Средства защиты от коронавирусов и резистентность вируса
Наличие «короны» из S-белков обуславливает сравнительно низкую живучесть вируса в открытом пространстве. Свободный доступ кислорода и других окислителей приводит к денатурации S-белков, также вирус сильно повреждает дегидрация.
Устойчивость вируса на поверхностях и коже
Вирус поражает людей путем переноса его с поверхностей и кожи за счет того, что люди рефлекторно не менее 23 раз в час[11] трогают руками рот, нос и глаза, что возможно уменьшить использованием маски и защитных очков или экрана для лица, а также регулярным мытьем рук. Устойчивость вируса на различных поверхностях различна и также зависит от температуры. На бумаге вирус разрушается за 3 часа, на банкнотах за 4 дня, на дереве и одежде за 2 дня, на стекле за 4 дня, на металле и пластике за 7 дней. На внутреннем слое использованной маски за 7 дней, а на внешней поверхности маски сохраняется более 7 дней. Данные соответствуют +22 °С и влажности ∼65%. Тестирование производилось ПЦР тестом, т.е. указано не время необходимое для деактивации вируса, а его полное разрушение до уничтожения всех его копий РНК[12]
Различные исследования воздействия антисептиков на коронавирусы показывают несколько варьирующиеся результаты. Исследование итальянских учёных показывает, что 70 % этанол, гипохлорит натрия 0,01 % и хлоргексидин 1 % очень быстро (менее 2 минут) повреждают капсид вируса, и он не может размножаться.[13] В другом исследовании[14] тестировались популярные обеззараживатели рук на основе 45 % изопропанола, 30 % н-пропанола и 0,2 % мезетрония этилсульфата; на основе на 80 % этанола; гель на основе 85 % этанола; антивирусный гель на основе 95 % этанола. Все средства обработки рук в течение 30 секунд уничтожали вирус ниже порога обнаружения. Таким образом, использование средств для обеззараживания рук эффективно против коронавирусов. ВОЗ рекомендует использовать спиртосодержащие антисептики для рук против коронавирусов[15].
Специальные исследования по возбудителю COVID-19 показали, что в целом он реагирует на антисептики также как и остальные коронавирусы. Этанол 70%, хлоргексидин 0,05%, хлороксиленол 0,05%, бензалкония хлорид 0,1%, повидон-йод 7,5% уничтожали вирус в течение 5 минут. Стандартные средства дезинфицирующей уборки помещений путем использования хлор-содержащих антисептиков в концентрации даже 1:99 также в течение 5 минут убивали вирус. [12]
Агенство по охране окружающей среды США начало вести работу по сертификации антисептиков против коронавируса COVID-19 с указанием скорости срабатывания антисептика для конкретных продуктов от производителей.[16] Наиболее быстро (30 секунд) убивают вирус антисептики на базе хлорита натрия, гипохлорита натрия, перекиси водорода, четвертичного аммония, этилового спирта и молочной кислоты.
Также ВОЗ отмечает, что против коронавирусов эффективно тщательное мытье рук с мылом, так как вирусы эффективно смываются с кожи механическим путем[17]. Однако само по себе обычное мыло является довольно слабым антисептиком. Хотя обычно в течение 5 минут мыло разрушает возбудителя COVID-19, но отдельные тесты иногда показывают его наличие.[12] Поэтому механический способ удаления вируса является основным при мытье рук и зависим от правильного и интенсивного промывания их.[18]
Защита от аэрозолей с коронавирусом
Не только коронавирусы, но и многие другие патогены способны передаваться через аэрозоли. Например, грипп, стафилококк и туберкулез. Поэтому защита от аэрозолей играет очень большую роль[19]
Коронавирусы сохраняются в виде аэрозоли (взвешенные частицы в воздухе менее 5 микрометров в диаметре) 8—10 часов. Cпособная инфицировать других аэрозоль распространяется только в радиусе 1-2 метра вокруг заражённого человека и коронавирусы не способны переноситься в аэрозоле на большее расстояние. [8]
Суперраспостранители коронавирусов
Коронавирусы очень заразны в аэрозольном состоянии и легко передаются между людьми, особенно через так называемых "суперспредеров", т.е. людей пренебрегающих карантинами, использующие общую посуду и предметы с другими людьми, и имеющие большое количество социальных контактов. Наиболее известным "суперспредером" является "пациент №31" из Южной Кореи. Властям Южной Кореи удавалось долго сдерживать коронавирус в пределах 30 инфицированных, пока не началось нарушение карантинных мер со стороны одной из христианских общин. Верующая пожилая женщина нарушив правила карантина на запрет групповых религиозных обрядов, являлась на религиозные службы и в итоге заразила более 1200 человек, после чего масштаб эпидемии Covid-19 в Южной Корее принял размеры национального бедствия.[20] Власти Южной Кореи лидерам христианской общины предъявили уголовное обвинение в массовом непреднамеренном убийстве из-за нарушения запрета на проведение богослужений во время карантина.[21] Данный опыт указывает, борьба с аэрозолями коронавируса во многом имеет аспект социальной сознательности граждан, чем использование специальных средств защиты.
Ультрафиолетовые излучатели для дезинфекции воздуха и поверхностей от коронавирусов
Против аэрозолей коронавируса и для удаления его с поверхностей предметов эффективно УФ-облучение «кварцевыми лампами». Для уничтожения вирусов с одноцепочечной РНК как коронавирусы необходима доза облучения 339—423 мкВт*с/см² ультрафиолета с длиной волны 254 нм, что даёт 90 % дезинфекцию воздуха[22]. Таким образом, время уничтожения вируса УФ лампой зависит от её мощности и обычно составляет от 2 до 15 минут[13][8]. При этом Всемирная организация здравоохранения отмечает, что использование УФ ламп применимо против коронавирусов, только если люди покинули помещение на время «кварцевания». Попадание ультрафиолетового излучения на кожу может вызывать её эритему[17].
Следует отметить, что развитие технологий дешевых ультрафиолетовых дезинфекторов вносит существенные корректировки в практику их использования.[23][24] Многие бытовые УФ излучатели имеют длину волны 200–220 нм (Far-UVC) и чаще покупаются потребителями из-за низкой цены и высокой мощности излучения относительно энергопотребления. 90% дезинфекция Far-UVC достигается при облучении 2 Джоуля/см², что требует существенно большего времени для дезинфекции - около 30-60 минут. Однако Far-UVC лампы как побочный эффект генерируют некоторое количество озона, который токсичен для коронавирусов, то есть такие излучатели способны разрушать вирус в местах, куда не попадает непосредственно УФ излучение. Преимуществом Far-UVC излучателей является то, что в целом оно совпадает с природным солнечным ультрафиолетом и обычно не вызывает эритему кожи, т.к. не проникает через слой мертвых клеток эпителия и действует подобно загару.[25] Тем не менее, присутствие при работе Far-UVC ламп нежелательно, а также большое количество сгенерированного такой УФ-лампой озона может быть вредно и для людей, поэтому после дезинфекции рекомендуется проветривание.[23] Позиция ВОЗ относительно дешевых бытовых Far-UVC излучателей заключается в том, что ВОЗ признает наличие отдельных исследований по их эффективности и меньшую опасность для людей, но отмечает низкое количество исследований по данной новой технологии, чтобы говорить об исчерпывающих доказательствах ее преимуществ.[26]
Позиция Роспотребнадзора по УФ-излучателям для борьбы с коронавирусами сводится к преимущественному использованию к УФ-излучателей "закрытого типа", т.к. закрытыми лампами в кожух через которые вентиляторами прогоняется воздух. Такие излучатели могут работать постоянно без вреда для людей, но не обладают возможностью эффективного удаления вируса с поверхностей.[27]
Экспертный спор об необходимости тотального ношения масок населением
По мнению ВОЗ и большинства европейских и американских инфекционистов, маски и респираторы малоэффективны против коронавирусов. Этому выдвигаются такие аргументы как: вирус слишком мал задержки тканью, маски и респираторы обыватели неправильно одевают с большими зазорами и др.[17] Рекомендация ВОЗ по ношению масок связана с тем, что они эффективны для тех, кто уже заразился коронавирусом, и это снижает вероятность заражения окружающих, так как препятствует распылению аэрозоля при кашле больного.[28][29]
Тем не менее, китайские инфектологи подвергли резкой критике рекомендации по необязательности ношения масок и назвали это "крупнейшей ошибкой Европы и США", так как это приводит к массовому заражению людей без всякой защиты, так и отсутствию изоляции от аэрозолей тех, кто болен, но еще не знает об этом и не имеет принудительного обязательства носить маску. По мнению китайских инфекционистов именно пренебрежительное отношение к массовому использованию масок является одной из основных причин катастрофической эпидемиологической ситуации в ЕС и США.[30][31] Общий консенсус азиатских инфектологов в целом указывает на их несогласие с рекомендациями ВОЗ и выбор делается в большинстве азиатских стран в пользу тотального ношения масок. В США только отдельные инфекционисты не согласны с рекомендациями ВОЗ в части необязательного использования масок. [32][33] В ответ на критику ВОЗ указало, что основным мотивом рекомендации не носить маски всему населению постоянно было предотвращение ажиотажного спроса на маски, что лишило бы их больных и медицинских работников. ВОЗ признало, что не располагает доказательствами как эффективности, так и неэффективности тотального использования масок.[34] Американские регуляторы также поддержали позицию ВОЗ, которая в целом состоит не в том, что маски бесполезны для здоровых людей, а что здоровые люди должны отказаться от масок в пользу медиков и других лиц обеспечивающих уход за больными, т.к. запасы масок в США ограничены.[35]
Классы защиты масок
В Европейском союзе введены классы защиты масок и не все из них эффективны против коронавирусов. Маски класса FFP1 (Filtering Face Piece) защищают только от пыли, но неэффективны против вирусов. Маски класса FFP2 обеспечивают защиту от вирусов, заражающих через аэрозоли, и обычно используются населением, однако фильтрация их не абсолютна — 94 %. Часть масок и респираторов FFP2 сертифицируется также по классу защиты N95 и такие средства защиты рекомендуются медикам, которые работают с больными коронавирусом[29][36] Более высокую защиты дают маски класса FFP3, используемые обычно военными для защиты от радиоактивной пыли. Такие маски дают очистку 99 % и более эффективны против коронавирусов, но в таких масках достаточно сложно дышать. Все маски малоэффективны без специальных защитных очков, так как коронавирусы проникают через слизистую оболочку глаза. Обыватели также интуитивно поправляют маски руками и так могут внести инфекцию с рук, поэтому для обывателей эффективны лицевые экраны блокирующие доступ руками к лицу[37]
Стерилизация масок и респираторов для повторного использования
Из-за дефицита масок и респираторов многие обыватели начали использовать их повторно путем стирки или применения антисептиков для удаления вируса, возможно попавшего на фильтр. По мнению ВОЗ данный метод «восстановления» масок и респираторов неэффективен, так как не гарантируется полное уничтожение вируса непрофессиональной стерилизацией и возможно повреждение фильтра маски со снижением его защитных свойств[17]. В России действующие правила работы с масками и респираторами несколько отличаются от рекомендации ВОЗ. Ключевым фактором является признает ли производитель маски или респиратора ее и ее компоненты пригодными для многоразового использования, если да, то они подлежат стерилизации надлежащим образом выбранным с учетом отсутствия повреждения материалов изделия стерилизацией.[38] Сами методы стерилизации регулируются специальными методическими указаниями. Возможным методом стерилизации признается кипячение с добавлением стирального порошка, последующая промывка и сушка[39] В США вопрос стерилизации масок и респираторов для повторного использования был разрешен 29 марта 2020 года под прямым давлением Дональда Трампа на регулятора FDA[40]
Устойчивость вируса к температуре
Коронавирусы сохраняют инфекционную активность в течение нескольких лет в лиофилизированном состоянии при +4 °С, т.е. после мягкого высушивания в лаборатории после предварительной заморозки. В замороженном состоянии при −70 °С короновирусы также успешно хранят в лабораториях несколько лет. Во внешней среде короновирусы обычно инактивируются с поверхностей при +33 °С за 16 часов, при +56 °С за 10 минут[8]
Для возбудителя COVID-19 специальные исследования установили, что он очень стабилен длительное время при температуре +4 °С. При такой температуре вирус разрушается очень медленно и даже через 14 дней ПЦР тест обнаруживает целостный геном вируса. Вирус разрушается до полной деструкции РНК после 30-минутной обработки при +56 °C или 5-минутной обработки при + 70°C. При комнатной температуре около +22 °С ПЦР тест обнаруживает вирус по геному в течение недели, а через 14 дней происходит полное разрушение вируса до РНК. При температуре тела человека (+37 °С) вирус разрушается в течение 1 дня.[12]
Чувствительность коронавирусов к ультрафиолету от Солнца и повышению температуры делает их сезонными заболеваниями. Однако существенным фактором является сочетание температуры, с влажностью и углом падения солнечного света, что позволяет указать на города с неблагоприятным климатом, где можно ожидать всплеска заболеваемости коронавирусами. Исследование американских ученых[41] указывает, что к крупным городам с климатом способствующим распространению коронавирусов относятся: Лондон, Нью-Йорк, Варшава, Киев, Берлин, Прага. В этих городах инфекционисты прогнозируют всплеск пандемии COVID-19 из-за благоприятных климатических условий для коронавирусов.
Рекомендации по уборке помещений за гостями
Министерство здравоохранения и социальных служб США выпустило также рекомендации по уборке квартир после посещения знакомых, членов семьи не живущих с вами и прочих гостей.[42] Эти рекомендации были также приняты как стандарт компанией AirBnB и другими отельными сетями. Данные рекомендации вкратце включают следующие действия:[43]
- Если в квартире у вас были гости в ваше отсутствие, то не входите в нее в течении 24 часов после их отъезда
- Не прикасайтесь к предметам пока вы не одели защитные перчатки
- Немедленно проветрите квартиру за гостями минимум в течении 20 минут
- Протрите антисептиком все, что часто касаются люди: ручки, пульты телевизоров, смесители и т.п.
- Стирайте белье на предельной температуре разрешенной производителем белья
- После уборки выбросите перчатки, тряпки и салфетки.
- Тщательно вымойте руки
Устойчивость вируса в почтовых отправлениях
Важным вопросом является резистентность коронавируса в посылках, миллионами доставляемых из Китая. Если носитель вируса во время кашля выделит вирус в виде аэрозоля на предмет, и он будет после этого герметично упакован в посылку, то время жизни вируса в самых благоприятных условиях может достигать 48 часов[44]. Однако время доставки посылок по международной почте намного больше, поэтому ВОЗ и Роспотребнадзор считают, что посылки из КНР полностью безопасны вне зависимости от того, имелся с ними контакт инфицированных коронавирусом лиц или нет[45][46].
Лечение
У людей коронавирусы вызывают острые респираторные заболевания, атипичную пневмонию и гастроэнтериты. У детей возможны бронхиты и пневмония. Особо опасны для человека вирусы рода Betacoronavirus.
Сами по себе коронавирусы не являются единственной причиной смертности, а только провоцируют возникновение пневмонии. Убивают человека бактерии и грибы, которые используют ослабление иммунитета коронавирусами. До возникновения пневмонии лечение антибиотиками бесполезно, т.к. они не действуют на любые вирусы. После возникновения пневмонии антибиотики используются для уничтожения сателлитов коронавирусов как бактерии и грибы.
Специальные противорусные препараты против всех коронавирусов отсутствуют и до возникновения пневмонии заболевание протекает как типичный ОРВИ с типичными методами лечения такими как обильное теплое питье, частое проветривание помещения, мытье полов дезинфецирующими средствами, кварцевание воздуха, изоляция от членов семьи, обеспечение оптимальной температуры воздуха 16-20 °С, использование жаропонижающих и болеутоляющих средств как парацетамол по необходимости.[47]
Этиология
Геном представлен одноцепочечной (+)РНК. Нуклеокапсид окружён белковой мембраной и липосодержащей внешней оболочкой, от которой отходят булавовидные шиповидные отростки, напоминающие корону, за что семейство и получило своё название. Культивируют на культуре тканей эмбриона человека.
Жизненный цикл вируса и назначение «короны»
Коронавирусы имеют весьма специфический способ проникновения в клетки, что снижает эффективность обычной защиты мембран клеток против вирусов[4][5].
Коронавирусы не проникают через мембрану клетки в произвольных местах, как многие другие вирусы. «Корона» у коронавирусов служит для атаки на трансмембранные рецепторы клеток путём имитации важных для жизнедеятельности клеток молекул S-протеинами, закреплёнными на «короне», что также усложняет и распознание самого вируса системой иммунитета, так как корона вируса имитирует полезные для организма вещества.
Конкретно коронавирусы с помощью S-протеинов на короне имитируют молекулу, которые распознают трансмембранные рецепторы ACE2 (цель вируса SARS-CoV, возбудителя атипичной пневмонии) и DPP4 (цель вируса MERS-CoV, возбудителя ближневосточного респираторного синдрома). Циркулярный рецептор ACE2 распознает у клетки молекулы ангиотензинпревращающего фермента 2. Сотовый рецептор DPP4 распознает у мембраны клетки молекулы дипептидилпептидазы-4. Новая мутация коронавирусов 2019-nCoV использует S-белок на короне для прикрепления к рецептору ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), как и вирус SARS-CoV (атипичной пневмонии)[48]. Отличие 2019-nCoV от SARS-CoV, что он более устойчив и более легко прикрепляется к рецептору, то есть более заразен, но менее фатален, чем «атипичная пневмония» в плане смертности[49].
Вне зависимости от типа коронавируса, далее жизненный цикл их протекает одинаково. «Обманутые» рецепторы клетки сами надёжно прикрепляют вирус к мембране клетки, сцепляясь с фальшивыми молекулами из S-протеинов «короны». Затем коронавирус «открепляет» рецептор от мембраны и продавливает его внутрь клетки, затем РНК вируса впрыскивается в цитоплазму клетки.
РНК вируса имеет 5'-метилированное начало и 3'-полиаденилированное окончание. Это позволяет вирусу инициировать сборки своих белков и копий в рибосоме клетки, которая не в состоянии определить это РНК вируса или РНК для белков самой клетки.
Коронавирусы имеют РНК около 26—30 килобаз, это означает, что коронавирусы обладают крупнейшей несегментированной РНК среди всех известных вирусов, то есть являются сложнейшими по структуре среди известных вирусов. Геном вируса состоит из более чем 20 000 нуклеотидов и кодирует два репликативных полипротеина pp1a и pp1ab[50][51], из которых в следующий проход репликации/трансляции формируется копия РНК вируса, а также 8 отдельных мРНК-шаблонов для белков вирусов, которые бесконечно их генерируют. Генерация белков вируса из мРНК происходит в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи.
После получения РНК вируса и необходимых его белков вирусные нуклеокапсиды собираются из геномной РНК вируса и N-белка в цитоплазме. Вирионы затем высвобождаются из инфицированной клетки через экзоцитоз. После выхода вирионов из клетки она погибает.