ПАНДЕМИЯ COVID‑19 И МИКРОБИОЛОГИЯ: РОЛЬ ВИРУСОЛОГИИ И БАКТЕРИОЛОГИИ В БОРЬБЕ С ИНФЕКЦИЯМИ

Введение. Респираторные вирусы, которые передаются воздушно-капельным путем, часто вызывали пандемии. Первой значительной вспышкой гриппа, с которой столкнулось человечество, была «испанка» 1918 года [1]. В этой пандемии погибло не менее 40 миллионов человек, а человечеству был нанесен исторический ущерб. С тех пор было несколько пандемий, вызванных азиатским гриппом 1957 года, гонконгским гриппом 1968 года и свиным гриппом 2009 года. До настоящего времени мир борется с новым коронавирусом, коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (фу-CoV-2), который 11 марта 2020 года Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) был признан пандемией. По состоянию на 29 марта 2023 года ВОЗ сообщила о 761 402 282 миллионах случаев заболевания во всем мире, включая 6 887 000 миллиона случаев летального исхода [2]. Эта пандемия оказала большое влияние на жизнь людей во всем мире; конвергенция пандемии является важной проблемой, стоящей сейчас перед миром. SARS-CoV-2 является представителем CoV порядка Nidovirales, семейства Coronaviridae, подсемейства Orthocoronavirinae. Это подсемейство подразделяется на четыре рода на основе генетических характеристик: альфакоронавирусы (α-CoV), бетакоронавирусы (β-CoV), гаммакоронавирусы (γ-CoV) и дельтакоронавирусы (δ-CoV). Подобно SARS-CoV и MERS-CoV, SARS-CoV-2 принадлежит к кластеру β-CoV и имеет диаметр 80–160 нМ и геном РНК длиной примерно 30 килобаз [3]. SARS-CoV-2 представляет собой вирус с одноцепочечной РНК с оболочкой, на поверхности которой экспрессируются шиповидные гликопротеины, образующие «корону». Геном SARS-CoV-2 демонстрирует генетическую идентичность SARS-CoV на 79,6% и состоит из четырех ключевых белков [3]. Белок S обеспечивает прикрепление и проникновение SARS-CoV-2 в клетки-хозяина, белок мембраны является компонентом целостности вирусной мембраны, а белок нуклеокапсида (N) связывается с вирусной РНК и поддерживает структуру нуклеокапсида, участвует в репликации мРНК [4]. Белок оболочки (E) наименее изучен из-за его механизма действия и структуры, но, по-видимому, он играет роль в сборке и высвобождении вируса [5]. Белок S вируса связывается с рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ-2) на поверхности клетки-хозяина, что осуществляется мембраносвязанной сериновой протеазой (TMPRSS2) [6]. TM-PRSS2 расщепляет белок S на две субъединицы, S1 и S2, во время проникновения вируса в клетку- хозяина посредством слияния мембран. Экспрессия АПФ-2 распространена повсеместно в носовом эпителии, легких, сердце, почках и кишечнике, но редко экспрессируется в иммунных клетках [7]. Недавние исследования показали, что существуют и другие рецепторы, участвующие в проникновении вируса в различные типы клеток. Как и в случае с SARS-CoV, CD-147 на эпителиальных клетках также является рецептором для SARS-CoV-2 [8]. CD26 (дипептидилпептидаза 4, DPP4), первоначально обнаруженная во время проникновения MERS-CoV в клетки, также недавно стала потенциальным рецептором для SARS-CoV-2 [9], и структурный анализ показал, что S-белок SARS-CoV-2 взаимодействует с CD26 [10].

Начальные клинические проявления инфекции SARS-CoV-2 разнообразны и часто схожи с симптомами, вызываемыми другими респираторными вирусами, такими как вирусы гриппа и парагриппа, что представляет собой проблему для клинической диагностики [11]. Наиболее распространенными симптомами инфекции SARS-CoV-2 являются лихорадка, сухой кашель и утомляемость [12]. Менее распространенные симптомы включают головную боль, боль в горле, миалгию или артралгию, одышку, диарею, рвоту, озноб и изменения обоняния (аносмия, гипосмия) и вкуса (агевзия, дисгевзия) [12].

Успех разработки эффективных вакцин против COVID-19 примерно через год после появления SARS-CoV-2 объясняется огромными усилиями в области исследований вирусологии. За последние 100 лет вакцины значительно увеличили продолжительность жизни, коренным образом изменив общество и экономику [13]. По мере того, как вакцинация становится широкодоступной и используемой, разрушительное воздействие многих инфекционных заболеваний исчезает [14]. Лечение инфекционных заболеваний является дорогостоящим, о чем свидетельствует сезонный грипп, который имеет огромное экономическое и социальное бремя для спасения тысяч жизней каждый год [15]. Широко распространенная профилактическая вакцинация может снизить эти затраты и играет ключевую роль в эффективной и устойчивой защите людей от вирусных инфекций, что приводит к полной ликвидации или значительному снижению передачи инфекции в популяции [16].

Ключевая роль, которую белок S играет в проникновении вируса, делает его привлекательной мишенью для вакцин против COVID-19 [17]. Субъединица S1 содержит избыточное состояние рецептор-связывающего домена (РСД), ответственного за связывание с АПФ-2, в то время как субъединица S2 содержит сайт расщепления, который имеет решающее значение для слияния вирусных и клеточных мембран [18]. Анализ и знания, ранее полученные о SARS-CoV и MERS-CoV, определили, что полноразмерный белок S, S1, РСД и субъединичные белки S2 являются ключевыми эпитопами для индукции нейтрализующих антител [19]. Несмотря на структурное сходство, S-белок SARS- CoV-2 показал в 20 раз более высокую аффиность связывания с клетками-хозяина, чем S-белок SARS-CoV, что объясняет высокую скорость передачи COVID-19 [19]. Белок S как в SARS-CoV, так и в SARS-CoV-2 дополнительно индуцирует слияние инфицированных и неинфицированных клеток, обеспечивая прямое распространение вируса между клетками, избегая при этом нейтрализующих вирус антител. Возможность использования множественных нейтрализующих эпитопов делает белок S наиболее популярной мишенью для вакцинации. В частности, эпитоп S1, содержащий как N-концевой связывающий домен, так и РСД, использовался при разработке вакцин, и, в частности, антитела против РСД ранее продемонстрировали способность предотвращать инфекции SARS-CoV и MERS-CoV [20].

С марта 2020 года мир находился в различных состояниях изоляции, что привело к серьезным экономическим и социальным последствиям. Кроме того, несмотря на применение масок и других протоколов безопасности, COVID-19 унес миллионы жизней. SARS-CoV-2 гораздо более смертоносен, чем вирусы ветряной оспы или гриппа, и, как было показано, оказывает длительное воздействие на легкие, сердце и центральную нервную систему, которые до сих пор полностью не изучены [20]. Вакцина крайне необходима не только для индивидуального здравоохранения, но и для достижения коллективного иммунитета, при котором необходимо будет вакцинировать не менее 70% всего населения [21].

В настоящее время программы эпиднадзора основаны на мониторинге клинически значимых инфекций посредством регулярного сбора и анализа микробиологических данных, что позволяет оценивать не только локальную, но и мировую заболеваемость инфекциями и их тенденции в сравнении с ретроспективными данными, а также выявлять вспышки и факторы риска и, наконец, сравнить свои показатели с данными литературы и/или других учреждений. В дополнение к этому периодическому мониторингу во времени непрерывный и своевременный лабораторный эпиднадзор обеспечивает быструю идентификацию сигнальных событий в соответствии со стандартными требованиями.

Заключение. Спустя несколько лет после глобальной эпидемии атипичной пневмонии нынешняя пандемия SARS-CoV-2/COVID-19 послужила напоминанием о том, как новые патогены могут быстро появляться и распространяться среди населения и в конечном итоге вызывать серьезные кризисы в области общественного здравоохранения. Программы профилактики и эпиднадзора играют ключевую роль в сдерживании любого рода инфекций. Профилактическая вакцинация – это самый безопасный и экономически эффективный способ предотвратить заболевание и смерть от COVID-19, а также лучший вариант борьбы с ожидаемыми будущими вариантами. Ежегодно вирусологи осуществляют эпиднадзор за циркулирующими штаммами вируса гриппа и корректирует протоколы, чтобы отразить результаты при подготовке вакцин против наиболее распространенных штаммов в предстоящем году. Аналогичная глобальная стратегия необходима для предотвращения или минимизации распространенности COVID-19 и будущих вариантов SARS-CoV-2.