Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky obecná charakteristika virů • Poznatky, že takové živé jednotky musí existovat, byly dříve než jejich samotná detekce. • Viry jsou v jisté formě „propůjčeným životem“ na pomezí živých forem a chemikálií. • Viry označujeme jako subcelulární jednotky s některými znaky života. • Vždy se s nimi pojí infekciozita. • Sestávají z nukleové kyseliny (DNA – dvoj či jednovláknová, nebo RNA) uzavřené do proteinového obalu a, v některých případech, do lipidové dvojvrstvy. • Hypotéza, že mohou být příčinou chorob, pochází z konce 19. století. • V roce 1935 tuto hypotézu potvrdit americký chemik Wendell Stanley krystalizací částic, které dnes známe jako virus tabákové mozaiky. Fig. 19-1 0.5 µm Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky obecná charakteristika virů • Proteinový obal chránící virový genom se nazývá kapsida (kapsid). • Kapsida je strukturována do proteinových podjednotek – kapsomer. • Řada virů má další lipidový obal s různými typy proteinů. • Tento obal představuje kombinaci původních molekul virionu a hostitelské buňky. • Viry jsou obligátně intracelulární parazité, tj. jejich reprodukce může probíhat jen uvnitř hostitelské buňky. • Po vstupu virové nk vstoupí do buňky počíná buňka produkovat virové proteiny • Virová nk a kapsomery spontánně agregují do podoby previronu. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky lipidový obal s proteiny RNA kapsida glyko- proteiny 80–200 nm (rozměry) 50 nm virus chřipky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky transkripce a tvorba proteinové kapsidy samoorganizace nových virionů 2 3 DNA kapsida 4 replikace hostitelská buňka virová DNA mRNA proteinová kapsida virová DNA vstup a dekapsulace 1 Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro dentální hygienistky charakteristika koronavirů • Obalené RNA viry s helikální symetrií čeledi Coronaviridae. • 39 druhů • Název odvozen od slova corona, lat. – v el. mikroskopu se povrchové proteiny jeví jako „koruna“. • Velikost cca 120 nm. • Obal – lipidová dvojvrstva s periferními a integrálními proteiny. • RNA je kryta proteinovým obalem (nukleokapsidem) s nevazebnou interakcí k RNA. • Genomová RNA je tvořena až 34 kb. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena penetrace a replikace • Počátek infekce začíná vstupem virové částice do organismu a následně do buněk. • Pravděpodobně se tak děje přes exopetidázu ACE2 (exprese v plicích, střevech, endotel cév …) • Virion je endocytován nebo přímo fúzuje virový obal s buněčnou membránou • Na ribozomech následně vzniká iniciační virový polyprotein. • Je syntetizována RNA-dependentní RNA polymeráza. • Kód virové RNA je transkribován (přepsán) do mRNA a následně na ribozomech hostitelské buňky je tato mRNA přeložena do sekvence aminokyselin, tj. jsou syntetizovány enzymy nezbytné pro vznik struktur nového virionu. • Virion se z buňky uvolňuje buď exocytózou, nebo při její apoptóze, případně pučením, při kterém získá část cytoplazmatické membrány hostitelské buňky. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena uvolnění virionu z hostitelské buňky - exocytóza Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena uvolnění virionu z hostitelské buňky - apoptóza Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena uvolnění virionu z hostitelské buňky - pučení Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena genetika Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena patogenita koronavirů • Zejména pro savce a ptáky. • Člověk, opice, skot, prasata, psi, kočky, ptáci. • Obdobný způsob přenosu (kapénky), přímý kontakt. • Zvířecí přenosné gastroenteritidy (TGEV) – tam mohou být ale i rotaviry, noroviry, adnoviry. • Epidemický průjem prasat (PED) – velmi rizikové pro selata. • Prasečí hemaglutinující encefalomyelitida (PHEV). • Felinní infekční peritonitida (FIPV) – „zabiják koček“, extrémně nebezpečná, téměř 100% smrtná. • Bovinní CoV, CoV u potkanů, virus infekční bronchitidy (IBV) – mírné až závažné koronavirové infekce. • SW1 – běluha severní – selhání dýchacího systému a ledvin Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena kaloni a netopýři jako rezervoár některých koronavirů • Kaloni - blízce příbuzní s netopýry, rozpětí křídel až 1,7 m. • Vrápencovití – druh malých až středně velkých netopýrů. • Především býložravá strava. • Zejména kaloni jsou součástí jídelníčku v řadě zemí Asie jako maso „z divočiny“. • Rezervoár koronavirů s rizikem zoonóz, potvrzeno pro SARS-CoV a SARS-CoV-2. • SARS-CoV-2 měl zřejmě mezihostitele – luskouna ostrovního. • Luskounův „koronavirus“ měl 99% s SARS-CoV-2. • Luskoun je v Číně chráněn, ale tajně loven pro využití v tradiční čínské medicíně. • Nelze na 100 % potvrdit roli luskounů jako konečného vektoru. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena koronaviry u člověka • Značná variabilita v patogenitě a virulenci. • Některé způsobují jen lehké infekce HCD, tj. běžná nachlazení se sezonním výskytem • Skupina SARS a MERS koronavirů zapříčiňuje i závažné pneumonie. • SARS – SARS-CoV, 2003 – syndrom akutního respiračního selhání – 774 úmrtí, (34 %) • MERS – MERS-CoV, 2012, 2015, 2018 – blízkovýchodní respirační syndrom – cca 500 úmrtí, (10 %) • COVID-19 – SARS-CoV-2, 2019 – Čína (WHO) k 21. 3. 2020 3267 úmrtí, (4 %), Tchaj-wan (CDC) 2 (1 %) Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena COVID-19 • Onemocnění způsobené betakoronavirem SARS-CoV-2. • 70% genetická shoda s SARS-CoV. • Nastala mutace genetickým shiftem se strukturální změnou v membráně – vir se dokáže uchytit na humánní epitel. • Možný přenos cestou netopýr – luskoun – člověk. • Dvě teorie: Virus zmutoval ještě před kontaktem s člověkem, nebo k mutaci došlo až po opakovaném kontaktu. • Dva podtypy virů – L 70 % (převaha v počátcích pandemie), S 30 % (v pozdější fázi). • Spike glykoproteiny mají specifickou vazebnou doménu pro membránové receptory somatických buněk • Vstup do buňky pomocí membránového S proteinu přes receptor pro ACE2 (někde obavy z vlivu podávání ACE inhibitorů při hypertenzi – např. perindopril – zpětnovazebný efekt – neprokázáno!). Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena SARS-CoV-2 SARS-CoV-2 zachycený transmisní elektronovou mikroskopií. Hroty (periferní glykoproteiny – S /spike/ proteiny) na vnějším okraji virionů daly koronavirům jméno. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena COVID-19 - symptomatologie • 2 až 14 den po expozici v dostatečně virionové náloži. • Pacient je pravděpodobně infekční 1 až 2 dny před projevem příznaků. • Cca 80 % případů proběhne pod obrazem běžné virózy bez komplikací. • Inaparentní průběh je odhadován v rozptylu 5 až 15 %. Tito lidé jsou infekční! • U symptomatických téměř vždy: febrilní stav, ale nejsou vyloučeny ani subfebrilie, neproduktivní suchý kašel, dechové obtíže mírného stupně. Rýma není dominujícím znakem COVID-19. • U symptomatických často, ne vždy: myalgie, atralgie, bolest v krku, průjem, dysgeuzie, nauzea až vomitus • U některých pacientů vystupňování projevů (5 – 24 %): těžká dyspnoe, bolest či tlak na hrudi, silné vyčerpání, známky poklesu sycení tkání kyslíkem vč. akrální cyanózy • Častý dvou peakový průběh (1-3 den febrilie, kašel, poté zlepšení a opět zhoršení projevů). Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena COVID-19 - symptomatologie • Receptory pro ACE2 jsou významně zastoupeny mj. na membránách buněk dýchacích cest (jak dýchací cesty, tak plicním parenchym), cév, střeva, srdeční svaloviny a ledvin. • Snadná penetrace s následnou replikací virionů je rizikem především pro plíce, ale také ledviny a cévy. • Rizikem je těžká akutní infekční bronchitida, alveolární nebo intersticiální pneumonie. • Probíhající zánětlivá reakce může poškodit plicní tkáň – hojení je per secundam do obrazu plicní fibrózy. Záleží na procentu postižených plic. Koronavirus SARS-CoV-2 – biologie a epidemiologie pro studenty oboru dentální hygiena COVID-19 – cytokinová „bouře“ • ARDS (acute respiratory distress syndrome) je nejčastější příčinou mortality. • Sekundární hemofagocytující lymfohistiocytóza je na druhém místě – de facto dramatické poškození tkání v důsledku extrémně vystupňované imunitní odpovědi na probíhající zánět. • Fulminantní, fatální hypercytokinémie s multiorgánovým selháním (do 5 % septických stavů) • Elevace zejména v IL-2 – klíčová role v aktivaci imunitního systému, IL-7 – vývoj a proliferace B, T lymfocytů a NK buněk. • Hyperferitinémie • Nepolevující pyrexie až hyperpyrexie