CC BY
38ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ, ВИДЫ, ЭПИДЕМИОЛОГИЯ КОРОНАВИРУСА
Гульчехра Сатторовна Кабилова
Самаркандский государственный архитектурно-строительный университет
Аннотация: Коронавирус с нами уже два с половиной года, однако его происхождение по-прежнему неизвестно. Большинство исследователей полагают, что вирус эволюционировал естественным путем, годами путешествуя от одного хозяина к другому. В данной статье рассматриваются история открытия, виды, эпидемиология Коронавируса.
Ключевые слова: коронавирус, вирусы, SARS-CoV-2, ТОРС, инфекция, РНК (рибонуклеиновая кислота), бактерия, ОРВИ (острая респираторная вирусная инфекция)
HISTORY OF DISCOVERY, TYPES, EPIDEMIOLOGY OF CORONAVIRUS
Gulchekhra Sattorovna Kabilova Samarkand State University of Architecture and Civil Engineering
Abstract: Coronavirus has been with us for two and a half years, but its origin is still unknown. Most researchers believe that the virus evolved naturally, traveling from one host to another over the years. This article discusses the history of discovery, types, epidemiology of Coronavirus.
Keywords: coronavirus, viruses, SARS-CoV-2, SARS, infection, RNA (ribonucleic acid), bacterium, SARS (acute respiratory viral infection)
Коронавирусы - это большое семейство вирусов, в которое входят вирусы, способные вызывать целый ряд заболеваний у людей - от распространенной простуды до тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, "атипичная пневмония"), а также воспалительный процесс пищеварительного тракта.
На долю коронавирусной инфекции приходится от 4 до 20% случаев всех ОРВИ (острая респираторная вирусная инфекция).
Коронавирусы - это микробы сферической формы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК (рибонуклеиновая кислота). Они имеют оболочку с редкими шипами или ворсинками, напоминающую корону при затмении солнца. Отсюда и название - коронавирус.
А тепер у нас возникает вопрос: Откуда появилось это вирус?
Возникшая на рубеже 2019-2020 гг. сначала в г.Ухань (китайской провинции Хубэй) и распростра-нившаяся затем во многие страны мира
эпидемия COVID-19 (Coronavirus disease 2019), этиологически свя-занная с вирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 типа (SARS-CoV-2 -Severe acute respiratory syndrome 2), породила новую волну интереса к коронавирусам. Первые коронавирусы - представители семейства Coronaviridae из отряда Nidovirales - были открыты еще в первой половине прошлого века. Первый коронавирус человека, HCoV-B814, был изолирован в 1965 г. и к настоящему времени не сохранился в ви-русологических коллекциях. За прошедшее время произошло многократное наслоение устаревших назва-ний. К началу XXI в. коронавирусы представляли серьезную ветеринарную проблему, однако считалось, что эпидемические коронавирусы не относятся к числу особо опасных. Научному сообществу пришлось пересматривать эти представления сначала в 2002 г., когда вирус тяжелого острого респираторного син-дрома (SARS-CoV - Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus) проник в популяцию людей из по-пуляции летучих мышей в Юго-Восточной Азии, а потом в 2012 г., когда были открыты природные очаги вируса Ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV - Middle East respiratory syndrome-related coronavirus) на территории Аравийского полуострова. В результате активизации интереса к коронавирусам, в первые два десятилетия XXI в. было открыто большое количество новых представителей Coronaviridae, что потребовало нескольких ревизий таксономической структуры этого семейства. Настоящий обзор посвящен истории изучения коронавирусов и системе их современной классификации, которая сложилась на начало 2020 г. в соответствии с последними рекомендациями Международного Комитета по таксономии вирусов.
История изучения коронавирусов началась в 1931 г., когда американские ветеринары A.F.Schalk и M.C.Hawn описали «новое респираторное заболевание» у цыплят [10], в русскоязычной литературе получившее на-звание «инфекционный бронхит кур» [3, 5]. Этиологический агент этого заболевания, ранее называвшийся вирус инфекционного брон-хита (IBV - Infectious bronchitis virus), в настоя-щее время носит название коронавирус птиц (ACoV - Avian coronavirus) (Gammacoronavirus, Igacovirus) и включает в себя прежде самостоятельные коронавирус индеек 3 (TCoV - Turkey coronavirus) [6] и коронавирус фазанов (PhCoV - Pheasant coronavirus) [6] (табл. 1). В СССР инфекционный бронхит кур был впервые идентифицирован в 1946 г. у цыплят, выведенных из импортированных яиц [5]. Природным резервуаром ACoV, по-видимому, являются азиатские представители семейства фазановых (Galliformes: Phasianidae) [9]. ACoV повсеместно распространен в популяци-ях домашних птиц, главным образом кур (Gallus gallus domesticus) и индеек (Meleagris gallopavo), является высококонтагиозным и наносит се-рьезный экономический
ущерб сельскому хо-зяйству, поражая респираторный тракт, почки и репродуктивную систему инфицированных птиц, вызывая снижение привеса и яйцено-скости взрослых особей, а также летальные (5-25%, в некоторых случаях - до 60-90%) эпи-зоотии у цыплят первого месяца жизни [3, 5].
В 1946 г. американские исследователи L.P. Doyle и L.M. Hutchings описали вирус трансмиссивного гастроэнтерита свиней (TGEV - Transmissible gastroenteritis virus) [4], который широко распространен во всем мире, протекает в форме тяжелого катарально-геморрагического гастроэнтерита, профузной диареи, рвоты и характеризуется высокой летальностью (до 100%) среди поросят в возрасте до двух недель [3, 4]. В 1986 г. на территории Бельгии был впервые описан родственный респира-торный коронавирус свиней (PRCV -Porcine respiratory coronavirus) [5], который в отличие от TGEV поражает главным образом респира-торный тракт - от верхних его отделов до лег-ких [3,5]. Было установлено, что PRCV не яв-ляется не только самостоятельным вирусом, но даже отдельным генотипом - этот вирус-ный вариант идентичен TGEV и представляет собой его патотип, отличающийся делецией 227 аминокислотных остатков в N-концевой части S-белка [8], участвующего во взаимо-действии вириона с поверхностными рецепто-рами клеток-мишеней. Представители семей-ства псовых (Carnivora: Canidae) способны заражаться TGEV и порядка 2 недель выделять вирус с фекалиями [7]. Однако в 1974 г. у собак был описан собственный коронавирус, вызывающий поражение кишечника [2].
Позже этот вирус тоже разделили на два патотипа, имеющие различия в аминокислотной последовательности S-гена: менее патогенный коронавируса собак 1-го типа (CCoV-1 - Canine coronavirus 1) и близкий к TGEV более патогенный CCoV-2 [3]. Аналогичная ситуация с разделением на пато-типы в результате различий в структуре S-гена возникла и у коронавирусов кошачьих(Carnivora: Felidae): менее летальный коронавирус энтерита кошек (FECV - Feline enteritis coronavirus) ши-роко распространен среди диких и домашних животных, вызванная им болезнь протекает относительно легко и может хронизироваться [4], а вирус инфекционного перитонита кошек (FIPV -Feline infectious peritonitis virus) встре-чается реже, но способен вызывать системное летальное заболевание [9]. В настоящее время, CCoV-1, CCoV-2, FECV, FIPV, PRCV и TGEV рассматриваются как подвиды альфакоронави-руса 1-го типа (AlphaCoV-1 - Alphacoronavirus 1) 4 (Alphacoronavirus, Tegacovirus). Вместе с тем респираторный коронавирус собак (CRCoV - Canine respiratory coronavirus) оказался штаммом коро-навируса крупного рогатого скота (BetaCoV-1) с видоизмененным S-белком [71], а пантропный коронавирус собак
(PanCCoV - Pantropic canine coronavirus) - штаммом CCoV-2 (AlphaCoV-1) с единственной характерной заменой в спайковом белке S: D125N [40].
Таким образом, в начале второго десятилетия XXI в. таксономическая структура рода Coronavirus оказалась настолько мозаичной, что потребовалось повышение ранга таксонов, и в IX Таксономическом каталоге ICTV (2011 г.) [124] род Coronavirus перешел в статус подсемейства Coronavirinae. Поскольку нумерацию групп часто заменяли символьными обозначениями a, b, g, то первые четыре буквы древнегреческого алфавита и положили в основу названий четырех новых родов: группа 1® Alphacoronavirus, группа 2 ® Betacoronavirus, подгруппы 3a и 3b ® Gammacoronavirus, подгруппа 3c ® Deltacoronavirus.
В августе 2018 г. таксономическая структура Coronaviridae подверглась очередной серьезной ревизии. Во-первых, было введено понятие подрода 35. В основу выделения подродов положены пороговые значения патристических дистанций на филогенетическом дереве, построенном методом наибольшего правдоподобия после множественного выравнивания полно-размерных геномов всех известных представителей семейства. В настоящее время этот порог для подрода принят равным 0,186, для рода - 0,789, для подсемейства - 1,583 (может посте-пенно меняться в зависимости от расширения множества известных коронавирусов) [1]. Во-вторых, исследуя транскриптомы раскрашенных карликовых квакш (Microhyla fissipes) 36, K. Bukhari с соавт. (2018) с помощью методов метагеномного анализа описали новый коронавирус, получивший название летовирус уз-коротых квакш 1-го типа (MLeV-1 -Microhyla letovirus 1) 37 (Alphaletovirus, Milecovirus). Этот ви-рус, будучи генетически дистантен по отношению ко всем представителям Orthocoronavirinae, был выделен ICTV в отдельное подсемейство Letovirinae. Появление среди коронавирусов ин-фекционных агентов земноводных (Amphibia), с одной стороны, нарушает экологическую целостность этого семейства, лишь недавно об-ретенную после исключение из него подсемейства Torovirinae, содержавшего вирусы рыб 38 [3] и имеющего теперь ранг самостоятельного семейства Tobaniviridae. С другой стороны, появляется надежда обнаружить в результате расширения спектра потенциальных хозяев следы более древней эволюции коронавирусов.
Учитывая обнаружение коронавирусов земноводных и гораздо большую близость птиц (одних из основных хозяев коронавирусов) к пресмыкающимся, нежели к амфибиям, мож-но предполагать существование вирусов этого семейства, поражающих и рептилий (вероятнее всего - в составе отдельного подсемейства).
Подсемейство Orthocoronavirinae тесно связано с крылатыми животными, которые являются природными резервуарами для этих вирусов: рукокрылые -для Alphacoronavirus и Betacoronavirus, птицы - для Deltacoronavirus и Gammacoronavirus. Наличие специализированных к млекопитающим подродов является результатом расширения коронавирусами спектра их потенциальных хозяев вследствие высокой экологической пластичности. И здесь на первый план выходит эпидемический (и пандемический) потенциал коронавирусов. Особо опасные для человека коронавирусы входят в состав двух бетакоронавирусных под-родов: Sarbecovirus (SARS-CoV и SARS-CoV-2) и Merbecovirus (MERS-CoV). Понятно, что вирусы рукокрылых уже адаптированы к клеткам млекопитающих, и им проще проникать в популяции людей, однако и коронавирусы птиц не стоит исключать из контекстного анализа: их рецепторная специфичность к a20-30-сиалозидам подобна таковой у вирусов гриппа А птиц и некоторых вариантов эпидемических штаммов, способных поражать нижние отделы респираторного тракта человека [10]. Принимая во внимание миграционные способности рукокрылых и особенно птиц, следует не только включить коронавирусы в мониторинговые программы, но и существенно рас-ширить масштаб и глубину эколого-вирусологического мониторинга [1, 3] с привлечением профильных научных советов Российской академии наук, проводящих комплексное изучение биологического разнообразия.
