Виктор Зуев. Многоликий вирус. Тайны скрытых инфекций.
Дурное предзнаменование, или Медленная гриппозная инфекция
Мы с вами входим в лабораторию микробиологии латентных инфекций Института эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Η. Ф. Гамалеи. Уже само название лаборатории говорит о том, что усилия ее сотрудников направлены на изучение скрытых форм инфекционного процесса. Здесь… на протяжении нескольких лет изучалась возможность формирования и поддержания скрытой персистенции вируса гриппа в различных биологических системах. Но почему именно гриппозной? Выбор этот, безусловно, неслучаен. Ежегодная заболеваемость гриппом превышает заболеваемость, вызываемую всеми (!) инфекционными агентами вместе взятыми.
Со времени открытия вируса гриппа и до начала 70-х годов прошлого века он рассматривался лишь как возбудитель острого инфекционного заболевания. Воздушно-капельный, путь передачи вируса хорошо объясняет быстрое распространение гриппа во время эпидемий и резкое усиление заболеваемости в холодное время года в связи с повышенной скученностью людей, особенно в крупных городах.
В течение долгого времени подобное объяснение основных закономерностей гриппозных эпидемий казалось вполне достаточным. Но в этой стройной системе оставалось одно «белое пятно» - не было конкретного ответа на вопрос: куда девается и где сохраняется вирус гриппа в период между эпидемиями? Ведь грипп - заболевание сезонное!
Число необъяснимых явлений увеличивалось. Так, накапливалось все больше сведений о вспышках гриппа среди людей, долгое время находящихся в изолированных коллективах: чабаны, зимовщики, участники экспедиций, геологи, новобранцы военных лагерей. Изолированность подобных групп людей исключала возможность контактов с больным человеком. К тому же вспышки в таких изолированных коллективах нередко наблюдались в периоды между эпидемиями в данной стране или области.
А вот еще один интересный пример. Английские исследователи Д. Миллер и Дж. Ли подметили, что крупнейшей эпидемии гриппа в Англии в 1967-1968 годах предшествовали небольшие вспышки этой болезни на северо-западе страны, за которыми последовала длительная пауза. Но последующее развитие эпидемии характеризовалось одномоментностью охвата заболеванием сразу большого числа людей на обширных территориях. По мнению исследователей, в период эпидемической «паузы» вирус гриппа продолжал рассеиваться и формировал латентную инфекцию у множества людей. Вот почему после изменения метеорологической ситуации сформировались благоприятные условия для перехода скрытой инфекции в клинически выраженную (помните активацию вирусов?) сразу у большого количества людей. Этим и объяснялся «взрывоподобный» характер эпидемии, в которую тогда были вовлечены два миллиона жителей Британских островов.
Развивая эту гипотезу, Р. Хоуп-Симпсон и П. Хиггинс пошли дальше своих соотечественников. Они предположили, что после каждой эпидемии гриппа остаются мощные резервуары латентной гриппозной инфекции среди населения. Постепенно это приводит к возникновению всемирного «пула» скрытой гриппозной инфекции, что, в свою очередь, создает благоприятную обстановку для новых эпидемий в результате активации данного вируса под влиянием изменившихся погодных условий (похолодание, высокая влажность.
Итак, накапливались факты, не укладывавшиеся в существовавшие представления о путях передачи вируса гриппа. А между тем понятие «латентная гриппозная инфекция» продолжало оставаться гипотетическим. С какого же конца подойти к распутыванию этого клубка?
Мне казалось, что работу надо начинать с выяснения вопроса, представлявшегося главным: обладает ли вирус гриппа в принципе (!) способностью формировать латентную инфекцию? …
Шли месяцы. … Спустя еще полгода вирус гриппа был наконец выделен из таких внешне нормальных здоровых клеток. … Итак, возможность выделения инфекционного вируса гриппа из культур клеток, зараженных год и даже два года назад, доказывала способность этого вируса формировать латентную инфекцию. И хотя культура клеток - это далеко не организм (и даже совсем не организм!), вирус гриппа все же «продемонстрировал» свою принципиальную способность поддерживать латентную форму инфекционного процесса пусть в простейшей, но все-таки биологической системе.
