Koronawirus SARS-CoV-2. Zagrożenie dla współczesnego świata. Aktualizacja 2021 - ebook

AUTORZY

dr hab. n med. Urszula Ambroziak

Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Endokrynologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Adam Jerzy Białas, prof. UM w Łodzi

Zakład Patobiologii Chorób Układu Oddechowego

I Katedra Chorób Wewnętrznych

Uniwersytet Medyczny w Łodzi

lek. Carlo Bieńkowski

Klinika Chorób Zakaźnych Wieku Dziecięcego

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr. hab. n. med. Marek Bolanowski

Katedra i Klinika Endokrynologii, Diabetologii i Leczenia Izotopami

Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu

dr n. med. Iwona Boniecka

Zakład Dietetyki Klinicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Marek Brzosko

Klinika Reumatologii, Chorób Wewnętrznych, Geriatrii i Immunologii Klinicznej

Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie

lek. Michał Chojnacki

Klinika Położnictwa i Perinatologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Maciej R. Czerniuk, M.Sc.

Zakład Chirurgii Stomatologicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Izabela Domitrz

Klinika Neurologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Dorota Dworakowska

Katedra i Klinika Nadciśnienia Tętniczego i Diabetologii

Gdański Uniwersytet Medyczny;

Richard Dimbleby Department of Cancer Research

Kings College London w Londynie;

London International Clinic w Londynie

dr hab. n. med. Tomasz Dzieciątkowski

Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Krzysztof J. Filipiak, FESC

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr n. med. Mariusz Furmanek

Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie;

Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego w Warszawie

dr n. med. Aleksandra Gąsecka

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr n. med. Anna Golke

Katedra Nauk Przedklinicznych

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

dr hab. n. med. Andrea Horvath

Klinika Pediatrii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Miłosz Jaguszewski, FESC

I Katedra i Klinika Kardiologii

Gdański Uniwersytet Medyczny

dr n. med. Anna Jeznach-Steinhagen

Zakład Dietetyki Klinicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny;

Poradnia Diabetologiczna

Instytut Matki i Dziecka w Warszawie

dr hab. n. med. Agnieszka Kapłon-Cieślicka

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Marek Kiliszek

Klinika Kardiologii i Chorób Wewnętrznych

Wojskowy Instytut Medyczny w Warszawie

dr n. med. Łukasz Kołtowski

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

lek. Bartosz Krzowski

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

lek. Magdalena Kucharczyk

Katedra i Klinika Nefrologii, Dializoterapii i Chorób Wewnętrznych

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Piotr Kuna

Klinika Chorób Wewnętrznych, Astmy i Alergii

II Katedra Chorób Wewnętrznych

Uniwersytet Medyczny w Łodzi

dr n. med. Marta Kurzeja

Katedra i Klinika Dermatologiczna

Warszawski Uniwersytet Medyczny

lek. Michał Łodyga

Klinika Chorób Wewnętrznych i Gastroenterologii

Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie

lek. Jan Łukasik

Klinika Pediatrii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Łukasz Małek

Poradnia Kardiologii Sportowej

Zakład Epidemiologii, Prewencji Chorób Układu Krążenia i Promocji Zdrowia

Narodowy Instytut Kardiologii Stefana kardynała Wyszyńskiego

Państwowy Instytut Badawczy w Warszawie

prof. dr hab. n. med. Jolanta Małyszko

Katedra i Klinika Nefrologii, Dializoterapii i Chorób Wewnętrznych

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Krzysztof Narkiewicz

Klinika Nadciśnienia Tętniczego i Diabetologii

Gdański Uniwersytet Medyczny

lek. dent. Jacek Nowak

Zakład Chirurgii Stomatologicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. hab. n. med. Małgorzata Olszewska

Katedra i Klinika Dermatologiczna

Warszawski Uniwersytet Medyczny

lek. Małgorzata Osmola

Klinika Hematologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych

Uniwersyteckie Centrum Kliniczne

Warszawski Uniwersytet Medyczny

mgr Jan Pachocki

Kancelaria DZP w Warszawie

dr n. med. Anna E. Płatek

Katedra i Zakład Patologii Ogólnej i Doświadczalnej

Warszawski Uniwersytet Medyczny;

I Katedra i Klinika Kardiologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Marek Postuła

Centrum Badań Przedklinicznych i Technologii (CePT)

Katedra i Zakład Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr n. med. Joanna Przybek-Skrzypecka

Katedra i Klinika Okulistyki, Wydział Lekarski

Warszawski Uniwersytet Medyczny;

Samodzielny Publiczny Kliniczny Szpital Okulistyczny w Warszawie

dr n. med. Beata Rak

Katedra i Klinika Chorób Wewnętrznych i Endokrynologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Marek Ruchała

Katedra i Klinika Endokrynologii, Przemiany Materii i Chorób Wewnętrznych

Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu

prof. dr hab. n. med. Lidia Rudnicka

Katedra i Klinika Dermatologiczna

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Grażyna Rydzewska

Klinika Chorób Wewnętrznych i Gastroenterologii

Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie;

Collegium Medicum, UJK w Kielcach

prof. dr hab. n. med. i n. o zdr., mgr zarz. Piotr H. Skarżyński

Zakład Teleaudiologii i Badań Przesiewowych

Światowe Centrum Słuchu

Instytut Fizjologii i Patologii Słuchu w Kajetanach;

Zakład Niewydolności Serca i Rehabilitacji Kardiologicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny;

Instytut Narządów Zmysłów w Kajetanach

dr n. med. Janusz Skrzypecki

Samodzielny Publiczny Kliniczny Szpital Okulistyczny w Warszawie;

Zakład Fizjologii i Patofizjologii Eksperymentalnej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

lek. Stanisław Słyk

Klinika Neurologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Jacek P. Szaflik

Katedra i Klinika Okulistyki

Warszawski Uniwersytet Medyczny;

Samodzielny Publiczny Kliniczny Szpital Okulistyczny w Warszawie

dr hab. n. med. Łukasz Szarpak, prof. UM MSC

Białostockie Centrum Onkologii w Białymstoku;

Uczelnia Medyczna im. Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie;

Polskie Towarzystwo Medycyny Katastrof w Warszawie

dr hab. n. med. Filip M. Szymański, prof. UKSW

Wydział Medyczny. Collegium Medicum

Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie

dr n. med. Agnieszka Tomaszewska

Katedra i Klinika Hematologii, Onkologii i Chorób Wewnętrznych

Warszawski Uniwersytet Medyczny

prof. dr hab. n. med. Jerzy Walecki

Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego w Warszawie

prof. dr hab. n. med. Piotr Węgrzyn

Klinika Położnictwa i Perinatologii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr hab. n. med. Waldemar Wierzba, prof. AHE

Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie

prof. dr hab. n. med. Andrzej Wojtowicz

Zakład Chirurgii Stomatologicznej

Warszawski Uniwersytet Medyczny

dr n. hum. Magda Żelazowska-Sobczyk

Instytut Narządów Zmysłów w Kajetanach;

Wydział Lingwistyki Stosowanej

Uniwersytet Warszawski

prof. dr hab. n. med. Katarzyna Życińska

Klinika Reumatologii, Chorób Tkanki Łącznej i Chorób Rzadkich

Centralny Szpital Kliniczny MSWiA w Warszawie;

Warszawski Uniwersytet MedycznyWSTĘP

Zakażenia wirusowe od dawna stanowią ważną dziedzinę chorób zakaźnych. W ostatnich latach nieustannie obserwowano pojawianie się nowych, dotąd nieznanych wirusów (np. MERS lub Zika). Jednak dopiero pojawienie się w Chinach nowego koronawirusa SARS-CoV-2 i spowodowanej przez niego pandemii COVID-19 spowodowało mobilizację systemów opieki zdrowotnej na światową skalę.

Zarówno w historii współczesnej medycyny, jak i w odczuciu ogólnospołecznym, nie było dotąd – prócz pandemii „hiszpanki” w latach 1918–1919 – podobnego poczucia zagrożenia. Niewidzialny wróg, jakim jest wirus SARS-CoV-2, znalazł się w centrum zainteresowania na całym globie. Daje to możliwość niezwykle szybkiej wymiany danych dotyczących COVID-19 w świecie naukowym, ale z drugiej strony sprawia, że powszechne stają się informacje mylne, a czasem wręcz celowo nieprawdziwe, stąd też ważna rola tej książki.

Niniejsza pozycja adresowana jest przede wszystkim do lekarzy klinicystów, a także do innych przedstawicieli zawodów medycznych oraz osób zainteresowanych tematyką zakażeń SARS-CoV-2. Stanowi istotną monografię tego problemu, opartą na aktualnym piśmiennictwie światowym oraz badaniach własnych. Jej walorem jest fakt, że została napisana przez Autorów polskich, będących ekspertami w różnych dziedzinach medycyny.

Tomasz Dzieciątkowski

Krzysztof J. FilipiakSŁOWO WSTĘPNE
PROFESORA KRZYSZTOFA SIMONA

Czynniki i choroby zakaźne, w nowszym ujęciu „infekcyjne”, stanowią istotny problem zdrowotny społeczeństw i to niezależnie od postępu technologicznego i stopnia zamożności, choć profil tych chorób, ich obraz kliniczny, możliwości profilaktyki i terapii ulegają i będą ulegały stałej ewolucji. Cześć z tych chorób przebiega w sposób epidemiczny, co oznacza występowanie u ludzi w określonym czasie i na określonym terenie większej niż oczekujemy liczby przypadków chorób, w tym także niezakaźnych, lub innych zjawisk związanych ze zdrowiem, jednak nie zawsze postrzeganych przez przeciętnego człowieka. Ale już występowanie epidemii chorób zakaźnych, że przypomnę historyczne epidemie ospy prawdziwej, dżumy, cholery, od wieków przerażało i dalej przeraża, budzi uzasadniony lęk o przyszłość własną, bliskich czy wręcz całych wspólnot narodowych. Aktualnym tego przykładem jest szerząca się niestety w sposób niekontrolowany, także w Polsce, epidemia zakażeń SARS-CoV-2.

Pierwszy oficjalnie potwierdzony przypadek zakażenia tym nowym, już siódmym patogennym dla człowieka beta-koronawirusem stwierdzono w grudniu 2019 roku w Chinach w mieście Wuhan. Z wielu nie do końca zrozumiałych przyczyn nie udało się ograniczyć ogniska epidemicznego do miejsca jego pojawienia (w przeciwieństwie do niedawnych epidemii dwoma innymi koronawirusami: SARS-CoV-1 w latach 2002–2003 i MERS w 2012 roku – choć pojedyncze przypadki pojawiają się do chwili obecnej na Półwyspie Arabskim). Chorobę związaną z SARS-CoV-2, manifestującą się klinicznie głównie – choć nie wyłącznie – jako śródmiąższowe zapalenie płuc prowadzące u części pacjentów do zespołu ostrej niewydolności oddechowej i zgonu – nazwano COVID-19. Skala problemu, pandemiczny i trudny do przewidzenia przebieg choroby, trudna do zrozumienia i złożona patogeneza zakażenia, brak skutecznych leków, brak skutecznej profilaktyki czynnej, negowanie przez pewne środowiska w ogóle istnienia problemu stanowią ogromne wyzwanie nie tylko dla lekarzy zakaźników, lecz także dla wszystkich pracowników ochrony zdrowia, całych społeczeństw i mniej lub bardziej sprawnych rządów wielu krajów.

Trudu przybliżenia nam tych skomplikowanych merytorycznie problemów podjął się w tym dziele zespół ponad 50 autorów głównie ze środowiska warszawskiego, pod redakcja naukową dwóch znakomitych nauczycieli akademickich, a także popularyzatorów i komentatorów wiedzy medycznej – Pana prof. Krzysztofa J. Filipiaka i Pana doc. Tomasza Dzieciątkowskiego. W intencji autorów książka ma być skierowana do studentów medycyny i nauk pokrewnych oraz lekarzy niespecjalizujących się w chorobach zakaźnych. Jednak zakres poruszanych problemów zdecydowanie przekracza zamierzenia autorów i moim zdaniem powinien zainteresować lekarzy wszelkich specjalności. Autorami poszczególnych rozdziałów są w większości znani i znakomici klinicyści prawie ze wszystkich dziedzin medycyny, choć niebędący specjalistami chorób zakaźnych, często o dużym lub bardzo dużym dorobku naukowym, zajmujący się, jak my wszyscy, dopiero od niedawna problematyką SARS-CoV-2 i COVID-19 czy szerzej pojętą problematyką zakażeń i ich konsekwencji.

Dzieło to redaktorzy podzielili na dwie części. Pierwsza część, przedkliniczna, obejmuje 6 rozdziałów dotyczących taksonomii i budowy wirusa, epidemiologii i etiopatogenezy zakażenia SARS-CoV-2, metod diagnostycznych i możliwości współczesnej farmakoterapii i – co szczególnie interesujące – krytycznej oceny przyczyn zróżnicowanej zapadalności i śmiertelności na to zakażenie w różnych krajach czy populacjach. W części drugiej, klinicznej, obejmującej 21 rozdziałów, autorzy interesująco omówili, ale też twórczo przedyskutowali na tle aktualnego piśmiennictwa i doświadczeń własnych, złożoność przebiegu zakażenia SARS-CoV-2 i COVID-19 u pacjentów z prawie wszelkimi współistniejącymi problemami internistycznymi, pediatrycznymi czy w stomatologicznymi. Omówili również osiągnięcia współczesnej telemedycyny, medycyny ratunkowej i zasady profilaktyki zakażenia SARS-CoV-2.

Wszystkim Autorom składam jeszcze raz podziękowania za wysiłek intelektualny, ale i czasowy – co niełatwe w obecnej dobie – w podzieleniu się ze środowiskiem medycznym własnymi przemyśleniami i doświadczeniami w prowadzeniu tych w końcu zakaźnych i bardzo zaraźliwych dla otoczenia pacjentów. Wszystkich Państwa gorąco zachęcam do: lektury tego bardzo aktualnego i potrzebnego dzieła, jak się wydaje pierwszego w Polsce, jeśli chodzi o tak szeroko omawianą tematykę problemów medycznych związanych z Covid-19, i – niezależnie od treści tego dzieła – przestrzegania znanych restrykcji zmniejszających ryzyko zakażenia i cierpliwości w oczekiwaniu na ogólnie dostępne skuteczne szczepionki profilaktyczne.

Prof. dr hab. n. med. Krzysztof Simon

Kierownik Kliniki Chorób Zakaźnych i Hepatologii Wydziału Lekarsko-Stomatologicznego
Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu

Ordynator I Oddziału Chorób Zakaźnych Wojewódzkiego Specjalistycznego Szpitala im. Gromkowskiego we Wrocławiu.

Konsultant wojewódzki w dziedzinie chorób zakaźnych dla województwa dolnośląskiego1
Koronawirusy człowieka i ich miejsce w medycynie
Anna Golke, Tomasz Dzieciątkowski

Zgodnie z najnowszą taksonomią koronawirusy zakażające człowieka należą do podrodziny Orthocoronavirinae z rodziny Coronaviridae, do której zaliczana jest również podrodzina Letovirinae. Mają one kilka wspólnych cech: obecność osłonki, ikozaedralnego kapsydu i genomu składającego się z liniowego, jednoniciowego RNA o dodatniej polarności, o długości 26-32 kilozasad (kb). Ich nazwa pochodzi od łacińskiego słowa „corona”, co jest związane z charakterystycznym wyglądem wirionów w mikroskopii elektronowej, które są otoczone swoistą „koroną” o długich wypustkach. Są to peplomery białka „kolca” (spike protein, S-protein), będącego glikoproteiną odpowiedzialną za wnikanie wirusów do komórek gospodarza. Dzięki temu stanowią one również najwygodniejsze punkty uchwytu dla potencjalnych leków oraz opracowywanych szczepionek.

Taksonomia koronawirusów zmieniła się znacząco w ostatnim czasie, zwłaszcza od wybuchu epidemii SARS-CoV-1 w latach 2002-2003 oraz MERS-CoV w 2012 r. Wcześniej ludzkie koronawirusy uważane były za stosunkowo łagodne patogeny dróg oddechowych, którym nauka nie poświęcała dużo uwagi. Większość znanych koronawirusów była uznawana za ważne patogeny ptaków (w tym drobiu) i innych ssaków (w tym świń). Według najnowszej taksonomii z 2018 r. rodzina Coronaviridae obejmuje dwie podrodziny: Orthocoronavirinae i Letovirinae. Znacznie większą podrodzinę Orthocoronavirinae podzielono na cztery rodzaje: Alpha-, Beta-, Delta- i Gammacoronavirus, obejmujące obecnie 38 gatunków, z których większość to koronawirusy nietoperzy. Ogólnie rzecz ujmując, alfa- i beta-koronawirusy zakażają ssaki i większość z nich prawdopodobnie pochodzi od przodków zakażających nietoperze, podczas gdy gamma- i delta-koronawirusy są patogenne dla ptaków. W obrębie rodzaju Betacoronavirus wyróżnia się cztery linie rodowe: A, B, C i D. SARS-CoV (koronawirus zespołu ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej) należy do linii B, a MERS-CoV (koronawirus zespołu oddechowego Bliskiego Wschodu) do linii C, co czyni go pierwszym wirusem w tej linii patogennym dla ludzi. Niedawno do rodzaju Betacoronavirus dołączył inny ludzki patogen, początkowo znany pod tymczasową nazwą jako nowy koronawirus 2019 (2019-nCoV), obecnie nazywany SARS-CoV-2 (koronawirus 2 zespołu ciężkiej niewydolności oddechowej).

Do tej pory zidentyfikowano siedem różnych koronawirusów człowieka. Ludzie na całym świecie często zakażają się czterema endemicznymi, „starymi” ludzkimi koronawirusami (HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43 i CoV-HKU1), które zwykle wywołują łagodne infekcje górnych dróg oddechowych, mogące jednak przekształcić się w zapalenie płuc. Koronawirusy HCoV-OC43 i HCoV-229E zostały opisane jeszcze w latach 60. XX w. i przez długi czas nie wzbudzały większego zainteresowania wirusologów. Kolejne ludzkie koronawirusy zostały odkryte w wyniku wzmożonych badań w tym zakresie po wybuchu pandemii SARS w 2003 r. Odkryto wówczas koronawirusy HCoV-NL63 i CoV-HKU1, opisane odpowiednio w latach 2004 i 2005. W ciągu ostatnich dwóch dekad, w odstępach około 10-letnich, byliśmy również świadkami pojawienia się trzech nowych gatunków ludzkich koronawirusów o dużym potencjale epidemicznym: SARS-CoV w latach 2002-2003, MERS-CoV w 2012 r. i SARS-CoV-2 w 2019 r.

Ponieważ czynnik etiologiczny większości zakażeń dróg oddechowych pozostaje nierozpoznany, trudno jest oszacować częstość występowania infekcji wywoływanych przez poszczególne koronawirusy. Dostępne dane w tym zakresie dotyczą najczęściej pacjentów hospitalizowanych z powodu ciężkiego przebiegu choroby. Uważa się, że HCoV-229E i HCoV-OC43 są odpowiedzialne za 5-30% zakażeń dróg oddechowych u ludzi, a HCoV-NL63 za 2-3,6%. Wykazano również, że u pacjentów z ostrymi infekcjami dróg oddechowych CoV-HKU1 wykryto w 0,3% przypadków. Poza układem oddechowym endemiczne ludzkie koronawirusy można także izolować z przewodu pokarmowego, ale nie są one istotnymi czynnikami etiologicznymi zapalenia żołądka i jelit.

Uważa się, że HCoV-NL63 i HCoV-229E, podobnie jak wiele innych koronawirusów, pochodzą od nietoperzy, a przodkami HCoV-OC43 i CoV-HKU1 najprawdopodobniej były koronawirusy zakażające gryzonie, choć w przypadku HCoV-OC43 podejrzewa się też adaptację pośrednią u bydła lub innych zwierząt gospodarskich, co również znalazło odzwierciedlenie w taksonomii. Co ciekawe, HCoV-OC43 jest częścią gatunku wirusa BetaCoV1, który obejmuje szczepy izolowane od wielu różnych gospodarzy, w tym naczelnych, zajęczaków, parzystokopytnych czy drapieżników. W przypadku HCoV-229E potwierdzono również obecność gospodarza pośredniego, jako że uważa się, iż gatunek ten ewoluował u dromaderów (wielbłądów jednogarbnych), podobnie jak MERS-CoV.

1.1 Koronawirus 1 ciężkiego zespołu oddechowego (severe acute respiratory syndrome coronavirus 1, SARS-CoV-1)

Ciężki ostry zespół oddechowy (SARS) był pierwszą nową, poważną i łatwo przenoszącą się chorobą zakaźną XXI w. Oficjalny raport o wybuchu atypowego zapalenia płuc wpłynął do Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization, WHO) 11 lutego 2003 r., jednak pierwsze przypadki tej choroby pojawiły się w Chinach w prowincji Guangdong w połowie listopada 2002 r. Choroba została przeniesiona z kontynentalnych Chin do Hongkongu w dniu 21 lutego 2003 r. przez lekarza, który leczył pacjentów w prowincji Guangdong, a wirus następnie rozprzestrzenił się na Wietnam, Singapur i Kanadę wzdłuż międzynarodowych szlaków komunikacyjnych. Do 11 lipca 2003 r. zgłoszono ponad 8000 przypadków zakażeń SARS, występujących w 29 krajach i obejmujących ponad 700 zgonów. Głównym sposobem przenoszenia SARS-CoV-1 była bezpośrednia transmisja drogą kropelkową. Wirus został wykryty w wydzielinach dróg oddechowych, łzach, kale i moczu; powszechne były też zakażenia szpitalne. Okres inkubacji choroby wahał się od 2 do 10 dni, a typowe objawy kliniczne obejmowały gorączkę powyżej 38°C, której czasami towarzyszyły dreszcze, ból głowy, złe samopoczucie lub bóle mięśni, ponadto w ciągu 48-72 godzin występował suchy, nieefektywny kaszel, przechodzący w duszność, której często towarzyszyła hipoksemia. W 10–20% przypadków zakażeń wymagana była wentylacja mechaniczna. Śmiertelność SARS była początkowo wysoka i wahała się między 20 a 45%, a ostatecznie wyniosła około 11%. Najwyższe wskaźniki śmiertelności odnotowano wśród starszych pacjentów z chorobami współistniejącymi, a także pracowników personelu medycznego, którzy byli narażeni na wysokie dawki zakaźne wirusa. SARS rzadko występował u dzieci, obserwowano też u nich łagodniejszy przebieg choroby. Późniejsze badania serologiczne wykazały, że bezobjawowy przebieg choroby był u nich rzadko spotykany.

Opierając się na badaniach retrospektywnych, ujawniających wysoką seroprewalencję (16,7%) wśród bezobjawowych sprzedawców dzikich zwierząt, postawiono hipotezę, że SARS-CoV-1 mógł być przenoszony ze zwierząt na ludzi. Ponadto bardzo podobny wariant patogenu został wyizolowany od cywet palmowych na targu zwierząt w Shenzhen. Ponieważ koronawirusy podobne do SARS zostały następnie znalezione również u nietoperzy podkowiastych, sugerowano, że przypuszczalna droga przenoszenia prowadzi od nietoperzy do cywet i od cywet do ludzi. Sugerowano również, że rekombinacja między podjednostkami S1 i S2 genu białka kolca była jednym z najważniejszych mechanizmów odpowiedzialnych za pojawienie się wśród ludzi SARS-CoV-1.

1.2. Koronawirus zespołu oddechowego Bliskiego Wschodu (Middle East respiratory syndrome-related coronavirus, MERS-CoV)

MERS-CoV został przypadkowo odkryty w Arabii Saudyjskiej w 2012 r. Wyizolowano go od pacjenta z ostrym zapaleniem płuc i następującą po nim niewydolnością nerek zakończoną zgonem. Ogniska MERS odnotowano głównie na Bliskim Wschodzie (Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Jordania, Katar, Oman, Kuwejt, Liban, Jemen, Iran), jednak zawleczone przypadki obserwowano również w Europie, Azji, Afryce i Ameryce Północnej.

W przebiegu MERS obserwowano szerokie spektrum objawów klinicznych, począwszy od bezobjawowych zakażeń do ostrych infekcji górnych dróg oddechowych, które szybko przechodziły w zapalenie płuc, niewydolność oddechową, niewydolność wielonarządową i śmierć. Warto jednak zauważyć, że większość opublikowanych danych klinicznych dotyczyła pacjentów w stanie krytycznym. Przy przyjęciu do szpitala częstymi objawami klinicznymi były: gorączka, dreszcze, ból głowy, kaszel bez odkrztuszania, duszność i bóle mięśni, którym mógł ponadto towarzyszyć ból gardła, wydzielanie plwociny, a także nudności i wymioty, biegunka i bóle brzucha. Materiał genetyczny MERS-CoV wykryto nie tylko w wydzielinie dróg oddechowych, lecz także w kale, surowicy i moczu. Większość potwierdzonych przypadków MERS dotyczyła dorosłych, głównie mężczyzn, jednak stwierdzano, że dzieci mogą również zostać zakażone. Ciężki przebieg choroby, skutkujący hospitalizacją, dotyczył zwykle pacjentów z przewlekłymi chorobami współistniejącymi. Obecnie, na podstawie istniejących danych śmiertelność szacuje się średnio na 35%. U ciężej chorych czas trwania wydalania MERS-CoV z dróg oddechowych jest zazwyczaj dłuższy niż u osób z łagodnymi objawami klinicznymi i może trwać nawet do miesiąca od momentu zakażenia.

Wyniki licznych badań sugerują, że ludzie regularnie zakażają się MERS-CoV od dromaderów, które są głównym gatunkiem zwierząt gospodarskich na Bliskim Wschodzie. Wykazano również, że większość populacji dromaderów na Bliskim Wschodzie, a także w Azji i Afryce, jest seropozytywna dla MERS-CoV. Oznaczać to może, że mimo potencjalnego przenoszenia wirusa z człowieka na człowieka (nie opisano dotąd takiego przypadku), MERS jest przede wszystkim chorobą odzwierzęcą.

1.3. Koronawirus 2 ciężkiego zespołu oddechowego (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2) i choroba COVID-19 (Coronavirus Disease 2019)

W dniu 30 grudnia 2019 r. opublikowano raport opisujący grupę pacjentów z zapaleniem płuc o nieznanej etiologii, które stwierdzono w mieście Wuhan w prowincji Hubei w Chinach. Dnia 31 grudnia 2019 r. biuro krajowe WHO w Chinach zostało oficjalnie poinformowane o zaistniałej sytuacji. Łącznie 44 pacjentów z zapaleniem płuc o nieznanej etiologii zostało zgłoszonych do WHO przez władze krajowe w Chinach od 31 grudnia 2019 r. do 3 stycznia 2020 r. Jednocześnie przekazano informację o możliwym związku między wybuchem epidemii a targiem mięsnym w Wuhan. Dnia 7 stycznia 2020 r. czynnik etiologiczny choroby został wyizolowany i zidentyfikowany jako nowy typ koronawirusa, który początkowo opisywano jako 2019-nCoV. Dnia 12 stycznia 2020 r. Chiny udostępniły sekwencję genetyczną nowego koronawirusa, by umożliwić rozwój testów diagnostycznych w innych krajach.

Od 23 stycznia 2020 r. stało się jasne, że możliwe jest przenoszenie wirusa SARS-CoV-2 z człowieka na człowieka. Początkowo odnotowano jednak bardzo niewiele doniesień o zakażeniach szpitalnych, które były charakterystyczne dla koronawirusów MERS i SARS. Pierwszy przypadek w Europie odnotowano we Francji 27 stycznia 2020 r. W styczniu 2020 r. całkowita liczba przypadków zakażeń nowym koronawirusem przewyższyła liczbę przypadków poprzedniej pandemii SARS. Tego samego dnia WHO uznała koronawirusa SARS-CoV-2 za globalne zagrożenie zdrowia publicznego.

W dniu 11 lutego 2020 r. Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV) ogłosił „koronawirusa 2 ciężkiego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2)” jako ostateczną i oficjalną nazwę dla 2019-nCoV. Tego samego dnia WHO, zgodnie z wytycznymi opracowanymi wcześniej we współpracy ze Światową Organizacją Zdrowia Zwierząt (World Organisation for Animal Health, dawniej Office International des Epizooties, OIE) i Organizacją Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO), ogłosiła COVID-19 jako nazwę nowej choroby powodowanej przez SARS-CoV-2, a w dniu 11 marca 2020 r. WHO ogłosiła stan pandemii. Od tego momentu SARS-CoV-2 stał się oficjalnie wyzwaniem dla całego świata.

Piśmiennictwo

1. Abramczuk E., Pancer K., Gut W. i wsp.: Niepandemiczne koronawirusy człowieka. Post. Mikrobiol., 2017, 56: 205-213.

2. Cheng Z.J., Shan J.: 2019 Novel coronavirus: where we are and what we know. Infection, 2020, 48: 155-163; doi: 10.1007/s15010-020-01401.

3. Corman V.M., Muth D., Niemeyer D. i wsp.: Hosts and sources of endemic human coronaviruses. Adv. Virus Res., 2018; 100: 163-188; doi: 10.1016/bs.aivir.2018.01.001.

4. Cotten M., Watson S.J., Kellam P. i wsp.: Transmission and evolution of the Middle East respiratory syndrome coronavirus in Saudi Arabia: A descriptive genomic study. Lancet, 2013, 382: 1993-2002; doi: 10.1016/S0140-6736(13)61887-5.

5. Drosten C., Günther S., Preiser W. i wsp.: Identification of a novel coronavirus in patients with severe acute respiratory syndrome. N. Engl. J. Med., 2003; 348: 1967-1976; doi: 10.1056/NEJMoa030747.

6. Peiris J.S., Yuen K.Y., Osterhaus A.D. i wsp.: The severe acute respiratory syndrome. N. Engl. J. Med.; 2003; 349: 2431-2441; doi: 10.1056/NEJMra032498.

7. Pyrć K.: Ludzkie koronawirusy. Post. N. Med., 2015; 28: 48-54.

8. Ramadan N., Shaib H.: Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV): A review. Germs, 2019, 9: 35-42; doi: 10.18683/germs.2019.1155.

9. van der Hoek L., Pyrć K., Jebbink M.F. i wsp.: Identification of a new human coronavirus. Nat. Med., 2004; 4: 368-373; doi: 10.1038/nm1024.

10. Zaki A.M., van Boheemen S., Bestebroer T.M. i wsp.: Isolation of a novel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia. N. Engl. J. Med., 2012; 367: 1814-1820; doi: 10.1056/NEJMoa1211721.

11. Zhu N., Zhang D., Wang W. i wsp.: A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N. Engl. J. Med. 2020; 82: 727-733; doi: 10.1056/NEJMoa2001017.

12. https://www.who.int/dg/speeches/detail/who-director-general-s-opening-remarks-at-the-media-briefingon-covid-19---11-march-2020 (dostęp: 10.10.2020).2
Koronawirus SARS-CoV-2 – jego budowa i warianty
Tomasz Dzieciątkowski, Anna Golke

Nowy koronawirus SARS-CoV-2 – podobnie jak i pozostali przedstawiciele rodziny Coronaviridae – jest wirusem osłonkowym, którego materiał genetyczny stanowi jednoniciowe RNA (ssRNA) o polarności dodatniej. Pojedynczy wirion ma zasadniczo kształt kulisty o średnicy 60-140 nm. Wirion otoczony jest wyraźnymi kolcami (spikes) glikopeptydowymi o długości 9-12 nm, które nadają mu wygląd zbliżony do korony słonecznej. Wielkość genomu SARS-CoV-2 waha się od 29 867 do 29 903 nukleotydów, co sprawia, że jest on jednym z największych wirusów RNA, zarówno pod względem długości genomu, jak i samego rozmiaru wirionu.

Rycina 2.1

Organizacja genomu SARS-CoV-2.

Genom SARS-CoV-2 koduje zarówno białka niestrukturalne (nonstructural proteins), które są białkami funkcjonalnymi, niezbędnymi do replikacji wirusa, białka strukturalne oraz pomocnicze (accessory proteins). Mniej więcej dwie trzecie RNA SARS-CoV-2 obejmuje region ORF1a/b, który koduje 16 białek niestrukturalnych (Nsp1-16) i jest uważany za największą ORF. Pozostała jedna trzecia genomu w pobliżu końca 3’ zawiera ORF kodujące białka strukturalne, takie jak: białko nukleokapsydu (N), glikoproteinę kolca (S), białko macierzy (M) i białko osłonki (E). Spośród czterech białek strukturalnych białko S odgrywa najważniejszą rolę w przyłączaniu i wnikaniu do komórki gospodarza; różnicuje się je funkcjonalnie na podjednostki S1 i S2. Podjednostka S1 pośredniczy w wiązaniu z receptorem powierzchniowym komórki gospodarza, którym jest receptor enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2), a podjednostka S2 w fuzji z błoną komórkową, co skutkuje wniknięciem wirusa do komórki na drodze endocytozy. Wśród pozostałych białek SARS-CoV-2, białko N (nucleocapsid) stabilizuje strukturę genomu, pełniąc jednocześnie funkcję ochronną dla cząsteczki RNA, oraz uczestniczy w modyfikacji procesów komórkowych, natomiast białka E (envelope) i M (membrane) wraz z glikoproteiną S tworzą razem osłonkę wirusa.

Rycina 2.2

Budowa koronawirusa SARS-CoV-2.

Homologia sekwencji genomu SARS-CoV-2 i SARS-CoV-1 wynosi około 79%, natomiast SARS-CoV-2 jest bliższy koronawirusom nietoperzy niż SARS-CoV-1. Co ciekawe, niektóre badania wykazały, że SARS-CoV-2 wykorzystuje, podobnie jak SARS-CoV-1, jako receptor fuzji błonowej receptor komórkowy dla enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2). Z kolei koronawirus MERS-CoV zakaża komórki nabłonka oskrzeli i pneumocyty typu II z użyciem dipeptydylopeptydazy 4 (DPP4), znanej również jako CD26, jako receptora. Analiza struktur białkowych wykazała, że SARS-CoV-2 wiąże się z ACE2 z ponad 10-krotnie wyższym powinowactwem niż SARS-CoV-1, natomiast szczegółowy mechanizm, za pomocą którego SARS-CoV-2 zakaża ludzi przez wiązanie białka kolca z receptorem ACE2, wymaga dalszych badań. Jednak już te wyniki wyjaśniają w pewnym stopniu ułatwioną zdolność przenoszenia się SARS-CoV-2 wśród ludzi, w porównaniu z SARS-CoV-1, a co za tym idzie – ogromną liczbę potwierdzonych przypadków COVID-19 na całym świecie, zwłaszcza w porównaniu z pandemią SARS z lat 2002-2003.

Przenoszenie się koronawirusa SARS-CoV-1 na ludzi odbywało się najprawdopodobniej z udziałem cywet jako gospodarza pośredniego, podczas gdy wektorem takim dla MERS-CoV były dromadery. Wydaje się, że nowy kornawirus SARS-CoV-2 może być również przenoszony na ludzi z miejsc, w których sprzedawane są dzikie zwierzęta. Chociaż zwierzęcy rezerwuar SARS-CoV-2 nie został jednoznacznie potwierdzony, to sekwencja jego genomu wykazuje bardzo bliskie pokrewieństwo (88% homologii) z dwoma koronawirusami pochodzącymi od nietoperzy (Bat-CoV ZC45 i Bat-CoV ZXC21) oraz aż 96,2% homologii z genomem Bat-CoV RaTG13, koronawirusa zakażającego podkowca pośredniego Rhinolophus affinis. Te obserwacje sugerują, że źródłem SARS-CoV-2 są nietoperze, podczas gdy zwierzęta sprzedawane na targu w Wuhan mogą stanowić rodzaj gospodarzy pośrednich, ułatwiających pojawienie się nowego wirusa u ludzi.

Należy podkreślić, że wszystkie wirusy RNA, w tym i SARS-CoV-2, mają wysokie współczynniki mutacji, które są istotnie skorelowane ze zwiększoną zakaźnością i zdolnością do ich ewolucji. Analiza genomowa SARS-CoV-2 wykazała mutacje w różnych genach, w tym ORF1a/b, ORF3a, ORF6, ORF7, ORF8, ORF10 oraz kodujących białka S, M, E i N. Stwierdzono, że białka niestrukturalne Nsp1, Nsp2, Nsp3, Nsp12 i Nsp15 znajdujące się w obrębie ORF1a/b, gen kodujący glikoproteinę S, jak również gen ORF8, mają znacznie więcej mutacji niż pozostałe geny SARS-CoV-2. Ponadto wykryto dwie insercje o nieznanym wpływie na funkcjonowanie ORF1a/b. Wiedząc o kluczowej roli hydrofobowości i ładunku reszt aminokwasowych dla funkcjonowania białek, w badaniu dotyczącym SARS-CoV-2, zmiany hydrofobowe znajdowano w białkach N i S znacznie częściej niż mutacje hydrofilowe. W przypadku SARS-CoV-2 mutacje w obrębie genu kodującego białko S są głównym problemem klinicznym i zdrowotnym, ponieważ mogą zmienić tropizm wirusa, a co za tym idzie – adaptację wirusa do nowych gospodarzy lub nasilać patogenność wirusa. W wynikach innych badań stwierdzono różne delecje (w samej ramce odczytu lub wpływające na przesunięcie ramki odczytu) w różnych regionach genomu SARS-CoV-2, ale do tej pory nie odnotowano żadnych mutacji w obrębie genu M. Delecje te mogą odgrywać pewną rolę w wirulencji i patogenezie COVID-19 przez wpływ na trzeciorzędową strukturę, a co za tym idzie – strukturę i funkcję wirusowych białek kapsydu, a to może zmieniać odpowiedź immunologiczną gospodarza.

Rycina 2.3

Pochodzenie i drogi przenoszenia się ludzkich koronawirusów.

Na poziomie proteomicznym substytucje aminokwasów odnotowano w białkach Nsp2, Nsp3, które mogą sugerować, że mutacje tych białek niestrukturalnych odgrywają znaczącą rolę w mechanizmie wirulencji i tworzenia wirionów potomnych SARS-CoV-2. Szczególnie interesujące są mutacje w obrębie białka S, które wpłynęły na tropizm i szybkość transmisji SARS-CoV-2. Analiza genetyczna ponad 100 izolatów SARS-CoV-2 wykazała, że około 70% izolatów było typu L, a tylko 30% typu S. Stwierdzono, że pierwotny wariant genetyczny S wirusa ma tendencję do bycia bardziej zjadliwym w porównaniu z późniejszym wariantem. Ostatnie doniesienia naukowe zidentyfikowały substytucję określoną jako D614G w obrębie białka kolca SARS-CoV-2, jako najbardziej obecnie rozpowszechnioną na świecie. Pacjenci zakażeni SARS-CoV-2 wariantu D614G są narażeni na wyższe obciążenie wirusem (viral load) w obrębie górnych dróg oddechowych, ale nie na zwiększone nasilenie objawów choroby COVID-19. W badaniach in vitro stwierdzono, że mutanty D614G (+) wykazują zwiększoną zakaźność dla linii komórkowych i podwyższoną wrażliwość na seroneutralizację. To spowodowało, że naukowcy z całego świata rozpoczęli nadzór genomowy nad wariantami SARS-CoV-2 w celu określenia korelacji tych mutacji z różnicami w wirulencji i wykrycia ich implikacji dla potencjalnych reinfekcji czy też kształtowania się odporności i rozwoju szczepionek.

Piśmiennictwo

1. Abdullahi I.N., Emeribe A.U., Ajayi O.A. i wsp.: Implications of SARS-CoV-2 genetic diversity and mutations on pathogenicity of the COVID-19 and biomedical interventions. J. Taibah. Univ. ed.. Sci., 2020; 15: 258-264; doi: 10.1016/j.jtumed.2020.06.005.

2. Cheng Z.J., Shan J.: 2019 Novel coronavirus: where we are and what we know. Infection, 2020; 48: 155-163; doi: 10.1007/s15010-020-01401.

3. Guo Y.R., Cao Q.D., Hong Z.S. i wsp.: The origin, transmission and clinical therapies on coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak - an update on the status. Mil. Med. Res., 2020, 7: 11; doi: 10.1186/s40779-020-00240-0.

4. Hou Y.J., Chiba S., Halfmann P. i wsp.: SARS-CoV-2 D614G variant exhibits enhanced replication ex vivo and earlier transmission in vivo. bioRxiv., 2020; 317685; doi: 10.1101/2020.09.28.317685.

5. Khailany R.A., Safdar M., Ozaslan M.: Genomic characterization of a novel SARS-CoV-2. Gene Rep., 2020; 19: 100682; doi: 10.1016/j.genrep.2020.100682.

6. Khan S., Siddique R., Shereen M.A. i wsp.: Emergence of a novel coronavirus, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2: biology and

therapeutic options. J. Clin. Microbiol., 2020; 58: e00187-20; doi: 10.1128/JCM.00187-20.

7. Naqvi A.A.T., Fatima K., Mohammad T. i wsp:. Insights into SARS-CoV-2 genome, structure, evolution, pathogenesis and therapies: Structural genomics approach. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis. Dis., 2020, 1866: 165878; doi: 10.1016/j.bbadis.2020.165878.

8. Peeri N.C., Shrestha N., Rahman M.S. i wsp.: The SARS, MERS and novel coronavirus (COVID-19) epidemics, the newest and biggest global health threats: what lessons have we learned? Int. J. Epidemiol., 2020; 49: 717-726; doi: 10.1093/ije/dyaa033.

9. Rahimi A., Mirzazadeh A., Tavakolpour S.: Genetics and genomics of SARS-CoV-2: A review of the literature with the special focus on genetic diversity and SARS-CoV-2 genome detection. Genomics, 2020; S0888-7543; doi: 10.1016/j.ygeno.2020.09.059.

10. Yang Y., Xiao Z., Ye K. i wsp.: SARS-CoV-2: characteristics and current advances in research. Virol. J., 2020; 17: 117; doi: 10.1186/s12985-020-01369-z.