H1N1/часть1
Практические советы по профилактике и лечению гриппа в статье H1N1 - готовь сани летом
Война с ветряными мельницами
Данный материал с некоторыми сокращениями
был опубликован в журнале "Компьютерра" #24 (788) от 23.06.09
«Вирусы часто мирно сосуществуют с определенными видами животных и атакуют конкурентов или врагов этих животных»
Франк Райан, британский медик и автор книги «Вирус X: отслеживание очередного мора» (1998).
Столкнувшись с возможной угрозой пандемии, возникает естественное желание узнать больше о враге, уже вторгшемся на территорию нашей родины. Что его породило и каким потенциалом он обладает? С формальной точки зрения вопрос о том, является ли вирус живым организмом, спорный. Интересной представляется трактовка, в которой вирус рассматривается, как инфекционный молекулярно-генетический агент, возникший на базе генетического материала сложных форм жизни. И функцию размножения, и обмен веществ он осуществляет лишь пользуясь клетками хозяина, внутри которого паразитирует. Ряд вирусов, в том числе вирус гриппа, не имеют даже ДНК. Это уникальная для природы внеклеточная фор
ма жизни.
Вирус гриппа относится к РНК-содержащим вирусам. Роль РНК в организме любого биологического существа трудно недооценить. Недаром сторонники гипотезы «мира РНК» вообще называют этот класс полимеров первичным для жизни. Основное назначение транспортной РНК (тРНК) - доставлять активированные остатки аминокислот в рибосому и обеспечивать их включение в синтезирующуюся белковую цепь в соответствии с программой, записанной генетическим кодом в матричной, или информационной, РНК (мРНК). Таким образом, работа клетки напрямую связана с взаимодействием ДНК с РНК. Отчего вирусу не составляет никакого труда включиться в естественный процесс функционирования клетки-хозяина и переделать ее под свои нужды.
Принято считать, что болезнь получила свое название в Средние века, когда флорентийский историк описал одну из эпидемий как influentia coeli («кара небесная»). Позже общепринятым названием болезни стало «грипп», от фр. gripper - «схватывать». Вирусная природа гриппа была установлена только в 1933 году в Англии У.Смитом, К.Эндрюсом, П.Лейдлоу, выделившими специфический пневмотропный (поражающий дыхательные пути) вирус из легких опытных животных, зараженных смывами из носоглотки больных гриппом. Выделенный вирус был обозначен как вирус типа А. А уже в 1940 году было сделано важное открытие - вирус гриппа может быть культивирован на куриных эмбрионах. С этого времени появилась реальная возможность для детального изучения вируса гриппа. Тогда же в 1940 году Т.Френсис и Т.Мэджил открыли вирус гриппа типа В, а в 1947 году Р.Тейлор выделил еще один новый вариант вируса гриппа - С.
Происхождение вируса гриппа
Пытаясь заглянуть в далекое прошлое, ученые выдвинули любопытную гипотезу возникновения вируса гриппа. Казалось бы, столь примити
вное создание должно было появиться на заре земной жизни. Однако, это совсем не так. Предполагается, что вирусы гриппа возникли не миллиарды, а всего лишь миллионы лет назад, но болели ими в основном птицы. Становится понятным, почему различают понятия «свиной грипп», «человеческий» и «птичий». Никто ведь не говорит о гриппе млекопитающих. И вовсе не потому, что млекопитающих легче различать по видам. Разнообразие штаммов у млекопитающих настолько мало, что не трудно контролировать различия, чего не скажешь про птиц. Строго говоря, каждый штамм «птичьего гриппа» точно так же имеет своего конкретного хозяина. Другое дело, что штаммов накопилось настолько много и они настолько гармонично сосуществуют вот уже долгое время во всей птичьей популяции, что разделить и
х теперь по остаткам генетической информации хозяина уже было бы слишком трудоемко. Все дело в том, что грипп возник среди птиц, хотя существует альтернативная теория Супотницкого, в которой допускается, что основным хозяином гриппа могут оказаться почвенные простейшие. По крайней мере, многочисленные исследования указывают на несопоставимое с известными человеческими штаммами разнообразие всевозможных штаммов в птичьих популяциях. К млекопитающим вирус гриппа недостаточно приспособлен, отчего всеобщее распространение получили только типы B и С, суммарно занимающие незначительный процент в общей группе, представленной типом А. В настоящее время случаи заражения «птичьим серотипом А» уже случаются среди людей, свиней, лошадей, в редких случаях норок, тюленей и китов.
Вирусы гриппа птиц относятся к семейству Orthomyxoviridae. От птиц было выделено очень
большое количество вирусов гриппа, правда, оказалось, что число высокопатогенных вирусов среди них необычайно мало. Большинство вирусов классифицировано как низко- или умереннопатогенные. Примечателен тот факт, что наименьшую патогенность представляют вирусы для тех видов птиц, от которых они выделены. Причем в отличие от домашних птиц и птиц, содержащихся в неволе, свободнолетающим собратьям, несмотря на повсеместное распространение вируса, он редко представляет сколь-нибудь ощутимую угрозу. Переносчиком заболевания для человека и домашнего скота считаются утки. Скорее всего, именно от уток и заразился человек приблизительно 4500 лет назад в Южном Китае, когда китайцы приручили их. Во всяком случае, такую гипотезу выдвинул в 1982 году молекулярный биолог из Оксфорда сэр Чарльз Стюарт Харрис.
Следуя дальше законам логики, напрашивается предположение, что речь не идет даже о паразитировании. Это скорее картина благополучного симбиоза, где паразит и хозяин получают взаимовыгоду, сосуществуя вместе. Своего рода защитная реакция, подобная иголкам ежа и неприятного запаха скунса. Не причиняя значительного вреда родной популяции, вирус ожидает угрозы жизни хозяина, чтобы атаковать обидчика. Автор этой теории - британский медик Франк Райан - доказывал правомерность подобного утверждения примером «агрессивного симбиоза» вируса герпеса В у беличьей обезьяны. Вирус не причиняет обезьяне никакого вреда, но стоит в ее ареал вторгнуться другому виду, например, обезьянам-мармозеткам, как вся популяция пришельцев полностью уничтожается вирусом. Когда-то таким обидчиком оказался и человек, укротив свободную птицу и вступив, тем самым, в тесный контакт с живым носителем вируса.
Но, даже являясь биологическим оружием, целью вируса не становится самоуничтожение вместе с новым хозяином. Напротив, лишенный возможности питаться и размножаться, он преследует эгоистичную цель выжить, для чего старается раскачать иммунную систему, вызвав характерные кашель и насморк, и благополучно продолжить свой род в новом доме. Защитная реакция организма, являясь совершенно естественным ответом, полностью соответствует потребностям вируса и определяет его характерную стратегию. Все это неплохо работает вот уже миллионы лет, но… в птичьем организме. Птицы, оставляя экскременты в водоемах, постоянно заражают друг друга разными штаммами и постепенно приспособились под большинство вариаций гриппа.
Млекопитающим из-за серьезных отличий в физиологии организма оказалось не настолько просто противостоять вирусу. Задействуя те же механизмы в организме нового хозяина, вирус получает неадекватно резкий ответ уже в первые часы в виде экстремально высокой температуры. Ведь что такое температура? Искусственно созданные условия, при которых в крови появляются защитные белые клетки - фагоциты, ответственные за уничтожение болезнетворных микробов, да и вообще любых инородных клеток. Процесс запускается при прохождении барьера в 38 градусов и с каждой десятой долей набирает обороты. Но разве вирусу это нужно? Отнюдь. Не только млекопитающие менее адаптированы к гриппу - он сам менее адаптирован к ним и именно поэтому запускает очень острый инфекционный процесс.
Историки, изучавшие симптоматику «испанки», с удивлением отмечали, чт
о в начале XX века с наибольшей вероятностью умирали молодые, здоровые люди с сильным иммунитетом. По видимому и умирали-то не от самого вируса, а от мощного удара собственной иммунной системы вхолостую по самой себе. Это похоже на современный бум развития аллергических заболеваний. Никому и в голову не придет считать витаминный апельсин, милого котенка или домашнюю пыль угрозой для своего здоровья. Никому, кроме самого организма. Именно его неадекватная реакция на совершенно безобидные раздражители приводит к появлению неких иммунных феноменов, следствием которых являются неприятные кожные реакции, желудочные расстройства и даже смерть от удушья. Видимо, по похожему сценарию развиваются события при столкновении организма с вирусом гриппа, особенно в виде новой, пока еще незнакомой модификации.
Очевидцы кровавой «испанки» свидетельствовали, что у многих пациентов обильно шла кровь из носа и рта, кровоточили даже глаза и уши. От удушья некоторые больные синели до такой степени, что исчезала разница между белыми и чернокожими пациентами. У некоторых происходил разрыв легких, и воздух попадал под кожу (так называемая, подкожная эмфизема). Один из выживших, сейчас 100-летний старик, сказал: «Когда ты в таком состоянии, тебе все равно, жив ты или мертв».
Строение вируса
Уникальная способность вируса гриппа к сверхбыстрому и опасно непредсказуемому мутированию объясняется тем, что грипп представляет собой конструкцию из восьми отдельных кусочков РНК, свободно плавающих в белковой оболочке (нуклеокапсид), надежно покрытой мембраной. Против самого вируса человечество пока бессильно. Ничто не способно остановить необратимый процесс в зараженной клетке. Но у каждого Ахиллеса где-нибудь да найдется своя «пята». Такое уязвимое место есть у гриппа. Каждая клетка окружена поверхностными антигенами, своего рода «шипами» белков гемаглютинина (H) и нейраминидазы (N), с помощью которых вирус проникает через слизь в клетку, а также покидает погибающую клетку для следующего нападения.
Стоит обратить пристальное внимание на тот факт, что все вирусы гриппа имеют строго определенные законы течения заболевания.
После прикрепления к наружной клеточной мембране вирус, взаимодействуя с клеточными рецепторами, побуждает клетку захватить вирус. Внутри клетки начинается разрушение внешней белковой оболочки вирусных частиц и слияние с мембраной клеточного ядра. Вирусная РНК высвобождается в ядро клетки. После 2-3х часов от начала инфекционного процесса метаболизм клетки-мишени перестраивается под нужды вируса. РНК вируса транскрибируется (расшифровывается), множатся копии, с которых считывается информация для синтеза вирусных белков. Вновь собранные вирусные частицы покидают клетку-хозяина, оставляя ту погибать, и продолжают разрушать эпителиальные клетки дыхательных путей.
При этом процесс инфицирования организма продолжается в течение 3-5 дней (пока держится высокая температура), после чего самостоятельно без всякого давления извне прекращается. Болезнь имеет четкое начало
и столь же четкий конец. Так отчего же наступают осложнения и, как худший вариант, смерть? В ряде случаев недавнее присутствие вируса проходит для организма практически незаметно. Часто, особенно у людей с хроническими заболеваниями или слабым иммунитетом (дети, беременные женщины и люди преклонного возраста), грипп оставляет после себя подорванный организм, что приводит к развитию вторичных осложнений после выздоровления от основного заболевания. Самые патогенные штаммы провоцируют острые воспалительные заболевания, чаще всего острую вирусную пневмонию, возникающую буквально с первого дня после заражения и способную в течение нескольких дней привести к летальному исходу даже у здорового человека в расцвете сил.
Казалось бы, чем обуславливается и как выражается столь высокий разброс в уровне патогенности? Вполне возможно, генетически запрограммированной скорос
тью внутриклеточного размножения каждого отдельного штамма гриппа. Если количество отведенного в целом времени для любого гриппа равное, то разнится его «субъективное восприятие» рабочего графика. Низкая скорость вируса не успевает нанести ощутимого вреда клеткам легочного эпителия. Средняя скорость наносит дыхательной системе критический урон, с некоторой отсрочкой вызывая осложнения у без того ослабленного организма. Высокая же скорость инфицирует, а по сути, уничтожает значительную часть ткани легких, превращая последние в этакое решето, неспособное далее отвечать за поставленную задачу.
Это подтверждает исследование, проведенное в 2005 году группой американских ученых под руководством вирусолога Джеффри Тауденбергера. Они не только успешно синтезировали искусственный вирус «испанки» в лаборатории, но и в ходе экспериментов над мышами установили: все зараженные мыши умерли в течение нескольких дней - вирус произв
одил в 39 000 раз больше вирусных частиц, чем обычный «сезонный».
В таком случае, становится понятна высокая эффективность препаратов озельтамивир (Tamiflu) и занамивир (Relenza), как раз и обезвреживающих вирус, препятствуя высвобождению новых вирусных частиц из инфицированных клеток и дальнейшему распространению вируса в организме. Они низводят высокоскоростной патогенный грипп до уровня обычного «сезонного» гриппа. Притом в отличие от вакцины, данные лекарственные средства довольно универсальны. Их безадресность по отношению к мутированию известных видов гриппа и даже появлению новых штаммов вируса объясняется тем, что препараты не оказывают никакого влияния на изменяющуюся структуру РНК, зато хранят информацию и имеют средства воздействия на немногочисленные варианты поверхностных антигенов.
Продолжение в статье H1N1/Часть 2