A hőmérséklet és a relatív páratartalom hatása a SARS-koronavírus életképességére

Abstract

A SARS CoV fertőzés fő átviteli útvonala feltehetően a légúti cseppfertőzés. A vírus azonban más testnedvekben és ürülékekben is kimutatható. Vizsgálták a vírus stabilitását különböző hőmérsékleten és relatív páratartalom mellett sima felületeken. A sima felületekre szárított vírus 22-25°C-os hőmérsékleten és 40-50%-os relatív páratartalom mellett, azaz tipikus légkondicionált környezetben több mint 5 napig megőrizte életképességét. A vírus életképessége azonban magasabb hőmérsékleten és magasabb relatív páratartalom mellett (pl. 38°C és >95% relatív páratartalom) gyorsan elveszett (>3 log10). A SARS-koronavírus jobb stabilitása alacsony hőmérsékleten és alacsony páratartalmú környezetben megkönnyítheti átvitelét a szubtrópusi területeken (pl. Hongkongban) élő közösségekben tavasszal és légkondicionált környezetben. Ez azt is megmagyarázhatja, hogy néhány ázsiai trópusi országban (például Malajziában, Indonéziában vagy Thaiföldön), ahol magas a hőmérséklet és a relatív páratartalom, miért nem fordult elő a SARS nagyobb közösségi kitörése.

1. Bevezetés

A súlyos akut légúti szindróma (SARS) súlyos tüdőgyulladással járó újonnan megjelenő betegség volt, amely 2003-ban 5 kontinens több mint 30 országát érintette. Okozójaként egy új coronavírust azonosítottak. A SARS drámai hatással volt az érintett országok egészségügyi szolgáltatásaira és gazdaságára, és az általános halálozási arányt 9%-ra becsülték, de a 60 éves vagy annál idősebbek körében 50%-ra emelkedett. A betegség figyelemre méltó jellemzője volt, hogy előszeretettel terjedt az egészségügyi ellátásban, valamint a közeli családi és társadalmi kapcsolatokban. A betegség feltételezhetően cseppfertőzéssel, szoros közvetlen vagy közvetett érintkezéssel terjed, de az átvitel ezen útjainak relatív jelentősége jelenleg nem világos. Egy tanulmány kimutatta, hogy egy SARS-betegnél vírusos aeroszol keletkezése lehetséges, és ezért a levegőben történő cseppfertőzés az átvitel egyik lehetséges módja . A fomiták és a környezeti szennyeződés szerepe a fertőzés átvitelében azonban jelenleg még nem világos. A több mint 300 lakót érintő megbetegedés kitörése a hongkongi magas lakótömbben (Amoy Gardens) nem volt magyarázható a fertőzött betegektől származó légúti cseppfertőzéssel . A fertőző vírus kimutatható a bélsárban , és a vírus aeroszolizációja a szennyezett bélsárban feltehetően a járvány terjedési módja.

Mi és mások arról számoltak be, hogy a SARS CoV (SARS coronavírus) fertőzőképessége 56°C-on történő 15 perces melegítés után elveszett, de a műanyagon történő szárítást követően legalább 2 napig stabil volt. A laboratóriumban használt szokásos fixálószerek teljesen inaktiválták. Egy másik vizsgálat kimutatta, hogy ultraibolya fény, lúgos () vagy savas () körülmények hatására inaktiválódik. A humán koronavírusokról kimutatták, hogy 5-10% FCS-t tartalmazó PBS-ben vagy táptalajban több napig életben maradnak, de szárítás után csak néhány órát élnek túl . Egyes tanulmányok összefüggésről számoltak be a SARS-járvány kitörése, a metrológiai tényezők és a légszennyezés között . Így a SARS-koronavírus (SCoV) környezetben, különböző hőmérsékleti és páratartalmi körülmények között történő túlélésére vonatkozó információk jelentős érdeklődésre tartanak számot a vírusátvitel megértése szempontjából. Egy nemrégiben készült tanulmány helyettesítő koronavírusok (fertőző gasztroenteritisz vírus (TGEV) és egérhepatitis vírus (MHC)) felhasználásával vizsgálta a levegő hőmérsékletének és relatív páratartalmának hatását a koronavírusok felületen való túlélésére . E környezeti tényezők SARS-koronavírusra gyakorolt túlélési hatása továbbra is tisztázatlan. Jelen tanulmányban a SARS-koronavírus stabilitásáról számolunk be különböző hőmérsékleteken és relatív páratartalom mellett.

2. Anyag és módszerek

2.1. A SARS-koronavírus stabilitása. Vírustörzs és sejtvonal

A jelen vizsgálatban használt SARS CoV törzs a HKU39849. A magzati majomvese sejteket (FRhK-4) 10% magzati borjúszérumot és penicillin-streptomycint (Gibco, USA) tartalmazó minimális esszenciális táptalajban (MEM, Gibco, USA) tenyésztettük 37°C-on, 5% CO2 mellett, és a törzsvírus tenyésztéséhez és a vírusfertőzőképesség titrálásához használtuk .

2.2. A törzsvírus előállítása

A törzsvírust akkor szedtük le, amikor a vírussal fertőzött lombik sejtmonorétegének kb. 75%-a citopátiás hatást (CPE) mutatott. A fertőzött sejteket egy fagyasztási és felolvasztási ciklusnak vetettük alá, 20 percig 2000 rpm-en centrifugáltuk a sejttörmelék eltávolítása érdekében, majd a tenyésztési felülúszót aliquotáltuk és felhasználásig -80°C-on tároltuk.

2.3. A fertőzött sejteket egy fagyasztási és felolvasztási ciklusnak vetettük alá. A szövettenyészet fertőző dózisának (50%) (TCID50)

96 lyukú, 100 μL konfluens FRhK-4-et tartalmazó mikrotiterlemezeket 100 μL 10-szeres sorozathígítású törzsvírussal fertőztünk, 1% FCS-t tartalmazó minimális esszenciális táptalajban (fenntartó táptalaj), 10-1-től 108-ig kezdődően. A titrálásokat négyszeresére végeztük. A fertőzött sejteket 4 napig inkubáltuk 37°C-on. A CPE megjelenését naponta rögzítettük. A TCID50-t a Reed és a Muench módszer szerint határoztuk meg.

2.4. A szárítás, a hő és a relatív páratartalom hatása

Tíz mikroliter 107 TCID50/ml vírust tartalmazó fenntartó táptalajt helyeztünk 24 lyukú műanyag lemezek egyes mélyedéseibe, és hagytuk megszáradni szobahőmérsékleten (22~25°C) és 40-50%-os relatív páratartalom mellett (azaz egy tipikus légkondicionált helyiségben uralkodó körülmények között). Száz mikroliter MM-t használtunk a vírus reszuszpendálásához 0 órakor, 3 órakor, 7 órakor, 11 órakor, 13 órakor, 24 órakor és 4 hétig, és a maradék vírus fertőzőképességét titráltuk. A zárt csavaros kupakos eppendorf-csőben lévő kontrollokat minden alkalommal bevontuk, és hasonlóan kezeltük őket, de szárítás nélkül.

A kísérletet különböző hőmérsékleten (38°C, 33°C, 28°C) és relatív páratartalom mellett (>95%, 80~89%) ismételtük 3 órán, 7 órán, 11 órán, 13 órán és 24 órán keresztül. A magas és relatív alacsony páratartalmú környezet létrehozásához ellenőrzött körülmények között működő porlasztót használtunk. Minden fenti kísérletet két példányban végeztünk, és a maradék vírusfertőzőképességet titráltuk.

2.5. Fertőzőképesség-vizsgálat

A maradék vírus fertőzőképességét négyszeresére titráltuk 96 lyukú mikrotiterlemezeken, amelyek 100 μL konfluens FRhK-4 sejteket tartalmaztak. Az FRhK-4 sejtekhez 100 μL-t adtunk a vírus fenntartó tápfolyadékban lévő 10-szeres sorozatos hígításaiból 10-1-től 108-ig kezdődően. A fertőzött sejteket 37°C-on inkubáltuk 4 napig. A CPE megjelenését naponta rögzítettük. A TCID50-t a Reed és Münch módszer szerint határoztuk meg.

