Какие были эпидемии вирусов у человека

Обновлено: 22.04.2024

Невероятные факты

Не очень большое количество слов в любом языке способно вызвать столько ужаса, страданий и смертей, как слово "чума". Действительно, инфекционные заболевания наносили огромнейший ущерб людям на протяжении веков. Они уничтожали целые нации, забирали столько жизней, сколько порой не уносили даже войны, а также играли решающую роль в ходе истории.

Древним людям было не привыкать к болезням. Они сталкивались с микробами, которые провоцировали развитие болезней в питьевой воде, еде и окружающей среде. Иногда вспышка заболевания могла уничтожить небольшую группу людей, но это продолжалось до тех пор, пока люди не стали объединяться в популяции, что, тем самым, дало возможность инфекционному заболеванию становится эпидемией.
Эпидемия возникает, когда болезнь поражает непропорционально большое количество людей в рамках определенной группы населения, к примеру, города или географического региона. Если заболевание затрагивает еще большее количество людей, тогда эти вспышки перерастают в пандемию.

Люди также подвергли себя новым смертельным заболеваниям в результате приручения животных, которые являются переносчиками не менее опасных бактерий. Вступив в регулярный тесный контакт с ранее диким животным, первые фермеры дали этим микробам шанс адаптироваться к организму человека.

В процессе освоения человеком все новых и новых земель, он вступал в тесный контакт с микробами, с которыми мог бы никогда не столкнуться. Храня еду, люди привлекали в свои жилища крыс и мышей, которые принесли еще больше микробов. Человеческая экспансия привела к строительству колодцев и каналов, благодаря чему появилось такое явление, как стоячая вода, которую активно облюбовали комары и москиты-переносчики различных заболеваний. По мере развития технологий, тот или иной тип микроба мог легко быть перенесенным за много километров от своего первоначального места проживания.

Эпидемия 10: Оспа

Перед началом притока на Новый Свет европейских исследователей, завоевателей и колонистов в начале 1500-х годов, американский континент был домом для 100 миллионов коренных жителей. В последующие века эпидемические заболевания сократили их количество до 5-10 миллионов. Пока эти люди, такие как инки и ацтеки, строили города, они не проживали в них достаточно долго, чтобы успеть подхватить столько заболеваний, сколькими "владели" европейцы, при этом они также не приручили так много животных. Когда европейцы прибыли в Америку, они привезли с собой множество болезней, иммунитета к которым или защиты у коренных народов не было.

Основным среди этих заболеваний была оспа, вызванная вирусом натуральной оспы. Эти микробы начали атаковать человека тысячи лет назад, причем самая распространенная форма заболевания может "похвастаться" уровнем смертности в 30 процентов. Среди симптомов оспы наблюдается высокая температура, ломота в теле и сыпь, которая появляется в виде заполненных жидкостью маленьких нарывов. Болезнь преимущественно распространяется через прямой контакт с кожей инфицированного человека или же через биологические жидкости, но также может передаться воздушно-капельным путем в ограниченном помещении.

Несмотря на создание вакцины в 1796 году, эпидемия оспы продолжала распространяться. Даже относительно недавно, в 1967 году, вирус убил более двух миллионов людей, а миллионы людей во всем мире сильно пострадали от заболевания. В том же году, Всемирная Организация Здравоохранения приняла активные усилия по искоренению вируса посредством массовой вакцинации. В результате, в 1977 году был отмечен последний случай заражения оспой. Теперь, эффективно исключенная из природного мира болезнь существует только в лабораториях.

Эпидемия 9: Грипп 1918 года

На самом деле, грипп 1918 года был не типичным вирусом, с которым мы сталкиваемся каждый год. Это был новый штамм вируса гриппа, вирус птичьего гриппа АH1N1. Ученые подозревают, что заболевание перекочевало с птицы на человека на западе Америки незадолго до вспышки. Позже, на фоне того, что в Испании грипп убил более 8 миллионов человек, болезнь была названа испанским гриппом. По всему миру, иммунная система людей не была готова к атаке нового вируса, так же как ацтеки не были готовы к "прибытию" оспы в 1500-х годах. Массовые транспортировки солдат и продуктов питания к концу первой мировой войны позволили вирусу быстро "организовать" пандемию и добраться до других стран и континентов.

Грипп 1918 года сопровождался симптомами обычного гриппа, в том числе лихорадкой, тошнотой, болями и диареей. Кроме того, у больных часто появлялись черные пятна на щеках. Поскольку их легкие были заполнены жидкостью, они рисковали умереть от недостатка кислорода, а многие именно от этого и умирали.

Эпидемия утихла в течение года, так как вирус мутировал в другие, более безопасные формы. У большинства людей сегодня выработался определенный иммунитет к этому семейству вируса, унаследованный от тех, кто выжил в пандемии.

