Что такое боевые вирусы бактерии

Обновлено: 24.04.2024

Биологическим оружием (БО) называют боевые средства, поражающее действие которых основано на использовании болезнетворных свойств микроорганизмов (возбудителей) или микробов, вызывающих болезни людей, животных и растений. Цель применения биологического оружия — снижение боеспособности противника. Это может быть достигнуто путём непосредственного поражения людей, а также уничтожением животных и сельскохозяйственных растений, в результате чего человек лишается средств существования (продовольствия), а в некоторых случаях порчи материалов вооружения, военной техники и снаряжения.

Биологическое оружие обладает рядом особенностей, главная из которых способность вызывать массовые заболевания людей (эпидемии), животных (эпизоотии) и растении (эпифитотии). Для заражения достаточно незначительного числа микробов. Попав в организм, микробы быстро размножаются, вызывают его заболевание, а затем вследствие контакта людей друг с другом, через выделения больных, воздух, воду, пищевые продукты, а также через различных переносчиков, обычно насекомых, заболевание при благоприятных условиях может приобрести весьма широкие масштабы.

При этом могут использоваться микробы (вирусы, бактерии, грибки) – возбудители бруцеллеза, туляремии, сибирской язвы, чумы, холеры, сапа, дифтерии, брюшного тифа, лихорадки, энцефалита, оспы, гриппа и многих других заболеваний.
Поражающее действие БО проявляется не сразу, а спустя определенное время (инкубационный период), зависящее как от вида и количества попавших в организм болезнетворных микробов или их токсинов, так и от физического состояния организма. Наиболее часто инкубационный период продолжается от 2 до 5 суток. В течение почти всего этого периода личный состав сохраняет боеспособность, иногда даже не подозревая о состоявшемся заражении. Некоторые из возникающих в результате заражения заболевания, называемые контагиозными (чума, натуральная оспа и др.), могут затем передаваться от пораженных к окружающим здоровым людям через воздух, укусы кровососущих насекомых и другими путями. Заболевания, называемые неконтагиозными (сибирская язва, туляремия и др.), от больных людей к здоровым практически не передаются. Классификация заболеваний приведена на рис.5.

Рис. 5. Классификация заболеваний

Особо следует подчеркнуть сильное психологическое воздействие, оказываемое БО на человека. Наличие реальной угрозы внезапного применения противником БО, как и появление в войсках и среди гражданского населения крупных вспышек и эпидемий опасных инфекционных заболеваний, способны повсеместно вызвать страх, панические настроения, снизить боеспособность войск, дезорганизовать работу тыла.

Основу поражающего действия биологического оружия составляют биологические средства (БС) – специально отобранные для боевого применения биологические агенты, способные в случае проникновения в организм людей, животных (растений) вызывать тяжелые инфекционные заболевания. К ним относят: отдельные виды болезнетворных микробов и вирусов – возбудителей наиболее опасных инфекционных заболеваний, а также токсичные продукты их жизнедеятельности; генетический материал – молекулы инфекционных нуклеиновых кислот, полученный из микробов (вирусов). Для уничтожения посевов зерновых, технических и других сельскохозяйственных культур можно ожидать помимо использования микробов – возбудителей болезней культурных растений преднамеренное применение насекомых – наиболее опасных вредителей сельскохозяйственных культур.

Патогенные микроорганизмы – возбудители инфекционных болезней чрезвычайно малы по размерам, не имеют цвета, запаха, вкуса и поэтому не определяются органами чувств человека. В зависимости от размеров, строения и биологических свойств они подразделяются на классы (рис.6), из которых помимо вирусов наибольшее значение имеют бактерии, риккетсии и грибки.

Рис.6. Классификация биологических агентов

Риккетсии – это небольшие (размером от 0.4 до 1 мкм) клетки-палочки. Размножаются поперечным бинарным делением только внутри клеток живых тканей. Они не образуют спор, но достаточно устойчивы к высушиванию, замораживанию действию относительно высоких температур (до 5600С). Риккетсии являются причиной таких тяжелых заболеваний человека, как сыпной тиф, пятнистая лихорадка Скалистых гор и др.

Грибки – одно- или многоклеточные микроорганизмы растительного происхождения, отличающиеся от бактерий более сложным строением и способом размножения. Споры грибков высокоустойчивы к высушиванию, воздействию солнечных лучей и дезинфицирующих веществ. Заболевания, вызываемые патогенными грибками, характеризуются поражением внутренних органов с тяжелым и длительным течением.

Вирусы – обширная группа биологических агентов, не имеющих клеточной структуры, способных развиваться и размножаться только в живых клетках, используя для этого их биосинтетический аппарат. Размеры внеклеточных форм вирусов колеблются от 0,02 до 0,4 мкм. Большинство из них недостаточно устойчивы к различным факторам внешней среды: плохо переносят высушивания, солнечный свет, особенно ультрафиолетовые лучи, а также температуру 6000С и действия дезинфицирующих средств. Патогенные вирусы являются причиной многих тяжелых заболеваний человека, таких как натуральная оспа, тропические геморрагические лихорадки, ящур и др.

Эффективность действия БО зависит не только от поражающих способностей биологических средств, но в значительной степени от правильно выбора способов и средств их применения.

Способы боевого применения БС основываются на способности патогенных микробов в естественных условиях проникаться в организм человека следующими путями:

с воздухом через органы дыхания (аэрогенный, воздушно-капельный путь);
с пищей и водой через пищеварительный тракт (алиментарный путь);
через неповрежденную кожу в результате укусов зараженных кровососущих членистоногих (трансмиссивный путь);
через слизистые оболочки рта, носа, глаза, а также через поврежденные кожные покровы (контактный путь).

Способы боевого применения БС:

распыление биологических рецептур для заражения приземного слоя воздуха частицами аэрозоля – аэрозольный способ;
рассеивание в районе цели искусственно зараженных биологическими средствами кровососущих переносчиков – трансмиссионный способ;
заражение биологическими средствами воздуха и воды в замкнутых пространствах (объема) при помощи диверсионного снаряжения – диверсионный способ.

Аэрозольный способ является основным способом боевого применения БС. Он позволяет внезапно и скрытно заражать биологическими средствами на больших пространствах приземные массы воздуха, местность и находящиеся на ней живую силу, вооружение и военную технику. При этом заражению биологическим аэрозолем одновременно подвергается живая сила, не только открыто расположенная на местности, но и находящаяся в негерметизированных вооружении, военной технике и сооружениях.

Перевод биологических рецептур в аэрозоль осуществляется двумя основными методами: силой взрыва ВВ биологического боеприпаса и с помощью распылительных устройств.
К достоинствам первого метода (взрыва) относят простоту, надежность, высокую экономичность. Однако в результате образования в момент взрыва высокой температуры и ударной волны наблюдается значительная гибель биологических средств.

В распылительных устройствах перевод рецептуры в аэрозоль осуществляется либо под воздействием сжатого инертного газа (в механических генераторах аэрозолей), либо набегающим воздушным потоком (в выливных авиационных приборах). Распылительные устройства, устанавливаемые на пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах, позволяют создавать на определенных высотах облако зараженной атмосферы, которое, дрейфуя и постепенно оседая, способно заражать приземные воздушные массы над значительной по площади территорией.

Трансмиссионный способ заключается в преднамеренном рассеивании в заданном районе искусственно зараженных биологическими средствами кровососущих переносчик с помощью энтомологических боеприпасов (авиационных бомб и контейнеров специальной конструкции).

Трансмиссионный способ основан на том, что многие из существующих в природе кровососущих членистоногих легко воспринимают, длительной сохраняют, а затем через укусы передают возбудителей ряда опасных для человека и животных заболеваний. Так, отдельные виды комаров способны передавать желтую лихорадку, лихорадку денге, Венесуэльский энцефаломиелит лошадей, блохи – чуму, вши – сыпной тиф, москиты – лихорадку паппатачи.
Применение искусственно зараженных переносчиков наиболее вероятно в теплое время года и природных условиях, близких к естественному обитанию переносчиков.

Диверсионный способ применения БС заключается в преднамеренном скрытном заражении биологическими средствами замкнутых пространств (объектов) воздуха и воды, а также продовольствия (фуража), используемых непосредственно, без дополнительной очистки (обработки).

С помощью малогабаритного диверсионного снаряжения (портативных генераторов аэрозолей, распыляющих пеналов и т.п.) возможно в определенный момент осуществить заражение воздуха в местах массового скопления людей. Возможно также заражение воды в городских водонапорных системах, для чего могут быть использованы возбудители чумы, холеры, брюшного тифа и особенно ботулинический токсин. Путем диверсий, кроме того, могут быть распространены искусственно зараженные кровососущие переносчики и насекомые.

Основным методом применения биологических рецептур является распыление их в воздухе и создание, таким образом, облака биологического аэрозоля. Заболевания личного состава будут при этом возникать в результате вдыхания аэрозольных частиц, содержащих возбудителей болезней. Таким путём можно заразиться многими заболеваниями, включая и такие, возбудители которых в естественных условиях воздушно капельным путём не передаются. БО способно вызывать поражения на больших площадях, чем другие средства поражения. Это связано с высокой инфекционностью биологических аэрозолей. Непосредственная защита личного состава в период биологического нападения противника обеспечивается использованием средств индивидуальной и коллективной защиты, а также применением средств экстренной профилактики, имеющихся в индивидуальных аптечках.

Личный состав, находящийся в очаге биологического заражения, должен не только своевременно и правильно использовать средства защиты, но и строго выполнять правила личной гигиены и следующие правила:

Люди всегда использовали любую возможность поиска новых способов уничтожения друг друга: вырубали леса, разграбляли ценности, крушили религию, философию, науку и искусство, желая кровопролития. На этом пути были открыты самые ужасные виды бактерий, грибов и вирусов. Использование биологического оружия относится ко временам древнего мира. Уже в 1,500 до н.э. хетты Малой Азии оценили могущество инфекций и стали посылать пострадавших от чумы во вражеские племена. С появлением армий значение биооружия (еще не зная, что это такое — примечание Медача) также не осталось недооцененным: войска катапультировали зараженные трупы в осажденные крепости и отравляли вражеские колодцы. Некоторые историки даже утверждают, что 10 библейских казней Моисея против египтян, возможно, были масштабной кампанией биологической войны, а не действиями мстительного бога . С тех пор успехи в медицине привели человечество к гораздо лучшему пониманию действия вредных инфекционных агентов и способов, которыми наш иммунитет борется с ними. Однако, эти достижения привели не только к разработке вакцин и лекарственных средств, но также и к дальнейшему вооружению армий одними из самых разрушительных биологических агентов на планете. Первая половина 20-го века ознаменовалась использованием сибирской язвы в качестве биологического оружия немцами и японцами, а также последующим развитием программ биологического оружия в Соединенных Штатах, Великобритании и России. Сегодня, биологическое оружие находится вне закона в соответствии с соглашением о Биологическом оружии (1972) и Женевским Протоколом. Но несмотря на то, что многие страны уничтожили свои запасы биооружия и официально свернули исследования, угроза остается актуальной и в наши дни. В этой статье мы рассмотрим некоторые из самых опасных видов биологического оружия.

Десятое место. Натуральная оспа .

Девятое место. Сибирская язва (Антракс).

Восьмое место. Геморрагическая лихорадка Эбола.

Седьмое место. Чума.

Шестое место. Туляремия.

Летальный исход при заражении этой инфекцией регистрируется в пяти процентах случаев. Мелкая грамотрицательная палочка Francisella tularensis является возбудителем туляремии. В 1941 году в Советском Союзе было сообщено о 10000 случаев заболевания. Позднее, когда в 1942 году произошло продвижение немецких войск вглубь страны, это число выросло до 100000. Большинство случаев заражение зафиксировано в рядах немецкой армии. Бывший советский исследователь биологического оружия Кен Алибек утверждает, что этот всплеск инфекции не был случайностью, а стал результатом биологической войны. Алибек продолжал с советскими учеными разрабатывать вакцину против туляремии вплоть до своего побега в США в 1992 году. Francisella tularensis встречается в природе не более, чем в 50 организмах и распространена среди грызунов, кроликов и зайцев. Человек обычно заражается через контакт с инфицированными животными, через укусы насекомых или при потреблении в пищу зараженных пищевых продуктов. Симптомы обычно проявляются через 3-5 дней в зависимости от способа заражения. Больной может испытывать жар, озноб, головную боль, диарею, боль в мышцах, боль в суставах, сухой кашель и прогрессирующую слабость. Также могут развиваться симптомы, похожие на пневмонию. При отсутствии лечения развивается дыхательная недостаточность и смерть. Болезнь обычно длится не более двух недель, но в это время инфицированные люди, как правило, нетрудоспособны. Туляремия не передается от человека к человеку, она легко лечится с помощью антибиотиков и ее можно избежать, используя вакцину. Однако, эта зоонозная инфекция очень быстро передается от животного к человеку, также ею легко заразиться при распространении в виде аэрозоля. В этой форме инфекция наиболее опасна. В связи с этим после окончания Второй мировой войны США, Великобритания, Канада и Советский Союз начали разрабатывать варианты использования туляремии в виде биологического оружия.

Пятое место. Ботулинический токсин.

