностики и лечения. Также стоит всегда помнить, что соблюдая правильную диету и карантинные меры, мы снижаем риски заражения и ухудшения состояния здоровья во время COVID-19. Ведь вирус не всегда может вызвать вышеуказанные осложнения, если мы будем правильно заботиться о своем здоровье.
«Нам повезло. SARS-CoV-2 — это вирус, с которым удобно работать»
Коронавирус будет продолжать циркулировать и в следующем году, а ситуация в мае 2022 года может ничем не отличаться от нынешней, считает ведущий научный сотрудник Федерального научного центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова РАН Любовь Козловская. Эксперт полагает, что чем раньше люди смирятся с существованием новой сезонной болезни, тем лучше. Также Любовь Козловская рассказала «Известиям» о том, почему «КовиВак» вызывает меньше побочных реакций, чем другие вакцины, быстро ли мутирует коронавирус и чем положенный в основу «чумаковской вакцины» промышленный штамм AYDAR-1 отличается от первоначального уханьского.
— Любовь, именно вы занимались выделением SARS-CoV-2 для того, чтобы получить промышленный штамм и на его основе создать инкативированную вакцину «КовиВак». Это было трудно?
— Нам повезло. SARS-CoV-2 — это вирус, с которым удобно работать. Он легко растет в культуре клеток. Далеко не все вирусы это делают, обычно приходится долго подбирать клетки, среду, температуру… Мы буквально из первой партии мазков смогли выделить достаточное количество изолятов (вариантов вируса, размноженных в культуре клеток в лабораторных условиях. — «Известия»), чтобы дальше с ними работать. И потом только накапливали штаммы, которые просто оценивали: «Может быть этот, а может вон тот лучше».
— Коронавирусы, которые берутся, допустим, от соседей по палате, сильно отличаются? Или это одна и та же генетическая последовательность?
— В основном нет. Это очень и очень похожие последовательности, иногда отличающиеся на один нуклеотид, иногда совсем одинаковые. Это не всегда означает, что люди друг друга перезаражали. Обычно у нормальных среднестатистических РНК-вирусов так не бывает, они могут отличаться довольно заметно у двух людей рядом. Здесь же наоборот. Коронавирусы ужасающе похожи. Если брать вирус, выделенный в начале пандемии в Ухане, то варианты, которые у нас есть сейчас, отличаются от него всего на 30 нуклеотидных позиций на 30-тысячный геном.
— Чем отличается вариант «Ухань-1», который в научных статьях называют коронавирусом начала пандемии, от AYDAR-1 — штамма, который лег в основу «КовиВака»?
— За первые 3–4 месяца, когда вирус пришел в Европу, он уже был не таким, как «Ухань-1». Патоген получил основные семь нуклеотидных мутаций, включая самую распространенную на сегодняшний день мутацию в спайке — D614G.
AYDAR-1 содержит ровно эти семь мутаций. У него есть и D614G, это как минимум на одну меньше, чем у всяких британских штаммов, американских, южноафриканских и прочих.
— Сколько у вас уже «Айдаров»?
— У нас не очень много штаммов, так как штамм — это закрепленный в клеточной культуре или на животных вариант вируса, который имеет строго определенные свойства. А вот изолятов у нас много. Изолят — это, по сути, мазок, взятый от больного человека, которым мы заразили клетки, а потом собрали вирусы в размноженном виде в культуральной жидкости. Это еще не штамм, он может меняться, приобретать замены, поскольку переходит из человеческого организма в культуру клеток. Изоляты носят просто порядковый номер, а вот штамм уже носит имя. В коллекции Института Чумакова, может, пара десятков штаммов, а вот изолятов — тысячи.
— Зачем нужно много штаммов?
— Мы вакцинируем одним штаммом, а проверяем, заразив животных другим штаммом. Это некий хороший тон. Когда вы делаете вакцину на одном штамме и проверяете на антитела к нему же, то очевидно, что они будут. Мы же хотим, чтобы препарат вообще против вируса работал и это не были специфичные только к этому штамму антитела.
— Чтобы вакцина потом работала даже при встрече с британским, южноафриканским и еще неизвестными будущими вариантами вируса?
— Да, это наша задача. Когда к нам приходит другой вирус, у него часть аминокислотной последовательности отличается. Соответственно, часть выработанных вакциной антител на него сядет, а часть — нет. Но надо понимать, что часть на него всё равно сядет. И относиться спокойно к тому, что в течение пандемии у SARS-CoV-2 появляются мутации.
— Вы смотрите все научные статьи, которые выходят по мутациям?
— Да, насколько успеваю.
— Откуда вы узнаете о новых мутациях?
— Из прессы, конечно. Я не успеваю проснуться, как мне уже сообщают о том, что в Индии всё ужасно.
— И дальше вы идете смотреть научную статью про индийский штамм? Смотрите базу геномов?
— Не иду, я просто жду, что будет дальше. Обычно пресса сообщает значительно быстрее, чем если я буду тратить время на просмотр сотни статей. У меня есть автоматическое оповещение о том, что выходит какое-то количество статей по SARS, оно мне присылает в день все ссылки, которые вышли в PubMed. Там у меня стоит в день ограничение — 370 (показывать не больше 370 статей в день. — «Известия»). Я успеваю посмотреть первые 100 заголовков, из которых 99 мне не нужны. Сейчас пресса, спасибо, следит за основными статьями Cell, Science, Nature, поэтому я жду, что мне расскажут, а уже потом иду читать исходную ссылку.
— Допустим, из прессы вы поняли, что индийский штамм вам интересен. Вы идете в международную базу смотреть, что это такое?
— Честно говоря, сегодня это бесполезно. В GISAID — базе, которая стала основной по коронавирусным последовательностям, их уже 1,5 млн. Каждый день туда добавляется еще несколько тысяч. Я даже с ними физически работать не могу, у меня компьютер виснет. Это уже такое количество последовательностей, что их даже выровнять нельзя, не то что посмотреть филогеографию, как они распространялись, кто от кого идет, где и сколько замен. Спасибо, есть Nextstrain (в переводе «следующий штамм». — «Известия») — это проект энтузиастов, который позволяет посмотреть, откуда происходит штамм. Раньше можно было, если ты выкладываешь последовательность, на следующий день посмотреть дерево и его корни, но они могут обработать в этом алгоритме за сутки не более 3,5–4,5 тыс. записей.
— Действительно ли нужно следить за каждым меняющимся нуклеотидом SARS—CoV-2?
— Конечно, нет. Когда вы нашли какую-то мутацию, вам еще надо доказать, что она действительно имеет какое-то значение. Например, что вирус стал действительно лучше распространяться. Однако убедиться в том, что вирус лучше распространяется именно из-за той или иной мутации, довольно трудно. Допустим, вы меряете показатель распространения патогена от человека к человеку и видите, что его трансмиссивность (передаваемость) резко возросла. Но она же могла вырасти и по какой-то другой причине. Возможно, то, что происходит сейчас в Индии, не связано со свойствами штамма. А связано с тем, что стало, например, теплее или улучшилась диагностика.
— Так получается, сравнивать мутации бесполезно?
— В них, наверное, надо разбираться. Например, смотреть именно значимые мутации: не нуклеотидные, а аминокислотные. С другой стороны, я абсолютно уверена, что есть локальные варианты SARS-CoV-2, например, в Африке, про которые мы никогда ничего не узнаем. Их там просто не секвенируют. А они, возможно, значительно вирулентнее (заразнее) либо значительно лучше распространяются, чем то, с чем мы имеем дело. Если поискать, возможно, и у нас в России есть какой-нибудь ямало-ненецкий штамм, который ужасен, но мы о нем пока ничего не знаем. А в базе лежат британские — 420 тыс., так как эта страна отсеквенировала нечеловеческое количество последовательностей.
Ведущий научный сотрудник Центра им. М.П. Чумакова Любовь Козловская
— SARS—CoV-2 мутирует не так, как остальные РНК-вирусы?
— По-другому. У SARS-CoV-2 часто мутация отбирается достаточно случайно: она появляется, а дальше из-за высокой точности полимеразы остается. Если она нелетальная, вирус с этой мутацией может спокойно жить, как жил.
— А обычно как бывает у РНК-вирусов?
— Обычно очень быстро развивается большое количество мутаций. У полиовирусов за год, думаю, 1–1,5% генома мутирует. В случае «короны» это было бы 3 тыс. нуклеотидов. А на сегодняшний день это примерно 30–50 мутаций. А ведь надо понимать, что у SARS-CoV-2 миллиарды передач, так как болеют привитые, переболевшие. Болеют легко, но они все-таки могут инфицироваться заново. Соответственно, никто в этой цепочке не исключен.
— Раз вирус так медленно мутирует, «КовиВак» будет еще долго актуален?
— Некоторые говорят, что «КовиВак» безопаснее «Спутника V». Это действительно так?
— Они обе безопасны, но «КовиВак» вызывает меньше побочных эффектов после вакцинации. «КовиВак» — это вакцина на платформе, которую удобно использовать для рутинной иммунизации, когда вы просто прививаете всех и не задумываетесь над этим. Вам, в общем, безразличны хронические заболевания. А «Спутник V» создан как вакцина быстрого реагирования, она проникает в клетки и вызывает выработку интерферона, что приводит к повышению температуры. Сами разработчики говорят: «Спутник» — это вакцина «первого эшелона». Препарат для медицинских работников, которые пойдут работать в «красную зону», для ликвидаторов пандемии. А дальше нужно уже разрабатывать вакцину, которую можно было бы применять рутинно.
— Что вы думаете по поводу третьей, четвертой волн COVID-19 в России?
— Я считаю, что коронавирус станет сезонным. У нас будет спад летом, и в октябре мы опять «накроемся». Если мы не привьем всех единомоментно, как в Израиле, Сан-Марино и Чили, значимого эффекта от вакцинации видно не будет. Такая сезонность всегда наблюдается именно в странах с умеренным климатом. И я не знаю, почему сезонные инфекции — дело загадочное. Например, до сих пор ученые не могут доходчиво объяснить, почему нет гриппа летом. Ведь, по идее, он воздушно-капельный, и ему всё равно, холодно или тепло.
— Что будет через год? В мае 2022-го?
— Думаю, всё будет точно так же. Я боялась признаться себе в этом в 2020 году. И я боюсь признаться себе в этом сейчас. У вакцинированных COVID-19 будет проходить как сезонная «корона» — небольшая простуда. У кого-то он будет вызывать пневмонию. Вирус будет продолжать циркулировать. И нам надо научиться жить с этим.