Эпидемия 8: Черная смерть

Черная смерть считается первой пандемией чумы, которая убила половину населения Европы в 1348 году, а также уничтожила часть Китая и Индии. Это заболевание разбило множество городов, постоянно меняло структуру классов, повлияло на глобальную политику, торговлю и общество.

Черная смерть на протяжении долгого периода времени считалась эпидемией чумы, которая путешествовала в бубонной форме на крысиных блохах. Недавно проведенные исследования поставили под сомнение это утверждение. Некоторые ученые сейчас утверждают, что Черная смерть, возможно, была геморрагическим вирусом, похожим на эболу. Эта форма заболевания приводит к огромной кровопотере. Специалисты продолжают исследовать останки жертв чумы в надежде найти генетические доказательства для обоснования своих теорий.

Все же, если это была чума, то Черная смерть по-прежнему с нами. Вызываемая бактерией Yersinia Pestis, болезнь по-прежнему может жить в беднейших регионах, густонаселенных крысами. Современная медицина позволяет легко вылечить заболевание на ранних стадиях, поэтому угроза смерти значительно ниже. Симптомы включают в себя увеличение лимфатических узлов, лихорадку, кашель, кровавую мокроту и затрудненное дыхание.

Эпидемия 7: Малярия

Малярия – это далеко не новичок в мире эпидемий. Ее воздействие на здоровье человека началось более 4000 лет назад, когда греческие писатели отметили эффект ее воздействия. Упоминание о переносимой москитами болезни также можно найти и в древних индийских и китайских медицинских текстах. Даже тогда, врачам удалось провести жизненно-важную связь между болезнью и стоячей водой, в которой размножаются комары и москиты.

Возбудителями малярии являются четыре вида микроба Plasmodium, который является "общим" для двух видов: комаров и людей. Когда зараженный москит решает полакомиться человеческой кровью, и у него это получается, он переносит в организм человека микроб. Как только вирус оказывается в крови, он начинает размножаться внутри красных кровяных клеток, тем самым разрушая их. Симптомы течения заболевания варьируются от легких до смертельных, и, как правило, включают лихорадку, озноб, потливость, головные и мышечные боли.

Конкретные цифры, говорящие о последствиях первых вспышек малярии, трудно найти. Однако, проследить какое воздействие оказывает малярия на человека можно, изучая страдающие от болезни регионы. В 1906 году Соединенные Штаты на строительство Панамского канала задействовали 26000 человек, спустя некоторое время более 21000 из них были госпитализированы с диагнозом "малярия".

К концу Второй мировой войны, США попытались остановить эпидемию малярии. Страна изначально делала огромные успехи на этом поприще при помощи использования запрещенных в настоящее время инсектицидов, затем же последовали превентивные меры для сохранения низкого количества популяции комаров. После того, как центр по контролю заболеваний в США объявил, что в стране малярия ликвидирована, Всемирная организация здравоохранения активно начала бороться с заболеванием во всем мире. Полученные результаты не были однозначными, однако, стоимость проекта, война, появление устойчивого к лекарствам нового вида малярии и устойчивых к инсектицидам комаров, в конечном итоге, привели к отказу от проекта.

Сегодня малярия по-прежнему создает проблемы в большинстве стран мира, особенно в странах Африки, находящихся южнее Сахары, поскольку они были исключены из кампании ВОЗ по искоренению. Каждый год фиксируется до 283 миллионов случаев заболевания малярией, более 500 000 людей погибает.

Однако, важно добавить, что в сравнении с началом 21 века, количество заболевших и умерших сегодня значительно сократилось.

Эпидемия 6: Туберкулез

Туберкулез "разорял" человеческую популяцию на протяжении всей истории. Древние тексты подробно рассказывают о том, как увядали жертвы заболевания, а ДНК-тестирование выявляло наличие туберкулеза даже у египетских мумий. Вызываемый бактерией Mycobacterium, он передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Бактерия обычно поражает легкие, в результате чего появляется боль в груди, слабость, потеря веса, лихорадка, чрезмерная потливость и кровавый кашель. В некоторых случаях бактерия также оказывает влияние на головной мозг, почки или позвоночник.

Начиная с 1600-х годов, европейская эпидемия туберкулеза, известная как Великая белая чума, свирепствовала в течение более 200 лет, при этом умирал каждый седьмой инфицированный человек. Туберкулез был постоянной проблемой колониальной Америки. Даже в конце 19 века 10 процентов всех случаев смерти в США были связаны с туберкулезом.

В 1944 году врачи разработали антибиотик стрептомицин, который помогал бороться с заболеванием. В последующие годы были сделаны еще более значимые прорывы в этой области и в результате после 5000 лет страданий человечеству, наконец, удалось вылечить то, что древние греки называли "изнуряющей болезнью".

Эпидемия 5: Холера

Холера вызывается кишечной палочкой под названием холерный вибрион. Само заболевание, как правило, протекает очень мягко. Пять процентов из тех, кто подхватывает это заболевание, испытывают сильную рвоту, диарею и судороги, причем эти симптомы приводят к быстрому обезвоживанию организма. Как правило, большинство людей легко справляются с холерой, но только тогда, когда организм не обезвожен. Люди могут заразиться холерой посредством тесного физического контакта, но главным образом холера распространяется посредством загрязненной воды и пищи. В период промышленной революции в 1800-х годах холера распространилась в крупных городах Европы. Врачи настаивали на "чистых" условиях жизни и на создание усовершенствованных систем канализации, полагая, что эпидемию вызывает "плохой воздух". Однако, это на самом деле помогло, поскольку случаи заражения холерой значительно сократились после того, как была отрегулирована система подачи очищенной воды.

На протяжении десятилетий, казалось, что холера уходит в прошлое. Тем не менее, новый штамм холеры возник в 1961 году в Индонезии и, в конечном итоге, распространился на большую часть мира. В 1991 году около 300000 пострадали от этого заболевания, погибло же более 4000.

Эпидемия 4: СПИД

Появление СПИДа в 1980-х годах привело к глобальной пандемии, поскольку с 1981 года погибло более 25 миллионов человек. Согласно последним статистическим данным, в настоящее время на планете проживает 33,2 миллиона ВИЧ-инфицированных людей. СПИД вызывается вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Вирус распространяется посредством контакта с кровью, спермой и другим биологическим материалом, что наносит непоправимый ущерб иммунной системе человека. Поврежденная иммунная система открывает доступ инфекциям, называемые оппортунистическими, которые обычному человеку не доставляют никаких проблем. ВИЧ становится СПИДом, если иммунная система достаточно серьезно повреждается.

Ученые полагают, что вирус перешел от обезьяны к человеку в середине 20 века. В 1970-е годы, население Африки значительно выросло, а также войны, нищета и безработица поразила многие города. Благодаря проституции и использованию внутривенных наркотиков, ВИЧ стал очень легко распространяться посредством незащищенных половых контактов и повторного использования зараженных игл. С тех пор СПИД "путешествовал" к югу от Сахары, оставляя сиротами миллионы детей и истощая рабочую силу во многих беднейших странах мира.

В настоящее время лекарств от СПИДа не существует, однако, есть некоторые препараты, которые могут не дать ВИЧ трансформироваться в СПИД, дополнительные препараты также могут помочь в борьбе с оппортунистическими инфекциями.

Эпидемия 3: Желтая лихорадка

Когда европейцы занялись "импортом" африканских рабов в Америку, они также привезли с собой помимо ряда новых болезней, и желтую лихорадку. Эта болезнь разрушала целые города.

Когда французский император Наполеон послал армию из 33000 французских солдат в Северную Америку, желтая лихорадка убила 29000 из них. Наполеон был настолько потрясен количеством жертв, что решил, что данная территория не стоит таких потерь и рисков. Франция продала землю США в 1803 году, это было событие, которое вошло в историю, как покупка Луизианы.

Мы в соцсетях

Желтая лихорадка, подобно малярии, передается от человека к человеку посредством укусов москитов. Типичные симптомы включают в себя лихорадку, озноб, головную боль, мышечную боль и рвоту. Тяжесть симптомов колеблется от легких до смертельных, а тяжелая инфекция может привести к кровотечению, шоку, а также к серьезной почечной и печеночной недостаточности. Почечная недостаточность является причиной развития желтухи и пожелтения кожи, что и дало название болезни.

Несмотря на вакцинацию и улучшение методов лечения, эпидемия по сей день периодически вспыхивает в Южной Америке и Африке.

Эпидемия 2: Сыпной тиф

Крошечный микроб Rickettsia prowazekii является причиной появления одного из наиболее разрушительных инфекционных заболеваний в мире: сыпного тифа.

Симптомы эпидемии тифа обычно включают в себя головную боль, потерю аппетита, недомогание и быстрое повышение температуры. Это быстро развивается в жар, сопровождается ознобом и тошнотой. При отсутствии лечения, болезнь оказывает влияние на кровообращение, в результате чего может развиться гангрена, воспаление легких и почечная недостаточность.

Улучшение методов лечения и санитарных условий значительно снизили вероятность развития эпидемии тифа в современную эпоху. Появление вакцины против тифа во время второй мировой войны помогло эффективно ликвидировать заболевание в развитых странах мира. Однако, вспышки все еще имеют место быть в некоторых частях Южной Америки, Африки и Азии.

Эпидемия 1: Полиомиелит

Исследователи подозревают, что полиомиелит сопровождал человечество на протяжении тысячелетий, парализуя и убивая тысячи детей. В 1952 году, по оценкам, насчитывалось 58000 случаев заболевания полиомиелитом в США, причем одна треть пациентов была парализована, более 3000 человек умерло.

Причиной заболевания является полиовирус, который ориентирован на нервную систему человека. Часто вирус распространяется посредством загрязненной воды и пищи. Первоначальные симптомы включают в себя повышение температуры, усталость, головную боль, тошноту, причем каждый 200 случай заболевания приводит к параличу. Хотя обычно болезнь оказывает влияние на ноги, иногда заболевание распространяется и на дыхательные мышцы, что, как правило, приводит к смертельному исходу.

Полиомиелит часто встречается у детей, но взрослые также подвержены этому заболеванию. Все зависит от того, когда человек впервые сталкивается с вирусом. Иммунная система лучше подготовлена к борьбе с этим заболеванием в раннем возрасте, поэтому, чем старше человек, у которого впервые обнаружен вирус, тем выше риск паралича и смерти.

Полиомиелит знаком человеку с древних времен. Со временем, особенно у детей, иммунная система укрепилась и стала лучше реагировать на течение заболевания. В 18 веке санитарные условия улучшились во многих странах. Это ограничивало распространение болезни, при этом происходило снижение иммунного противостояния, и шансы заболевания им в молодом возрасте постепенно сходили на нет. В результате все большее количество людей сталкивалось с вирусом в более старшем возрасте, а число случаев паралича в развитых странах резко возросло.

На сегодняшний день не существует эффективного лекарственного препарата от полиомиелита, но врачи постоянно совершенствуют вакцину, которая была выпущена в начале 1950-х годов. С тех пор количество случаев заболевания полиомиелитом в США и других развитых странах резко сократилось, и лишь небольшое число развивающихся стран все еще страдают от частых эпидемий полиомиелита. Так как люди – это единственные носители вируса, широко распространенная прививка гарантирует почти полное исчезновение заболевания.

Обзор

Межвидовые контакты приводят к зоонозам

коллаж автора статьи (изображения из открытых источников)

Автор

Редакторы

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Надо признаться: мы не знаем, сколько вирусов существует в природе. Сейчас известно 6590 видов этих облигатных внутриклеточных паразитов. Но, по некоторым осторожным оценкам, только среди млекопитающих могут циркулировать сотни тысяч пока не описанных видов вирусов [1]. Отмечу, что разнообразие живого мира, мягко говоря, не ограничивается одним классом позвоночных животных. Безусловно, неизвестные вирусы способны вызывать заболевания человека. Самое грустное в том, что даже при наличии известной геномной последовательности (а чаще всего сиквенса нет — объект-то неизвестный!) невозможно сказать, насколько опасен тот или иной вирус. Таким образом, неизвестно даже примерное число вирусов, потенциально способных приводить к эпидемиям или пандемиям.

Чем чаще и тяжелее протекает инфекция, тем больше ресурсов вкладывают в изучение аспектов взаимодействия патогена с организмом человека. Из понимания этих деталей возникают идеи для разработки лекарств. Сейчас эффективно и специфично можно вылечить или предотвратить примерно 20 вирусных заболеваний, от которых погибало или погибает много людей (например полиомиелит и бешенство). Но наше знание даже, казалось бы, хорошо изученных объектов весьма обрывочно. Например, десятки, если не сотни, научных групп много лет активно изучают вирус полиомиелита. Структуру генома и вирусные белки описали десятилетия назад. А в 2019 году внезапно нашли еще один белок, облегчающий распространение вируса в клетках кишечного эпителия [2].

Сейчас активно разрабатывают методы специфической терапии еще примерно 20 болезней, которые вызывают вирусы (например ВИЧ или SARS-CoV-2). Но это лишь верхушка айсберга: около 200 других вирусов (например лиссавирус Иркут [3] или тоготовирус Бурбон [4]) приводят к заболеваниям человека разной степени тяжести. Про них по большей части можно сказать только то, что:

нуклеотидная последовательность известна;
это опасно.

Более того, есть страшная статистика. Когда человек умирает от вирусного энцефалита (воспаления головного мозга, вызванного вирусной инфекцией), в 60% случаев конкретный возбудитель заболевания остается неизвестным [5].

Возможность межвидовой передачи вирусов зависит от интенсивности контактов между разными животными [6]. Например, число контактов между людьми и летучими мышами считается небольшим: летучих мышей, как правило, не содержат в качестве домашних животных и не разводят для употребления в пищу. Тем не менее в некоторых регионах мира этих животных едят. В рационе почти половины жителей деревень на юге Камеруна присутствуют летучие мыши [7]. Летучие мыши этого региона — естественные резервуары филовирусов и хенипавирусов, вызывающих такие опасные заболевания, как лихорадка Эбола [8] и инфекция Нипах [9]. Таким образом, прямая передача вируса от летучих мышей к людям возможна, что периодически и происходит в разных уголках земного шара.

