• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
843
Станет ли год крысы годом летучей мыши – природного резервуара вирусных инфекций?
Биология
Коронавирус MERS-CoV, возбудитель ближневосточного респираторного синдрома – тяжелого воспалительного заболевания органов дыхания с летальностью около 4%. Природный хозяин – летучие мыши. © CC BY-SA 3.0

Станет ли год крысы годом летучей мыши – природного резервуара вирусных инфекций?

Еще не так давно мы боялись птичьего, а потом и свиного гриппа. Потом – атипичной пневмонии и ближневосточного респираторного синдрома, унесших сотни человеческих жизней. И вот новая угроза – «уханьский» коронавирус 2019-nСoV, от которого за месяц погибли десятки человек и еще десятки находятся в критическом состоянии. Но все ли знают, что такое вирусы? И почему при вирусных инфекциях бесполезны антибиотики? Эти «условно живые» биологические нанообъекты исправно взимают свою дань с человечества, даже обычный сезонный грипп, по последним данным ВОЗ, ежегодно убивает до полумиллиона человек…

Вирусные инфекции – давний бич человечества. Вспомним хотя бы ныне искорененную оспу, известную с IV–VII вв.: еще в прошлом веке в Индии смертность среди детей, заболевших этой вирусной инфекцией, достигала 50%! 

И чем нас становится больше, чем больше связи между странами и материками, тем больше вероятность возникновения глобальных эпидемий. Первой исторически зафиксированной пандемией гриппа явилась печально известная «испанка» во время Первой мировой войны, вызванная вирусом «птичьего гриппа» Н1N1, которая стала причиной гибели 20–50 млн человек. В 1957–1958 гг. около миллиона человеческих жизней унес «азиатский грипп», который буквально за полгода «покрыл» полмира, достигнув американского континента. На этом фоне последняя вирусная угроза уже не кажется такой масштабной: на сегодня смертность от 2019-nСoV составила 4%, хотя быстрота его распространения настораживает.

Так кто же это такие – вирусы? Согласно современным представлениям, элементарной единицей живого служит клетка. Она отвечает всем характеристикам «живого»: имеет высокоупорядоченное строение, обменивается веществом и энергией с окружающей средой (метаболизм), активно реагирует на внешние раздражители, может воспроизводить себе подобных, передавая потомкам всю необходимую наследственную информацию. 

Схема строения вириона вируса гриппа. В центре вириона – РНК-геном, состоящий из восьми отдельных частей. В мембрану встроены молекулы гликопротеинов гемагглютинина и нейраминидазы, отвечающие за связывание вирусной частицы с рецепторами клетки-хозяина. Вариации в их строении определяют субтип вируса гриппа: H(1-16)N(1-9) «НАУКА из первых рук» Вирус гриппа: подробности личной жизни, том 29, №5

Всем этим критериям отвечает бактериальная клетка, которая имеет хромосомы, содержащие ДНК, митохондрии – «энергетические» фабрики, рибосомы, на которых синтезируются белки, и другие, необходимые для жизнедеятельности внутриклеточные и внеклеточные структуры. По сравнению с бактерией вирусы не просто чрезвычайно малы (их размеры лежат в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров), но и очень просто устроены. И хотя внешне вирусные частицы отличаются большим разнообразием (их форма варьирует от правильных сфер до сложных структур, напоминающих кирпичи, обклеенные трубочками), они, по сути, представляют собой молекулярные контейнеры, в которые упакован генетический материал в виде ДНК или РНК. Никаких других признаков «живого» вирус, по большому счету, не имеет, поэтому его вряд ли можно считать полноценным живым организмом, хотя по этому вопросу ученые до сих пор расходятся во мнениях.

Схема репродукции вируса гриппа в зараженной клетке. Вирус проникает в клетку благодаря механизму эндоцитоза. Вирусная РНК высвобождается, и на ее основе с использованием «оборудования» клетки синтезируются компоненты новых вирусных частиц, которые затем от нее отпочковываются и выходят наружу. «НАУКА из первых рук» Вирус гриппа: подробности личной жизни, том 29, №5

Фундаментальное свойство, общее для всех без исключения вирусов – это то, что они не могут существовать и размножаться автономно, как бактерии. Для размножения вируса его генетический материал должен обязательно проникнуть в живую клетку (бактериальную либо высшего организма) и «захватить» ее ферментативный аппарат, чтобы переключить его на производство копий вируса. 

Как и все другие вирусы, вирус натуральной оспы способен размножаться только в клетках организма-хозяина. Вверху – зрелые вирионы (вирусные частицы) натуральной оспы штамма Индия-3а в клетках клеточных культур (фибробластов здоровой ткани легкого человека и клеток почки сирийского хомячка). Электронная просвечивающая микроскопия. Фото Е. Рябчиковой (Новосибирск)

По способам попадания в клетку и механизмам размножения в ней вирусы очень сильно варьируют. Главное, чтобы клетка оказалась чувствительна именно к данному вирусу. При этом в природе постоянно идут процессы изменения генетических программ и отбора оптимальных вариантов как у самих вирусов, так и у их хозяев. Это так называемая совместная эволюция (коэволюция) паразита и его хозяина.

И здесь есть одно важное «но»: вирусы размножаются в зараженной клетке организма практически мгновенно (за несколько часов), производя сотни и тысячи потомков. А многоклеточные организмы, например человек, так не могут, т.е. популяция хозяина за это время генетически не меняется. Поэтому при развитии эпидемии в человеческой популяции в результате попадания в нее нового вируса его распространение идет по принципу цепной реакции. В случае тяжелой инфекции погибают наиболее чувствительные к ней особи, но всегда найдутся и те, кто окажется в той или иной степени устойчив к возбудителю. 

Вспышка острого вирусного заболевания должна приводить к быстрому исчерпанию «запаса» чувствительных особей, при этом остальные переболевшие приобретут иммунитет к инфекции. Поэтому в относительно небольшой и неплотной популяции людей эпидемия будет быстро затухать. В большой же популяции, с высокой плотностью населения, инфекция может быстро распространиться. 

Большинство человеческих вирусных патогенов происходит от инфекционных агентов, циркулирующих среди диких животных. Многие из них не вызывают выраженного заболевания у своего хозяина, но при переносе на другой вид, в том числе на человека, становятся высоко патогенными. Один из ярких примеров – вирус Эбола, природным хозяином которого являются африканские летучие мыши. При этом на первых этапах этого процесса большинство этих вирусов не способно передаваться от больного человека к здоровому. Однако по мере увеличения частоты инфицирования нового хозяина вирус может приобрести способность эффективно передаваться между людьми и таким образом стать причиной эпидемий.

Семейство коронавирусов, к которым относится 2019-nСoV, включает четыре десятка РНК-содержащих сферических вирусов, оболочка которых покрыта булавовидными шипами из гликопротеинов, с помощью которых они проникают в клетки. Из-за сходства поверхности с солнечной короной коронавирусы и получили свое название. Их геномная РНК состоит из 30 тыс. пар оснований – это самый длинный из всех известных на сегодня вирусных РНК-геномов. Попадая в клетку, вирусная РНК запускает в ее цитоплазме процесс производства новых вирусных копий.

Коронавирусы циркулируют среди животных и людей, причем источником заражения человека могут служить и животные (собаки, птицы, кошки). Основной путь передачи заболеваний – воздушно-капельный, а период инкубации довольно длительный. Эти вирусы вносят свой ежегодный вклад в развитие острых респираторных заболеваний (ОРЗ). При этом до недавнего времени все эти вирусные инфекции обычно протекали бессимптомно или, в крайнем случае, проявлялись обильным насморком. 

Этиология респираторных заболеваний, вызываемых вирусами и бактериями. Данные для г. Текамси, штат Мичиган, США (по: Monto, 2002)

Все изменилось в начале 2002 г., когда возникшая в Китае эпидемия атипичной пневмонии (SARS, или ТОРС), вызванная неизвестным коронавирусом, распространилась на 30 стран и стала причиной смерти свыше 800 человек (уровень смертности составил около 10%). Позже выяснилось, что источником заражения стали вирусы, схожие с теми, что паразитируют на подковоносых летучих мышах, широко распространенных в Китае. 

Новый возбудитель вирусной пневмонии, впервые заявивший о себе в китайском г. Ухань в конце 2019 г., является близким родственником возбудителю SARS. При этом ученые обнаружили в его геноме участок, сближающий его с вирусами змей, сделав предположение, что возбудителем болезни стал «гибрид» между коронавирусами летучих мышей и неизвестным по происхождению вирусом. Рекомбинантный участок относится к фрагменту генома, кодирующего молекулы глипопротеина – те самые «булавы», с помощью которых вирус связывается с поверхностными рецепторами клетки хозяина. Судя по этому участку, наиболее вероятным природным резервуаром для 2019‐nCoV являются змеи, чей рацион, кстати, включает летучих мышей. 

От теплокровной летучей мыши – к холоднокровному аспиду, а от змеи – к человеку… «Как причудливо тасуется колода» – так прокомментировал бы такие удивительные и маловероятные превращения коронавируса незабвенный Воланд. И все эти события, по мнению ученых, произошли за последние два года. 

Ученые считают, что оснований для паники пока нет. Число зараженных за пределами Китая невелико, в самом Китае и других странах введены жесткие карантинные меры, а жертвами нового вируса стали, вполне ожидаемо, наиболее чувствительные люди – не слишком молодые, страдающие от хронических болезней и с ослабленной иммунной системой. С предыдущими эпидемиями, вызванными коронавирусами, человечеству удалось справиться. К тому же сейчас ученые и медики активно ищут способы борьбы (в частности, при развитии тяжелой острой дыхательной недостаточности помогает аппаратный метод принудительного насыщения крови кислородом). Но события двух последних десятилетий однозначно свидетельствуют, что в будущем человечество должно быть готово к новым подобным природным «сюрпризам». И мы можем лишь надеяться, что нам вновь повезет.

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!