Культуры различных клеток сыграли (и продолжают играть) выдающуюся роль в развитии вирусологии. … Вместе с тем при изучении взаимодействия вируса с организмом клеточные культуры вынуждены отступить на задний план - в культуре клеток отсутствуют нервная и гормональная системы, органы и ткани, ответственные за выработку иммунитета, и присущая лишь целостному организму вся та тонкая и очень сложная сеть биохимических регулировок, которая поддерживает постоянство его внутренней среды. Необходимо было начать изучение всех этих процессов в условиях живого организма. Какого?
Грипп давно перестал быть только болезнью человека. От этого недуга страдают свиньи, коровы, лошади, собаки, индейки, куры, утки. А несколько лет назад, как уже упоминалось ранее, вирус гриппа был выделен даже из организма кита (правда, осталось неизвестным самочувствие гиганта, а потому до сих пор неясно, был ли он больным или латентно инфицированным).
В настоящее время факты указывают на возможность широкого обмена штаммами вируса гриппа между человеком и животными, и это обстоятельство значительно осложнило и без того запутанную эпидемиологию гриппа.
Таким образом, приступая к изучению возможности существования латентной гриппозной инфекции в организме, ученые располагали значительным выбором объектов исследования. Остановились на мышах - дешевых и легкодоступных лабораторных животных. Эти мелкие млекопитающие высокочувствительны ко многим штаммам вируса гриппа и уже на протяжении более 75 лет успешно используются в лабораторной практике для экспериментального изучения гриппозной инфекции.
Работа на мышах имела свои неоспоримые преимущества. Как это ни покажется неожиданным, но картина гриппа у людей и у мышей весьма схожа: у тех и у других заражение происходит через верхние дыхательные пути; инкубационный период (в зависимости от заражающей дозы) составляет от нескольких часов до трех дней; неосложненный грипп протекает в течение семи дней; при высокой дозе заражения развивается гриппозная пневмония, при которой вирус в очень высокой концентрации накапливается в ткани легких и которая часто заканчивается летально. Более того, было известно, что у выживших после заражения мышей вирус из организма можно выделять максимум до 12-го дня от момента его введения, не позднее. Следовательно, если у выживших после заражения животных формируется латентная гриппозная инфекция, то для ее доказательства необходимо суметь выделить вирус гриппа после 12-го дня. …
Итак, из организма выживших после заражения внешне совершенно здоровых мышей через два месяца был выделен инфекционный вирус гриппа. Следовательно, у мышей после перенесенного заболевания формируется латентная гриппозная инфекция и у них в организме персистирует инфекционный вирус гриппа.
Решив вопрос принципиально, стали выяснять, как долго может персистировать вирус гриппа в организме таких выживших после заражения животных. Оказалось, около трех месяцев. Много это или мало - решайте сами. Напомню лишь, что продолжительность жизни мышей составляет около 24 месяцев.
Но в природе, напомню, латентные вирусные инфекции формируются не только после перенесенного заболевания. Скрытая форма инфекционного процесса может развиваться в результате иммунизации организма живым вирусом или путем вертикальной (от матери плоду) передачи вируса.
Попробуем смоделировать и эти пути. Мышей проиммунизировали вирусом гриппа в дозе, которая не вызывает гибели животных. Концентрация вируса в этом случае была в 100 тысяч раз меньшей, чем та, которую использовали в предыдущих опытах. Все мыши выглядели здоровыми. Спустя четыре недели у них в легких с помощью вышеописанного метода начали искать вирус гриппа. И нашли! Но в этом случае персистенция вируса оказалась куда короче - не более полутора месяцев.
И наконец, последний этап этих исследований - вертикальная передача вируса - от самки-вирусоносителя плоду.
Этим исследованием мы занялись несколько лет назад с сотрудницей лаборатории Еленой Мирчинк. Она помещала в одну клетку самцов и самок мышей, выживших после заражения большой дозой вируса гриппа. Персистенция вируса у таких выживших мышей специально проверялась в предварительных опытах. Позднее беременных самок отсаживали, а у родившихся мышат в двухнедельном возрасте исследовали кровь и внутренние органы в надежде обнаружить там вирус гриппа. Я не случайно употребил выражение «в надежде», потому что надежда действительно казалась минимальной: во-первых, у самих родителей персистирующий вирус определялся в очень низких концентрациях, а во-вторых, родившиеся мышата выглядели внешне совершенно здоровыми. Но у некоторых из них, как оказалось, в организме присутствовал инфекционный вирус гриппа. Где? В крови, легких, печени, селезенке, почках и даже в головном мозге (!).
Для того чтобы оценить в полной мере всю неожиданность находки, напоминаю: в организме взрослых мышей-вирусоносителей (а стало быть, и их родителей) персистирующий вирус обнаруживался только в легких, притом в очень низких концентрациях, и никогда не обнаруживался в крови или других органах. Мышата, которых получила в своих опытах Е. П. Мирчинк, казалось, были «нафаршированы» вирусом гриппа. Так, например, количество вируса в легких у них в тысячу раз превышало его концентрацию у родителей! Естественно возникал вопрос: может быть, вирус попадал в организм мышат при кормлении их молоком матери?
Для проверки этого предположения поставили специальный опыт «перекрестной подсадки»: от самки-вирусоносителя мышат сразу после рождения пересаживали к нормальной, здоровой (контрольной) самке и, наоборот, нормальных мышат (родившихся от контрольной самки) пересаживали к самке-вирусоносителю. Вне зависимости от кормящей матери вирус обнаруживали только в организме мышат, родившихся от самки-вирусоносителя. Следовательно, вертикальная передача вируса гриппа состоялась! Мало того, сотрудники нашей лаборатории М. С. Гордеева и Н. Б. Нефедова установили, что радиоактивно меченный вирус проходит через плаценту в организм плода буквально «как горячий нож сквозь талое сливочное масло».
Но самая главная находка ждала нас впереди. Обнаружение у мышат, родившихся от самок-вирусоносителей, повышенных концентраций инфекционного вируса, да еще абсолютно во всех органах, конечно же, обескураживало. Что касается Е. П. Мирчинк, то ее удивление граничило с возмущением (как будто вирус просто не имел права на персистенцию в столь высоких титрах, да еще в столь широких масштабах). Не буду скрывать, полученные результаты смутили и автора этих строк.
Во всем этом разобраться нам очень помогли факты, связанные с историей изучения вируса лимфоцитарного хориоменингита… Наши мышата после рождения тоже выглядели внешне здоровыми и подвижными. Это благополучие настораживало (не было ли и оно призрачным?). Именно поэтому я попросил Е. П. Мирчинк отсадить таких мышат и понаблюдать за ними подольше.
Отсаженные зверьки долгое время не вызывали сомнений в состоянии их здоровья. Но вот миновало три недели, и у некоторых из них начали появляться признаки… отставания в росте и массе тела, становившиеся все заметнее. Так, их братья и сестры (они называются сибсы) спустя два месяца весили по 15-16 граммов, а отстающие в росте едва тянули на 5. К признакам отставания в массе тела и росте присоединялись симптомы нарушения координации движений, походки. Появлялись признаки так называемой «утиной» походки. Такие животные отличались выраженным истощением и между вторым и третьим месяцами жизни погибали (рис. 16).
Рис. 16. Шестинедельные мышата, родившиеся от самки-вирусоносителя (порода SHK). «Карлик» втрое отстает по массе от сибсов
Опыты по вертикальной передаче персистирующего вируса гриппа повторили на мышах другой породы - с черной окраской шерсти. Были получены аналогичные результаты, эти мыши также не доживали до 3-месячного возраста. При этом иногда мышата, рожденные от черных самок-вирусоносителей, отличались неожиданным дефектом - кожа шеи, спины и верхней части лапок была лишена волосяного покрова. Таких мышат условно называли «голые». Условно потому, что вскоре некоторые из таких мышат начинали зарастать шерстью, и в последующем их уже нельзя было отличить от обычных животных. Те же из «голых» мышат, которые обнаруживали признаки отставания в массе тела и росте, нарушения походки и координации движений, шерстью не зарастали и погибали, не дожив до трех месяцев.
Естественно, возникал вопрос: если вертикальная передача вируса гриппа легко осуществляется от самок-вирусоносителей и в результате этого у их потомства может развиваться медленно прогрессирующее заболевание со смертельным исходом, то возможно ли развитие такого же заболевания у мышат, родившихся от самок, заражаемых вирусом гриппа во время беременности? Нам всем необходимо было получить ответ на этот вопрос еще и потому, что все сотрудники нашей лаборатории, да и визитеры из других дивились картине, которую может вызывать вирус гриппа в организме мышей, зараженных в утробе матери-вирусоносительницы: то рождаются «карлики» (так Е. П. Мирчинк окрестила отстающих в росте мышат), то «голые». Уж больно хороши были результаты, чтобы в них сразу поверить.
Исследовательница заражает нескольких белых и черных самок мышей вирусом гриппа во время беременности. Ждем… Родилось потомство. Посмотрите на него сами (рис. 18)!
Рис. 18. Восьми недельные мышата («голые карлики»), родившиеся от самки, зараженной вирусом гриппа на третьем триместре беременности
Итак, теперь можно немного успокоиться - все-таки и «голые» и «карлики» рождаются под воздействием вируса гриппа. А почему они становятся такими? Что происходит у них в организме?
На этот вопрос первой дала ответ А. М. Харитонова - опытный патоморфолог нашей лаборатории. А у мышат в организме происходили поистине удивительные вещи. Прежде всего поражало, что в зараженном (хотя и внутриутробно, но все же зараженном!) вирусом гриппа организме «карликов» полностью отсутствовали признаки воспаления (а ведь где вирус гриппа - там всегда воспаление!). Зато были ярко выражены признаки дегенерации. Они наблюдались всюду - в иммунных органах, в половых железах, в эндокринной системе, а самое главное - в центральной нервной системе, где, кроме разрушения нервных клеток, А. М. Харитонова обнаружила и спонгиоз. Да, тот самый спонгиоз - губкообразное состояние, которое оказалось столь характерным для куру, болезни Крейтцфельдта - Якоба, скрепи, трансмиссивной энцефалопатии норок, трансмиссивной энцефалопатии крупного рогатого скота и всех, всех прионных болезней человека и животных. При обследовании мышей - «голых» и «карликов» - оказалось, что практически во всех внутренних органах у них отсутствует воспалительная реакция, но развивается дегенеративный процесс.
Рис. 20. Яичники мыши: А - здоровой, видна яйцеклетка; Б - родившейся от самки - носителя вируса гриппа; гибель яйцеклетки в граафовом фолликуле. Микрофотография, увеличение в 180 раз
Так вот, спонгиоз у «карликов» также обнаруживался в коре и в белом веществе головного мозга. …
Итак, круг замкнулся: в результате внутриутробного заражения мышат вирусом гриппа у них в организме может развиваться медленно прогрессирующее тяжелое заболевание, характеризующееся отставанием в массе тела и в росте, нарушением координации движений, походки, развитием кахексии (состояния общего истощения организма); заболевание всегда заканчивается смертью животных. При этом имеют место патологические изменения ответственных за иммунитет органов, эндокринной системы и особенно центральной нервной системы с признаками дегенерации нервных клеток и развитием спонгиоза в коре и в белом мозговом веществе.
Теперь подытожим полученные результаты:
- необычно продолжительный инкубационный период заболевания;
- длительное клиническое течение;
- необычность повреждения органов и тканей;
- неизбежный смертельный исход.
Как вы помните, это и есть четыре характерных признака медленных инфекций. Отсюда вывод - вирус гриппа в результате внутриутробного заражения плода может вызвать в организме потомства мышей развитие типичной медленной инфекции.
За открытие свойства вируса гриппа вызывать у потомства млекопитающих медленную инфекцию Е. П. Мирчинк, А. М. Харитонова и автор этих строк получили диплом на открытие (№ 383), свидетельствующий о том, что «экспериментально установлено неизвестное ранее свойство вируса гриппа вызывать у потомства млекопитающих медленную инфекцию в результате внутриутробного заражения плода беременных самок (на примере мышей)».
Результатами этих работ заинтересовались иммунологи Института эпидемиологии и микробиологии им. Η. Ф. Гамалеи РАМН, и в ходе совместных исследований было установлено, что в результате вирусного заражения в организме плода развивается резко выраженная иммунодепрессия и вследствие этого органы и ткани плода становятся толерантными (не реагирующими) к вирусу гриппа. При этом нарушается синтез интерлейкина-1 в макрофагах, что и позволяет вирусу успешно размножаться и персистировать в столь значительных концентрациях, так как интерлейкин-1 вызывает активацию В-лимфоцитов, синтезирующих специфические, в данном случае противовирусные, антитела.
В самом деле, в организме развивающегося плода в отсутствие сформировавшейся иммунной системы присутствует к тому же и вирус гриппа - выраженный иммунодепрессант. В результате этот организм оказывается иммунологически полностью беззащитен. …
Нами был выяснен и молекулярный механизм повреждающего действия вируса гриппа на клетки тканей зараженного плода. Как оказалось, он был обусловлен воздействием на клеточную поверхность фермента - вирусной нейраминидазы, молекулы которого расположены на внешней оболочке вирусной частицы. С его помощью происходит разрушение нейронов и формирование собственно губкообразного состояния мозговой ткани, т. е. развитиеу «карликов» спонгиоза.
Теперь подведем первые итоги.
Хотя в этой истории речь идет еще об одной медленной вирусной инфекции мышей, но вызывает-то ее вирус гриппа! Тот самый вирус гриппа, которому доступны практически все уголки земного шара (и даже его водная часть - вспомним кита). К этому надо добавить, что несколько лет назад в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Η. Ф. Гамалеи Р. А. Канторовичем в результате эпидемиологических исследований была выявлена возможность нарушений развития у детей, родившихся от матерей, болевших в период беременности гриппом. …
Пора задавать главный вопрос: что знаменуют собой опыты по воспроизведению медленной гриппозной инфекции у мышей и какое значение это имеет для людей?
… В Минске в конференц-зале Белорусского научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии шла научная конференция, посвященная латентным, хроническим и медленным вирусным инфекциям. С докладом о медленной гриппозной инфекции у мышей выступил и автор этих строк. По его окончании, еще до того, как председательствующий встал и произнес традиционное «Какие будут вопросы?» - из двенадцатого ряда поднялась молодая дама и громким голосом, полным не то удивления, не то негодования, а не то и радости, заявила: «Так у меня такие же дети, как у него мышата!» Зал ахнул.
Алиса Марковна Шевченко - доцент кафедры детской неврологии Белорусского института усовершенствования врачей - на долгое время стала нашим надежным соратником в научных исследованиях. С этого эпизода в конференц-зале началась комплексная работа нашей лаборатории с клиникой детской неврологии Минска.
По наблюдениям А. М. Шевченко, у некоторых детей, родившихся от матерей, перенесших грипп во время беременности, спустя различные промежутки времени развивалась патология, ничего общего не имеющая с признаками острой гриппозной инфекции… В клинике А. М. Шевченко было обследовано 30 детей раннего возраста, матери которых перенесли грипп или гриппоподобные заболевания в различные сроки беременности. При этом клиницисты изучали особенности поражения нервной системы, динамику изменения массы тела и роста, иммунологические показатели и, что очень важно, отдаленные результаты (катамнез).
При комплексном исследовании неврологического статуса с применением так называемых параклинических методов (диафаноскопия, электроэнцефалография, эхоэлектроэнцефалография и др.) были выявлены следующие наиболее характерные симптомы: задержка психомоторного развития, нарушение координации движений, головные боли, головокружение, тошнота, рвота, парезы и параличи конечностей. Кроме неврологических нарушений часто отмечали отставание в массе тела и в росте, а также в сроках прорезывания зубов. Было также отмечено, что заболевание матерей гриппом в первом триместре беременности приводило к появлению множественных пороков развития (вспомните врожденную краснуху!). При иммунологическом обследовании сывороток больных детей отмечено снижение количества Т-лимфоцитов, повышение содержания М-иммуноглобулинов (что свидетельствует об активном инфекционном процессе) и наличие антител к вирусу гриппа А. Анализ отдаленных результатов свидетельствовал о возможности летальных исходов.
И, наконец, еще одна неожиданная находка ждала нас с А. М. Шевченко впереди: в результате совместных исследований с сотрудниками НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского в сыворотках крови таких детей был обнаружен вирус гриппа, персистирующий в организме в дефектной (!) форме. Напомню, обсуждая ранее формирование в зараженных клетках дефектных вирусных частиц, я подчеркивал, что они часто вызывают в организме нехарактерный для стандартного вируса патологический процесс. Думаю, вы догадались, что здесь мы столкнулись именно с таким феноменом.
А теперь - практические советы. Будущие мамы, во время сезонных гриппозных вспышек не ходите в гости, в театры и кино, старайтесь реже посещать магазины и рынки, а также не увлекайтесь приемами гостей у себя дома, замените их общением по телефону! Пожалуйста!