Возможность распространения патогена зависит от многих факторов. Например, вирус бешенства передается при ослюнении раневой поверхности. Такой способ делает возможным циркуляцию бешенства среди лисиц [15]. Но заражение человека бешенством от другого человека в литературе не описано — у людей в норме не принято кусать друг друга. По этой причине бешенство было и будет оставаться классическим примером зооноза для людей. Отмечу, что эта болезнь не всегда циркулировала в популяции плотоядных животных.

Какие бывают коронавирусы и все ли они опасны для человека?

Cемейство Coronaviridae включает в себя два подсемейства. Подсемейство Letovirinae состоит из единственного вида Microhyla letovirus 1, недавно обнаруженного в лягушках [17]. Подсемейство Orthocoronavirinae состоит из четырех родов: Alphacoronavirus (19 видов), Betacoronavirus (14 видов), Deltacoronavirus (7 видов), Gammacoronavirus (5 видов) (рис. 1). До введения греческих букв в качестве приставок (альфа-, бета-, гамма-) рода называли классификационными группами номер 1, 2 и 3 соответственно [18]. После пересмотра номенклатурных деталей описали четвертый род вирусов, который по аналогии назвали дельтакоронавирусами. Коронавирусы могут поражать разных позвоночных животных (куриц, индеек, собак, свиней, дельфинов, китов, грызунов, летучих мышей, верблюдов и других).

Рисунок 1. Филогенетические взаимоотношения избранных представителей подсемейства Orthocoronavirinae. Названия вирусов, описанных у человека, выделены жирным шрифтом.

Неизвестно, какие из коронавирусов потенциально способны распространиться в нашей популяции, а какие — нет. Более того, непонятна даже доля уже обнаруженных коронавирусов: тут можно предположить любое значение в диапазоне между 0 и 100 процентами. При этом даже родственные коронавирусы могут распространяться между людьми с разной эффективностью. Например, SARS-CoV и SARS-CoV-2 принадлежат к одному виду коронавирусов [19]. SARS-CoV — это аббревиатура от Severe Acute Respiratory Syndrome CоronaVirus, то есть вызывающий тяжелый острый респираторный синдром коронвирус (ТОРС-КоВ). После вспышки атипичной пневмонии 2002–2004 годов у диких животных обнаружили сотни вирусов, которые, согласно филогенетическому анализу, принадлежали к этому же виду. Совокупность таких патогенов обозначили как родственные SARS-CoV. К февралю 2020 года стало понятно, что ранее неизвестный представитель SARS-related coronavirus вызывает человеческую респираторную инфекцию. Всемирная организация здравоохранения и международный комитет по таксономии вирусов предложили назвать коронавирусную инфекцию, начавшуюся в 2019 году, аббревиатурой COVID-19 (Coronavirus disease 2019), а возбудителя болезни — SARS-CoV-2 соответственно. Два человеческих SARS-коронавируса (то есть два варианта одного вида) приводят к разным заболеваниям. В летучих мышах циркулируют другие представители этого вида, случаи заражения человека которыми пока не описали. Пандемический потенциал этих вызывающих SARS коронавирусов неясен, но вызывает серьезные опасения. Сейчас известно, что люди заражались коронавирусами животных как минимум семь раз.

Естественным резервуаром предков бетакоронавирусов HKU1 и OC43 были грызуны, а предков альфакоронавирусов NL63 и 229E — летучие мыши (рис. 2) [32]. Промежуточными хозяевами OC43 считаются коровы, а 229E — альпаки [25]. Такие выводы получают при сравнении нуклеотидных последовательностей патогенов. Практически идентичные последовательности геномов вирусов, выделенных из разных видов животных, показывают недавнюю межвидовую передачу вируса. Отсутствие же очень похожих последовательностей вирусов в разных видах говорит лишь о незнании реального распространения патогена в окружающей среде.

Рисунок 2. Летучие мыши — это естественные резервуары NL63, 299E, SARS-CoV, MERS-CoV, SARS-CoV-2, а грызуны — естественные резервуары HKU1 и OC43. Коровы, альпаки, циветы и верблюды — промежуточные хозяева OC43, 229E, SARS-CoV и MERS-CoV соответственно. Промежуточные хозяева HKU1, NL63 и SARS-CoV-2 неизвестны из-за неполноты знаний экологии коронавирусов.

рисунок автора статьи

В XXI веке произошло три случая заражения человека коронавирусами животных, в результате которых инфекция начала циркулировать в нашей популяции. Все три вируса относятся к бетакоронавирусам.

SARS-CoV

В 2002–2004 годах в Китае случилась вспышка атипичной пневмонии. Это заболевание назвали SARS. Эпидемия началась в ноябре 2002 года в южной провинции Гуандун, откуда быстро распространилась на соседние территории. Последний случай первой вспышки SARS зафиксировали в июне 2003-го. Всего заболело примерно 8000 человек, 9% погибло [33]. Следует отметить, что в конце 2003 года, спустя полгода после завершения эпидемии, в Китае произошли новые заражения SARS [33]. Вторую вспышку быстро локализовали, заболели всего четыре человека. Природным резервуаром SARS-CoV оказались летучие мыши. От летучих мышей заразились циветы — промежуточные хозяева коронавирусной инфекции, через контакт с которыми SARS-CoV попал в человеческую популяцию [32].

MERS-CoV

Второй случай возникновения способного к передаче от человека к человеку коронавируса произошел на Аравийском полуострове. Инфекцию назвали MERS, то есть Middle East Respiratory Syndrome, или ближневосточный респираторный синдром. Эту болезнь вызывает коронавирус MERS-CoV. Конкретное время начала эпидемии остается загадкой: называют сроки от ноября 2009 года до апреля 2012 года [34]. Всего, по данным ВОЗ, на 31 января 2020 года были лабораторно подтверждены 2506 случаев в 27 странах. Максимальное число заражений произошло в 2013–2015 годах, однако эпидемия продолжается до сих пор. Заболевание протекает как бессимптомно, так и с развитием тяжелой пневмонии, септическим шоком и полиорганной недостаточностью, что приводит к смерти примерно в 36% случаев [35]. Естественным резервуаром предковых форм MERS-CoV оказались летучие мыши, а промежуточными хозяевами — верблюды. Антитела к MERS-CoV у верблюдов обнаружили в архивном биологическом материале, собранном в 1983 году. Это значит, что не позднее 1983 года вирус попал в популяцию верблюдов, которые стали промежуточными хозяевами [32]. Заражение человека от верблюда вирусом MERS-CoV происходило много раз, то есть MERS продолжает оставаться инфекцией зоологического происхождения (зоонозом). Передача вируса от человека к человеку тоже возможна, но считается недостаточно эффективной для развития пандемии [35]. Тем не менее при нарушении эпидемиологических норм возможно успешное распространение MERS-CoV в человеческой популяции. Например, в 2015 году гражданин Южной Кореи путешествовал по странам Аравийского полуострова. После возвращения домой у пациента поднялась температура и появился кашель. Больной посетил три больницы, где находился в переполненных помещениях, ожидая своей очереди к врачу [36]. Всего в результате единственного завоза MERS-CoV в Южную Корею заболели 186 человек, 38 из них погибли. Эпидемия продлилась два месяца. Вспышку удалось локализовать за счет составления общей сети распространения инфекции, выявления возможных контактов и последующего карантина двух десятков тысяч человек [37].

SARS-CoV-2

Согласно филогенетическому анализу, SARS-CoV-2 попал в человеческую популяцию в конце ноября — начале декабря 2019 года [38], [39]. Судя по всему, это было единичное случайное событие. SARS-CoV-2 вызывает COVID-19 [40]. SARS-коронавирусы чаще всего циркулируют в летучих мышах, которые являются естественными резервуарами этих патогенов. Пандемический потенциал других SARS-коронавирусов неясен, но вызывает серьезные опасения.

Филогенетически ближайший к SARS-CoV-2 коронавирус RaTG13 обнаружили у летучей мыши в китайской провинции Юннань [41]. Число идентичных нуклеотидов между геномами этих двух вирусов составляет приблизительно 96%. Четыре процента различий — это довольно много. Последний общий предок SARS-CoV-2 и RaTG13 существовал десятки лет назад: за один год в геноме возникает примерно 0,08% мутаций. Некоторые участки поверхностного белка SARS-CoV-2 больше похожи на соответствующие регионы коронавируса, выделенного из панголинов [39]. Это говорит лишь о том, что сейчас не известны практически идентичные SARS-CoV-2 последовательности геномов вирусов, выделенных не из человека. Значит, промежуточный хозяин SARS-CoV-2, от которого заразился нулевой пациент, пока неизвестен. Отметим, что геномы коронавирусов, выделенных из цивет и верблюдов, практически идентичны геномам SARS-CoV и MERS-CoV соответственно. В результате промежуточный хозяин двух предыдущих человеческих коронавирусов был быстро определен. Есть надежда, что секвенирование вирома животных того региона, где началась пандемия, покажет промежуточного хозяина SARS-CoV-2 [39].

