Биологические особенности коронавирусов сельскохозяйственных, домашних животных и птиц: сравнительная оценка характера вызываемых ими патологических процессов (обзор)

Болезни, вызываемые  коронавирусами, могут наносить значительный ущерб сельскому хозяйству, обусловленный высокой (доходящей до 100%) летальностью среди молодняка. Представители семейства Coronaviridae характеризуются тем, что поражают широкий спектр животных и птиц, при этом отмечается выраженное видовое ограничение патогенности. Еще одной особенностью коронавирусов  является  способность поражать  не один, а сразу несколько органов. Также существует четкая зависимость тяжести течения болезни от возраста восприимчивого животного и интенсивности патологических процессов. Так, заболевания, вызываемые  данными вирусами, чаще всего имеют острое течение у новорожденных  животных и молодняка, у взрослых особей они нередко переходят в хроническую и латентную формы. Общее свойство всех болезней, индуцированных коронавирусами, – острое нарушение капиллярного кровообращения в пораженном органе, становящееся основой развития дальнейшего патологического процесса. В предлагаемой  обзорной статье представлена краткая информация об истории открытия и изучения вирусов семейства Coronaviridae, приведена таксономия коронавирусов. В работе рассматривается строение, физико-химические и биологические свойства данных вирусов, изложены особенности их культивирования in vitro, некоторые биохимические аспекты репликации, анализируется процесс размножения  в восприимчивых клетках. Кроме того, обобщены некоторые данные об антигенной структуре и иммуногенности, о наличии родственных антигенов у коронавирусов, поражающих человека, животных и птиц. В статье приводятся данные о значительной роли коронавирусов в патологии сельскохозяйственных животных и подчеркивается их экономическое значение, особенно в условиях промышленного свиноводства и птицеводства.

1. Закстельская Л. Я., Шеболдов А. В. Коронавирусы человека и животных. М.: Медицина; 1977. 224 с.

2. Beach J. R., Schalm O. W. A filterable virus, distinct from that of laryngotracheitis, the cause of a respiratory disease of chicks. Poultry Science. 1936; 15 (3): 199–206. DOI: 10.3382/ps.0150199.

3. Beaudette F. R., Hudson C. B. Cultivation of the virus of infectious bronchitis. J. Am. Vet. Med. Assoc. 1937; 90: 51–60.

4. Berry D. M., Almeida J. D. The morphological and biological effects of various antisera on avian infectious bronchitis virus. J. Gen. Virol. 1968; 3 (1): 97–102. DOI: 10.1099/0022-1317-3-1-97.

5. Gledhill A. W., Andrewes C. H. A hepatitis virus of mice. Br. J. Exp. Pathol. 1951; 32 (6): 559–568. PMID: 14895796. PMCID: PMC2073177.

6. Hamre D., Procknow J. J. A new virus isolated from the human respiratory tract. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1966; 121 (1): 190–193. DOI: 10.3181/00379727-121-30734.

7. Almeida J. D., Tyrrell D. A. The morphology of three previously uncharacterized human respiratory viruses that grow in organ culture. J. Gen. Virol. 1967; 1 (2): 175–178. DOI: 10.1099/0022-1317-1-2-175.

8. Львов Д. К., Альховский С. В., Колобухина Л. В., Бурцева Е. И. Этиология эпидемической вспышки COVID-19 в г. Ухань (провинция Хубэй, Китайская Народная Республика), ассоциированной с вирусом 2019-nCoV (Nidovirales, Coronaviridae, Coronavirinae, Betacoronavirus, подрод Sarbecovirus): уроки эпидемии SARS-CoV. Вопросы вирусологии. 2020; 65 (1): 6–15. DOI: 10.36233/0507-4088-2020-65-1-6-15.

9. Гильмутдинов Р. Я., Галиуллин А. К., Спиридонов Г. Н. Коронавирусные инфекции диких птиц. Ветеринарный врач. 2020; 6: 57–67. DOI: 10.33632/1998-698X.2020-6-57-67.

10. Tyrrell D. A., Bynoe M. L. Cultivation of a novel type of common-cold virus in organ cultures. Br. Med. J. 1965; 1 (5448): 1467–1470. DOI: 10.1136/bmj.1.5448.1467.

11. Holmes K. V. SARS-associated coronavirus. N. Engl. J. Med. 2003; 348 (20): 1948–1951. DOI: 10.1056/NEJMp030078.

12. Bucknall R. A., Kalica A. R., Chanock R. M. Intracellular development and mechanism of hemadsorption of a human coronavirus, OC43. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1972; 139 (3): 811–817. DOI: 10.3181/00379727-139-36243.

13. Hofstad M. S., Adams N., Frey M. L. Studies on a filtrable agent associated with infectious enteritis (bluecomb) of turkeys. Avian Dis. 1969;13 (2): 386–393. PMID: 4978767.

14. Deshmukh D. R., Pomeroy B. S. Physicochemical characterization of a bluecomb coronavirus of turkeys. Am. J. Vet. Res. 1974; 35 (12): 1549–1552. PMID: 4433072.

15. Kaye H. S., Hierholzer J. C., Dowdle W. R. Purification and further characterization of an“IBV-like” virus (coronavirus). Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1970; 135 (2): 457–463. DOI: 10.3181/00379727-135-35074.

16. Fritzsche K. O., Stumpel M. E. M., Toucas L. J. M., Billon I. Vergleichende Untersuchungen über die Pathogenität, die Histopathogenese und das Immunisierungsvermögen von zwei attenuierten Virusstämmen der infektiösen Bronchitis der Hühner. Zbl. Vet. Med., Reihe B. 1969; 16 (3): 193–212. DOI: 10.1111/j.1439-0450.1969.tb00104.x. (in German)

17. Сатылганов Т. Т. Ветеринарно-санитарные мероприятия при инфекционном бронхите птиц. Ветеринария. 1971; 2: 36–37.

18. Becker W. B., McIntosh K., Dees J. H., Chanock R. M. Morphogenesis of avian infectious bronchitis virus and a related human virus (strain 229E). J. Virol. 1967; 1 (5): 1019–1027. DOI: 10.1128/JVI.1.5.1019-1027.1967.

19. Сюрин В. Н., Белоусова Р. В., Фомина Н. В. Диагностика вирусных болезней животных: справочник. М.: Агропромиздат; 1991. 527 с.

20. DuBose R. T. Adaptation of the Massachusetts strain of infectious bronchitis virus to turkey embryos. Avian Dis. 1967; 11 (1): 28–37. PMID: 6067604.

21. David-Ferreira J. F., Manaker R. A. An electron microscope study of the development of a mouse hepatitis virus in tissue culture cells. J. Cell. Biol. 1965; 24 (1): 57–78. DOI: 10.1083/jcb.24.1.57.

22. Mengeling W. L., Boothe A. D., Ritchie A. E. Characteristics of a coronavirus (strain 67N) of pigs. Am. J. Vet. Res. 1972; 33 (2): 297–308. PMID: 4551084.

23. Talbot P. J., Salmi A. A., Knobler R. L., Buchmeier M. J. Topographical mapping of epitopes on the glycoproteins of murine hepatitis virus-4 (strain JHM): correlation with biological activities. Virology. 1984; 132 (2): 250–260. DOI: 10.1016/0042-6822(84)90032-1.

24. Strauss E. G., Strauss J. H. Replication strategies of the single stranded RNA viruses of eukaryotes. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1983; 105: 1–98. DOI: 10.1007/978-3-642-69159-1_1.

25. Leibowitz J. L., Weiss S. R., Paavola E., Bond C. W. Cell-free translation of murine coronavirus RNA. J. Virol. 1982; 43 (3): 905–913. DOI: 10.1128/JVI.43.3.905-913.1982.

