Гиалиновые мембраны

На поверхности бронхов имеется слизь, защищающая клетки от высыхания. Она выделяется бокаловидными клетками и затем особые палочковидные реснички на поверхности эпителия ее удаляют слизь. Сурфактант, препятствующий схлопыванию воздушных пузырьков легкого выделяется клетками Клара и альвеолоцитами 2 типа. Особые замыкающие соединения между мембранами двух соседних клеток, ограничивают диффузию плазме из крови в воздушное пространство альвеолы. Когда их функция нарушается, то происходит фильтрация плазмы крови в альвеолы происходит при разрушении замыкающих соединений в эпителии и эндотелий. Пока эти соединения целы, вирус не может проникнуть в кровь. Когда гибнут эпителиальные клетки, то тоже нарушается барьерная функция стенки между воздухом и кровью.

Если же слущилось много клеток, например, когда много вируса попало в легкие (человек был в толпе зараженных) или он попадал в легкие несколько раз (множественный контакт с пораженными), то начинают повреждаться кровеносные капилляры и к зоне повреждения мигрируют лейкоциты. Они выделают особые белки, в том числе так называемые цитокины – вещества, вызывающие воспалительную реакцию, которые выбрасывают клетки для координации защитных усилий; но они повреждают стенки сосудов. Через поврежденный слой клеток эндотелия (это клетки, которые выстилают кровеносные сосуды и в норме не позволяют плазме крови вытекать из сосуда в ткани органа) в альвеолы начинает вытекать плазма крови. В ней содержится фибриноген – крупный волокнистый белок. Он нужен для того, чтобы закрывать повреждения сосудов. Фибриноген защищает нас от кровотечений. Но в этом случае начинает работать против организма. Поскольку в легком имеются разрушенные клетки, то плазма свертывается (как при кровотечении) и образует на поверхности альвеол так называемые гиалиновые мембраны, которые затрудняют газообмен.

Если клетка слущена, а базальная мембрана, на которой располагалась эта эпителиальная клетка не повреждена, то вирус проникнуть в кровь не может. Если эта базальная мембране перфорирована, то на пути коронавирусов встает эндотелиальный монослой клеток, между которыми тоже есть замыкающие соединения. Наконец только когда и этот барьер разрушен, вирус попадает в кровь.

Проникновение плазмы крови в альвеолы происходило при разрушении замыкающих соединений в эпителии и эндотелии. Это подтверждено следующими эксприментами, хотя и не на коронавирусе. Вирус гриппа А добавлялся к эпителиальным клеткам, выращиваемым на особом фильтре до тех пор пока они не образовывали непроницаемый для электрического тока слой. Под перфорированной пластинкой высаживались другие, на этот раз эндотелиальные, клетки, которые обычно выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Функция эндотелиальных клеток нарушалась независимо от этого повреждения. Эпителиальные клетки не слущивались, а теряли способность мешать диффузии веществ по промежуткам между клетками, что могло способствовать в реальной ткани легкого диффузии плазмы крови через оба пласта клеток, то есть возникновению интерстициальной (так это назвали в Италии) пневмонии. Другими словами, эпителиальные клетки зараженные аденовирусом существенно повышают проницаемость замыкающих соединений, но клетки не гибнут (27).

Мелкие кровеносные сосуды, которые должны были нести кровь от легких к сердцу, становятся дырявыми. Через эти же кровеносные сосуды огромная армия цитокинов попадает из легких в общий кровоток и устраивает беспорядки по всему организму. Даже если вирус при этом дохнет, то организм страдает еще сильнее, чем от вируса. Это и называют цитокиновым штормом (28). Возможно, что коронавирус взаимодействует с макрофагами и размножается в этих клетках. По крайней мере при заражении MERS‐CoV. в легких обнаружены отложения фибрина в альвеолах и остатки разрушенных эпителиальных клеток В цитоплазме пневмоцитов видны частицы вируса. В альвеолах много макрофагов. Вирусы замечены и в макрофагах (29).

Вторым механизмом, нарущающим газообмен, является закупорка просвета мелких бронхов слущенными эпителиальными клетками. слизью которая не удаляется поврежденными эпителиальными клетками и плазмой крови, которая проникает сюда из окружающих кровеносных сосудов, имеющих поврежденные клетки в своей выстилке. Почему возникает кашель? Причина в слущивании особых эпителиальных клеток, выстилающих эти пути и раздражении нервных окончаний, расположенных под ними. Эти клетки поглотили так много вирионов, что клетки перенапрягаются синтезируя все больше и больше вирионов, что забывают собственные нужды и погибают, слущиваясь в просвет. Тем самым они обнажают нервные окончания. В ответ возникает рефлекторный форсированный выдох (кашель), чтобы убрать зараженные погибшие клетки. Если слущилось мало клеток, то окружающие здоровые клетки быстро регенерируют и закрывают брешь.

Будто бы коронавирусная инфекция затрагивает не только легкие, но и все органы человека. Об этом рассказал заведующий отделением инфекционных заболеваний римской больницы Умберто I, профессор университета «Сапиенца» Клаудио Мастроянни. По его словам, легкие при заражении вирусом страдают больше всего, но на капиллярном уровне по микроциркулярному руслу поражаются и другие органы. Но никто не опубликвал исследований (30).

Заражение

Следующие факторы способствуют возникновению заболевания: 1) если доза вируса большая, 2) если на поверхности эпителиальных клеток выстилающих дыхательные пути, много рецепторов, которые способны захватить вирус, 3) если их клейкость (аффинность) к вирусу высокая, 4) если вирус не высох и не погиб, 5) если нет похожих антител, способных сразу обезвредить захваченный вирус. Важна не только доза вируса, но и состояние организма. Например, охлаждение способствует заражению меньшей дозой вируса. Охлаждение вызывает грипп и заражение коронавирусом. И когда после введения драконовских карантинных мер люди стоят в огромных очередях в супермаркеты на улице, они подвергаются огромной опасности заболеть, значительно большей, чем если бы их, как обычно пускали в магазины, но все бы были в масках.

Китайцы определили число людей, которых в среднем заражает один выделитель коронавируса. Это число колеблется от 2, 24 до 3, 58 (31). Однако большинство заражений коронавирусом происходит от людей без детектируемых симптомов. Заболевший коронавирусной инфекцией становится заразным в инкубационный период, когда еще нет признаков заболевания. Люди старшего возраста заражаются коронавирусной инфекцией в основном в ходе общения со своими внуками и правнуками, если ребенок выглядит абсолютно здоровым, то вряд ли можно предположить, что он является переносчиком коронавируса (32).

По другим данным, уже каждый десятый заражается от того, кто не знает о том, что болен (33). Официальные цифры отражают всего лишь 6 % реальных случаев заболевания. Китай сообщил, что из общего числа всех вирус-положительных китайцев только у пятой части развились симптомы, и эти люди были зарегистрированы как подтвержденные больные (34). Наконец, главный санитарный врач России А. Попова заявила, что порядка 25 % инфицированных коронавирусом в стране не имеют никаких симптомов заболевания.

Ученые из Геннингена считают, что истинное число инфицированных во всем мире, возможно, уже достигло нескольких десятков миллионов. Никто не доказал, что дети не заражаются, хотя они редко демонстрируют клинические формы заболевания. Они могут заражаться и либо продуцировать вирус, либо его не продуцировать. Старые люди чаще болеют, но не известно чаще ли они заражаются. Повторные анализы более 50 человек, вылечившихся от коронавируса в Республике Корея, показали положительный результат. Как сообщает в понедельник агентство Yonhap, в Центре контроля и профилактики заболеваний при министерстве здравоохранения страны считают, что причиной этому может служить реактивация вируса (35).

Китайские врачи дают такое определение: бессимптомная инфекция – это такое течение болезни, когда нет клинических симптомов (лихорадка, кашель, боль в горле и т. д.), но которые дают положительный тест на нуклеиновую кислоту вируса. Эти больные делятся на тех у которых бессимптомное течение инфекции протекает все время; пациенты у которых во время инкубационного периода выявляется нуклеиновая кислота, хотя симптомов нет, но затем появляются слабые симптомы. 86 % инфицированных не учитываются в статистике коронавируса; 79 % источником инфицирования являются внешне здоровые люди (36).

В Москве одним из заболевших оказался ребенок, у которого полностью отсутствуют симптомы болезни. Он является только носителем COVID-19.

В начале эпидемии медики еще не знали про эффект суперраспространителей. Их всего процентов 10 от общего числа инфицированных, но на них больше 80 % всех заражений. Таким образом целые семьи заражаются от одного больного родственника, несмотря на попытки изолировать инфицированных в отдельных комнатах. В Италии выделяются ещё актуально больные, это больные которые имеют данный диагноз в данный момент времени. По словам Сяо Нина, исследователя из Китайского центра по контролю и профилактике заболеваний, исследование в одной провинции Китая показало, что 80 % массовых случаев распространения инфекций происходит от людей, которым было велено лечиться дома. Заражено гораздо больше людей, чем выявлено, Примерно ⅔ зараженных остались нераспознанными. Следовательно, вирусная инфекция довольно легкая и все страхи связаны со стариками. Множество людей путешествуют по миру через вокзалы и аэропорты, распространяя вирус. Требуется длительное или повторяемое заражение высокой концентрацией вируса. То есть толпа на футбольном матче, в аэропорте, на вокзале, в очереди в магазине и т. д.

Наиболее чистый эпидемиологический эксперимент поставлен на круизном лайнере Diamond Princess. 20-го января этот круизный корабль отплыл из японской Иокогамы, имея на борту так называемого Пациента Зеро – гражданина Гонконга, который на тот момент был уже заражен коронавирусом, о чем ни он сам, ни команда и пассажиры Diamond Princess тогда не знали. 25 января, через 5 дней, этот пассажир сошёл на берег в Гонконге, а корабль поплыл дальше. 1 февраля он обратился в больницу в Гонконге. Врачи обнаружили у него коронавирус и сразу же сообщили об этом на корабль. Diamond Princess в этот момент как раз возвращалась в Иокогаму. На борту было 2666 пассажиров и 1045 членов команды. Всего 3711 человек – население маленького европейского городка или большой деревни. 4 февраля японские власти не позволили пассажирам и команде пришвартовавшегося в Иокогаме корабля сойти на берег, пока они не пройдут врачебный контроль. В тот же день на Diamond Princess нашли 10 больных, то есть, видимо, у них появились клинические симптомы вирусного заболевания и у них тест был положителен. На корабле был объявлен карантин. Люди были изолированы друг от друга в своих каютах (большинство кают на судне двухместные, для размещения семейных пар), то есть почти не имели возможности передать вирус дальше. Тех, у кого появлялись симптомы, нуждающиеся в лечении, забирали на берег в больницы. Подробная информация о лайнере доступна в интернете. Считается, что на борт попал лишь один заражённый человек, на самом деле никто не знает, были ли ещё другие, латентно текущие случаи. Не известно, заразил ли этот пассажир кого-нибудь в Гонконге и т. д. Очевидно, он был не единственным больным, который до поры до времени гулял по Гонконгу без симптомов. Все сведения эфемерны. Следует отметить, что на круизных кораблях плавает довольно специфический срез общества, люди в основном пожилые и на таблетках.

Японские ученые проанализировали состояние 104 заразившихся пассажиров с лайнера Diamond Princess. Бессимптомно заболевание перенесли 76 человек. По результатам компьютерной томографии (КТ), почти у половины из них обнаружились изменения в легких – так называемый симптом матового стекла.

В США среди зарегистрированных случаев заражения только 1, 7 процента были детьми, хотя они составляют 22 процента населения. Среди них только у 73 процентов отмечались характерные симптомы – кашель, лихорадка или одышка. У взрослых от 18 до 64 лет эти признаки заболевания присутствовали у 93 процентов зараженных. Ранее китайский Центр по контролю и профилактике заболеваний сообщал, что у большинства инфицированных детей болезнь протекала бессимптомно или в легкой форме. В США у некоторых детей развились тяжелые проявления (37, 38). Пациенты с коронавирусом могут заражать и после выздоровления. Oбнаружeнo, что половина пациентов, которых лечили от легкой формы инфекции COVID-19, все еще имели коронавирус в течение восьми дней после исчезновения симптомов (39). Люди старшего возраста заражаются коронавирусной инфекцией в основном в ходе общения со своими внуками и правнуками, если ребенок выглядит абсолютно здоровым, то вряд ли можно предположить, что он является переносчиком коронавируса, но, к сожалению, это так (40). Каждый десятый заражается от того, кто не знает о том, что болен (41). На каждый подтвержденный случай заражения COVID-19 может приходиться до десяти недокументированных. В этом главная причина быстрого распространения нового коронавируса: большое количество больных с легкими симптомами или даже с их отсутствием могут быть ответственны за 80 % зафиксированных случаев заражения (42). Половина пациентов, которых лечили от легкой формы инфекции COVID-19, все еще имели коронавирус в течение восьми дней после исчезновения симптомов (43). Университет Джонса Хопкинса, который ведет статистику, сообщил, что подавляющее большинство случаев прошло незамеченными (44). В официальную статистику попадает в среднем лишь около 6 % случаев болезни, а истинное число инфицированных людей во всем мире, возможно, уже достигло нескольких десятков миллионов (45).

На каждый подтвержденный случай заражения COVID-19 может приходиться до десяти недокументированных. В этом главная причина быстрого распространения нового коронавируса: большое количество больных с легкими симптомами или даже с их отсутствием могут быть ответственны за 80 % зафиксированных случаев заражения (46).

Самое интересное, что никто не знает, постоянно или периодически и отдельными порциями выделяют вирус зараженные люди, не имеющие клинических симптомов. Таким образом, для обычных людей источник коронавируса по существу не видим. Грипп же, например, практически сразу проявляется и источник заражения можно идентифицировать и изолировать.

Возможно ли повторное самозаражение без поступления вируса извне? Скорее всего, да. Дело в том, что на куске участке ДНК, который был встроен в ДНК хромосомы человека постоянно (или под воздействием особых стимулов) образуются молекулы РНК (это как раз те самые цепи РНК, которые были в кристалле вируса). Они поступают в цитозоль и, скорее всего, не успевают синтезировать белки вируса, требуемые для формирования кристалла и оболочки, так как ферменты РНКазы, которые способны резать РНК, быстро их разрезают. Но стоит организму ослабнуть, как скорость их разрезания снижается и частица вируса образуется и появляется в крови (вирус СПИДа) или в нервных окончания (вирус герпеса). Когда начинается синтез информационных РНК нового коронавируса, то дальнейшая судьба зависит от концентрации этих РНК: если их мало, то они разрушаются клеткой, а если много, то мощности защитных механизмом не хватает и образуются зрелые вирусы.

Подробный вирусологический анализ девяти случаев показал, что несмотря на высокую концентрацию РНК вируса в образцах, взятых из горла, легких и из кала, способный к инфицированию (вирулентный) коронавирус был найден только в первых двух локализациях, но не в кале. В крови и моче способный к заражению вирус не был найден. На основе обнаружения промежуточными звеньев синтеза РНК было доказано, что в горле и в легких идет активное и независимое друг от друга образование вирулентного вируса (25).

Если возможно самозаражение, то прекращение выделения вируса будет тогда, когда клетки с рецептором АСЕ2 кончатся или когда доза вируса будет меньше чем клетка имеет РНКаз (47).

Воздушно-капельный путь заражения

Вирус передается воздушно-капельным путем. Глава Роспотребнадзора А Попова считает, что коронавирус передается воздушным путем только в 4 % случаях, в 96 % – капельным путем (48). Интересно, как это они определили?

Ученые Массачусетского технологического университета обнаружили, что при чихании капли слизи разлетаются на семь-восемь метров. К счастью, больные COVID-19 чихают сравнительно редко, к тому же неизвестно, может ли достаточно вирусных частиц попасть в организм с такого расстояния.

Пыль некоторое время может быть заразной. Для того, чтобы сохранить заразность коронавируса нужна плохо высыхающая слизь, а ее не данном заболевании мало. При высыхании на воздухе под действием сил поверхностного натяжения шипы схлопываются, поскольку высушивание на воздухе ведет к разрушению тонкой структуры вируса из-за огромных сил поверхностного натяжения. Это я хорошо знаю из опыта работы на электронном микроскопе, Мы использовали для сохранения нативного строение поверхности клеток высушивание путем перехода через критическую точку. Чтобы высушенный вирус приобрел свои свойства, нужно, чтобы шипы не были выдернуты из липидного мембраны и чтобы они оводнились и смогли расправиться. Чтобы вновь стать заразным сухому вирусу требуется расправить шипы. Даже если вирусные частицы и обнаруживаются на поверхностях в помещениях, где живут или периодически бывают больные, то риска заражения это, скорее всего, не несет (49).

Воздушно-капельный способ передачи вируса не требует физического контакта с больным. Достаточно с ним разговаривать. Во время чихания или кашля опасность представляют "брызги" жидкости из его дыхательных путей. Однако специалисты уже имеют достаточно доказательств того, что заражение коронавирусом может происходить от инфицированных людей, которые имеют минимальные симптомы COVID-19 или не имеют их вовсе, а значит не кашляют и не чихают. При дыхании и разговоре также генерируется довольно большое количество аэрозольных частиц. Эти выдыхаемые частицы обычно имеют диаметр около 1 микрона и поэтому невидимы невооруженным глазом

При разговоре выделяется больше аэрозольных частиц, чем при дыхании. И чем громче говорит человек, тем большее количество таких частиц попадает в воздушную среду. Упоминаются и так называемые "речевые суперэмиттеры" – люди, которые во время беседы производят наибольшее количество аэрозольных частиц. Речь идет примерно о 10 частицах в секунду."Таким образом, десятиминутный разговор с зараженным бессимптомным суперэмиттером приведет к появлению невидимого "облака" из приблизительно 6000 аэрозольных частиц"; такие частицы могут содержать вирусы и представлять опасность не только для собеседника инфицированного человека, но и для других людей, находящихся в непосредственной близости; разговор лицом к лицу с инфицированным человеком без симптомов, может оказаться достаточным для передачи COVID19 (50).

По мнению ВОЗ, способный инфицировать других аэрозоль распространяется только в радиусе 1 метра вокруг заражённого человека и коронавирусы не способны переноситься в аэрозоле на большее расстояние. Это число, видимо, определено теоретически и не имеет экспериментального подтверждения, так как опыты на людях запрещены. Если место проникновения альвеолы, то опасна мелкая водная пыль при кашле и разговоре. Там где сухой воздух, коронавирус высыхает мгновенно. Маленькая капелька слизи, если слизь не густая, быстро испаряется и вирус погибает через несколько минут. В холодильнике при +2 °C он может жить пару месяцев, и даже температура -70 не способна его убить. Считается что новый коронавирус распространяется быстрее при температуре около +9 °C – при этом заболевание очень чувствительно к высокой температуре: во внешней среде вирус инактивируется на поверхностях при +33 °C за 16 часов, при +56 °C за 10 минут. Однако доказано ли это для реальных, а не лабораторных условий, не понятно.

Ученые из финского Университета Аальто создали трехмерную модель распространения частиц, выделяемых при кашле или чихании. Модель демонстрирует, как в магазине между стеллажей разлетается целое облако мельчайших частиц более чем на три метра от человека и долго не рассеивается. Согласно расчетам, частицы, выделяемые при сухом кашле очень малы (менее 15 микрометров), из-за чего способны долго удерживаться в воздухе более 6 минут, попадая в дыхательные пути окружающих людей. Именно поэтому коронавирус оказался гораздо заразнее гриппа (51).

Заразиться респираторным вирусом через кожу практически невозможно. Передача через пищеварительный тракт мало вероятна и не доказана. При мимолетном контакте без контакта с кожей, и при наличии медицинской маски – заражение не происходит, риск минимальный. Коронавирус передается главным образом при разговоре с пациентом или с разносчиком.

Некоторые утверждают, что коронавирус может жить на поверхностях до 72 часов? Однако не ясно, сохраняет он заразность или нет (52). Однако, когда вирусологи команды Х. Штрека обследовали квартиры зараженных коронавирусом COVID-19 в городе Хайнсберге, где эпидемия началась раньше других немецких городов и где много заболевших, то ученые пришли к выводу, что на поверхностях жизнеспособных вирусов нет – только нежизнеспособные. Ни на дверных ручках, ни на кнопках сливных бачков, ни на кошках вирусологи команды Хендрика Штрека не обнаружили. Даже в домах, где были инфицированы все, не нашлось ни одного жизнеспособного вируса на поверхностях! (53)