Исследование Коронавирусы сельскохозяйственных животных
Вопрос, возможна ли передача нового Covid-19 от человека сельскохозяйственным животным и обратно, сейчас особенно волнует аграриев всего мира. В новом материале «Эксперт Молоко» обобщены эпидемиологические знания о короновирусах сельскохозяйственных животных, а также проанализированы последствия их распространения для мирового здравоохранения и сельского хозяйства.
Коронавирусы (CoV) относятся к подсемейству Coronavirinae в составе семейства Coronaviridae и отряда Nidovirales. Это оболочечные вирусы с одной многожильной, несегментированной и положительной РНК размером от 27 до 31 КБ, которые являются самыми крупными среди всех РНК-вирусов (Lai et al., 1994). Семейство Coronaviridae состоит из четырех родов: Alphacoronavirus (Alpha‐CoV), Betacoronavirus (Beta‐CoV), Gammacoronavirus (Gamma‐CoV) и Deltacoronavirus (Delta‐CoV). Большинство CoV млекопитающих относятся к Альфа-и бета CoV, в то время как птичьи и китообразные ков находятся в гамма‐CoV (Таблица 1, Рисунок 1).
Коронавирусы известны давно, они получили распространение среди популяций многих видов животных, включая наземных и водных, домашних и диких. Географическое распространение коронавирусов животных происходит по всему миру, и их распространенность была отмечена в нескольких странах на пяти континентах. Известно, что вирусы вызывают в основном желудочно-кишечные и респираторные заболевания различной степени тяжести. Коронавирусы характеризуются высокой частотой мутаций и рекомбинаций, что облегчает переход хозяина и межвидовую передачу вируса. На самом деле, расширение контактов между различными видами животных способствует межвидовой передаче, в то время как интенсификация сельского хозяйства, торговля животными и управление стадами являются ключевыми факторами на стыке человека и животных.
Если контакты с дикими животными все еще ограничены, то люди имеют гораздо больше контактов с сельскохозяйственными животными во время размножения, транспортировки, убоя и пищевого процесса, что делает коронавирус постоянной угрозой, как для людей, так и для животных.
Нынешняя пандемия (COVID‐19) поднимает несколько вопросов о потенциальной зоонозной роли, которую могут играть домашние животные. Хотя коронавирусы были описаны в течение нескольких десятилетий, сегодня больше, чем когда-либо прежде, страх передачи вируса от животных к людям интенсивно обсуждается во всем мире.
На 20 октября 2020 года у более 41 миллионов человек был диагностирован новый SARS-CoV-2 и почти 1 120 000 человек погибли в результате беспрецедентной пандемии, поразившей более 210 стран и территорий по всему миру (Всемирная организация здравоохранения.
В то время как большинство затронутых коронавирусом стран устанавливают ограничительные меры и политику внутри и за пределами своих границ, а системы здравоохранения перегружены тяжёлой эпидемиологической ситуацией, источник вируса остаётся неуловимым.
Роль домашних животных в распространении инфекции СoV среди людей остается неясной. Было выдвинуто несколько гипотез о роли летучих мышей в происхождении SARS-CoV-2, как это было в случае SARS-CoV и ближневосточного респираторного синдрома (БВРС‐КоВ). Высокое геномное разнообразие среди короновирусов, изолированных от плотоядных, травоядных и всеядных животных, способствует межвидовой передаче и адаптации вирусов к новым хозяевам. На самом деле, межвидовая передача и прыжки хозяина являются наиболее важным фактором возникновения вирусов, а короновирусы особенно способны к высокой частоте мутаций и рекомбинаций, что делает их постоянной угрозой для человечества. Рекомбинация, по-видимому, более важна в геноме CoV, чем мутация; она состоит в получении фрагмента генома от другого CoV, что подразумевает адаптацию к новым хозяевам. В результате такой геномной мутации и рекомбинации вирус трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV) свиней и коронавируса крупного рогатого скота (BCoV), вероятно, произошёл от близкородственного собачьего коронавируса (CCoV). Делеция, произошедшая в S-белке TGEV, привела к подъему респираторного CoV свиней с выраженным изменением тропизма от желудочно-кишечного тракта к дыхательным путям. Имеются данные о том, что вирус кошачьего инфекционного перитонита (FIPV) происходит от кошачьего кишечного (FECoV) путем мутации в области S1/S2 спайкового белка.
Наилучшая возможность, которая позволила бы вирусам перескочить на новые виды, возникает в момент кормления, когда хищник поглощает добычу и все заражающие ее вирусы.
Помимо кормления, физический контакт между различными видами хозяев увеличивает вероятность расширения диапазона хозяев, как это было в случае вирусов свиного гриппа (подтипы H1N1 и H1N2) и вируса Nipah, которые передавались от свиней к людям.
Новый свиной CoV появился в Китае (провинция Гуандун) в 2017 году, а именно синдром острой диареи свиней (SADS‐CoV) с высокой идентичностью последовательности к bat‐CoV HKU2. Высокая плотность свиноферм и скотобоен в провинции Гуандун, связанная с широким распространением видов летучих мышей, объясняла межвидовую передачу инфекции. Действительно, поскольку свинина считается наиболее часто потребляемым мясом в немусульманских странах, свиньи могут быть эффективным промежуточным хозяином для появления новых CoV, вызывающих серьёзные проблемы общественного здравоохранения.
Таблица 1.
Список основных коронавирусов, поражающих сельскохозяйственных животных
Вид животных
Коронавирус (аббревиатура)
Род
Год первого описания (страна)
Тяжесть заболевания
Основные симптомы
Крупный рогатый скот
Бычий коронавирус (BCoV)
Бета
1973 (США)
От лёгкой до тяжёлой степени
Диарея новорожденных
Зимняя дизентерия
Респираторные признаки
Буйволы
Бубалиновый коронавирус (Буков)
Бета
1985 (Болгария)
Лёгкая
Диарея
Дромадеры
Коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (БВРС-КоВ)
Бета
2012 (КСА)
Лёгкий
Ринит,
Трахеит
Лошадь
Коронавирус лошадей (ECoV)
Бета
1999 (США)
Лёгкий
Диарея
Кролики
Кроличий коронавирус (Рбков)
Бета
2012 (Китай)
Субклинический
Свиньи
Вирус гемагглютинирующего энцефаломиелита свиней (PHEV)
Бета
1957 (Канада)
Тяжёлый
Диарея, неврологические признаки
Вирус трансмиссивного гастроэнтерита (TGEV)Ссылка на заметку
Альфа
1946 (США)
Тяжёлый
Диарея
Респираторный коронавирус свиней (PRCV)
Альфа
1983 (Бельгия)
Субклиническая-Легкая
Выделения из носа, пневмония
Коронавирус синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV)
Альфа
2016 (Китай)
Тяжёлый
Диарея
Вирус эпидемической диареи свиней (PEDV)
Альфа
1971 (Великобритания)
Тяжёлый
Диарея
Свиной делаткоронавирус (PDCoV)
Дельта
2009 (Китай)
От легкой до тяжелой степени
Диарея, рвота
Птицы
Вирус инфекционного бронхита (IBV)Ссылка на заметку
Гамма
1930 (США)
От легкой (взрослые) до тяжелой (молодые)
Выделения из носа, , коньюнктивит и летаргия
Дельфин
Афалина-кит (BdCoV)
Гамма
2014 (Китай)
Субклинический
Кит
Белуха (BWCoV)
Гамма
2008 (США)
Тяжёлый
Легочные заболевания и острая печеночная недостаточность
Рис. 1. Филогенетическое древо различных репрезентативных коронавирусов на основе гена белка Спайка (S) (штамм, ответственный за пандемию SARS‐CoV‐2 у человека, показан жирным шрифтом среди рода Betacoronavirus).
Показанные животные являются хозяевами, из которых были выделены соответствующие CoV. Последовательности всех Cov животных были загружены из базы данных Национального центра биотехнологической информации (NCBI) GenBank.
ЭПИЗООТОЛОГИЯ КОРОНАВИРУСОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
- Крупный рогатый скот
Рис. 2. Карта пяти континентов, показывающая страны, где различные животные коронавирусы были обнаружены с помощью серологических или молекулярных инструментов.
Телята и крупный рогатый скот с диареей или респираторными инфекциями являются основным источником вируса, и заражение BCoV происходит либо фекально-оральным, либо аэрозольным загрязнением. BCoV является одним из основных возбудителей неонатальной диареи телят в течение первого месяца жизни и наиболее распространенной смертельной болезнью у телят. Другие исследования показали, что BCoV может быть вовлечен в 10-30% случаев неонатальной диареи.
У взрослого крупного рогатого скота WD возникает в виде эпизоотий в зимний период и характеризуется заразной водянистой диареей, лихорадкой, депрессией и снижением удоя молока. Продуктивность молока может снизиться до 10% в течение 2 недель во время инфекции BCoV.
- Мелкие жвачные животные
ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ОБЩЕСТВЕННОГО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ В СВЯЗИ С КОРОНАВИРУСАМИ ЖИВОТНЫХ
За исключением SARS‐CoV, MERS‐CoV и самого последнего SARS‐CoV-2, другие документированные человеческие CoV специфичны для человека. Хорошо известно, что домашние или дикие животные были вовлечены в эти три эпидемии либо в качестве резервуара, либо в качестве промежуточных хозяев.
Для нынешней эпидемии COVID-19 участие летучих мышей не исключено, так как SARS‐CoV‐2 демонстрировал 96% идентичность всему геному bat‐ CoV. Кроме того, SARS‐CoV‐2 был тесно связан с пятью CoV диких животных, включая циветт и панголина. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы проследить всю цепочку передачи и понять реальное участие промежуточных животных в этой беспрецедентной эпидемии, поскольку контакт между летучими мышами и человеком менее вероятен в природе.
С другой стороны, во Всемирную организацию охраны здоровья животных (МЭБ) поступило уведомление об инфекции SARS‐CoV‐2 от домашних и находящихся в неволе диких животных.
Филогенетические исследования, связанные со сравнением аминокислотных последовательностей рецептора ACE2, предсказали корову, буйвола, козу, овцу и свинью, а также другие дикие виды в качестве потенциальных промежуточных хозяев для SARS‐CoV‐2. Эти результаты обозначили угрозу, исходящую от межвидовой передачи SARS‐CoV‐2 между несколькими видами животных, а также от животных к человеку и наоборот.
Интенсификация животноводства подразумевает увеличение плотности поголовья животных на фермах и увеличение передвижения людей и транспортных средств на фермах и вне их, что способствует передаче и распространению патогенов.
Последствия антропогенной деятельности, приводящей к обезлесению, фрагментации среды обитания и замене естественной растительности сельскохозяйственными культурами, безусловно, изменяют биологию дикой природы. Эти антропогенные действия способствуют миграции диких животных и создают новые среды обитания, которые увеличивают контакты с хозяевами, переносчиками и патогенами.
Хорошо известно, что животные и торговля продуктами животного происхождения способствуют распространению патогенов. Исследование, посвящённое оценке торговой сети животноводства в Европе, показало, что свиньи (для откорма и убоя) и крупный рогатый скот (для откорма) заняли второе место как наиболее интенсивно перемещаемые виды животных в Европе в 2011 году, что повышает риск интродукции экзотических заболеваний.
Способность коронавирусов мутировать и приспосабливаться к новой среде обитания делает их постоянной угрозой для жизни людей и домашних животных, главным образом сельскохозяйственных предприятий. Тем не менее, данные по нескольким животным коронавирусам скудны из многих стран, главным образом из Африки.
Для программирования дальнейших факторов риска существует настоятельная необходимость охарактеризовать распространённость инфекций среди домашних животных в мире с использованием серологических исследований для скрининга, вирусологических исследований в качестве подтверждающих и филогенетических исследований в качестве комплексных явлений мутации и рекомбинации. Следует создать глобальную сеть и непрерывную программу эпиднадзора за генетической эволюцией коронавирусов для наблюдения и мониторинга за распространением их среди животных.
Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/vms3.359
Перевод, адаптация: "Эксперт Молоко"
Редактор. Ветеринарный консультант: А. В. Быстрова
коронавирус
