Вирусы являются основной причиной заболеваний человека, передающихся через воду и воду. Заболевания, передающиеся через воду, вызываются водой, загрязненной мочой человека и животных, а также фекалиями, содержащими патогенные микроорганизмы . Субъект может заразиться при контакте или употреблении зараженной воды. Вирусывлияют на все живые организмы, от одноклеточных растений, бактерий и животных до высших форм растений и животных, включая человека. 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, в которых использовались фаги 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 инфицируют кишечник через прием пищи и воды, зараженные вирусами фекального происхождения. Некоторые вирусы могут передаваться всеми тремя путями передачи.
Водная вирусология началась около полувека назад, когда ученые попытались обнаружить вирус полиомиелита в образцах 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 убивал от 10 до 15 миллионов человек в год до 1967 года. [3] Оспа была окончательно ликвидирована в 1977 году путем исчезновения вируса с помощью вакцинации, а воздействие вирусов, таких как грипп, полиомиелит и корь, в основном контролировалось вакцинация. [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. [ необходима цитата ] Многие случаи гепатита A и / или E, 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, собранными в устье, загрязненном сточными водами. [5] В 1991 году вспышка 79 000 случаев гепатита Е в Канпуре была связана с употреблением загрязненной воды. [3]
В результате недавней вспышки гепатита Е в Южном Судане погибло 88 человек. Medecins Sans Frontieres (MSF) заявила, что вылечила почти 4000 пациентов с момента выявления вспышки в Южном Судане в июле 2012 года. В этой вспышке гепатит E , вызывающий инфекции печени, который, как полагали, передавался через питьевую воду, загрязненную фекалиями. [6] Еще совсем недавно, в 2014 году, еще одна вспышка гепатита E 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 , лихорадка , сыпь и конъюнктивит могут передаваться через загрязненную воду. В воде обнаруживается все больше вирусов благодаря новым методам обнаружения и характеризации, хотя только некоторые из этих вирусов являются патогенами для человека. [4]
Семья | Род | Разновидность | Распространенное имя | Вызванное заболеванием |
---|---|---|---|---|
Аденовирус | Мастаденовирус | Мастаденовирус человека от A до G | аденовирус | Аденовирусная инфекция , фарингит, конъюнктивит, лихорадка |
Астровирус | Мамастровирус | Человеческий астровирус | астровирус | Гастроэнтерит, диарея |
Калицивирус | Норовирус | Норуолк вирус | норовирус, зимняя рвота | Гастроэнтерит, лихорадка |
Coronaviridae | Coronavirinae | SARS коронавирус | SARS-CoV [ необходима ссылка ] | ОРВИ , гастроэнтерит, респираторные заболевания |
Coronaviridae | Торовирус | Человеческий торовирус | торовирус | Гастроэнтерит |
Hepeviridae | Ортогепевирус | Ортогепевирус А | Вирус гепатита Е , HEV | Гепатит Е |
Пикорнавирус | Энтеровирус | Энтеровирус А | Коксаки вирус | Заболевания рук, ног и рта , паралич, менингит, лихорадка, респираторные заболевания, миокардит, пороки сердца |
Пикорнавирус | Энтеровирус | Энтеровирус B | эховирус | Менингит, лихорадка, респираторные заболевания, сыпь, гастроэнтерит |
Пикорнавирус | Энтеровирус | Энтеровирус C | полиовирус | Полиомиелит |
Пикорнавирус | Гепатовирус | Гепатовирус А | вирус гепатита А, HAV | Гепатит А |
Polyomaviridae | Полиомавирус | JC вирус | JC вирус | Прогрессирующая мультифокальная лейкоэнцефалопатия |
Реовирус | Ротавирус | Ротавирус A, B и C | ротавирус | Гастроэнтерит |
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, органическое вещество, 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 некоторых вирусов, включая полиовирус и эховирус, требуется один год для уменьшения на единицу 5log при температуре 4 ° C, тогда как для получения того же результата при температуре 37 ° C требуется всего неделя ° 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 в присутствии солнечного света. Сочетание более высоких температур и большего количества ультрафиолета в летнее время соответствует более короткой выживаемости вирусов летом по сравнению с зимой. Вирусы с двухцепочечной ДНК, такие как аденовирусы, более устойчивы к инактивации ультрафиолетовым светом, чем энтеровирусы, потому что они могут использовать свою хозяйскую клетку для восстановления повреждений, вызванных ультрафиолетовым светом. [3]
Видимый свет также может влиять на выживаемость вируса посредством процесса, называемого фотодинамической инактивацией, но продолжительность и интенсивность светового воздействия могут изменить скорость инактивации. [3]
pH
PH большинства природных вод 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 разворачивания белкового капсида вируса (который является важным компонентом для заражения хозяина). Усиление этого эффекта наблюдается при увеличении ионной силы раствора [4]
Агрегирование
Агрегация - один из самых известных методов выживания вирусов. В жидкой среде вирусы имеют тенденцию образовывать скопление (агрегацию). Эта агрегация приводит к снижению скорости инактивации вируса, быстро показывая, 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, поэтому риск заражения людей патогенными вирусами будет увеличиваться, 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]
Для очистки поверхностных вод (воды из озер, рек или водохранилищ) обычно используются четыре стадии очистки: коагуляция и флокуляция, осаждение, фильтрация и дезинфекция. 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 ультрафиолетовый 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 было добавлено к водному вирусу, его активность снизилась на 4log. [11]
Профилактика водных вирусов
Качество питьевой воды обеспечивается за счет планов по обеспечению 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 безопасной 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]
Примерно 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
- Передаваемые через воду заболевания
Рекомендации
- ^ «Грипп: взгляд на клеточную специфичность вирусов человека и птиц» . ScienceDaily . 10 октября 2007 . Дата обращения 10 мая 2020 .
- ^ 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. DOI : 10.1016 / S0273-1223 (97) 00120-0 . ISSN 0273-1223 . Дата обращения 10 мая 2020 .
- ^ Б с д е е г ч я J Босх, Альберт, изд. (2007). Вирусы человека в воде . Амстердам: Эльзевир. ISBN 9780080553276.
- ^ а б в г Bosch A (сентябрь 1998 г.). «Кишечные вирусы человека в водной среде: мини-обзор» . Int Microbiol . 1 (3): 191–196. DOI : 10.3201 / eid0905.020562 . PMC 2972763 . PMID 12737740 .
- ^ 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. DOI : 10.1086 / 342330 . PMID 12355378 .
- ^ Holland H (2 февраля 2013 г.). «В Южном Судане от вспышки гепатита погибло 88 человек: агентство по оказанию помощи» . Рейтер . Дата обращения 6 мая 2013 .
- ^ «Заметки с мест: вспышка гепатита Е среди беженцев из Южного Судана - Гамбелла, Эфиопия, апрель 2014 г. - январь 2015 г.» . CDC . Дата обращения 10 мая 2020 .
- ^ а б Пинон А, Виалетте М (2018). «Выживание вирусов в воде» . Интервирология . 61 (5): 214–222. DOI : 10.1159 / 000484899 . PMID 29316545 . Дата обращения 10 мая 2020 .
- ^ Босх, Альберт (2007). Вирусы человека в воде: перспективы медицинской вирусологии . Электронная книга ProQuest Central: Elsevier Science & Technology. п. 94. ISBN 9780444521576.
- ^ а б «Водоочистка» . Центр контроля заболеваний . Проверено 24 мая 2013 года .
- ^ Барт Де, Де Гуссем (2010). Инактивация вирусов в воде биогенным серебром: инновационный и экологически безопасный метод дезинфекции . ebscohost . С. 1–5. DOI : 10.1109 / ICBBE.2010.5515631 . ISBN 978-1-4244-4712-1. S2CID 33584901 . Проверено 29 апреля 2020 .
- ^ а б «Факты о воде: болезнь» . вода орг . Архивировано из оригинала на 30 апреля 2013 года . Дата обращения 6 мая 2013 .
- ^ Парашар У.Д., Хаммельман Э.Г., Брези Дж.С., Миллер М.А., Гласс Р.И. (май 2003 г.). «Глобальные заболевания и смертность детей, вызванная ротавирусной инфекцией» . Emerg Infect Dis . 9 (5): 565–572. DOI : 10.3201 / eid0905.020562 . PMC 2972763 . PMID 12737740 .
- ^ «Достижение цели ЦРТ в области питьевой воды и санитарии: городские и сельские проблемы десятилетия» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . КТО. 2006 . Дата обращения 6 мая 2013 .