Как вирусы распространяются в организме человека

Давайте проанализируем инфекции вирусного происхождения, чтобы понять, что это такое, как они развиваются в организмах зараженных людей, каковы симптомы и как их лечить.

Что такое вирусная инфекция

Вирусная инфекция – это заболевание, вызываемое инфекционными микроорганизмами, вирусами, которые проникают в клетки живого организма и используют его механизмы, чтобы размножаться.

Вирус является, по сути, микроорганизмом, размеры которого варьируются от 10 нанометров (0,000000001 м) до нескольких микрон (0,0000001 метра), таким образом, он, в среднем, в 100 раз меньше обычной клетки. Вирус имеет такую структуру, что способен выживать только в качестве паразита.

Чтобы выполнять свои жизненно важные функции, ему необходимо колонизировать организм хозяина и получить доступ к биохимическим механизмам репликации. Поэтому вирусы заражают клетки живых организмов, захватывают их и колонизируют. Попав внутрь клетки, вирус встраивает свой генетический код в ДНК или РНК, тем самым вынуждая клетку-хозяина воспроизводить вирус.

Как правило, в результате такого заражения клетка теряет свои природные функции и умирает (апоптоз), но успевает реплицировать новые вирусы, которые инфицируют другие клетки. Таким образом развивается общая инфекция всего организма.

Существуют категории вирусных инфекций, которые вместо того, чтобы убить клетку-хозяина изменяют её характеристики и функции. И может случиться так, что при этом будет нарушен естественный процесс деления клетки и она превратится в раковую клетку.

Как происходит заражение вирусом

Заражение происходит, когда вирус получает возможность проникнуть в организм, преодолев его природные оборонительные барьеры. Попав в организм он размножаться либо в месте проникновения, либо, с помощью крови и/или лимфы, добирается до органа-мишени.

Очевидно, важную роль играет способ, с помощью которого происходит передача вирусов.

Наиболее распространенными являются:

• Поступление фекально-оральным путем;
• Попадание в дыхательные пути;
• Укусы насекомых и, следовательно, кожный путь;
• Через микроскопические повреждения слизистой оболочки аппарата половых органов мужчин и женщин;
• Через прямой контакт с кровью (применение использованных шприцев или предметов туалета);
• Вертикальная передача от матери к плоду через плаценту.

Как развивается вирусная инфекция

Развитие вирусной инфекции зависит от различных параметров, в частности:

• От характеристик вируса. Т.е. легкость, с которой он переходит от одного хозяина к другому, от того, насколько легко удается преодолеть защиту нового хозяина, от того, насколько успешно противостоит ему организм, и от того, сколько урона он может создать.
• От характеристик иммунной системы хозяина. В организме человека, кроме естественных физических барьеров (кожа, слизистые оболочки, желудочный сок и т.д.), существует иммунная система. Её задача – организации внутренней обороны и уничтожение потенциально опасных веществ, таких как вирусов.
• От условий окружающей среды, в которой живет хозяин. Есть определенные факторы, которые, очевидно, способствуют распространению и развитию инфекции. Примером тому являются природно-климатические условия.

После заражения, развивается реакция иммунной системы, что может привести к трем исходам:

• Белые кровяные клетки, в частности, лимфоциты определяют врага, нападают на него и, если это возможно, уничтожают вместе с инфицированными клетками.
• Вирусу удается преодолеть защитные силы организма и инфекция распространяется.
• Достигается состояние равновесия между вирусом и организмом, что приводит к хронической инфекции.

Если иммунной системе удается преодолеть инфекцию, то лимфоциты сохраняют память о нарушителя. Таким образом, если патоген в будущем вновь попытается вторгнуться в организм, то, опираясь на предыдущий опыт, иммунная система быстро ликвидирует угрозу.

Самые распространенные вирусные инфекции

Каждый вирус поражает, как правило, особый тип клеток, например, вирусы простуды проникают в клетки дыхательных путей, вирус бешенства и энцефалита заражают клетки центральной нервной системы. Ниже Вы найдете наиболее распространенные вирусные инфекции.

Они, конечно, встречаются наиболее часто и касаются носа и носоглотки, горла, верхних и нижних дыхательных путей.

Вирусы, которые наиболее часто влияют на дыхательный аппарат:

• Риновирусы ответственны за общую простуду, которая касается эпителия носа, горла и верхних дыхательных путей. Он передается через выделения из носа, и попадает в организм через рот, нос или глаза. Реже простуда распространяется с воздухом.
• Ортомиксовирус, в его разнообразных вариантах, несет ответственность за грипп. Вирусы гриппа бывают двух типов: A и B, и каждый вид имеет в себе много различных штаммов. Штамм вируса гриппа мутирует постоянно, каждый год приносит новый вирус, отличающийся от предыдущего. Грипп атакует верхние и нижние дыхательные пути, легкие и распространяется по воздушно-капельном путем при кашле и чихании.
• Аденовирусы отвечают фарингит и боль в горле.

Вирусные инфекции верхних дыхательных путей являются наиболее распространенными у взрослых, а у новорожденных и детей более часты вирусные инфекции нижних дыхательных путей, а также ларингит, который часто встречается у новорожденных, трахеит, бронхит и пневмония.

Заболеваний вирусного происхождения, которые влияют на кожу, существует большое множество, многие из них влияют в основном на детей, например, корь, ветряная оспа, краснуха, свинка, бородавки. В этой сфере особое значение имеет вирусы герпеса, к котором относится вирус ветряной оспы.

Известны 8 различных типов, пронумерованных от 1 до 8. Особенно частыми являются инфекции 2 типом вируса герпеса: вирус Эпштейна-Барр, который вызывает монокулеоз, и цитомегаловирус. Вирусы герпеса типа 8 вызывает рак у пациентов с ослабленным иммунитетом, больных СПИДом.

Некоторые из описанных вирусных инфекций очень опасны во время беременности (краснуха и цитомегаловирус), потому что они могут, с высокой долей вероятности, вызвать пороки развития плода и выкидышей.

Инфекции желудочно-кишечного тракта вызывают ротавирусы и вирус гепатита, норовирусы. Ротавирусы передаются через фекалии и чаще поражают детей и подростков, проявляются характерными желудочно-кишечными симптомами: тошнота, рвота, боли в животе и понос. Вирусы гепатита передаются через потребление загрязненных пищевых продуктов. Норовирусы передаются фекально-оральным путем, но также могут проникнуть через дыхательные пути и вызывают гриппоподобные синдромы с поражения желудочно-кишечного тракта, и, следовательно, диарею и рвоту.

К вируса, влияющим на репродуктивные органы мужчин и женщин, относятся вирус герпеса, вирус папилломы человека, вирус иммунодефицита человека.

Отдельного упоминания заслуживает печально известный ВИЧ, который вызывает синдром приобретенного иммунодефицита, что отражается в резком снижении эффективности иммунной системы.

Вирусные инфекции и раковые заболевания

Некоторые виды вирусов, как уже упоминалось, не убивают клетку-хозяина, а только изменяют её ДНК. Все это приводит к тому, что в будущем может нарушиться процесс репликации и образоваться опухоль.

Основные типы вирусов, которые могут вызвать развитие ракового заболевания:

• Вирус папилломы. Может привести к развитию рака шейки матки.
• Вирус HBV и HCV. Могут вызвать развитие рака печени.
• Вирус герпеса 8. Является причиной развития саркомы Капоши (рак кожи, очень редко) у больных СПИДом.
• Вирус Эпштейна-Барр (инфекционный мононуклеоз). Может вызвать лимфому Беркитта.

Как лечат вирусные инфекции

Лекарства, используемые для борьбы с вирусными инфекциями, называются просто противовирусными препаратами.

Они работают, блокируя процесс репликации вируса, ответственного за инфекцию. Но, по мере того, как вирус распространяется по клеткам организма, сфера действия этих препаратов ограничивается, поскольку структуры, в которых они эффективны, численно ограничены.

Кроме того, они отличаются высокой токсичностью для клеток организма. Все это приводит к тому, что противовирусные препараты очень трудно использовать. Ещё больше запутывает клубок способность вирусов приспосабливаться к действию препаратов.

Наиболее часто используют следующие противовирусные препараты:

• Ацикловир против герпеса;
• Цидофовир против цитомегаловируса;
• Интерферон альфа против гепатита B и C
• Амантадин против гриппа типа A
• Занамивир от гриппа типа A и B.

Поэтому лучшим лечением вирусных инфекций остается профилактика, которая основана на использовании вакцины. Но даже это оружие трудно использовать, учитывая быстроту мутации некоторых вирусов. Типичный пример – вирус гриппа, который мутирует так быстро, что каждый год происходит вспышка совершенно нового штамма, что вынуждает внедрять новый тип вакцины для борьбы с ним.

Абсолютно бесполезно принимать антибиотики при заболеваниях, вызванных вирусами. Антибиотики действуют на бактерии. Их нужно использовать только в особых случаях и по назначению врача, если он считает, что к вирусной инфекции присоединилась вторичная бактериальная инфекция.

Впервые мир столкнулся с коронавирусом — COVID-19 только в декабре прошлого года. Несмотря на большое число заболевших (на момент подготовки материала по всему миру известно о почти 189 тысячах случаев), медики все еще до конца не знают, что именно происходит в человеческом организме после заражения вирусом.

Важно помнить: у большинства заболевших (90% и более) болезнь протекает либо вовсе бессимптомно, либо с проявлениями, напоминающими при знаки ОРВИ или гриппа. По‑настоящему опасен вирус только для людей старшего возраста, а также тех, чей организм ослаблен хроническими заболеваниями. Вероятнее всего, большинство из тех, кто заразится коронавирусом, перенесут его легко. Но важно знать, как влияет вирус на наш организм и что происходит при заражении — в том числе и в самых серьезных случаях.

Нам известны основные симптомы — лихорадка, кашель, одышка, но они сопровождают многие другие вирусные заболевания, в том числе грипп. Мы собрали основные известные медицине факты о том, что делает коронавирус с нашим телом.

Как коронавирус вызывает инфекцию?

Вирус распространяется через микрочастицы влаги, попадающие в воздух при кашле или чихании. Частицы проникают в организм через слизистые оболочки рта, носа или глаз. Вирусные частицы почти мгновенно перемещаются в задние носовые проходы и в слизистые оболочки задней части горла, прикрепляясь к определенному рецептору в клетках.

Далее белок, прикрепленный к поверхности вируса, осыпается и оседает на клеточной мембране, что позволяет генетическому материалу вируса проникать в клетки человека.

Как этот процесс вызывает проблемы с дыханием?

У некоторых пациентов органы дыхания поражаются настолько сильно, что сами они уже не справляются с доставкой кислорода — в этом случае требуется аппарат ИВЛ. Однако в самых худших случаях может развиться острый респираторный дистресс-синдром, когда легкие наполняются таким количеством жидкости, что никакая поддержка дыхания не может помочь, и пациент умирает.

Что происходит, когда вирус попадает в легкие?

По словам доктора Шу-Юань Сяо, профессора патологии в Медицинской школе Чикагского университета, который тщательно изучал отчеты о пациентах с коронавирусом в Китае, вирус, кажется, начинается в периферических областях с обеих сторон легкого. Ему требуется некоторое время, чтобы достигнуть верхних дыхательных путей, трахеи и других центральных дыхательных путей — возможно, именно по этой причине в Ухане, где началась эпидемия коронавируса, многие из самых ранних случаев не были выявлены сразу.

Дело в том, что тот режим тестирования, который применялся в начале эпидемии, не всегда выявлял инфекцию в периферических легких, из-за чего некоторых людей с симптомами отправляли домой без лечения.

Недавнее исследование, проведенное группой, возглавляемой исследователями из Медицинской школы Икан на горе Синай, показало, что более половины из 121 пациента в Китае имели нормальные КТ на ранних стадиях заболевания.

Вирус поражает только легкие?

На сегодняшний день врачи уверены, что нет. Несмотря на то, что в основном вирус концентрируется в области легких, похоже, он также может поражать клетки желудочно-кишечного тракта, распространяясь через слизистые оболочки.

Это может быть причиной того, что у некоторых пациентов наблюдаются такие симптомы, как диарея или расстройство желудка. Кроме того, вирус может проникать в кровоток: частицы РНК коронавируса были обнаружены в образцах крови и кала пациентов, но неясно, как долго они могут сохраняться в крови и выделениях.

Некоторые врачи полагают, что вирус также может проникать в сердце, почки, печень и вызвать повреждение этих органов. Кроме того, из-за активной работы иммунной системы, возникающее в результате воспаление может привести к нарушению работы этих органов.

Распространение вируса гриппа является очень серьезной проблемой, потому что грипп представляет собой серьезную вирусную инфекцию, которая поражает людей независимо от пола и возраста. Это заболевание характеризуется тяжелым токсикозом, катаральными симптомами, насморком и кашлем.

Источник инфекции

Как правило, источником вируса является больной человек. Тем не менее, недавние исследования показали, что вирус гриппа может передаваться от животных к человеку.

Больной человек способен передавать вирус в течение восьми дней от начала заболевания. Люди больные гриппом, в основном опасны в первые два дня болезни. То есть те, кто покидает дом в эти дни, представляет наибольшую опасность для окружающих. Они посещают общественные места, пользуются общественным транспортом, тем самым способствуя быстрому распространению заболевания, особенно в крупных городах. Продолжая вести активный образ жизни, такие люди заражают большое число людей.

Распространение вируса

Есть несколько способов распространения вируса.

Воздушно-капельный является наиболее распространенным способом передачи вируса. Каждый день примерно 15 тыс. литров воздуха проходит через дыхательные пути человека. Содержащиеся микроорганизмы фильтруются и оседают на поверхности эпителиальных клеток. Вдыхаемый воздух опасен, если он содержит болезнетворные бактерии и вирусы.

Когда больной человек говорит, кашляет, чихает или просто дышит, слизистые оболочки его дыхательных путей выпускают в окружающую среду слюну, мокроту и слизь, содержащую патогенную микрофлору вирусы гриппа. Таким образом окружение носителя вируса подвергается повышенному риску заражения инфекцией, характеризуемого самой высокой концентрацией аэрозольных частиц в воздухе. Слизистая оболочка здорового человека уязвимое место для вируса гриппа. Вирусные частицы передаются через воздух от зараженного к здоровому человеку.

Концентрация вируса гриппа и его стойкость в первую очередь зависит от размера аэрозольных частиц. Эти цифры очень велики, когда человек чихает с открытым ртом. Если пациент чихает с закрытым ртом, количество вредных частиц уменьшается в 10-70 раз, и, соответственно, концентрация вируса гриппа в воздухе уменьшается.

Вирус гриппа может выживать в окружающей среде до трех недель. Таким образом, риск заражения через инфицированные предметы домашнего обихода достаточно высок. Вирус может передаваться через предметы домашнего обихода, постельное белье, посуду, игрушки, туалетные принадлежности. Следует знать, что нагревание до 50-60 ° С уничтожает вирус в течение нескольких минут, в то время как дезинфицирующие средства делают это мгновенно.

Как вирус прикрепляется к клетке

Вирусные частицы удерживаются на эпителии дыхательных путей. Они прикрепляются к эпителиальным клеткам посредством гемагглютинина. Фермент нейраминидазы разрушает слизистую оболочку клетки, и вирус проникает в клетку. Вирусный РНК проникает в ядро ​​клетки. В результате, жизненно важные функции клеток нарушаются и она начинают производить вирусные белки. Одновременно вирусный РНК воспроизводит вирусные частицы. Новый вирус высвобождается (одновременно происходит разрушение клеток), и он способен заражать другие клетки.

Попадая в кровь, вирус распространяется по всему телу. Заразный период начинается в конце инкубации и достигает своего максимума в течение 1-2 дней после начала заболевания. На 5-7 день болезни, концентрация вируса в выдыхаемом воздухе значительно снижается, а пациент практически безвреден для окружающих.

Особенности передачи

Капли распространяющиеся чихание и кашлем достаточно малы (от 0,5 до 5 мкм в диаметре). Каждый раз, когда вы чихаете, вы освобождаете до 40 тыс. капель. Тем не менее, даже одной капли может быть достаточно, чтобы подцепить инфекцию.

Время живучести вируса в воздухе зависит от влажности и ультрафиолетового излучения. Низкая влажность и недостаток солнечного света в зимнее время способствуют его выживанию.

Поскольку вирус гриппа может сохраняться вне организма, он также может быть передан через загрязненные поверхности, такие как денежные банкноты, дверные ручки, выключатели света и другие предметы домашнего обихода.

• В течение 1-2 дня на непористых поверхностях, таких как пластик или металл.
• В течение 15 минут на сухих тканях и бумаге.
• Только 5 минут на коже.
• Если вирус присутствует в слизи, он может выдержать более длительный период.

• Вирус птичьего гриппа может выжить при замораживании.

Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.

Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.

Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук

Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.

Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. М икробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.

Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.

Рецепты с летучей мышью

Тепло наших тел

По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.

Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.

Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.

Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.

История человечества насчитывает десятки тысяч кровавых войн, но самые страшные по потерям, пожалуй, — войны с паразитами. По некоторым данным, от чумы умерло больше людей, чем в результате всех войн, вместе взятых, — около 186 млн человек. От одной Юстиниановой чумы, первой зарегистрированной в истории, погибли 100 млн человек. Разработка защиты от биологической угрозы требует больших затрат, поэтому вакцины создаются только для тех вирусов, которые представляют реальную опасность. Более того, к некоторым вакцинам вирусы привыкают, становятся устойчивыми и меняют свою структуру, поэтому человечеству приходится постоянно быть начеку и придумывать что-то новое.

Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.

На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.

Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.

Как защититься от коронавируса? Узнайте здесь.

• 16113
• 9,3
• 2
• 4

Обратите внимание!

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Эволюция и происхождение вирусов

В 2007 году сотрудники биологического факультета МГУ Л. Нефедова и А. Ким описали, как мог появиться один из видов вирусов — ретровирусы. Они провели сравнительный анализ геномов дрозофилы D. melanogaster и ее эндосимбионта (микроорганизма, живущего внутри дрозофилы) — бактерии Wolbachia pipientis. Полученные данные показали, что эндогенные ретровирусы группы gypsy могли произойти от мобильных элементов генома — ретротранспозонов. Причиной этому стало появление у ретротранспозонов одного нового гена — env, — который и превратил их в вирусы. Этот ген позволяет вирусам передаваться горизонтально, от клетки к клетке и от носителя к носителю, чего ретротранспозоны делать не могли. Именно так, как показал анализ, ретровирус gypsy передался из генома дрозофилы ее симбионту — вольбахии [7]. Это открытие упомянуто здесь не случайно. Оно нам понадобится для того, чтобы понять, чем вызваны трудности борьбы с вирусами.

Из давних письменных источников, оставленных историком Фукидидом и знахарем Галеном, нам известно о первых вирусных эпидемиях, возникших в Древней Греции в 430 году до н.э. и в Риме в 166 году. Часть вирусологов предполагает, что в Риме могла произойти первая зафиксированная в источниках эпидемия оспы. Тогда от неизвестного смертоносного вируса по всей Римской империи погибло несколько миллионов человек [8]. И с того времени европейский континент уже регулярно подвергался опустошающим нашествиям всевозможных эпидемий — в первую очередь, чумы, холеры и натуральной оспы. Эпидемии внезапно приходили одна за другой вместе с перемещавшимися на дальние расстояния людьми и опустошали целые города. И так же внезапно прекращались, ничем не проявляя себя сотни лет.

Вирус натуральной оспы стал первым инфекционным носителем, который представлял действительную угрозу для человечества и от которого погибало большое количество людей. Свирепствовавшая в средние века оспа буквально выкашивала целые города, оставляя после себя огромные кладбища погибших. В 2007 году в журнале Национальной академии наук США (PNAS) вышла работа группы американских ученых — И. Дэймона и его коллег, — которым на основе геномного анализа удалось установить предположительное время возникновения вируса натуральной оспы: более 16 тысяч лет назад. Интересно, что в этой же статье ученые недоумевают по поводу своего открытия: как так случилось, что, несмотря на древний возраст вируса, эпидемии оспы не упоминаются в Библии, а также в книгах древних римлян и греков [9]?

Строение вирусов и иммунный ответ организма

Рисунок 1. Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский (1864–1920) (слева) и английский врач Эдвард Дженнер (справа).

Почти все известные науке вирусы имеют свою специфическую мишень в живом организме — определенный рецептор на поверхности клетки, к которому и прикрепляется вирус. Этот вирусный механизм и предопределяет, какие именно клетки пострадают от инфекции. К примеру, вирус полиомиелита может прикрепляться лишь к нейронам и потому поражает именно их, в то время как вирусы гепатита поражают только клетки печени. Некоторые вирусы — например, вирус гриппа А-типа и риновирус — прикрепляются к рецепторам гликофорин А и ICAM-1, которые характерны для нескольких видов клеток. Вирус иммунодефицита избирает в качестве мишеней целый ряд клеток: в первую очередь, клетки иммунной системы (Т-хелперы, макрофаги), а также эозинофилы, тимоциты, дендритные клетки, астроциты и другие, несущие на своей мембране специфический рецептор СD-4 и CXCR4-корецептор [13–15].

Одновременно с этим в организме реализуется еще один, молекулярный, защитный механизм: пораженные вирусом клетки начинают производить специальные белки — интерфероны, — о которых многие слышали в связи с гриппозной инфекцией. Существует три основных вида интерферонов. Синтез интерферона-альфа (ИФ-α) стимулируют лейкоциты. Он участвует в борьбе с вирусами и обладает противоопухолевым действием. Интерферон-бета (ИФ-β) производят клетки соединительной ткани, фибробласты. Он обладает таким же действием, как и ИФ-α, только с уклоном в противоопухолевый эффект. Интерферон-гамма (ИФ-γ) синтезируют Т-клетки (Т-хелперы и (СD8+) Т-лимфоциты), что придает ему свойства иммуномодулятора, усиливающего или ослабляющего иммунитет. Как именно интерфероны борются с вирусами? Они могут, в частности, блокировать работу чужеродных нуклеиновых кислот, не давая вирусу возможности реплицироваться (размножаться).

Причины поражений в борьбе с ВИЧ

Тем не менее нельзя сказать, что ничего не делается в борьбе с ВИЧ и нет никаких подвижек в этом вопросе. Сегодня уже определены перспективные направления в исследованиях, главные из которых: использование антисмысловых молекул (антисмысловых РНК), РНК-интерференция, аптамерная и химерная технологии [12]. Но пока эти антивирусные методы — дело научных институтов, а не широкой клинической практики*. И потому более миллиона человек, по официальным данным ВОЗ, погибают ежегодно от причин, связанных с ВИЧ и СПИДом.

Рисунок 5. Схема развития феномена ADE при вирусных инфекциях. а — Взаимодействие между антителом и рецептором FcR на поверхности макрофага. б — Фрагмент С3 комплемента (компонент комплемента, после присоединения которого весь этот комплекс приобретает способность прилипать к различным частицам и клеткам) и рецептор комплемента (complement receptor, CR) способствуют присоединению вируса к клетке. в — Белки комплемента С1q и С1qR способствуют присоединению вируса к клетке (в составе молекулы C1q имеется рецептор для связывания с Fc-фрагментом молекулы антитела). г — Антитела взаимодействуют с рецептор-связывающим сайтом вирусного белка и индуцируют его конформационные изменения, облегчающие слияние вируса с мембраной. д — Вирусы, получившие возможность реплицироваться в данной клетке посредством ADE, супрессируют противовирусные ответы со стороны антивирусных генов клетки. Рисунок с сайта supotnitskiy.ru.

Подобный вирусный механизм характерен не только для ВИЧ. Он описан и при инфицировании некоторыми другими опасными вирусами: такими, как вирусы Денге и Эбола. Но при ВИЧ антителозависимое усиление инфекции сопровождается еще несколькими факторами, делая его опасным и почти неуязвимым. Так, в 1991 году американские клеточные биологи из Мэриленда (Дж. Гудсмит с коллегами), изучая иммунный ответ на ВИЧ-вакцину, обнаружили так называемый феномен антигенного импринтинга [23]. Он был описан еще в далеком 1953 году при изучении вируса гриппа. Оказалось, что иммунная система запоминает самый первый вариант вируса ВИЧ и вырабатывает к нему специфические антитела. Когда вирус видоизменяется в результате точечных мутаций, а это происходит часто и быстро, иммунная система почему-то не реагирует на эти изменения, продолжая производить антитела к самому первому варианту вируса. Именно этот феномен, как считает ряд ученых, стоит препятствием перед созданием эффективной вакцины против ВИЧ.

Открытие биологов из МГУ — Нефёдовой и Кима, — о котором упоминалось в самом начале, также говорит в пользу этой, эволюционной, версии.

Сегодня не только ВИЧ представляет опасность для человечества, хотя он, конечно, самый главный наш вирусный враг. Так сложилось, что СМИ уделяют внимание, в основном, молниеносным инфекциям, вроде атипичной пневмонии или МЕRS, которыми быстро заражается сравнительно большое количество людей (и немало гибнет). Из-за этого в тени остаются медленно текущие инфекции, которые сегодня гораздо опаснее и коварнее коронавирусов* и даже вируса Эбола. К примеру, мало кто знает о мировой эпидемии гепатита С, вирус которого был открыт в 1989 году**. А ведь по всему миру сейчас насчитывается 150 млн человек — носителей вируса гепатита С! И, по данным ВОЗ, каждый год от этой инфекции умирает 350-500 тысяч человек [33]. Для сравнения — от лихорадки Эбола в 2014-2015 гг. (на состояние по июнь 2015 г.) погибли 11 184 человека [34].

* — Коронавирусы — РНК-содержащие вирусы, поверхность которых покрыта булавовидными отростками, придающими им форму короны. Коронавирусы поражают альвеолярный эпителий (выстилку легочных альвеол), повышая проницаемость клеток, что приводит к нарушению водно-электролитного баланса и развитию пневмонии.

Рисунок 8. Электронная микрофотография воссозданного вируса H1N1, вызвавшего эпидемию в 1918 г. Рисунок с сайта phil.cdc.gov.

Почему же вдруг сложилась такая ситуация, что буквально каждый год появляются новые, всё более опасные формы вирусов? По мнению ученых, главные причины — это сомкнутость популяции, когда происходит тесный контакт людей при их большом количестве, и снижение иммунитета вследствие загрязнения среды обитания и стрессов. Научный и технический прогресс создал такие возможности и средства передвижения, что носитель опасной инфекции уже через несколько суток может добраться с одного континента на другой, преодолев тысячи километров.