26. Siddell S. Coronavirus JHM: coding assignments of subgenomic mRNAs. J. Gen. Virol. 1983; 64 (Pt. 1): 113–125. DOI: 10.1099/0022-1317-64-1-113.

27. Sturman L. S., Holmes K. V., Behnke J. Isolation of coronavirus envelope glycoproteins and interaction with the viral nucleocapsid. J. Virol. 1980; 33 (1): 449–462. DOI: 10.1128/JVI.33.1.449-462.1980.

28. Caul E. O., Ashley C. R., Ferguson M., Egglestone S. I. Preliminary studies on the isolation of coronavirus 229E nucleocapsids. FEMSMicrobiology Letters. 1979; 5 (2): 101–105. DOI: 10.1111/j.1574-6968.1979.tb03256.x.

29. Holmes K. V., Doller E. W., Behnke J. N. Analysis of the functions of coronavirus glycoproteins by differential inhibition of synthesis with tunicamycin. Adv. Exp. Med. Biol. 1981; 142: 133–142. DOI: 10.1007/978-1-4757-0456-3_11.

30. Sturman L. S., Holmes K. V. Proteolytic cleavage of peplomeric glycoprotein E2 of MHV yields two 90K subunits and activates cell fusion. Adv. Exp. Med. Biol. 1984; 173: 25–35. DOI: 10.1007/978-1-4615-9373-7_3.

31. Holmes K. V., Frana M. F., Robbins S. G., Sturman L. S. Coronavirus maturation. In: Molecular biology and Pathogenesis in Coronaviruses. Eds. P. J. M. Rottier, B. A. M. van der Zeijst, W. J. M. Spaan, M. C. Horzinek. New York and London: Plenum Press; 1984; 37–52.

32. Sturman L. S., Holmes K. V. The molecular biology of coronaviruses. Adv. Virus. Res. 1983; 28: 35–112. DOI: 10.1016/s0065-3527(08)60721-6.

33. Сергеев В. А., Гурбанов С. М., Непоклонов Е. А., Курносов А. Н. Суспензионное культивирование вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней. Вопросы вирусологии. 1989; 1: 103–106.

34. Alexander T. J., Richards W. P., Roe C. K. An encephalomyelitis of suckling pigs in Ontario. Can. J. Comp. Med. Vet. Sci. 1959; 23 (10): 316–319. PMID: 17649182.

35. Storz J., Rott R., Kaluza G. Enhancement of plaque formation and cell fusion of an enteropathogenic coronavirus by trypsin treatment. Infect. Immun. 1981; 31 (3): 1214–1222. DOI: 10.1128/iai.31.3.1214-1222.1981.

36. Yoshikura H., Tejima S. Role of protease in mouse hepatitis virus-induced cell fusion. Studies with a cold-sensitive mutant isolated from a persistent infection. Virology. 1981; 113 (2): 503–511. DOI: 10.1016/0042-6822(81)90178-1.

37. Ultrastructure of animal viruses and bacteriophages: an atlas. Eds. A. J. Dalton, F. Haguenau. New York: Academic Press; 1973. 413 p.

38. Ritchie A. E., Deshmukh D. R., Larsen C. T., Pomeroy B. S. Electron microscopy of coronavirus-like particles characteristic of turkey bluecomb disease. Avian Dis. 1973; 17 (3): 546–558. PMID: 4748343.

39. McClurkin A. W., Norman J. O. Studies on transmissible gastroenteritis of swine. II. Selected characteristics of a cytopathogenic virus common to five isolates from transmissible gastroenteritis. Can. J. Comp. Med. Vet. Sci. 1966; 30 (7): 190–198. PMID: 4224292.

40. Harada K., Kumagai T., Sasahara J. Studies on transmissible gastroenteritis in pigs. 3. Isolation of cytopathogenic virus and its use for serological investigation. Natl. Inst. Anim. Health Q. (Tokyo). 1967; 7 (3): 127–137. PMID: 4295384.

41. Garwes D. J. Coronaviruses in animals. In: Virus Infections of the Gastrointestinal Tract. Eds. by D. A. J. Tyrell, A. Z. Kapikian. New York: Marcel Dekker Inc.; 1982; 315–359.

42. Pensaert M., Callebaut P., Vergote J. Isolation of a porcine respiratory, non-enteric coronavirus related to transmissible gastroenteritis. Vet. Q. 1986; 8 (3): 257–261. DOI: 10.1080/01652176.1986.9694050.

43. Horzinek M. C., Lutz H., Pedersen N. C. Antigenic relationships among homologous structural polypeptides of porcine, feline, and canine coronaviruses. Infect. Immun. 1982; 37 (3): 1148–1155. DOI: 10.1128/iai.37.3.1148-1155.1982.

44. Bohl E. H. Transmissible gastroenteritis. In: Diseases of Swine. Eds. A. D. Leman et al. 5th ed. Ames: Iowa State University Press; 1981; 195–208.

45. Garwes D. J., Reynolds D. J. The polypeptide structure of canine coronavirus and its relationship to porcine transmissible gastroenteritis virus. J. Gen. Virol. 1981; 52 (Pt. 1): 153–157. DOI: 10.1099/0022-1317-52-1-153.

46. Pensaert M. B., Debouck P., Reynolds D. J. An immunoelectron microscopic and immunofluorescent study on the antigenic relationship between the coronavirus-like agent, CV 777, and several coronaviruses. Arch. Virol. 1981; 68 (1): 45–52. DOI: 10.1007/BF01315166.

47. Сергеев В. А., Непоклонов Е. А., Алипер Т. И. Вирусы и вирусные вакцины. М.: Библионика; 2007. 524 с.

48. Pensaert M. B., Cox E. Porcine respiratory coronavirus related to transmissible gastroenteritis virus. Agri-Practice. 1989; 10 (2): 17–21. Available at: https://www.researchgate.net/publication/297403505_Porcine_Respiratory_Coronavirus_Related_to_Transmissible_Gastroenteritis_Virus.

49. Parker J. C., Cross S. S., Rowe W. P. Rat coronavirus (RCV): a prevalent, naturally occurring pneumotropic virus of rats. Arch. Gesamte Virusforsch. 1970; 31 (3): 293–302. DOI: 10.1007/BF01253764.

50. Hooper B. E., Haelterman E. O. Concepts of pathogenesis and passive immunity in transmissible gastroenteritis of swine. JAVMA. 1966; 149: 1580–1586.

51. Душук Р. В. Трансмиссивный гастроэнтерит свиней. М.: ВНИИТЭИСХ; 1981. 55 с.

52. Laude H., Charley B., Gelfi J. Replication of transmissible gastroenteritis coronavirus (TGEV) in swine alveolar macrophages. J. Gen. Virol. 1984; 65 (Pt. 2): 327–332. DOI: 10.1099/0022-1317-65-2-327.

53. Собко А. И., Краснобаев Е. А. Вирусные диареи свиней. М.: ВНИИТЭИагропром; 1987. 55 с.

54. Шкабура Ю. П., Ночевный В. Т. Глубинное культивирование вируса трансмиссивного гастроэнтерита свиней. Актуальные вопросы ветеринарии. Тезисы докладов 1-й Научно-практической конференции факультета ветеринарной медицины НГАУ. Новосибирск; 1997. Режим доступа: https://nsau.edu.ru/images/vetfac/images/ebooks/pages/1997/t661.htm.

55. Pensaert M. B. Viral gastroenteritis in suckling pigs. Rev. Sci. Tech. 1984; 3 (4): 809–818. DOI: 10.20506/rst.3.4.183.

56. Cutlip R. C., Mengeling W. L. Lesions induced by hemagglutinating encephalomyelitis virus strain 67N in pigs. Am. J. Vet. Res. 1972; 33 (10): 2003–2009. PMID: 5074702.

57. Greig A. S., Johnson C. M., Bouillant A. M. Encephalomyelitis of swine caused by a haemagglutinating virus. VI. Morphology of the virus. Res. Vet. Sci. 1971; 12 (4): 305–307. DOI: 10.1016/S0034-5288(18)34153-5.

58. Roe C. K., Alexander T. J. A disease of nursing pigs previously unreported in Ontario. Can. J. Comp. Med. Vet. Sci. 1958; 22 (9): 305–307. PMID: 17649076.

59. Cartwright S. F., Lucas M. Vomiting and wasting disease in piglets. Virological and epidemiological studies. Vet. Rec. 1970; 86 (10): 278–280. DOI: 10.1136/vr.86.10.278.

60. Hirano N., Ono K., Takasawa H., Murakami T., Haga S. Replication and plaque formation of swine hemagglutinating encephalomyelitis virus (67N) in swine cell line, SK-K culture. J. Virol. Methods. 1990; 27: 91–100. DOI: 10.1016/0166-0934(90)90149-a.

61. Mebus C. A., Stair E. L., Rhodes M. B., Twiehaus M. J. Pathology of neonatal calf diarrhea induced by a coronavirus-like agent. Vet. Pathol. 1973; 10 (1): 45–64. DOI: 10.1177/030098587301000105.

62. Mebus C. A. Concepts of viral calf diarrhea. Norden news. 1972; 47 (4): 5–7.

63. Stair E. L., Rhodes M. B., White R. G., Mebus C. A. Neonatal calf diarrhea: purification and electron microscopy of a coronavirus-like agent. Am. J. Vet. Res. 1972; 33 (6): 1147–1156. PMID: 4553881.

64. Общая характеристика представителей Coronaviridae. В кн.: Инфекционная патология животных. Под ред. А. Я. Самуйленко и др. Т. 1. М.: Академкнига; 2006; 171–212.

65. Гаффаров Х. З., Иванова А. В., Непоклонов Е. А., Равилов А. З. Моно- и смешанные инфекционные диареи новорожденных телят и поросят. Казань: Фэн; 2002; 64–93.

66. Инфекционные болезни животных: справочник. Под ред. Д. Ф. Осидзе. М.: Агропромиздат; 1987; 287 с.

67. Чистова З. Я., Гуненкова Н. К., Сюрин В. Н. Серологические исследования при диагностике инфекционного бронхита птиц. Вирусные болезни сельскохозяйственных животных: материалы 1-й Межвузовской ветеринарной вирусологической конференции (26–28 ноября 1970 г.). Ч. 2. М.; 1970; 119–121.

68. Schalk A. F., Hawn M. C. An apparently new respiratory disease of baby chicks. J. Am. Vet. Med. Assoc. 1931; 78: 413–423.

69. Pomeroy B. S., Sieburth J. M. Bleucomb disease of turkeys. Proc. AVMA. 1953; 90: 321–327.

70. Peterson E. H., Hymas T. A. Antibiotics in the treatment of an unfamiliar turkey disease. Poultry Science. 1951; 30 (3): 466–468. DOI: 10.3382/ps.0300466.

71. Jungherr E., Levine J. M. The pathologic concept of so-called “pullet disease”. Poultry Science. 1940; 19: 354.

72. Wolfe L. G., Griesemer R. A. Feline infectious peritonitis. Pathol. Vet. 1966; 3 (3): 255–270. DOI: 10.1177/030098586600300309.

73. Zook B. C., King N. W., Robison R. L., McCombs H. L. Ultrastructural evidence for the viral etiology of feline infectious peritonitis. Path. Vet. 1968; 5 (1): 91–95. DOI: 10.1177/030098586800500112.

74. Ward J. M. Morphogenesis of a virus in cats with experimental feline infectious peritonitis. Virology. 1970; 41 (1): 191–194. DOI: 10.1016/0042-6822(70)90070-x.

75. Сюрин В. Н. Частная ветеринарная вирусология. М.: Колос; 1979; 408–425.