Макаков-резусов признали адекватной моделью для исследования COVID-19

Ученые смоделировали инфекцию SARS-CoV-2 на трех видах приматов. У макаков-резусов вирус вызывает системное воспалительное заболевание, пневмонию средней степени и выраженный иммунный ответ. У павианов патологические изменения были сильнее, а у игрунок инфекция протекала легко. В итоге наиболее удобной моделью COVID-19 признаны макаки-резусы.

Павиан Papio hamadryas — потенциальное животное для моделирования COVID-19 при сопутствующих заболеваниях.

Credit:  Rudolf Ernst | 123rf.com

Для того, чтобы досконально разобраться в механизмах COVID-19 и тестировать лекарства и вакцины, необходимы адекватные модели инфекции на животных. Наиболее перспективным считается моделирование COVID-19 на приматах. Ученые из США сравнили протекание инфекцииSARS-CoV-2 у трех видов приматов: макаков-резусов (Macaca mulatta), павианов (Papio hamadryas) и обыкновенных игрунок (Callithrix jacchus). Работа размещена на сайте препринтов bioRxiv.

Наиболее детально авторы изучили модель инфекции SARS-CoV-2 на макаках-резусах. С этими обезьянами были проведены два эксперимента разной длительности. В первом исследовали острую фазу инфекции в течение трех дней. Четырех макаков заразили вирусом SARS-CoV-2 через глаза, трахею и носовую полость. Биохимический анализ крови выявил у всех животных клинические признаки заболевания: удвоилось содержание С-реактивного белка, что указывает на системное воспаление; снизился уровень сывороточного альбумина и гемоглобина — это индикатор анемии; повысился уровень CO2, что говорит о нарушениях работы легких. Помимо этого, уменьшилось число эритроцитов, ретикулоцитов, лейкоцитов и тромобоцитов. Снизилось общее число и относительная доля нейтрофилов — вероятно, потому, что нейтрофилы рекрутируются в легкие в составе иммунного ответа на вирус. Содержание моноцитов увеличилось, что говорит о вызванном вирусом образовании миелоидных клеток в костном мозге. Значительного повышения температуры и потери веса не наблюдалось. Про какие-либо клинические симптомы, сравнимые с теми, что возникают у людей при COVID-19, ученые не пишут. Вирусная РНК на 1–3 дни после инфицирования содержалась в пробах из носовой полости и глотки всех обезьян.

Аутопсия на третий день после заражения выявила признаки интерстициальной (тканевой) и альвеолярной пневмонии. Пневмония у всех животных сопровождалась инфильтрацией нейтрофилов, макрофагов, лимфоцитов и эозинофилов, в легких появлялись признаки фиброза. Методом флуоресцентного иммуногистохимического анализа исследователи показали наличие вируса в легких, в эпителии верхних дыхательных путей и в миндалинах. Во всех этих тканях обнаружена экспрессия рецептора ACE2, с помощью которого вирус SARS-CoV-2 проникает в клетку. В легких найдены также признаки репликации вируса. Поражение легких на ранней стадии инфекции подтверждалось и томографической картиной.

В бронхоальвеолярной жидкости был повышен уровень провоспалительных цитокинов, в том числе интерферонов типа I и IL-6 — ключевых игроков в развитии «цитокинового шторма», который у человека приводит к острому респираторному дистресс-синдрому.

Во втором эксперименте инфицировали вирусом SARS-CoV-2 шесть молодых и шесть старых макаков-резусов и наблюдали за ними 14–17 дней. Четыре обезьяны составили контрольную группу. Чтобы сравнить заболевание у разных видов приматов, инфицировали также шесть павианов и шесть обыкновенных игрунок.

В острой фазе инфекции не было разницы между показателями молодых и старых обезьян. В течение 14 дней большинство животных потеряли в весе, но при этом температура у них не повышалась. Ученые сочли, что за 14 дней макаки-резусы выздоровели, это сопровождалось значительным снижением содержания вирусной РНК в носовой полости и в бронхоальвеолярной жидкости. Тем не менее, у двух третей животных вирус все же присутствовал в организме, хотя и в низкой концентрации. Гистопатологическое исследование легких на 14–17 дни после инфицирования показало увеличение специфических популяций миелоидных клеток в легких, в особенности это касается макрофагов, нейтрофилов и дендритных клеток.

Судя по результатам КТ, пик пневмонии у макаков приходился на 3–6 день, при этом у старых макак пневмония развивалась в более сильной степени, чем у молодых.

По сравнению с макаками, у павианов были сильнее выражены патологические процессы в легких, степень протекания инфекции варьировала от средней до тяжелой. Как пишут ученые, павианы служат моделью сердечно-сосудистых заболеваний и диабета, поэтому в исследованиях COVID-19 их можно использовать для выяснения роли сопутствующих заболеваний в течении болезни. У игрунок инфекция SARS-CoV-2 протекала в легкой форме. Это выражалось в сниженной вирусной нагрузке и в легкой форме пневмонии.

По результатам работы макаки-резусы были признаны идеальной моделью COVID-19, позволяющей оценить как поражения легких, так и иммунный ответ. То и другое развивалось у макаков довольно быстро, что удобно для исследований. Интересно, что на макаках ученые получили данные об умеренном влиянии возраста на течение инфекции. Они допускают, что у людей основную роль в возрастном ухудшении прогноза может играть не возраст как таковой, а сопутствующие заболевания.

Источник

Dhiraj Kumar Singh, et al. // SARS-CoV-2 infection leads to acute infection with dynamic cellular and inflammatory flux in the lung that varies across nonhuman primate species. // bioRxiv, posted June 05, 2020; DOI: 10.1101/2020.06.05.136481
Добавить в избранное

Вам будет интересно