Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №24/2004

ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ

А.ОХАПКИНА

Атипичная пневмония

Немного истории

Сейчас массовая истерия по поводу эпидемии SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome), или атипичной пневмонии, практически сошла на нет. Во Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) считают, что эпидемия этого заболевания закончилась. Однако, возможно, успокаиваться еще рано.

Атипичная пневмония возникла неожиданно и быстро распротранилась по всему миру. В прессе упорно ходили слухи о том, что «глобальность» болезни сильно преувеличена в угоду определенным кругам, дабы отвлечь общественное мнение от проблем очередной войны. Но не будем забывать, что, во-первых, возбудитель этого заболевания, хоть и не очень экзотического, до прошлого года науке был неизвестен. Во-вторых, все же наблюдались смертельные исходы, причем не единичные.

Что же произошло, откуда взялась эта новая напасть на род человеческий? В общем, сбывается предостережение ВОЗ о возможности возникновения новых, не известных науке, инфекций и возращении старых, о которых все успели позабыть. Вот SARS и проверила готовность мировой системы здравоохранения к атаке неизвестных патогенов.

Атипичная пневмония, или, как ее называют медики в России, тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС), впервые возникла в китайской провинции Гуандун в середине ноября 2002 г. и была первоначально описана доктором Карло Урбани в Гонконге. Вспомним, как все начиналось.

11 февраля 2003 г. Министерство здравоохранения Китая сообщило в ВОЗ о 305 случаях острого респираторного синдрома неизвестной этиологии, выявленных в 6 муниципалитетах провинции Гуандун (Южный Китай) в период между 16 ноября и 9 февраля. Заболевание характеризовалось моментальной передачей обслуживающему медицинскому персоналу и близким, находившимся в непосредственном контакте с больным. Сообщалось также о 5 смертельных исходах.

26 февраля 47-летний мужчина, путешествовавший к себе на родину в Гонконг, серьезно заболел и был госпитализирован в Ханое (Вьетнам). Врачи, лечившие его, тут же заболели сами. Мужчина умер 13 марта уже после перевода в изолированный бокс инфекционной больницы в Гонконге.

В последнюю декаду февраля вспышка сходного заболевания была зарегистрирована среди работников другого гонконгского госпиталя. Эту вспышку связали с пациентом, также приехавшим из Южного Китая.

12 марта ВОЗ объявила глобальную тревогу и установила общемировой надзор за всеми подозрительными больными, особенно из эпидемиологически неблагополучных районов.

Ко второй декаде марта в ВОЗ поступили данные уже о 264 подозрительных пациентах из 11 стран. Арена распространения включала Гонконг, провинцию Гуандун (Китай), Ханой (Вьетнам) и Сингапур.

Более локализованные очаги заболевания были обнаружены на Тайване и в Торонто (Канада). Первоначально заболевшими в этих странах были путешественники, прибывшие из Китая.

По данным ВОЗ, больные атипичной пневмонией зарегистрированы в 33 странах мира. Общее число заболеваний составило на 24 июня 2003 г. 8458, из них 807 закончились смертельным исходом. Наибольшее количество больных и умерших было в Китае, Сингапуре и Канаде.

Уже во второй половине марта Центр по контролю и предупреждению заболеваний (США) рекомендовал всем по возможности отложить поездки в эпидемически неблагополучные районы. Был разработан механизм контроля всех прибывающих из этих регионов на предмет их потенциального носительства опасного вируса. ВОЗ распространила свои рекомендации по организации профилактики и контроля случаев SARS. В настоящее время на веб-сайте этой организации (www.who.int) публикуются отдельные рекомендации по некоторым, вызывающим наибольшее опасение, странам.

Так, например, ВОЗ рекомендует при обнаружении на борту самолета, теплохода или в поезде заболевшего пассажира по возможности изолировать его от остальных пассажиров, обеспечить защитной маской и обращаться с ним, как с заведомо больным SARS: выделить индивидуальный туалет и информировать эпидемиологические службы места назначения о наличии такого пассажира. Все люди, сидевшие рядом с заболевшим, а также на двух рядах впереди него и за ним, считаются контактными лицами, и им надлежит пройти карантин или медицинское обследование. А вот если признаки респираторного заболевания обнаруживаются у члена экипажа, то контактными считаются все пассажиры.

Классификация и морфология возбудителя

После объявления «глобальной тревоги» в связи с распространением атипичной пневмонии к работе по определению природы возбудителя и разработке диагностических тестов были привлечены 13 лабораторий в 9 странах. Вся информация о распространении заболевания, а также о результатах исследований тут же помещалась в Интернете.

Было быстро установлено, что новый возбудитель легко выделяется из биопсийных образцов легких больных, а также из мокроты и хорошо размножается в культуре клеток обезьян.

С помощью электронной микроскопии, молекулярно-биологических и серологических методов исследователи в рекордно короткие сроки установили природу возбудителя заболевания. Уже 16 апреля 2003 г. ВОЗ объявила, что этиологическим агентом атипичной пневмонии является новый патоген – вирус SARS-CoV, относящийся к семейству коронавирусов (табл. 1). Однако SARS-CoV не был идентичен ни одному из известных штаммов этого семейства. Заражение обезьян этим вирусом вызывало у них SARS.

Коронавирус выделялся из носа и горла, и никакие другие дополнительные инфекционные агенты были не нужны для возникновения и развития атипичной пневмонии. Это доказывало, что SARS-CoV действительно является этиологическим агентом данного заболевания. Коронавирусы были обнаружены более чем у 50% больных.

Однако вскоре выяснилось, что результаты, полученные Канадской национальной микробиологической лабораторией и гонконгской группой исследователей, не согласуются друг с другом. Так, по данным из Гонконга, у 90% больных и подозреваемых на заболевание SARS был обнаружен SARS-CoV, а у контрольной группы (здоровых) он отсутствовал. Ни одна из проб секрета дыхательных путей пациентов с другими респираторными заболеваниями не содержала коронавируса, и ни один из 200 образцов крови доноров не содержал антител к нему.

По данным канадской группы SARS-связанный коронавирус выявлялся приблизительно у 20% здоровых людей, которые были протестированы, т.к. они приехали в Канаду из зараженных областей Азии. Это несоответствие поставило под вопрос специфичность и достоверность применяемых диагностических тестов.

В состав семейства коронавирусов (Coronaviridae) входят род Коронавирусы (Coronavirus) и род Торовирусы (Torovirus). Род коронавирусов объединяет крупные, обладающие оболочкой, позитивные одноцепочечные РНК-содержащие вирусы, которые вызывают многие широкораспространенные заболевания человека и животных. Они имеют круглую или овальную форму, диаметр от 50 до 220 нм. Вирионы имеют суперкапсид с шипами длиной 12–24 нм, состоящими из тонкой ножки и круглой вершинки. Форма вириона в целом напоминает корону – отсюда и родовое название этих вирусов.

В сердцевине вириона расположен нуклеокапсид с одноцепочечной РНК. Вирион содержит три группы белков: белки, связанные с РНК, матриксные и гликозилированные суперкапсидные, обеспечивающие прикрепление частицы к мембране хозяйской клетки.

Пока не был обнаружен вирус SARS, представители этого рода считались достаточно безобидными возбудителями простудных заболеваний верхних дыхательных путей (ОРЗ) – они вызывали 13–15% ОРЗ.

Патофизиология коронавирусных инфекций проверялась на добровольцах. Введение таких вирусов в нос вызывала простудные явления лишь у небольшой группы испытуемых, хотя развитие вируса в эпителиальных клетках наблюдалось практически у всех. Инфекция протекала вяло, титр антител в сыворотке быстро нарастал и происходило выздоровление подопытного. Лишь небольшая часть «несчастливчиков» заболевала при повторном заражении.

Род коронавирусов включает в себя 14 видов, каждый из которых инфицирует определенного хозяина. Представителей рода можно разделить на три серологические подгруппы (табл. 1). Внутри каждой серогруппы вирусы классифицированы согласно их естественным хозяевам, нуклеотидным последовательностям и серологическим взаимосвязям.

Таблица 1. Серотипы и хозяева коронавирусов

Серологическая
подгруппа

Вирус

Хозяин

1

Коронавирус человека 229E (HcoV-229E)
Вирус эпидемической диареи свиней (TGEV)
Вирус ОРЗ свиней (PRCoV)
Коронавирус собак (CcoV)
Кишечный коронавирус кошек (FECoV)
Вирус инфекционного перитонита кошек (FIPV)
Коронавирус кроликов (RbCoV)

Человек
Свиньи
Свиньи
Собаки
Кошки
Кошки
Кролики

2

Коронавирус человека OC43 (HcoV-OC43)
Вирус гепатита мышей (MHV)
Вирус сиалодакриоаденита крыс (SDAV)
Вирус гемагглютинирующего энцефаломиелита свиней (HEV)
Коронавирус крупного рогатого скота (BcoV)

Коронавирус индюка (TcoV)

Человек
Мыши
Крысы
Свиньи
Крупный рогатый скот
Индюки

3

Вирус инфекционного бронхита кур (IBV)
Коронавирус индюка (TcoV)

Курицы
Индюки

Коронавирусы имеют самый большой геном из всех РНК-содержащих вирусов, и рекомбинация у них выявлялась нередко. В настоящее время расшифрованы полные последовательности геномов коронавирусов HcoV-229E, MHV, BcoV, IBV. Размер их РНК колеблется от 27 тыс. до 32 тыс. нуклеотидных пар. Секвенирование генетического материала коронавирусов, выделенных у больных SARS, показало, что вирус может быстро мутировать.

Филогенетический анализ, проведенный различными исследователями на основании сравнения нуклеотидных последовательностей участков гена полимеразы вируса, позволил построить филогенетическое древо коронавирусов (рис. 1).

Рис. 1. Филогенетическое древо коронавирусов

Рис. 1. Филогенетическое древо коронавирусов.
На дереве видны три основные антигенные группы в роду коронавирусов.
Длины ветвей пропорциональны количеству нуклеотидных межштаммовых замен

Cравнение полных геномов коронавирусов не позволяет выявить наиболее близкий к вирусу SARS геном, хотя наибольшее число совпадений наблюдается между SARS и бычьим коронавирусом 2-го типа. В общем, степень гомологии со всеми коронавирусами оказалась удручающе низкой.

Известно, что так называемые «бычьи» вирусы, как правило, оказываются также и вирусами мелких грызунов и даже кошек, живущих рядом с коровами. Поэтому гипотеза о кошачьей природе возбудителя SARS имеет право на существование.

Как видно из получившейся картины, вирус SARS-CoV отстоит от трех основных групп коронавирусов. Похоже, что этот вирус не является результатом мутации респираторных вирусов человека или рекомбинации известных вирусов животных. Вероятно, этот вирус –энзоотик какого-то вида животных, благополучно живший в генетической изоляции, пока неожиданно не обнаружил, что может прекрасно размножаться и в человеке.

Внешний вид SARS-CoV внутри и вне клетки хозяина (электронные фотографии) представлен на рисунках 2–4. Размеры вирусных частиц 50 нм без оболочки и 100 нм с оболочкой.

Рис. 2. Вирус SARS (негативное контрастирование); линейка – 100 нм

Рис. 2. Вирус SARS (негативное контрастирование); линейка – 100 нм

Рис. 3. Вирионы SARS вне клетки. Стрелкой отмечен классический образец с оболочкой; линейка – 100 нм

Рис. 3. Вирионы SARS вне клетки. Стрелкой отмечен классический образец с оболочкой; линейка – 100 нм

Рис. 4. Скопления (везикулы), содержащие вирусы SARS; простой стрелкой указан отдельный вирус вне везикулы; линейка – 100 нм

Рис. 4. Скопления (везикулы), содержащие вирусы SARS; простой стрелкой указан отдельный вирус вне везикулы; линейка – 100 нм

Клиническая картина атипичной пневмонии

Медики и биологи собрали уже достаточное количество материала, чтобы представить клиническую картину SARS.

Большинство зарегистрированных больных атипичной пневмонией – взрослые люди в возрасте 25–70 лет. Несколько случаев заболевания отмечено у детей до 15 лет. Инкубационный период составляет обычно 2–7 дней, однако в отдельных случаях может достигать 10 дней. Клинические признаки в начале заболевания неспецифические, характерные для большинства простудных заболеваний. Продромальный период (период появления симптомов-предвестников болезни) в подавляющем большинстве случаев характеризуется высокой температурой (выше 38 °С), сопровождающейся ознобом, мышечными и головными болями. Сыпь, неврологические или желудочно-кишечные признаки обычно отсутствуют, однако в некоторых случаях в начальном периоде при лихорадке отмечалась диарея.

Через 3–7 дней наступает стадия развития заболевания, связанная с поражением нижних дыхательных путей, появлением характерного сухого кашля и одышки, которые могут сопровождаться прогрессирующей гипоксемией. На этой стадии больные разделяются на две группы. У большинства (80–90%) в течение последующих 6–7 дней наблюдается улучшение состояния. Во второй, меньшей группе (10–20%) проявляется более тяжелая форма атипичной пневмонии: у многих пациентов развивается острый респираторный дистресс-синдром и требуется интубация и искусственная вентиляция легких. Смертность во второй группе высока и может быть связана с наличием у больных других заболеваний.

Рентген грудной клетки у многих пациентов не выявляет никаких изменений в органах в течение продромальной и респираторной фаз. Однако у значительной части больных респираторная фаза характеризуется двусторонними изменениями в виде внутритканевых инфильтратов, которые развиваются в более генерализованные образования. Эти инфильтраты дают на рентгеновских снимках специфическую картину легких, испещренных пятнами (такую картину иногда можно наблюдать уже на 3–4-й день заболевания).

На ранних этапах заболевания абсолютное число лимфоцитов часто уменьшается. На пике респираторной фазы примерно у половины пациентов наблюдаются лейкопения и тромбоцитопения. Одновременно с развитием основных симптомов заболевания происходит повышение уровня креатинфосфокиназы (до 3000 межд.ед./л), печеночной трансаминазы (в 2–6 раз), лактатдегидрогеназы (87%), наблюдается гипокальцимия (60%) и лимфоцитопения (54%). Почечная недостаточность у большинства больных не выявляется.

Патолого-анатомическое исследование пациентов, умерших от атипичной пневмонии в китайской провинции Гуандун, Гонконге и Сингапуре, продемонстрировало диффузные повреждения альвеол практически у всех обследованных. При цитологическом анализе обнаруживается множественность ядер, цитомегалия, нуклеомегалия, отсутствие хроматина и выступающее ядрышко. Хотя такие изменения в клетках летальны, они не являются характерными именно для этого заболевания.

В дополнение к диффузным альвеолярным повреждениям наблюдается разделение бронхиального эпителия, потеря клетками ворсинок и сквамозная (чешуйчатая) метаплазия (изменение типа ткани). Некоторые исследователи отмечали также внутриальвеолярные геморрагии, гемофагоцитоз, воспалительный некроз в самых мелких дыхательных путях, т.е. симптомы пневмонии.

Острое воспаление легких может быть вызвано как непосредственно вирусным повреждением эпителия и эндотелия альвеолярной стенки, так и реакцией клеток на внедрение вируса, сопровождающейся выделением белков-медиаторов воспаления – цитокинов, интерлейкинов и фактора некроза опухоли.

Тяжесть заболевания атипичной пневмонией может варьировать от средней до смертельной. По данным ВОЗ, средний уровень смертности от этого заболевания составляет 15%. У больных старше 40 лет вероятность развития тяжелой формы заболевания выше и смертность – до 50%.

Согласно гипотезе ученых из Гонконгского университета, высокая смертность при атипичной пневмонии связана с гиперреакцией иммунной системы больного, которая наблюдается и при некоторых других заболеваниях. В Гонконге даже пробовали применять иммунодепрессанты для лечения больных SARS.

До недавнего времени считалось, что единственным механизмом передачи SARS-CoV является воздушно-капельный. Однако недавно ВОЗ объявила, что вирус может сохраняться на поверхности по меньшей мере сутки. Это означает, что возможны также воздушно-пылевой и контактный механизмы заражения человека, что в значительной мере усложняет медикам задачу предотвращения распространения эпидемии и повышает требования к дезинфекции при проведении профилактических мероприятий.

Атипичную пневмонию часто сравнивают с гриппом по уровню смертности от осложнений, течению заболевания, сходству некоторых симптомов, эпидемичности. Однако она гораздо более заразна, чем любое простудное заболевание, в том числе и грипп. По контагиозности (заразности) оно сравнимо с корью или ветряной оспой: стоит только одному заболевающему посетить школу, конференц-зал или институт, и в течение двух недель мы будем иметь вспышку инфекции с огромным числом заболевших. Вот этот фактор (наряду с 15%-й смертностью) и остается одним из самых серьезных и острых моментов, требующих максимально быстрого решения вопросов терапии и профилактики.

Лечение атипичной пневмонии

Терапия

В настоящее время эффективных методов борьбы с атипичной пневмонией нет. Этиологическая терапия (как и для подавляющего большинства вирусных инфекций) не разработана. ВОЗ рекомендует с первых дней заболевания использовать антибиотики для предотвращения развития бактериальных инфекций. На практике предпочтение отдавалось антибиотикам широкого спектра действия: b-лактамам, фторхинолонам, цефалоспоринам, тетрациклинам.

В очагах заболевания в качестве основного противовирусного препарата для лечения атипичной пневмонии широко используется рибавирин, иногда в сочетании со стероидными препаратами. Однако в некоторых случаях применение этого препарата приводило к ухудшению состояния больного.

В Канаде для лечения пациентов с признаками простудных заболеваний назначалась комбинированная терапия, включавшая антибиотики широкого спектра действия. Если же пациент посещал зоны распространения атипичной пневмонии, то дополнительно назначали противовирусную терапию на основе рибавирина. Врачи считают, что применение интерферона в первые три дня заболевания может снизить его тяжесть, но это требует дополнительного подтверждения.

Проблема поиска специфического препарата пока остается открытой. Изучение этапов воспроизводства этого патогена может подсказать пути ее решения (рис. 5).

Рис. 5. Стадии репликации коронавируса, на которые могут действовать антивирусные препараты и вакцины (пояснения в тексте)

Рис. 5. Стадии репликации коронавируса, на которые могут действовать антивирусные препараты и вакцины (пояснения в тексте)

Одной из специфических мишеней новых препаратов может быть гликопротеин S, венчающий выступы оболочки коронавируса и отвечающий за связывание вируса с рецепторами клетки. Конформационные изменения этого белка после связывания с рецептором обеспечивают проникновение вируса в клетку. Соединения, блокирующие связывание гликопротеина S с рецептором или же ингибирующие его конформационные изменения, должны быть эффективными средствами против атипичной пневмонии.

Крупная молекула вирусной ДНК-полимеразы сразу после синтеза в клетке не активна и должна пройти стадию созревания, во время которой вирусные протеазы отщепляют от нее определенные фрагменты. Ингибиторы протеаз, блокирующие сходные процессы при развитии других вирусов, сейчас проходят тестирование для применения против коронавируса.

РНК генома коронавируса реплицируется дискретно. Возможно, короткие отрезки РНК будут способны остановить такой процесс, т.к. они блокируют экспрессию комплементарных им последовательностей ДНК. Главное – найти специфическую для вируса SARS последовательность оснований, не встречающуюся в организме хозяина.

Специфическими этапами размножения вируса являются также взаимодействие РНК и вирусных белков при самосборке вириона и процесс экзоцитоза, при помощи которого вирусы выходят из клетки.

Вакцина

У животных коронавирусы вызывают целый спектр заболеваний, представляющих немалую угрозу для сельского хозяйства. Эти вирусы довольно хорошо известны, и, самое главное, разработаны вакцины, предотвращающие развитие коронавирусных заболеваний у животных. Однако, учитывая филогению вируса атипичной пневмонии, вряд ли какая-нибудь из них будет эффективна против вируса SARS.

При создании вакцины, содержащей только вирусные белки, можно столкнуться с проблемой создания общего иммунитета (обеспеченного IgG), но полного отсутствия местного иммунитета (обусловленного выработкой секреторного IgA в эпителиальных клетках легких). Несмотря на это, многие вакцины для животных приготовлены из вирусных белков. В состав вакцины также входят вспомогательные вещества – адъюванты, провоцирующие усиление иммунной реакции. Для человека такая методика пока неприменима, поскольку безопасный адъювант, не вызывающий всяких серьезных побочных явлений (вплоть до аутоиммунных реакций) пока не обнаружен.

Вакцины, содержащие живой ослабленный штамм вируса, применяются интраназально, что дает несомненный эффект выработки местного иммунитета. Гены, ликвидация которых превратит опасный SARS-CoV в безобидный вакцинный вирус, уже обнаружены (они аналогичны неструктурным генам, вырезаемым из кошачьего коронавируса при создании вакцины для кошек). Но тут возникает вполне закономерный вопрос: что делать с рекомбинацией? Поскольку обмен генами еще никто не отменял, шанс заработать новое заболевание при применении вакцины с живым вирусом, к сожалению, не мал.

Вопрос о скорости мутации SARS-CoV остается пока открытым, поскольку имеются разные данные. Однако в целом для коронавирусов животных характерна высокая скорость мутации. Значит, новые штаммы могут возникнуть сразу же после создания вакцины, как это случилось с коронавирусом кур, вызывавшим бронхит (теперь он поражает почки).

Пока наиболее перспективным видится создание искусственной вакцины на основе менее опасного живого вируса (например, аденовируса) в качестве генно-инженерного вектора, несущего характерные SARS-гены. При местном применении такой вакцины должен развиваться правильный местный иммунитет, и в то же время отсутствует возможность губительной рекомбинации. Загвоздка пока состоит в тщательном тестировании полученных вакцин на безопасность, ведь требования ВОЗ очень строги.

Продолжение следует

(По материалам российской и зарубежной прессы)

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru