Ученые определили черты вируса который вызовет пандемию
Обновлено: 01.05.2024
Вирус SARS-CoV-2 известен своей непредсказуемостью. Даже у людей без серьезных проблем со здоровьем он может перерасти в тяжелую форму. Что известно ученым о причинах таких случаев?
COVID-19 с нами уже год, но различия в действии вируса на людей по-прежнему не до конца прояснены. У большинства заболевание протекает в легкой или умеренной форме, у некоторых не наблюдается никаких заметных симптомов, а примерно у каждого десятого болезнь принимает тяжелую и даже опасную для жизни форму.
Среди последних оказываются в основном люди старше 55–60 лет, с ослабленным иммунитетом (из-за перенесенных операций или специфических иммунодефицитных состояний) и хроническими заболеваниями — диабетом, ожирением, хронической почечной недостаточностью, сердечно-сосудистыми и легочными патологиями.
Эти факторы риска характерны для многих вирусных инфекций. Но у COVID-19 есть и "фирменные" черты, которые могут осложнить течение болезни даже для относительно здоровых людей. А некоторые из нас, в свою очередь, особенно к нему восприимчивы.
Генетика иммунного ответа
С начала пандемии ученые подозревали, что генетические различия могут быть причиной некоторых необъяснимых различий в тяжести заболевания (например, у молодых людей без отягчающих патологий). SARS-CoV-2 — вирус неприятный, но не такой опасный сам по себе, как, скажем, ВИЧ или возбудитель натуральной оспы. По крайней мере, в ряде случаев ему "помогает" наш собственный иммунитет.
Когда патоген попадает в организм, начинают вырабатываться цитокины — сигнальные молекулы, которые предупреждают организм об опасности. Часть из них усиливает защиту наших клеток, чтобы вирус не проник в них, а часть — заставляет клетки-убийцы перейти в боевую готовность. Если цитокинов выделяется слишком мало (или, наоборот, много) либо их соотношение нарушается, защита может сработать плохо.
Известно, что коронавирус проникает в клетки, используя белок АСЕ2, который покрывает поверхность слизистой оболочки легких и некоторых других органов. Как выяснили ученые из Массачусетского университета, цитокины в этом случае могут служить троянским конем, впуская вирус в клетки. Они стимулируют ген, который связан с деятельностью именно этого белка. Это одна из возможных причин, по которой лечение интерферонами (разновидность цитокина) может усиливать течение болезни.
Другая брешь в иммунной защите, которая встречается примерно у 14% пациентов, вызвана, наоборот, недостатком цитокинов. В одном случае это связано с генетической мутацией, которая мешает производить защитные молекулы определенного типа — альфа-интерфероны. В другом — организм сам уничтожает уже произведенные молекулы, и снова из-за генетической поломки, но уже в другом гене.
Группа крови
Одними из первых связь между группами крови и течением COVID-19 обнаружили датчане. Они сравнили медицинские записи около 500 тыс. собственных пациентов с данными 2 млн человек из других стран. Они выяснили, что у людей с группой крови 0 (I) риск заражения немного снижен — в сравнении с остальными. Но связи с течением болезни и риском смерти выявить не удалось.
Эту связь более подробно исследовали уже авторы из Канады. Они сконцентрировались именно на пациентах с тяжелыми формами болезни (в отличие от датчан, которые брали всех). В выборку попали 95 пациентов с указанной группой крови, которые находились в отделениях интенсивной терапии. Авторы принимали во внимание и тяжесть состояния пациента, и время, которое он проводил в отделении.
Оказалось, что пациенты с группами крови А (II) и АВ (IV) с большей вероятностью нуждались в ИВЛ и диализе, а также дольше оставались на интенсивной терапии, чем пациенты с группами крови 0 (I) и В (III). Анализ крови показал, что у пациентов с группами крови А и АВ был повышен уровень веществ, которые образуются при тромбозах, а также нарушениях функции почек и печени.
Эти выводы подтвердили и данные генетиков, которые сравнили геномы 2000 тяжелых случаев коронавирусной инфекции в Испании и Италии с геномами 2300 здоровых людей. Они искали вариации генов, которые встречались бы только у больных. Исследования также подтвердили, что первая группа крови связана с самым низким риском заразиться COVID-19, а вторая группа крови — с самым высоким.
Почему так происходит? С одной стороны, у обладателей "ненулевых" групп крови выше риск тромбозов. А образование тромбов (закупорка сосудов) — одно из самых опасных осложнений COVID-19. С другой — у обладателей групп 0 (I) и В (III) есть преимущество. В исследованиях вируса SARS-CoV-1 (близкого родственника виновника нынешней пандемии) выяснилось, что иммунитет этих людей мешает вирусу связываться с белками ACE2.
Слишком много сахара в крови
Постоянно повышенный уровень глюкозы (гипергликемия) — отличительный признак диабета. Сам по себе диабет отягчает течение COVID-19 за счет общего высокого уровня воспаления в организме. Но недавнее исследование из Испании показало, что гипергликемия при госпитализации — независимо от того, был ли пациент диабетиком, — является ключевой переменной для предсказания смерти и тяжести COVID-19 среди некритических пациентов.
В исследование включили 11 тыс. пациентов, поступивших в больницы страны с марта по май 2020 года. Оказалось, что вероятность смерти от вируса у людей с аномально высоким уровнем глюкозы была более чем в два раза выше, чем у людей с нормальными показателями. Они также чаще нуждались в искусственной вентиляции легких и чаще попадали в отделения интенсивной терапии.
К таким же выводам пришли и китайские ученые, которые изучили истории болезни более 600 жителей города Ухань (в котором изначально и произошла вспышка заболевания). Оказалось, что пациенты с относительно высоким (по сравнению с другими) уровнем глюкозы в крови умирали от вызванных вирусом осложнений в 2,3 раза чаще, чем другие больные.
Одна из возможных причин, на которую указывают авторы, — воздействие глюкозы на тот же белок ACE2. Глюкоза увеличивает уровень ACE2 в клетках иммунной системы — макрофагах и моноцитах. Благодаря этому, вирусу оказывается легче инфицировать их и заставить производить больше цитокинов. Результатом становится тот самый неадекватный воспалительный ответ.
Кстати, есть предположения, что COVID-19 может и сам спровоцировать развитие диабета. В клетках органов, которые регулируют уровень сахара в крови (в частности, поджелудочной железы), особенно много белка ACE2. Поскольку именно они становятся мишенями вируса, нарушается производство инсулина, который нужен для утилизации глюкозы. Возникает клиническая картина, характерная для диабета 1-го типа.
"Слабый" пол
Мужчины могут быть отдельной группой риска — к такому выводу пришли авторы недавнего исследования, охватившего более 3 млн человек. Хотя они не обнаружили существенной разницы между полами в риске заражения, оказалось, что больным мужчинам в три раза чаще требуется интенсивная терапия и госпитализация, у них также выше риск умереть от осложнений.
Одна из возможных причин заключается в том, что мужские клетки, похоже, более восприимчивы к SARS-CoV-2, чем женские. Причина в том же белке ACE2, который гораздо чаще присутствует в организме мужчин. У мужчин также более высокий уровень фермента под названием TMPRSS2, который необходим для активации S-белка на поверхности вируса, с помощью которого тот прикрепляется к клеткам.
ТАСС, 30 июня. На нескольких фермах в Китае микробиологи нашли новый штамм свиного гриппа. Мутации в нем позволяют этому штамму распространяться от одного человека к другому. Описание исследования опубликовал научный журнал Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Вирус G4 обладает всеми чертами патогена, который может вызвать новую пандемию гриппа. По своему профилю он отличается от современных сезонных штаммов гриппа и может передаваться от человека к человеку. При этом у него есть все характерные черты вируса H1N1, который вызвал глобальную пандемию свиного гриппа в 2009 году", – пишут ученые.
В конце прошлого десятилетия в мире произошли вспышки птичьего и свиного гриппа, которые унесли жизни нескольких тысяч людей. Из этого медики и биологи сделали вывод, что человечеству может грозить новая пандемия гриппа, по масштабам похожей на эпидемию испанки, которая унесла миллионы жизней в первой половине XX века.
Пока таких эпидемий гриппа не происходило по простой причине – свиной и птичий грипп еще не умеют распространяться воздушно-капельным путем и быстро передаваться от человека к человеку. С другой стороны, как показали скандально известные опыты Йосихиро Каваоки и Рона Фуше в 2011 году, для этого вирусу птичьего гриппа нужно всего три небольших мутации. Одну из них, как позже выяснили китайские ученые, природные версии штамма H7N9 уже приобрели.
Проводя своеобразную перепись вирусов, которые циркулируют на животноводческих фермах Китая, Микробиологи под руководством директора Центра по контролю и профилактики болезней КНР Джорджа Гао обнаружили, что недавно нечто похожее произошло и со свиным гриппом.
Новый свиной грипп
На протяжении последних двух десятилетий, как отмечают Гао и его коллеги, среди свиней начал доминировать штамм H1N1 – близкий родственник вируса pdm/09, из-за которого в 2009 году началась пандемия. После ее завершения этот вирус "вернулся" в популяцию свиней и начал распространяться среди них. Поэтому ученые детально следят за разновидностями гриппа, которые присутствовали в организме животных на китайских фермах в промежутке между 2011 и 2018 годами.
Оказалось, что появление pdm/09 и естественные эволюционные процессы привели к тому, что H1N1 расщепился на несколько отдельных линий, у каждой из которых был свой набор мутаций. Недавно одна из них, G4, начала доминировать среди свиней и вытеснять остальные разновидности вируса.
Этот штамм представляет собой нечто среднее между H1N1 и pdm/09. Предположительно он возник после того, как свинья заразилась и тем, и другим вариантом гриппа. В результате появился новый вирус, G4. От pdm/09 он унаследовал ген M, который отвечает за сборку новых вирусных частиц и считается главной причиной высокой смертоносности этого вируса.
Как показали последующие опыты на культурах человеческих клеток и хорьках, этот штамм может проникать в клетки легких людей и передаваться воздушно-капельным путем, подобно сезонным разновидностям этой болезни. Вдобавок вирус G4 вызывал гораздо более тяжелые формы инфекции среди хорьков, чем это делали оба его прародителя.
Как показали последующие эксперименты на этих животных, все существующие вакцины от гриппа не могли защитить их от заражения. Это связано с тем, что G4, в отличие от H1N1 и pdm/09, принадлежит к другой антигенной группе. Как отмечают биологи, это говорит о том, что этот патоген очень опасен для человеческой популяции. Поэтому нужно строго контролировать эпидемиологическую ситуацию на фермах.
В пользу этого говорит и то, что тесты на антитела к G4, которые ученые провели среди работников 15 таких предприятий, показали, что 10–15% из них уже контактировали с этой формой гриппа. Поэтому Гао и его коллеги не исключают, что этот вирус может вызвать новую пандемию гриппа уже в ближайшие годы. Нужно быть готовыми к этому, заключают ученые.
На прошлой неделе исследователи из Африки сообщили о новой подозрительной разновидности коронавируса. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) почти сразу же внесла ее в список вариантов, вызывающих опасения, и назвала буквой греческого алфавита "омикрон". С тех пор этот вариант обнаружили в десятках стран на всех континентах, кроме Антарктиды.
Об "омикроне" известно, что он несет 50 мутаций, большая часть которых — в шиповидном белке вируса. Шиповидный белок, придающий вирусной частице форму короны, нужен для проникновения в клетки человека, и именно в этом месте связывается большинство нейтрализующих антител. Потому-то "омикрон" и вызывает опасения.
Однако пока неизвестно, изменили ли мутации свойства коронавируса. Есть основания полагать, что SARS-CoV-2 мог стать как более, так и менее опасным.
Важнее всего четыре вопроса:
- легче ли "омикрон" передается от человека к человеку;
- чаще ли вызывает осложнения и смерть;
- способен ли преодолеть защиту иммунной системы, выработанную после болезни или вакцинации, и в какой мере;
- вытеснит ли он преобладающую повсюду "дельту".
На данный момент обо всем этом можно только выдвигать более или менее обоснованные предположения. Большинство количественных оценок (на сколько процентов, во сколько раз) получены не из данных опытов или наблюдений, а подсказаны интуицией экспертов, которые ими делятся.
Возможно, на следующей неделе появятся результаты лабораторных экспериментов, но их нужно будет интерпретировать с осторожностью: жизнь не лаборатория. На некоторые вопросы удастся ответить только спустя месяцы. Например, чтобы рассчитать летальность "омикрона", нужно накопить данные по умершим.
Подробнее о трудностях и методах исследований можно почитать тут (англ. яз.): 1, 2, 3, 4, 5.
Что прояснилось за неделю
Эпидемиологические данные из ЮАР показывают, что у "омикрона", вероятно, есть преимущества перед "дельтой", и этот вариант очень заразен. Axios сообщает, что накануне в стране выявили 11,5 тыс. случаев COVID-19, а положительными оказались 22,4% тестов. Всего десять дней назад в ЮАР было 300 новых случаев, а положительный результат дали лишь 2% тестов.
Financial Times пишет, что ученые из южноафриканского Национального института инфекционных болезней провели ретроспективный анализ эпидемиологических данных с марта 2020 года по 27 ноября 2021 года и высчитали, что за последние четыре недели — в это время стал распространяться новый вариант — риск повторного заражения существенно вырос. Вероятно, иногда "омикрон" способен преодолеть защиту, выработанную после болезни.
Также появилась информация от фармацевтических компаний — разработчиков и производителей моноклональных антител против COVID-19 (1, 2). В отличие от антител, вырабатываемых организмом, моноклональные идентичны друг другу. Из них тщательно выбирают наиболее действенные, а потом промышленно получают в выращенных клетках. Часто в препарате используется не одно антитело, а два или больше ("коктейль").
Во вторник Regeneron сообщила, что ее "коктейль", вероятно, менее эффективен против нового варианта. Из цитаты, приведенной Financial Times, можно заключить, что вывод сделан только по наличию у вируса отдельных мутаций, но дальше в заметке говорится о проведенных лабораторных тестах и компьютерном моделировании. Как бы то ни было, в Regeneron пока не уверены, что дело обстоит именно так, но говорят, что у них есть другие, потенциально более действенные антитела.
Как сообщает Financial Times, вчера компании GlaxoSmithKline и Vir Biotechnology объявили, что их препарат на основе моноклональных антител, наоборот, остается эффективным и против "омикрона". Эти результаты получены в лабораторных экспериментах, где нейтрализацию проверяли на псевдовирусах, которым добавили шиповидный белок с некоторыми мутациями "омикрона". Но чтобы говорить с уверенностью, нужны дополнительные исследования.
Откуда взялся "омикрон"
Еще недавно ученые думали, что если и появится новый подозрительный вариант SARS-CoV-2, то он будет потомком "дельты", ведь кроме "дельты" почти ничего не осталось. Однако "омикрон" настолько отличается от остальных вариантов, что даже трудно установить его ближайшего предка. Из-за этого возникло предположение, что "омикрон" месяцами мутировал в организме с подавленной иммунной системой, например у человека с запущенной ВИЧ-инфекцией. Теперь же ученые рассматривают еще две гипотезы, и одна из них особенно тревожная. О них рассказывают STAT и Science.
На "фамильном древе" коронавируса "ветвь" нового варианта чрезвычайно длинная. "Омикрон" мог отделиться еще в середине 2020 года или даже раньше, но обнаружен только сейчас. Это крайне необычно. SARS-CoV-2 накапливает изменения в генетическом коде постепенно, поэтому видны промежуточные варианты. А "омикрон" выглядит так, словно почти сразу приобрел все мутации.
Что-то похожее было год назад с "альфой". Тогда ученые предположили, что вирус эволюционировал у человека с подавленной иммунной системой. Обычно организм справляется с инфекцией за несколько дней, но если ему не хватает сил, то вирус может циркулировать месяцами. Иммунная система все же давит на SARS-CoV-2, поэтому ему приходится приспосабливаться — так возникающие мутации закрепляются.
Косвенно эту гипотезу подтверждают наблюдения за пациентами с хроническим COVID-19 (не путать с "затяжным" COVID-19, или постковидным синдромом, развивающимся уже после излечения; впрочем, не исключено, что и этот синдром как минимум в некоторых случаях обусловлен скрывающимся в тканях вирусом). SARS-CoV-2 в их организмах действительно накапливает мутации вариантов, вызывающих опасения.
Интересно, что "альфу" обнаружили в Великобритании, и тогда речь шла о пациенте с раком. "Омикрон" впервые выявили в Африке, но упоминается не рак, а ВИЧ-инфекция. Конечно, в развитых странах, в отличие от африканских, большинство людей с ВИЧ принимает антиретровирусные препараты, поэтому их иммунная система работает как надо, а значит, хронический COVID-19 маловероятен. Тем не менее в Африке тоже болеют раком и получают терапию, подавляющую иммунную систему, но такой сценарий не рассматривается. Наука не свободна от предрассудков.
Однако гипотеза не согласуется с наблюдениями за другими хроническими вирусными инфекциями у людей с подавленной иммунной системой. Обычно возникающие варианты в самом деле "учатся" ускользать, но при этом хуже передаются от человека к человеку. Правда, не исключено, что у коронавируса одни и те же мутации помогают распространяться и внутри, и между организмами.
Согласно другому предположению, "омикрон" зародился на юге Африки в местах, где редко тестируют людей и еще реже расшифровывают вирусные геномы. Критики этой гипотезы указывают, что настолько глухое место трудно вообразить. "Омикрон" или его предок все равно проникли бы еще куда-то и были бы замечены.
Наконец, третья гипотеза гласит, что человек заразил животных, "омикрон" эволюционировал в них, а потом перекинулся на людей. В пользу этой догадки говорит недавнее исследование, которое показало, что еще год назад 80% протестированных белохвостых оленей в американском штате Айова были заражены SARS-CoV-2.
В Африке промежуточным хозяином мог быть грызун. Сначала коронавирус не мог заражать этих животных, но со временем "научился". Известны семь мутаций, как-то связанных с адаптацией к грызунам, — и все они присутствуют в "омикроне". Этого мало, чтобы признать гипотезу верной, но можно провести эксперименты с дикими животными и посмотреть, бывает ли у них хроническая инфекция и как при этом меняется SARS-CoV-2.
Возник "омикрон" в животном или нет, но коронавирус точно заражает много разных видов, поэтому в будущем в них могут возникнуть другие варианты.
Год назад, 11 июня 2009 года, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о пандемии вируса A/H1N1 или "свиного гриппа", самому вирусу медики присвоили высшую - шестую - степень опасности. Это была первая пандемия за последние 40 лет. С тех пор "свиной грипп" унес жизни более 18 тыс. человек из 213 стран мира.
Главной жертвой паники вокруг нового вируса стала мировая экономика. Конечно, ВОЗ призывала государства не закрывать границы, уверяла, что употребление правильно приготовленной свинины не несет опасности для здоровья. Эксперты Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), впрочем, сообщали, что не нашли связи между заражением людей A/H1N1 и употреблением свинины, а ВТО даже распространила специально заявление, мол, угроза вируса не может считаться оправданием для ограничений на ввоз свинины. Тем не менее, четырнадцать стран, включая Россию, ограничили импорт свинины, а власти Египта спровоцировали крестьянские бунты, объявив об уничтожении поголовья свиней. Помимо фермеров убытки подсчитывали туроператоры и авиаперевозчики - опасаясь болезни, многие предпочли отложить зарубежные поездки.
Впрочем, кое-кому паника вокруг вируса A/H1N1 пошла впрок - на продаже антивирусных препаратов фармацевтические компании заработали порядка $10 млрд. Это и стало причиной разговоров о том, что никакой особой опасности не было, а вся история с новым штаммом была своеобразной антикризисной программой фармакологов. А что, ведь верно, пока большинство отраслей страдало от кризиса, фармацевтические предприятия наращивали производство. Только в России продажи рекомендованных ВОЗ антивирусных препаратов по итогам 2009 года увеличились в 10 раз.
Косвенно этот тезис подтвердила и министр здравоохранения и социального развития РФ Татьяна Голикова. Желая успокоить россиян, г-жа Голикова привела в ноябре прошлого года статистику, согласно которой смертность от нового вируса не превышает смертность от обычного гриппа. За девять месяцев 2008 года от сезонного гриппа погибло 484 человека, за девять месяцев 2009-го - 439 человек, а ситуация с заболеваемостью в целом почти не отличается от сезонной.
Словом, было над чем задуматься. И вот в начале этой недели ПАСЕ начала расследование всех обстоятельств возникновения пандемии A/H1N1. На первом заседании был представлен доклад, согласно которому оснований для объявления высшего уровня опасности не было, а ВОЗ намеренно нагнетала панику. Вдобавок обращается внимание на тот факт, что некоторые эксперты ВОЗ одновременно являются сотрудниками фармацевтических компаний, производящих среди прочего и вакцины от свиного гриппа.
И все же нет однозначного ответа на вопрос, оправдана ли была паника вокруг вируса A/H1N1. По итогам года медицинские службы многих стран действительно зафиксировали аномальное число заболевших гриппом и ОРВИ. Поэтому ВОЗ, несмотря на звучащие обвинения, не спешит заявлять об отмене пандемии. Кстати на этой неделе и главный санитарный врач России Геннадий Онищенко также заявил, что пандемия свиного гриппа продолжается. Что ж, возможно, расследование, предпринятое ПАСЕ, даст в конечном счете ответ, стало человечество жертвой опасной болезни или хитрой аферы, провернутой совместно международными чиновниками и акулами фармацевтического бизнеса.
Глава ВОЗ предупредил о том, что в будущем в мире может начаться новая пандемия вируса более смертоносного, чем COVID-19. По его словам, распространению заболевания будут способствовать отказ государств от сотрудничества, а также от обмена профильной информацией, ресурсами и технологиями. Эксперты подтвердили возможность новой пандемии, но указали, что такие вещи плохо прогнозируются.
Пандемия коронавируса COVID-19 не будет последней для человечества, в будущем мир ждет куда более серьезное заболевание, спрогнозировал генеральный директор Всемирной организации здравоохранения Тедрос Аданом Гебрейесус на открытии 74-й Всемирной ассамблеи здравоохранения в Женеве.
В этих страшных прогнозах глава агентства ООН сослался на аналитику экспертов, передает ТАСС.
Гебрейесус также сказал, что всего более 3,4 миллиона человек умерло в ходе нынешней пандемии, из которых 115 тысяч — это медицинские работники.
Вирусы непредсказуемы
«Никто не ожидал, что в 2019 году такая история произойдет. То же самое может произойти и еще раз, но это пока не подкреплено никакими конкретными данными.
По его словам, пример последних десятилетий показывает, что появление новых вирусов плохо предсказуемо.
Новый вирус в Индии
Глава министерства химикатов и удобрений Садананда Говда объявил о выделении 23 680 дополнительных флаконов амфотерицина-B, препарата для лечения заболевания. Больше всего ампул получили штаты с наиболее высоким количеством зараженных — Гуджарат и Махараштра.
Власти регионов Раджастан и Телангана объявили локальную эпидемию мукормикоза. В Нью-Дели количество заболевших превышает 200 человек.
COVID-19 станет насморком
При этом, согласно исследованию группы американских ученых, опубликованному в журнале Viruses, причина нынешней пандемии — возбудитель COVID-19, вероятно, будет вызывать не более, чем кашель и насморк в ближайшее десятилетие, поскольку организм человека приспособится к SARS-CoV-2.
Читайте также: