До 2003 г. коронавирусы человека были признанной причиной симптомов ОРВИ ВДП, в некоторых случаях — НДП и крайне редко — причиной тяжелых заболеваний. В 2003 г. новый коронавирус признали этиологическим агентом, вызвавшим вспышку SARS у человека. Вспышка SARS продемонстрировала, что коронавирусы могут быть для человека серьезными патогенами, и привела к открытию других коронавирусов человека, а также множества новых коронавирусов летучих мышей, которые, возможно, являются резервуарами коронавируса, вызывающего SARS.
Более того, в 2012 г. возник коронавирус, вызывающий MERS. Это еще раз продемонстрировало способность коронавируса вызывать тяжелые заболевания у человека.
РФ. В конце 2019 г. в Китайской Народной Республике (КНР) произошла вспышка новой коронавирусной инфекции (COVID-19) с эпицентром в городе Ухань (провинция Хубэй). ВОЗ 11 февраля 2020 г. определила официальное название инфекции, вызванной новым коронавирусом, — COVID-19 (Coronavirus disease 2019). Международный комитет по таксономии вирусов 11 февраля 2020 г. присвоил официальное название возбудителю инфекции — SARS-CoV-2*.
P.S. * Временные методические рекомендации: профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19), Версия 11 (07.05.2021), МЗ РФ.
а) Этиология. Коронавирусы** входят в семейство Coronaviridae, которое включает два подсемейства — Coronavirinae и Torovirinae.
P.S. ** Разногласий с национальным руководством по инфекционным болезням нет. Инфекционные болезни: национальное руководство / под ред. Н.Д. Ющука, Ю.Я. Венгерова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. 1104 с.
Коронавирусы представляют собой одноцепочечные РНК-вирусы с самым большим геномом среди РНК-вирусов (30 килобаз). Название «коронавирус» связано с тем, что при электронной микроскопии над поверхностью вируса выступают булавовидные шипы, которые придают ему форму короны. В геноме закодировано 4 или 5 структурных белков [шиповидный белок (S), малый оболочечный белок (Е), мембранный белок (М), нуклеокапсидный белок (N) и в некоторых случаях гемагглютининэстеразный белок (НЕ)], различное число открытых рамок считывания, расположенных среди структурных генов, и полипротеин, из которого образуется множество (как правило, 16) неструктурных белков.
Перечисленные неструктурные белки участвуют в репликации вируса, но не встраиваются в вирион. Выделены также коронавирусы различных видов животных и птиц. Они вызывают различные заболевания ДП, ЖКТ, НС и системные заболевания. Коронавирусы делятся на четыре рода: α, β, γ и δ. Вирусы 229Е и NL63 относятся к а-коронавирусам, а ОС43 и HKU1 — к p-коронавирусам. Коронавирусы SARS и MERS относятся к разным линиям β-коронавирусов. Благодаря открытию и описанию новых коронавирусов летучих мышей наше понимание различий между коронавирусами существенно повысилось и, вероятно, продолжит повышаться.
РФ. Появление мутаций является типичным для РНК-содержащих вирусов. Анализ различных линий циркулирующих штаммов SARS-CoV-2 в начале мая 2020 г. показал, что их разнообразие внутри отдельных стран постепенно снижается, вероятно, из-за исчезновения некоторых вирусных линий и быстрого распространения других (доминирующих) линий. Исходный штамм, выделенный из образцов от пациентов, госпитализированных в Ухане в декабре 2019 г., был отнесен к генетическому клайду L и является референсным геномом для всех последующих полученных при секвенировании последовательностей.
В начале января 2020 г. несколько изменившийся штамм SARS-CoV-2 был отнесен к клайду S, а затем также выделили клайд О. Первоначальное разделение вирусов SARS-CoV-2 на клайды базировалось на минорных мутациях в структуре генома, которые не имели значения для практического здравоохранения (ЗО), поскольку не изменяли биологические свойства вируса (вирулентность, контагиозность, чувствительность к противовирусным ЛП). В дальнейшем циркулирующие штаммы SARS-CoV-2 также продолжали накапливать отдельные точечные мутации в геноме, которые привели к выделению следующих двух клайдов — клайда V в середине января 2020 г. (с мутациями в белках NSP6 и ORF3) и клайда G с характерной мутацией D614G.
Данный клайд также разделился впоследствии (~с февраля 2020 г.) на два подклайда GR и GH, самые распространенные в мире. Большинство выделенных в РФ вирусов также относятся к клайду G (GR и GH). В декабре 2020 г. в Великобритании выявлен новый вариант возбудителя — VUI 202012/01 (вариант в стадии расследования, 2020 год, мес 12, вариант 01). Исследования свойств VUI 202012/01 продолжаются. Однако к настоящему времени не сообщалось о более тяжелом течении или более высокой летальности при инфекции, вызванной новым вариантом.
Большинство зарегистрированных мутаций SARS-CoV-2 не имеют функционального значения. В настоящее время нет данных о связи мутаций в геноме SARS-CoV-2 с тяжестью и прогнозом течения COVID-19.
Учитывая высокую патогенность, вирусы SARS-CoV, SARS-CoV-2 и MERS-CoV отнесены ко II группе патогенности*.
P.S. * Временные методические рекомендации: профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19), Версия 11 (07.05.2021), МЗ РФ.
б) Эпидемиология. Обычные человеческие коронавирусы — 229Е, ОС43, NL63 и HKU1 — по-видимому, передаются при тесном контакте с загрязненными руками или поверхностями с последующей аутоинокуляцией в области слизистой оболочки ротовой полости, носа или глаз, а также через вдыхание капель и, возможно, аэрозолей. Симптомы развиваются через 2-4 дня после заражения. Данные коронавирусы обнаруживают у пациентов с ОРЗ, чаще всего с легко протекающей инфекцией ВДП (то есть острым вирусным ринофарингитом), а также при более тяжелых респираторных патологиях, включая пневмонию, бронхиолит и круп.
Коронавирусные инфекции выявляют в раннем детстве; при этом повторные эпизоды могут возникать на протяжении всей жизни. Около 70% взрослых лиц и 50% детей к 3 годам имеют АТл против ОС43.
Также до 75% детей имеют АТл к NL63 и 229Е к 3-4 годам. Исследования, направленные на выявление инфекций, подобных 229Е и ОС43, показывали, что коронавирусы вызывают 15% острых вирусных ринофарингитов и до 10% ОРЗ у детей и взрослых. По отдельности 229Е, ОС43, HKU1 и NL63 обнаруживают в <1-4% случаев, и их индивидуальный вклад может варьировать в зависимости от географического положения и год от года. Сообщалось о тяжелых вспышках среди пожилых пациентов в домах престарелых.
Например, во время одной из вспышек, связанных с инфицированием ОС43, о развитии гриппоподобного заболевания сообщили 23 жителя и 24 сотрудника; при этом трое жителей умерли. Однако в некоторых отчетах было обнаружено, что показатели выявления коронавирусов среди госпитализированных детей с ОРЗ и/или лихорадкой аналогичны таковым для бессимптомных пациентов из группы контроля, что ставит под вопрос роль вируса в развитии более тяжелых патологий и госпитализации.
Коронавирусы 229Е, ОС43, NL63 и HKU1 обнаруживают в течение всего года, но пик заболеваемости обычно приходится на осенние и зимние месяцы в умеренном климате. В 20-60% образцов, положительных на один из данных коронавирусов, можно выявить второй респираторный вирусный патоген.
Большинство задокументированных случаев заражения людей коронавирусом SARS было обнаружено у людей с заболеванием, похожим на SARS, во время глобальной вспышки 2002-2003 гг. Вероятно, рынки диких животных в китайской провинции Гуандун сыграли ключевую роль в распространении вируса и его проникновении в организм человека; при этом исходным источником, вероятно, послужили летучие мыши. Данный факт подтверждает обнаружение у летучих мышей множества SARS-подобных и прочих коронавирусов.
Коронавирус, недавно выделенный от летучих мышей, имеет нуклеотидную последовательность, на 95% идентичную таковой у вирусов SARS, и способен инфицировать людей через рецептор АСЕ2. Хотя животные были первоначальным источником заражения людей, глобальное распространение коронавируса SARS произошло от человека к человеку капельным, контактным и, возможно, аэрозольным путями. Чаще всего передача происходила в домашних условиях, больницах или других МО; также в некоторых случаях передача осуществлялась за счет социальных контактов.
Позднее, в 2012 г., коронавирус MERS был впервые обнаружен на Аравийском полуострове. Похожие на MERS коронавирусы были обнаружены у летучих мышей, что позволяет предположить, что они также могут быть источником. Однако, по всей видимости, резервуаром и средством передачи человеку служат одногорбые верблюды. Данные животные на Ближнем Востоке и в Африке могут быть носителями живого коронавируса MERS, а у молодых верблюдов в указанных регионах почти всегда в возрасте 2 лет обнаруживают повышенные титры соответствующих АТл. Кроме того, у людей без известного контакта с другими пораженными MERS пациентами прямой контакт с одногорбыми верблюдами в течение предшествующих 2 нед был независимо связан с развитием заболевания.
Передача от человека к человеку происходит в МО и обуславливает большинство зафиксированных заражений. Например, вспышка со 186 случаями в Республике Корея в 2015 г. началась с одного инфицированного путешественника, вернувшегося с Аравийского полуострова. Сообщалось также о передаче инфекции среди членов семьи, но до сих пор нет доказательств устойчивой передачи инфекции за счет социальных контактов. Инкубационный период, по оценкам, составляет >5 дней (2-14 дней), при этом продолжают поступать сообщения о спорадических случаях заболевания у людей и кластерах заражения MERS.
РФ. С декабря 2019 г. по март 2020 г. наиболее широкое распространение SARS-CoV-2 получил на территории КНР, в которой подтвержденные случаи заболевания были зарегистрированы во всех административных образованиях. Наибольшее количество заболевших выявлено в юго-восточной части КНР с эпицентром в провинции Хубэй (84% от общего числа случаев в КНР). С конца января 2020 г. во многих странах мира стали регистрироваться случаи COVID-19, преимущественно связанные с поездками в КНР. В конце февраля 2020 г. резко осложнилась эпидемиологическая обстановка по COVID-19 в Южной Корее, Иране и Италии, что в последующем привело к значительному росту числа случаев заболевания в других странах мира, связанных с поездками в эти страны.
ВОЗ объявила 11 марта 2020 г. о начале пандемии COVID-19. Почти все страны мира серьезно пострадали от пандемии COVID-19, однако эпидемическая ситуация в разных странах крайне неоднородная.
Высокий уровень заболеваемости и летальности отмечается в тех странах, где изоляционно-ограничительные мероприятия были введены с запозданием или в неполном объеме (Италия, Испания, США, Великобритания). Напротив, в странах, в которых противоэпидемические мероприятия были введены своевременно и в полном объеме (Сингапур, Южная Корея, Тайвань, Япония), наблюдается низкий уровень заболеваемости и летальности от COVID-19.
Источником инфекции является больной человек, в том числе находящийся в инкубационном периоде заболевания, и бессимптомный носитель SARS-CoV-2. Наибольшую опасность для окружающих представляет больной человек в последние 2 дня инкубационного периода и первые дни болезни. Передача инфекции осуществляется воздушно-капельным, воздушно-пылевым и контактным путями. Ведущим путем передачи SARS-CoV-2 является воздушно-капельный, который реализуется при кашле, чихании и разговоре на близком (<2 м) расстоянии. Контактный путь передачи реализуется во время рукопожатий и других видах непосредственного контакта с инфицированным человеком, а также через поверхности и предметы, контаминированные вирусом.
По имеющимся научным данным, возможен фекально-оральный механизм передачи вируса. РНК SARS-CoV-2 обнаруживалась в образцах фекалий пациентов, как и при других инфекциях, вызванных высокопатогенными коронавирусами.
Установлена роль COVID-19 как инфекции, связанной с оказанием МП. Медицинские работники подвергаются самому высокому риску инфицирования, поскольку в процессе выполнения профессиональных обязанностей имеют длительный аэрозольный контакт. Риск реализации воздушно-капельного, пылевого и контактного путей передачи возбудителя повышается в условиях несоблюдения требований санитарно-противоэпидемического режима, правил эпидемиологической безопасности, в том числе использования СИЗ.
Существует высокий риск формирования эпидемических очагов COVID-19 в организованных коллективах (воинские коллективы, образовательные учреждения, дома престарелых, психоневрологические диспансеры, общежития, МО) при заносе инфекции, особенно в случае нарушения санитарно-противоэпидемического режима. Также существует риск возникновения множественных заболеваний в коллективах организаций закрытого типа при несоблюдении мер профилактики инфекции. Новая коронавирусная инфекция, вызванная SARS-CoV-2, включена в перечень заболеваний, представляющих опасность для окружающих (Постановление Правительства РФ от 31 января 2020 г. № 66)*.
P.S. * Временные методические рекомендации: профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19), Версия 11 (07.05.2021), МЗ РФ.
в) Патофизиология. Охарактеризованные на сегодняшний день коронавирусы человека заражают людей через ДП. Локализации последующей репликации вируса по крайней мере частично определяются тем, какие клетки экспрессируют соответствующие рецепторы. Рецепторами коронавирусов 229Е и NL63 служат аминопептидаза N и АПФ 2 соответственно. Рецепторы коронавирусов ОС43 и HKU1 еще не определены, но ОС43 может использовать в качестве рецепторов несколько молекул на клеточной поверхности, включая 9-О-ацетилированную нейраминовую кислоту.
Первичным рецептором коронавируса SARS выступает АПФ 2, но вирус также связывается с двумя лектинами С-типа, экспрессируемыми на дендритных клетках, а именно неинтегрином, захватывающим молекулу межклеточной адгезии дендритных клеток 3 — DC-SIGN, и интегрином, захватывающим молекулу межклеточной адгезии 3, специфичным для печени/ЛУ — L-SIGN. Аминопептидаза N экспрессируется в различных клетках, включая клетки ДП, ЖКТ, миелодные и эпителиальные клетки почек, однако известно, что 229Е инфицирует только респираторные эпителиоциты.
АПФ 2 обнаруживают в различных тканях, включая легкие, ЖКТ, сердце и почки. Коронавирус SARS постоянно выявляется в пневмоцитах легких, энтероцитах ЖКТ и иногда в клетках дистальных канальцев почек и макрофагах различных тканей.
Анализ материалов аутопсий предполагает, что инфекция в легких сначала приводит к диффузному альвеолярному повреждению, а затем стимулирует процесс восстановления, включающий фиброз альвеолярных стенок. Неизвестно, поражает ли NL63, также использующий АПФ 2 в качестве рецептора, ткани, отличные от ДП. Рецептором коронавируса MERS служит экзопептидаза дипептидилпептидазы 4, также известная как CD26.
Дипептидилпептидазу 4 обнаруживают во многих типах клеток, в том числе эпителиоцитах бронхов без ресничек, бронхиолярных эпителиоцитах, альвеолярных эпителиоцитах, эндотелиоцитах и органных культурах легких ех vivo. Кроме того, дипептидилпептидаза 4 экспрессируется в эпителиальных клетках почек, тонкой кишки, печени, предстательной железы, а также в активированных лейкоцитах.
Вероятно, при коронавирусной инфекции поражение развивается как за счет цитопатического эффекта, так и за счет иммунной и воспалительной реакций организма на патоген. Однако остается неизвестным, как данное взаимодействие способствует формированию болезни. Двухфазное течение SARS у некоторых пациентов с появлением тяжелых симптомов на 2-й неделе заболевания и снижением количества лимфоцитов предполагает роль реакции организма и индуцированного вирусом подавления иммунитета. Аналогичным образом реакция организма-хозяина и спровоцированное вирусом подавление иммунитета могут способствовать поражению коронавирусом MERS.
г) Клинические проявления. Коронавирусные инфекции 229Е, ОС43, NL63 и HKU1 обычно связаны с ОРЗ, протекающими в легкой форме в виде острого вирусного ринофарингита, но также могут вызывать полный спектр ОРЗ, включая пневмонию, круп, бронхиолит и бронхит. Наиболее изученные из них, человеческие коронавирусы 229Е и ОС43, при интраназальном введении взрослым волонтерам вызывают респираторные (например, ринорея, заложенность носа, боль в горле, кашель), а также системные (например, лихорадка, головная боль, общая слабость) симптомы. Симптомы развиваются через 2-4 дня после инокуляции, но 30% добровольцев, выделяющих вирус, не имеют клинических проявлений заболевания. Симптомы обычно сохраняются 1 нед, но иногда могут держаться до 3 нед.
Перенесенная ранее инфекция не вызывает развития защитного иммунитета. Люди могут повторно инфицироваться респираторными коронавирусами в течение всей жизни, а добровольцев можно повторно симптоматически инфицировать тем же штаммом коронавируса через год после первого заражения. Как и в случае других инфекций, тяжесть заболевания варьирует среди отдельных пациентов во время одной и той же вспышки и среди групп пациентов во время различных вспышек в одном и том же сообществе.
В отличие от легкого заболевания, вызываемого 229Е и ОС43, коронавирусная инфекция SARS почти всегда приводит к тяжелому поражению, требующему госпитализации, часто в ОРИТ, и сопровождается высокой смертностью. Рентгенологические признаки пневмонии наблюдались почти у всех лиц, инфицированных коронавирусом SARS, а ОРДС, требующий госпитализации в ОРИТ и ИВЛ, развился у >20% пациентов. Первоначальным клиническим признаком SARS часто были системные симптомы в виде лихорадки, недомогания и миалгии со 2-го по 10-й день (редко после 10 дней) после заражения. Через несколько дней после системных проявлений отмечались симптомы со стороны НДП в виде непродуктивного кашля и одышки.
В отличие от других ОРВИ, в большинстве случаев никогда не развивались такие симптомы со стороны ВДП, как ринорея, боль в горле или заложенность носа (см. табл. 1). Во время болезни у большинства пациентов, инфицированных коронавирусом SARS, наблюдали повышение печеночных ферментов и лимфопению, в том числе значительное снижение количества Т-лимфоцитов — как CD4+, так и CD8+. В целом у детей болезнь протекала легче, чем у взрослых.
Клинический спектр патологий, вызванных коронавирусом MERS, варьирует от бессимптомной инфекции до тяжелого заболевания. Симптомы включают кашель, лихорадку, общую слабость, озноб, артралгии и одышку. Примерно 25% пациентов отмечают нарушения в работе ЖКТ, включая диарею, рвоту и боль в животе. У тяжелобольных пациентов пневмония иногда прогрессирует до ОРДС.
Изменения лабораторных показателей включают лейкопению и лимфопению, а у некоторых пациентов наблюдаются тромбоцитопения и повышение печеночных ферментов. При РОГК выявляют очаговые инфильтраты, долевые затемнения и — как и при коронавирусе SARS — феномен «матового стекла».
д) Диагностика. Поскольку заболевание обычно протекает в легкой форме и эффективное лечение отсутствует, диагностика коронавирусных инфекций 229Е, ОС43, NL63 и HKU1 не имеет значения для ведения пациентов. Однако точный диагноз коронавирусных инфекций SARS и MERS имеет решающее значение для ведения отдельных пациентов и принятия надлежащих санитарно-гигиенических мер.
1. Коронавирусные инфекции типов 229E, OC43, NKU1 и NL63. Предпочтительным методом диагностики коронавирусной инфекции служит ПЦР. Большинство ПЦР-тестов на коронавирусы специфичны для конкретного типа, то есть разработаны прицельно для РНК MERS, SARS, 229Е, ОС43, HKU1 или NL63. Диагностические тесты на коронавирусы становятся все более доступными и иногда составляют часть панели ПЦР, предназначенной для обнаружения респираторных вирусов. Присутствие вируса также может быть установлено с помощью электронной микроскопии с подтверждением in situ или путем иммуногистологического анализа пораженных тканей.
Положительные результаты иммуногистологических исследований и гибридизации in situ подтверждают наличие очага инфекции и помогают установить связь между вирусом и течением болезни. С целью диагностики инфекции успешно используют различные ИФА или флуоресцентные иммуноанализы для выявления АТл. Большинство анализов направлены на поиск IgG, при этом большей специфичностью обладают анализы для выявления нейтрализующих вирус АТл. Серологические реакции для обнаружения диагностического повышения уровня АТл в образцах сыворотки крови в период выздоровления в сравнении с острым периодом для коронавирусных инфекций 229Е, ОС43, HKU1 и NL63 не помогают в лечении острого заболевания, но могут быть полезны для эпидемиологических исследований.
2. Тяжелый острый респираторный синдром. К диагностике SARS помогают подойти три характерные особенности. Во-первых, вирус был зафиксирован только у людей, имевших риск контакта с патогеном, то есть у пациентов с SARS; в местах, где происходила передача SARS; в лаборатории, работавшей с SARS; или в местах, где могли обитать инфицированные SARS животные (например, в Южном Китае). Во-вторых, почти у 100% инфицированных к 10-му дню заболевания развиваются изменения в легких, определяемые при РОГК. Наконец, SARS почти всегда развивается в течение 10 дней после заражения.
Таким образом, диагностическое обследование по поводу подозрения на SARS показано пациентам с тяжелым поражением НДП и возможным контактом с SARS в течение 10 дней до начала заболевания.
Лабораторное подтверждение коронавирусной инфекции SARS на ранней стадии затруднено даже с применением чувствительных ПЦР-тестов в режиме реального времени. В отличие от большинства ОРВИ самый высокий титр вируса или вирусной РНК обнаруживают в клинических образцах с начала 2-й недели болезни. В течение 1-й недели заболевания лучшим способом обнаружить инфекцию служит чувствительный ПЦР-тест или чувствительный ИФА на АГн N-терминальной части белка, проведенный на образцах, взятых из ДП, или образцах сыворотки крови. Во время 2-й недели вирусную РНК обычно удается выделить из образцов ДП и кала. Иногда АТл выявляют в начале 2-й недели, но порой это возможно только через 4 нед после начала заболевания.
Поскольку до вспышки 2003 г. АТл к коронавирусу SARS встречались редко, единственный положительный результат теста на АТл от больного человека можно было считать диагностическим критерием острой инфекции, вызванной коронавирусом SARS. Однако, поскольку повторное появление коронавируса SARS способно оказать существенное влияние на здравоохранение (ЗО), социальную и экономическую жизнь, а также из-за случайно обнаруживаемых и перекрестно реагирующих АТл, индуцируемых другими коронавирусами, в настоящее время для подтверждения диагноза требуется определение нейтрализующих АТл в референсной лаборатории.
3. Ближневосточный респираторный синдром. Диагноз коронавирусной инфекции, вызванной MERS, следует рассматривать у пациентов с тяжелой ОРВИ неизвестной этиологии с возможной экспозицией или эпидемиологической связью с Аравийским полуостровом. Для обнаружения РНК методом ПЦР используют образцы, взятые из ВДП (носоглотки, ротоглотки), НДП (мокрота, трахеальный аспират и жидкость бронхоальвеолярного лаважа имеют самые высокие ВН), а также сыворотку крови, кал и мочу. Для подтверждения заражения коронавирусом MERS требуются положительные результаты ПЦР по крайней мере на 2 специфических генных мишенях или одной положительной мишени с секвенированием за 1 с.
Ряд серологических анализов позволяет обнаружить АТл к нуклеокапсиду и шиповидным белкам. ЧС данных тестов для диагностики текущей или перенесенной коронавирусной инфекции MERS еще не определены.
Видео ответы на вопросы по коронавирусной инфекции COVID-19 профессора, д.м.н., А.В. Аверьянова