По разным оценкам, в результате предыдущей пандемии (гриппа в 2009 году) погибли десятки [42] или сотни [43] тысяч человек. А от все еще продолжающейся пандемии COVID-19 по данным на июль 2020 года умерли сотни тысяч пациентов. К сожалению, пока не наступило то время, когда можно было бы оценить итоговый урон, нанесенный человечеству этой коронавирусной инфекцией. В текущей ситуации больше всего пугает неизвестность нового патогена. Аспекты взаимодействия SARS-CoV-2 с хозяином на молекулярном, клеточном, тканевом, организменном и популяционном уровнях остаются предметом активного изучения, которое, по сути, началось лишь несколько месяцев назад. Очень многие детали неясны. Например, NL63 можно повторно обнаружить в пациенте спустя несколько месяцев после первого выздоровления [44]. Непонятно, насколько подобная особенность характерна для других человеческих коронавирусов. Другая деталь — существует феномен антитело-зависимого усиления (antibody-dependent enhancement, ADE) инфекции, при котором болезнь протекает тяжелее, если в организме уже есть антитела к возбудителю. Эту особенность наблюдали для вирусов Эбола, Зика, Денге, SARS-CoV [45]. Роль ADE в патогенезе COVID-19 сейчас активно изучается. Кроме того, для HKU1 и OC43 показана сезонность в распространении инфекции [46]. Но для SARS-CoV-2 сейчас отсутствует понимание вклада этого важнейшего фактора, прошло слишком мало времени. Для ответа на эти и многие другие вопросы потребуются годы кропотливой работы тысяч исследователей. Но, несмотря на то, что очень многого мы пока не знаем, некоторые факты уже известны. Например, концентрация SARS-CoV-2 при COVID-19 в верхних дыхательных путях на несколько порядков выше, чем у SARS-CoV при SARS [47]. Значит, SARS-CoV-2 эффективнее реплицируется в глотке, что приводит к более интенсивному распространению респираторной инфекции.

Заключение

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.

К сожалению, коронавирус был и остается одной из самых актуальных повесток текущих дней. Но, к счастью, эта безусловно опасная инфекция всё же не самая смертельная болезнь, с которой сталкивался человек.

История эпидемий и пандемий в мире насчитывает немало печальных страниц и всегда сопряжены большим количеством пациентов, которым требуется уход и лечение, как американским солдатам в госпитале Уэйко, Техас, одними из первых заразившимися вирусом испанского гриппа.

В дни, когда все говорят только о коронавирусе, важно вспомнить, что мировые эпидемии и пандемии в истории человечества, которые охватывали множество стран и уносили тысячи и миллионы жизней происходили и раньше. От этого никуда не деться. И важно лишь помнить, что все перечисленные и не упомянутые в тексте инфекции шли на спад. А многие даже были окончательно побеждены, что оставляет надежду на благоприятный исход и в этот раз.

Чтобы не потеряться и всегда быть на связи, читайте нас в Яндекс.Дзене и не забывайте подписаться на нас в Telegram, ВКонтакте и Одноклассниках!

Доисторическая эпидемия: около 3000 г. до н.э.

Афинская чума: 430-426 гг. до н.э.

До сих пор достоверно неизвестно, чем была вызвана эпидемия, которую исторически принято считать чумной, хотя существуют версии, что на протяжении 5 лет жители Афин могли страдать и от брюшного тифа, и от лихорадки Эбола, и от каких-то других инфекций. Так или иначе, пополнив печальный список эпидемий и пандемий за всю историю, это событие по ориентировочным оценкам унесло 100 000 жизней, что конечно же много для античного периода. Эпидемия в итоге оказалась более смертоносной, чем вoйна между Афинами и Спартой.

Чума Антонина: 165-180 гг. н.э.

Ещё одна печальная строчка в списке эпидемий и пандемий произошла во времена Римской империи. До сих пор неизвестно, что за болезнь была на самом деле. Загадочную эпидемию, также принято считать чумой, хотя есть версии, что это была оспа. Римская империя потеряла около 5 000 000 человек, когда армия с победой вернулась домой и вместе с трофеями принесла смертельную болезнь, которая не пощадила как солдат, так и мирное население.

Чума Киприана: 250-271 гг. н.э.

К сожалению, в истории эпидемий и пандемий в мире, особенно таких древних, находится много белых пятен. Смертельная болезнь, которая названа по имени епископа Карфагена Киприана, описавшего эпидемию, также названа чумой, хотя учёные не знают достоверно, что это была за инфекция. Бушевавшая несколько лет эпидемия на пике своём уносила до 5000 жизней. В день. В одном только Риме, не говоря уже о других городах империи. Погиб как минимум 1 000 000 человек.

Юстинианова чума: 541-750 гг. н.э.

Все последующие эпидемии и пандемии в истории человечества, так или иначе обязаны этому скорбному периоду. Всё дело в том, что это первая официально и достаточно детально задокументированная пандемия, вызванная чумой. Вспыхнувшая в годы правления византийского императора Юстиниана I болезнь охватила весь цивилизованный мир и напоминала о себе на протяжении двух веков. Всего, по оценкам специалистов, пандемия унесла порядка 90 000 000 жизней.

Хотя сам Юстиниан застал лишь первые 20 лет чумы, в список эпидемий и пандемий за всю историю она вошла под его именем.

Чёрная смерть: 1346-1353 гг.

Американская чума: XVI век

В списке эпидемий и пандемий за всю историю, события этого века стоят особняком. Под этим общим названием объединяют несколько бушевавших в Западном полушарии эпидемий из-за различных инфекций, завезённых европейцами. В частности американская чума истребила до 90% всего коренного населения Америки, поспособствовав краху цивилизаций инков и ацтеков. Таким образом местные народы были настолько истощены эпидемиями, что просто не могли противостоять захватчикам.

Великая чума в Лондоне: 1665-1666 гг.

Обычно, вспоминая о Средних веках, говорят что это самое ужасное время в истории эпидемий и пандемий в мире. Однако следует помнить, что, в том числе, набранный за эти столетия горький опыт противостояния различным инфекциям и болезням, помог человечеству не допустить возврата к этим тёмным временам.

Марсельская чума: 1720-1722 гг.

Эпидемия чумы, начавшаяся с портового Марселя и впоследствии охватившая ещё несколько городов Прованса, погубила не менее 100 000 человек. За три года, что бушевала инфекция, умерла треть населения Марселя. В списке эпидемий и пандемий на территории Франции, эта вспышка чумы, стала одной из массовых в Новое время.

Эпидемия чумы в России 1770–1772 гг.

Эпидемии и пандемии в истории России, происходили, в среднем, не меньше, чем в остальных европейских странах того времени. Последняя на сегодняшний день эпидемия чумы в Центральной России, которая унесла в одной только Москве жизни до 100 000 человек пришлась на начало 1770-х. Пришедшая из Северного Причерноморья во время русско-турецкой вoйны инфекция привела к бунтам и массовым беспорядкам, подавление которых в том числе помогло победить эпидемию.

Пандемия холеры: XIX век

Пожалуй, никогда ранее мировые эпидемии и пандемии в истории человечества не были так подробно и обстоятельно записаны. Благодаря полученным данным, можно понять что на протяжении 19-го столетия мир, как минимум, трижды сталкивался с ужасающей по своим масштабам пандемией холеры. Первая вспышка 1816-1826 гг. в Европе и Азии унесла не менее 100 000 жизней, вторая в 1829-1851 гг. была не менее смертоносной и затронула ещё и Северную Америку. Ну а самой масштабной стала третья пандемия 1852-1860 гг., жертвами которой стали более 1 000 000 человек.

Третья пандемия чумы: 1855-1960 гг.

В списке эпидемий и пандемий за всю историю данное столетие ознаменовано очередным витком развития инфекции, так печально известной людям. За несколько десятилетий чума распространилась на все обитаемые континенты, став одной из самых смертоносных пандемий за всю историю человечества. Точное количество умерших неизвестно, но только в Китае и Индии чума погубила не менее 12 000 000 человек.

Натуральная оспа: 1877-1977 гг.

После того, как в 1978 году была зафиксирована последняя смерть от оспы, история эпидемий и пандемий в мире больше не знала о данной инфекции, хотя сам вирус оспы известен человечеству на протяжении всей его истории. За это время от оспы погибло свыше 500 000 000 человек по всей планете, но победить болезнь удалось лишь созданием специальной вакцины.

Пандемия гриппа 1889–1890 гг.

Азиатский грипп: 1957-1958 гг.

Порядка 10 лет потребовалось вирусу гриппа A подтипа H2N2, чтобы мутировать в H3N2 и стать возбудителем Гонконского гриппа. На конец 1960-х, эта инфекция погубила около 1 000 000 во всём мире, став одной из заразных и летальных в списке эпидемий и пандемий за всю историю.

Эпидемия ВИЧ: с 1980 г.

Эпидемия лихорадки Эбола в Западной Африке: 2013-2015 гг.

Среди всех эпидемий и пандемий в мире, на сегодняшней день лихорадка Эбола является самой смертельной для человека. Эпидемия началась в Западной Африке впервые в истории этого региона, к чему оказались не готовы местные специалисты, не имевшие никакого опыта борьбы с этой инфекцией. Благодаря помощи международного сообщества остановить эпидемию удалось, но всё равно погибли более 11 000 человек.

Пандемия COVID-19: с 2019 г.

Печальный список эпидемий и пандемий за всю историю человечества продолжается. Последняя на сегодняшний день пандемия, в условиях которой живёт весь мир, вызвана коронавирусом SARS-CoV-2. Пандемия затронула все обитаемые континенты, унеся на момент написания материала свыше 5 млн жизней.

Несмотря на то, что коронавирус является весьма опасной инфекцией, хочется верить, что его распространение вскоре будет остановлено и число жертв COVID-19 перестанет расти. Уже можно сказать что мировые эпидемии и пандемии в современной истории не знали таких беспрецедентных мер по снижению роста заболеваемости. По состоянию на данный момент коронавирус с точки зрения R0 (количества случаев, в среднем воспроизводимым одним заражением) превосходит обычный грипп и лихорадку Эбола, но уступает краснухе и кори. Что, впрочем, не позволяет относиться к COVID-19 сверхлегкомысленно.

Читайте также: