Почему вирус убивает своего носителя

Обновлено: 24.04.2024

Когда вспышка коронавируса нарушает нашу повседневную жизнь и требует беспрецедентных мер по прекращению ее распространения, каждому стоит знать ответы на ряд простых вопросов: что именно представляют собой вирусы? Из чего они сделаны? Откуда они пришли? Какие заболевания вызывают у человека? Эффективны ли современные противовирусные препараты? И самое главное, почему вирусы пытаются нас убить?

Вирусы так же стары, как и сама жизнь на земле. Но ученые до сих пор не могут точно определить дату их появления и считать ли их живыми организмами в принципе. Происхождение их также неизвестно. Первоначально они рассматривались как токсины, затем как формы жизни, затем как биолого-химические вещества. В итоге, современная биологическая классификация относит их к промежуточной области между живым и неживым. Эти невидимые сущности оставили свой заметный след почти на всех формах жизни на Земле, включая человека. Так, около 8% человеческого генома имеет вирусное происхождение, то есть остатки древних вирусов, которыми были заражены наши предки.

Вирусы постоянно привлекают наше внимание из-за того вреда, который наносят человеку в виде заболеваний, уносящих жизни миллионов ежегодно.

Что такое вирус?

Вирус – это микроскопический организм, который может размножаться только внутри клеток организма-хозяина. Являясь паразитом во всех биомолекулярных аспектах жизни, он использует хозяина как среду для жизни, питания и энергии. Только при вторжении в живую клетку, вирус может начать размножение и воспроизведение себе подобных. Этот процесс может убить, повредить или навсегда изменить организм жертвы. Эти микроскопические паразиты могут заражать все виды организмов, включая животных и растений, а также бактерий и архей. Большинство из них примерно в сто раз меньше средней бактерии.

Строение вируса уникально. В отличие от других существ, он не имеет клеток или других клеточных структур. Его генетический материал заключен внутри белковой мембраны или дополнительной липидной (жировой), которая защищает его от окружающей среды. Белковая оболочка также может содержать вирусные белки, участвующие в процессе инфицирования. Согласно этому описанию вирус выглядит как химическая система, а не как живой организм. В зависимости от типа наследственной информации выделяют два вида вирусов: ДНК- и РНК-вирус. Последние особенно подвержены мутациям.

Вирусы обнаруживаются практически в каждой экосистеме на Земле, и считается, что эти мельчайшие формы жизни являются наиболее распространенным типом биологических объектов.
Более 800 млн вирусов обнаруживаются на каждом квадратном метре Земли каждый день.

Одна столовая ложка морской воды содержит больше вирусов, чем количество людей в Европе.
В настоящее время подробно описано всего около 5 тысяч различных вирусов, хотя известно, что их количество превышает несколько миллионов.

Как возникает вирусная инфекция?

Как вирус попадает в организм человека?

Способ заражения вирусной инфекцией может быть вертикальный (от матери к ребенку во время беременности) или горизонтальный (от человека к человеку). Причем горизонтальный путь является наиболее распространенным механизмом распространения для этого микроорганизма. Заражение может происходить через кровь, обмен биологическими жидкостями во время полового акта, оральный обмен слюны, через загрязненную воду и пищу, через укус или царапину от животного или насекомых, таких как комары и клещи. Скорость распространения инфекции зависит от многих факторов, но главными являются плотность населения и санитарные условия.

Каждый вирус имеет предпочтительный для себя способ передачи:

Способ передачи вируса

Вид вируса

Контакт с кожей

Вирус папилломы человека (ВПЧ)

Грипп, корь, паротит, краснуха

Гепатит А, ротавирусы, полиомиелит

ВИЧ, Т-лимфотропный вирус, цитомегаловирус (ЦМВ)

Краснуха, цитомегаловирус (ЦМВ), ВИЧ

Герпес, ВИЧ, гепатит В, ВПЧ

Желтая лихорадка, лихорадка денге

Попадание вируса в организм не всегда означает начало заболевания. Здоровая иммунная система способна бороться с ним. Люди с ослабленным иммунитетом, включая пациентов с аутоиммунными заболеваниями, раком, СПИДом, больше подвержены вирусным болезням.

Вирусная VS бактериальная инфекция

Бактериальная и вирусная инфекция имеют много общего. Оба типа вызваны микроорганизмами и имеют похожие симптомы. Только лабораторные исследования могут точно определить природу возбудителя. При этом, вирусное заболевание является более опасным и коварным по ряду причин:

Вирусы намного меньше бактерий, поэтому их сложно задержать фильтрами и масками;
Лечение вирусной инфекции намного сложнее бактериальной. Поскольку паразит захватывает клетки хозяина, то без губительного воздействия на них не обойтись. Бактерии же отличаются от клеток человека, поэтому созданы лекарства (антибиотики), убивающие их без вреда для носителя (если не учитывать воздействие на полезную кишечную микрофлору);
В отличие от бактерий, большинство вирусных паразитов весьма специфичны в выбору типа клеток, на которые они нападают;
Высокая степень мутации вирусов также затрудняет разработку лечения.

Характеристика

Бактерии

Вирусы

Имеют клетку с органеллами

Только гены и оболочка

Собственная система воспроизведения

Необходима колонизация клеток-хозяина

Живые клетки хозяна

Влияние на человека

Около 1% патогенны

Специфичность выбора клеток-хозяина

Без воздействия на клетки организма

Разрушение клеток носителей

Более подробно об особенностях симптоматики и лечения можно узнать из данной публикации.

Типы вирусной инфекции человека

Некоторые вирусы способны инфицировать только одни вид животных (например, корь или полиомиелит, которые поражают только людей), а некоторые могут заразить человека и животных (например, бешенство и грипп). Кроме того, вирусы специфичны к выбору вида клеток своих жертв. Так, наиболее знакомы всем респираторные инфекции, локализирующиеся на слизистых оболочках горла и носа, но есть также те, которые поражают нервную систему (герпес), кишечник, печень (гепатит), и даже иммунную систему (ВИЧ) и многие другие.

Респираторная инфекция

Заболевания респираторных органов часто бывает вирусное или бактериальное. Они имеют схожие симптомы (боль в горле, насморк, жар), различные способы лечения. Как правило, у детей и пожилых людей они выражены сильнее. Распространяется такая инфекция воздушно-капельным путем. К респираторным вирусам относят:

Риновирус – чаще всего вызывает простуду, но существует более 200 различных вирусов, которые тоже могут вызывать признаки простудных заболеваний. Симптомы длятся до 2 недель и проходят самостоятельно.
Сезонный грипп – это заболевание, от которого ежегодно страдают от 5 до 20% населения. Симптомы гриппа более серьезны, чем простуды, и часто включают боли в теле и вызывают осложнения.
Респираторно-синцитиальный вирус – может вызывать как инфекции верхних дыхательных путей (например, простудные заболевания), так и нижних дыхательных путей (бронхит). Это может быть очень опасно для младенцев, маленьких детей и пожилых людей.

Кожные инфекции

Вирусные заболевания кожи поражают только кожные покровы, приводя к серьезным эстетическим дефектам. Передаются тактильным и половым путем.

Семейство вирусов моллюска контагиосу – вызывает небольшие наросты на коже. Чаще всего наблюдается у детей в возрасте от 1 до 10 лет и исчезает без лечения через 6-12 месяцев.
Герпес – широко распространен среди населения. Передается через слюну, поцелуи, через еду и воду от зараженного человека. Вызывает симптомы на коже лица и иногда гениталях. По некоторым оценкам, 85% населения Европы к 60-ти годам будут иметь эту инфекцию в крови.
Ветряная оспа – вызывает зуд, мокнущие прыщи и высокую температуру. Сегодня существует вакцина против ветряной оспы эффективна на 98% в предотвращении инфекции. Люди, переболевшие оспой подвержены высокому риску развития опоясывающего лишая, поскольку он вызван тем же возбудителем.

Лучший способ профилактики кожных инфекций – это избегать контакта с кожей инфицированного человека.

Вирусная кишечная инфекция

Гепатит А – поражает печень в течение нескольких недель или месяцев. Симптомы могут включать желтую кожу, тошноту, диарею, рвоту. До 15% инфицированных людей испытывают рецидив заболевания в течение 6 месяцев после заражения.
Ротавирус – вызывает сильную диарею, которая может привести к обезвоживанию организма. Любой человек может заразиться им, но болезнь, как правило, будет проявляться у младенцев и детей младшего возраста. Ротавирус также являются причиной многих случаев гастроэнтерита, вызывающего воспаление желудка и кишечника.

Вирусы являются одной из наиболее распространенных причин пищевого отравления

Вирусные инфекции, передаваемые половым путем

Некоторые инфекции, передаваемые половым путем, также могут передаваться через кровь или другие биологические жидкости.

Вирус папилломы человека (ВПЧ) – является наиболее распространенной инфекцией. Около 80% мужчин и женщин, ведущих половую жизнь, являются его носителями. В подростковом возрасте распространенность заболевания может достигать 25%. При этом, защита с помощью местной контрацепции (презервативов) не дает гарантии от заражения. Существует множество типов ВПЧ. Некоторые из них вызывают генитальные бородавки, в то время как другие увеличивают риск рака шейки матки. Некоторые бородавки могут подвергаться раковой трансдукции через несколько лет.
Гепатит В – вызывает воспаление в печени. Он передается через кровь и другие жидкости организма. У многих инфекция проходит без симптомов, у других появляются признаки гриппа. Вакцина от гепатита В эффективна в предотвращении инфекции более, чем на 90%.
Генитальный герпес – является распространенной инфекцией, передаваемой половым путем, вызываемой вирусом простого герпеса-2 (ВПГ-2). Она сопровождается болезненными язвами. Вакцины от данного заболевания не существует.
Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) – поражает определенные типы защитных клеток иммунной системы. Прогрессирование инфекции снижает способность организма противостоять любым болезнями и инфекциям, что приводит к синдрому приобретенного иммунодефицита (СПИДу). ВИЧ передается при контакте с кровью или биологическими жидкостями зараженного человека.

Вирусы, распространенные в мире, вызывают многие другие заболевания, от легких до угрожающих жизни.

Вирусы и рак. Исследования, опубликованные за последние два года, накопили тревожную статистику того, что обычные вирусные инфекции являются причиной различных типов рака. Обнаружено, что некоторые вирусы не убивают клетки своих носителей, а изменяют их функции. Иногда инфицированная клетка теряет контроль над нормальным сценарием деления и начинает делиться ускоренно, становясь раковой. Роль некоторых из них в развитии онкологии известна уже давно. Это касается вируса папилломы влагалища, гепатита и других. В настоящее время предполагается, что вирусы являются причинами большинства случаев возникновения онкологических заболеваний или даже всех. Это не сложно установить, поскольку современные технологии позволяют обнаружить остатки генома вируса внутри раковой клетки. Кроме этого, недавние исследования показали, что даже раковые клетки, в которых не обнаружены остатки ДНК вируса, были изначально инфицированы вирусом.

Противовирусные препараты и другое лечение инфекций

Многие вирусные инфекции проходят самостоятельно, без лечения. Как правило, лечение направлено на облегчение симптомов. Для большинства вирусных инфекций лечение является симптоматическим, включая безрецептурные обезболивающе и противовоспалительные для облегчения боли и снижения температуры, препараты назальной терапии и противокашлевые. Но избавиться от самих вирусов нелегко, поскольку они не имеют клеточных структур и быстро мутируют, являясь трудными мишенями для лечения.

За последние два десятилетия было разработано несколько лекарственных препаратов, которые направлены непосредственно против вирусов. Это так называемые противовирусные препараты. Они работают, подавляя производство вирусных частиц. Некоторые мешают производству паразитической ДНК, другие препятствуют проникновению инфекции в клетки хозяев. Противовирусные препараты могут быть токсичными для клеток человека. Кроме того, вирусы, как и бактерии, могут развить устойчивость к ним.

Поскольку вирусы воспроизводятся внутри чужих клеток, существует только небольшое количество метаболических функций, на которые могут нацеливаться противовирусные препараты. Что касается бактерии, то они представляют собой относительно крупные организмы, которые имеют множество метаболических функций, на которые могут воздействовать антибактериальные препараты (антибиотики). Поэтому, противовирусные препараты гораздо сложнее разрабатывать, чем антибиотики. Кроме того, в отличие от антибиотиков, которые обычно эффективны против многих видов бактерий, большинство противовирусных препаратов эффективны только против одного вида вируса или даже его штамма. На самом деле, не существует эффективных противовирусных препаратов для многих инфекций.

На сегодняшний день различные противовирусные препараты используются для лечения гепатита С. Их прием подразумевает строгую схему приема, которая может занять от нескольких недель до нескольких месяцев, прежде чем вирус будет выведен из организма. Лекарства от других инфекций, таких как ВИЧ, не излечивают, а лишь останавливают размножение паразитического микроорганизма и предотвращают причинение еще большего ущерба.

В настоящее время препараты, содержащие интерферон, занимают важную нишу в лечении острых респираторных вирусных инфекций. Они представляют собой реплики природных веществ, которые замедляют или останавливают репликацию вируса. Эти препараты используются для лечения определенных вирусных инфекций:

Хронический гепатит В
Хронический гепатит С
Генитальные бородавки

Интерфероны могут иметь побочные эффекты, такие как лихорадка, озноб, слабость и мышечные боли. Эти эффекты обычно начинаются через 7-12 часов после первой инъекции и продолжаются до 12 часов.

Еще один вариант борьбы человечества с вирусами – вакцинация. Вакцины могут снизить риск заражения некоторыми вирусными заболеваниями. На сегодня разработаны вакцины для защиты от некоторых видов гриппа, гепатита А , гепатита В, ветряной оспы, опоясывающего лишая, папилломы, кори, краснухи, полиомиелита, бешенства, и другие.

Вакцины различаются по эффективности и количеству доз, необходимых для обеспечения защиты. Некоторые вакцины требуют повторных прививок для поддержания иммунитета. Про важность вакцинирования читайте тут.

Человечество продолжает свою многовековую борьбу с инфекциями, и сегодня на повестке дня стоит срочная разработка вакцины против уханьского коронавируса 2019.

Здоровье бесценно – берегите себя!
Моя Аптека – с любовью и заботой.

Когда кто-то чихнул: простуда, грипп, аллергия или коронавирус?

Чихание и насморк в период всемирной пандемии коронавируса вызывает у окружающих сильное беспокойство. Однако, это может оказаться всего лишь простуда, ОРЗ или начавшаяся весенняя аллергия. В данной публикации выясним, как отличить симптомы этих заболеваний.

Гайморит: первые симптомы и варианты лечения

Насморк является обычным явлением, которое многие не спешат активно лечить. Но даже самый безобидный насморк может перерасти в гайморит, требующий серьезного лечения, а иногда и оперативного вмешательства.

Что нужно знать каждому об антибиотиках?

Антибиотики – это вещества способные бороться против бактериальной инфекции, однако против вирусов они бесполезны.

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:

Чтобы не пропустить интересные статьи о здоровье и медицине подписывайтесь на нас в соцсетях

ВИРУСЫ, НЕДАВНО ПЕРЕШЕДШИЕ К ЧЕЛОВЕКУ ОТ ЖИВОТНЫХ, ЕЩЕ НЕ СЖИЛИСЬ С НАМИ И МОГУТ ОБЛАДАТЬ ПОВЫШЕННЫМ НЕГАТИВНЫМ ВЛИЯНИЕМ

Для начала, не ударяясь в терминологию, напомню, что коронавирус — это один из многих разновидностей вирусов в принципе (их очень много, и надо понимать, что они есть у самых разных животных, у людей, да и вообще, у кого только их нет). Различаются они по тому, как устроены их оболочки, по тому, что находится внутри (какая нуклеиновая кислота — ДНК или РНК, какие ферменты), разные по своему жизненному циклу. Например, у ретровирусов, к которым относится ВИЧ, в жизненном цикле присутствует стадия, когда вирусный геном интегрируется в хромосомы клетки-хозяина. У коронавирусов, или ортомиксовирусов (к которым относятся вирусы гриппа), стадия интеграции отсутствует.

А получили коронавирусы свое поэтическое название из-за того, что при электронной микроскопии на их поверхности визуализируются крупные структуры, похожие на шипы, и картина в целом напоминает солнечную корону.

Существует множество разновидностей коронавирусов, и каждый влияет на организм хозяина, разумеется, по-разному. Какие-то вызывают диарею (такой, например, часто встречается у кошек, иногда даже со смертельным исходом). У людей провоцируют насморк, ОРЗ, неврологические реакции, также диарею и способны поражать ткани печени. Так что непосредственно человеческие коронавирусы — это хорошо знакомая штука для нашей иммунной системы.

Важный момент: наиболее опасны не те вирусы, которые долго существуют в популяции человека. Обычно бо́льшую смертность вызывают те, что перешли на него недавно. Потому что вирусам, как и любым паразитам, невыгодно, чтобы их носители погибали. Им нужно, чтобы хозяин обеспечил как можно более широкое распространение. Ну а со смертью носителя распространение, как вы понимаете, прекращается. Потому вирусы, которые давно с нами, не вызывают высокой смертности.

Новые же вирусы, перескакивающие с одного хозяина на другого, еще не знают, как правильно себя вести, а иммунитет нового носителя еще недостаточно приспособлен для того, чтобы держать нежеланного гостя в узде.

Поэтому вирусы, недавно перешедшие к человеку от животных, еще не сжились с нами и могут обладать повышенным негативным влиянием. Тот же вирус Эбола, о котором тоже много говорили несколько лет назад, изначально представляет собой вирус рукокрылых — летучих мышей. И у самих мышей никаких серьезных последствий он не вызывает. Для них это нормальная инфекция, как для нас, условно, сезонный насморк. А вот когда филовирус попадает в организм человека, он оказывается в новой для себя среде и человеческий организм сталкивается с новой инфекцией. При таком сочетании у новых хозяев наблюдается высокая смертность после инфицирования.

Если сравнивать нынешний китайский коронавирус по уровню смертности с другими коронавирусами, которые не так давно к человеку перешли, скажем, SARS, который вначале 2000-х обнаружен опять же в Китае, MERS на Среднем Востоке, — у них смертность была выше.

ЕСЛИ У НАС ВСПЫШКИ И ПРОИЗОЙДУТ, ТО ОНИ БУДУТ БОЛЕЕ ЛОКАЛЬНЫМИ И ГОРАЗДО МЕНЬШЕ ЛЮДЕЙ ЗАРАЗЯТСЯ

У нового коронавируса есть особенность — он лучше передается от человека к человеку. Почему? Просто такая отличительная черта. Тут он больше напоминает уже давно известные коронавирусы человека. Кстати, MERS также передавался от человека к человеку, но сложнее, менее эффективно.

Почему он возник? Это совершенно случайная ситуация. Очаг нового коронавируса на сегодня известен — город Ухань с его рыбными рынками, хотя сам вирус — не рыбный. Вообще, на этих базарах торговали всеми животными подряд, живыми и мертвыми. А, как известно, в китайской народной медицине кого только ни используют, чем только ни лечат. Пока официальная точка зрения такова, что данный коронавирус человеком получен от змеи (хотя я встречал несколько материалов, где говорилось, что, возможно, нет). Вероятно, передача произошла во время приготовления, употребления инфицированного животного. И тут выяснилось, что этот вирус способен передаваться человеку и от человека к человеку.

Точно известно, что исходно этот вирус, как и эболавирус, существовал в популяции летучих мышей.

Цепочка прослеживается следующая: летучие мыши в природе имели этот вирус, болели им, может быть, в виде насморка, а змеи, скушав летучую мышку, данным вирусом тоже заразились. А от змей его получил человек.

ВПОЛНЕ ВЕРОЯТНО, ЧТО МЫ МОЖЕМ ПЕРЕБОЛЕТЬ ЭТИМ ВИРУСОМ ПРАКТИЧЕСКИ БЕССИМПТОМНО

Что касается передачи. Распространение любой вирусной инфекции зависит от плотности популяции. Понятно, что чем она плотнее и скученнее, в данном случае популяция человека, тем чаще происходит взаимодействие — тем эффективнее будет распространение. А вирусу только это и нужно. Как и любой живой организм, он стремится к максимальному распространению.

Тут есть плюс: в России плотность популяции совсем не такая, как в Китае, даже в европейской части страны, не говоря уже о Сибири. Так что можно предполагать, что карантинные меры в этом отношении у нас станут эффективнее. То есть если у нас вспышки и произойдут, то они будут более локальными и гораздо меньше людей заразятся.

Интересно, что далеко не у всех людей коронавирусы (даже пришедший сейчас из Китая, при котором высок риск осложнений в виде пневмонии) эти осложнения вызывают. Надо понимать, что люди умирают именно от пневмонии — осложнения вирусной инфекций. Потому я думаю, что у многих заболевших все может происходить бессимптомно или в виде легкого насморка, покрасневших глаз. Грубо говоря, это будет зависеть от индивидуального состояния иммунного статуса. Так что, повторю, вполне вероятно, что мы можем переболеть этим вирусом практически бессимптомно, как и в случае с остальными нашими инфекциями, привычными нашему организму.

Распространился китайский вирус пока не так широко. Если брать смертность по абсолютным значениям, то от последствий осложнений инфекции, вызванной, скажем, вирусом гриппа, ежедневно в мире умирают примерно полторы тысячи человек. Ежедневно! А болеют одновременно значительно больше. Так что абсолютные цифры пока не в пользу новой инфекции, и думаю, что и не будут.

НЕ СТОИТ ОЖИДАТЬ, ЧТО ВИРУСНЫЕ ЧАСТИЦЫ МОГУТ БЫТЬ ОТКУДА-ТО ПРИНЕСЕНЫ ВЕТРОМ

Если говорить о том, какие группы населения более подвержены китайскому коронавирусу, то, как и при практически любой острой респираторной вирусной инфекции, в группе риска дети и пожилые люди. У первых иммунная система еще не полностью сформировалась, а у вторых она бороться полноценно уже не может (системы органов работают не так хорошо, как в молодости). Вот у них осложнения встречаются чаще, чем у людей среднего возраста. Собственно, когда началась вся эта история в Китае, судя по имеющейся информации о смертности, как раз наиболее подвержены осложнениям именно пожилые. И, скорее всего, ничего нового здесь не будет.

Дойдет ли китайский коронавирус до России? Вполне может. Люди перемещаются и переносят его с собой. Могут ли не болеть этим вирусом конкретные нации? Такой информации нет. Скорее всего, данный вирус вполне интернационален.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ ПРОТИВ КИТАЙЦЕВ?

Следует помнить, что природа очень богата различными вирусами. У животных этих вирусов масса, включая коронавирусы, еще не известные науке. И ждать, что кто-то делает это специально… Не знаю. Повторю, в силу традиций китайской народной медицины, возможно, у них переносы происходят чаще. Или мы просто чаще об этом узнаем, поскольку Китай — все-таки достаточно развитая и цивилизованная страна. И, например, неизвестно, сколько вспышек новых инфекций в изолированных деревнях где-нибудь в африканских джунглях. Мы этой информации можем просто не знать. Население охотится на диких животных, происходит контакт и, как следствие, заражение.

Мы с вами в таких условиях не живем, подобных контактов не имеем, поэтому риск, что у нас что-то подобное произойдет, на нашей территории, — меньше.

Ну и, конечно, СМИ любую горячую тему стараются сейчас подхватить (хотя про тот же MERS в Саудовской Аравии и его природный резервуар — верблюдов — не очень писали). Вот людей и пугают. Но меры, принятые китайским правительством, я все же считаю оправданными. В таких случаях лучше перебдеть, чем недобдеть.

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.

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.

Как разрушается равновесие

Прошел год с начала пандемии. Сложный год, который отразился на каждом человеке. На ком-то больше, на ком-то меньше. Кто-то потерял близких, кто-то до сих пор сам не может восстановиться. Но по-прежнему, иногда даже с большей яростью народ отстаивает искусственное происхождение вируса. Я не могу сказать, что это не так – всегда может появиться умелец, который так хорошо склеит концы генов, что мы не сможем увидеть этой сшивки. Но больше я склоняюсь к другой версии происхождения новой коронавирусной инфекции.

Я не оракул и не хочу им быть, но предполагаю, что в дальнейшем мы столкнемся с еще более серьезными проблемами. Почему? Да потому что мы с вами, ныне живущие на Земле, своими руками разрушили равновесие окружающего нас микромира.

Калмыкова Анна Ивановна, доктор биологических наук, профессор НГАУ

Разрушили, не понимая, насколько все в жизни взаимосвязано: посмотрите на интересное исследование ВОЗ о том, как связана вырубка деревьев в Африке с эпидемией Эболы. После того, как вырубили более 80% лесного покрова, места обитания потенциально инфицированных диких животных, приблизились к населенным пунктам. Исследователи предполагают, что первым зараженным стал маленький мальчик из маленькой гвинейской деревушки. Он любил играть во дворе дома вблизи дерева, которое облюбовали летучие мыши, изгнанные с насиженных мест. Он стал первым зараженным вирусом Эболы в Западной Африке. Вирус унес его жизнь, затем скончались его близкие, при похоронах бабушки мальчика заразились жители соседней деревни и эпидемия приобрела серьезные масштабы. Вдумавшись, можно поразиться тому, насколько важно заботиться о равновесии любых макро и микросистем, вмешательство в которые выходит человечеству боком.

Коротко о том, кто входит в этот самый микромир. Мы сегодня говорим только о микробах. Среди них есть 3 группы:

вирусы, самые мелкие, находятся они между живой и неживой субстанцией. Живые – потому что могут размножаться. Неживые – потому что могут размножаться только в живой клетке.

Далее по организации строения клетки идут бактерии – наиболее многочисленная группа микроорганизмов, с которыми, как считает человек, мы научились бороться с помощью антибактериальных средств.

И самые организованные, строение клетки которых приближено к таковой у человека, это грибы: это и дрожжи, и пенициллы и многие другие.

Когда вы видите зеленый хлеб – это и есть грибы. Помним: мы сегодня в состоянии убить только одну группу микробов – бактерии, т.к. ни на вирусы, ни на грибы антибиотики не действуют.

Антибиотики стали обыденностью не только в медицине. Сегодня они используются в ветеринарии, в растениеводстве, в приготовлении продуктов питания. Если не антибиотики, то консерванты. Вы задумывались, зачем их используют животноводы? А затем, чтобы нарушить равновесие микробов в организме животных, и тогда последние начнут быстрее и больше набирать вес. Ничего не напоминает? Не возникает параллель с увеличением склонности людей к ожирению?

В продуктах питания антибиотики используют для увеличения срока годности. И не только молока, колбас и тортиков. Сегодня антибиотики и консерванты можно найти в тостовом хлебе, в мёде, в печенье, конфетах и т.д. Подумайте, почему продукты с антибиотиками дольше хранятся? Потому что подобные вещества убивают бактерии, а это — основная причина порчи продуктов.

Телемир пестрит рекламой о монстрах, живущих в унитазах, на зубных щетках и вылезающих из-под кровати ребенка. И мы бежим и покупаем антибактериальные средства для мытья пола, унитаза, раковины, посуды, антибактериальное мыло и зубную пасту. И мы продолжаем убивать бактерии! Или нам кажется, что мы убиваем все бактерии.

Результаты этой чрезмерной борьбы за стерильность, использования антибиотиков в перерабатывающей промышленности уже видны – сегодня более 90% населения имеет нарушенный микробиоценоз, по простому – дисбактериоз! При нарушении баланса микроорганизмов в кишечнике человека и других локусах, серьезно нарушается функции нашей микрофлоры. А это негативно влияет в первую очередь на состояние иммунитета человека, снижая его способность противостоять бактериальным и вирусным инфекциям.

Свободное место для коварных вирусов

Хоть кто-нибудь подумал, кто придет на место бактерий? Свято место пусто не бывает! На место бактерий придут вирусы и грибы. И если средства для уничтожения бактерий мы уже имеем – антибиотики, то лечить вирусные и грибковые инфекции у нас нечем!

А вот вирусам – непонятно! У них освободилось место: бактерий нет, плодись сколько хочешь! Вот они и начали расти, но встретились с непонятными химическими соединениями в виде консервантов или антисептиков. Все в мире хочет жить. Даже если для этого нужно что-то поменять в образе жизни или в геноме – да пожалуйста! Вот так мы и получили агрессивный, высоковирулентный штамм.

И он упал на очень благодатную почву – на дисбиотические нарушения у человека и сниженный иммунитет!

Вы скажите, что моя теория не имеет оснований? Что наше окружение не может так быстро меняться? А когда люди болеют бактериальной ангиной два месяца вместо двух недель, поскольку “ее ничто не берет”: полирезистентный возбудитель? А десятилетний пробег по миру резистентной к современным антимикотикам Candida auris?

Да и я – не единственная, кто принимает этот вирус как следствие неразумной деятельности человека. Вирусолог Ши Чжэнли, впервые выставившая диагноз новой коронавирусной инфекции, вызываемой вирусом SARS-CoV, в своем заявлении сказала: Новый коронавирус 2019 года – это природа, наказывающая человеческую расу за сохранение нецивилизованных жизненных привычек.

В попытках предотвратить порчу кукурузных початков при выращивании, когда под воздействием грибков они чернеют, поля с этим растением обрабатывали наночастичками серебра. Вроде бы безвредное средство, при этом убивает всех микробов: и вирусы, и бактерии, и грибы, в т.ч. те, которые вызывают грибковую гниль в лаборатории. А на полях попытки обработать серебром кукурузу привели к усилению роста грибов, от которых мечтали избавиться, в 2-8 раз! Почему? Да потому что в первую очередь погибли бактерии, дав свободу роста грибов – возбудителей гнили!

Пришло время задуматься

Так что не нужно искать конкретного виновника в том, что вырос вирус–монстр. Мы предоставили ему возможность активно размножаться, не встречая сопротивления, а встреченные им химические соединения заставили его измениться в попытках выжить. А получили то, что получили, забывая про микробиом как внутренний, так и окружающей среды.

Может, пора нам уже начинать менять свои имперские привычки бездумно относится к окружающему нас миру? И если на глобальном уровне это – задача государственных деятелей, то каждый из нас может поддержать свой собственный микромир. А именно – нашу микрофлору, которая, как показывают исследования, может как снижать риск развития и тяжесть течения ковидной инфекции, так и утяжелять ее течение.

Между прочим, когда восстанавливается здоровая микрофлора в слизистой кишечника, она оздоравливает иммунную защиту не только в своем локусе, но и отдаленных местах: и в ротовой полости, и в легких. И наоборот, нарушение микрофлоры в одном месте ведет к снижению иммунной защиты во всех других.

Читайте также: