Наука и технологии России

Вход Регистрация

Вместе навсегда

Грипп вызывает стойкий иммунитет. Человек, который перенёс грипп, при встрече с этим вирусом больше не заболеет. Это чистая правда, но ключевое словосочетание здесь – «с этим вирусом». Вирусов гриппа настолько много, и меняются они так быстро, что их разнообразия человеку вполне хватает на то, чтобы болеть всю жизнь. Вирусолог Николай Каверин объясняет: именно структура человеческой популяции обуславливает постоянное появление новых форм гриппа. Если бы мы, подобно уткам, жили недолго и каждый год рожали бы для вируса много свежих, восприимчивых детёнышей, он бы отлично себя чувствовал безо всяких изменений.

Николай Каверин
Николай Каверин: «Повторная заболеваемость – это не результат слабого иммунитета, а результат изменчивости вируса»
Справка STRF.ru:
Каверин Николай Вениаминович, заведующий лабораторией физиологии вирусов НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского, доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН. В четверг, 28 октября, он выступил с лекцией «Пандемии гриппа в истории человечества», прошедшей в рамках цикла «Публичные лекции Полит.ру»

Кто нас заражает

Вирусы гриппа относятся к семейству Orthomyxoviridae и делятся на три рода: вирус гриппа А, вирус гриппа B и вирус гриппа C. Последние две разновидности встречаются только у людей. Вирус гриппа C вызывает лёгкое респираторное заболевание, а вирус гриппа B даёт клиническую картину настоящего гриппа и может быть виновником сезонных эпидемических вспышек. Но он сущее дитя по сравнению с вирусом гриппа А. Точнее, с вирусами: этот род отличается огромным разнообразием.

Основной хозяин вирусов гриппа А – это водоплавающие птицы. От них некоторые разновидности вируса гриппа перешли (и иногда продолжают переходить) к тюленям, дельфинам, лошадям, свиньям, курам и человеку. Существуют разновидности, способные заражать мышей, кошек и собак, но это результат редких, необычных комбинаций генов вируса. Такое заражение может быть эффективным только в условиях скученной жизни этих животных или в том случае, если вирус был специально отобран человеком для дальнейших исследований гриппа на лабораторных мышах.

Вирусы – это простейшая форма живого. По сравнению с любой бактерией они устроены настолько примитивно, что многие биологи даже отказывают им в праве называться живыми. Вирусы не едят, не дышат, не растут. Генетический материал и белковая оболочка – это главное, что есть у вируса. Кроме этого нет почти ничего – ни системы для синтеза белка, ни системы для производства энергии. Все биохимические процессы происходят за счёт ресурсов хозяина, и вне его клеток ни один вирус не может размножаться.

Вирус гриппа А – довольно продвинутое существо: у него целых одиннадцать собственных белков и есть липидная оболочка (украденная у клетки-хозяина). Для человека максимальное значение имеют поверхностные белки, потому что именно к ним образуются антитела и именно на них действуют лекарства. После того как вирус попал в организм, гемагглютинин связывается с клеткой хозяина. Она захватывает вирус внутрь, после чего при участии белка М2 генетическая информация выходит из вирусной оболочки в цитоплазму. Вирус строит новые копии генов и белков, и в клетке собираются вирусные частицы. Для того чтобы они могли отцепиться от клетки и отправиться к новым победам, используется нейраминидаза. Сегодня описано 16 подтипов гемагглютинина и 9 подтипов нейраминидазы. В названиях штаммов вирусов их сокращают до букв H и N с соответствующими номерами (например, H1N1).

вирус гриппа
Восемь молекул РНК находятся внутри белковой оболочки. Над ней расположена липидная оболочка, в которую встроены поверхностные белки вируса: гемагглютинин, нейраминидаза и белок М2. Источник: National Institutes of Health, via Wikimedia Commons

Генетическая информация у вирусов гриппа закодирована не в ДНК, как у большинства живых организмов, а в РНК. Они обладают сегментированным геномом: информация записана не в единой длинной молекуле, а в восьми отдельных блоках. Этот факт имеет огромное значение для образования новых разновидностей вируса.

Как меняется вирус

Во-первых, вирус постоянно мутирует. В РНК происходят единичные нуклеотидные замены, иногда в результате этого изменяются аминокислоты в закодированных белках. Замена может оказаться неудачной, и тогда такой вирус отбраковывается естественным отбором. Но она может быть и полезной, и тогда вирус обретает новые возможности – например, способность заражать человека, хотя миллионы лет до этого все его предки добропорядочно сидели в кишечнике птиц.

Во-вторых, сегментированный геном приводит к возможности реассортации. В том случае, если одну и ту же клетку одновременно заразили два разных вируса гриппа, они оба будут строить в ней свои РНК. При формировании новых вирусных частиц эти РНК будут поделены как попало: три от одного вируса, пять от другого. Именно так образуются принципиально новые штаммы, именно из-за этого обычно возникают пандемии гриппа.

слайд 5
Реассортация: два вирусных генома, попавшие в одну клетку, перемешиваются и образуют ряд совершенно новых вирусов. Слайд из лекции Каверина

Известные пандемии

Пандемией называют вспышку заболевания, охватившую весь мир. За последние сто лет это происходило пять раз: в 1918, 1957, 1968, 1977 и в 2009 году.

В 1918-м человечество, по-видимому, впервые столкнулось с вирусом гриппа H1N1. Из двух миллиардов людей, живших тогда на планете, от «испанки» погибло, по самым осторожным оценкам, сорок миллионов – каждый пятидесятый! После этого вирус H1N1 ещё долго циркулировал по планете, но пандемий больше не вызывал – ведь у каждого переболевшего формировался стойкий иммунитет. Несколько лет назад американским учёным удалось исследовать геном вируса, вызвавшего пандемию 1918 года. Этот вирус, скорее всего, попал к нам напрямую от птиц и не имел отношения к свиньям.

Между тем, классическим источником новых опасных штаммов служат именно свиньи, восприимчивые ко многим разновидностям гриппа и способные заражаться и друг от друга, и от человека, и от водоплавающих птиц. Пандемия 1957 года, вызванная вирусом H2N2, и пандемия 1968 года (H3N2) распространились по миру из Юго-Восточной Азии. Высокая плотность населения, и не только человеческого, но и утиного и свиного, создаёт там благоприятные условия для реассортации вируса.

Пандемию 1977 года вызвал вирус H1N1. К тому моменту он уже не циркулировал в человеческой популяции, будучи вытесненным новыми пандемическими штаммами, поэтому многие люди, особенно молодые, были подвержены заражению. Этот вирус не возник заново: исследования показали, что он очень похож на вирус H1N1 образца 1950 года. Скорее всего, он хранился в замороженном состоянии в какой-нибудь лаборатории, а потом ускользнул оттуда.

И наконец,

в 2009 году мы снова столкнулись с H1N1. Этот штамм возник заново в результате того, что кто-то нарушил миграционный контроль и позволил европейской свинье заразить гриппом американскую.

Современные технологии помогли детально разобраться в том, какой белок откуда пришёл. Если представить себе американскую свинью и принять для простоты, что она одна и вирус в ней один и все эти годы она им болеет, то история вируса 2009 года выглядит следующим образом. В 1918 году геном вируса свиньи принимает в себя три фрагмента РНК от какой-то птицы – среди них ген гемагглютинина, H1. В 1998 году добавляются ещё два фрагмента от птичьего вируса. В том же 1998 году свиной вирус получает фрагмент от вируса человека. Наконец, в 2009 встречаются свиньи двух континентов, и вирус получает ещё два фрагмента, включая ген нейраминидазы N1. Кстати, ген, привнесённый человеческим вирусом, тоже первоначально был получен от птиц – около 1968 года, равно как и гены, добавленные европейской свиньёй – в 1979-м. Вся эта сложная история привела к возникновению новой, удачной комбинации генов.

Можно сказать, что комбинация оказалась удачной и для вируса, и для нас. Хотя вирус 2009 года хорошо заражал людей и дошёл от Мексики до России и всех остальных стран мира, смертность от этого штамма была ниже, чем смертность от прошлых пандемий. Это произошло потому, что вирусы H1N1 уже девяносто лет (хотя и с перерывами) присутствуют среди людей. Конечно, всё это время они меняются благодаря мутациям, и конкретно тот H1N1, который возник в 2009 году, был незнаком иммунной системе. Из-за этого болезнь не подавлялась в зародыше, и какое-то время человек всё же чихал и заражал других. Но осложнений было мало, потому что антитела к прошлым вариантам H1N1, хотя и не подходили идеально, но всё же сдерживали рост численности вирусных частиц в течение нескольких дней, которые требуются иммунной системе для создания антител, подходящих к новым вирусным белкам в точности.

Опасная птица

В 1997 году в Гонконге разразилась эпидемия гриппа H5N1 среди домашних птиц. Во время этой эпидемии были зафиксированы 18 случаев передачи вируса от пернатых человеку. Среди заболевших умерли 6 человек – каждый третий. С тех пор передача вируса была зафиксирована ещё несколько раз, второй всплеск заболевания пришёлся на 2004 год.

К счастью, птичий H5N1 не очень хорошо передаётся человеку – для этого нужен тесный и продолжительный контакт с больными птицами – и практически не передаётся от человека к человеку. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, вирус адаптирован для жизни в организме птицы. Температура её тела – 40 градусов Цельсия. Температура в носоглотке (постоянно охлаждаемой вдыхаемым воздухом) – около 33 градусов Цельсия, и ферменты вируса работают не очень эффективно. Во-вторых, вирус способен связываться только с теми поверхностными белками клеток, к которым присоединена цепочка углеводных остатков, заканчивающаяся N-ацетилнейраминовой кислотой, причём важно, как именно этот сахарный остаток связан с находящейся под ним галактозой. Если N-ацетилнейраминовая кислота присоединена к третьему атому галактозы, то вирус птицы успешно проникает в такую клетку, а если к шестому, то нет. На поверхности клеток носоглотки человека N-ацетилнейраминовая кислота связана преимущественно с шестым атомом галактозы, и для взаимодействия с гемагглютинином типа H5 такая структура не подходит. Заражение возможно только при большой дозе вируса, потому что N-ацетилнейраминовая кислота, присоединённая к третьему атому галактозы, у нас всё-таки есть, но её мало, и у вируса не очень много шансов осесть при вдохе именно на такую клетку.

Из этих отличий в гликозилировании белков (то есть их модификации сахарными остатками) вытекают ещё два следствия – хорошее и плохое. Подходящий для вируса вариант модификации, присоединённая к третьему атому галактозы N-ацетилнейраминовая кислота, в больших количествах существует у нас в лёгких. Это означает, что, если заражение всё-таки произошло, основная вирусная нагрузка приходится на глубокие отделы дыхательной системы. Это делает человека не опасным для окружающих, так как он не чихает, правда, самому заболевшему такой вариант гриппа может принести много неприятностей.

Для того чтобы вирус H5N1 начал передаваться от человека к человеку, ему нужно научиться размножаться в верхних отделах дыхательных путей, то есть освоить эффективное размножение при температуре 33 градусов Цельсия и взаимодействие с поверхностными белками, содержащими типичный для человека вариант цепочки сахарных остатков. В принципе, и то и другое возможно, но молекулярные биологи успокаивают: нужные для этого мутации маловероятны и, скорее всего, не соберутся в одной вирусной частице, пока этому не благоприятствует естественный отбор.

Разумеется, научить вирус заражать новый организм возможно. Мыши в норме не подвержены гриппу, но существуют лабораторные штаммы вируса, эффективно заражающие мышей (они используются в исследовательских целях). Вирус заражает мышь плохо, его потомки заражают следующих грызунов лучше, и всего через несколько поколений вирус становится эффективным. Для того чтобы с человеком не произошло то же самое, что с лабораторными мышами, необходимы жёсткие меры борьбы с гриппом H5N1: уничтожение больных птиц (особенно тех, чей вирус перешёл-таки на человека), карантин для заразившихся людей и тщательные меры предосторожности для ухаживающих за ними лиц.

Как спасаться от гриппа

Существующая статистика весьма неполна: не все люди обращаются при гриппе к врачу, не всегда понятно, болеет ли человек именно гриппом или каким-нибудь другим респираторным заболеванием. По оценке ВОЗ, около 5 миллионов человек ежегодно болеют гриппом в тяжёлой форме. Грипп наиболее опасен для маленьких детей и для людей старше 65 лет.

Способы борьбы с гриппом делятся на две группы: эффективные и плацебо. О плацебо Каверин ничего на лекции не говорил, потому что взрослый здоровый человек имеет полное право лечить грипп любым средством с недоказанной эффективностью – скорее всего, болезнь пройдёт сама за те же самые семь дней.

Из признанных наукой подходов наиболее эффективный - ежегодная вакцинация. Она не даёт стопроцентной защиты, потому что вирус мог успеть измениться с того момента, как вакцина была изготовлена, но всё же заметно снижает вероятность как самой болезни, так и её осложнений. Кроме того, существуют ингибиторы нейраминидазы и ингибиторы белка М2 – вещества, которые связываются с вирусными белками и не дают им эффективно работать. Даже они могут не подействовать или подействовать неэффективно, потому что очень уж быстро вирус гриппа умеет изменяться.

Лекарства против гриппа вообще намного труднее придумывать, чем лекарства против ВИЧ, поясняет Каверин. Если разработать антибактериальное средство, которое не вредило бы клеткам человека, возможно, то для вируса это намного сложнее, потому что всё самое интересное в его жизни происходит внутри клеток. И если речь идёт о болезни, от которой без лечения умирает шестьдесят человек из ста, то средство, от лечения которым будет погибать один, применять можно. Лекарство же против лёгкой болезни и само должно не приносить человеку никакого вреда. Существует препарат против гепатита С, эффективное и для гриппа, но назначать его при обычной сезонной эпидемии никто не будет – слишком много побочных эффектов.

Стереть вирус гриппа с лица земли невозможно – такие планы срабатывают только для болезней, существующих только у человека. В случае с гриппом пришлось бы поймать и вылечить не только всех свиней и кур, но и всех уток, лошадей и дельфинов.

Разработать универсальную вакцину против всех штаммов гриппа теоретически возможно, но практически трудноосуществимо: хотя исследования в этой области активно ведутся и эксперименты на животных дают многообещающие результаты, эффективность и безопасность для человека по-прежнему остаются под вопросом: может оказаться, что для выработки достаточного количества антител нужно будет вводить очень большую дозу вакцины.

Но и ожидать появления штамма, который уничтожит всех, нет оснований. Из всех 16 вариантов гемагглютинина связываться с клетками человека хорошо умеют только три, и со всеми человечество уже сталкивалось. Ещё две разновидности могут связываться с клетками человека в редких случаях – если они научатся делать это эффективно, то мы добавим эти варианты белка в вакцину. Появление нового штамма было по-настоящему опасным в 1918 году, а в 2010 есть вирусологи, знающие про вирус гриппа почти всё, есть разрешенные лекарства и вакцины, есть, в конце концов, экспериментальные препараты. Ничего страшного нет. Но покупать сырых уток в Гонконге наука всё равно не рекомендует.

Теги

Грипп

РЕЙТИНГ

4.19
голосов: 16

Обсуждение