Сделайте глубокий вдох. Если воздух, который вы только что вдохнули, содержит ботулинический токсин, вы об этом не узнаете. Смертельные бактерии не имеют ни цвета, ни запаха. Однако, спустя 12-36 часов появятся первые симптомы.Токсин вызовет нарушения в работе черепных нервов, скелетной мускулатуры, нервных центров сердца. Характерна глазная симптоматика (туман, мушки перед глазами,мидриаз), позднее присоединятся бульбарные симптомы (нарушение речи и глотания, маскообразное лицо). Смерть наступит от гипоксии, вызванной нарушением обменных процессов кислорода, асфиксией дыхательных путей, параличом дыхательной мускулатуры и сердечной мышцы. Без поддержки дыхания летальный исход вероятен в течение 24-72 часов. По этой причине смертельный токсин относится к классу А биологического оружия. Однако, если пациент находится на искусственной вентиляции легких, то смертность с 70 процентов падает до 6, тем не менее, на восстановление нервной системы потребуется время, поскольку яд парализует нервные окончания и мышцы. Для полного восстановления пациенту потребуется несколько месяцев. Стоит отметить, что данный нейротоксин можно найти в любой точке земного шара, особенно много его в почве и морских отложениях. Clostridia botulinum, будучи строгими анаэробами, способны размножаться только в условиях полного отсутствия кислорода. Как правило, это консервированные и колбасные изделия (особенно консервированные жареные грибы и заготовленные большими кусками мясо и рыба с повреждениями на поверхности). Мощь и доступность сделали ботулинический токсин фаворитом среди программ по биологическому оружию во многих странах. В результате многолетних исследований в 1975 году ботулотоксин был принят на вооружение армии США под шифром XR, запасы его хранятся в арсенале Пайн-Блафф в штате Арканзас. Токсичность при ингаляции для человека LDт50 0,00002 мг·мин/л для сухого XR и 0,0001 мг·мин/л — для его рецептур. Летальный исход может наступить в течение трёх суток. В 1990 году члены японской секты Аум Синрике (Aum Shinrikyo) распылили токсин в знак протеста против политики государства, однако, им не удалось вызвать тем самым массовую гибель людей. Но когда в 1995 году сектанты перешли на газ зарин, дестяки человек погибло и тысячи пострадало.

Четвертое место. Пирикуляриоз риса.

Многие биологические организмы поражают продовольственные культуры. Ряд стран, особенно США и Россия, посвятили много исследований заболеваниям и насекомым, поражающим пищевые культуры. Тот факт, что современное сельское хозяйство страны обычно сосредоточено на производстве одной культуры, только усложняет дело. Одним из таких видов биологического оружия является пирикуляриоз риса – заболевание, вызываемое грибом Pyricularia oryzae. Листья пораженного растения становятся сероватого цвета и заполняются тысячами грибковых спор. Эти споры быстро размножаются и, распространяясь от растения к растению, значительно поражают или вообще уничтожают урожай. Хотя разведение устойчивых к болезни растений является хорошей защитной мерой, пирикуляриоз риса представляет собой серьезную проблему, потому что необходимо вывести не один сорт сопротивления, а 219 различных сортов. Такой вид биологического оружия не действует наверняка. Однако, он может привести к возникновению проблем с питанием в бедных странах, а также к финансовым и другого рода потерям и проблемам. Ряд стран, в том числе и США, используют это заболевание риса в качестве биологического оружия. На данный момент США обладают огромным запасом этого гриба для совершения потенциальных атак на Азию.

Третье место. Чума крупного рогатого скота.

Второе место. Вирус Нипах.

Первое место. Вирусы-химеры.

Вирусы уже очень давно изучают в лабораториях, а также выводят полученные с нуля виды или иначе говоря de novo. Однако работа вирусологов массово заинтересовала широкую общественность только после начала пандемии коронавируса. Рассказываем, с какой целью выводят биологическое оружие, есть ли у модифицированных вирусов положительные задачи и что известно о происхождении коронавируса.

Искусственные вирусы

Многие вирусы могут быть получены de novo, то есть с нуля, а первый искусственный вирус был создан в 2002 году. Несмотря на некоторые неправильные трактовки, при этом процессе синтезируется не сам вирус как таковой, а его геномная ДНК (в случае ДНК-вирусов) или комплементарная копия ДНК его генома (в случае РНК-вирусов).

У вирусов многих семейств искусственная ДНК или РНК, если она введена в клетку, проявляет инфекционные свойства. Иными словами, такие вирусы содержат всю необходимую информацию для образования новых вирусов.

Эту технологию в настоящее время используют для разработки вакцин нового типа. Возможность создавать искусственные вирусы имеет далеко идущие последствия, поскольку вирус не может вымереть, пока известна его геномная последовательность и имеются чувствительные к нему клетки.

В наши дни полные геномные последовательности 2408 различных вирусов (в том числе оспы) находятся в публичном доступе в онлайн-базе данных, поддерживаемой Национальными институтами здравоохранения США.

Микрофотография, показывающая цитопатические эффекты, вызванные вирусом простого герпеса первого типа. Тест Папаниколау

Как из вирусов делают биологическое оружие

Способность вирусов вызывать опустошительные эпидемии среди людей порождает беспокойство, что вирусы могут использоваться как биологическое оружие.

Биологическое оружие — это патогенные микроорганизмы или их споры, вирусы, бактериальные токсины, заражающие людей и животных, предназначенные для массового поражения живой силы и населения противника, сельскохозяйственных животных, посевов сельскохозяйственных культур, заражения продовольствия и источников воды, а также порчи некоторых видов военного снаряжения и военных материалов.

Биологическое оружие включает также средства доставки патогенных микроорганизмов и животных-переносчиков. Является оружием массового поражения и запрещено согласно Женевскому протоколу 1925 года.

Дополнительные опасения вызвало успешное воссоздание вредоносного вируса испанского гриппа в лаборатории. Другим примером может служить вирус оспы. Он на всем протяжении истории опустошал множество стран вплоть до его окончательного искоренения. Официально образцы вируса оспы хранятся лишь в двух местах в мире — в двух лабораториях в России и США.

Опасения, что он может быть использован как оружие, не совсем беспочвенны; вакцина против оспы иногда имеет тяжелые побочные эффекты — в последние годы до официально объявленного искоренения вируса больше людей серьёзно заболели из-за вакцины, чем от вируса, поэтому вакцинация против оспы больше не практикуется повсеместно. По этой причине большая часть современного населения Земли практически не имеет устойчивости к оспе.

Способы применения бактериальных и вирусных средств

Средствами доставки и способами применения биологического оружия, как правило, являются:

боевые части ракет;
авиационные бомбы;
артиллерийские мины и снаряды;
пакеты (мешки, коробки, контейнеры), сбрасываемые с самолетов;
специальные аппараты, рассеивающие насекомых с самолетов;
диверсионные методы.

Заболевание в этом случае может произойти в результате прямого контакта с заражёнными предметами. Возможно также преднамеренное оставление при отходе инфекционных больных с тем, чтобы они явились источником заражения.

При разрыве боеприпасов, снаряженных бактериальной рецептурой, образуется бактериальное облако, состоящее из взвешенных в воздухе мельчайших капелек жидкости или твёрдых частиц. Облако, распространяясь по ветру, рассеивается и оседает на землю, образуя заражённый участок, площадь которого зависит от количества рецептуры, её свойств и скорости ветра.

Проблемой является то, что вне природного очага обитания и без соответствующих его экологической обстановке механизмов передачи, возбудитель заболевания передаваться людям не будет.

Особенности поражения биологическим оружием

При поражении бактериальными или вирусными средствами заболевание наступает не сразу, почти всегда имеется скрытый (инкубационный) период, в течение которого заболевание не проявляет себя внешними признаками, а пораженный не теряет боеспособности.

Некоторые заболевания (чума, холера, сибирская язва) способны передаваться от больного человека здоровому и, быстро распространяясь, вызывать эпидемии. Установить факт применения бактериальных средств и определить вид возбудителя достаточно трудно, поскольку ни микробы, ни токсины не имеют ни цвета, ни запаха, ни вкуса, а эффект их действия может проявиться через большой промежуток времени.

Обнаружение бактерий и вирусов возможно только путём проведения специальных лабораторных исследований, на что требуется значительное время, что затрудняет своевременное проведение мероприятий по предупреждению эпидемических заболеваний.

Признаком применения бактериологического оружия являются также валяющиеся на местности использованные боеприпасы (предназначенные для него) и другие средства его доставки. В некоторых случаях также — внезапное появление или резкое увеличение количества определенных насекомых или грызунов (например — блохи на снегу).

Современные стратегические средства биологического оружия используют смеси вирусов и спор бактерий для увеличения вероятности летальных исходов при применении, однако используются, как правило, штаммы, не передающиеся от человека к человеку, чтобы территориально локализовать их воздействие и избежать вследствие этого собственных потерь.

Искусственные вирусы можно использовать во благо

Ученые из NPL (Национальной физической лабораторией), работая с партнерами из Кембриджского и Эксетерского университетов, а также из Королевского колледжа Лондона, разработали создают искусственный вирус для борьбы с супербактериями

Рост числа супербактерий вызывает серьезную озабоченность в медицинском сообществе, поскольку бактерии эволюционируют, чтобы избежать существующих методов лечения быстрее, чем разрабатывают новые антибиотики. Вместо того чтобы создавать новые лекарства, группа экспертов пошла другим путем.

Авторы работы, опираясь на принципы архитектуры вируса, создали синтетический белок Ψ—капсид, который собирается из небольшого молекулярного мотива или характерной последовательности нуклеотидов (в ДНК, РНК) или аминокислот (в белках). Мотив нашли в клетках человека. Он может распознавать молекулярные паттерны, связанные с патогенами, на бактериальных поверхностях.

Отмечается, что благодаря комбинации наноразмерных и одноклеточных изображений, команда подтвердила, что капсиды наносят непоправимый ущерб бактериям. Капсиды были одинаково эффективны в любой из своих хиральных форм, что может сделать их невидимыми для иммунной системы хозяина, а также позволит убивать различные фенотипы бактерий и супербактерий без цитотоксичности in vitro и in vivo.

Коронавирус создан искусственно?

Пока нельзя сказать однозначно. Предлагаем ознакомиться с недавним необычном исследованием, в котором британский и норвежский ученые Ангус Далглиш и Биргер Сёренсен утверждают, что COVID-19 был создан в лаборатории.

По их словам, ранее они уже пытались опубликовать результаты своего исследования, но были отвергнуты научными журналами, которые были уверены в естественном происхождении вируса. Сейчас в ряде стран снова заговорили о необходимости пересмотреть версии возникновения COVID-19, указывает издание.

Исследователи обратили внимание на эксперименты, проведенные в лаборатории в Ухане в период с 2002 по 2019 год, и выяснили, что
их китайские коллеги, некоторые из которых работают совместно с американскими университетами, занимались исследованиями по изменению вируса таким образом, чтобы повысить его заразность.

Два новых исследования предоставляют доказательства и раскрывают механизмы этих взаимодействий, что дает новое понимание микробиологического патогенеза для разработки вакцин.

С появлением современных методов в области молекулярной микробиологии становится очевидно, что легкие не являются стерильными даже при отсутствии заболеваний. Существуют доказательства взаимодействия и коэволюции бактериальных сообществ и иммунной системы позвоночных на протяжении всей истории. Последние данные также свидетельствуют о сходном взаимодействии этих колонизирующих микроорганизмов и эволюции по отношению к патогенезу вирусов.

Это особенно актуально в случае взаимодействия между вирусом гриппа и бактерией Streptococcus pneumoniae, так как коинфекция этими двумя микроорганизмами приводит к более резкому прогрессированию заболевания и увеличению смертности, чем заражение только одним из этих патогеном.

Два новых исследования, опубликованных в Nature Microbiology, предоставляют доказательства взаимодействия между Streptococcus pneumoniae и вирусом гриппа. Это важно не только для понимания патогенеза, но и для разработки эффективных вакцин против таких инфекций.

Rowe и соавторы предоставляют косвенные доказательства физического взаимодействия между Streptococcus pneumoniae и вирусом гриппа путем их совместной седиментации и прямые доказательства связывания вируса с бактериями, используя штамм гриппа, экспрессирующий флуоресцентный белок mRuby2.

Чтобы изучить влияние прямого связывания вируса и бактерии на респираторную инфекцию, ученые продемонстрировали повышенную адгезию вирусно-бактериального комплекса к культивируемым in vitro линиям эпителиальных клеток человека и мышей, которым интраназально инокулировали только Streptococcus pneumoniae или Streptococcus pneumoniae, прединкубированных с вирусом гриппа (рис. 1, левая панель).
.

Вирус гриппа напрямую связывается с поверхностью бактерии, что приводит к увеличению адгезии бактерий к дыхательному эпителию, прогрессированию патологического процесса и смертности в мышиной модели. Это связывание вируса с бактерией независимо от жизнеспособности бактерий и использование γ-облученного Streptococcus pneumoniae также приводило к увеличению вирусной инфекции клеток MDCK (левая панель).

Когда и Streptococcus pneumoniae, и вирус гриппа были облучены γ-лучами, непосредственное связывание между этими двумя патогенами все еще было очевидно, что привело к увеличению поглощения макрофагами. Мукозальная вакцинация мышиной модели этим γ-облученным комплексом патогенов способствовала усилению резидентной памяти и действия Т-клеток легких на вирус гриппа, что, возможно, произошло в результате увеличения антиген-презентации макрофагами (правая панель).

Всего через 24 часа отмечен рост Streptococcus pneumoniae в носовых ходах и среднем ухе у мышиных моделей, которым предварительно инокулировали комплекс, включающий Streptococcus pneumoniae и вирус гриппа. В данном случае рост был более интенсивным, чем при инокулировании двух патогенов без предварительной инкубации. Вследствие этого повышенного связывания комплексных патогенов скорость развития инфекции и смертность значительно увеличились.

Интересно, что увеличение смертности не было связано с повышенной бактериемией. Это позволяет предположить, что прогрессирование заболевания может быть результатом цитокиновой бури в дыхательных путях. Но остается вопрос, как бактериально-вирусное взаимодействие приносит пользу вирусу.

David и его коллеги из Австралии решили изучить этот вопрос. Они представляют электронные микрофотографии для подтверждения факта прямого связывания гриппа с гамма-облученным штаммом Streptococcus pneumoniae и демонстрируют, что этот комплекс повышает способность гриппа инфицировать клетки Мадин-Дарби почек собак (MDCK) (рис. 1, левая панель). Ученые не выяснили, было ли это прогрессирование вирусной инфекции вызвано повышенной адгезией бактериально-вирусного комплекса к клеткам MDCK, но продемонстрировали, что комплекс способствует лучшему захвату и интернализации вируса гриппа макрофагами THP-1 (рис. 1, правая панель).

Есть предположение, что взаимодействие вируса гриппа и Streptococcus pneumoniae способствует заражению организма-хозяина обоими организмами, но можно ли использовать это взаимодействие для усиления иммуногенности к этим патогенам? Группа австралийских ученых ранее продемонстрировала, что совместная мукозальная вакцинация с помощью γ-облученного гриппа A/Puerto Rico/8/1934 (PR8) H1N1 (γ-Flu) и γ-Spn обеспечивает значительную защиту от летальной коинфекции и увеличение специфической реакции на Streptococcus pneumoniae. Данная статья посвящена исследованию специфического иммунитета против гриппа, возникающего в результате интраназальной инокуляции γ-Flu-γ-Spn.

Через три недели после вакцинации γ-Flu-γ-Spn David и соавторы провели эксперимент с заражением мышей смертельной дозой вируса гриппа штамма PR8. Неудивительно, что мыши, вакцинированные одним γ-Flu или γ-Flu-γ-Spn, были полностью защищены в течение трех недель после заражения, тогда как мыши, которые были вакцинированы только одним γ-Spn, умерли в течение первой недели. Мыши, вакцинированные только одним γ-гриппом или γ-гриппом-γ-Spn, также были защищены от последствий смертельного заражения недавним пандемическим штаммом H1N1 2009 года.

Важно отметить, что только мыши, вакцинированные γ-Flu-γ-Spn, были полностью защищены от заражения гетероподтипом H3N2, в то время, как среди мышей, вакцинированных одним γ-Flu, смертность составляла 40 %. Авторы исследования продемонстрировали, что эта совместная вакцинация не была связана с различием реакции нейтрализующих антител и циркулирующих Т-клеток. В отличие от этого, вакцинация γ-Flu-γ-Spn значительно усиливала резидентную память CD4+ и CD8+ T-клеток в легких, которые необходимы для противостояния инфекции гриппа (рис. 1, правая панель).

Такие взаимодействия не ограничиваются Streptococcus pneumoniae. Rowe и соавторы также предоставляют доказательства прямого взаимодействия вируса гриппа с другими респираторными микроорганизмами, такими как нетипируемые Haemophilus influenzae (NTHi) и Moraxella catarrhalis. Эти данные могут объяснить тот факт, что пациенты с хронической обструктивной болезнью легких, которые колонизированы NTHi, в три раза чаще испытывают обострение своего заболевания после вирусной инфекции, чем пациенты без NTHi.

В обоих исследованиях есть недостатки. Большинство наблюдений основаны на экспериментах in vitro или на моделях летальных животных, а не на моделях, которые воспроизводят человеческие заболевания. Над отчетом David и соавторов потребуется провести дополнительную работу — продемонстрировать продолжительность защиты, прежде чем транслировать в массы эти наблюдения.

Обе статьи также посвящены взаимодействию между бактериями и вирусом гриппа А, без упоминания о штаммах гриппа В, хотя штаммы В являются распространенной причиной гриппа. Но эффективность применения комбинированной вакцины впечатляющая, эти результаты можно использовать для разработки вакцины против респираторно-синцитиального вируса, который, как уже известно, непосредственно связывается с Streptococcus pneumoniae. Если перекрестная защита от гетеросубтипических штаммов подействует на риновирус, то, возможно, есть надежда создать вакцину от простуды.

Разработка вакцин — важная задача будущего, но пока наблюдения ученых должны заставить нас обратить внимание на респираторные инфекции. Несмотря на то, что заражение одним патогеном все еще может быть уместными во многих случаях, учитывая наличие микробиоты в легких, модели сочетанной инфекции, а не последовательной инфекции, ближе к реальной картине.

По сути, процесс интенсивного развития биологического оружия начался сравнительно недавно, то есть он охвачен только новейшей историей. Да и историей это развитие еще пока не стало, потому как за этот период было зафиксировано не слишком большая частота (относительно небольшая) его применения. Поэтому было бы целесообразно поговорить немного о далеком прошлом, когда люди только начинали задумываться о том, что различные вирусы и инфекции можно использовать против противника.

В ходе неаполитанской кампании 1435 года была предпринята неудачная попытка заразить проказой французов. Испанские военные раздавали французским воинам вино с подмешанной в него кровью больных людей. Немного позже, в 1520 году Эрнан Кортес, испанский конкистадор, по воле случая использовал вирус натуральной оспы против ацтеков. Поскольку у ацтеков иммунитета к оспе не было, они потеряли более половины своего населения. В ходе эпидемии погиб и Куитлиуак, предводитель ацтеков, а само государство было уничтожено за несколько недель.

В 1683 году Антони ван Левенгуком были открыты и описаны бактерии, поэтому эту дату можно считать отправной точкой к процессу подготовки и будущей разработки бактериологического оружия. Но, тем не менее, первые целенаправленные эксперименты были начаты только через две сотни лет.

Новое время

В годы Первой Мировой войны биологическое оружие неоднократно использовали Германия и Франция, заражая лошадей и крупный рогатый скот сапом и сибирской язвой и перегоняя стада больных животных на сторону противника. Также существует информация о том, что в это же время Германия пыталась заразить итальянцев холерой, распространить чуму в городе Санкт-Петербург, а также использовать против Великобритании бактериологические авиационные боеприпасы.

Противогаз для человека и лошади в годы ПМВ. Фото: Veterinary Corps and Remount Service.

В 1925 году согласно подписанному Женевскому протоколу запрещалось использовать биологическое оружие в ходе военных действий. Однако Италия, Франция, Германия и Советский Союз уже вели исследования в области подобного рода оружия и защиты от него.

Ноябрь 1940 года. Провинция Гирин, Китай .

Деятельность лаборатории была прекращена в начале августа 1945 года, когда началась Маньчжурская операция. На Японию упала вторая бомба, и командование приказало Сиро Исии действовать по своему усмотрению, что означало лишь одно – эвакуировать людей и документацию, а вместе с тем и уничтожить все улики. Наиболее важные документы вывез сам Сиро Исии, но он прекрасно понимал, в каком положении оказался, поэтому передал документы американскому военному командованию в обмен на свою жизнь. Впрочем, жизнь сохранили не только ему, но и многим ученым, захваченным в плен.

В Европе

В то же время в Европе не отставали от японцев. Когда в 1940 году немцы захватили французскую аэролабораторию в Ле-Бурже, они были удивлены, насколько масштабными были исследования по распылению инфекционных агентов. Двумя годами позже, в 1942 году в Варшаве обнаружили лабораторию, которая занималась изготовлением возбудителя сибирской язвы для совершения диверсий против нацистов.

Англичане также не брезговали проводить бактериологические диверсии. Так, в 1942 году они убили Р. Гейдриха при помощи ботулического токсина. Этим токсином была пропитана лента, которую прикрепили к гранате, от осколков которой нацист получил незначительные ранения.

В СССР

Что касается Советского Союза, то примерно в этот же период советские ученые сделали большое количество открытий в области противобиологической защиты. Еще перед началом войны в массовое производство была запущена сухая чумная вакцина. В 1942 году в СССР была создана вакцина против туляремии, а годом позже – и против сибирской язвы. Перед началом Маньчжурской операции практически всем советским солдатам был сделан укол сухой противочумной вакцины, в результате ни один и них не заболел чумой, даже несмотря на то, что войска проходили по территориям, на которых широко распространялись бактерии чумы.

В 1989 году - в период расцвета советской программы биологического вооружения - советский военный учебник назвал 29 биологических средств борьбы против человека, в том числе 8 видов бактерий, 4 риккетсии, 14 вирусов, 1 грибок и 1 токсин . Впрочем, еще через 10 лет на рубеже веков военно-биологический генерал В.И.Евстигнеев говорил о списке из 37 боевых биологических средств, составленном по разведывательным данным КГБ и ГРУ. Наиболее опасными среди них считались возбудители чумы, туляремии, сибирской язвы, бруцеллеза, мелиоидоза, натуральной оспы, восточного энцефалита лошадей, сыпного тифа, холеры, желтой лихорадки, токсинов ботулизма, энтеротоксина Б. Автор подчеркнул, однако, что 37 возбудителей - это лишь первое поколение биологического оружия, тогда как в мире работают уже с оружием третьего поколения.

Разработки биологического оружия в СССР проводились в таких местах как: закрытые военные города Свердловск-19, Загорск-6, Киров. Испытания разработок проводились на острове Возрождения.

На Западе

В первые годы после второй мировой войны взгляды Запада на цели и средства биологической войны лучше всего были переданы в 1949 году в книге Теодора Розбери (T.Rosebury) "Мир или чума" (@Peace or Pestilence) за пару лет до этого этим и двумя другими авторами была опубликована научная статья на ту же тему. Так вот, среди 33 наиболее надежных агентов, которые пригодны к применению в качестве биологического оружия, были названы возбудители бруцеллеза, туляремии, чумы, мелиоидоза и лихорадок - денге и долины Рифт. Упоминались и возбудители сыпного тифа, пситтакоза, сапа, желтой лихорадки и энцефалита лошадей.

Форт-Дитрик. Фото сороковых годов.

Биотерроризм

Новым этапом развития военной микробиологии можно считать зарождение такого явления как биологический терроризм. Биологический терроризм – это использование бактерий, вирусов и микробов в целях заражения людей и распространения массовой паники. При атаках биологических террористов только небольшое количество людей может заразиться тем или иным заболеванием, но очень большое число людей начинает испытывать страх перед возможным заражением, в результате чего меняется и их поведение.

Источники:

2. Федоров Л.А. — Советское биологическое оружие история, экология, политика – 2006 г..

3. Алибеков К., Хендельман С. — Осторожно! Биологическое оружие! — М.: Городец, 2003. — 347 с.

Читайте также: