20/05/2021
Wytyczne zostały opracowane przez Margaret J. Hosie, Katrin Hartmann, Reginę Hofmann-Lehmann, Dianę D. Addie, Uwe Truyen, Hermana Egberinka, Séverine Tasker, Tadeusza Frymusa, Marię Grazia Pennisi, Karin Möstl i wsp. oraz zaktualizowane przez Margaret J. Hosie i innych (data aktualizacji 31 stycznia 2021).
Koronawirus (CoV), który jest przyczyną światowej pandemii COVID-19, został wyizolowany po raz pierwszy w grudniu 2019 r. w mieście Wuhan w prowincji Hubei w Chinach. Nowy wirus jest blisko spokrewniony z koronawirusem zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV), który był przyczyną epidemii w 2003 roku. Otrzymał zatem nazwę koronawirus SARS 2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 należy do rodzaju Betacoronavirus, rodziny Coronaviridae, rzędu Nidovirales (tab. 1). Jest to nowy szczep, który wcześniej nie był zidentyfikowany u ludzi ani zwierząt. SARS-CoV-2 nie występował u żadnego zwierzęcia towarzyszącego, nie jest też podobny do powszechnie występującego koronawirusa kotów (FCoV) wywołującego zakaźne zapalenie otrzewnej kotów (FIP). Zakażenie SARS-CoV-2 rozprzestrzeniło się u ludzi w wielu krajach na całym świecie, co doprowadziło do ogłoszenia w dniu 11 marca 2020 r. pandemii przez Światową Organizację Zdrowia (WHO, 2020).
Tabela 1. Klasyfikacja koronawirusów
Do tej pory zidentyfikowano siedem ludzkich koronawirusów (HCoV) (Corman i wsp., 2018; Cui i wsp., 2019), które przedstawiono w tab. 1. Wszystkie mogą powodować choroby układu oddechowego u ludzi, począwszy od bezobjawowego zakażenia lub łagodnego przeziębienia po zapalenie płuc i zapalenie oskrzelików.
W ciągu ostatnich dwudziestu lat u ludzi miały miejsce dwie poważne epidemie związane z koronawirusami – SARS (Drosten i wsp., 2003) i bliskowschodni zespół oddechowy (MERS) (Zaki i wsp., 2012). Zarówno wirusy SARS, jak i MERS wyewoluowały z wirusów krążących u nietoperzy – naturalnego rezerwuaru wielu koronawirusów (Li i wsp., 2005; Ithete i wsp., 2013). Od zwierząt tych wyizolowano wirusy o sekwencjach genetycznych bardzo podobnych do SARS-CoV-2, co wskazuje, że podobnie jak w przypadku poprzednich epidemii nietoperze są prawdopodobnym źródłem nowego koronawirusa. Obecnie nie jest jasne, czy przeniesienie SARS-CoV-2 nastąpiło bezpośrednio z nietoperzy na ludzi, czy też poprzez gospodarza pośredniego.
Trzy z tych siedmiu ludzkich koronawirusów (wywołujące MERS, SARS i COVID-19) mogą powodować poważne choroby, a nawet prowadzić do śmierci, chociaż u niektórych osób zakażenie może być łagodne lub bezobjawowe. Pozostałe cztery ludzkie koronawirusy, które są powszechne w populacji, u zdrowych dorosłych ludzi powodują zwykle jedynie łagodne choroby układu oddechowego. Należy jednak pamiętać, że przyczyniają się nawet do jednej trzeciej przeziębień, a u osób z obniżoną odpornością mogą powodować choroby zagrażające życiu.
Występowanie wirusów u różnych gospodarzy zależy od kilku czynników. Pierwszy etap zakażenia wirusowego związany jest z wiązaniem wirusa z podatną komórką gospodarza w wyniku swoistych interakcji między miejscem wiązania receptora na białku wirusowym a receptorem na komórce gospodarza. Jest to kluczowy czynnik wpływający na wybór gospodarza i tropizm tkankowy wirusa.
Zarówno SARS-CoV, jak i SARS-CoV-2 wykorzystują cząsteczkę enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE-2) – jednoprzebiegowego białka błonowego typu I – jako receptor umożliwiający wirusowi zakażenie organizmu gospodarza. ACE-2 ulega silnej ekspresji w płucach, tętnicach, sercu, nerkach i jelitach. Jest też ważnym białkiem biorącym udział w regulacji ciśnienia krwi. Oprócz ACE-2, neuropilina-1 ułatwia wnikanie SARS-CoV-2 do komórek i umożliwia jego przechodzenie do ośrodkowego układu nerwowego.
Miejsce wiązania receptora wirusa znajduje się na białku S – glikoproteinie wystającej jak kolec z powierzchni wirusa. Białko S i miejsce wiązania receptora wirusowego SARS-CoV zostały dobrze zbadane, a ostatnio przeprowadzono dodatkowo obszerne analizy sekwencji SARS-CoV-2. Sekwencja ludzkiego SARS-CoV-2 jest podobna do sekwencji koronawirusów krążących u nietoperzy (Zhou i wsp., 2020), które spowodowały epidemię SARS w 2002 r. Podobne wirusy wyizolowano od łuskowców malajskich (Lam i wsp., 2020; Zhang i in., 2020a), co wskazuje, że zwierzęta te mogą być gospodarzami pośrednimi, chociaż nie zostało to jeszcze udowodnione.
Zidentyfikowano trzy krótkie regiony cząsteczki ACE-2 (o długości 3-11 aminokwasów), które są zaangażowane w wiązanie wirusa. Ponadto wykonano analizę porównawczą ich sekwencji u różnych ssaków, w tym ludzi, makaków, koni, świń, kóz, owiec, bydła, kotów, psów, szczurów, myszy, fretek, nietoperzy i cywet. Badania te ujawniły pewne różnice w budowie tych cząsteczek (Li i wsp., 2020). Sekwencje cząsteczki ACE-2 są identyczne u wszystkich małp i ludzi, ale znaleziono różnice u innych gatunków, co może być ważne dla wiązania się wirusa z komórkami. W przypadku kotów i psów jedna część w cząsteczce ACE-2, która jest zasadnicza dla wiązania wirusa, jest inna. Co najciekawsze, sekwencje tej samej cząsteczki u nietoperzy i cywet zawierają dwa istotne fragmenty, które różnią się od sekwencji ludzkiej cząsteczki.
Mimo że zidentyfikowano różnice w budowie receptora ACE-2 u różnych zwierząt, wpływ zmian w sekwencji pojedynczych aminokwasów na jego wiązanie i podatność innych gatunków na zakażenie nie jest jeszcze znany. Wysoka ogólna zbieżność sekwencji mogłaby jednak tłumaczyć stosunkowo szeroki zakres gatunków mogących ulec zakażeniu koronawirusami SARS.
SARS został po raz pierwszy wykryty w 2002 r. na targowisku z owocami morza w Guangdong w Chinach (Drosten i wsp., 2003; Ksiazek i wsp., 2003; Peiris i wsp., 2003). Czynnik sprawczy – SARS-CoV – rozprzestrzenił się z Chin na cały świat (Guan i wsp., 2003; Lee i wsp., 2003; WHO, 2003b), ale po mniej więcej dziewięciu miesiącach epidemia została opanowana dzięki wprowadzeniu ścisłych środków kontroli zakażeń (Guan i wsp., 2003). Zgłoszono 8096 przypadków zachorowań u ludzi i 774 zgony w 27 krajach (WHO, 2003b).
Wykazano, że w warunkach eksperymentalnych SARS-CoV ma zdolność do zakażania wielu gatunków zwierząt, w tym pagum chińskich (łaskunów chińskich) (Wu i wsp., 2005), małp (Fouchier i wsp., 2003; Glass i wsp., 2004; McAuliffe i wsp., 2004; Subbarao i wsp., 2004; Wentworth i wsp., 2004; Roberts i wsp., 2005a; Miyoshi-Akiyama i wsp., 2011), myszy (Roberts i wsp., 2005b; Zaki i wsp., 2012), świń, kur (Weingartl i wsp., 2004), kawii domowych (Liang i wsp., 2005; Mohd i wsp., 2016) oraz chomików syryjskich (Zhao i wsp., 2007; Cui i wsp., 2019). Częstość występowania zakażenia SARS-CoV u pagum chińskich (Paguma larvata) hodowanych do spożycia przez ludzi jest wysoka (Wang i wsp., 2005; Sun i wsp., 2020), a zwierzęta te wytworzyły przeciwciała neutralizujące. Pagumy chińskie uznano za gospodarzy przypadkowych (Kuiken i wsp., 2003; Chen i wsp., 2005), potwierdzono też, że okazjonalnie były bezpośrednim źródłem zakażeń u ludzi (Qin i wsp., 2005; Shi i Hu, 2008; Sun i wsp., 2020).
U kotów potwierdzono możliwość doświadczalnego zakażenia SARS-CoV, które prowadziło do czynnego zakażenia oraz siewstwa wirusa. Ponadto zmiany w płucach były bardzo podobne do tych obserwowanych w śmiertelnych przypadkach notowanych u ludzi (Martina i wsp., 2003). W zakażeniu eksperymentalnym SARS-CoV pobrano od człowieka, który zmarł na SARS, i podano dotchawiczo kotom w średniej dawce 106 jednostek zakaźnych (TCID50). Wirus został wyizolowany od kotów z wymazów pobranych z gardła po 2-8 dniach od zakażenia oraz z nosa w 4. i 6. dniu po zakażeniu. W wymazach z odbytu nie wykryto SARS-CoV. U zakażonych kotów nie zaobserwowano jednak żadnych objawów klinicznych. Cztery dni po zakażeniu cztery zwierzęta poddano eutanazji i wykonano sekcję. SARS-CoV wyizolowano z tchawicy i płuc, potwierdzając zakażenie dolnych dróg oddechowych. Wszystkie koty zakażone SARS-CoV, które nie zostały poddane eutanazji, wytworzyły przeciwciała neutralizujące (miana od 40 do 320 w 28. dniu po zakażeniu). U dwóch kontrolnych kotów, które przebywały razem ze zwierzętami zakażonymi, badaniem RT-PCR także potwierdzono obecność SARS-CoV. Ilość RNA wirusa stopniowo wzrastała u nich od dwóch dni po zakażeniu, osiągając szczyt pomiędzy 6. a 8. dniem. U obu tych kotów nie zaobserwowano żadnych objawów klinicznych, ale w 28. dniu stwierdzono u nich przeciwciała (Martina i wsp., 2003).
W innym badaniu, w którym koty zostały eksperymentalnie zakażone dotchawiczo 106 TCID50 SARS-CoV, również opisano występowanie zmian w płucach (van den Brand i wsp., 2008). W badaniu histologicznym SARS-CoV wykryto w komórkach wykazujących ekspresję receptora ACE-2, a u kotów doszło do rozlanego uszkodzenia pęcherzyków płucnych i wielu innych zmian patologicznych, obserwowanych również u ludzi chorych na SARS (van den Brand i wsp., 2008). Różnica polegała na tym, że u kotów pojawiło się również zapalenie tchawicy i oskrzeli, którego nie odnotowano u ludzi (van den Brand i wsp., 2008, 2014). Dane z dwóch niezależnych badań wykazały, że koty domowe są wrażliwe na eksperymentalne zakażenie SARS-CoV, wirus może być przenoszony na inne koty, a objawy kliniczne i zachodzące procesy patologiczne są podobne do tych występujących u ludzi (Martina i wsp., 2003; van den Brand i wsp., 2008).
Podczas pierwszego wybuchu epidemii SARS opisano również występowanie naturalnego zakażenia u kotów wychodzących. Zwierzęta SARS-CoV-dodatnie zidentyfikowano za pomocą badania RT-PCR (Kuiken i wsp., 2003; Rowe i wsp., 2004; Wang i wsp., 2005; Shi i Hu, 2008; He i wsp., 2013). Ponadto koty domowe utrzymywane w bloku mieszkalnym w Hongkongu, gdzie 100 osób było zakażonych SARS-CoV, także miały dodatni wynik w badaniu RT-PCR. Nie znaleziono jednak ostatecznego dowodu na bezpośrednie przenoszenie wirusa z ludzi na koty (Martina i wsp., 2003; WHO, 2003a; Lawler i wsp., 2006). W ciągu 14 dni po rozpoznaniu SARS u właścicieli zwierząt pobrano wymazy z jamy ustnej i odbytu od kotów z gospodarstw domowych, gdzie mieszkało więcej niż jedno zwierzę, oraz od dwóch psów. W tym badaniu osiem kotów i jeden z psów miały dodatni wynik w badaniu RT-PCR. Również w ciągu 14 dni wykazano za pomocą RT-PCR spontaniczne zakażenie kotów z innych trzech gospodarstw domowych utrzymujących kilka zwierząt (WHO, 2003a).
Od kotów wyizolowano też SARS-CoV. Wirus był nie do odróżnienia od izolatów ludzkich (WHO, 2003a). Testy seroneutralizacji potwierdziły zakażenie SARS-CoV u jednego kota z dodatnim wynikiem RT-PCR z jednego gospodarstwa domowego i u czterech spośród pięciu kotów (w tym trzech kotów z dodatnim wynikiem testu RT-PCR) z innego gospodarstwa. Koty odizolowano i trzymano w oddzielnych pomieszczeniach, przy czym zwierzęta pochodzące z jednego gospodarstwa domowego zamykano w odrębnych klatkach. Stwierdzono ograniczone rozprzestrzenianie się wirusa między izolowanymi klatkami (pięć kotów pozostających w bliskim kontakcie bezpośrednim z tymi zwierzętami pozostało niezakażonych) (Martina i wsp., 2003; WHO, 2003a; Lawler i wsp., 2006).
