SARS-CoV-2 и его не менее успешные родственники

SARS-CoV-2 и его не менее успешные родственники

Для развернутого ответа на все вопросы о SARS-CoV-2, необходимо сделать несколько шагов назад и заглянуть в основы биологии, науки о живом. Любой организм на нашей планете имеет две цели. Первая — сохранить свою жизнь, вторая — продлить жизнь собственного вида. Естественно, что эти две цели в живой природе реализуются одновременно и за счет друг друга — без сохранения жизни индивида трудно обеспечить продолжение вида как такового, а продолжение вида предполагает репродукцию отдельных особей и, собственно, их существование. Давайте взглянем на эти механизмы в контексте ответа на вопрос о SARS-CoV-2.

Природа вирусов

Все вирусы (организмы, которые представляют собой РНК или ДНК, и оболочку вокруг него) являются облигатными, то есть обязательными паразитами.

Вирусная частица (вирион) — это генетический материал (ДНК или РНК), завернутый в белковую оболочку (капсид), иногда вокруг белковой оболочки есть еще одна оболочка из других крупных молекул (обычно — фрагмент оболочки клетки хозяина). Такая структура не позволяет вирусу самостоятельно размножаться в окружающей среде — для того, чтобы считывался генетический материал, необходима энергия и “строительный материал”, с помощью которых произойдет сборка нового вириона и другие процессы, способствующие размножению и распространению вируса. Это можно осуществить лишь в клетке организма-хозяина, которым может выступать как многоклеточное существо вроде млекопитающих или рептилий, так и одноклеточное (бактерия). То есть, вирусы имеют сравнительно простую структуру и являются обязательными (облигатными) паразитами.

В их случае сохранить собственную целостность в чужом теле удается с помощью различных механизмов. Прежде всего, необходимо проникнуть в клетку организма хозяина, где находятся необходимые для выживания и репродукции ресурсы, потому что долго находиться в окружающей среде вирус не может. Нужно обеспечить как можно более быструю, более надежную передачу к следующему хозяину.

Но если хозяин вируса (например, человек) быстро умрет, вирусу не удастся обеспечить распространение и развитие себе подобных, а значит это не выгодно для продолжения рода. Гораздо лучше вызвать легкое заболевание, когда хозяин сохранит жизнеспособность и активность, будет ходить и общаться с себе подобными, и сам создаст условия для инфицирования большого количества новых хозяев.

SARS-CoV-2 блестяще выполнил это задание, 80% людей болеют в легкой форме и болезнь заканчивается выздоровлением. Пока не до конца понятно, почему возбудитель COVID-19 создал пандемию такого масштаба и почему одни популяции (населения Италии, Испании, Ирана) оказались более восприимчивыми к данной инфекции, однако ученые работают над исследованием этих вопросов.

Сейчас их 7

Однако новый коронавирус не первый идет путем респираторного патогена — представители Coronaviridae вызывают до 30% от всех случаев обычной простуды. Они известны под названиями HCoV: HCoV-HKU1, HCoV-NL63, HCoV-OC43 и HCoV -229E.

Первые свидетельства, что члены семейства коронавирусов способны оказывать патогенное влияние на человеческий организм, были опубликованы еще в 1960-е годы (вирус HCov-229E, который выделили из образцов, предоставленных студентами-добровольцами).

Но впервые пристальное внимание мирового сообщества к данной семье в 2002-2003 годах привлек представитель SARS-CoV, он вызвал вспышку атипичной пневмонии в провинции Гуандун, Китай. В результате эпидемии SARS заболели примерно 8000 человек, летальность составляла около 10%. Эпидемия была международной и вызвала изрядную настороженность, но после 2004 года случаев инфекции SARS не регистрировалось.

Во второй раз мир всколыхнула весть о коронавирусе в 2012 году — в Саудовской Аравии, где был зарегистрирован летальный случай от неизвестной атипичной пневмонии, которая дала начало новой эпидемии — MERS с уровнем летальности примерно 35%. Ее возбудитель — представитель семейства Coronaviridae, в настоящее время известен под названием MERS-CoV. Случаи MERS регистрируются до сих пор, их общее число превышает 2000.

Таким образом, SARS-CoV-2, обнаружен в 2019 году, является седьмым человеческим коронавирусом, который по патогенности занимает промежуточное положение в сравнении с другими представителями своей семьи.

Миссия: выжить и заразить

Реализация стратегии выживания вида не ограничивается только обеспечением передачи возбудителя между хозяевами. Еще один довольно успешный и распространенный механизм — инфицирование не только одного вида, а нескольких. В случае коронавирусов это произошло за счет заражения человека от животных.

Общая тенденция эволюции коронавирусов млекопитающих тяготеет к происхождению от мелких млекопитающих — преимущественно летучих мышей, но не только. Так, вирусы MERS-CoV, SARS-CoV, HCov-NL63 и HCov-229E произошли от летучих мышей, а другие два вида (HKU1 и OC43) происходят от грызунов.

Летучие мыши и грызуны, однако, не являются источником инфицирования для человека (по крайней мере, в большинстве случаев). Они являются натуральными хозяевами — то есть видами, в которых циркулирует наибольшее разнообразие вирусов данного вида, притом циркулирует постоянно и не ограничено одной популяцией.

Также существуют промежуточные хозяева — это виды, которые не подпадают под критерии натурального хозяина, однако могут быть источниками инфекции. Так, при исследовании SARS-CoV было выявлено, что заражение человека произошло от цивет (хищные млекопитающие), благодаря которым вирус смог приспособиться к человеческим рецепторам и поражать Homo sapiens.

Для сравнения — заражение человека вирусами HCov-229E и MERS-CoV состоялось через представителей семейства Верблюдовых — HCov-229E ассоциированный с коронавирусом альпак, а заражение человека MERS-CoV произошло от одногорбых верблюдов. То есть, коронавирусы вообще пришли к нам от животных.

Не из лаборатории, а из природы

Интересно, что до сих пор не найдено коронавирусов, специфических для гоминид и других приматов — ученые предполагают, что объяснением этого явления является бытовой контакт людей с животными в результате их одомашнивания.

Как же ученые обнаруживают, откуда взялся тот или иной вирус? Изменения, благодаря которым вирус приспосабливается к условиям организма хозяина, являются одновременно свидетельством его эволюционного пути, который используют ученые для исследования происхождения вируса.

Адаптация к новым условиям происходит путем молекулярных изменений определенных структур вируса, которые можно отследить и сравнить с другими вирусами. Именно таким путем было исследовано формирования SARS-CoV-2 и выявлено, что вирус является результатом естественной эволюции. Относительно происхождения есть разные гипотезы, предполагается, что предком SARS-CoV-2 является коронавирус панголинов, который мутировал.

Согласно другой теории, он является результатом длительного приспособления в человеческом организме и передачи между людьми животного предка вируса, которое завершилось формированием данного вида и его способностью полноценно инфицировать человека.

В случае SARS-CoV-2 новым инструментом приспособления стала смена последовательностей аминокислот в некоторых белках вируса и изменение структуры шипов. Изменениям подверглись два участка:

  • участки связывания с рецепторами ангиотензин-превращающего фермента 2 (сокращенно АПФ; это белки, которые участвуют в каскаде биохимических превращений гормона ангиотензина, конечным эффектом является повышение артериального давления) и
  • участок соединения с фурином (фурин это белок клетки-хозяина, который разрезает определенный участок иного белка, в данном случае вирусного, и активирует его). Это способствует слиянию оболочки вируса и мембраны клетки, и проникновению вируса внутрь.

Рецепторов АПФ2 много в легких, поэтому они являются органами-мишенью при COVID-19. Кстати, другие коронавирусы SARS-CoV и HCov-NL63 также связываются с данными рецепторами, но их участки связывания несколько отличаются от таковых у SARS-CoV-2.

Есть ученые, которые предполагают, что тяжелое течение COVID-19 среди пожилых людей и людей с тяжелой сопутствующей патологией (сахарный диабет, сердечно-сосудистые болезни, болезни почек и т.д.) связано с употреблением определенных групп лекарств, снижающих артериальное давление (ингибиторы АПФ и блокаторы рецепторов ангиотензина 2). Вследствие длительного приема этих препаратов увеличивается количество рецепторов АПФ2, а следовательно, и участков связывания для SARS-CoV-2.

Проанализировав аминокислотные последовательности данных участков, ученые сравнили их с аналогичными у других вирусов, как человеческих, так и животных, и обнаружили, что SARS-CoV-2 потерпел преобразования в окружающей среде, а не в лаборатории, и на 99% совпадает с коронавирусом панголинов.

Итак, пройдя весь сложный путь, SARS-CoV-2 наконец стал человеческим патогеном. Анализируя происхождение SARS-CoV-2, становится понятно, что этот вирус не единственный из семейства коронавирусов, специфических для человека. Что он, вероятно, происходит от животных и что заболевания COVID-19, которое он вызывает, является промежуточным уровнем летальности по сравнению с другими болезнями, которые вызваны коронавирусами. Свою часть работы по выживанию он выполнил, а мы выполним собственную стратегию и выстоим против угроз, которые несет эпидемия COVID-19, теперь все зависит только от нас.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: