Человек может жить вечно вирус
Обновлено: 18.04.2024
Фото: Геннадий Черкасов
Впрочем, российские специалисты не склонны драматизировать ситуацию. Многие вирусологи отмечают, что возможно заразиться SarsCov2 и второй раз, и третий — но с каждым разом инфекция будет протекать все легче, потому что клеточный иммунитет будет вовремя ее опознавать и быстро формировать новые антитела для защиты от нее.
— Возможно ли, что коронавирус остается в организме навсегда, как вирус Эпштейна-Барр или другой герпес?
— Если мы говорим про течение медленных инфекций, то герпетическая инфекция такими свойствами отличается. Но если мы говорим о персистенции коронавируса, то достоверных данных о его сохранении в организме нет, и частично подобные ситуации могут быть связаны с неидеальной диагностикой. Потому что анализ ПЦР определяет лишь наличие генетического материала, а не жизнеспособных вирусов. Чтобы определить жизнеспособность вируса, его надо культивировать в пробирке на клеточных культурах, этот метод технически сложен, продолжителен во времени и менее доступен. Точных и достоверных результатов исследований о длительности иммунитета к новой коронавирусной инфекции пока нет, нужно длительно накапливать материал. Наличие антител не является 100%-ным защитным признаком. В ряде инфекционных процессов, например при ветряной оспе, вирус у двух третей зараженных всю их жизнь находится в спинном мозге, не давая о себе знать. Но после тяжелого иммунологического стресса возможна реактивация в виде опоясывающего лишая. Опыт энтеровирусных инфекций, например Коксаки, говорит о том, что вирус может проявляться двумя волнами у одного человека — сначала острый лихорадочный синдром, потом человек выздоравливает, а через одну неделю начинается серозный менингит.
Пока весь цикл процесса COVID-19 до конца не определен. Болезнь — это всегда результат взаимодействия вируса с индивидуальными особенностями каждого человека. До сих пор не установлено, почему у некоторых бессимптомных инфицированных вирус выделяется в гораздо больших количествах, чем у тех, кто болеет среднетяжелыми формами. Неоднородность особенностей иммунитета в популяции заставляет учитывать разнообразие возможных форм, а не только разнообразие генома вируса.
— Есть версии, что повторные заражения вызваны новым штаммом вируса. Как вы их оцениваете?
— Мутации накапливаются постоянно у любого вируса, который размножается и присутствует в популяции (грипп, аденовирус, корь, гепатит В и пр.). Мутации бывают выраженными, бывают слабыми. Но одно дело — вариабельность генетического аппарата вируса. Другое — способность вируса заражать новых и новых людей. Если смотреть на опыт развития коронавирусной вспышки SARS 2002 года, то там через определенный промежуток времени вирулентность вируса упала, и распространение прекратилось само по себе. Что будет с этим коронавирусом, непонятно. Пока в мире слишком большое количество источников распространения этой инфекции. Так или иначе, популяционный иммунитет будет сдерживать ее распространение, а приобретен он будет или по итогу болезни, или после прививки.
Известный инфекционист, доктор медицинских наук, профессор Николай Малышев тем временем не видит в факте повторного заражения ничего сенсационного:
— Об этом уже писали и корейские коллеги, и китайские: да, есть повторные пациенты. В мире известно 1400 инфекционных заболеваний, и у каждого свои особенности протекания. При сыпном тифе вообще может несколько десятков лет пройти — и человек может снова заболеть.
— Всегда ли при повторном заражении заболевание протекает легче?
— Вовсе не обязательно. Хрестоматийный пример — лихорадка Денге. Первый раз болезнь протекает легко, второй — тяжелее, а третий, как правило, заканчивается летальным исходом.
Новость
Изображение частиц вируса оспы, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа
Автор
Редакторы
Человечество потихоньку учится убивать вирусы, разрабатывая адресные и универсальные стратегии их уничтожения, развивая систему вакцинации и совершенствуя мониторинг распространения новых штаммов. Благодаря методам сравнительной геномики можно очень точно восстановить картину вспышек, а комбинированная терапия позволяет эффективно бороться даже с вирусами, которые быстро эволюционируют прямо в организме пациента. Однако проблем на пути к усмирению паразитических молекулярных машин всё еще очень много. При этом новые вызовы могут появиться с самых неожиданных сторон. Новые или хорошо забытые старые вирусы могут скрываться в довольно нетривиальных местах — например, в старых могилах или в вечной мерзлоте.
Однако сравнительно недавно, в 2011 году, бригада нью-йоркских рабочих при рытье котлована близ старого кладбища в Квинсе обнаружила мумифицированный труп женщины. Приглашенный криминалист-антрополог оценил возраст захоронения в 150 лет, что подняло следующий вопрос: почему чернокожую женщину в то время решили похоронить в изолированном металлическом гробу? Разгадка нашлась, когда на мумифицированном теле обнаружились следы оспин. Это не только напугало нашедших тело, но и послужило толчком к тому, чтобы попытаться выделить образцы вируса, которые могли остаться в хорошо сохранившемся мумифицированном теле. Впрочем, в этом случае следов вируса обнаружить не удалось. Равно как и в случае ряда других находок, так или иначе связанных с оспой. Об этом пишет коллектив сотрудников Центра по контролю и предотвращению заболеваний в Атланте (США, штат Джорджия) [2].
Их недавняя публикация фокусируется на оценке угрозы возвращения оспы в результате случайного или намеренного вскрытия могил, а также взаимодействия с другими субстанциями, способными содержать неповрежденные вирусные частицы. К таким субстанциям можно отнести сгустки крови или фрагменты кожи пациентов, зараженных вирусом. Во времена актуальности оспы они иногда использовались в целях иммунизации. Ряд исследований, обсуждаемых в обзоре, указывает на то, что подобные образцы могут сохранять жизнеспособные вирусные частицы более года и даже более десятка лет, хотя число этих частиц постоянно уменьшается [3], [4].
Рисунок 1. Фотография сгустков крови пациентов, больных оспой. Такие образцы могли пересылаться почтой для того, чтобы люди в других регионах имели возможность заранее провести вариоляцию — примитивный вариант иммунизации от оспы.
Несмотря на возможность сохранения вирусных частиц какое-то время в разных биологических образцах, в случае оспы специалисты Центра по контролю и предотвращению заболеваний утверждают, что сохранившиеся ткани в захоронениях и местах археологических раскопок не представляют угрозы для современной популяции.
Ученые из Марселя назвали новый гигантский вирус питовирусом и утверждают, что он сильно отличается как от представителей семейства Megaviridae, к которым относятся, например, мимивирусы [6], [7], так и от вирусов рода Pandoravirus, описанных в прошлом году [8].
Питовирусы были обнаружены в ходе исследований вечной мерзлоты из окрестностей Колымы. При этом для обнаружения вирусов ученые культивировали их потенциальных хозяев — простейших вида Acanthamoeba castellanii — вместе с размороженными образцами промерзшей почвы, чей возраст оценивается в 30000 лет. Авторы пишут о том, что в северо-восточной Сибири вечная мерзлота характеризуется нейтральным pH и низким содержанием кислорода, что способствует сохранности биологических материалов. В результате примененного подхода удалось описать вирусные частицы, различимые даже в световой микроскоп, а также проанализировать геном открытого вируса, который оказался примерно в 4 раза короче генома пандоравируса и имел длину чуть больше 600 тысяч нуклеотидных пар.
Рисунок 2. Электронная микрофотография питовируса
Несмотря на то, что вирусы амеб не представляют прямой угрозы для человека, факт обнаружения витальных вирионов со сложной структурой и крупным геномом в вечной мерзлоте говорит о том, что там же могут находиться и другие замороженные вирусы, которые способны оказаться опасными для человека, птиц или домашнего скота. Эта возможность заставляет обратить на себя внимание ввиду изменений климата на Земле, которые могут привести к оттаиванию части почв, долгое время находившихся в замороженном состоянии.
То, какими особенностями должны обладать вирусы для того, чтобы лучше переносить периоды длительного пребывания вне организма хозяина, остается предметом дальнейших исследований.
Обзор
Автор
Редакторы
Обратите внимание!
Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.
Эволюция и происхождение вирусов
В 2007 году сотрудники биологического факультета МГУ Л. Нефедова и А. Ким описали, как мог появиться один из видов вирусов — ретровирусы. Они провели сравнительный анализ геномов дрозофилы D. melanogaster и ее эндосимбионта (микроорганизма, живущего внутри дрозофилы) — бактерии Wolbachia pipientis. Полученные данные показали, что эндогенные ретровирусы группы gypsy могли произойти от мобильных элементов генома — ретротранспозонов. Причиной этому стало появление у ретротранспозонов одного нового гена — env, — который и превратил их в вирусы. Этот ген позволяет вирусам передаваться горизонтально, от клетки к клетке и от носителя к носителю, чего ретротранспозоны делать не могли. Именно так, как показал анализ, ретровирус gypsy передался из генома дрозофилы ее симбионту — вольбахии [7]. Это открытие упомянуто здесь не случайно. Оно нам понадобится для того, чтобы понять, чем вызваны трудности борьбы с вирусами.
Из давних письменных источников, оставленных историком Фукидидом и знахарем Галеном, нам известно о первых вирусных эпидемиях, возникших в Древней Греции в 430 году до н.э. и в Риме в 166 году. Часть вирусологов предполагает, что в Риме могла произойти первая зафиксированная в источниках эпидемия оспы. Тогда от неизвестного смертоносного вируса по всей Римской империи погибло несколько миллионов человек [8]. И с того времени европейский континент уже регулярно подвергался опустошающим нашествиям всевозможных эпидемий — в первую очередь, чумы, холеры и натуральной оспы. Эпидемии внезапно приходили одна за другой вместе с перемещавшимися на дальние расстояния людьми и опустошали целые города. И так же внезапно прекращались, ничем не проявляя себя сотни лет.
Вирус натуральной оспы стал первым инфекционным носителем, который представлял действительную угрозу для человечества и от которого погибало большое количество людей. Свирепствовавшая в средние века оспа буквально выкашивала целые города, оставляя после себя огромные кладбища погибших. В 2007 году в журнале Национальной академии наук США (PNAS) вышла работа группы американских ученых — И. Дэймона и его коллег, — которым на основе геномного анализа удалось установить предположительное время возникновения вируса натуральной оспы: более 16 тысяч лет назад. Интересно, что в этой же статье ученые недоумевают по поводу своего открытия: как так случилось, что, несмотря на древний возраст вируса, эпидемии оспы не упоминаются в Библии, а также в книгах древних римлян и греков [9]?
Строение вирусов и иммунный ответ организма
Рисунок 1. Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский (1864–1920) (слева) и английский врач Эдвард Дженнер (справа).
Почти все известные науке вирусы имеют свою специфическую мишень в живом организме — определенный рецептор на поверхности клетки, к которому и прикрепляется вирус. Этот вирусный механизм и предопределяет, какие именно клетки пострадают от инфекции. К примеру, вирус полиомиелита может прикрепляться лишь к нейронам и потому поражает именно их, в то время как вирусы гепатита поражают только клетки печени. Некоторые вирусы — например, вирус гриппа А-типа и риновирус — прикрепляются к рецепторам гликофорин А и ICAM-1, которые характерны для нескольких видов клеток. Вирус иммунодефицита избирает в качестве мишеней целый ряд клеток: в первую очередь, клетки иммунной системы (Т-хелперы, макрофаги), а также эозинофилы, тимоциты, дендритные клетки, астроциты и другие, несущие на своей мембране специфический рецептор СD-4 и CXCR4-корецептор [13–15].
Одновременно с этим в организме реализуется еще один, молекулярный, защитный механизм: пораженные вирусом клетки начинают производить специальные белки — интерфероны, — о которых многие слышали в связи с гриппозной инфекцией. Существует три основных вида интерферонов. Синтез интерферона-альфа (ИФ-α) стимулируют лейкоциты. Он участвует в борьбе с вирусами и обладает противоопухолевым действием. Интерферон-бета (ИФ-β) производят клетки соединительной ткани, фибробласты. Он обладает таким же действием, как и ИФ-α, только с уклоном в противоопухолевый эффект. Интерферон-гамма (ИФ-γ) синтезируют Т-клетки (Т-хелперы и (СD8+) Т-лимфоциты), что придает ему свойства иммуномодулятора, усиливающего или ослабляющего иммунитет. Как именно интерфероны борются с вирусами? Они могут, в частности, блокировать работу чужеродных нуклеиновых кислот, не давая вирусу возможности реплицироваться (размножаться).
Причины поражений в борьбе с ВИЧ
Тем не менее нельзя сказать, что ничего не делается в борьбе с ВИЧ и нет никаких подвижек в этом вопросе. Сегодня уже определены перспективные направления в исследованиях, главные из которых: использование антисмысловых молекул (антисмысловых РНК), РНК-интерференция, аптамерная и химерная технологии [12]. Но пока эти антивирусные методы — дело научных институтов, а не широкой клинической практики*. И потому более миллиона человек, по официальным данным ВОЗ, погибают ежегодно от причин, связанных с ВИЧ и СПИДом.
Подобный вирусный механизм характерен не только для ВИЧ. Он описан и при инфицировании некоторыми другими опасными вирусами: такими, как вирусы Денге и Эбола. Но при ВИЧ антителозависимое усиление инфекции сопровождается еще несколькими факторами, делая его опасным и почти неуязвимым. Так, в 1991 году американские клеточные биологи из Мэриленда (Дж. Гудсмит с коллегами), изучая иммунный ответ на ВИЧ-вакцину, обнаружили так называемый феномен антигенного импринтинга [23]. Он был описан еще в далеком 1953 году при изучении вируса гриппа. Оказалось, что иммунная система запоминает самый первый вариант вируса ВИЧ и вырабатывает к нему специфические антитела. Когда вирус видоизменяется в результате точечных мутаций, а это происходит часто и быстро, иммунная система почему-то не реагирует на эти изменения, продолжая производить антитела к самому первому варианту вируса. Именно этот феномен, как считает ряд ученых, стоит препятствием перед созданием эффективной вакцины против ВИЧ.
Открытие биологов из МГУ — Нефёдовой и Кима, — о котором упоминалось в самом начале, также говорит в пользу этой, эволюционной, версии.
Сегодня не только ВИЧ представляет опасность для человечества, хотя он, конечно, самый главный наш вирусный враг. Так сложилось, что СМИ уделяют внимание, в основном, молниеносным инфекциям, вроде атипичной пневмонии или МЕRS, которыми быстро заражается сравнительно большое количество людей (и немало гибнет). Из-за этого в тени остаются медленно текущие инфекции, которые сегодня гораздо опаснее и коварнее коронавирусов* и даже вируса Эбола. К примеру, мало кто знает о мировой эпидемии гепатита С, вирус которого был открыт в 1989 году**. А ведь по всему миру сейчас насчитывается 150 млн человек — носителей вируса гепатита С! И, по данным ВОЗ, каждый год от этой инфекции умирает 350-500 тысяч человек [33]. Для сравнения — от лихорадки Эбола в 2014-2015 гг. (на состояние по июнь 2015 г.) погибли 11 184 человека [34].
* — Коронавирусы — РНК-содержащие вирусы, поверхность которых покрыта булавовидными отростками, придающими им форму короны. Коронавирусы поражают альвеолярный эпителий (выстилку легочных альвеол), повышая проницаемость клеток, что приводит к нарушению водно-электролитного баланса и развитию пневмонии.
Рисунок 8. Электронная микрофотография воссозданного вируса H1N1, вызвавшего эпидемию в 1918 г. Рисунок с сайта phil.cdc.gov.
Почему же вдруг сложилась такая ситуация, что буквально каждый год появляются новые, всё более опасные формы вирусов? По мнению ученых, главные причины — это сомкнутость популяции, когда происходит тесный контакт людей при их большом количестве, и снижение иммунитета вследствие загрязнения среды обитания и стрессов. Научный и технический прогресс создал такие возможности и средства передвижения, что носитель опасной инфекции уже через несколько суток может добраться с одного континента на другой, преодолев тысячи километров.
На днях министр здравоохранения Михаил Мурашко предупредил о возможности новой волны COVID-19 уже в мае. Скорее всего, ее вызовет кто-нибудь из представителей семейства "Омикрон", которое продолжает пополняться новыми подвидами.
По данным Роспотребнадзора, сейчас абсолютное большинство (90%) случаев инфицирования вызвано "Омикроном" BA.2, также известного как "Стелс-Омикрон". И хотя считается, что при всей его высокой заразности особой "злости" в нем нет, опыт других стран показывает, что это не совсем верно. К тому же появилась научная работа, доказывающая, что в непривитой популяции "Стелс-Омикрон" вызывает не меньшую смертность, чем предыдущие варианты коронавируса.
В последние дни ежесуточный прирост количества заболевших в стране составляет 9-11 тысяч человек (по данным на 18 апреля — 9,4 тысячи). Самая высокая заболеваемость на сегодня — в Санкт-Петербурге (вчера там официально заболело 629 человек); Москва — на втором месте (497 человек).
По данным Роспотребнадзора, сегодня 90% заболеваемости коронавирусом в стране вызвано вариантом "Стелс-Омикрон". Считается, что он протекает легче, однако это не совсем так. Недавно появилась научная работа, которая показала, что в непривитой популяции этот вариант коронавируса убивает пожилых так же, как ранние варианты.
Еще одна серьезная проблема связана с тем, что даже после очень легкого и бессимптомного течения "Омикрон" возникает серьезный постковидный синдром. Чаще всего он проявляется в виде тромбозов, астении, упадка сил вплоть до полной нетрудоспособности и инвалидности, что встречается у молодых и прежде полных сил людей. Что делать с этой армией пациентов, врачи до конца не знают: никаких протоколов лечения до сих пор не разработано, и четкого понимания, как облегчать симптомы и помогать людям, нет. По данным медиков, каждый пятый (!) столкнувшийся с постковидом теряет работоспособность.
Профессор кафедры госпитальной терапии №21 Сеченовского университета Сергей Яковлев недавно заявил, что применение моноклональных антител и стероидных гормонов при ковид вызывает серьезное угнетение иммунитета: "Считаю, что надо брать у пациента согласие, от чего он хочет умереть: от цитокинового шторма или поздней бактериальной суперинфекции".
Тем временем еще один подвариант "Омикрона" – "Омикрон-ХЕ" - начинает шествие по миру. Его количество в Великобритании начало резко расти. Пока известно лишь то, что он представляет собой гибрид вариантов BA.1 и BA.2, и может быть наиболее заразной из ранее обнаруженных версий COVID-19. ВОЗ заявила, что XE примерно на 10% более заразен, чем BA.2, но эти данные требуют дополнительных исследований.
Сможет ли новый вариант вызвать очередную волну (по экспертным оценкам, волны будут накатывать каждые 7-8 месяцев), пока сказать сложно. Однако многие эксперты называют именно май наиболее подходящим временем для нового подъема в России. К сожалению, практика показывает, что иммунитет у переболевших "Омикроном" сохраняется ненадолго, к тому же другие варианты вируса к нему вообще нечувствительны. Поэтому специалисты советуют вести себя предельно аккуратно и соблюдать защитные меры, которые нам уже очень хорошо знакомы.
Кто-то не расстается с маской и перчатками, дезинфицирует квартиру, моет с мылом магазинные упаковки и заражается коронавирусом. А кто-то ухаживает за больным в квартире, работает в замкнутом коллективе, каждый день пользуется общественным транспортом, но не болеет COVID-19. О феномене устойчивости к коронавирусу мы расспросили Анну Топтыгину, иммунолога, доктора медицинских наук.
Фото: Наталья Мущинкина
- Существует много причин. Есть люди, которые являются супервыделителями вируса, и есть те, кто практически не распространяет инфекцию, и от них, соответственно, трудно заразиться.
Возможно, небольшая доза вируса убивается интерфероном. Приведу пример: молодая семья - муж, жена и ребенок детсадовского возраста. Он пришел домой с насморком. Естественно, у мамы тоже потекло из носа. На этом фоне папа инфицировался коронавирусом. У него положительный тест ПЦР. А мама с мальчиком не заразились. Это объясняется таким явлением, как интерференция вирусов, то есть взаимодействием, при котором присутствие в организме одного вируса подавляет репродукцию другого. В данном случае в ответ на респираторную вирусную инфекцию началась выработка интерферона, к которому ковид очень чувствителен.
- То есть, как говорится, клин клином вышибают?
- Из литературы известно, что в средние века были люди, которые заходили в чумные бараки и не заражались.
- В те времена не было возможности исследовать тех, кто не заболел чумой. Важно, что данное заболевание имеет разные формы, и заразность их тоже разная. Если человек болел бубонной формой чумы, то он вполне мог выздороветь. А легочная приводила к эпидемии и становилась полной катастрофой. Но если человек переболел бубонной чумой и выздоровел, то он не подхватит легочную форму. Иммунитет будет пожизненным.
- В начале нынешней пандемии встречались случаи, когда врачи, работавшие в красных зонах без серьезной защиты, не заражались.
- А я знаю случаи, когда сначала не болели, а потом заражались и умирали. Существует предел возможности и врожденного, и адаптивного иммунитета. С другой стороны, есть люди, болеющие бессимптомно. Когда мы с мужем серьезно болели COVID-19, у нашего 25-летнего сына один день болела голова, и больше никаких симптомов не было. Тем не менее, антитела у него есть, и клеточный иммунитет сформирован.
- А бывает, что на кого-то вакцина не действует?
- При любых вакцинациях, будь то дифтерия, столбняк, или корь, есть люди с первичной вакцинальной неудачей, у которых не вырабатываются антитела. Но никто не проверял у них клеточный иммунитет.
А встречаются вторичные вакцинальные неудачи, когда иммунитет вырабатывается, но очень короткий. По разным инфекциям от 5 до 10 процентов популяции имеют такие аномалии. Кроме того, для оценки эффективности вакцинации важно знать, чем эти люди прививались и на каких системах смотрели свои антитела.
Ко мне на прием приходит много пациентов, которые говорят, что болели в весенний период, а сейчас антител уже нет. Смотрю анализы, а там тест-система на N-белки. Эти антитела быстрее исчезают из кровотока, кроме того, они не защищают от повторного заражения, это лишь свидетели перенесенной инфекции. Проверяем на S-белок – антитела есть! Значит - есть защита.
- У кого лучше иммунитет: у тех, кто переболел, или у тех, кто сделал прививку?
- Высота антительного ответа зависит от длительности пребывания антигена в организме. Дело в том, что сначала происходит запуск иммунного ответа, а потом начинается процесс созревания, во время которого идет наработка все более эффективных антител. По закону конкуренции выживает сильнейший, поэтому слабенькие антитела потихоньку уходят.
Чем дольше в организме находится вирус, тем больше циклов созревания проходит и тем качественнее получаются антитела. Люди старшего возраста болеют, в среднем, тяжелее, и у них выше антитела. Но плазму для лечения больных берут только у молодых переболевших, потому что плазма возрастных пациентов по ряду параметров не годится. Однако молодые болеют легче, и, соответственно, уровень антител у них ниже.
Но после второй дозы вакцинации содержание S-антигена пролонгируется, и наработка антител продолжается. Поэтому можно использовать плазму привитых для переливания заболевшим.
- А есть какие-то генетические особенности, которые влияют на процесс образования антител?
- У одних преимущественно антительный ответ, у других – клеточный. У некоторых и то, и другое хорошо работает, а у кого-то и то, и другое – слабо. Были люди, которые после вакцинации давали антитела выше, чем человек, который лежал в "Коммунарке" с тяжелым течением и кислородной поддержкой.
- Многим кажется, что если вакцинация прошла без побочных эффектов, то и иммунный ответ будет не очень. Они считают, что температура под 40 – гарантия успеха.
- Такое мнение не лишено резона. В основном реакции организма связаны с активностью иммунной системы. Соответственно, температура разгоняет иммунитет, потому что иммунные клетки с повышением градуса начинают быстрее работать.
Но под 40 быть не должно. А есть гриппозное состояние после вакцинации с ощущением, будто заболеваешь – эффект интерлейкина 1. Это ранний цитокин, который запускает иммунитет. Что касается такой распространенной реакции, как болезненность в месте укола, то это явление говорит о том, что иммунная система заинтересовалась введенным антигеном, и клетки пришли его распознать и ответить. Но все это отнюдь не значит, что вакцинация без побочных эффектов не состоятельна.
Читайте также: