Židak, H.¹* , V. Stevanović², Lj. Barbić²
¹Helena Židak, dr. med. vet., ²doc. dr. sc. Vladimir Stevanović, prof. dr. sc. Ljubo Barbić, Zavod za mikrobiologiju i zarazne bolesti s klinikom, Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu; *e-adresa: helena.zidak@outlook.com
SažetakAbstractUvodKoronavirusiPotencijalno životinjsko podrijetlo i međudomaćin SARS-CoV-2Prirodne infekcije životinjaPokusne infekcije u životinjaZaključakLiteratura
Sažetak
P rvi slučajevi oboljenja ljudi od bolesti COVID-19 zabilježeni su u prosincu 2019. u Kini, otkud se iznimnom brzinom proširila po cijelom svijetu. Ovu, treću po redu emergentnu koronavirusnu infekciju, uzrokovao je novi SARS-CoV-2 virus, koji u pojedinih oboljelih osoba uzrokuje teški akutni respiratorni sindrom. Dosadašnjim je istraživanjima otkriveno moguće životinjsko podrijetlo SARS- CoV-2, pri čemu se zasad šišmiši smatraju njegovim prirodnim rezervoarima, a malajski ljuskavci međudomaćinima. Dok su, radi boljeg razumijevanja i uspješnije kontrole širenja bolesti COVID-19, provedene pokusne infekcije domaćih i divljih životinja, u nekih su vrsta dokazane i u prirodnim uvjetima. Prirodne infekcije zabilježene su u pasa, mačaka, tigrova, lavova i krznaša iz porodice kuna, koji su bili u kontaktu sa SARS-CoV-2 pozitivnim osobama. Obrnuti prijenos uzročnika, sa zaraženih životinja na ljude, dosad je jedino zabilježen na farmama intenzivnog uzgoja američkih vidrica. U svrhu boljeg shvaćanja patogeneze uzročnika ove bolesti te istraživanja lijekova i cjepiva provedene su brojne pokusne infekcije na životinjskim modelima, od kojih su se najprikladnijima pokazali afrički tvorovi, rezus makakiji i hrčci. Cilj ovog rada bio je objediniti najvažnije do sada poznate podatke o potencijalnom podrijetlu SARS-CoV-2, njegovu prijenosu na ljude te dokazanim infekcijama u životinja kao i njihovu značenju u epidemiologiji ove bolesti.
Ključne riječi: COVID-19, infekcija, SARS-CoV-2, koronavirus, životinje, prijenos
Animal role in the COVID-19 pandemic
Židak, H.¹* , V. Stevanović², Lj. Barbić²
T he first cases of human disease from COVID-19 were recorded in December 2019 in China, from where it spread rapidly around the world. COVID-19, the third emerging coronavirus infection in humans, is caused by the new SARS-CoV-2 virus, which can cause a severe acute respiratory syndrome in some infected individuals. Previous research has revealed the possible animal origin of SARS-CoV-2, with bats considered as natural reservoirs and pangolins as intermediate hosts. To better understand COVID-19 and more successfully control the spread, domestic and wild animals have been infected in experimental conditions. On the other hand, in some species, infections have been recorded in field conditions. Natural infections have been reported in dogs, cats, tigers, lions, and minks, who have been in contact with SARS-CoV-2 positive humans. The reverse transmissi- on of the pathogen, from infected animals to humans, has only been recorded on intensive mink farms. To better understand the pathogenesis of this disease’s causative agent, drugs and vaccine trials, some experimental infections were performed on animal models, of which ferrets, rhesus macaques, and hamsters proved to be the most suitable. This article aimed to consolidate known data on the potential origin of SARS-CoV-2, its transmission to humans, infections in animals, and their significance in the epidemiology of COVID-19.
Key words: COVID-19, infection, SARS-CoV-2, coronavirus, animals, transmission
Uvod
Cilj ovoga preglednog rada jest objediniti dosad poznate najvažnije podatke o potencijalnom životinjskom podrijetlu novog koronavirusa (SARS-CoV-2), njegovu prvom prijenosu na ljude, dokazanim infekcijama u životinja te njihovu značenju u epidemiologiji ove bolesti.
Koronavirusi
S-protein ovog uzročnika pomoću domene za vezanje na receptor (Lan i sur., 2020.) veže se na enzim koji pretvara angiotenzin 2 (ACE-2), te na taj način uzrokuje infekciju. ACE-2 receptori jesu mali proteini koji se nalaze na površini različitih tipova stanica u tkivu i organima, uključujući epitel pluća, miokard, krvne žile i probavni trakt (Lam i sur., 2018.). Iznimno je važno poznavati mehanizam ulaska SARS-CoV-2 u organizam jer upravo bi životinje koje posjeduju ACE-2 receptore s mogućnošću vezanja S-proteina mogle biti važna karika u širenju ove bolesti (Lan i sur., 2020.). Prema znanstvenicima, neke od tih životinja jesu malajski ljuskavci (Manis javanica) (Zhang i Holmes, 2020.), čovjekoliki primati (Hominoidea) (Shan i sur., 2020.), kornjače (Testudines), zmije (Serpentes), ribe (Pisces), vodozemci (Amphibia), ptice (Aves) (Chen i sur., 2020.) i hrčci (Cricetinae) (Chan i sur., 2020.), ali i mnogi drugi sisavci.
Potencijalno životinjsko podrijetlo i međudomaćin SARS-CoV-2
Budući da postoji znatan ekološki razdor između šišmiša i ljudi te da je njihov kontakt minimalan, vjeruje se da je za prijenos bolesti potreban međudomaćin, odnosno životinja koja će prenijeti uzročnika sa šišmiša na čovjeka i time omogućiti infekciju. Tako je otkriveno da su azijske cibetke palmašice (Paguma larvata) međudomaćini SARS-CoV, a jednogrbe deve (Camelus dromedarius) MERS-CoV (Ahn i sur., 2020.; Ludwig i Zarbock, 2020.). Pojavom i širenjem virusa SARS-CoV-2, među ostalim nepoznanicama, otvorilo se i pitanje rezervoara virusa kao i mogućeg međudomaćina. Dugogodišnje uzorkovanje populacije šišmiša, izdvajanje različitih sojeva koronavirusa i stvaranje genomske baze podataka omogućilo je znanstvenicima jednostavnu usporedbu genoma koronavirusa šišmiša s genomom novog SARS-CoV-2, čime su ustanovljene znatne sličnosti među njima (Zhang i Holmes, 2020.). Osim toga, provedena su i mnogobrojna istraživanja s ciljem utvrđivanja podrijetla SARS-CoV-2. Flores-Alanis i suradnici (2020.) genskim su tipiziranjem ustanovili kako se dijelovi genoma novog SARS-CoV-2 i SARS-CoV podudaraju u 96 %, a iste su rezultate dobili i Zhou i suradnici (2020.). Ovakvi podaci i spoznaja da su koronavirusi iznimno dobro prilagođeni šišmišima te da u njima ne uzrokuju nikakve patološke promjene (Ludwig i Zarbock, 2020.) upućuju na veliku mogućnost da su upravo šišmiši, jednako kao i za SARS-CoV i MERS-CoV, prirodni rezervoari i novog SARS-CoV-2 (Temmam i sur., 2020.). No do trenutka izrade ovog rada ne postoje konkretni dokazi koji bi upućivali na to da šišmiši izravno prenose SARS-CoV-2 na ljude (Wong i sur., 2020.), pa se pretpostavlja da ulogu međudomaćina ima neka druga životinjska vrsta. U prilog toj pretpostavci idu rezultati provedenih istraživanja koji upućuju na to da bi malajski ljuskavac (Manis javanica) mogao biti međudomaćin virusa SARS-CoV-2 (Boni i sur. 2020.; Liu i sur., 2020). S obzirom na to da su malajski ljuskavci predmet ilegalne trgovine (Volpato i sur., 2020.; Wong i sur., 2020.) i važan dio tradicionalne medicine u Kini (Volpato i sur., 2020.) lako ih je povezati s početkom ove pandemije. Također, prema Zhang i suradnicima (2020.b) genom koronavirusa izdvojenog iz malajskog ljuskavca se 85 – 92 % podudara s genomom SARS-CoV-2, što ga čini njegovim drugim najbližim srodnikom poslije SARS-CoV. Ovaj je rezultat potvrđen i istraživanjem tijekom kojega je provedeno testiranje više od 1000 metagenomskih uzoraka, pri čemu je 70 % malajskih ljuskavaca bilo pozitivno na koronavirus te se genom koronavirusa izdvojenog iz njih 99 % podudarao s genomom koronavirusa izdvojenog iz zaraženih ljudi (Li i sur., 2020.). No zbog nekoliko istraživanja čiji rezultati upućuju na suprotno (Deng i sur., 2020.; Li i sur., 2020.), potrebno je i dalje pratiti koronaviruse malajskih ljuskavaca kao i drugih potencijalnih izvora i prijenosnika te time pridonijeti boljem shvaćanju evolucije SARS-CoV-2 (Wassenaar i sur., 2020.).
Prirodne infekcije životinja
Psi
Prvi slučaj zaraze psa SARS-CoV-2 virusom potvrđen je u Hong Kongu 27. veljače 2020. godine. Radilo se o 17 godina starom pomerancu koji je boravio s vlasnikom pozitivnim na koronavirus (Almendros, 2020.). Dijagnostika uzoraka iz usne i nosne šupljine psa provedena je molekularnom metodom lančane reakcije polimerazom u stvarnom vremenu (real time RT-PCR) i imunološkim testom mikroneutralizacije (MNT), pri čemu su svi nalazi bili slabo pozitivni.
Provedeno je i gensko tipiziranje virusa kojim su ustanovljene znatne sličnosti između genoma koronavirusa izdvojenog iz psa i njegova vlasnika. Pas nije pokazivao nikakve kliničke znakove bolesti. Drugi mogući slučaj prijenosa SARS-CoV-2 s čovjeka na psa zabilježen je također u Hong Kongu, kad je dvogodišnji njemački ovčar, bez simptoma i s pozitivnim vlasnikom, bio pozitivan RT-PCR-om u stvarnom vremenu (Sit i sur., 2020.). U skladu s tim Stevanović i suradnici (2020.) proveli su istraživanje seroprevalencije SARS-CoV-2 u pasa u Hrvatskoj, kako bi ustanovili potencijalnu mogućnost širenja bolesti sa zaraženih pasa na ljude. Od 654 uzoraka pasa, testiranih MNT-om, (0,3 %) su bila pozitivna, a od 172 uzoraka testiranih imunoenzimnim testom (ELISA), (7,6 %) uzoraka bilo je pozitivno. Zaključak Stevanovića i suradnika (2020.) bio je da su infekcije pasa sa SARS-CoV-2 u Hrvatskoj moguće, ali rijetke i da su posljedica izravnog dodira sa zaraženim vlasnikom. Slični rezultati zabilježeni su i u Texasu (Hamer i sur., 2020.), Italiji (Patterson i sur., 2020.) i Francuskoj (Fritz i sur., 2021.). No istraživanje koje su proveli Deng i suradnici (2020.) dalo je drukčije rezultate. Istraživanje je uključilo 487 pasa, među kojima 15 kućnih ljubimaca i 99 lutalica iz grada Wuhan, što znači da su boravili u iznimno kontaminiranom okruženju. Svi su psi testirani serološkim metodama i bili su negativni, uključujući i psa čiji je vlasnik bio SARS-CoV-2 pozitivan. Jednaki su rezultati dobiveni i u istraživanju u Francuskoj (Temmam i sur., 2020.). Iako rezultati većine istraživanja dokazuju mogućnost infekcije pasa koji borave sa SARS-CoV-2 pozitivnim osobama, još uvijek nema dovoljno dokaza koji bi potvrdili da su znatan izvor infekcije za ljude i druge životinje (Almendros, 2020.; Sit i sur., 2020.).
Mačke
Početkom pandemije su, serološkim metodama ELISA i/ili MNT, testirani uzorci 102 mačke u Wuhanu u Kini, pri čemu je njih (14,7 %) imalo specifična protutijela, a tri s najvišim titrom bile su kućni ljubimci SARS-CoV-2 pozitivnih vlasnika (Zhang i sur., 2020.a). Nedugo zatim u Hong Kongu je, RT-PCR-om u stvarnom vremenu, potvrđena prisutnost virusa u klinički zdrave mačke (Csiszar i sur., 2020.). Slični podaci došli su i iz Belgije gdje je SARS-CoV-2 dokazan u izmetu i povraćenom sadržaju mačke koja je pokazivala blage kliničke znakove respiratorne bolesti (Leroy i sur., 2020.). Blage znakove bolesti pokazale su i dvije mačke u New Yorku (Newman i sur., 2020.) i jedna u Španjolskoj (Ruiz-Arrondo i sur., 2020.). Sve su pozitivne mačke boravile sa SARS-CoV-2 pozitivnim vlasnicima. U Hrvatskoj su Stevanović i suradnici (2020.) MNT-om pretražili uzorke 131 mačke, od kojih je samo jedna bila pozitivna, s niskim titrom protutijela.
Mačka je, također, bila kućni ljubimac pozitivnog vlasnika. Suprotno ovim podacima, Deng i suradnici (2020.) u svom istraživanju na 87 mačaka iz Wuhana nisu zabilježili ni jednu serološki pozitivnu životinju. Bez obzira na to što je u laboratorijskim uvjetima pokusnim infekcijama zaista dokazana prijemljivost mačaka na SARS-CoV-2 infekciju (Shi i sur., 2020.) i što je zabilježeno da stvaraju viši titar protutijela od pasa (Bosco-Lauth i sur., 2020.), čini se da u prirodnim uvjetima u Hrvatskoj i Europi to nije čest slučaj (Stevanović i sur., 2020.; Temmam i sur., 2020.). Stevanović i suradnici (2020.) takvu pojavu pripisuju različitu načinu držanja pasa i mačaka u Europi, pri čemu su mačke većinom vani i bez bliskog kontakta s ljudima. Abdel-Moneim i Abdelwhab (2020.) i Shi i suradnici (2020.) ipak vjeruju da su mačke prijemljivije za SARS-CoV-2 infekciju od pasa te da su sposobne prenijeti bolest na druge mačke, ali ne i na ljude.
Tigrovi i lavovi
Prvi slučaj zaraze malajskog tigra (Panthera tigris jacksoni) zabilježen je u Zoološkom vrtu Bronx u New Yorku (Wang i sur., 2020.). Uzorci su uzeti iz nosne šupljine i orofarinksa tigra te testirani RT-PCR-om u stvarnom vremenu, pri čemu su nalazi bili pozitivni na SARS-CoV-2.
Tigar je sve vrijeme pokazivao kliničke znakove respiratorne bolesti, poput suhog kašlja i otežanog disanja. Nedugo zatim su, u istom zoološkom vrtu, još jedan malajski i jedan sibirski tigar (Panthera tigris altaica) te tri afrička lava (Panthera leo krugeri) počeli pokazivati slične kliničke znakove bolesti. Svi tigrovi i lavovi bili su pozitivni na SARS-CoV-2, ali nisu bili ni u kakvom međusobnom kontaktu, pa se smatra da ih je zarazio asimptomatski zaposlenik zoološkog vrta (Leroy i sur., 2020.). Slični slučajevi zabilježeni su i u Knoxu, Tennessee, SAD, gdje su još tri malajska tigra s respiratornim simptomima bili pozitivni na koronavirus, te u Zoološkom vrtu Johannesburg u južnoj Africi, gdje je pozitivna puma (Puma concolor) bila u kontaktu sa SARS-CoV-2 pozitivnim djelatnikom (Anonimus, 2020.).
Krznaši
Prvi slučajevi bolesti COVID-19 među krznašima pojavili su se sredinom travnja 2020., na dvije različite farme u Nizozemskoj. Farme su služile intenzivnom uzgoju američkih vidrica (Neovison vison) i međusobno su bile udaljene 14 kilometara, bez dokaza o epidemiološkoj ili epizootiološkoj povezanosti (Oreshkova i sur., 2020.). Vidrice su pokazivale različite znakove bolesti, od vodenastog iscjetka iz nosa do respiratornog distresa i poremećaja probavnog sustava (Abdel-Moneim i Abdelwhab, 2020.), a zabilježen je i nagli porast mortaliteta, osobito u gravidnih ženki (Enserink, 2020.; Oreshkova i sur., 2020.). Uzeti su obrisci nosnih konha, ždrijela, pluća i rektuma bolesnih vidrica te su, RT-PCR-om u stvarnom vremenu, dobiveni pozitivni nalazi na SARS-CoV-2 (Oreshkova i sur., 2020.).
Budući da je, prije pojave bolesti u životinja, nekolicina radnika na obje farme ili imala dišne simptome ili bila pozitivna na SARS-COV-2, pretpostavlja se da su upravo oni prenijeli zarazu na vidrice (Oreshkova i sur., 2020.). Bolest se brzo proširila i zahvatila velik broj životinja na farmi, pa je provedeno i pretraživanje zraka u objektima sa životinjama. Pretraživanjem je potvrđena prisutnost male količine virusa u zraku, što je upućivalo na mogućnost širenja bolesti prašinom i/ili kapljicama, ali i na zrak kao potencijalan izvor zaraze za djelatnike (Enserink, 2020.; Oreshkova i sur., 2020.). Iz tog je razloga, kako bi se spriječilo daljnje širenje bolesti na ljude, desetak tisuća američkih vidrica eutanazirano (Enserink, 2020.). No bez obzira na poduzete mjere, do listopada 2020. bolest je potvrđena na ukupno 62 farme u Nizozemskoj, a nedugo zatim i na farmama u Danskoj, SAD-u i Španjolskoj, gdje su također radili SARS-CoV-2 pozitivni djelatnici (Opriessnig i Huang, 2020.).
S ciljem određivanja težine javnozdravstvenog problema provedeno je nekoliko epidemioloških istraživanja, uključujući i ono Enserinka (2020.), čiji su rezultati potvrdili mogućnost prijenosa novog SARS-CoV-2 s američkih vidrica na druge vidrice, ali i na ljude. U prilog tomu ide i činjenica da je koronavirus izdvojen iz američkih vidrica genomski srodan SARS-CoV-2 izdvojenom iz ljudi (Sharun i sur., 2020.). Time su američke vidrice postale prva životinjska vrsta izravno opasna za prijenos bolesti COVID-19 na ljude, pa je u nekim državama naređeno obustavljanje intezivnog uzgoja i zatvaranje farmi.
Osim u američkih vidrica ni u jedne druge vrste krznaša nije zabilježena prirodna infekcija virusom SARS-CoV-2.
Pokusne infekcije u životinja
Zaključak
Literatura [… prikaži]