2015-06-10
1201
Последние 25 лет преподнесли немало микробиологических сюрпризов, одним из которых явилось осознание того, что мы еще плохо знаем мир микробов и те опасности, которыми они угрожают человечеству. Появились два англоязычных термина, emergent и reemergent infections, которые можно перевести как новые и возрождающиеся инфекции. Среди них есть заболевания вирусной природы — глобального (ВИЧ-инфекция (AIDS), гепатит С) и регионального (природноочаговые зоонозы) масштаба. Не прекращает удивлять, а порой и терроризировать вирус гриппа, напоминая о себе “обычными” эпидемиями и тревожными вспышками локального (пока?!) характера, которые по летальности не уступают печально знаменитой “испанке” 1918-1920 г.г.
Новые и “обновленные” инфекции должны иметь новых и “обновленных” возбудителей. Подобно всему живому, вирусы подвержены генетическим изменениям, в основе которых лежат мутации и рекомбинации1. Особенно быстро мутируют некоторые РНК-вирусы. Это связано с тем, что клетки не контролируют точность операций, совершаеимых РНК-полимеразами, как это делается для ДНК-полимераз. У ретровирусов к этому добавляются ошибки обратной транскриптазы, многократно усиливающие мутагенез. Большинство мутаций летальны (т.е. ведут к появлению нежизенспособных фенотипов), но возможны и потенциально полезные перестройки, создающие прецедент для эволюции, в том числе для изменений вирулентности в конкретных пермиссивных системах. Закрепление (т.е. наследование) генетических сдвигов на уровне фенотипа зависит от естественного отбора, который может действовать на уровне инфицированной клетки (в которой возникли генетические мутанты и/или рекомбинанты), при новых циклах репликации и дессиминации вируса в организме1, а также при передислокации (трансмиссии) вируса к очередному хозяину.
Безусловно, вирусы являются результатом длительной и непрерывно продолжающейся коэволюции со своими естественными хозяевами. Каждый из них может выжить лишь на основе коадаптации, которая обеспечивает эффективность трансмиссии при мирном или относительно мирном сосуществование вируса и хозяина, по крайней мере на уровне популяций. Переход в новую обстановку невыгоден, и может обернутся катастрфой для вируса и его нового хозяина. Именно так обстоит дело с большинством зоонозных вирусов, для которых человек является экологическим тупиком. Требуется стечение многих обстоятельств, чтобы селекция в подобных условиях закончилась удачно для вируса. Очевидно, это должен быть генетический вариант с принципиально новыми фенотипическими свойствами, которые способны инициировать эволюционно значимую стратегию, предусматривающую не только внутривидовые вариации, но и видообразование. Это требует времени, которое даже у столь быстро размножающихся и мутирующих организмов, как вирусы и бактерии2, несопоставимо диннее человеческой жизни. Поэтому вирусы, которые сегодня воспринимаются как новые, в лучшем случае являются “обновленными”, как это, например, происходит с шифтовыми вариантами вируса гриппа А, которые возникают в результате перетасовки генов в организме животных (прежде всего птиц), угрожая новыми пандемиями и локальными вспышками смертельных инфекций3. Пожалуй, единственным примером современного вируса, претендующего на новый (видовой) таксономический ранг, является главный вирус иммунодефицита человека, ВИЧ-1. Его следы уходят в Африку, в 1950-е г.г. (именно в это время в сыворотках аборигенов стали фиксироваться анти-ВИЧ антитела). Тогда это была эндемичная инфекция (нечто похожее на нынешний ВИЧ-2), и причины, которые вывели ее на глобальный уровень точно неизвестны. Скорее всего они связаны с рекомбинантными штаммами, которые возникли на основе инфицирования человека обезьяньим (шимпанзе) вирусом иммунодефицита. Именно от него берет начало современная генеалогия ВИЧ-11.
Большинство новых вирусных заболеваний с вирусологической точки зрения не являются новыми. Их возбудителями служат давно сформировавшиеся вирусы, с которыми человек до недавних пор встречался редко, так что количество случаев было ниже порога регистрации. В основе лежат экологические причины, связанные с активным внедрением человека в природу, когда ему приходится сталкиваться с естественными резервуарами новых для себя зоонозных вирусов, такими как арбовирусы и родентвирусы (вирусы грызунов; англ. rodent-borne viruses).
То же самое справедливо и для возрождающихся инфекций. Нередко они тоже базируются на антропогенных изменениях экологической обстановки2, особенно в сочетании с селекцией “обновленных” (более вирулентных) вирусных клонов. Имеет значение и попадание неиммунных лиц в эндемичные зоны, где благодаря широкоц циркуляции возбудителя у местного населения поддерживается “природный” иммунитет.
Приведем несколько примеров, заимствованных из русского издания (М., “Мир”, т. 1) “Fundamental Virology” (eds. B.N. Fields and D.M. Knipe).
Крымская геморрагическая лихорадка была впервые описана в 1943 г., когда солдаты и переселенцы прибыли в Крым с целью освоения новых земель для земледелия. Вспаханные после долгого перерыва поля были подходящим местом для выведения переносчика, клеща Hyalomma, который в идеальных экологических условиях обильно размножился.
Аргентинская геморрагическая лихорадка, вызываемая вирусом Хунин, впервые зарегистрирована в начале 1950-х гг., когда большие площади были засеяны кукурузой к северу от Буэнос-Айреса. Эти плантации благоприятствовали увеличению выплода и выживания грызунов Calomys — резервуара вируса Хунин.
Когда войска союзников во время второй мировой войны вступили в Неаполь и высадились на Сицилии, москитная лихорадка внезапно разразилась в эпидемических масштабах. Эта новая для американцев болезнь была хорошо известсна в Европе.
Владельцы домов в Боливии распыляли ДДТ для предотвращения малярии. ДДТ убивал домашних кошек и поэтому в дома проникали дикие крысы. Крысиная моча содержала вирус Мачупо, вдыхание которого спровоцировало у населения вспышку боливийской геморрагической лихорадки.
1 Примером является устойчивость к вирусу иммунодефицита человека (ВИЧ) у лиц с врожденным дефектом хемокиновых рецепторов CCR5, которые используются ВИЧ в качестве корецепторов. Дефект, возникающий при гомозиготности по делеционной мутации CCR5, наблюдается примерно у 1% лиц белой расы и почти не встречается у представителей черной и желтой рас. У герезигот (10-15% людей белой расы) экспрессия CCR5 cнижена, что не предотвращает развития ВИЧ-инфекции (в том числе терминальной фазы, синдрома приобретенного дефицита), но снисжает вирусную нагрузку и замедляет эвоюцию процесса.
1 Это прослеживается на примере натуральной и ветрярной оспы. Несмотря на то, что в великулопустулярных высыпаниях содержится множество вирионов, передача вирусов при помощи орофарингеальных секретов является фактором, определяющим эпидемиологию этих инфекций.
2 Большое значение имеет выделение вирусов с мочой грызунов. Многие из этих вирусов патогенны для человека, вызывая опасные геморрагические лихорадки. Они проникают в организм аэрогенным путем после высыхания и превращения в пыль.
1Рекомбинации совершаются путем внутримолекулярного генетического обмена или (между вирусами с сегментированным геном) путем перетасовки (англ. reassortment) генетических сегментов.
1 Популяции некоторых РНК-вирусов (ВИЧ, вирус гепатита С) представлены в инфицированном организме множеством генетических вариантов (псевдовидов, англ. pseudospecies), в том числе так называемых ускользающих мутантов (англ. escape-mutants), которые содействуют персистенции вируса, позволяя ему уклоняться от эффекторов иммунитета. Высокая генетическая изменчивость в сочетании с персистенцией могут сопровождаться поразительно быстрой генетической дивергенцией. Подсчитано, например, что шестилетняя персистенция ВИЧ-1 в орагнизме единственного индивида дает начало такому количеству вариантов, какое в течение года способна обеспечить многомиллионная эпидемия гриппа (цит. R.A. Weiss. Virulence and pathogenesis. Trends in Microbiol., 2002, Vol. 10, # 7, P. 314-317.
2 Полагают, например, что превращение эшерихий (кишечной палочки) в сальмонеллы произошло около 10 млн лет назад (.................................).
3 Примером является вспышка гриппа в Гонконге, зарегистрированная в 1997 г. Ее вызвал вирус Н5N1 (среди людей в настоящее время циркулируют субтипыH3N2 и H1N1), трансмиссированный от домашних птиц. Из 18 заболевших погибли 6 человек. Чтобы предупредить распространение инфекции, было уничтожено более 1,3 млн птиц (на фермах и рынках, занятых торговлей живой птицей). В 2000-2002 гг. H5N1 вновь появляся на птичьих рынках Гонконга, но на сей раз без последствий. Циркуляция в Гонконге H5N1 и других птичьих субтипов (в 1999 г. от двух детей был выделен H9N2) создает опасность новых (в том числе масштабных) вспышек гриппа.
1 ВИЧ-2 генетически близок вирусу, изолированному от обезьян-мангабеев; родство с ВИЧ-1 выражено слабее.
2 Это закреплено в понятии “экологическая эпидемиология”.
