Ортокоронавирусы | |
---|---|
![]() | |
Член группы SARS-CoV-2 Иллюстрационный ключ:
| |
Классификация вирусов ![]() | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Рибовирус |
Королевство: | Орторнавирусы |
Тип: | Писувирикота |
Сорт: | Пизонивирицеты |
Заказ: | Нидовирусы |
Семья: | Коронавирусы |
Подсемейство: | Ортокоронавирусы |
Роды [1] | |
Синонимы [2] [3] | |
|
Коронавирусы — это группа родственных РНК-вирусов , вызывающих заболевания у млекопитающих и птиц . У людей и птиц они вызывают инфекции дыхательных путей , которые могут варьироваться от легких до смертельных. Легкие заболевания у людей включают некоторые случаи простуды ( которая также вызывается другими вирусами, в основном риновирусами ), в то время как более смертельные разновидности могут вызывать SARS , MERS и COVID-19 . У коров и свиней они вызывают диарею , а у мышей — гепатит и энцефаломиелит .
Коронавирусы составляют подсемейство Orthocoronavirinae , в семействе Coronaviridae , отряде Nidovirales и царстве Riboviria . [3] [4] Это оболочечные вирусы с одноцепочечным РНК- геномом положительного знака и нуклеокапсидом спиральной симметрии. [5] Размер генома коронавирусов составляет приблизительно от 26 до 32 килобаз , что является одним из самых больших среди РНК-вирусов. [6] У них есть характерные булавовидные шипы , которые выступают из их поверхности, которые на электронных микрофотографиях создают изображение, напоминающее звездную корону , от которой и произошло их название. [7]
Название «коронавирус» происходит от латинского corona , что означает «корона» или «венок», что само по себе является заимствованием из греческого κορώνη korṓnē , «гирлянда, венок». [8] [9] Название было придумано Джун Алмейдой и Дэвидом Тирреллом , которые первыми наблюдали и изучали человеческие коронавирусы. [10] Слово было впервые использовано в печати в 1968 году неформальной группой вирусологов в журнале Nature для обозначения нового семейства вирусов. [7] Название относится к характерному внешнему виду вирионов (инфекционной формы вируса) с помощью электронной микроскопии , которые имеют бахрому из крупных, луковичных поверхностных выступов, создающих изображение, напоминающее солнечную корону или гало. [7] [10] Эта морфология создается вирусными спайковыми пепломерами , которые представляют собой белки на поверхности вируса. [11]
Научное название Coronavirus было принято в качестве названия рода Международным комитетом по номенклатуре вирусов (позже переименованным в Международный комитет по таксономии вирусов ) в 1971 году. [12] По мере увеличения числа новых видов род был разделен на четыре рода, а именно Alphacoronavirus , Betacoronavirus , Deltacoronavirus и Gammacoronavirus в 2009 году. [13] Общее название coronavirus используется для обозначения любого члена подсемейства Orthocoronavirinae . [4] По состоянию на 2020 год официально признано 45 видов. [14]
Первые сообщения о коронавирусной инфекции у животных появились в конце 1920-х годов, когда в Северной Америке появилась острая респираторная инфекция домашних кур. [15] Артур Шалк и М. К. Хоун в 1931 году сделали первый подробный отчет, в котором описали новую респираторную инфекцию кур в Северной Дакоте . Инфекция новорожденных цыплят характеризовалась затрудненным дыханием и вялостью с высокими показателями смертности 40–90%. [16] Лиланд Дэвид Бушнелл и Карл Альфред Брэндли выделили вирус, вызвавший инфекцию, в 1933 году. [17] Тогда вирус был известен как вирус инфекционного бронхита (IBV). Чарльз Д. Хадсон и Фред Роберт Бодетт впервые культивировали вирус в 1937 году. [18] Образец стал известен как штамм Бодетта. В конце 1940-х годов были обнаружены еще два коронавируса животных: JHM, вызывающий заболевание мозга (мышиный энцефалит), и вирус гепатита мышей (MHV), вызывающий гепатит у мышей. [19] В то время не было осознано, что эти три разных вируса связаны между собой. [20] [12]
Человеческие коронавирусы были обнаружены в 1960-х годах [21] [22] с использованием двух различных методов в Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах. [23] EC Kendall, Malcolm Bynoe и David Tyrrell, работавшие в Отделе простуды Британского медицинского исследовательского совета, собрали уникальный вирус простуды, обозначенный B814, в 1961 году. [24] [25] [26] Вирус нельзя было культивировать с помощью стандартных методов, которые успешно культивировали риновирусы , аденовирусы и другие известные вирусы простуды. В 1965 году Tyrrell и Bynoe успешно культивировали новый вирус, последовательно пропуская его через органную культуру человеческой эмбриональной трахеи . [27] Новый метод культивирования был представлен в лаборатории Бертилом Хорном. [28] Изолированный вирус при интраназальной инокуляции добровольцам вызывал простуду и был инактивирован эфиром , что указывало на то, что у него была липидная оболочка . [24] [29] Дороти Хамре и Джон Прокноу из Чикагского университета выделили новую простуду у студентов-медиков в 1962 году. Они выделили и вырастили вирус в культуре почечной ткани , обозначив его 229E. Новый вирус вызывал простуду у добровольцев и, как и B814, был инактивирован эфиром. [30] [31]
Шотландский вирусолог Джун Алмейда из больницы Св. Томаса в Лондоне, сотрудничая с Тирреллом, сравнил структуры IBV, B814 и 229E в 1967 году. [32] [33] С помощью электронной микроскопии было показано, что три вируса морфологически связаны по их общей форме и отличительным булавовидным шипам . [34] Исследовательская группа в Национальном институте здравоохранения в том же году смогла выделить еще одного члена этой новой группы вирусов, используя органную культуру, и назвала один из образцов OC43 (OC для органной культуры). [35] Подобно B814, 229E и IBV, новый вирус простуды OC43 имел отличительные булавовидные шипы при наблюдении с помощью электронного микроскопа. [36] [37]
Вскоре было показано, что новые вирусы простуды, подобные IBV, также морфологически связаны с вирусом гепатита мышей. [19] Эта новая группа вирусов была названа коронавирусами из-за их отличительного морфологического вида. [7] Человеческий коронавирус 229E и человеческий коронавирус OC43 продолжали изучаться в последующие десятилетия. [38] [39] Штамм коронавируса B814 был утерян. Неизвестно, какой из нынешних человеческих коронавирусов это был. [40] С тех пор были идентифицированы другие человеческие коронавирусы, включая SARS-CoV в 2003 году, HCoV NL63 в 2003 году, HCoV HKU1 в 2004 году, MERS-CoV в 2013 году и SARS-CoV-2 в 2019 году . [41] Также с 1960-х годов было идентифицировано большое количество коронавирусов животных. [42]
Коронавирусы — это крупные, приблизительно сферические частицы с уникальными поверхностными выступами. [43] Их размер сильно варьируется, средний диаметр составляет от 80 до 120 нм . Известны крайние размеры от 50 до 200 нм в диаметре. [44] Общая молекулярная масса составляет в среднем 40 000 кДа . Они заключены в оболочку, в которую встроено несколько белковых молекул. [45] Липидная двухслойная оболочка, мембранные белки и нуклеокапсид защищают вирус, когда он находится вне клетки-хозяина. [46]
Вирусная оболочка состоит из липидного бислоя , в котором закреплены структурные белки мембраны (M), оболочки (E) и шипа (S) . [47] Молярное соотношение E:S:M в липидном бислое составляет приблизительно 1:20:300. [48] Белки E и M являются структурными белками, которые объединяются с липидным бислоем для формирования вирусной оболочки и поддержания ее размера. [49] Белки S необходимы для взаимодействия с клетками-хозяевами. Но человеческий коронавирус NL63 отличается тем, что его белок M имеет сайт связывания с клеткой-хозяином, а не его белок S. [50] Диаметр оболочки составляет 85 нм. Оболочка вируса на электронных микрофотографиях выглядит как отдельная пара электронно-плотных оболочек (оболочек, которые относительно непрозрачны для электронного пучка, используемого для сканирования вирусной частицы). [51] [49]
Белок M является основным структурным белком оболочки, который обеспечивает общую форму и является мембранным белком типа III . Он состоит из 218–263 аминокислотных остатков и образует слой толщиной 7,8 нм. [45] Он имеет три домена: короткий N-концевой эктодомен , тройной трансмембранный домен и C-концевой эндодомен . C-концевой домен образует решетку, похожую на матрицу, которая добавляет дополнительную толщину оболочке. Различные виды могут иметь либо N- , либо O -связанные гликаны в своем белковом аминоконцевом домене. Белок M имеет решающее значение во время сборки, почкования , формирования оболочки и стадий патогенеза жизненного цикла вируса. [52]
Белки E являются второстепенными структурными белками и сильно варьируются у разных видов. [44] В частице коронавируса содержится всего около 20 копий молекулы белка E. [48] Они имеют размер от 8,4 до 12 кДа и состоят из 76-109 аминокислот. [44] Они являются интегральными белками (т.е. встроенными в липидный слой) и имеют два домена, а именно трансмембранный домен и внемембранный С-концевой домен. Они почти полностью α-спиральные, с одним α-спиральным трансмембранным доменом, и образуют пентамерные (пятимолекулярные) ионные каналы в липидном бислое. Они отвечают за сборку вирионов, внутриклеточный трафик и морфогенез (почкование). [45]
Шипы являются наиболее отличительной чертой коронавирусов и отвечают за короно- или галоподобную поверхность. В среднем частица коронавируса имеет 74 поверхностных шипа. [53] Каждый шип имеет длину около 20 нм и состоит из тримера белка S. Белок S, в свою очередь, состоит из субъединиц S1 и S2 . Гомотримерный белок S является белком слияния класса I , который опосредует связывание рецептора и слияние мембран между вирусом и клеткой-хозяином. Субъединица S1 образует головку шипа и имеет домен связывания рецептора (RBD). Субъединица S2 образует стебель, который закрепляет шип в вирусной оболочке и при активации протеазы обеспечивает слияние. Две субъединицы остаются нековалентно связанными, поскольку они экспонируются на поверхности вируса, пока не прикрепятся к мембране клетки-хозяина. [45] В функционально активном состоянии три S1 прикреплены к двум субъединицам S2. Субъединичный комплекс разделяется на отдельные субъединицы, когда вирус связывается и сливается с клеткой-хозяином под действием протеаз, таких как семейство катепсинов и трансмембранная протеаза серин 2 (TMPRSS2) клетки-хозяина. [54]
Белки S1 являются наиболее важными компонентами с точки зрения инфекции. Они также являются наиболее изменчивыми компонентами, поскольку они отвечают за специфичность клетки-хозяина. Они обладают двумя основными доменами, называемыми N-концевым доменом (S1-NTD) и C-концевым доменом (S1-CTD), оба из которых служат доменами связывания рецепторов. NTD распознают и связывают сахара на поверхности клетки-хозяина. Исключением является MHV NTD, который связывается с белковым рецептором молекулы адгезии клеток, связанной с карциноэмбриональным антигеном 1 (CEACAM1). S1-CTD отвечают за распознавание различных белковых рецепторов, таких как ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2), аминопептидаза N (APN) и дипептидилпептидаза 4 (DPP4). [45]
Подгруппа коронавирусов (в частности, члены подгруппы бетакоронавирусов A ) также имеет более короткий шиповидный поверхностный белок, называемый гемагглютининэстеразой (HE). [42] Белки HE встречаются в виде гомодимеров, состоящих примерно из 400 аминокислотных остатков, и имеют размер от 40 до 50 кДа. Они выглядят как крошечные поверхностные выступы длиной от 5 до 7 нм, встроенные между шипами. Они помогают прикрепляться к клетке-хозяину и открепляться от нее. [55]
Внутри оболочки находится нуклеокапсид , который образован из множественных копий белка нуклеокапсида (N), которые связаны с одноцепочечным геномом РНК положительного смысла в непрерывной конформации типа « бусины на нитке». [49] [56] Белок N представляет собой фосфопротеин размером от 43 до 50 кДа и разделен на три консервативных домена. Большая часть белка состоит из доменов 1 и 2, которые обычно богаты аргининами и лизинами . Домен 3 имеет короткий карбоксильный конец и имеет чистый отрицательный заряд из-за избытка кислых остатков аминокислот над основными. [44]
Коронавирусы содержат одноцепочечный РНК- геном с положительным смыслом. Размер генома коронавирусов составляет от 26,4 до 31,7 килобаз . [6] Размер генома является одним из самых больших среди РНК-вирусов. Геном имеет 5′ метилированный колпачок и 3′ полиаденилированный хвост . [49]
Геномная организация коронавируса имеет вид 5′-лидер-UTR -репликаза (ORF1ab)-шип (S)-оболочка (E)-мембрана (M)-нуклеокапсид (N) -3′UTR -поли (A)-хвост. Открытые рамки считывания 1a и 1b, которые занимают первые две трети генома, кодируют полипротеин репликазы (pp1ab). Полипротеин репликазы расщепляется самостоятельно, образуя 16 неструктурных белков (nsp1–nsp16). [49]
Более поздние рамки считывания кодируют четыре основных структурных белка: шип , оболочка , мембрана и нуклеокапсид . [57] Между этими рамками считывания находятся рамки считывания для вспомогательных белков. Количество вспомогательных белков и их функция уникальны в зависимости от конкретного коронавируса. [49]
Инфекция начинается, когда вирусный спайковый белок прикрепляется к своему комплементарному рецептору клетки-хозяина. После присоединения протеаза клетки-хозяина расщепляет и активирует прикрепленный к рецептору спайковый белок. В зависимости от доступной протеазы клетки-хозяина расщепление и активация позволяют вирусу проникнуть в клетку-хозяина путем эндоцитоза или прямого слияния вирусной оболочки с мембраной хозяина . [58]
Коронавирусы могут проникать в клетки либо путем слияния их липидной оболочки с клеточной мембраной на поверхности клетки, либо путем интернализации посредством эндоцитоза. [59]
При проникновении в клетку-хозяина вирусная частица становится непокрытой , и ее геном проникает в цитоплазму клетки . Геном РНК коронавируса имеет 5′ метилированный колпачок и 3′ полиаденилированный хвост, что позволяет ему действовать как информационная РНК и напрямую транслироваться рибосомами клетки-хозяина . Рибосомы хозяина транслируют начальные перекрывающиеся открытые рамки считывания ORF1a и ORF1b генома вируса в два больших перекрывающихся полипротеина, pp1a и pp1ab. [49]
Более крупный полипротеин pp1ab является результатом сдвига рамки считывания рибосомы на -1, вызванного скользкой последовательностью (UUUAAAC) и псевдоузлом РНК ниже по потоку в конце открытой рамки считывания ORF1a. [60] Сдвиг рамки считывания рибосомы обеспечивает непрерывную трансляцию ORF1a, за которой следует ORF1b. [49]
Полипротеины имеют свои собственные протеазы , PLpro (nsp3) и 3CLpro (nsp5), которые расщепляют полипротеины в различных специфических местах. Расщепление полипротеина pp1ab дает 16 неструктурных белков (от nsp1 до nsp16). Белки-продукты включают различные репликационные белки, такие как РНК-зависимая РНК-полимераза ( nsp12 ), РНК-хеликаза (nsp13) и экзорибонуклеаза (nsp14). [49]
Ряд неструктурных белков объединяются, образуя многобелковый комплекс репликазы-транскриптазы (RTC). Основным белком репликазы-транскриптазы является РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp). Она напрямую участвует в репликации и транскрипции РНК из цепи РНК. Другие неструктурные белки в комплексе помогают в процессе репликации и транскрипции. Например, неструктурный белок экзорибонуклеаза обеспечивает дополнительную точность репликации, предоставляя функцию корректуры , которой не хватает РНК-зависимой РНК-полимеразе. [61]
Репликация – Одна из основных функций комплекса – репликация вирусного генома. RdRp напрямую опосредует синтез отрицательно -полярной геномной РНК из положительно-полярной геномной РНК. За этим следует репликация положительно-полярной геномной РНК из отрицательно-полярной геномной РНК. [49]
Транскрипция – Другая важная функция комплекса – транскрибировать вирусный геном. RdRp напрямую опосредует синтез отрицательно -смысловых субгеномных молекул РНК из положительно-смысловой геномной РНК. За этим процессом следует транскрипция отрицательно-смысловых субгеномных молекул РНК в соответствующие им положительно-смысловые мРНК . [49] Субгеномные мРНК образуют « вложенный набор », который имеет общую 5'-головку и частично дублирующий 3'-конец. [62]
Рекомбинация – комплекс репликаза-транскриптаза также способен к генетической рекомбинации , когда в одной и той же инфицированной клетке присутствуют по крайней мере два вирусных генома. [62] Рекомбинация РНК, по-видимому, является основной движущей силой в определении генетической изменчивости внутри вида коронавируса, способности вида коронавируса переходить от одного хозяина к другому и, редко, в определении появления новых коронавирусов. [63] Точный механизм рекомбинации у коронавирусов неясен, но, вероятно, включает переключение шаблона во время репликации генома. [63]
Реплицированная геномная РНК с положительным смыслом становится геномом вирусов -потомков . мРНК являются генными транскриптами последней трети генома вируса после начальной перекрывающейся рамки считывания. Эти мРНК транслируются рибосомами хозяина в структурные белки и множество вспомогательных белков. [49] Трансляция РНК происходит внутри эндоплазматического ретикулума . Вирусные структурные белки S, E и M перемещаются по секреторному пути в промежуточный отсек Гольджи . Там белки M направляют большинство белок-белковых взаимодействий, необходимых для сборки вирусов после их связывания с нуклеокапсидом . Затем вирусы-потомки высвобождаются из клетки-хозяина путем экзоцитоза через секреторные пузырьки. После высвобождения вирусы могут инфицировать другие клетки-хозяева. [64]
Инфицированные носители способны выделять вирусы в окружающую среду. Взаимодействие белка-шипа коронавируса с его комплементарным клеточным рецептором играет центральную роль в определении тканевого тропизма , инфекционности и видового диапазона выделяемого вируса. [65] [66] Коронавирусы в основном поражают эпителиальные клетки . [42] Они передаются от одного хозяина к другому, в зависимости от вида коронавируса, аэрозольным , фомитным или фекально-оральным путем . [67]
Человеческие коронавирусы инфицируют эпителиальные клетки дыхательных путей , тогда как коронавирусы животных обычно инфицируют эпителиальные клетки пищеварительного тракта . [42] Например, коронавирус SARS инфицирует эпителиальные клетки легких человека аэрозольным путем [68], связываясь с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2). [69] Коронавирус трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV) инфицирует эпителиальные клетки пищеварительного тракта свиней фекально-оральным путем [67], связываясь с рецептором аланинаминопептидазы (APN). [49]
Коронавирусы образуют подсемейство Orthocoronavirinae, [2] [3] [4], которое является одним из двух подсемейств в семействе Coronaviridae , отряде Nidovirales и царстве Riboviria . [42] [70] Они делятся на четыре рода: Alphacoronavirus , Betacoronavirus , Gammacoronavirus и Deltacoronavirus . Альфакоронавирусы и бетакоронавирусы заражают млекопитающих, тогда как гаммакоронавирусы и дельтакоронавирусы в основном заражают птиц. [71] [72]
По оценкам, самый последний общий предок (MRCA) всех коронавирусов существовал еще в 8000 году до нашей эры , хотя некоторые модели относят общего предка еще на 55 миллионов лет назад или более, что подразумевает длительную коэволюцию с видами летучих мышей и птиц. [73] Самый последний общий предок линии альфакоронавируса был отнесен примерно к 2400 году до нашей эры, линии бетакоронавируса - к 3300 году до нашей эры, линии гаммакоронавируса - к 2800 году до нашей эры, а линии дельтакоронавируса - к примерно 3000 году до нашей эры. Летучие мыши и птицы, как теплокровные летающие позвоночные, являются идеальным естественным резервуаром для генофонда коронавируса ( летучие мыши являются резервуаром для альфакоронавирусов и бетакоронавирусов, а птицы - резервуаром для гаммакоронавирусов и дельтакоронавирусов). Большое количество и глобальный ареал видов летучих мышей и птиц, являющихся переносчиками вирусов, способствовали обширной эволюции и распространению коронавирусов. [74]
Многие коронавирусы человека происходят от летучих мышей. [75] Человеческий коронавирус NL63 имел общего предка с коронавирусом летучей мыши (ARCoV.2) между 1190 и 1449 годами н. э. [76] Человеческий коронавирус 229E имел общего предка с коронавирусом летучей мыши (GhanaGrp1 Bt CoV) между 1686 и 1800 годами н. э. [77] Совсем недавно, до 1960 года, коронавирус альпаки и человеческий коронавирус 229E разошлись. [78] MERS-CoV появился у людей от летучих мышей через промежуточного хозяина верблюдов. [79] MERS-CoV, хотя и связан с несколькими видами коронавирусов летучих мышей, по-видимому, разошелся с ними несколько столетий назад. [80] Наиболее тесно связанный коронавирус летучих мышей и SARS-CoV разошлись в 1986 году. [81] Предки SARS-CoV сначала заразили листоносых летучих мышей рода Hipposideridae ; впоследствии они распространились на подковоносов вида Rhinolophidae , затем на азиатских пальмовых циветт и, наконец, на людей. [82] [83]
В отличие от других бетакоронавирусов, коронавирус крупного рогатого скота вида Betacoronavirus 1 и подрода Embecovirus , как полагают, возник у грызунов , а не у летучих мышей. [75] [84] В 1790-х годах коронавирус лошадей отделился от коронавируса крупного рогатого скота после межвидового скачка . [85] Позже, в 1890-х годах, человеческий коронавирус OC43 отделился от коронавируса крупного рогатого скота после другого межвидового распространения. [86] [85] Предполагается, что пандемия гриппа 1890 года могла быть вызвана этим событием распространения, а не вирусом гриппа , из-за связанного времени, неврологических симптомов и неизвестного возбудителя пандемии. [87] Помимо того, что человеческий коронавирус OC43 вызывает респираторные инфекции, его также подозревают в роли в неврологических заболеваниях . [88] В 1950-х годах человеческий коронавирус OC43 начал расходиться в своих нынешних генотипах . [89] Филогенетически вирус гепатита мышей ( Murine coronavirus ), который поражает печень и центральную нервную систему мышей , [90] связан с человеческим коронавирусом OC43 и бычьим коронавирусом. Человеческий коронавирус HKU1, как и вышеупомянутые вирусы, также имеет свое происхождение от грызунов. [75]
Коронавирусы значительно различаются по фактору риска. Некоторые могут убить более 30% инфицированных, например MERS-CoV , а некоторые относительно безвредны, например, простуда. [49] Коронавирусы могут вызывать простуду с серьезными симптомами, такими как лихорадка и боль в горле из-за опухших аденоидов . [91] Коронавирусы могут вызывать пневмонию (либо прямую вирусную пневмонию , либо вторичную бактериальную пневмонию ) и бронхит (либо прямой вирусный бронхит, либо вторичный бактериальный бронхит). [92] Человеческий коронавирус, открытый в 2003 году, SARS-CoV , который вызывает тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), имеет уникальный патогенез, поскольку он вызывает как инфекции верхних , так и нижних дыхательных путей . [92]
Известно шесть видов человеческих коронавирусов, причем один вид подразделяется на два разных штамма, что в общей сложности дает семь штаммов человеческих коронавирусов.
Четыре человеческих коронавируса вызывают симптомы, которые в целом являются легкими, хотя утверждается, что в прошлом они могли быть более агрессивными: [93]
Три человеческих коронавируса вызывают потенциально серьезные симптомы:
Они вызывают заболевания, обычно называемые SARS , MERS и COVID-19 соответственно.
Хотя простуду обычно вызывают риновирусы , [94] примерно в 15% случаев причиной является коронавирус. [95] Человеческие коронавирусы HCoV-OC43, HCoV-HKU1, HCoV-229E и HCoV-NL63 постоянно циркулируют среди людей во всем мире, как у взрослых, так и у детей, и вызывают в целом легкие симптомы простуды. [88] Четыре легких коронавируса имеют сезонную заболеваемость, приходящуюся на зимние месяцы в умеренном климате . [96] [97] В тропическом климате нет преобладания в какой-либо сезон . [98]
MERS-CoV | SARS-CoV | SARS-CoV-2 | |
---|---|---|---|
Болезнь | MERS | ТОРС | COVID-19 |
Вспышки | 2012 | 2002–2004 | 2019−настоящее время |
Эпидемиология | |||
Дата первого выявленного случая | Июнь 2012 г. | Ноябрь 2002 г. | Декабрь 2019 [99] |
Место первого выявленного случая | Джидда , Саудовская Аравия | Шунде , Китай | Ухань , Китай |
Средний возраст | 56 | 44 [100] [а] | 56 [101] |
Соотношение полов (М:Ж) | 3.3:1 | 0,8:1 [102] | 1.6:1 [101] |
Подтвержденные случаи [заболевания | 2494 | 8096 [103] | 676,609,955 [104] [б] |
Летальные исходы | 858 | 774 [103] | 6,881,955 [104] [б] |
Коэффициент летальности | 37% | 9.2% | 1,02% [104] |
Симптомы | |||
Высокая температура | 98% | 99–100% | 87,9% [105] |
Сухой кашель | 47% | 29–75% | 67,7% [105] |
Одышка | 72% | 40–42% | 18,6% [105] |
Диарея | 26% | 20–25% | 3,7% [105] |
Больное горло | 21% | 13–25% | 13,9% [105] |
Использование вентиляции легких | 24,5% [106] | 14–20% | 4,1% [107] |
Примечания
|
В 2003 году после вспышки тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС), которая началась годом ранее в Азии, и вторичных случаев в других частях мира, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) выпустила пресс-релиз, в котором говорилось, что возбудителем ТОРС является новый коронавирус, идентифицированный несколькими лабораториями. Вирус был официально назван коронавирусом ТОРС (SARS-CoV). Было инфицировано более 8000 человек из 29 стран и территорий, и по меньшей мере 774 человека умерли. [108] [69]
В сентябре 2012 года был идентифицирован новый тип коронавируса, первоначально названный Novel Coronavirus 2012, а теперь официально названный Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV). [109] [110] Вскоре после этого Всемирная организация здравоохранения выпустила глобальное предупреждение. [111] В обновлении ВОЗ от 28 сентября 2012 года говорилось, что вирус, по-видимому, не передается легко от человека к человеку. [112] Однако 12 мая 2013 года случай передачи от человека к человеку во Франции был подтвержден Министерством социальных дел и здравоохранения Франции. [113] Кроме того, случаи передачи от человека к человеку были зарегистрированы Министерством здравоохранения Туниса . Два подтвержденных случая касались людей, которые, по-видимому, заразились болезнью от своего покойного отца, который заболел после визита в Катар и Саудовскую Аравию. Несмотря на это, похоже, что вирус с трудом распространялся от человека к человеку, поскольку большинство инфицированных людей не передают вирус. [114] К 30 октября 2013 года в Саудовской Аравии было зарегистрировано 124 случая заболевания и 52 случая смерти. [115]
После того, как голландский медицинский центр Erasmus секвенировал вирус, вирусу дали новое название — Human Coronavirus–Erasmus Medical Centre (HCoV-EMC). Окончательное название вируса — Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV). Единственные случаи в США (оба выжили) были зарегистрированы в мае 2014 года. [116]
В мае 2015 года в Республике Корея произошла вспышка MERS-CoV , когда мужчина, путешествовавший на Ближний Восток, посетил четыре больницы в районе Сеула для лечения своей болезни. Это вызвало одну из крупнейших вспышек MERS-CoV за пределами Ближнего Востока. [117] По состоянию на декабрь 2019 года лабораторными тестами было подтверждено 2468 случаев заражения MERS-CoV, 851 из которых закончились летальным исходом, уровень смертности составил приблизительно 34,5%. [118]
В декабре 2019 года в Ухане , Китай, была зарегистрирована вспышка пневмонии . [119] 31 декабря 2019 года было установлено, что причиной вспышки стал новый штамм коронавируса, [120] которому Всемирная организация здравоохранения дала временное название 2019-nCoV, [121] [122] [123] позднее Международный комитет по таксономии вирусов переименовал его в SARS - CoV-2 .
По состоянию на 10 марта 2023 года было зарегистрировано не менее 6 881 955 [104] подтвержденных случаев смерти и более 676 609 955 [104] подтвержденных случаев заболевания в пандемии COVID-19 . Штамм Ухань был идентифицирован как новый штамм бета-коронавируса из группы 2B с приблизительно 70% генетическим сходством с SARS-CoV. [124] Вирус имеет 96% сходства с коронавирусом летучих мышей, поэтому широко распространено подозрение, что он также произошел от летучих мышей. [125] [126]
В ходе надзорного исследования архивных образцов пациентов с вирусной пневмонией в Малайзии вирусологи выявили штамм собачьего коронавируса , который заразил людей в 2018 году.
Коронавирусы были признаны вызывающими патологические состояния в ветеринарной медицине с 1930-х годов. [19] Они заражают ряд животных, включая свиней, крупный рогатый скот, лошадей, верблюдов, кошек, собак, грызунов, птиц и летучих мышей. [127] Большинство коронавирусов, связанных с животными, поражают кишечный тракт и передаются фекально-оральным путем. [128] Значительные исследовательские усилия были сосредоточены на выяснении вирусного патогенеза этих коронавирусов животных, особенно вирусологами, интересующимися ветеринарными и зоонозными заболеваниями. [129]
Коронавирусы заражают домашних птиц. [130] Вирус инфекционного бронхита (IBV), тип коронавируса, вызывает инфекционный бронхит птиц . [131] Вирус вызывает беспокойство в птицеводческой отрасли из-за высокой смертности от инфекции, его быстрого распространения и его влияния на производство. [127] Вирус влияет как на производство мяса, так и на производство яиц и наносит значительный экономический ущерб. [132] У кур вирус инфекционного бронхита поражает не только дыхательные пути, но и мочеполовые пути . Вирус может распространяться на различные органы по всей курице. [131] Вирус передается через аэрозоль и пищу, загрязненную фекалиями. Существуют различные вакцины против IBV, которые помогли ограничить распространение вируса и его вариантов. [127] Вирус инфекционного бронхита является одним из ряда штаммов вида птичьего коронавируса . [133] Другим штаммом птичьего коронавируса является коронавирус индейки (TCV), который вызывает энтерит у индеек . [127]
Коронавирусы также поражают другие отрасли животноводства , такие как свиноводство и разведение крупного рогатого скота. [127] Коронавирус синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV), который связан с коронавирусом летучих мышей HKU2 , вызывает диарею у свиней. [134] Вирус эпидемической диареи свиней (PEDV) — это недавно появившийся коронавирус, который также вызывает диарею у свиней. [135] Вирус трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV), который является представителем вида Alphacoronavirus 1 , [136] — еще один коронавирус, вызывающий диарею у молодых свиней. [137] [138] В животноводстве коронавирус крупного рогатого скота (BCV), который является представителем вида Betacoronavirus 1 и связан с HCoV-OC43, [139] вызывает тяжелый профузный энтерит у молодых телят. [127]
Коронавирусы заражают домашних животных, таких как кошки, собаки и хорьки. [130] Существует две формы кошачьего коронавируса , которые оба являются представителями вида Alphacoronavirus 1. [ 136] Кошачий кишечный коронавирус является патогеном незначительной клинической значимости, но спонтанная мутация этого вируса может привести к инфекционному перитониту кошек (FIP), заболеванию с высокой смертностью. [127] Существует два разных коронавируса, которые заражают собак. Собачий коронавирус (CCoV), который является представителем вида Alphacoronavirus 1 , [136] вызывает легкое желудочно-кишечное заболевание. [127] Собачий респираторный коронавирус (CRCoV), который является представителем вида Betacoronavirus 1 и связан с HCoV-OC43, [139] вызывает респираторное заболевание. [127] Аналогично существует два типа коронавируса, которые заражают хорьков. [140] Коронавирус хорьков вызывает желудочно-кишечный синдром, известный как эпизоотический катаральный энтерит (ЭКЭ), и более летальную системную версию вируса (например, ФИП у кошек), известную как системный коронавирус хорьков (СКХ). [141] [142]
Коронавирусы заражают лабораторных животных. [127] Вирус гепатита мышей (MHV), который является представителем вида коронавируса мышей , [143] вызывает эпидемическое заболевание мышей с высокой смертностью, особенно среди колоний лабораторных мышей. [144] До открытия SARS-CoV MHV был наиболее изученным коронавирусом как in vivo , так и in vitro, а также на молекулярном уровне. Некоторые штаммы MHV вызывают прогрессирующий демиелинизирующий энцефалит у мышей, который использовался в качестве мышиной модели рассеянного склероза . [129] Вирус сиалодакриоаденита (SDAV), который является штаммом вида коронавируса мышей , [143] является высокоинфекционным коронавирусом лабораторных крыс, который может передаваться между особями при прямом контакте и косвенно через аэрозоль. Кишечный коронавирус кролика вызывает острое желудочно-кишечное заболевание и диарею у молодых европейских кроликов . [127] Показатели смертности высоки. [145]
Ряд вакцин, использующих различные методы, были разработаны против человеческого коронавируса SARS-CoV-2. [146] [147] Также были идентифицированы противовирусные мишени против человеческих коронавирусов, такие как вирусные протеазы, полимеразы и белки входа. Лекарства находятся в разработке, которые нацелены на эти белки и различные этапы репликации вируса. [148] [147]
Вакцины доступны для животных коронавирусов IBV, TGEV и Canine CoV, хотя их эффективность ограничена. В случае вспышек высококонтагиозных животных коронавирусов, таких как PEDV, могут быть использованы такие меры, как уничтожение целых стад свиней, чтобы предотвратить передачу другим стадам. [49]
обладают самыми большими геномами [от 26,4 кб (ThCoV HKU12) до 31,7 кб (SW1)] среди всех известных РНК-вирусов (рисунок 1) [2,13,16].
[T]еще имеется характерная "бахрома" из выступов длиной 200 А, которые имеют округлую или лепестковую форму
... Этот внешний вид, напоминающий солнечную корону, характерен для вируса гепатита мыши и нескольких вирусов, недавно выделенных от человека, а именно штаммов B814, 229E и нескольких других.
Мы более внимательно рассмотрели внешний вид новых вирусов и заметили, что вокруг них был своего рода ореол. Обращение к словарю дало латинский эквивалент — corona, и так родилось название коронавирус.
[Э]ти вирусы имели характерную бахрому из крупных, отличительных, лепестковидных пепломеров или шипов, которые напоминали корону, как corona spinarum в религиозном искусстве; отсюда и название коронавирусы.
Другие штаммы OC и B814, которые не удалось адаптировать к мозгу мышей, также сопротивлялись адаптации к клеточной культуре; эти отдельные вирусы с тех пор были утеряны и, возможно, были недавно заново открыты
Вирионы приобрели оболочку, почковавшись в цистернах, и образовали в основном сферические, иногда плеоморфные, частицы, средний диаметр которых составлял 78 нм (рисунок 1A).
. рисунок 10.
См. раздел: Структура вириона.
Диаметры частиц варьировались от 50 до 150 нм, исключая шипы, со средним диаметром частиц от 82 до 94 нм; также см. рисунок
1 для двойной оболочки.
См. рисунок 4c.
рисунок 1.
. рисунок 2.
См. рисунок 8.
Наконец, эти результаты в сочетании с результатами предыдущих работ (33, 44) предполагают, что CoV кодируют по крайней мере три белка, участвующих в точности (nsp12-RdRp, nsp14-ExoN и nsp10), поддерживая сборку многобелкового комплекса репликаза-точность, как описано ранее (38).
См. раздел: Жизненный цикл коронавируса — сборка и выпуск
Тем не менее, взаимодействие между белком S и рецептором остается основным, если не единственным, фактором, определяющим спектр видов хозяев коронавируса и тропизм тканей.
различаются по своей связывающей способности с человеческим ACE2 и, следовательно, по своей инфекционности человеческих клеток 76, 78 (рис. 6b)
и бетакоронавирусы встречаются исключительно у млекопитающих, тогда как гаммакоронавирусы и дельтакоронавирусы в основном заражают птиц.
В частности, считается, что все HCoV имеют летучие мышиное происхождение, за исключением бета-CoV линии A, резервуарами которых могут быть грызуны [2].
Если эти прогнозы верны, это наблюдение предполагает, что HCoV-NL63 мог произойти от летучих мышей между 1190 и 1449 гг. н. э.
Самый последний общий предок hCoV-229E и GhanaBt-CoVGrp1 существовал в ≈1686–1800 гг. н.э.
См. таблицу 1
Однако возникает соблазн выдвинуть альтернативную гипотезу о том, что пандемия 1889–1890 гг. могла быть результатом межвидовой передачи бычьих коронавирусов людям, что привело к последующему появлению HCoV-OC43.
. рисунок 1.