Золотий вік вірусів

Золотий вік вірусів

Олексій Ржешевский
"Популярна механіка" №9, 2015

Нещодавно з'явився в Південній Кореї коронавірус MERS застав зненацька південнокорейська влада і змусив їх вживати термінових епідеміологічні заходи. Гендиректор ВООЗ Маргарет Чен була змушена констатувати, що "новий коронавірус – загроза всьому світу". І ці слова застосовні не тільки до MERS, але і до інших нових і невідомих інфекцій.

Передбачається, що загальне число вірусних частинок на порядок вище кількості всіх клітин всіх організмів на Землі. Віруси оточують нас всюди в живій природі, і кожна клітина кожного живого організму несе в собі сліди минулих зустрічей з ними.

Генетична різноманітність вірусів, їх вміння змінюватися і пристосовуватися вражає уяву. Мільйони років тому ретроелементи генома і ретровіруси брали участь в еволюції, виступаючи в якості генетичного резервуара для створення нових генів і ускладнення видів. І зараз віруси можуть виступати як одне з "знарядь" еволюції, регулюючи чисельність і життєздатність популяцій.

З письмових джерел нам відомо про перші вірусних епідемій, що виникли в Стародавній Греції в 430 році до н.е. і в Римі в 166 році.Частина вірусологів передбачає, що в Римі могла статися перша зафіксована в джерелах епідемія віспи. Тоді від невідомого смертоносного недуги по всій Римській імперії загинуло кілька мільйонів чоловік.

З тих пір європейський континент регулярно піддавався вигублюють нашестю епідемій, в першу чергу чуми, холери та віспи. Епідемії раптово приходили одна за одною разом з переміщалися на далекі відстані людьми, спустошували цілі міста. І так само раптово припинялися, нічим не виявляючи себе сотні років.

Вірус натуральної віспи став першим відомим інфекційним носієм, що ставили під загрозу для всього людського роду. Почавши свою "чорну" хід по світу близько 2000 років тому, він уклав в могилу величезна кількість людей на всіх континентах і проіснував до 1980 року, поки людство об'єднаними зусиллями не переможе його. Сьогодні цей вірус під строгим контролем зберігається в двох лабораторіях, в Росії і США.

В поле зору вчених віруси потрапили на початку XVIII століття. Тоді європейські лікарі зацікавилися феноменом мимовільної вакцинації, коли заражені в легкій формі коров'ячої віспою люди були не схильні до віспі натуральної, тобто людської.Прорив в цьому питанні стався в 1796 році, коли англійський лікар і вчений Едвард Дженнер зробив публічно перше щеплення від віспи.

У 1892 році був описаний перший вірус. Звання першовідкривача вірусів по праву належить російському мікробіологові Дмитру Йосиповичу Іванівському, який в кінці XIX століття зумів описати вірус, що викликав мозаїчну хворобу рослини тютюну. І слідом за цим відкриттям почалося лавиноподібне вивчення вірусів, які не перестають нас дивувати і підносити несподівані сюрпризи.

Як влаштований вірус?

латинське слово virus означає отрута. Повноцінна вірусна частка, віріон, складається з білкової оболонки, капсида, і внутрішнього вмісту: кількох спеціальних білків і нуклеїнової кислоти, що кодує вірусні гени.

Всі віруси прийнято ділити на дві великі групи по виду міститься в них нуклеїнової кислоти: ДНК і РНК-віруси. З практичної точки зору найбільший інтерес для всіх нас представляє група РНК-вірусів, так як саме до них відносяться найнебезпечніші на сьогоднішній день інфекційні збудники: вірус грипу, коронавіруси і найскладніший з усіх вірусів, ВІЛ.

Будова віріона ВІЛ

Віруси не виявляють жодних ознак життя, поки не зустрінуться з кліткою-хазяїном. В результаті цієї зустрічі утворюється комплекс "вірус-клітина", який здатний жити і виробляти нові віріони.

Глікопротеїни. C їх допомогою вірус прикріплюється до рецептора CD4 на поверхні лімфоцитів.

Суперкапсид. Двошарова мембрана з фосфоліпідів, запозичених у клітини-господаря, від якої вірус отпочковался.

РНК. Дві ідентичні нитки, в яких запрограмована вся генетична інформація про вірус.

Капсид. Білковий контейнер у формі усіченого конуса, в якому зберігається РНК і найважливіші ферменти: зворотна транскриптаза, інтеграли, протеаза.

Зворотній транскриптаза. Фермент, що модифікує ДНК клітини-господаря по матриці РНК вірусу. Називається зворотного, тому що в більшості випадків РНК синтезується по матриці ДНК, а не навпаки.

Майже всі з відомих науці вірусів мають свою специфічну мету в живому організмі – певний рецептор на поверхні клітини, до якого і прикріплюються. Цей механізм зумовлює, які саме клітини постраждають від вірусу. Наприклад, вірус поліомієліту може прикріплятися лише до нейронам, а вірус гепатиту – до клітин печінки. Вірус імунодефіциту обирає своєю мішенню цілий ряд клітин.В першу чергу це клітини імунної системи (Т-лімфоцити-хелпери, макрофаги). А також еозинофіли і тімоціти (підвиди лейкоцитів), дендритні клітини, астроцити (вид допоміжних клітин нервової тканини) і інші клітини, що несуть на своїй мембрані специфічний рецептор СD4 і CXCR4-корецептор. Майже всі вони мають безпосередній стосунок до імунітету.

Як працює імунітет?

В ідеалі у здорового організму існує досить надійна багаторівнева система захисту від проникнення всіляких "чужинців". За її опис і розшифровку в різний час, починаючи з 1901 року, було вручено шість Нобелівських премій.

Після того як вірус проникає всередину, вже в слизовій оболонці імунні клітини, макрофаги (грец. "Пожирачі"), поглинають частину вірусних частинок. Ці клітини здатні захоплювати і перетравлювати бактерії, залишки загиблих клітин та інші чужорідні частинки, в тому числі і віріони.

Професія – пожирач

Фагоцити людини діляться на два класи, які називають "професійними" і "непрофесійними". Професійні фагоцити більш активні і мають рецептори, що дозволяють розрізняти "своїх" і "чужих".До професійних фагоцитам відносяться макрофаги.

Коли вірус проникає в кров, на бій з ним виходять лейкоцити, в тому числі їх три основних види: Т-хелпери, B-лімфоцити і Т-кілери. Т-хелпери (від англійського helper – помічник) за допомогою рецепторів CD4 розпізнають антигени – так називають будь-які молекули, здатні зв'язуватися з антитілами. Назва "антиген" походить від слів "антитіло" і "генератор". Такі молекули є і в складі вірусних частинок.

Т-хелпери дають стимулюючий сигнал "вбивцям" вірусів – B-лімфоцитів і Т-кілерам, попутно переносячи до них антигени. Активовані B-лімфоцити утворюють антитіла, які знаходять вільні антигени вірусів і зв'язуються з ними. Тандем "вірус-антитіло" захоплюється і знищується макрофагами. Мішені Т-кілерів – це власні клітини організму, уражені вірусом. Ці лімфоцити здійснюють лізис, тобто розчинення пошкоджених клітин за допомогою спеціальних ферментів. На завершальному етапі імунної реакції клітини Т-супресори гасять активність імунної системи, припиняючи агресивна дія Т-кілерів і B-лімфоцитів, щоб ті, розійшовшись, не знищили і здорові клітини.

Одночасно в організмі реалізується ще один молекулярний захисний механізм: уражені вірусом клітини починають виробляти спеціальні білки, інтерферони, здатні виходити з клітки і взаємодіяти з іншими клітинами, знижуючи рівень білкового синтезу і перешкоджаючи розмноженню вірусу. Уражається як сам вірус, так і клітина-господар, зате поширення зарази блокується.

Інтерферони б'ють на сполох

За допомогою інтерферонів клітина, уражена вірусом, передає сигнал тривоги сусіднім клітинам, щоб ті були готові до зустрічі з шкідливими агентами. Цей механізм передбачає загибель всіх клітин, в яких виявлено вірус, зате розмноження вірусу і подальше поширення зарази блокується.

Попутно інтерферони активують ряд механізмів імунної системи. Інтерферон-альфа (ІФ-α) стимулює синтез лейкоцитів, бере участь в боротьбі з вірусами і має протипухлинну дію. Інтерферон-бета (ІФ-β) виробляє клітини сполучної тканини, фібробласти, і володіє тим же дією, що і ІФ-α, але з ухилом в протипухлинний ефект. Інтерферон-гамма (ІФ-γ) підсилює вироблення Т-клітин, Т-хелперів і С08 + Т-лімфоцитів, що надає йому властивість иммуномодулятора.

король вірусів

Кожен з нас зустрічав людей міцного здоров'я, стійких перед всілякими сезонними вірусами на кшталт ГРВІ або грипу. Навіть вірус віспи не вбивав усіх без винятку заразилися, навіть лихоманка Ебола, що наводить сьогодні жах на жителів Африки, залишає в живих чверть тих, що заразилися.

І лише по відношенню до однієї-єдиної інфекції імунна система виявляється безсила в 100% випадків зараження. Жоден з 50 млн інфікованих ВІЛ не доживе до глибокої старості. Можливості, навіть теоретичної, протистояти ВІЛ і СНІДу поки не виявлено.

Проблема боротьби з ВІЛ включає в себе кілька факторів. Так, імунна система людини, замість того щоб боротися з вірусом, іноді допомагає йому. Цей феномен отримав назву "антителозависимой посилення інфекції" (ADE): антитіла, які виробляються в організмі у відповідь на вірусну атаку, полегшують проникнення вірусу в клітину, виступаючи для мініатюрних віріонів своєрідним поводирем. Подібним вірусним механізмом користуються також віруси лихоманки Денге і Ебола.

У 1991 році клітинні біологи з Меріленда, вивчаючи імунну відповідь на ВІЛ-вакцину, виявили феномен антигенного імпринтингу.Виявилося, що імунна система запам'ятовує лише один, найперший варіант вірусу ВІЛ і виробляє до нього специфічні антитіла. Коли вірус видозмінюється в результаті точкових мутацій, а це відбувається часто і швидко, імунна система чомусь не реагує на ці зміни, продовжуючи виробляти антитіла до найпершого варіанту вірусу. Саме цей феномен, як вважає ряд учених, варто перешкодою перед створенням ефективної вакцини проти ВІЛ.

Але і це ще не все виверти в арсеналі смертоносної інфекції. У нашому організмі існують спеціальні антиретровірусні системи, які повинні протистояти всім ретровірусів, в тому числі і ВІЛ (докладніше про ретровірусів можна прочитати в липневому номері журналу). Таких систем сьогодні відомо дві: AID / APOBEC і TRIM5-α. Але, як з'ясувалося, замість того щоб боротися з ВІЛ, ці антивірусні системи стали його "опричниками" – вони захищають вірус імунодефіциту від дефектних копій та інших вірусів.

За однією з версій, причина в тому, що стародавні ретроелементи, від яких відбулися ретровіруси, в процесі еволюції ставали частиною нашого власного геному.Тому імунна система "по старій пам'яті" може приймати віруси "за своїх".

Ми побудували їм рай

Мабуть, головна зброя вірусів – це здатність надзвичайно швидко змінюватися. Зокрема, у ВІЛ це властивість обумовлена ​​тим, що фермент зворотна транскриптаза робить помилки при копіюванні вірусу в організмі. Неначе поліція шукає злочинця по фотороботу і відбитками, а він щодня міняє свій вигляд. У інших вірусів є свої механізми мінливості. Завдяки їм, наприклад, вірус Ебола за двадцять років з моменту відкриття змінився на цілу чверть.

Сьогодні не тільки ВІЛ становить небезпеку для людства. Мало хто знає про світової епідемії, викликаної вірусом гепатиту С. Він був відкритий в 1989 році, і зараз по всьому світу налічується 150 млн осіб – його носіїв. І 400 000 чоловік щорічно вмирає від викликаних ним ускладнень. Атипова пневмонія, лихоманка Ебола, "пташиний" грип, коронавірус MERS і інші, невідомі поки інфекції при певних обставинах можуть викликати епідемії з великими людськими жертвами.

Природний резервуар "запчастин" для вірусів величезний, і вони можуть складатися в небезпечні форми.Цей процес називається рекомбінацією вірусів – віруси обмінюються своїми генами один з одним, створюючи нові види. Така рекомбінація може відбуватися як між різними ДНК, так і різними РНК. Причому бере участь в обміні генетичний матеріал не тільки вірусів, але і їх носіїв – наприклад, може з'єднуватися вірус тварини і людини. Саме так з'являються нові небезпечні форми вірусів.

Але чому саме сьогодні нові віруси з'являються все частіше? Професор Інституту молекулярної біології і генетики, академік Віталій Кордюм називає кілька основних причин, головні з них – компактність популяції, коли відбувається тісний контакт людей при їх великій кількості, і можливість швидкого переміщення носіїв вірусу. Завдяки науковому і технічному прогресу носій небезпечної інфекції за кілька діб може дістатися з одного континенту на інший. Цей же прогрес став причиною того, що останні 70 років відбувається одностороння міграція населення з сіл і малих міст у великі міста, що призвело до виникнення компактних багатомільйонних поселень.

Очевидно, що наш сучасний "урбаністичний" спосіб життя грає в процесах стрімкої еволюції вірусів не останню роль.Людина, влаштовуючи своє життя з комфортом і переробляючи все навколо на свій смак, раптом забув, що він звичайний біологічний вид, і перестав жити за законами природи. А віруси нагадують нам про це.

НАШ ЕКСПЕРТ
Євген Комаровський,
лікар-педіатр, інфекціоніст, телеведучий:

"Головна складність лікування вірусних інфекцій полягає в тому, що якийсь лікарський препарат повинен проникнути всередину клітини людського організму і знищити вірус, не пошкодивши при цьому саму клітку і її сусідів. Тому дія противірусних препаратів, як правило, спрямована на уповільнення розмноження вірусу і активізацію власного імунітету. Краща стратегія протидії вірусам – профілактика.

  1. Щеплення. Введення в організм ослабленого вірусу призводить до вироблення цілком повноцінних антитіл, які захищають людину від конкретної вірусної інфекції (кору, краснухи, поліомієліту, гепатиту В, грипу, кліщового енцефаліту та ін.).
  2. Запобігання або обмеження контактів з імовірним джерелом інфекції (окрема кімната для хворого на гостру респіраторну інфекцію та маски для його родичів, "розбірлива" статеве життя для запобігання СНІДу та т.д.).
  3. Спосіб життя і система виховання, формують нормальний імунітет ".

Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: