Филовирусы были открыты уже в те времена, когда человечество имело в своем арсенале вакцины против главных инфекционных заболеваний: оспы, полиомиелита и кори. Тогда казалось, что наступающая эра антибиотиков и вакцин уже в ближайшем будущем не оставит на своем пути ни одного вредного для человека микроба. Однако первые неожиданные вспышки в 1967 году болезни Марбург и в 1976 году болезни Эбола были поучительным уроком ученым и врачам. До сих пор эти вирусы во многом являются загадкой природы: неизвестен их природный резервуар, неизвестны причины вспышек этих заболеваний, уникальны структура их вирионов и картина вызываемых ими болезней. Наконец, весьма скромны успехи в разработке вакцин и методов лечения вызываемых ими болезней, несмотря на интенсивное более чем двадцатилетнее их изучение.
Это семейство вирусов, поражающих человека и обезьян, получило название от латинского слова "filamentous" - длинный, протяженный в связи с уникальной для вирусов человека формой их вирионов в виде длинных цилиндрических палочек. Вирусы Марбург и Эбола - одни из самых патогенных и смертоносных для человека. Смертность при заболевании вирусом Марбург достигает 25-30% от числа заболевших, а при заболевании вирусом Эбола - до 80-90%. Лишь вирус бешенства превосходит их по смертности, достигающей в этом случае практически 100% при попадании в кровь и отказе или невозможности срочно ввести вакцину.
Строение вируса и его генома
Вирионы этого семейства (рис. 2) многообразны по форме, встречаются сигмообразные, U-образные формы, однако основной является палочковидная форма с диаметром 80 нм и длиной от 790 нм (вирус Марбург) до 970 нм (вирусы Эбола и Рестон). При рассмотрении их поперечных срезов в электронном микроскопе обнаруживаются внутренний нуклеокапсид (комплекс нуклеиновой кислоты с белками, в основном белком NP) диаметром 50 нм, окруженный липидной оболочкой, и внутреннее пространство с малой электронной плотностью диаметром 20 нм. Такие параметры предполагают спиральную форму нуклеокапсида с пустой сердцевиной. На поверхности вирионов, образованной липидной оболочкой, которую вирус заимствует у клетки-хозяина, можно видеть шипы длиной 10 нм. В состав вирионов входят все кодируемые геномом вируса белки, что является обычным для большинства вирусов с негативным РНК-геномом.
Инфекционные свойства вирусов Марбург и Эбола весьма стабильны при комнатной температуре и умеренном освещении. Их можно полностью инактивировать прогреванием при 600С в течение 4 ч, обработкой фенолом, хлорсодержащими дезинфектантами, ультрафиолетовым или гамма-облучением.
Генетический материал вируса представлен одноцепочечной РНК негативной полярности, что означает неспособность этой цепи РНК выступать в качестве матрицы для синтеза белка. РНК имеет молекулярную массу 4,2 * 106 Да, что соответствует длине примерно в 19 200 нуклеотидов и 1,1% массы всего вириона.
Полные нуклеотидные последовательности геномов вирусов Эбола и Марбург определены несколько лет назад российскими, германскими и американскими учеными. В плюс-цепи РНК (она комплементарна геномной РНК) выявлены семь рамок трансляции белков. Строение генома вируса Марбург приведено на рис. 3. Оно сходно со строением геномов вирусов бешенства и кори, однако имеет некоторые особенности.
Каждый из белков филовирусов кодируется своей собственной матричной РНК. В свою очередь, эти матричные РНК считываются с минус-цепи вирионной РНК с помощью вирусспецифической РНК-полимеразы, кодируемой геном L.
Вирусные белки
Гликопротеин (GP) является единственным поверхностным белком вириона. Его тримеры образуют шипы на поверхности вириона и отвечают, по-видимому, за первичное присоединение вируса к клетке. Этот белок сильно модифицирован (в отличие от большинства аналогичных белков других вирусов) остатками олигосахаридов. Российскими исследователями недавно было выяснено, что один из участков этого белка похож по структуре и свойствам на фрагменты белков вирусов иммунодефицита человека и животных. Предполагается, что это является одной из причин необычно высокой патогенности филовирусов.
Внутренний белок VP40 является одним из основных по содержанию в вирионе белков. Он, по всей видимости, выстилает внутреннюю поверхность липидной мембраны и связан с ней. Одновременно он является наружным белком нуклеокапсида - "вирусного ядра".
Внутренний белок VP24 также связан с липидной мембраной. Функция его неизвестна, но, по последним данным, он может играть роль при "раздевании" вируса в процессе его проникновения в клетку.
Белок нуклеопротеин (NP) имеет ярко выраженный положительный заряд и связан в вирионе непосредственно с РНК.
Внутренний белок VP30 является минорным белком вириона, функция его неизвестна.
Внутренний белок VP35, по-видимому, играет регуляторную роль при размножении вирусного генома.
Полимераза (L-белок) - самый большой по размеру белок вируса. Его функция - синтезировать матричные РНК с минус-цепи вирионной РНК, плюс-цепь вирионной РНК на матрице минус-цепи и на поздней стадии саму вирионную РНК на матрице плюс-цепи.
Вирус Марбург
История открытия и случаи заболеваний
1967 г.: Германия и Югославия. Марбургская геморрагическая лихорадка была впервые выявлена после одновременных вспышек заболевания в Майбурге и Франкфурте, Германия, и Белграде, бывшая Югославия. Первые случаи заболевания произошли среди лабораторных работников в результате обращения с африканскими зелеными мартышками, ввезенными из Уганды. Во время вспышек было зарегистрировано 25 первичных инфекций с 7 смертельными исходами и 6 вторичных случаев заболевания без смертельных исходов. Первичные инфекции возникли у лабораторных работников, подвергшихся воздействию марбургского вируса во время работы с мартышками или их тканями. Вторичные случаи заболевания произошли среди врачей, медицинской сестры, санитара морга и жены ветеринара. Во всех вторичных случаях заболевания имел место прямой контакт с первичными больными, как правило, с их кровью. Оба врача были инфицированы в результате случайных уколов кожи при взятии крови у пациентов.
1975 г.: Южная Африка, возможно через Зимбабве. В середине февраля 1975 г. в Йоганнесбурге, Южная Африка, был госпитализирован гражданин Австралии 20 лет. В начале февраля он и его подруга путешествовали по Зимбабве, часто останавливаясь на ночлег под открытым небом. Через четыре дня после помещения в больницу молодой человек скончался от марбургской геморрагической лихорадки. Оказались инфицированными путешествовавшая с ним девушка и медицинская сестра, обслуживавшая обоих пациентов. Обе женщины, заразившиеся от первого пациента, выздоровели.
1980 г.: Кения. В январе 1980 г был инфицирован 56-летний гражданин Франции, посещавший пещеру Китум в Национальном парке Кении Маунт Элгон. Несмотря на специализированную помощь, оказанную в Найроби, и настойчивые попытки реанимации, 15 января мужчина скончался. Через 9 дней симптомы заболевания появились у врача, проводившего реанимацию. Он выздоровел.
1987 г.: Кения. В августе 1987 г. в Кении был госпитализирован 15-летний гражданин Дании, страдающий от марбургской геморрагической лихорадки. Его болезнь закончилась смертельным исходом. За девять дней до появления симптомов болезни он посетил пещеру Китум в Национальном парке Маунт Элгон. Других случаев заболевания выявлено не было.
1998-2000 гг.: Демократическая Республика Конго. Вспышка в ДРК явилась первой крупной вспышкой этой болезни в естественных условиях. Во время вспышки, длящейся с конца 1998 г. по 2000 г., было зарегистрировано 154 случая заболевания, 128 из которых закончились смертельным исходом (летальность - 83 %). Большинство случаев заболевания произошло среди молодых мужчин, работающих на золотых приисках в Дурбе в северо-восточной части страны, которая оказалась эпицентром вспышки. Впоследствии случаи заболевания были выявлены в соседней деревне Уатса. Некоторые случаи заболевания произошли среди членов семьи, ухаживавших за больными людьми, но вторичная передача инфекции случалась редко. Последующее вирусологическое расследование показало, что более чем в семи отдельных случаях в человеческие популяции проникло несколько разных штаммов вируса из какого-то еще неизвестного природного источника.
2004-2005 гг.: Ангола. Считается, что эта вспышка, ставшая самой крупной вспышкой МГЛ в истории, началась в провинции Уиге в октябре 2004 г. К тому времени, когда в июле 2005 года был выявлен последний лабораторно-подтвержденный случай заболевания, Министерство здравоохранения сообщило, в общей сложности, о 374 случаях заболевания, включая 329 случаев смерти (летальность 88%) в стране. Из них 368 случаев заболевания, включая 323 случая смерти, были зарегистрированы в провинции Уиге. Все случаи заболевания, выявленных в других провинциях, прямо связаны со вспышкой в Уиге.
2007 год: Уганда. С июня по август 2007 года среди работников рудников в Камвенге, западная часть Уганды, было зарегистрировано три подтвержденных случая заболевания. У второго и третьего работников болезнь развилась после того, как они ухаживали за своим коллегой; один из ухаживающих мужчин скончался.
2008 год. В июле 2008 года марбургская лихорадка развилась у голландской туристки через четыре дня после ее возвращения в Нидерланды из трехнедельного отпуска, проведенного в Уганде. На сегодняшний день источник ее инфекции не подтвержден, хотя известно, что женщина посещала пещеры в западной части Уганды, где были летучие мыши.
Передача инфекции. Для передачи вируса от человека человеку необходим тесный контакт с больным человеком. В инкубационный период передача инфекции не происходит. Инфицирование происходит в результате контакта с кровью или другими физиологическими жидкостями (фекалиями, рвотными массами, мочой, слюной и выделениями из дыхательных путей) с высокой концентрацией вирусов, особенно если в этих жидкостях содержится кровь. Передача вируса может происходить через инфицированную сперму; вирус был выявлен в сперме через семь недель после клинического выздоровления.
По мере развития болезни пациенты становятся все более заразными, и наибольшую опасность для окружающих представляют на стадии тяжелого протекания болезни. Тесный контакт с тяжелобольным человеком во время ухода за ним в домашних или больничных условиях, а также определенная практика захоронения являются основными путями передачи инфекции. Передача инфекции через загрязненное оборудование для инъекций или в результате укола иглой приводит к развитию наиболее тяжелых форм болезни, быстрому ухудшению состояния и самой высокой летальности.
Инкубационный период. 3 - 9 дней.
Чувствительность. Все возрастные группы чувствительны к инфекции, но большинство случаев заболевания происходит среди взрослых людей. До настоящей вспышки в Анголе случаи заболевания детей считались крайне редкими. Во время крупнейшей вспышки (из зарегистрированных ранее вспышек), которая произошла в Демократической Республике Конго в конце 1998 г. - 2000 г., только 12 (8 %) случаев заболевания пришлось на детей в возрасте до 5 лет.
Клинические признаки. Болезнь, вызываемая марбургским вирусом, начинается внезапно, с развития сильной головной боли и сильного недомогания. Характерным признаком являются мышечные боли.
В первый день болезни обычно поднимается высокая температура, а затем быстро развивается прогрессирующая слабость. Примерно на третий день появляется тяжелая водянистая диарея, боли и колики в области живота, тошнота и рвота. Диарея может длиться неделю. На этой стадии болезни больные люди похожи на призраков - у них глубоко ввалившиеся глаза, лица с вытянутыми чертами и отсутствием какого-либо выражения и крайняя апатия. Во время вспышки болезни в Европе в 1967 г. в промежутке между 2 и 7 днем со дня появления симптомов болезни у многих пациентов наблюдалась сыпь, не вызывающая зуд.
На 5 - 7 день заболевания у многих пациентов наблюдаются тяжелые геморрагические проявления, а в случаях с летальным исходом обычно происходят какие-либо кровотечения, часто множественные. В рвотных массах и фекалиях присутствует кровь, часто происходят кровотечения из носа, десен и влагалища. Особенно мучительными могут быть спонтанные кровотечения из мест венопункций. Во время тяжелой стадии болезни у пациентов может держаться высокая температура. Поражение центральной нервной системы может проявляться в спутанности сознания, раздражительности и агрессивности. В некоторых случаях на поздней стадии болезни развивается орхит.
Вирус Эбола
Лихорадка Эбола - острая вирусная высококонтагиозная болезнь, характеризуется тяжелым течением, высокой летальностью и развитием геморрагического синдрома.
История открытия и случаи заболеваний
В июле 1976 года от странной скоротечной болезни умер сторож склада сырья хлопковой фабрики в небольшом поселке Нзара на юге Судана (см. рис. 1). Болезнь сопровождалась обильными кровотечениями. Через несколько дней после этого умерли еще двое человек, работавших на фабрике в том же помещении. Вероятно, от этих двух больных возбудитель распространился не только по поселку, но и в соседнем городе Мариди, где он начал распространяться среди пациентов городской больницы и членов их семей. Более того, интенсивное лечение больных путем инъекций медикаментов, переливанием крови и других процедур повлекло распространение инфекции также и среди медицинского персонала. Смертность составила 53% от числа заболевших, что вдвое выше смертности от болезни Марбург.
В сентябре того же года аналогичная вспышка произошла в северном Заире, в деревнях, расположенных на берегах небольшой реки Эбола (см. рис. 1). Заболевание было очень похоже по клинической картине на наблюдавшееся в Судане, однако смертность в этом случае была намного выше - до 88%. Первым больным был школьный учитель, заразившийся, судя по всему, от употребления полусырого мяса больной обезьяны. Он попал в церковную больницу, где из-за отсутствия нужного оборудования (было всего несколько шприцев) практиковалось многократное применение шприцев для инъекций без стерилизации. Это и послужило причиной распространения инфекции среди больных, членов их семей и медперсонала. Распространение заболевания усугублялось специфическим ритуалом захоронения, при котором женщины, входящие в состав семьи, должны были лично привести тело в порядок голыми руками. Более того, одну из заболевших медсестер, бельгийку по национальности, решили перевезти в столицу страны Киншасу, где она умерла в одной из лучших частных больниц несмотря на применение всех известных методов лечения. От нее заразилась медсестра, попавшая в другую больницу, в которой и начался следующий виток эпидемии. Дело дошло до того, что президент Заира направил войска для установления карантина как в самой столице, так и в районе эпидемии, а правительства европейских стран всерьез рассматривали вопрос о прекращении полетов в Заир. С целью выяснения природы возбудителя и ликвидации эпидемий Всемирной организацией здравоохранения были привлечены лучшие эпидемиологи и вирусологи США, Бельгии, Англии и Франции. Возбудитель вскоре был идентифицирован как вирус, родственный вирусу Марбург; назвали его по имени реки Эбола. Эпидемию удалось остановить лишь путем применения строгих карантинных мер, наведением порядка в обращении со шприцами и в соблюдении правил санитарии в больницах, а также изменив ритуал захоронения умерших с целью сделать его безопасным для окружающих.
В Судане заболело около 300 человек (умерло 151), в Заире заболело 237, из которых умерло 211 человек.
Осенью 1976 года произошел случай лабораторного заражения вирусом Эбола в Англии, к счастью, больной выздоровел. В 1977 году был выявлен единичный, закончившийся смертью случай заболевания в Заире, в местечке, расположенном более чем в 300 км от первых очагов заболевания. Тщательное расследование обнаружило постфактум еще два смертельных случая болезни и, кроме того, выявило по проведенному анализу крови случай несмертельного заболевания у врача в 1972 году, считавшийся ранее вызванным вирусом желтой лихорадки. В 1979 году небольшая эпидемия случилась в Судане, практически в том же месте, где и в первый раз; из 34 заболевших 22 человека умерли. После этого болезнь Эбола не наблюдалась почти 15 лет.
Поздней осенью 1994 года в Кот-д'Ивуар заразилась вирусом Эбола женщина, ученый из Швейцарии. Ее срочно доставили на родину, и там, к счастью, вылечили. Источником заражения, судя по всему, явились трупы умерших от этой болезни шимпанзе, которые она изучала.
В 1995 году весной правительство Заира попросило Всемирную организацию здравоохранения отправить экспертов для расследования непонятной эпидемии в городе Киквит, расположенном в 400 км к востоку от столицы страны Киншасы. Срочно выехавшие эксперты в считанные часы выяснили - инфекция вызвана вирусом Эбола. Предположительно первый случай болезни произошел в деревне с рабочим склада хлопкоперерабатывающей фабрики (аналогия со случаем в Судане 1976 года). Эпидемия началась еще зимой в окрестностях города и распространялась вначале медленно, но когда больные были перевезены в Киквит, город с 600-тысячным населением, то ввиду плохого снабжения больницы шприцами и неполного соблюдения санитарных правил инфекция начала распространяться с ужасающей быстротой. Эксперты ВОЗ были извещены и прибыли уже на этой стадии эпидемии. Были приняты жесткие карантинные меры вплоть до оцепления больницы, блокирования города войсками. Правительства многих стран на этот период прекратили все транспортные сообщения с Заиром. Всего за время эпидемии заболели 316 человек, из которых умерли 245 (в это число включены и 90 умерших сотрудников медперсонала). В 1995-1996 годах произошли несколько вспышек заболевания недалеко от местечка Бове в Габоне. Первичное заражение было вызвано употреблением жителями одной из деревень мяса больной обезьяны. Из 60 заболевших 45 умерли.
В ноябре 1996 года случай инфекции вирусом Эбола был обнаружен в Южно-Африканской Республике у врача, вернувшегося из Габона и принимавшего участие в лечении больных. От него заразилась медсестра больницы. Врач выздоровел, медсестра умерла.
Со дня открытия вируса Эбола зарегистрировано около 1850 случаев заболевания, включая 1200 случаев смерти.
Патогенез. Воротами инфекции являются слизистые оболочки респираторного тракта и микротравмы кожи. На месте ворот инфекции видимых изменений не развивается. Характерна быстрая генерализация инфекции с развитием общей интоксикации и тромбогеморрагического синдрома. При обследовании населения в эндемичных районах у 7% обнаружены антитела к вирусу Эбола, что позволяет допустить возможность легкого и даже бессимптомного течения инфекции, которые остаются не выявленными.
Передача инфекции:
· Вирус Эбола передается при прямом контакте с кровью, выделениями, органами или другими жидкостями организма инфицированного человека.
· Погребальные обряды, при которых присутствующие на похоронах люди имеют прямой контакт с телом умершего, могут играть значительную роль в передаче вируса Эбола.
· В Кот-д'Ивуаре, Республике Конго и Габоне документально подтверждены случаи инфицирования людей вирусом Эбола в результате обращения с инфицированными шимпанзе, гориллами и лесными антилопами, как мертвыми, так и живыми. Получены также сообщения о передаче штамма Эбола Рестон при обращении с обезьянами циномолгус.
Работники здравоохранения часто инфицируются вирусом Эбола во время обращения с пациентами в результате тесных контактов при отсутствии соответствующих мер инфекционного контроля и надлежащих барьерных методов ухода
Симптомы и течение. Инкубационный период продолжается от 4 до 6 дней. В клинической симптоматике лихорадка Эбола сходна с лихорадкой Марбург. Различная тяжесть болезни и частота летальных исходов при эпидемических вспышках в различных регионах связана с биологическими и антигенными различиями выделенных штаммов вируса. Заболевание начинается остро, больных беспокоит сильная головная боль, боли в мышцах, понос, боли в животе. Несколько позднее появляется сухой кашель и колющие боли в грудной клетке, развиваются признаки дегидратации. На 5-7-й день болезни появляется макулопапулезная сыпь, после исчезновения которой отмечается шелушение кожи. Геморрагический синдром проявляется в виде носовых кровотечений, кровавой рвоте, маточных кровотечений, у беременных наступает выкидыш. При исследовании крови отмечается нейтрофильный лейкоцитоз, тромбоцитопения, анемия. Смерть наступает обычно на 2-й неделе болезни на фоне кровотечений и шока.
Терапия и вакцины:
· В тяжелых случаях заболевания требуется интенсивная заместительная терапия, так как пациенты часто страдают от обезвоживания и нуждаются во внутривенных вливаниях или пероральной регидратации с помощью растворов, содержащих электролиты.
· Специального лечения геморрагической лихорадки Эбола или вакцины против нее до сих пор не имеется. Ведется тестирование ряда вакцин-кандидатов, но до появления на рынке какой-либо вакцины может пройти несколько лет. Получены обнадеживающие результаты на ранних стадиях лабораторных испытаний новой лекарственной терапии, дальнейшие исследования которой ведутся в настоящее время. Однако на это также уйдет несколько лет.
· Экспериментальные исследования на животных с использованием гипериммунных сывороток не продемонстрировали какой-либо защиты от этой болезни.
Cдерживание распространения
· Пациенты с подозрением на лихорадку Эбола должны быть изолированы от других пациентов, а по отношению к ним должны применяться строгие барьерные методы ухода.
· Очень важно отслеживать и вести наблюдение за людьми, которые могли подвергаться воздействию вируса Эбола во время тесных контактов с больными людьми.
· Весь персонал больниц должен быть осведомлен об особенностях этой болезни и путях передачи инфекции. Особое внимание должно быть уделено обеспечению строгих барьерных методов ухода при проведении таких инвазивных процедур, как установка капельниц и обращение с кровью, выделениями, катетерами и аспираторами. Работники больниц должны иметь индивидуальные халаты, перчатки, маски и защитные очки. Защитное оборудование многоразового пользования должно быть надлежащим образом продезинфицировано перед его последующим использованием.
· Инфекция может также распространяться через контакты с загрязненной одеждой или постельным бельем пациента, больного лихорадкой Эбола. Поэтому перед обращением с этими предметами необходимо провести их дезинфекцию.
· Общины, охваченные лихорадкой Эбола, должны прилагать усилия для надлежащего информирования своего населения, как в отношении особенностей самой болезни, так и о необходимости принятия мер по сдерживанию вспышки болезни, включая погребение умерших людей. Люди, умершие от лихорадки Эбола, должны быть незамедлительно и безопасно погребены.