Вирусы человека в воде - Википедия - Human viruses in water

Вирусы являются основной причиной заболеваний человека, передаваемых через воду и воду. Заболевания, передающиеся через воду, вызываются водой, которая загрязнена мочой человека и животных и фекалиями, содержащими патогенный микроорганизмы. Субъект может заразиться при контакте или употреблении загрязненной воды. Вирусы влияют на все живые организмы, от одноклеточных растений, бактерий и животных до высших форм растений и животных, включая людей. В пределах определенного царства (Plantae, Animalia, Fungi и т. Д.) Локализация вирусов, колонизирующих хозяина, может варьироваться: некоторые вирусы человека, например, ВИЧ, колонизируют только иммунную систему, в то время как вирусы гриппа, с другой стороны, могут колонизировать либо верхние дыхательные пути. тракта или нижних дыхательных путей в зависимости от типа (вирус гриппа человека или вирусы птичьего гриппа соответственно).[1] У разных вирусов могут быть разные пути передачи; например, ВИЧ напрямую переносится зараженными жидкостями организма от инфицированного хозяина в ткань или кровоток нового хозяина, в то время как грипп передается по воздуху и передается при вдыхании зараженного воздуха, содержащего вирусные частицы, новым хозяином. Исследования также показали, что твердая поверхность играет роль в передаче водных вирусов. В экспериментах с использованием фагов E.coli, Qβ, fr, T4 и MS2 подтвердили, что вирусы выживают на твердой поверхности дольше, чем в воде. Благодаря этой адаптации, позволяющей дольше выживать на твердых поверхностях, у вирусов теперь есть более длительные возможности для заражения людей.[2] Кишечные вирусы в первую очередь заражают пищеварительный тракт при приеме пищи и воды, зараженной вирусами фекального происхождения. Некоторые вирусы могут передаваться всеми тремя путями передачи.

Водная вирусология началась около полувека назад, когда ученые попытались обнаружить полиомиелит вирус в пробах воды.[3] С тех пор другие патогенные вирусы, вызывающие гастроэнтерит, гепатит и многие другие штаммы вирусов, заменили энтеровирусы в качестве основной цели обнаружения в водной среде.[3]

История

Основные вспышки

Водная вирусология родилась после того, как крупная вспышка гепатита, передаваемого через воду, была подтверждена в Нью-Дели в период с декабря 1955 года по январь 1956 года.[4]

Вирусы могут вызвать массовую человеческую смертность. Вирус оспы до 1967 года убивало от 10 до 15 миллионов человек в год.[3] Оспа была окончательно ликвидирована в 1977 году путем исчезновения вируса путем вакцинации, а воздействие вирусов, таких как грипп, полиомиелит и корь, в основном контролируется вакцинацией.[4]

Несмотря на успехи в вакцинации и профилактике вирусных заболеваний, по оценкам, в 1980-х годах ребенок умирал примерно каждые шесть секунд от диареи, подтвержденной ВОЗ.[нужна цитата ] Многие случаи гепатита А и / или Е, оба из которых являются кишечными вирусами, обычно передаются через пищу и воду. К крайним примерам относится вспышка 300 000 случаев гепатита А и 25 000 случаев гастроэнтерита в Шанхае в 1988 году, вызванная моллюсками, выловленными в устье, загрязненном сточными водами.[5] В 1991 г. вспышка гепатита Е в Канпуре, охватившая 79 000 человек, была связана с употреблением загрязненной воды.[3]

В результате недавней вспышки гепатита Е в Южном Судане погибло 88 человек. Организация Medecins Sans Frontieres (MSF) заявила, что вылечила почти 4000 пациентов с момента выявления вспышки в Южном Судане в июле 2012 года. Гепатит E, который вызывает инфекции печени и, как полагали, распространяется через питьевую воду, загрязненную фекалиями.[6] Еще совсем недавно, в 2014 году, еще одна вспышка гепатита Е произошла в лагере беженцев на юге Судана, расположенном в Эфиопии. Вспышка, начавшаяся в апреле 2014 года и завершившаяся в январе 2015 года, унесла жизни 21 человека.[7]

Загрязненная сточными водами вода содержит множество вирусов, сообщается о более чем сотне их видов, которые могут приводить к заболеваниям, поражающим людей. Например, гепатит, гастроэнтерит, менингит, высокая температура, сыпь, и конъюнктивит все могут передаваться через загрязненную воду. В воде обнаруживается больше вирусов благодаря новым методам обнаружения и характеристики, хотя только некоторые из этих вирусов являются патогенами человека.[4]

Ротавирус, пример водяных вирусов человека
СемьяРодРазновидностьРаспространенное имяВызванное заболеванием
АденовирусМастаденовирусМастаденовирус человека от A до GаденовирусАденовирусная инфекция, фарингит, конъюнктивит, лихорадка
АстровирусМамастровирусЧеловеческий астровирусастровирусГастроэнтерит, диарея
КалицивирусНоровирусNorwalk вирусноровирус, зимняя рвотаГастроэнтерит, лихорадка
CoronaviridaeCoronavirinaeSARS коронавирусSARS-CoV[нужна цитата ]ОРВИ, гастроэнтерит, респираторное заболевание
CoronaviridaeТоровирусЧеловеческий торовирусторовирусГастроэнтерит
HepeviridaeОртогепевирусОртогепевирус АВирус гепатита Е, HEVГепатит E
ПикорнавирусЭнтеровирусЭнтеровирус АКоксаки вирусЗаболевания рук, ног и рта, паралич, менингит, лихорадка, респираторные заболевания, миокардит, пороки сердца
ПикорнавирусЭнтеровирусЭнтеровирус BэховирусМенингит, лихорадка, респираторные заболевания, сыпь, гастроэнтерит
ПикорнавирусЭнтеровирусЭнтеровирус CполиовирусПолиомиелит
ПикорнавирусГепатовирусГепатовирус Авирус гепатита А, HAVГепатит А
PolyomaviridaeПолиомавирусJC вирусJC вирусПрогрессирующая мультифокальная лейкоэнцефалопатия
РеовирусРотавирусРотавирус A, B и CротавирусГастроэнтерит

Выживание вируса в воде

Вирусы нуждаются в подходящей среде для выживания. Существует множество характеристик, которые контролируют выживание вирусов в воде, таких как температура, свет, pH, соленость, органические вещества, взвешенные твердые частицы или отложения и границы раздела воздух-вода.

Температура

Температура имеет наибольшее влияние на выживание вируса в воде, поскольку более низкие температуры являются ключом к более длительному выживанию вируса. Например, в статье, опубликованной в 2018 году, отмечалось, что для уменьшения количества некоторых вирусов, включая полиовирус и эховирус, требуется один год на единицу 5log при температуре 4°C, тогда как для получения такого же результата требуется всего неделя при температуре 37 ° C.°C (температура тела человека). Скорость денатурации белка, нуклеиновой кислоты и химических реакций, разрушающих вирусный капсид, увеличивается при более высоких температурах, поэтому вирусы лучше всего выживают при низких температурах. Гепатит А, аденовирусы и парвовирусы имеют самую высокую выживаемость при низких температурах среди кишечных вирусов.[3][8]

Свет

Ультрафиолетовый свет (УФ) - это свет солнечного света, который может инактивировать вирусы, вызывая перекрестное связывание нуклеотидов в вирусном геноме. Многие вирусы в воде уничтожаются при наличии солнечного света. Сочетание более высоких температур и большего количества ультрафиолетового излучения в летнее время соответствует более короткой выживаемости вирусов летом по сравнению с зимой. Вирусы с двухцепочечной ДНК, такие как аденовирусы, более устойчивы к инактивации УФ-светом, чем энтеровирусы, потому что они могут использовать свою хозяйскую клетку для восстановления повреждений, вызванных УФ-светом.[3]

Видимый свет также может влиять на выживаемость вируса в результате процесса, называемого фотодинамической инактивацией, но продолжительность и интенсивность светового воздействия могут изменить скорость инактивации.[3]

pH

PH большей части природной воды составляет 5–9. Кишечные вирусы в этих условиях устойчивы. С другой стороны, многие энтеровирусы более стабильны при pH 3–5, чем при pH 9 и 12. Энтеровирусы могут выжить при pH 11–11,5 и 1–2, но только в течение коротких периодов времени. Аденовирусы и ротавирусы чувствительны к pH 10 или выше и приводят к инактивации.[3]

Соли и металлы:

В целом вирусы не выживают в областях с высокой концентрацией соли. Таким образом, вирусы могут жить дольше в пресноводной среде обитания, чем в водоемах с высокой концентрацией соли. Также известно, что некоторые тяжелые металлы токсичны для вирусов. [9]


Интерфейс.                                                                         

Некоторые типы колифагов (разновидность бактериофагов) неактивны на границе раздела воздух-вода-твердое тело. Это происходит из-за раскрытия белкового капсида вирусов (который является важным компонентом для заражения хозяина). Усиление этого эффекта наблюдается при увеличении ионной силы раствора.[4]

Агрегация

Агрегация - один из самых известных методов выживания вирусов. В жидкой среде вирусы склонны образовывать скопление (агрегацию). Эта агрегация приводит к снижению скорости инактивации вируса, что быстро показывает, что вирусные частицы, которые не агрегируются, легче уничтожаются. Также было доказано, что агрегация может образовываться спонтанно или в результате зародышеобразования на частицах воды.[8]

Удаление вирусов из воды

Вода, предназначенная для питья, должна пройти определенную обработку, чтобы снизить концентрацию патогенных вирусов и бактерий. Поскольку плотность населения увеличилась, частота загрязнения воды сточными водами также увеличилась, таким образом, риск заражения людей патогенными вирусами увеличится, если не будут приняты меры предосторожности.[3]

Научные исследования показывают, что наиболее распространенными обнаруженными вирусами являются калицивирусы, астровирусы и кишечные вирусы. Лаборатории все еще ищут улучшенные методы обнаружения этих патогенных вирусов. Уменьшение количества вирусов в питьевой воде достигается за счет различных обработок, которые обычно являются частью систем очистки питьевой воды в развитых странах.[3][10]

Очистка воды поверхностной воды (воды из озер, рек или водохранилищ) обычно используют четыре стадии очистки: коагуляцию и флокуляцию, осаждение, фильтрацию и дезинфекцию. Первые три этапа удаляют в основном грязь и более крупные частицы, хотя фильтрация действительно снижает количество вирусов и бактерий в воде, количество патогенов, присутствующих после фильтрации, все еще считается слишком высоким для питьевой воды. Очистка воды из подземных водоносных горизонтов, называемых грунтовыми водами, может пропускать некоторые из этих этапов, поскольку в грунтовых водах обычно меньше загрязняющих веществ, чем в поверхностных водах. Последний шаг, дезинфекция, в первую очередь отвечает за сокращение патогенных вирусов до безопасных уровней во всех источниках питьевой воды. Наиболее распространенными дезинфицирующими средствами являются хлор и хлорамин. Озон и УФ-свет также можно использовать для обработки больших объемов воды с целью удаления патогенов.[10]

В статье, опубликованной в 2010 году, было определено, что наночастицы серебра могут значительно инактивировать активность некоторых водных вирусов. Когда 5,4 мл наночастиц серебра были добавлены к водному вирусу, его активность снизилась на 4log.[11]

Профилактика водных вирусов

Качество питьевой воды обеспечивается с помощью планов обеспечения безопасности воды, которые обеспечивают безопасное удаление человеческих отходов, чтобы источники питьевой воды не были загрязнены. Улучшение водоснабжения, санитарии, гигиены и управления нашими водными ресурсами могло бы предотвратить десять процентов от общего числа болезней в мире.[12]

Половина больничных коек в мире связана с отсутствием чистой питьевой воды. Небезопасная вода является причиной 88% случаев диареи в мире и 90% случаев смерти от диарейных заболеваний у детей в возрасте до пяти лет. Большинство этих смертей происходит в развивающихся странах из-за бедности и высокой стоимости безопасной воды.[12] В статье, опубликованной в 2003 г. CDC, сделан вывод о том, что смерть детей (младше пяти лет), вызванная ротавирусом, в глобальном масштабе колеблется от 352 000 до 592 000 человек.[13]

Приблизительно 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к улучшенной воде, а 2,4 миллиарда человек не имеют доступа к средствам санитарии. Эта ситуация приводит к 2 миллионам предотвратимых смертей ежегодно.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Грипп: взгляд на клеточную специфичность вирусов человека и птичьих». ScienceDaily. 10 октября 2007 г.. Получено 10 мая 2020.
  2. ^ Сакода А., Сакаи Ю., Хаякава К., Судзуки М. (1 января 1997 г.). «Адсорбция вирусов в водной среде на твердые поверхности». Водные науки и технологии. Адсорбция в водной среде и процессы очистки. 35 (7): 107–114. Дои:10.1016 / S0273-1223 (97) 00120-0. ISSN  0273-1223. Получено 10 мая 2020.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я j Босх, Альберт, изд. (2007). Вирусы человека в воде. Амстердам: Эльзевир. ISBN  9780080553276.
  4. ^ а б c d Bosch A (сентябрь 1998 г.). «Кишечные вирусы человека в водной среде: мини-обзор». Int Microbiol. 1 (3): 191–196. Дои:10.3201 / eid0905.020562. ЧВК  2972763. PMID  12737740. Получено 7 сентября 2020.
  5. ^ Potasman I, Paz A, Odeh M (15 октября 2002 г.). «Инфекционные вспышки, связанные с потреблением двустворчатых моллюсков: мировая перспектива». Clin Infect Dis. 35 (8): 921–928. Дои:10.1086/342330. PMID  12355378.
  6. ^ Holland H (2 февраля 2013 г.). «В Южном Судане от вспышки гепатита погибло 88 человек: агентство помощи». Рейтер. Получено 6 мая 2013.
  7. ^ «Заметки с мест: вспышка гепатита Е среди беженцев из Южного Судана - Гамбелла, Эфиопия, апрель 2014 г. - январь 2015 г.». CDC. Получено 10 мая 2020.
  8. ^ а б Пинон А, Виалетте М (2018). «Выживание вирусов в воде». Интервирология. 61 (5): 214–222. Дои:10.1159/000484899. PMID  29316545. Получено 10 мая 2020.
  9. ^ Босх, Альберт (2007). Вирусы человека в воде: перспективы медицинской вирусологии. Электронная книга ProQuest Central: Elsevier Science & Technology. п. 94. ISBN  9780444521576.
  10. ^ а б "Очистка воды". Центры по контролю и профилактике заболеваний США. Получено 24 мая 2013.
  11. ^ Барт Де, Де Гуссем (2010). «Инактивация вирусов в воде биогенным серебром: инновационный и экологически безопасный метод дезинфекции». ebscohost. Получено 29 апреля 2020.
  12. ^ а б "Факты о воде: болезнь". водная организация. Архивировано из оригинал 30 апреля 2013 г.. Получено 6 мая 2013.
  13. ^ Парашар У.Д., Хаммельман Э.Г., Брези Дж.С., Миллер М.А., Гласс Р.И. (май 2003 г.). «Заболевания и смертность детей от ротавирусной инфекции в мире». Emerg Infect Dis. 9 (5): 565–572. Дои:10.3201 / eid0905.020562. ЧВК  2972763. PMID  12737740.
  14. ^ «Достижение цели ЦРТ в области питьевой воды и санитарии: городские и сельские проблемы десятилетия» (PDF). Всемирная организация здоровья. ВОЗ. 2006 г.. Получено 6 мая 2013.