Клинические симптомы/признаки у хомяков при экспериментальном заражении вирусом SARS-CoV-2 (Coronaviridae: Betacoronavirus)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В начале декабря 2019 г. человечество столкнулось с новой проблемой, вызванной коронавирусом. В срединной китайской провинции Хубэй стали развиваться эпидемические события, способные вызывать у людей тяжелые первичные вирусные пневмонии. Изолированный этиологический агент был идентифицирован как представитель Coronaviridae. Глобальная пандемия, связанная с коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2-го типа (Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2), стала вызовом для человечества.

Цель работы. В настоящей работе оценивали репликативную способность и патогенез вируса SARS-CoV-2 у хомяков.

Материалы и методы. В эксперименте были использованы сирийские хомяки (n=16) рандомно разделенные на две группы. Первую группу заражали интраназально, вирусом SARS-CoV-2, штамм SARS-CoV-2/human/KAZ/KZ_Almaty/2020, депонированном в GenBank под номером MZ379258.1. Вторая группа осталась контрольной. В течение 14 суток наблюдали за клиническими проявлениями болезни у хомяков. Отбирали пробы на 3, 5, 7, 9, 12, 14-е сутки. Отобранные пробы проверяли на вирусовыделение в культуре клеток, проводили гистологическое исследование и анализ вирусной РНК в ПЦР РВ.

Результаты. Изоляты SARS-CoV-2 показали эффективную репликацию в легких хомяков, вызывая патологические поражения легких при интраназальном заражении. Клинические проявления болезни у хомяков при заражении SARS-CoV-2 характеризовались снижением температуры и массы тела, увлажнением и взъерошенностью шерсти, частым поглаживанием носового зеркала. Кроме того, в группе зараженных животных интраназально при вирусовыделении в культуре клеток из назальных, оральных смывов и легких были обнаружены вирусы с высокими титрами. Также по результатам патологоанатомического вскрытия были замечены патологические изменения в легких. Установлена передача вируса воздушно-капельным путем при совместном содержании здорового хомяка с группой животных, зараженных интраназальным методом.

Заключение. Результаты проведенной работы показывают, что модель сирийского хомяка может быть полезна при изучении патогенеза SARS-CoV-2, а также для тестирования вакцин-кандидатов против острого респираторного синдрома 2-го типа.

Об авторах

Молдир Сержанкызы Туысканова

РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК; НАО «Казахский национальный университет имени Аль-Фараби»

Email: monica_94@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-6565-082X

магистр педагогических наук по специальности биология, младший научный сотрудник РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК, пгт. Гвардейский, Казахстан; Казахский национальный университет имени Аль-Фараби, Алматы, Казахстан

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский; 050040, г. Алматы

Куандык Даулетбаевич Жугунисов

РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК

Email: kuandyk_83@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4238-5116

PhD, заведующий лабораторией «Коллекция микроорганизмов» РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК, пгт. Гвардейский, Казахстан

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Mehmet Ozaslan

Газиантепский университет

Email: ozaslanmd@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-9380-4902

профессор, преподаватель Газиантепского университета, кафедра биологии

Турция, 27310, г. Газиантеп

Балжан Шайзадаевна Мырзахметова

РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК

Email: balzhan.msh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4141-7174

канд. ветеринар. наук, заведующая лабораторией «Особо опасные инфекционные заболевания» РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК, пгт. Гвардейский, Казахстан

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Леспек Бекболатович Кутумбетов

РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК

Автор, ответственный за переписку.
Email: lespek.k@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8481-0673

профессор, главный научный сотрудник РГП «Научный исследовательский институт проблем биологической безопасности» КН МЗ РК, пгт. Гвардейский, Казахстан

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Список литературы

  1. Schalk A.F., Hawn M.C. An apparently new respiratory disease of baby chicks. J. Am. Vet. Med. Assoc. 1931; 78: 413–23.
  2. Almeida J.D., Berry D.M., Cunningham C.H., Hamre D., Hofstad M.S., Mallucci L., et al. Virology: Coronaviruses. Nature. 1968; 220: 650. https://doi.org/10.1038/220650b0
  3. Львов Д.К., ред. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. Руководство по вирусологии. М.: МИА; 2013. https://elibrary.ru/tlzmhf
  4. Чучалин А.Г. Тяжелый острый респираторный синдром. Терапевтический архив. 2004; 76(3): 5–11. https://elibrary.ru/ojztgl
  5. Щелканов М.Ю., Колобухина Л.В., Львов Д.К. Коронавирусы человека (Nidovirales, Coronaviridae): возросший уровень эпидемической опасности. Лечащий врач. 2013; (10): 49–54. https://elibrary.ru/takhvr
  6. WHO. Summary of probable SARS cases with onset of illness from 1 November 2002 to 31 July 2003 (based on data as of the 31 December 2003). Available at: https://www.who.int/publications/m/item/summary-of-probable-sars-cases-with-onset-of-illness-from-1-november-2002-to-31-july-2003
  7. Li W., Shi Z., Yu M., Ren W., Smith C., Epstein J.H., et al. Bats are natural reservoirs of SARS-like coronaviruses. Science. 2005; 310(5748): 676–9. https://doi.org/10.1126/science.1118391
  8. Menachery V.D., Yount B.L. Jr, Debbink K., Agnihothram S., Gralinski L.E., Plante J.A., et al. A SARS-like cluster of circulating bat coro- naviruses shows potential for human emergence. Nat. Med. 2015; 21(12): 1508–13. https://doi.org/10.1038/nm.3985
  9. Щелканов М.Ю., Попова А.Ю., Дедков В.Г., Акимкин В.Г., Малеев В.В. История изучения и современная классификация коронавирусов (Nidovirales: Coronaviridae). Инфекция и иммунитет. 2020; 10(2): 221–46. https://doi.org/10.15789/2220-7619-HOI-1412 https://elibrary.ru/kziwrq
  10. Чучалин А.Г., ред. Пульмонология: национальное руководство. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2016.
  11. Ryu S., Chun B.C. An interim review of the epidemiological characteristics of 2019 novel coronavirus. Epidemiol. Health. 2020; 42: e2020006. https://doi.org/10.4178/epih.e2020006
  12. Wu F., Zhao S., Yu B., Chen Y.M., Wang W., Song Z.G., et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature. 2020; 579(7798): 265–9. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2008-3
  13. Gorbalenya A.E., Baker S.C., Baric R.S., de Groot R.J., Drosten C., Gulyaeva A.A., et al. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: the species and its viruses – a statement of the Coronavirus Study Group. bioRxiv. 2020. Preprint. https://doi.org/10.1101/2020.02.07.937862
  14. Li Q., Guan X., Wu P., Wang X., Zhou L., Tong Y., et al. Early transmission dynamics in Wuhan, China, of novel coronavirus-infected pneumonia. N. Engl. J. Med. 2020; 382(13): 1199–207. https://doi.org/10.1056/nejmoa2001316
  15. Wu Z., McGoogan J.M. Characteristics of and important lessons from the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: summary of a report of 72314 CASES FROM the Chinese Center for Disease Control and Prevention. JAMA. 2020; 323(13): 1239–42. https://doi.org/10.1001/jama.2020.2648
  16. Wu J.T., Leung K., Bushman M., Kishore N., Niehus R., de Salazar P.M., et al. Estimating clinical severity of COVID-19 from the transmission dynamics in Wuhan, China. Nat. Med. 2020; 26(4): 506–10. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0822-7
  17. WHO. COVID-19 vaccine tracker and landscape. Available at: https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines
  18. Sia S.F., Yan L.M., Chin A.W.H., Fung K., Choy K.T., Wong A.Y.L., et al. Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters. Nature. 2020; 583(7818): 834–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2342-5
  19. Bolles M., Deming D., Long K., Agnihothram S., Whitmore A., Ferris M., et al. A double-inactivated severe acute respiratory syndrome coronavirus vaccine provides incomplete protection in mice and induces increased eosinophilic proinflammatory pulmonary response upon challenge. J. Virol. 2011; 85(23): 12201–15. https://doi.org/10.1128/jvi.06048-11
  20. Roberts A., Lamirande E.W., Vogel L., Jackson J.P., Paddock C.D., Guarner J., et al. Animal models and vaccines for SARS-CoV infection. Virus Res. 2008; 133(1): 20–32. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2007.03.025
  21. Roberts A., Vogel L., Guarner J., Hayes N., Murphy B., Zaki S., et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus infection of golden Syrian hamsters. J. Virol. 2005; 79(1): 503–11. https://doi.org/10.1128/jvi.79.1.503-511.2005
  22. Касенов М.М., Орынбаев М.Б., Закарья К., Керимбаев А.А., Жугунисов К.Д., Султанкулова К.Т. и др. Штамм «SARS-CoV-2/KZ_Almaty/04.2020» вируса коронавирусной инфекции COVID-19, используемый для приготовления средств специфической профилактики, лабораторной диагностики и оценки эффективности биологической защиты вакцин против коронавирусной инфекции COVID-19. Патент РК № 34762; 2020.
  23. Белозерцева И.В., Блинов Д.В., Красильщикова М.С., ред. Руководство по содержанию и использованию лабораторных животных. СПб.; 2014.
  24. Боль Б.К. Патологоанатомическое вскрытие сельскохозяйственных животных. М.: Сельхозгиз; 1950.
  25. Gretebeck L.M., Subbarao K. Animal models for SARS and MERS coronaviruses. Curr. Opin. Virol. 2015; 13: 123–9. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2015.06.009
  26. Fehr A.R., Perlman S. Coronaviruses: an overview of their replication and pathogenesis. Methods Mol. Biol. 2015; 1282: 1–23. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2438-7_1
  27. Lau S.K.P., Lau C.C.Y., Chan K.H., Li C.P.Y., Chen H., Jin D.Y., et al. Delayed induction of proinflammatory cytokines and suppression of innate antiviral response by the novel Middle East respiratory syndrome coronavirus: implications for pathogenesis and treatment. J. Gen. Virol. 2013; 94(Pt. 12): 2679–90. https://doi.org/10.1099/vir.0.055533-0
  28. Chu H., Chan J.F., Yuen T.T., Shuai H., Yuan S., Wang Y., et al. Comparative tropism, replication kinetics, and cell damage profiling of SARS-CoV-2 and SARS-CoV with implications for clinical manifestations, transmissibility, and laboratory studies of COVID-19: an observational study. Lancet Microbe. 2020; 1(1): e14–23. https://doi.org/10.1016/s2666-5247(20)30004-5
  29. Chan J.F., Zhang A.J., Yuan S., Poon V.K., Chan C.C., Lee A.C., et al. Simulation of the clinical and pathological manifestations of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in golden Syrian hamster model: implications for disease pathogenesis and transmissibility. Clin. Infect. Dis. 2020; 71(9): 2428–46. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa325
  30. Galván Casas C., Català A., Carretero Hernández G., Rodríguez-Jiménez P., Fernández-Nieto D., Rodríguez-Villa Lario A., et al. Classification of the cutaneous manifestations of COVID-19: a rapid prospective nationwide consensus study in Spain with 375 cases. Br. J. Dermatol. 2020; 183(1): 71–7. https://doi.org/10.1111/bjd.19163

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Параметры термометрии и измерения массы тела зараженных интраназально животных. а – результаты измерения температуры тела хомяков, зараженных интраназально: max t °C, min t °C – максимальный и минимальный предел нормальной температуры тела; «х» – на 3-и сутки пал один хомяк, зараженный интраназальным методом; ** – для установления инфицированностью вирусом один хомяк из контрольной группы перемещен в группу зараженных животных вместо павшего хомяка; б – результаты измерения живой массы тела хомяков.

Скачать (653KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Парафиновые срезы легких хомяка. Патогистологическая картина легкого на 3-и сутки после заражения вирусом SARS-CoV-2. а – микрорисунок легкого с диффузным повреждением альвеол, эмфиземами вблизи плевры и незначительным количеством нормально функционирующих альвеол; б – очаговое скопление микроорганизмов (указано стрелкой) с контактирующими единичными нейтрофилами. Окраска гематоксилином и эозином. ОК. ×10, об. ×4 (а); ОК. ×10, об. ×100 (под иммерсионной системой) (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Парафиновые срезы легких хомяка. Патогистологическая картина легкого на 7-е сутки после заражения вирусом SARS-CoV-2. а – гиперемия, стаз и геморрагический некроз в сосудах и бронхиолах паренхимы органа; б – микрокартина восстановления дыхательной мембраны, гиперемия и вазодилатация капилляров, инфильтрация воспалительными клетками. Окраска гематоксилином и эозином. ОК. ×10, об. ×10 (а); ОК. ×10, об. ×40 (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Парафиновые срезы легких хомяка. Патогистологическая картина легкого на 14-е сутки после заражения вирусов SARS-CoV-2. а – заметное увеличение восстанавливающихся зон паренхимы легкого; б – бронхиола в состоянии восстановления с внутренним содержанием эритроцитов, микротромбы, геморрагический некроз и диффузная инфильтрация лимфоидной ткани. Окраска гематоксилином и эозином. ОК. ×10, об. ×4 (а); ОК. ×10, об. ×40 (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Парафиновые срезы легких хомяка. Патогистологическая картина легкого хомяка контрольной группы. а – на 7-е сутки после начала опыта; б – на 14-е сутки после начала опыта. Окраска гематоксилином и эозином. ОК. ×10, об. ×4 (а); ОК. ×10, об. ×40 (в).

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Результаты ПЦР-исследований клинических и патологических материалов, выделенных от хомяков контрольной группы и животных, зараженных вирусом SARS-CоV-2. а – назальные смывы; б – оральные смывы; в – ткани легких.

Скачать (613KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Вирусовыделение из клинических и патологических материалов от хомяков, зараженных разными методами вирусом SARS-CoV-2. а – назальные смывы; б – оральные смывы; в – ткани легких.

Скачать (361KB)
Метаданные

© Туысканова М.С., Жугунисов К.Д., Ozaslan M., Мырзахметова Б.Ш., Кутумбетов Л.Б., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».