Резервуаром инфекции предположительно являются летучие мыши - в их организме вирусы активно размножаются, однако сами рукокрылые ничем не болеют (они лишь передают инфекцию другим животным, что постоянно происходит в природе). Еще одной теорией происхождения коронавируса SARS-CoV-2 является утечка из лаборатории в Ухане, которая расположена недалеко от рынка где впервые обнаружили инфекцию. В научном сообществе версия о сбежавшем вирусе популярностью не пользуется, но ее, безусловно, стоит изучить подробнее. Как пишут авторы нового доклада, опубликованного в журнале The Lancet, за биолабораторными исследованиями во всем мире необходимо наблюдать во избежание возможных утечек. И это действительно важно, ведь рано или поздно мы столкнемся с новыми вирусами и бактериями, а врага, как говорится, лучше знать в лицо.
О том, что летучие мыши распространяют вирусные заболевания известно давно. Эти небольшие зверьки уже «подарили» миру бешенство, лихорадку Эбола и лихорадку Маргбурга, так что повышенный интерес к ним абсолютно оправдан. К тому же большинство известных болезней передаются человеку от диких животных. Так, близкие родственники ковида вирусы SARS и MERS попали в человеческую популяцию с помощью промежуточных хозяев.
Промежуточным хозяином исследователи называют организм, внутри которого содержится вирус. По этому принципу живут большинство известных науке паразитов. Так, грибы рода кордицепс управляют поведением насекомых чтобы добраться до птиц (своих естественных хозяев), а микроскопический паразит Toxoplasma gondii изменяет реакцию крыс на запах кошачьей мочи -вместо того, чтобы испугаться и убежать, зараженные грызуны отправляются прямиком в лапы к хищнику.
Среди причин распространения зоонозов ученые выделяют стремительное изменение климата и урбанизацию - вырубка лесов и расширение сельскохозяйственных угодий отнимает у животных их естественную среду обитания, заставляя все чаще контактировать с людьми. И летучие мыши - не исключение.
Пока среди ученых и политиков кипят страсти о происхождении нового коронавируса, болезнь ежедневно уносит тысячи жизней по всему миру и не собирается отступать. Недавно на сервере препринтов bioRxiv вышло исследование, результаты которого предсказывают будущие вспышки COVID-19 в результате продолжающихся мутаций патогена. Дело в том, что вирусы с воздушно-капельной передачей как правило быстро меняются, а скорость передачи инфекции постоянно растет.
Отслеживая изменения в вирусных белках и наблюдая за различными мутациями, ученые обеспокоены их скоростью и количеством. Результаты работы показали, что наряду с шиповидным белком, белки оболочки и мембраны SARS-CoV-2 претерпели серьезные изменения. Такое поведение патогена можно объяснить вирусной адаптацией, которая происходит в том числе благодаря вакцинации.
Подводя итоги, Так или иначе, пандемия вряд ли закончится в обозримом будущем. Ситуацию усугубляют климатические изменения, способствуя возвращений давно забытых болезней включая холеру, полиомиелит, корь и даже новую разновидность оспы (оспа обезьян). Так что нам с вами остается наблюдать за происходящим, соблюдая необходимые меры предосторожности, включая вакцинацию против COVID-19 (лучшего средства борьбы с инфекциями человечество пока не придумало).
Использованная литература
1. Львов Д.К., Дерябин П.Г., Аристова В.А., Бутенко А.М., Галкина И.В., Громашевский В.Л., Давыдова А.А., Колобухина Л.В., Львов С.Д., Щелканов М.Ю. Атлас распространения возбудителей природноочаговых вирусных инфекций на территории Российской Федерации. М.: Изд-во МЗ РФ, 2001. 192 с. [Lvov D.K., Deryabin P.G., Aristova V.A., Butenko A.M., Galkina I.V.,
Gromashevsky V.L., Davydova A.A., Kolobukhina L.V., Lvov S.D., Shchelkanov M.Yu. Atlas of dis-tribution of natural foci virus infections on the territory of Russian Federation. Moscow: Publishing House of the Ministry of Public Health of Russian Federation, 2001. 192 p. (In Russ.)]
2. Медицинская вирусология. Под ред. Д.К. Львова. М.: МИА, 2008. 656 с. [Medical virology. Ed. Lvov D.K. Moscow: Medical Information Agency, 2008. 656 p. (In Russ.)]
3. Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. Под ред. Д.К. Львова. М.: МИА, 2013. 1200 с. [Handbook of virology. Viruses and viral infections of humans and animals. Ed. Lvov D.K. Moscow: Medical Information Agency, 2013. 1200 p. (In Russ.)]
4. Пульмонология. Национальное руководство. Под ред. А.Г. Чучалина. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. 800 с. [Pulmonology. National guide. Ed. A.G. Chuchalin. Moscow: GEOTAR-Media, 2016. 800 p. (In Russ.)]
5. Сопиков П.М. Болезни птиц. М.-Л.: Сельхозгиз, 1953. 288 с. [Sopikov P.M. Avian diseases. Moscow-Leningrad: Selkhozgiz, 1953. 288 p. (In Russ.)]
6. Чучалин А.Г. Тяжелый острый респираторный синдром // Архив патологии. 2004. № 3. С. 5-11. [Chuchalin A.G. Severe acute respiratory syndrome. Arkhiv patologii =Archive of Pathology, 2004, no. 3, pp. 5-11. (In Russ.)]
7. Щелканов М.Ю., Ананьев В.Ю., Кузнецов В.В., Шуматов В.Б. Ближневосточный респираторный синдром: когда вспыхнет тлеющий очаг? // Тихоокеанский медицинский журнал. 2015. № 2. С. 94-98. [Shchelkanov M.Yu., Ananiev V.Yu., Kuznetsov V.V., Shumatov V.B. Middle East respiratory syndrome: when will smouldering focus outbreak? Tikhookeanskiy meditsin-skiy zhurnal = Pacific Medical Journal, 2015, no. 2, pp. 94-98. (In Russ.)]
8. Щелканов М.Ю., Ананьев В.Ю., Кузнецов В.В., Шуматов В.Б. Эпидемическая вспышка Ближневосточного респираторного синдрома в Республике Корея (май-июль 2015 г.): причины, динамика, выводы // Тихоокеанский медицинский журнал. 2015. № 3. С. 25-29. [Shchelkanov M.Yu., Ananiev V.Yu., Kuznetsov V.V., Shumatov V.B. Epidemic outbreak of Middle East respiratory syndrome in the Republic of Korea (May-July, 20015): reasons, dynamics, conclusions. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal = Pacific Medical Journal, 2015, no. 3, pp. 25-29. (In Russ.)]
9. Щелканов М.Ю., Галкина И.В., Ананьев В.Ю., Самарский С.С., Лиенхо С.Ю., Дедков В.Г., Сафонова М.В., Орехов В.Е., Щелканов Е.М., Алексеев А.Ю., Шестопалов А.М., Питрук Д.Л., Серков В.М. Экологическая обстановка на о. Тюлений в акватории Охотского моря (2015 г.): популяционные взаимодействия между ластоногими, птицами, иксодовыми клещами и вирусами // Юг России: экология, развитие. 2017. Т. 12, № 1. С. 30-43.
[Shchelkanov M.Yu., Galkina I.V., Ananiev V.Yu., Samarsky S.S., Lienho S.Yu., Dedkov V.G., Safonova M.V., Orekhov V.E., Shchelkanov E.M., Alekseev A.Yu., Shestopalov A.M., Pitruk D.L., Serkov V.M. Ecological situation on the Tyuleniy Island in the Okhotsk Sea (2015): popula-tion interactions between pinnipeds, birds, Ixodidae ticks and viruses. Yug Rossii: ekologiya, razvitie = South of Russia: Ecology, Development, 2017, vol. 12, no. 1, pp. 30-43. doi: 10.18470/1992-10982017-1-30-43 (In Russ.)]
10. Щелканов М.Ю., Колобухина Л.В., Львов Д.К. Грипп: история, клиника, патогенез // Лечащий врач. 2011. № 10. С. 33-38. [Shchelkanov M.Yu., Kolobukhina L.V., Lvov D.K. Influenza: history, clinics, pathogenesis. Lechashchiy vrach = The Attending Physician, 2011, no. 10, pp. 33-38. (In Russ.)]
11. Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet 2020, vol. 10, no. 2, pp. 221-246 2020, Т. 10, № 2, с. 221-246