3. Eredmények

Tíz mikroliter 107 TCID50 per mL vírust helyeztünk egy 24 lyukú műanyag lemez (nem porózus felületet jelentő) egyes mélyedéseibe és megszárítottuk. A megszárított vírust ezután különböző hőmérsékleten (38°C, 33°C, 28°C), különböző relatív páratartalom mellett (>95%, 80~89%) 3 órán, 7 órán, 11 órán, 13 órán és 24 órán keresztül inkubáltuk, majd titráltuk a maradék vírusfertőzőképességet. Hasonló kísérletet végeztünk szobahőmérsékleten és kb. 40-50%-os relatív páratartalom mellett (légkondicionált helyiségben) 4 hétig. A műanyagra szárított vírus 22~25°C-on, 40~50%-os relatív páratartalom mellett 5 napig megőrizte életképességét, és csak a titere veszített (1. ábra). Ezt követően a vírus fertőzőképessége idővel fokozatosan elveszett. A vírus fertőzőképességének elvesztése oldatban általában hasonló volt, mint a szárított vírusé ezekben a környezeti körülmények között. Ez azt jelzi, hogy a SARS CoV egy stabil vírus, amely potenciálisan közvetett érintkezés vagy fomiták útján terjedhet, különösen légkondicionált környezetben.

1. ábra

A vírus fertőzőképessége 22-25°C-on 40-50%-os relatív páratartalom mellett (105/10 μL kiindulási titer) és 33°C-on vagy 38°C-on >95%-os relatív páratartalom mellett.

A magas relatív páratartalom (>95%) viszonylag alacsony hőmérsékleten (28°C és 33°C) nem befolyásolta jelentősen a vírusfertőzőképességet (2. ábra a)). A magas hőmérséklet (38°C) 80-90%-os relatív páratartalom mellett 0,25~2 titercsökkenést eredményezett 24 óra alatt (2. ábra b)). Ha azonban a szárított vírust magas hőmérsékleten (38°C) és magas relatív páratartalomban (>95%) tároltuk, a magas hőmérséklethez (38°C) képest alacsonyabb, 80-90%-os relatív páratartalom mellett (3(a)-3(c) ábra) további ~1,5 titervesztés következett be minden egyes időpontban 24 óráig (0,38~3,38 ).

(a)

(b)

(a)
(b)

2. ábra

A SARS-koronavírus (105/10 μL) fertőzőképessége különböző hőmérsékletekre a) >95% relatív páratartalom mellett, (b) >80-89%.

(a)

(b)

(c)

.
(a)
(b)
(c)

3. ábra

A SARS koronavírus (105/10 μL kiindulási titer) fertőzőképessége különböző relatív páratartalom mellett a) 38°C-on, (b) 33°C-on és (c) 28°C-on.

4. Megbeszélés

A vírusok nem szaporodnak élő sejten kívül, de a fertőzött környezeti felületeken a fertőző vírus fennmaradhat, és az életképes vírus perzisztenciájának időtartamát jelentősen befolyásolja a hőmérséklet és a páratartalom. A szennyezett felületek köztudottan jelentős vektorok a fertőzések átvitelében a kórházi környezetben és a közösségben egyaránt. A fomiták szerepe az RSV átvitelében egyértelműen bizonyított . A vírusok túlélését különböző fomitákon tanulmányozták influenzavírusok, paramyxovírusok, poxvírusok és retrovírusok esetében. A közönséges náthával összefüggésbe hozható humán coronavírus a jelentések szerint szárítás után csak 3 órán át marad életképes a környezeti felületeken, bár folyékony szuszpenzióban több napig életképes marad . A parainfluenza- és RSV-vírusok a felületeken történő szárítás után 2, illetve 6 órán keresztül voltak életképesek. Aeroszolos formában a 229E humán koronavírus általában kevésbé stabil magas páratartalomban . Az SCoV környezeti stabilitása korábban ismeretlen volt, és ez az információ egyértelműen fontos e vírus kórházi és közösségi környezetben történő átviteli mechanizmusainak megértéséhez.

A jelen vizsgálatban kimutattuk, hogy a SARS CoV legalább két hétig képes túlélni a szárítást követően a légkondicionált környezetben található hőmérsékleti és páratartalmi körülmények között. A vírus 3 hétig stabil szobahőmérsékleten, folyékony környezetben, de 15 percig tartó 56°C-os hőkezeléssel könnyen elpusztítható . Ez azt jelzi, hogy a SARS CoV egy stabil vírus, amely közvetett érintkezés vagy fomiták útján potenciálisan átvihető. Ezek az eredmények arra utalhatnak, hogy a fertőzött felületek jelentős szerepet játszhatnak a fertőzés átvitelében a kórházban és a közösségben.

Vizsgálataink azt mutatják, hogy az SCoV viszonylag stabilabb, mint a 229E vagy az OC43 humán koronavírusok és néhány más vírusos légúti kórokozó, például a légúti szinciális vírus. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy bár a közvetlen cseppfertőzés fontos átviteli útvonal , a fomiták és a környezeti szennyeződés szerepe a vírus átvitelében jelentős szerepet játszhat. Különösen a fomiták járulhatnak hozzá a fertőzés folyamatos átviteléhez a nozokomiális környezetben, amely a cseppfertőzés megelőzésére fordított nagy figyelem és szigorú óvintézkedések ellenére továbbra is előfordul. A cseppfertőzéssel kapcsolatos óvintézkedéseken túlmenően az érintkezési óvintézkedések és a kézmosás megerősítése is szükséges.

A SCoV coronavírus székletszennyeződése tehát hatékony átviteli útvonala lehet a betegségnek. A hongkongi Amoy Gardenben kitört járvány, amely egy egylakásos tömbház több mint 300 lakóját érintette, feltehetően szennyezett szennyvízzel terjedt. A vírus környezeti felületeken való stabilitása és a székletben való jelenléte arra utal, hogy a friss élelmiszerek székletszennyezése veszélyt jelenthet a vírus átvitelére, különösen a rossz higiéniai és szennyvízelvezetési rendszerekkel rendelkező országokban, és hogy tanulmányokra van szükség ennek a lehetőségnek a vizsgálatára.

Ebben a vizsgálatban kimutattuk, hogy a magas hőmérséklet magas relatív páratartalom mellett szinergista hatást fejt ki a SARS CoV életképességének inaktiválására, míg az alacsonyabb hőmérséklet és az alacsony páratartalom támogatja a vírus hosszan tartó túlélését a szennyezett felületeken. Az olyan országok, mint Malajzia, Indonézia és Thaiföld környezeti körülményei tehát nem kedveznek a vírus hosszan tartó túlélésének. Az olyan országokban, mint Szingapúr és Hongkong, ahol intenzíven használják a légkondicionálást, az átvitel nagyrészt jól légkondicionált környezetben, például kórházakban vagy szállodákban történt. Továbbá egy külön tanulmány kimutatta, hogy a járvány alatt a SARS fokozott napi előfordulásának kockázata 18,18-szor nagyobb volt az alacsonyabb léghőmérsékletű napokon, mint a magasabb hőmérsékletű napokon Hongkongban és más régiókban . Ezek a megfigyelések együttesen magyarázatot adhatnak arra, hogy miért nem fordult elő a SARS nosocomialis kitörése néhány trópusi (magas hőmérsékletű, magas relatív páratartalmú) ázsiai országban, például Malajziában, Indonéziában és Thaiföldön (1. és 2(a)-2(c) táblázat). Ez magyarázhatja azt is, hogy Szingapúrban, amely szintén trópusi területen fekszik (2. táblázat (d)), a legtöbb SARS-kitörés kórházakban (légkondicionált környezetben) történt. Érdekes módon a Guangzhou-i SARS-járvány kitörésekor a klinikusok nyitva tartották a betegszobák ablakait és jól szellőztettek, ami csökkenthette a vírus túlélését, és ez csökkentette a nosocomiális átvitelt. A SARS CoV akár 2 hétig is megőrizheti fertőzőképességét alacsony hőmérsékleten és alacsony páratartalmú környezetben, ami megkönnyítheti a vírus átadását a szubtrópusi területen fekvő Hongkonghoz hasonlóan a közösségben (2. táblázat (e)). Más környezeti tényezőket is figyelembe kell venni, beleértve a szélsebességet, a napi napfényt és a légnyomást, amelyekről kimutatták, hogy összefüggésbe hozhatók a SARS-járvánnyal. A SARS-járvány dinamikája több tényezőt foglal magában, beleértve a vírus fizikai tulajdonságait, a kül- és beltéri környezetet, a higiéniát, a teret és a genetikai hajlamokat . A vírusok különböző hőmérsékleti és páratartalmi körülmények közötti stabilitásának megértése fontos az új fertőző ágensek, köztük a közelmúltbeli influenza apandémiás H1N12009 átvitelének megértéséhez.

Érdekellentét

A szerzők kijelentik, hogy nincs érdekellentét.