Почему люди болеют вирусами
Обновлено: 25.04.2024
Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.
Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.
Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук
Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.
Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. М икробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.
Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.
Рецепты с летучей мышью
Тепло наших тел
По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.
Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.
Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.
Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.
Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.
На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.
Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.
Обзор
Авторы
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.
Чтобы защитить нас от опасных заблуждений, давайте разберемся:
- как устроен вирус ;
- зачем вирусу попадать в организм человека;
- как иммунитет реагирует на вирусы;
- как медицина может помочь иммунитету, если сам он не справляется.
В статье речь идет в основном о новом коронавирусе. — Ред.
Видео. Вирусы и иммунитет: кто кого?
Как устроен вирус
Человек состоит из клеток, в которых очень важную роль играют белки. В ядре клетки хранится ДНК: все вы, наверное, видели картинки с этими переплетенными нитями из разноцветных кусочков.
Кусочки эти одинаковые у всех: и у людей, и у животных, и у растений, и у вирусов. Именно последовательность кусочков ДНК определяет особенности белков в нашем организме, а значит, влияет на наш внешний вид, работу органов и состояние здоровья.
Чтобы разобраться, как клетки производят белки, давайте представим следующее.
Допустим, вы производите посуду. Суперценный образец хранится в сейфе, и вы не готовы вынимать свой эталон из сейфа, даже чтобы сделать новый экземпляр. Поэтому специальный человек прямо в сейфе делает слепок кружки и приносит этот слепок рабочим, которые изготовят новую кружку по форме, получая от курьеров необходимые кусочки материала.
В ядре клетки, как в сейфе, хранится ДНК. С помощью белков-ферментов с ДНК снимается копия — информационная РНК. РНК попадает в рибосому, где начинается сборка белка. А транспортная РНК подносит фрагменты, из которых и собираются белки .
Так работает производство белка не только у человека, но и у многих других живых существ.
Все они адаптируются к среде, как могут, чтобы выжить и дать потомство. Человек тоже приспособился, и в этом ему сильно помог головной мозг. Он позволил ему придумывать приспособления для выживания и передавать информацию другим людям. Благодаря обмену знаниями и их накоплению человек может жить очень долго, потому что поселился в прочных зданиях, изобрел множество приспособлений и научился справляться с болезнями [1].
Раньше людям с рождения угрожали хищники, погодные катаклизмы, огромное количество вирусов и бактерий. Оспа, чума, грипп, малярия, бешенство, энцефалит, столбняк — люди умирали сотнями и тысячами и от эпидемий, и от банальных царапин. Но благодаря достижениям медицины мы научились лечить и предотвращать многие из них [2], [3].
Сейчас может показаться, что этих угроз вообще никогда не существовало. А если окажется, что они существуют до сих пор, очень хочется обвинить кого-нибудь в их создании, как будто они сами не могли появиться из природы. Но вообще-то могли.
Зачем вирусу попадать в организм человека
Вирус отличается от других живых организмов, потому что не питается, не выдает отходы жизнедеятельности, не стареет (вокруг вирусов до сих пор идет дискуссия, стоит ли их вообще считать формой жизни). Но, как и мы, вирус размножается и может умереть. Вирус похож на флешку: снаружи оболочка с шипиками-разъемами для подключения, а внутри информация (ДНК или РНК).
С помощью шипиков вирус пытается попасть внутрь клетки организма, как флешка пытается подключиться к компьютеру. Если все получилось, вирус забирается внутрь, раздевается и начинает диверсию [4].
Если у вируса внутри ДНК, он контрабандой доставляет ее в ядро, запускает копирование этой ДНК, создание РНК и далее по порядку. Если это РНК, он просто подменяет родную РНК клетки на свою [5].
В обоих случаях клетка делает белки не для себя, а для новеньких вирусов.
Когда клетка изжила весь свой ресурс, она лопается. Оттуда прут детки-вирусы, которые с помощью своих шипиков проникают в другие клетки, и процесс повторяется [6], [7].
Как иммунитет реагирует на вирусы
Итак, в организм ворвался чужак, использует наши клетки. Организм должен как-то отреагировать.
Иммунная система как раз отвечает за способность человека противостоять внешним угрозам. Как происходит иммунная реакция именно на вирусы?
Ключевые иммунные клетки — это фагоциты, B-лимфоциты , T-хелперы и T-киллеры.
Латинская буква B происходит от латинского названия bursa fabricii — иммунного органа птиц, в котором их впервые обнаружили.
Когда вирус попадает в клетку, та выставляет на поверхности сигнал о том, что она болеет. На этот сигнал тревоги приходят T-киллеры и фагоциты и пытаются уничтожить зараженные клетки и вирусы.
По пути фагоциты хватают сигнальную метку и передают ее T-хелперам. Это клетки-курьеры, которые отправляют полученный материал на изучение B-лимфоцитам. Они разрабатывают специальное оружие против вирусов и зараженных клеток — антитела. Антитела, как черная метка, цепляются за пораженную клетку, и T-киллеры могут быстрее ее обнаружить.
Если метка зацепилась за вирус, на сигнал приходит еще одно оружие — система комплемента, похожая на гранату, которая срабатывает, если два кусочка гранаты соединить вместе.
То есть антитела — это ускоритель иммунной реакции, который обращает внимание T-киллеров на зараженные клетки и подключает систему комплемента. Таким образом организм справляется гораздо быстрее и теряет меньше здоровых клеток.
Часть B-лимфоцитов, изучив вирус, вместо того чтобы создавать антитела прямо сейчас, остается с новыми знаниями про запас, на случай повторного заражения, и превращаются в клетки памяти. Если организм столкнется с вирусом еще раз, то просто активирует клетки памяти. И мы получим моментальные точные выстрелы снайперов и гранатометчиков [8], [9].
Пока вся эта канитель происходит, человеку может стать так плохо, что потребуется госпитализация или даже реанимация. Но накопленный опыт, технологии и медицина как-то должны помогать таким пациентам.
Как медицина может помочь иммунитету, если сам он не справляется
На каком этапе иммунной реакции человек может вмешаться?
Начнем с этапа, когда вирус пытается взломать клетку. У коронавируса есть ключики от слизистых: можно потрогать зараженный объект руками и перенести заразу себе, прикоснувшись к лицу. Носители могут чихнуть или кашлянуть на вас. Капельки слюны распыляются, когда вы разговариваете или смеетесь [10].
С руками все просто: можно смыть верхний слой кожного жира, на котором остаются вирусные частицы. А вот клетки слизистых надо как-то отгородить, например, маской . Но она не защищает глаза. Вирусы, попадая на маску, никуда не исчезают — они там копятся. Важно не занести их, когда вы будете поправлять или снимать маску. А самодельные тканевые маски могут быть бесполезны, если у них широкие поры.
Кардинальный метод защиты (и пока лучший) — уйти на карантин. Но в таком случае плохо становится не здоровью людей, а экономике.
Поможет ли молитва? Нет, клетки устроены одинаково и у церковнослужителя, и у бабули, и у знаменитости.
Поможет ли водка от вируса? Нет. Когда вы пьете алкоголь, вы не дезинфицируете организм, а ослабляете его. Так иммунным клеткам придется даже сложнее [12].
Чеснок, имбирь и другие чудеса народной медицины не работают антисептиком [11]. Чтобы разрушить вирусную частицу, нужен раствор с содержанием спирта не менее 60%, например, специальный антисептик для рук. Им логично протирать руки, поручни, дверные ручки и мобильные телефоны.
Допустим, попадание вируса в организм предотвратить не удалось. Начинается месиво: фагоциты и T-киллеры не справляются, B-лимфоциты стараются делать антитела и клетки памяти, пока вирус вовсю использует наши клетки. За это время человеку может стать очень плохо.
Можно ли помочь B-лимфоцитам? Да, можно еще до заражения ввести мертвый вирус, кусок вируса или подобие вируса, чтобы B-лимфоциты потренировались и заранее сделали антитела. Такой метод называется прививкой [13–16].
Создание лекарств занимает годы. Нужно найти действующее вещество, способ доставлять его в клетки, сделать из него препарат, который не испортится при хранении и не убьет побочными эффектами .
Сайт-агрегатор отчетов по клиническим исследованиям — ClinicalTrials.gov.
Если человеку стало очень плохо, нужно поддержать его организм, чтобы он выжил, пока побеждает вирус. Для этого людям нужны койки в больницах, аппараты ИВЛ и врачи. Но если инфекция быстро распространяется, много людей одновременно нуждаются в помощи.
Напомним, что ивазивная ИВЛ травматична и сама по себе опасна: например, тем, что может повлечь за собой заражение пациента дополнительной внутрибольничной инфекцией. — Ред.
Чтобы люди не умирали без помощи медиков, нужно искусственно замедлить скорость распространения вируса — сидеть дома. Чем больше людей игнорируют карантин, тем больше тех, кому не хватит медицинской помощи, а значит, будет больше смертей [18].
Если организм справился с инфекцией, у него появляются клетки памяти, поэтому он не будет носителем и не заразит других людей. Если клетки памяти будут у большинства, появится коллективный иммунитет. В таких условиях человек из группы риска вряд ли встретит носителя. Когда все носители переболеют, вирус среди людей не будет встречаться.
Некоторые страны уже снимают карантин. Но еще не понятно, есть ли коллективный иммунитет и не вызовет ли это новую волну заражений. В случае с коронавирусом пока неизвестно, сколько живут клетки памяти [19].
В России все еще каждый день заболевает по 8–10 тысяч человек. Возможно, в вашем регионе пандемия только набирает обороты . А значит, любой человек на улице может оказаться носителем.
В наших силах если не остановить, то хотя бы замедлить темпы, чтобы люди не умирали без помощи медиков.
Что же делать людям в борьбе с вирусом?
Защищаться мытьем рук и антисептиками? Искать вакцину или лекарство? Ждать, когда появится коллективный иммунитет? Или замедлять социальную активность, чтобы одновременно не заболело много людей? Сейчас мы делаем всё сразу.
Большинство стран мира следуют рекомендациям ВОЗ. Сайт этой организации переведен на русский язык. Там можно найти комментарии к мифам о коронавирусе и официальные рекомендации как для медиков, так и для населения. Если кто-то предлагает вам чудесное лекарство от болезни, проверьте, написали ли о нем эксперты ВОЗ.
Из 1500 известных вирусов человечество победило раз и навсегда только оспу. Во всех остальных случаях — даже если речь идет о скосившей в свое время пол-Европы чуме — вирус появляется снова, и от новых массовых смертей человечество спасают вакцинация и другие профилактические меры.
Пандемия коронавируса актуализировала многие вопросы, которые раньше волновали в основном только специалистов: как возникают новые вирусы, в каких случаях они вызывают эпидемию, какие шаги нужно предпринять, чтобы предотвратить массовые смерти. Мы обсудили эти вопросы и расспросили об особенностях коронавируса инфекциониста Владимира Никифорова, доктора медицинских наук, заведующего кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии РНИМУ им. Н. И. Пирогова.
Что такое эпидемия и пандемия? Какие статистические показатели должно иметь заболевание, чтобы ему можно было присвоить статус эпидемии и пандемии?
Можно ли сказать, что каждый год случается пандемия каких-то заболеваний?
Почему одни вирусные заболевания распространяются быстро, а другие — нет?
Скорость распространения зависит от механизма заражения и пути передачи инфекции. Например, если инфекция передается воздушно-капельным путем, то это происходит, как правило, быстро. Вспышка кори распространяется очень быстро. Сейчас пандемии кори быть не может, потому что в основном население привито от этого заболевания. Есть такое понятие, как индекс контагиозности: сколько человек в процентах заболеет, получив заражающую дозу. Чем выше этот индекс, тем хуже для нас с вами. Для кори индекс контагиозности равен 95%, то есть из 100 человек, которые получили заражающую дозу, заболеют 95. Грипп и COVID-19 быстро распространяются воздушно-капельным путем. Но, как правило, у основной массы инфекционных болезней этот показатель порядка 50%.
Также скорость распространения болезни зависит от путей передачи вируса. Например, бешенство передается только при укусе животными, поэтому никаких эпидемий бешенства для человека не может быть.
Почему вирусы не уничтожат всех людей на Земле?
По каким причинам обычно заканчиваются эпидемии?
Основная причина в том, что накапливается коллективный иммунитет. Если переболели больше 60–70% от всего населения, то передача заболевания резко сокращается и эпидемия глохнет. Но где-то возбудитель обязательно оставит себе лазейку. Он может сделать какой-то процент переболевшего населения просто носителями, а у кого-то заболевание перейдет в хроническую форму. Носитель — это тот, у кого нет никаких симптомов (при хронической форме заболевания у человека минимальные симптомы). Другой возможный вариант — если вирус или бактерия перешли к людям от животных, то они могут на какой-то период спрятаться обратно в животных, а затем снова перейти на человека.
До сих пор у нас сохраняется страх перед чумой, хотя она с 1912 года перестала уносить сотни тысяч жизней. Насколько опасны локальные вспышки заболевания разными видами чумы в России и мире в XXI веке?
Последняя самая известная и детально проанализированная эпидемия чумы была в 1911–1912 годах в районе Харбина, так называемая чума в Маньчжурии. Харбин был русским городом на территории Китая, и наши врачи помогали лечить китайцев.
Это чума пришла из ниоткуда и ушла в никуда. Вспыхнула в 1911 году и в 1912 году затихла, но не полностью. Это пример классического занесения заболевания в человеческое общество из животного мира. Чума — это прежде всего болезнь грызунов. Болеют в основном суслики, сурки, песчанки, тушканчики. Сейчас животные продолжают болеть чумой вдоль южной границы России с Монголией, в районе Алтая, Байкала. Природные очаги чумы существуют в районе Северного Кавказа и Астрахани.
Были единичные случаи заболевания чумой среди людей в 1979, 2014 и 2015 годах. Туристы иногда привозят чуму из Монголии. Там может произойти контакт с сурками. Местные монголы их едят. Сурки очень пугливые, и на них трудно охотиться, а вот больной чумой сурок теряет страх и легко попадается. Когда люди начинают разделывать тушку этого несчастного сурка, происходит заражение чумой. Поэтому в Монголии в 2020 году мы наблюдали локальную вспышку чумы среди тех, кто охотился.
На нашей границе с Монголией практически нет людей, а те, кто там живет, привиты от чумы и предупреждены о чумных животных. По дальневосточным ковыльным степям можно неделю ехать на машине и не встретить ни одного человека. Так что эпидемия чумы России не грозит, но локальные вспышки по миру могут быть вполне возможны.
Еще есть один постоянный большой очаг чумы — на Мадагаскаре. Последняя вспышка чумы на Мадагаскаре была в 2017 году, заболело более 1300 человек. Да, еще в Китае все время есть чума, но китайцы очень не любят говорить о своих болезнях, так и с коронавирусом было. Они иногда вынуждены сообщить, что в таком-то году около пяти случаев чумы, но я думаю, что на самом деле их намного больше.
Еще один очаг чумы — в Средней Азии. Для нас важен очаг в районе Байконура в Казахстане, и ничего мы с этим сделать не можем, это природный очаг. Вакцинация животных невозможна. Благо, там никто не бродит по пустыне, местные песчанки, основные переносчики чумы в этом месте, несъедобны, никто на них не охотится.
С чем связан тот факт, что источником пандемии чаще всего становится Китай?
Кроме того, климат: в юго-восточных провинциях жара, влага, идеальная среда для вирусов.
Расскажите кратко, как удалось победить современные вирусные эпидемии, которые представляли большую опасность для людей на протяжении последнего столетия (оспа, холера, свиной грипп, SARS-1)?
Прежде всего, вакцинальная работа. Кто бы что ни говорил против вакцинации, инфекция побеждена во многом благодаря противоэпидемическим мерам, в особенности вакцинам. Правда, инфекционных болезней насчитывается около полутора тысяч. Полностью победили мы только одну — натуральную оспу. В 1979 году был зафиксирован последний случай заболевания оспой, с 1980-81 годах мы перестали прививаться от нее. Также удалось резко, хоть и не полностью, снизить заболеваемость полиомиелитом благодаря вакцине нашего советского ученого Чумакова.
Была страшная пандемия свиного гриппа в 2009 году. Он пришел из Китая. Прошла очень сильная мутация, вирус получил совершенно новую внешнюю оболочку. До этого мы делали вакцину от гриппа на куриных яйцах: заражаем куриное яйцо, эмбрион жив, и внутри яйца растет вакцинальный штамм вируса. Но в 2009 году свиной грипп был настолько агрессивным, что убивал куриные эмбрионы. Не получалось вырастить нужное количество вируса, чтобы сделать вакцину. Решить проблему удалось с большим трудом. Но этот вирус обладал всеми особенностями нормального природного вируса. В 2009 году он действительно убивал, как на сегодняшний день ковид. За год он потихоньку ослаб, нормальный природный вирус не хочет убивать, он обязательно будет снижать вирулентность.
По-хорошему, ковид за год должен был вирулентность снизить, но пока этого не происходит. Если бы он был естественным, он бы постепенно перешел в статус сезонного ОРВИ, а он пока бушует.
Помимо COVID-19, из семейства коронавирусов мы еще слышали об эпидемии SARS и MERS. Насколько опасно семейство коронавируса для человечества?
Это огромное семейство, около пятидесяти разновидностей. Есть опасные коронавирусы для кошек, для собак, в принципе это семейство вирусов животного мира. С 1965 года известно четыре коронавируса, которые вызывали ОРВИ у человека, кашель, насморк, снижали иммунитет, но никто даже не думал ни создавать вакцину, ни препараты против этих коронавирусов. Достаточно было тех препаратов, которые продаются в аптеках.
Вакцину теоретически можно создать против чего угодно. Но не всегда удается. От СПИДа не получается, от гепатита C тоже…. Но смотрите, сколько вакцин сделано за год против ковида. Для этого нужны экономические и чисто клинические показания. Зачем вам вакцина от насморка? Ведь у вас насморк и так через три дня пройдет. Тогда как любая вакцина всегда опасна побочными эффектами. А вирусов сотни. И вообще, очень сложно получить противовирусный препарат прямого действия, чтобы он влиял конкретно на вирус. Когда вы работаете с бактериями, все более или менее просто: у них собственный обмен веществ, и вы можете его нарушить. А у вируса вообще никакого обмена веществ нет, как к нему подступиться? Опасность в том, что вместе с вирусом можно убить клетку, в которой он находится, то есть убить самого больного. Как убить вирус и не убить больного? Приходится идти в обход, блокировать ферменты, которые вирусу нужны, это сложно.
Есть вероятность, что нам всегда придется жить с коронавирусом?
Думаю, он пришел навсегда. Просто он либо деградирует до обычного сезонного гриппа, либо опустится еще ниже — до уровня обычных ОРВИ. Но то, что он никуда не уйдет, это точно, ему у нас явно понравилось.
И от него нужно будет прививаться каждый год, как от гриппа?
Не исключаю. Но вообще маловероятно. Он не мутирует с такой же скоростью, как грипп. Впрочем, с этим коронавирусом все прогнозы оказываются ложными. Лучше преодолевать неприятности по мере их поступления.
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.
Юлия Ткаченко, руководитель блока медицинских инноваций BestDoctor
Мнение ученых по поводу распространения нового штамма разделились: одни считают его предвестником окончания пандемии, другие допускают появление еще более заразных мутаций.
Так, глава Европейского регионального бюро ВОЗ Ханс Клюге заявил, что после омикрон-штамма, возможно, наступит конец пандемии. Ранее такую же версию выдвинули ученые из ЮАР: их исследования показали вероятность окончания эпидемической фазы COVID-19 и переход ее в эндемическую, характерную для определенной местности.
Российские эксперты с этой версией не согласны. Александр Гинцбург, директор Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, считает, что новый штамм не поможет окончанию пандемии в России. Распространение омикрона может спровоцировать появление новых, более опасных мутаций вируса. Чтобы предотвратить такой сценарий, в стране должны быть привиты 75–80% населения.
Главный внештатный инфекционист Минздрава Владимир Чуланов также заявляет, что на омикроне эволюция вируса COVID-19 не остановится. Благодаря высокой контагиозности вирус очень быстро распространяется, и большое число одновременно заболевших может вызвать перегрузку медицинской системы. Поэтому важно вакцинироваться и через полгода делать бустерную прививку, а также соблюдать меры предосторожности: носить маски, соблюдать дистанцию, избегать мест большого скопления людей. В таком случае риск заразиться есть, но за счет вакцины вирус может быть блокирован на самом раннем этапе, после прикрепления к эпителию верхних дыхательных путей.
Даже в этом случае можно заразиться, считает Чуланов. Но это может произойти без дальнейшего развития заболевания: оно, скорее всего, пройдет в более легкой форме, так как иммунная система быстро заблокирует вирус.
22 января правительство РФ утвердило перечень дополнительных мер по борьбе с омикроном. Рассказываем, на что нужно обратить внимание при первых признаках болезни.
Симптомы омикрона
Юлия Ткаченко, руководитель блока медицинских инноваций BestDoctor
Пока не существует научных данных об особенностях симптоматики штамма омикрон, отличить омикрон по его проявлениям от другого штамма нового коронавируса невозможно. Стоит отметить, что и отличить COVID-19 от другой ОРВИ (острой респираторной вирусной инфекции) по одним лишь симптомам довольно затруднительно, в связи с чем при симптомах ОРВИ врачи рекомендуют выполнить ПЦР-тест на COVID-19.
Основные признаки
Согласно данным Роспотребнадзора, главные симптомы штамма омикрон похожи на те, что бывают при сезонных ОРВИ [4]:
- слабость;
- головная боль;
- повышение температуры до 38 °С, иногда и выше;
- ломота в мышцах и суставах;
- заложенность носа, насморк;
- першение в горле;
- чихание, кашель;
- снижение аппетита;
- потеря обоняния и вкусовых ощущений (редко).
Омикрон может проявляться как в виде одного симптома, так и сразу в комплексе нескольких из них, считает врач-инфекционист Евгений Тимаков. А в случае более выраженной болезни у пациентов также наблюдаются реакции со стороны ЖКТ.
До недавнего времени одним из основных признаков омикрона ученые считали боль в горле [5]. Но симптомы каждой новой мутации коронавируса сильно различаются, поэтому не стоит пытаться по ним диагностировать заболевание штаммом омикрон, заявил вирусолог, профессор МГУ, доктор биологических наук Алексей Аграновский. У нового штамма довольно размытые признаки. Известно лишь, что он меньше поражает легкие и в большей степени — верхние дыхательные пути. Поэтому боль в горле может быть симптомом коронавируса далеко не во всех случаях.
Юлия Ткаченко: Признаки болезни остаются теми же, что и у других штаммов коронавируса: в первую очередь характерны повышение температуры, кашель, общая слабость, притупление или искажение обоняния. Также возможны затруднение дыхания, одышка, чувство неполного вдоха. Кроме того, омикрон, как и другие штаммы, способен спровоцировать повышенное тромбообразование, которое может проявиться болью в ногах (тромбоз вен нижних конечностей), одышкой и удушьем (тромбоэмболия легочной артерии), болью в сердце (острый коронарный синдром) и неврологической симптоматикой (острое нарушение мозгового кровообращения).
Отличительные особенности
У нового штамма коронавируса есть несколько отличий:
- Инкубационный период. У омикрона он значительно короче, чем у других штаммов. По предварительным данным, он составляет от двух до пяти дней (против 6–8 дней у предыдущих мутаций коронавируса) [6].
- Высокая контагиозность. По сравнению с предыдущим штаммом дельта, омикрон передается в семь раз быстрее. А носитель вируса может быть заразным уже в первые сутки после инфицирования.
Юлия Ткаченко: Главной отличительной особенностью штамма омикрон является особое строение спайк-белка вируса. Спайк-белок — это структура, благодаря которой вирус проникает в клетки организма. Именно к этому белку у нас образуется иммунитет после перенесенной болезни или вакцинации, поэтому изменение строение белка несет за собой повышение устойчивости вируса к нашему иммунитету. Другими словами, штамм омикрон более устойчив к иммунитету по сравнению со своими предшественниками, и люди могут заразиться им, даже если уже переболели более ранними штаммами.
Еще одной отличительной особенностью нового штамма является более высокая заболеваемость среди детей и подростков, что также связывают с новым строением спайк-белка и облегченным проникновением вируса в клетки.
Есть и хорошая новость: первые результаты оценки тяжести течения болезни показывают, что среди заболевших штаммом омикрон меньше пациентов с тяжелым течением заболевания, они реже попадают в реанимацию и оказываются на ИВЛ, однако эти данные требуют подтверждения более масштабными исследованиями.
Как выявляют омикрон
Центр эпидемиологии и микробиологии имени Гамалеи разработал тест для определения омикрона, сообщил Александр Гинцбург. Система выявляет наличие вируснейтрализующих антител к омикрон-штамму. Но пока она доступна только НИЦ.
Юлия Ткаченко: Стандартная диагностика остается такой же, как и ранее, — ПЦР-тестирование. Для врачей вопрос о том, болен пациент омикроном или, к примеру, дельтой, не является принципиально важным, так как лечение будет одинаковым. Информация о том, каким именно штаммом болен человек, нужна в первую очередь ученым для проведения исследований. Для этих целей используется исследование генома вируса — секвенирование.
Вакцина против омикрона
Волна заражений новым штаммом коронавируса — омикроном— только набирает обороты в РФ, поэтому убедительных данных об эффективности вакцин против заражения пока нет. Однако резкий подъем кривой заболеваемости не сопровождается параллельным ростом госпитализаций и смертей. В то же время необходимо помнить, что в больницу пациенты с коронавирусом попадают в среднем спустя 10–15 дней после заражения, поэтому расслабляться пока явно преждевременно, особенно тем, кто до сих пор не привился.
Помимо исключительно высокой заразности, у штамма омикрон есть ряд особенностей, о которых уже известно. Это короткий инкубационный период (1–3 дня) и склонность в большей степени поражать верхние дыхательные пути, чем ткань легких, что, конечно, гораздо безопаснее для здоровья и жизни человека.
Эффективность почти всех существующих в настоящее время вакцин против новых штаммов снижается со временем и уступает степени защиты от предыдущего штамма — дельты.
Для того чтобы помешать новому штамму уйти от защиты, на помощь приходит бустерная доза, или ревакцинация.
Опыт стран, уже прошедших взрывной рост заболеваемости новым штаммом, указывает на то, что все вакцины защищают от тяжелого течения заболевания и предотвращают необходимость госпитализации. Так, по некоторым данным, риск попасть в больницу для вакцинированных в пять раз меньше, чем у непривитых. Речь идет о тех, кто получил третью дозу вакцины (ревакцинацию/бустер). Причем эффективность против штамма омикрон возрастает на 37% уже через неделю после третьей дозы.
Напомню, что Минздрав рекомендует пройти ревакцинацию через шесть месяцев без анализа титров антител.
Лечение омикрона
Методы терапии нового штамма коронавирусной инфекции не отличаются от лечения других мутаций. Новых протоколов диагностики и лечения пациентов с COVID-19, утвержденных Минздравом РФ, на дату публикации материала не выпускалось.
Существующие схемы лечения коронавируса, которые включают в себя глюкокортикостероиды и блокаторы рецепторов к интерлейкину-6, эффективны и против омикрона, считает ВОЗ [12]. Глюкокортикостероиды — это гормоны для лечения COVID-19, их использование Организация одобрила в сентябре 2020 года. Блокаторы рецепторов к интерлейкину-6 — вторая рекомендованная группа лекарственных препаратов: они улучшают состояние пациентов в тяжелом и критическом состоянии.
Юлия Ткаченко: Специфического лечения против нового штамма на данный момент не существует. Все терапевтические стратегии, применимые к предшественникам нового штамма, используются и при омикроне. Актуальной остается и вакцинация, вопреки расхожему мнению о том, что вакцина против омикрона неэффективна. Уже существуют исследования, которые показывают, что эффективность вакцин достаточно высока для того, чтобы защитить человека от тяжелого течения заболевания.
Важно понимать, что вирус не лечится антибиотиками, так как они являются антибактериальными, а не противовирусными препаратами и назначаются только при осложнениях COVID-пневмонии. Использование гормональных препаратов оправдано только при среднетяжелом течении болезни в условиях стационара, а кроверазжижающие препараты без контроля врача могут вызвать неконтролируемое кровотечение.
В случае лечения пациента на дому необходимо тщательно придерживаться назначений врача, не используя самостоятельно назначенных себе препаратов, с симптоматическими целями самостоятельно можно использовать стандартное лечение ОРВИ: обильное питье, постельный режим, жаропонижающие при температуре выше 38,5 °С.
Читайте также: