|
|
Предисловие
Перед вами книга, посвященная истории зарождения и бурного развития нового направления в инфектологии – учения о так называемых медленных инфекциях, которому суждено было сыграть выдающуюся роль в науке о возбудителях инфекционных заболеваний. Для медленных инфекций характерны многолетний инкубационный период, длительное течение, своеобразие поражения органов и тканей и обязательный смертельный исход.
Продолжительные исследования медленных инфекций принесли результаты. Так, удалось установить, что их возбудителями могут быть давно известные вирусы, вызывающие острые лихорадочные заболевания. В то же время возбудители ряда медленных инфекций способны скрытно существовать в организме животного или человека всю его жизнь, никак себя не обнаруживая и не нанося никакого вреда.
Более того, исследования медленных инфекций, начатые в середине XX века в рамках науки о вирусах – вирусологии, спустя 30 лет позволили открыть совершенно новый класс возбудителей этих болезней человека и животных – так называемый инфекционный прионный белок.
За последние годы в данной области накоплен большой и интересный материал – открыты новые медленные инфекции человека и животных, изучены причины и механизмы развития ряда ранее известных подобных заболеваний, пополнены знания о распространении медленных инфекций на земном шаре и, что самое главное, разработаны меры предупреждения некоторых из этих смертельно опасных заболеваний.
Особый интерес в книге вызывает раздел, посвященный проблемам старения. Казалось бы, что может быть общего между ними и исследованиями в области инфектологии… Однако, как это уже неоднократно случалось в процессе научного поиска, исследователь обнаруживает феномены, выходящие за рамки данного изыскания, тем самым открывая двери в еще непознанное. Также и автор данной книги мастерски выстраивает цепочку, ведущую от проблемы прионных болезней к вопросам старения и смерти, результатом чего является открытие фактора старения млекопитающих, в том числе и человека.
В книге действуют конкретные исторические лица, а события происходят в обстановке, которую никто ранее не описывал столь профессионально в научно-популярной литературе. Именно поэтому книга представляет интерес не только для широкого круга читателей, но и для специалистов разного профиля – вирусологов, микробиологов, эпидемиологов, инфекционистов, невропатологов, педиатров и даже геронтологов.
Автором книги – известным специалистом в области медленных инфекций профессором В. А. Зуевым – открыта одна из медленных инфекций человека и животных – гриппозная. Его перу принадлежит ряд монографий на эту тему. В. А. Зуев был непосредственным участником некоторых до сих пор нигде, кроме этой книги, не описанных событий. А потому, в связи с ее документальностью, книга читается на одном дыхании.
Москва, 2012 Д. К. ЛЬВОВ,директор НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского Минздравсоцразвития РФ, академик РАМНГлава первая. Грозные встречи
В Древнем Риме было несколько храмов, посвященных Янусу – божеству всех начал. Самый известный из них располагался на Форуме. В дни мира его ворота были всегда закрыты и открывались только при объявлении войны.
По календарю Юлия Цезаря месяц, посвященный Янусу (Januarius), начинает год. Янус изображается с двумя лицами: одно обращено в прошлое, другое – в будущее. Выражение «двуликий Янус» подразумевает одновременное существование у кого-либо двух противоположных качеств – добра и зла.
На некоторых этрусских изображениях у Януса четыре лица…
«Вирус» по-латыни «яд»
…Город гудел, как растревоженный улей. Толпы людей, теснившихся на улицах, с искаженными безумным страхом лицами, толкаясь и крича, стремились как можно скорее покинуть городские стены. Казалось, разум оставил этих людей и его место занял беспредельный страх. Страх смерти!
Чаще других повторялось слово «оспа». Болезнь не знала жалости: старые и малые, богатые и бедные – все становились ее жертвами, а заболев, многие умирали, покрывшись черными корками запекшейся крови…
Черная оспа! Эпидемии этой страшной болезни охватывали на протяжении веков сначала страны Азии, а затем Европы и Америки. Особое распространение оспа получила в XVI–XVIII веках. Опустошенные города Перу, 3,5 миллиона погибших от оспы в Мексике, 60 миллионов больных в Европе, наполовину вымершее население в Сибири – таковы масштабы жертв этой болезни за одно лишь XVIII столетие.
В те времена из каждых четырех слепых трое теряли зрение в результате перенесенной оспы. Что говорить о достаточно давних временах, когда в 20-е годы XX века в нашей стране развивались тяжелейшие эпидемии оспы, охватывавшие до 200 тысяч человек в год.
А кто не слышал об «испанке»? В начале 1918 года в истощенной войной французской армии вспыхнула эпидемия гриппа, быстро распространившаяся по всей Франции. С мая грипп уже свирепствовал в Испании, поразив несколько миллионов людей. В одном лишь Мадриде в короткое время заболело более 200 тысяч человек. Болезнь быстро распространялась и вскоре попала в Россию под названием испанская болезнь (испанка). В 1919–1920 годах болезнь протекала в особо тяжелой форме и сопровождалась небывало высокой смертностью, кое-где достигавшей 30 %. В результате этой пандемии[1] гриппа в мире погибло около 20 миллионов человек – гораздо больше, чем на полях сражений Первой мировой войны.
1801 год. Первый консул Франции Наполеон Бонапарт получает известие о поражении своих войск на острове Гаити. Высадившиеся на остров завоеватели легко одержали победу над плохо вооруженными туземцами; однако вскоре среди французских солдат началась повальная тяжелая болезнь, сопровождавшаяся высокой температурой, сильными головными болями и болями в спине, рвотой с кровью (черная рвота), бредом. Из-за высокой смертности французы потеряли большую часть войска. Туземцы воспользовались этим обстоятельством и в результате внезапного нападения полностью разгромили захватчиков.
Так свое первое военное поражение великий полководец потерпел благодаря вмешательству… вируса желтой лихорадки. Того самого вируса, из-за которого Западную Африку, где желтая лихорадка особенно распространена, стали называть «могилой для европейцев».
Между тем быстрое развитие торговли способствовало занесению желтой лихорадки в Европу, в частности в Испанию и Португалию. Так, в 1857 году в Лисабоне в течение короткой эпидемии умерло б тысяч человек. Но самые крупные эпидемии желтой лихорадки вспыхивали в Западном полушарии: только в долине реки Миссисипи болезнь унесла 13 тысяч человек и надолго полностью парализовала деловую жизнь в этом районе.
В 1879 году в Центральной Америке французский инженер-предприниматель Фердинанд Лессепс приступает к строительству Панамского канала, который должен соединить Атлантический и Тихий океаны. Инженер не новичок в подобных предприятиях, у него за плечами опыт руководства строительством Суэцкого канала. Однако всеми уважаемый Лессепс (кстати сказать, иностранный почетный член Петербургской академии наук), начав строительство, терпит неудачу из-за повального заболевания рабочих желтой лихорадкой. Как известно, Панамский канал все же удалось построить, но только после того, как американским эпидемиологом Горгасом были организованы мероприятия, направленные на истребление смертоносных комаров – переносчиков вируса желтой лихорадки.
Дети очень восприимчивы к вирусу кори. Это, однако, не означает, что он не опасен для взрослых. Напротив, дети, как правило, легче переносят это заболевание, в то время как у взрослых корь отличается тяжелым течением и часто сопровождается различными осложнениями (энцефалиты, воспаление среднего уха и пр.).
Во всех учебниках эпидемиологии (науки, изучающей массовые заболевания среди людей) описана знаменитая эпидемия кори на Фарерских островах, когда в 1846 году туда был занесен вызывающий ее вирус. Так как до этого на островах не было кори в течение 65 лет, то, естественно, из 8-тысячного населения заболели более б тысяч – все, кроме тех, кто перенес это заболевание в 1781 году. На острове Гренландия в 1951 году и на Аляске в 1952-м практически все коренное население заболело корью в результате приезда в эти места лишь по одному больному человеку.
4 февраля 1945 года в Ялте открывалась Конференция глав государств антигитлеровской коалиции. В одной из машин к зданию Ливадийского дворца подъезжает президент Соединенных Штатов Америки. Но президент не выходит из машины – его выносят, потому что он, Франклин Делано Рузвельт, переболел полиомиелитом. И подобная болезнь не была редкостью. 3500 лет назад полиомиелит (детский паралич) был нередок в Древнем Египте. Печать перенесенных страданий обнаруживается на костях мумий детей фараонов, а также на костях жрецов Древней Сирии.
Но вот уже в середине XX столетия заболеваемость полиомиелитом быстро растет в странах Европы и Америки, и особенно в США, где в 1956 году было официально зарегистрировано свыше 300 тысяч только лишь инвалидов после перенесенного полиомиелита. В те годы полиомиелит был назван в Соединенных Штатах «национальным бедствием № 1». И когда в результате многолетних усилий большой армии вирусологов был наконец достигнут решающий успех – создана полиомиелитная вакцина, фабрики и заводы США своими сиренами известили мир о победе над этим тяжелым заболеванием.
А теперь приглядитесь повнимательнее! Странно ведут себя вирусы, не правда ли? Нескончаемой чередою проходят они по сцене естественной истории, сменяя эпидемии одних заболеваний эпидемиями других.
Однако, переворачивая страницы истории вирусных болезней, нетрудно заметить, что наряду с массовыми вирусными заболеваниями, примеры которых мы только что рассматривали, существуют вирусные болезни, не охватывающие сразу население целого города или района, но тем не менее по своим последствиям несущие прямую угрозу здоровью, а то и жизни людей.
«Нет болезни мучительнее и ужаснее, – писал А. П. Чехов, – чем водобоязнь. Когда впервые мне довелось увидеть бешеного человека, я дней пять ходил как шальной».
«Страдающий от жажды больной просит пить. Когда ему подают воду и он пытается взять ее в рот, разыгрывается приступ водобоязни. Вдруг он резко отталкивает или отбрасывает от себя кружку с водой или выбивает ее из рук того, кто хочет ему помочь. Руки вытягиваются вперед и дрожат, голова и туловище отклоняются назад, шея напрягается, лицо искажается и выражает сильное страдание и страх, цвет лица делается цианотичным (синюшным), широко раскрытые глаза устремляются в одну точку, глазное яблоко выпучено, зрачки расширены, на лице заметны судорожные сокращения мышц. В это время спазматически сокращены и дыхательные мышцы, это затрудняет дыхание, вдох сильно затруднен, сопровождается своеобразным свистом или храпом, выдох поверхностный и незаметный. В редких случаях спазмы мышц гортани делаются постоянными, и тогда наблюдается чрезвычайно тяжелое прерывистое дыхание. Через несколько секунд спазмы мышц исчезают, дыхание восстанавливается, больной жалуется на то, что не хватает воздуха, не может глотать». Так описал картину приступа бешенства у больного человека известный рабиолог (тот, кто занимается проблемами этой болезни) М. А. Селимов.
Приступ бешенства может иногда начаться уже при виде воды или от звука льющейся воды, а также от попадания потока воздуха (особенно холодного), под воздействием яркого света или даже громкого звука. Психика больных возбуждена и между приступами, о чем свидетельствуют их многоречивость, суетливость и даже резкость в движениях – вскакивание с постели, беготня по палате, крики, стук в дверь. Возбуждение может носить и агрессивный характер – буйство, иногда больные, приобретая необыкновенную силу, выламывают ножки металлических кроватей, срывают со стен батареи отопления. Наступающий затем период параличей связан с нарушением деятельности коры головного мозга и подкорковых областей. Для него характерно выраженное снижение двигательной и чувствительной функций. Резко исхудавший больной лежит неподвижно, его лицо покрывают крупные капли пота, черты лица заострены. Судороги исчезают, и больной может глотать, пить, что создает ложное впечатление наступившего улучшения. Это «зловещее успокоение» – грозный предвестник приближающейся смерти. Действительно, наступающий вскоре упадок сердечной деятельности сопровождается помрачением сознания, и больной погибает в результате паралича сердца.
После перечисления даже этих немногих примеров нужно ли удивляться тому, что первая половина прошлого столетия была посвящена пристальному изучению вирусов – возбудителей острых лихорадочных заболеваний, разработке методов борьбы с этими заболеваниями и особенно методов их предупреждения.
Открытия вирусов «сыпались», как из рога изобилия.
Дмитрий Иосифович Ивановский
В 1892 году русским ботаником и микробиологом Дмитрием Иосифовичем Ивановским (см. фото) был открыт вирус табачной мозаики, этот год считается годом рождения вирусологии как науки;
1898 год – открыт вирус ящура;
1901 год – вирус желтой лихорадки;
1907 год – вирус натуральной оспы;
1909 год – вирус полиомиелита, вирус москитной лихорадки;
1911 год – вирус саркомы Рауса;
1912 год – вирус герпеса;
1926 год – вирус везикулярного стоматита;
1929 год – вирус шотландского энцефалита овец;
1930 год – вирус лихорадки Рифт-Валли, вирус западного энцефалита лошадей;
1931 год – вирус гриппа свиней;
1933 год – вирус гриппа человека, вирус восточного энцефалита лошадей, вирус энцефалита Сент-Луис;
1934 год – вирус японского энцефалита, вирус паротита;
1936 год – вирус рака молочных желез мышей;
1937 год – вирус клещевого энцефалита, вирус лихорадки Западного Нила;
1938 год – вирус венесуэльского энцефалита лошадей;
1941 год – вирус лихорадки Бвамба;
1942 год – вирус леса Семлики;
1943 год – вирус лихорадки Буньямвера, вирус калифорнийского энцефалита;
1944 год – вирусы лихорадки Денге 1 и 2, вирус лихорадки Ильеус;
1945 год – вирус крымской геморрагической лихорадки;
1947 год – вирус омской геморрагической лихорадки, вирус лихорадки Зика;
1948 год – вирусы Коксаки.
Вот почему первая половина прошлого столетия тогда представлялась «эрой великих вирусологических открытий»!
А вторая половина того же столетия? Она оказалась еще более «урожайной» на открытие новых вирусов – возбудителей острых лихорадочных заболеваний. Судите сами:
1951 год – открытие вирусов лейкоза мышей, вирусов ECHO, вируса энцефалита долины Муррея;
1952 год – вирус лихорадки Синдбис;
1953 год – аденовирусы, вирус бородавок человека;
1954 год – вирус краснухи, вирус кори, вирус лихорадки Бханджа, вирус лихорадки Майро, вирус лихорадки Мукамбо;
1956 год – вирусы парагриппа, вирус цитомегалии, респираторно-синцитиальный вирус, вирусы лихорадки Денге 3 и 4, вирус лихорадки Буссуквара, вирус лихорадки Илеша, вирус лихорадки Чукунгунья;
1957 год – вирус полиомы, вирус болезни леса Киасанур;
1958 год – вирус оспы обезьян, вирус энцефалита Повассан;
1959 год – вирус аргентинской геморрагической лихорадки, вирус лихорадки О'Ньенг-Ньенг, вирус лихорадки Гермистон;
1960 год – риновирусы;
1961 год – вирус Дхори;
1963 год – вирус боливийской геморрагической лихорадки, вирус лихорадки Эдж-Хилл, вирус лихорадки Росс-Ривер;
1964 год – вирус гепатита В;
1965 год – коронавирусы, вирус лихорадки Чандипура, вирус лихорадки Татагине;
1967 год – вирус геморрагической лихорадки Марбург, вирус лихорадки Кваранфил;
1969 год – вирус лихорадки Ласса;
1971 год – полиомавирусы, вирус лихорадки Тамды;
1972 год – вирус лихорадки Карши;
1973 год – ротавирусы, вирус гепатита А, вирус лихорадки долины Сырдарьи;
1974 год – парвовирусы, вирус лихорадки леса Барма;
1976 год – вирус геморрагической лихорадки с почечным синдромом, вирус геморрагической лихорадки Эбола;
1977 год – вирус гепатита дельта (D), вирус гепатита TTV;
1983 год – вирус иммунодефицита человека 1 (ВИЧ-1), вирус гепатита Е;
1985 год – вирус иммунодефицита человека 2 (ВИЧ-2);
1986 год – вирус герпеса человека б-го типа;
1987 год – вирус лихорадки Банна;
1988 год – вирус лихорадки Батаи, вирус лихорадки Кокобера;
1989 год – вирус гепатита С;
1990 год – вирус лихорадки Иссык-Куль;
1992 год – мимивирус;
1993 год – вирус гепатита G;
1994 год – астровирусы, вирус герпеса человека 8-го типа, вирус гепатита F, вирус кардиопульмонарного синдрома;
1995 год – вирус геморрагической лихорадки Алхурма; 1999 год – вирус гепатита Sen;
2001 год – метапневмовирус; 2004 год – парэховирус человека 3; 2008 год – мамавирус; 2011 год – мегавирус чилензис.
Поистине, дорогой читатель, можно без преувеличения утверждать, что и мы с вами живем в эру великих вирусологических открытий! Приведенный здесь далеко не полный «поток» открытий будет выглядеть еще внушительнее, если к известным сегодня 1950 вирусам человека и животных добавить немалый перечень уже открытых вирусов растений (более 300), насекомых и бактерий.
Сегодня, в XXI веке, благодаря разнообразным приемам исследования, включающим электронную микроскопию, иммунологические, молекулярно-биологические, молекулярно-генетические методы анализа структуры и функции вирусов, мы можем не только достаточно ясно представить себе, как организована вирусная частица (об этом далее), но и понять, какое место в природе занимают вирусы, образующие целое царство.
Виктор Михайлович Жданов
Дмитрий Константинович Львов
Вот какую характеристику вирусам дали ведущие отечественные вирусологи академики В. М. Жданов и Д. К. Львов (см. фото):
«Вирусы (Virae) являются строгими внутриклеточными паразитами на генетическом уровне, широко распространенными среди царств животных (позвоночных и беспозвоночных), растений, простейших, водорослей, грибов, бактерий, архей. У вирусов нет обмена веществ, поступление энергии происходит за счет обмена веществ клетки-хозяина. Несмотря на мелкие размеры (20-400 нм[2]), вирусы являются полноценными организмами, обладая наследственностью в процессе воспроизведения себе подобных, изменчивостью (генотипической и фенотипической) в результате нуклеотидных замен в геноме под влиянием среды обитания, прямым или опосредованным через организм хозяина»[3].
Иногда полезно уезжать в отпуск
Стремление ученых как можно скорее обнаружить и выделить вирус при любом неизвестном и особенно тяжелом заболевании вполне понятно и оправданно, так как первый шаг в борьбе с бедой – это выяснение ее причины. Но, как известно, добро и зло зачастую неразлучны… И вирусы – эти страшные убийцы – оказали человечеству неоценимую услугу в борьбе сначала с вирусными же, а затем и с другими (например, бактериальными) инфекционными заболеваниями.
А история эта очень и очень старая. Еще 3500 лет назад в Древнем Китае было подмечено, что люди, перенесшие легкую форму оспы, в дальнейшем никогда больше ею не заболевали. Страшась тяжелой формы этой болезни, которая не только несла с собой неминуемое обезображивание лица, но нередко и смерть, люди стремились намеренно заразить детей легкой формой оспы. Для этого на малышей надевали рубашки больных людей, у которых оспа протекала в легкой форме, в нос вдували подсушенные и измельченные корочки с кожи оспенных больных; наконец, оспу «покупали» – ребенка с крепко зажатой в руке монеткой вели к больному, взамен ребенок получал несколько корочек с оспенных пустул (пузырьков, наполненных гноем), которые по дороге домой должен был крепко сжимать в той же руке.
Этот метод предупреждения оспы (или, по крайней мере, развития ее тяжелой формы), известный под названием вариоляция, не получил широкого распространения. Сохранялась большая опасность заболевания тяжелой формой оспы, и смертность среди привитых таким образом нередко достигала 10 %. При использовании метода вариоляции очень трудно было дозировать заразный материал, получаемый от больного, а потому подобная процедура иногда приводила к развитию опасных очагов оспы. Проблема предохранения от оспы была успешно решена лишь в конце XVIII века. Английский врач Эдвард Дженнер (см. фото) обратил внимание на то, что некоторые доярки никогда не болеют оспой.
Заинтересовавшись причиной этого непонятного и потому удивительного явления, Э. Дженнер установил, что не болеют именно те из доярок, которые предварительно перенесли легкое заболевание – коровью оспу, или, как ее называли, «вакцину» (от греческого слова vacca – «корова»).
Будучи глубоко убежденным в правильности своих догадок, Э. Дженнер в 1796 году отваживается на небывало рискованный эксперимент: он берет у доярки, больной коровьей оспой, содержимое пустулы и публично прививает его на кожу плеча здоровому восьмилетнему мальчику Джемсу Фиппсу. На месте прививки образовалось лишь несколько пузырьков. Через полтора месяца Э. Дженнер ввел Фиппсу гнойное содержимое кожного пузырька от больного натуральной оспой. И мальчик не заболел! Э. Дженнер повторил заражение – результат был тот же.
Эдвард Дженнер
В 1798 году Э. Дженнер публикует результаты своих 25-летних наблюдений случаев коровьей оспы у людей, приобретших благодаря этому невосприимчивость и к натуральной оспе. Его работа получает достойную оценку: через два года Э. Дженнер был представлен английскому королю, еще через год в его честь чеканят медаль; в 1802 году парламент от имени народа награждает Э. Дженнера 10 000 фунтов стерлингов, а русская императрица присылает ему бриллиантовое кольцо с благодарственным рескриптом. Лондон избирает Э. Дженнера почетным гражданином, диплом ему преподносят в ящике, осыпанном бриллиантами.
Так в 1798 году была впервые доказана возможность надежного предупреждения оспы с помощью вакцинации, а с 1840 года вакцину для прививок начали получать путем заражения телят.
Вакцина против оспы оказалась первой противовирусной вакциной и по сути представляла собой живой вирус с резко ослабленной болезнетворной способностью.
Отдавая дань титаническому труду Э. Дженнера, восхищаясь его наблюдательностью и прозорливостью, справедливости ради следует признать, что создание оспенной вакцины еще не означало создания учения о предохранительных прививках. Но труд Э. Дженнера, бесспорно, заложил первый камень в фундамент этого учения.
Прошло почти 100 лет после открытия Э. Дженнера, и в Париже Луи Пастер (см. фото) приготовил и успешно испытал вакцину против бешенства. Этот препарат содержал живой вирус бешенства, который в результате его многократных перевивок через мозг кроликов (т. е. многократных внутримозговых введений препарата, взятого от первого кролика, второму, от него – третьему и т. д.) утратил способность вызывать бешенство у человека.
Луи Пастер
Именно французский микробиолог и химик Луи Пастер создает знаменитое учение о предохранительных прививках, которое послужило тогда и является до сих пор основой для исследований в этом направлении.
Сегодня здравоохранение располагает мощным арсеналом средств для предупреждения (профилактики) тяжелых вирусных заболеваний, и многие из этих средств знакомы нам с раннего детства: вакцины против кори, краснухи, полиомиелита, паротита, гриппа. Наряду с перечисленными созданы и применяются в особых случаях вакцины против бешенства, желтой лихорадки, лихорадки Денге, клещевого и японского энцефалита, герпеса и др.
А все началось с одной неудачи…
Той весной Л. Пастер много работал с возбудителями куриной холеры, введение которых вызывало у кур смертельное заболевание. Но вот наступило лето. Работа приостановлена, и Л. Пастер с семьей уезжает отдыхать. Вернувшись осенью в лабораторию, ученый обнаруживает забытую им в термостате пробирку с бактериями, вызывающими куриную холеру. Он ввел их птицам, и странное дело – куры остались живы. Что же произошло с возбудителями, они «ослабли»?
Тем же птицам, которые сначала получили «ослабленные» микроорганизмы, Л. Пастер попробовал ввести «свежие» возбудители куриной холеры. Подопытные птицы не только не умирали, но даже не заболевали, при том, что в случае введения только «свежих» микроорганизмов все птицы погибали от холеры.
Ослабленные микроорганизмы – вот путь создания предохранительных прививок! И на Международном медицинском конгрессе в Лондоне, состоявшемся в 1881 году, Л. Пастер заявил следующее: «Не встречаемся ли мы здесь с общим законом, который применим ко всем вирусам? Мы вправе рассчитывать открыть этим путем вакцины против всех заразных болезней…»
Гениальное предвидение ученого уже вскоре было подтверждено жизнью. Несомненно, идеи Э. Дженнера сыграли немалую роль в создании Л. Пастером учения о предохранительных прививках. Ведь и само название препаратов для предохранительных прививок – «вакцины» – введено Л. Пастером в честь Э. Дженнера: «Я придал слову „вакцинация” более широкий смысл, чем это делалось до сих пор. Надеюсь, что наука сохранит это название в знак уважения к заслугам и огромным благодеяниям, которые оказал человечеству один из самых великих людей Англии – Дженнер. Какое удовольствие доставляет мне возможность почтить это бессмертное имя…»
С тех пор прошло много лет, но все препараты микроорганизмов (вирусов, бактерий или других возбудителей), представляющие собой живые ослабленные или убитые микроорганизмы, а также их фрагменты, служащие для предупреждения различных инфекционных заболеваний, называют вакцинами, тем самым увековечив историю блестящей победы человеческого разума над тяжелейшим инфекционным заболеванием – натуральной оспой.
Итак, с тех самых времен в борьбе с вирусными заболеваниями ученые прежде всего стремятся обнаружить и выделить возбудителя заболевания. А изучив его свойства, приступают к изготовлению вакцины.
Однако неверно считать, что грозный лик вирусных заболеваний полностью утратил свои черты после открытий Дженнера и Пастера. Так, к примеру, всего чуть более 50 лет тому назад в Москве произошла вспышка очень и очень опасной болезни… Но обо всем по порядку.
Ясным ноябрьским утром 1959 года автор этих строк в прекрасном настроении приехал на работу в Московский научно-исследовательский институт вакцин и сывороток (НИИВС) им. И. И. Мечникова. Молодой кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник отправлялся в первую в своей жизни научную командировку в Ленинград. И как же велико было мое разочарование, когда заведующая отделом вирусов профессор С. С. Маренникова (см. фото) сообщила, что командировка отменяется в связи с чрезвычайными обстоятельствами. Мало того, она попросила приготовиться к приезду в лабораторию академика М. А. Морозова (см. фото) – главного специалиста в стране по вопросам оспы и оспопрививания.
Как оказалось, несколько дней назад в Боткинскую больницу поступил художник А. А. Кокорекин, только что вернувшийся из Индии. Художник был свидетелем похорон брамина, умершего от оспы. Он даже протянул руку через костер, которым индусы обычно обкладывают место, где жил погибший от оспы, и потрогал понравившуюся ему удивительно красивую ткань, покрывавшую часть вещей брамина.
Михаил Акимович Морозов
Уже в самолете по дороге в Москву А. А. Кокорекин почувствовал недомогание, у него разболелась голова, поднялась температура, он кашлял – и по приезде обратился в Боткинскую больницу. Молодая ординатор приемного покоя больницы, узнав, откуда приехал больной, поставила диагноз «натуральная оспа». Маститый профессор высмеял неопытного специалиста и изменил диагноз на «грипп». Ну конечно, грипп, а как же иначе? На дворе зима, сезон гриппа, в больнице уже развернуто специальное отделение для гриппозных больных, и поступившего художника поместили… именно к ним в палату. А Кокорекину становилось все хуже и хуже. В это время начинают заболевать работники больницы: регистратор, принимавшая художника; врач-отоларинголог, консультировавший его; врачи и сестры того же отделения; сантехник, проходивший по коридору, и, конечно же, больные, которые находились с Кокорекиным в одной палате.
В конце концов художник умирает. Кожные поражения погибшего были покрыты черной коркой. На вскрытии – картина, не характерная для гриппа и его осложнений… Так что же это? Предположения высказывались самые невероятные. Кто-то даже предложил поставить диагноз «чума под вопросом». (И это в Москве!!!) И тогда были сделаны мазки из гнойного содержимого кожных поражений заболевшего работника больницы доктора Т., которые были доставлены в оспенную лабораторию Московского НИИВС им. И. И. Мечникова, единственную, в которой разрешалась работа с вирусом натуральной оспы. Руководила лабораторией С. С. Маренникова. А тем временем я судорожно готовился к приезду известного академика: расчехлил микроскоп, установил свет, приготовил бумагу и ручку и даже (на всякий случай) вскипятил чайник.
Сдвинув седые брови, академик М. А. Морозов прильнул к окуляру микроскопа и через некоторое время проворчал: «Молодой человек! Садитесь писать докладную министру здравоохранения СССР». Нетвердой рукой я вывел под диктовку академика: «В препаратах больного Т. обнаружены тельца Пашена».
Да-да! Тельца Пашена – это и есть частицы вируса оспы. В связи с тем, что частицы эти достаточно крупные, много лет назад немецкий бактериолог Е. Пашен предложил способ их окрашивания для последующего рассматривания в обычный световой микроскоп.
Значит, в Москве НАТУРАЛЬНАЯ ОСПА!!!
Светлана Сергеевна Маренникова
С невиданной оперативностью был создан штаб по борьбе с оспой. Лаборатории С. С. Маренниковой поручили диагностику всех случаев имеющихся и вновь возникающих заболеваний. А это означало ежедневный забор материала от больных людей и его анализ, а кроме того, и анализ материалов, поступающих от жителей города (вплоть до выезда в посольства), многим из которых стало казаться, что у них начинается оспа (ведь у страха глаза велики!).
В первый же день на вопрос: «Кто поедет в Боткинскую брать материал от больных?» – полный энтузиазма, я, не колеблясь, предложил свою кандидатуру и вскоре в автомобиле «ЗИМ» главного врача больницы торжественно въехал на территорию больницы.
Процедура оказалась не такой романтичной, как мне по наивности представлялось: раздевание донага, душ, надевание больничного белья, двух медицинских халатов (один на другой), медицинской шапочки, двух пар резиновых перчаток и марлевой маски с колоссальным комом ваты. Проблема возникла с резиновыми сапогами: у меня 45-й, а мне предложили на выбор 42-й или 43-й, но… оба правых. Я выбрал последний вариант, а пришлось проработать в палатах с больными пять часов подряд.
Началось повальное прививание оспенной вакциной всех жителей Москвы. Специальная комиссия выявляла и немедленно госпитализировала всех, кто находился в контакте с погибшим художником или членами его семьи, и даже тех, что контактировал с контактировавшими.
Боткинскую больницу перевели на казарменное положение (посещение больных запрещено, все сотрудники больницы живут в больнице). Между прочим, в Боткинской больнице обслуживающий персонал уже тогда насчитывал несколько тысяч человек. Кроватей и матрасов хватило на всех, а вот белья – нет. Оперативно специальным постановлением Совета Министров Союза ССР, был вскрыт неприкосновенный бельевой запас по «линии» противовоздушной обороны.
Вспышке не дали разрастись, и в начале зимы 1960 года оспа в Москве была ликвидирована. Из 46 заболевших трое умерли. У ряда пациентов наблюдали развитие так называемого вариолоида, т. е. оспы привитых.
Еще в 1958 году бывший тогда директором НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского академик В. М. Жданов на 11-й Ассамблее Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) выступил с предложением о создании программы глобальной ликвидации оспы. И такая программа была принята. В ее выполнение решающую лепту внесли наши отечественные ученые: и изготовлением вакцины (более 1,5 миллиарда доз было передано безвозмездно), и личным участием в организации и проведении массовых прививок в различных странах Азии и Африки. Затраченные усилия, как мы знаем, не пропали даром – оспа ликвидирована на земном шаре! Последний случай заболевания оспой человека был зафиксирован в 1977 г. в Сомали.
В 1978 году Исполком ВОЗ утвердил создание глобальной комиссии по сертификации ликвидации оспы в мире в составе 21 представителя из 19 стран мира. От СССР в состав комиссии вошли заместитель министра здравоохранения СССР П. Н. Бургасов и постоянный член оспенного комитета ВОЗ профессор С. С. Маренникова. 9 декабря 1979 года П. Н. Бургасов и С. С. Маренникова вместе с остальными членами комиссии поставили свои подписи под Декларацией ВОЗ, удостоверяющей ликвидацию оспы в мире, и в мае 1980 года ВОЗ официально оповестила об этом все государства нашей планеты.
Но есть ли гарантия того, что эпидемии оспы не вспыхнут вновь? Увы! Такой гарантии сегодня никто дать не может. Теоретически существует угроза возникновения новых вспышек этого заболевания.
Правда, вирус натуральной оспы хранится сегодня в условиях особо строгого режима лишь в двух специальных лабораториях – в Центре по контролю за заболеваниями в городе Атланта (штат Джорджия, США) и в Научно-исследовательском центре вирусологии и биотехнологии в поселке Кольцово (Новосибирская область, Россия). Однако существуют вирус оспы коров и вирус оспы обезьян, которые иногда заражают людей и даже способны передаваться от человека к человеку. В последнее время случаи передачи вируса оспы обезьян от человека к человеку несколько участились, что объясняют снижением иммунитета у людей.
Такое социальное явление, как терроризм, и теоретическая возможность мутации вирусов оспы коров и обезьян заставляют специалистов ВОЗ осуществлять постоянный строгий контроль за режимом в двух упомянутых выше специальных центрах хранения вируса и поддерживать определенный запас оспенной вакцины, то есть вынуждают «держать порох сухим».
Другим примером непрекращающихся малоприятных встреч человека с вирусами могут служить мировые пандемии гриппа. Да, есть гриппозные вакцины. И их применение несколько снижает заболеваемость среди привитых, но… Во-первых, заболеваемость гриппом превосходит заболеваемость всеми известными ныне инфекционными болезнями вместе взятыми (!), а во-вторых, существует несколько разновидностей вирусов гриппа, благодаря чему нередко вместо приготовленной заранее вакцины приходится в срочном порядке (эпидемия не ждет!) готовить новую, т. е. из другой разновидности вируса. Этими причинами и объясняется все еще высокая заболеваемость гриппом в мире.
Серьезное изучение вирусов гриппа человека началось с 1933 года, когда англичане В. Смит, К. Эндрюс и П. Лейдлоу впервые выделили этот вирус от больного, а затем заразили выделениями белых африканских хорьков. Позднее этот вирус получил наименование вирус гриппа типа А. Семь лет спустя, в 1940 году, Т. Френсис выделил вирус гриппа другого типа, который определили как вирус гриппа типа В. И, наконец, еще через семь лет, в 1947 году, Р. Тейлор выделил вирус, отличавшийся от первых двух, он был обозначен как вирус гриппа типа С.
В связи с особыми свойствами наибольшее эпидемическое значение имеет вирус гриппа типа А. В XX веке было зарегистрировано три пандемии гриппа человека, разразившиеся в 1918, в 1957 и в 1968 годах, и одна глобальная эпидемия в 1977 году, во время которой во всем мире гриппом переболело около полумиллиарда (!) человек.
Коварной особенностью вирусов гриппа, главным образом вируса гриппа типа А, оказалась их способность изменять свои свойства в результате двух событий – так называемых «антигенного дрейфа» и «антигенного шифта». Под антигенным дрейфом понимают незначительные изменения одного из поверхностных антигенов (?-антигена), вызванные точечными мутациями в гене, контролирующем его образование. Такие мутации приводят к определенным незначительным изменениям свойств поверхностного белка вируса – гемагглютинина. В случае же антигенного шифта имеет место полная замена гена, что может происходить, например, в результате так называемой рекомбинации – генетического обмена между двумя разными вирусами гриппа. Подобное событие уже приводит к смене подтипа вируса по одному или даже двум антигенам, и такие новые варианты вирусов способны вызвать крупные эпидемии или даже пандемии.
Так, например, пандемии в 1957 году «азиатского» гриппа и в 1968 году «гонконгского» гриппа были обусловлены внедрением в генетический материал вирусов человека генетического материала вируса гриппа птиц. А вот недавняя (в 2009 году) пандемия гриппа была вызвана вирусом гриппа типа А, в генетический материал которого оказался внедренным генетический материал вируса гриппа свиней.
Но и это еще не все. Во второй половине XX века трудно было поверить, что где-то на нашей планете еще могло быть обнаружено заболевание, и, более того, массовое заболевание с высокой смертностью, вызванное новым, доселе неизвестным вирусом. Но, увы, такое случалось не раз. Вот несколько примеров.
В 1967 году в Марбурге и во Франкфурте-на-Майне (ФРГ), а также в Белграде (СФРЮ) неожиданно вспыхнуло тяжелое заболевание среди сотрудников научно-исследовательских институтов, занимавшихся приготовлением и изучением клеточных культур из органов африканских зеленых мартышек, привезенных для этого из Уганды. Всего заболели 25 человек, из них семеро погибли; а от заболевших заразились еще б человек. Два года спустя, в январе 1969 года, в далекой Нигерии в христианской миссии, расположенной в местечке Ласса, от неизвестного инфекционного заболевания умирает медицинская сестра. Ухаживавшие за ней две медицинские сестры также вскоре заболевают, и одна из них умирает. Погиб и врач, вскрывавший трупы умерших медицинских сестер. В 1970 году во время вспышки этого же заболевания в Нигерии смертность достигала 52 %. Позднее были описаны вспышки данной болезни в Либерии и в Сьерра-Леоне. За это время из 20 заболевших только медицинских работников 9 человек погибли. Первое из описанных заболеваний известно теперь под названием лихорадка Марбург, второе – лихорадка Ласса (рис. 1). Возбудителями заболеваний оказались вирусы, сходные по размерам, но различающиеся по некоторым свойствам.
Рис. 1. Вирус лихорадки Ласса. Электронная микрофотография, увеличение в 50 000 раз
В период с июля по ноябрь 1976 года в Южном Судане, в поселке Джуба и деревнях Мариди и Нзара, было зарегистрировано более 300 случаев заболевания тяжелейшей лихорадкой: 151 человек погиб. В то же время в долине реки Эбола в Северном Заире, в деревнях Ямбуку и Бумба, ситуация оказалась еще более катастрофической: заболели 358 человек и из них 325 умерли. Эта тяжелейшая болезнь также вызывается вирусом и известна сегодня под названием лихорадка Эбола. Смертность при ней достигает 90 %!
Забегая вперед, сообщу, что в этот же период было открыто еще одно вирусное заболевание, при котором смертность достигает 100 %!!! (об этом далее).
Где и когда нам еще предстоят встречи с грозным врагом? Сказать трудно, но понятно, что складывать оружие охотникам за вирусами пока рано…
Глава вторая. Тайные встречи
Заразиться – заболеть???
Во время эпидемии полиомиелита, вспыхнувшей в Румынии в конце 20-х годов прошлого столетия, медицинская сестра одной из больниц из-за семейных проблем была вынуждена держать своего ребенка в палате с больными детьми. Он спал за ширмой. Ребенок на протяжении нескольких месяцев выглядел совершенно здоровым, хотя и был немного истощен. Врач из гуманных соображений назначил ему общеукрепляющие процедуры, в том числе облучение ультрафиолетовым светом. Спустя сутки после первого же сеанса облучения у ребенка поднялась температура до 40 °С, а на следующую ночь он умер с явлениями паралича. Диагноз «полиомиелит» подтвердился на вскрытии и вирусологически.
В 1925 году в Бристоле (Англия) вспыхнула эпидемия оспы, при которой смертность достигала 71 %. Вакцинированная за б лет до этого 12-летняя девочка постоянно ухаживала за своим заболевшим отцом, а после его смерти – за больными оспой матерью и теткой. При этом ребенок ни одного дня не болел, но контактировавшие с этой девочкой непривитые 21 человек заболели натуральной оспой и погибли.
Приведенные факты сегодня легко объяснимы: в обоих случаях вирус присутствовал в организме внешне здоровых детей, т. е. оба ребенка были вирусоносителями: первый – вируса полиомиелита, второй – вируса натуральной оспы. Под действием ультрафиолетового облучения произошла активация вируса полиомиелита (явление резкого усиления вирусного размножения), и ребенок погиб от развившегося острого полиомиелита. Во втором случае вирусоносительство, очевидно, сопровождалось постоянным выделением инфекционного вируса оспы в окружающую среду, и 21 человек поплатились за это жизнью.
Таким образом, в начале 20-х годов XX столетия, в самый разгар борьбы с тяжелыми вирусными заболеваниями, в научной литературе стали появляться сообщения о возможности присутствия некоторых вирусов в организме внешне здоровых людей. Число подобных сообщений постепенно увеличивалось. Наблюдения показывали, что данное явление имеет место не только у людей, но и у животных, растений, насекомых и даже бактерий. Да-да, и бактерий!
В 1921 году известный бельгийский иммунолог Ж. Борде и его ученик, румынский микробиолог М. Чиука, описали случай появления бактериального вируса – бактериофага – в пробирках с бактериями, хотя никто этот вирус в пробирки не вносил (рис. 2). Может быть, бактериофаг попал туда случайно? Чтобы в этом разобраться, нарастили большую биомассу бактерий из одной-единственной клетки, но и в этом случае в полученной культуре бактерий обнаруживался бактериофаг. Более того, даже после воздействия на подобные бактериальные культуры антибактериофаговыми сыворотками[4] в них вновь находили бактериофаги.
Рис. 2. Частица бактериального вируса (бактериофага). Электронная микрофотография, увеличение в 500 000 раз
Подобную ситуацию можно было объяснить лишь тем, что бактериальный вирус способен скрыто существовать в бактериальной клетке, не вызывая ее разрушения. Еще в 1925 году бельгийский иммунолог и бактериолог, лауреат Нобелевской премии Ж. Бордэ писал: «Способность воспроизводить бактериофаг записана в наследственном материале бактерии». И он был прав, однако первооткрыватель бактериофага Феликс Д'Эррель, чей авторитет в то время был необычайно высок, не признавал существования скрытой формы вирусной инфекции у бактерий, и с его легкой руки все подобные примеры были признаны результатом элементарного лабораторного загрязнения бактериальных культур бактериофагом. Понадобилось еще 25 лет, чтобы окончательно подтвердить факт существования скрытой вирусной инфекции у бактерий, известной в настоящее время под названием лизогения (рис. 3).
Рис. 3. Схема острой и скрытой (лизогенной) вирусной инфекции бактериальной клетки
Лизогения оказалась первой скрытой формой вирусной инфекции, механизм которой был изучен достаточно подробно. Было установлено, что заражение бактерий бактериофагом далеко не всегда приводит к накоплению в бактериальной клетке нового потомства бактериофагов и к гибели самой клетки, т. е. к развитию острой вирусной инфекции. Значительно чаще результат заражения иной.
Напомню, что любой вирус, вирусная частица, состоит из генетического материала – дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) или рибонуклеиновой кислоты (РНК), – заключенного в белковую оболочку. А собственно заражение – это внедрение в клетку бактерии не всего бактериофага, а лишь содержимого его частицы – молекулы ДНК.
Так вот, при острой инфекции такая бактериофаговая ДНК, попав внутрь бактерии, вызывает остановку всех присущих последней обменных процессов, а взамен в зараженной клетке запускается синтез будущих бактериофаговых структур – бактериофаговой ДНК и бактериофаговых белков. Причем те и другие синтезируются в разных участках бактериальной клетки, а затем, как в сборочном цехе, происходит сборка зрелых вирусных частиц: молекулы ДНК бактериофага «упаковываются» в белковые чехлы, и частицы бактериального вируса готовы! Внутри зараженной клетки образуется 100–200 и более таких частиц; в конце концов клетка разрывается, и потомство внедрившегося вируса выходит наружу, готовое к заражению новых бактериальных клеток.
А что же происходит внутри бактерии при скрытой вирусной инфекции, т. е. при лизогении? Попав в бактериальную клетку, ДНК многих, так называемых умеренных, бактериофагов ведет себя совсем не так, как было описано выше.
Подобная ДНК не подавляет бактериальный синтез (или, вернее, подавляет очень ненадолго), не запускает синтез будущих бактериофаговых структур, а сама встраивается в состав бактериальной хромосомы, т. е. в бактериальную ДНК.
Читатель, конечно, помнит, что деление любых клеток начинается с деления их хромосом. И не забыл, что деление самих хромосом осуществляется путем их продольного расщепления, благодаря чему все единицы наследственности (гены), расположенные в хромосоме друг за другом, подобно бусинкам в нитке бус, попадают поровну в обе вновь образовавшиеся в результате деления дочерние клетки.
Ну а какова при этом судьба бактериофаговых ДНК? Нет оснований за них беспокоиться. Встроившись в структуру бактериальной хромосомы, ДНК вирусов бактерий также расщепляется при делении бактериальной хромосомы как ее составная часть, и в результате по одной бактериофаговой ДНК попадает во вновь образовавшиеся дочерние бактериальные клетки, которые в результате тоже будут лизогенными, т. е. способными к лизису (растворению).
А это значит, что рано или поздно, возможно, через много генераций (поколений), в одной или сразу в нескольких лизогенных бактериях в результате целого ряда различных причин может произойти активация вирусной репродукции (вспомните, что случилось с ребенком после облучения его ультрафиолетом).
В частности, при облучении ультрафиолетовым светом лизогенных бактерий вирусная ДНК отсоединяется от бактериальной хромосомы и начинает себя вести точно так же, как при формировании острой инфекции: вызывает остановку всех обменных процессов клетки и вместо них запускает синтез вирусной ДНК и вирусных белков. После этого, как нетрудно догадаться, будет происходить сборка зрелых вирусных частиц и последующий разрыв бактериальной клетки с выходом вновь образовавшихся частиц бактериального вируса наружу.
Вскоре после обнаружения скрытой вирусной инфекции у бактерий начали появляться сообщения о существовании скрытых вирусных инфекций у растений. Так, в 1930 году два сотрудника Кембриджского университета, В. Сэлмен и С. Л. Пелей, сделали интересное открытие, работая с различными сортами картофеля. Исследователи привили черенок внешне вполне здорового картофеля сорта «Король Эдуард» на растение другого сорта и вскоре обнаружили у последнего признаки развития тяжелого вирусного заболевания. Позднее оказалось, что каждое растение сорта «Король Эдуард», полученное из любой части Англии, при прививке другим сортам картофеля вызывает у них развитие тяжелого вирусного заболевания. Так был открыт Е-вирус картофеля, которым действительно были заражены все растения сорта «Король Эдуард», поддерживавшие скрытую вирусную инфекцию и внешне выглядевшие совершенно здоровыми.
Прошло немного времени, и скрытые вирусные инфекции обнаружили у сахарной свеклы, томатов, огурцов, картофеля других сортов, у хмеля, малины, гороха, у разнообразных цветов и даже у гигантских деревьев тропических лесов. Исследователи открыли целый ряд передающихся через почву вирусов, которые, как выяснилось, размножаются в обычных сорняках, но выявляются только тогда, когда поражают культурные растения, имеющие важное хозяйственное значение.
В 1937 году французские ученые Эритье и Тейсье открыли у некоторых плодовых мушек дрозофил неожиданное свойство – очень высокую чувствительность к действию диоксида углерода (СO2), выражающуюся в быстро наступающей гибели насекомых, помещенных в атмосферу этого газа. Обычно плодовые мушки хорошо переносят подобное воздействие, и СO2 может вызывать у них лишь временный наркоз. Прошло несколько лет, и оказалось, что всему виной так называемый вирус сигма, заражение которым у мушек внешне ничем не проявляется, обнаруживаясь лишь наличием повышенной чувствительности насекомых к диоксиду углерода. Скрытая инфекция вирусом полиэдроза была обнаружена у гусениц тутового шелкопряда. Этот вирус у них передается по наследству. Японский исследователь К. Ямафуджи установил, что если гусениц тутового шелкопряда кормить на листьях, смоченных азотистокислым калием, ацетоксином или гидроксиламином, то скрытая вирусная инфекция переходит в явную.
Шли годы. Чем глубже ученые проникали в тайны вирусов, тем чаще они наблюдали случаи, когда вирусное заражение не приводило к развитию заболевания. Еще в 1921 году в Пастеровском институте в Париже известный французский вирусолог С. Левадити выделил из слюны внешне здорового человека инфекционный вирус герпеса.
В своих исследованиях ученые неоднократно сталкивались со случаями выделения инфекционных вирусных частиц внешне уже здоровым организмом, перенесшим заболевание. Вирусоносители (и люди, и животные) длительное время выделяли вирусы после выздоровления от полиомиелита, вакцинальной инфекции[5], ящура, чумы птиц и др.
Эти примеры ясно указывали на то, что выздоровление вовсе не всегда означает освобождение от вируса, в подобных случаях острая инфекция (болезнь) может переходить в скрытую форму инфекционного процесса.
Такого рода факты постепенно накапливались. Они не сразу привлекли к себе всеобщее внимание и уж совсем не сразу заставили ученых задуматься над их сутью. Поначалу подобные явления многим казались казуистикой, эдакими фокусами природы (мол, чего в жизни не бывает!) и каждый раз вызывали удивление, а порой и изумление. А все, наверное, потому, что еще не было сделано важного открытия, которое в силу своей неожиданности и, главное, простоты смогло бы перевернуть прочно укоренившееся представление о неизбежности смертельной схватки при встрече вируса с организмом другой природы.
Но вот такое открытие наконец было сделано.
Лед сломан
Зимой 1952 года группа американских вирусологов – В. Роу, Р. Хюбнер, Л. Гилмор, Р. Паротт и Т. Уорд – для приготовления тканевых культур получили из детской больницы в Вашингтоне удаленные хирургическим путем аденоиды и миндалины внешне здоровых детей. Биологическую ткань измельчили ножницами и каждый отдельный кусочек поместили в пробирку с питательной средой. Пробирки поставили в термостат, внутри которого поддерживалась температура 37 °С, что соответствует температуре человеческого тела. За состоянием тканевых кусочков ежедневно наблюдали в микроскоп.
В пробирках началось размножение клеток, с каждым днем их становилось все больше и больше. Культуры ткани (так это называется) росли, им периодически меняли питательную среду.
Прошло уже много дней, как вдруг в некоторых культурах появились признаки цитопатического действия, т. е. началось их разрушение, дегенерация: клетки потемнели, потом отслоились друг от друга, затем стали сморщиваться и распадаться. Процесс нельзя было остановить, и вскоре многие культуры ткани (полученные от внешне здоровых детей!) погибли.
Желая выяснить причину этого, ученые в первую очередь решили проверить на предмет наличия бактерий питательную среду, на которой росли клетки, для чего добавили ее в питательный бульон, в котором, как известно, прекрасно размножаются различные бактерии. Ведь не исключено, что именно из питательной среды бактерии могли попасть в культуры ткани и вызвать гибель клеток. Но нет, бульон на протяжении многих дней оставался стерильным, следовательно, бактерий в культурах не было. Тогда питательную среду пропустили через бактериальные фильтры — специальные фарфоровые или целлюлозные пластинки с порами, по размерам меньшими, чем величина даже самых маленьких бактерий. С помощью таких фильтров можно легко отделить бактерии от вирусов в любом растворе: бактерии задержатся фильтром, а вирусы, пройдя сквозь поры фильтра, оказываются в фильтрате – жидкости, прошедшей через фильтр.
Пропустив через бактериальный фильтр питательную среду с разрушенными тканями, исследователи полученный фильтрат внесли в свежую культуру ткани, клетки которой хорошо размножались. Спустя несколько дней в этой культуре обнаружились признаки клеточной дегенерации. Далее еще раз питательную среду пропустили через бактериальный фильтр и полученный фильтрат добавили к свежей культуре. Подобные пересевы проделали 17 раз подряд, и каждый раз фильтрат погибшей культуры вызывал гибель клеток вновь зараженной ткани.
Напрашивался простой вывод: в аденоидной ткани и в ткани миндалин внешне здоровых детей находился некий быстроразмножающийся мельчайший инфекционный агент, способный проходить через бактериальные фильтры, задерживающие бактерии (значит, не бактерия!), и этот агент постоянно размножается в тканевой культуре. Так были открыты хорошо теперь известные аденовирусы.
Естественно, после этого открытия ученых заинтересовал главный вопрос: почему аденовирусы, присутствовавшие в организме детей, не вызывали развития признаков заболевания? Помните, ведь дети, от которых первоначально были получены ткани аденоидов и миндалин, были практически здоровыми.
Необходимы были новые исследования. Прежде всего следовало выяснить, почему гибель кусочков тканей наступает не сразу, а лишь спустя 10, 20 и более дней после начала их культивирования в пробирках. Для обнаружения инфекционного агента только что выделенные ткани миндалин тщательно измельчают ножницами, разрушают растиранием с песком или попеременным замораживанием и оттаиванием. Увы! Ни в одном случае из подобных клеточных гомогенатов (однородная масса из измельченных тканей различных организмов) вирус выделить не удается. Но зато в таких тканевых суспензиях обнаруживаются антитела[6] к аденовирусам!
Антитела – вот причина неудач прежних опытов! Ученые высказывают мнение, что именно антитела маскируют вирус. В процессе культивирования кусочков тканей при смене питательной среды антитела вымываются, вирус освобождается от их воздействия и становится доступным для обнаружения (по его разрушающему действию на клетки).
В работу включаются все новые исследователи. Теперь опыты ведут не на культурах ткани (кусочках), а на культурах клеток. Давайте познакомимся с методом клеточных культур, и вы сами убедитесь в его преимуществе перед методом культур тканей.
Кусочки разнообразных тканей, как и в предыдущем методе, предварительно измельчают ножницами или острой бритвой, помещают в стеклянную колбу, заливают теплым раствором трипсина и начинают помешивать.
Трипсин уже много лет широко применяют для приготовления из кусочков различных тканей клеточных взвесей. Этот фермент обладает замечательным свойством переваривать межклеточное вещество, благодаря чему маленькие кусочки ткани быстро распадаются на отдельные клетки. Полученную взвесь клеток осаждают в центрифуге на дно пробирки, после чего трипсин сливают, а осадок клеток вновь разливают по пробиркам или так называемым матрасам – стеклянным флаконам с плоскопараллельными стенками, напоминающим по форме кирпичики. В таком виде клетки разводят, но на этот раз специальной питательной средой. Осев на стенки пробирки или матраса и прикрепившись к стеклу, клетки начинают делиться.
Постепенно клеток становится так много, что они образуют пласт на поверхности стекла, или, как принято говорить, однослойную культуру клеток – сплошной «ковер» толщиной в одну клетку. Легко представить, что если такой слой снять с поверхности стекла (при этом клетки отслоятся от стекла и друг от друга), развести свежей питательной средой в несколько раз и засеять ими вновь соответственно 2, 3 или 4 новых матраса, то спустя 3–5 дней после этого можно будет вновь получить новый урожай клеток.
Так размножают клетки во всех лабораториях мира, чтобы потом, например, заражать их вирусами и наблюдать характер и особенности действия вирусов на слой в целом и на отдельные клетки. Под действием вирусов в определенных клеточных культурах развиваются процессы гибели клеток (цитопатическое действие вируса), клеточный слой при этом часто расчленяется на отдельные клетки или на группы клеток, которые темнеют, сморщиваются, а затем постепенно разрушаются. Интересно, что многие вирусы в определенных клеточных культурах обладают способностью вызывать только присущую им характерную картину постепенной гибели (цитопатического действия) клеточной культуры.
Метод клеточных культур внес неоценимый вклад в изучение процесса взаимодействия вирусов с клетками. В отличие от культивирования тканей, при заражении клеточного слоя можно точно дозировать количество вируса на одну клетку; кроме того, практически весь слой клеток доступен микроскопическому исследованию и подсчету. Метод клеточных культур, таким образом, позволил проводить строго контролируемые количественные исследования с вирусами, которые оказались особенно необходимыми для поиска противовирусных лекарственных средств, для изучения макромолекулярных синтезов в зараженной клетке, при расшифровке тонких механизмов вирусной репродукции.
Итак, получив культуру клеток человека, американский вирусолог Р. Гинсберг заразил их аденовирусом и добавил в питательную среду противоаденовирусные антитела. И что же?
Клетки прекрасно размножались в присутствии этих антител, и вскоре их накопилось так много, что можно было пересевать в новые матрасы. При этом в питательную среду снова добавили антитела. Далее клетки в присутствии противоаденовирусных антител успешно пересевали 26 раз, но однажды при очередном пересеве в питательную среду уже не добавили антитела…
Через несколько дней в клеточной культуре появились признаки дегенерации клеток, и вскоре культура погибла, а в питательной среде были обнаружены большие количества аденовируса. Вот вам и ответ на главный вопрос! В зараженных клетках много дней и ночей размножался аденовирус, но в присутствии антител он не мог проявлять своего губительного действия на культуру. После того как из питательной среды убрали антитела, вирус начал усиленно размножаться, быстро разрушая клетки.
Следовательно, и в организме человека размножение аденовируса никак себя не проявляет благодаря присутствию противоаденовирусных антител, которые, не уничтожая вирус полностью, сдерживают его размножение в рамках «мирного сосуществования» с хозяином (организмом).
Такое объяснение было простым и понятным, оно логически вытекало из описанных выше наглядных опытов с клеточными культурами, и, кроме того, этот вывод подкреплялся широко известными фактами частого обнаружения в сыворотке крови многих внешне здоровых людей значительных количеств противоаденовирусных антител.
Открытие аденовирусов оказалось тем важным событием, которое в силу своей простоты, а потому и наглядности убедительно доказывало возможность существования в организме человека скрытой вирусной инфекции, а также проливало свет (вспомните опыт с клеточными культурами!) на причины поддержания вирусоносительства, т. е. на «маскирующую» роль антител. Именно это открытие аденовирусов и послужило мощным стимулом активного поиска и изучения скрытых вирусных инфекций в природе. И прежде всего – в организме человека и животных. К чему же привели эти поиски?
Что такое «персистенция вирусов»
Итак, исследования разворачиваются все более широким фронтом.
Теперь ученые ищут ответы на следующие вопросы: если вирус может размножаться в организме человека без признаков заболевания, то как уследить за его рассеиванием в окружающей среде и к каким последствиям все это может привести?
В активный поиск включаются многие лаборатории во всем мире. И достаточно быстро скрытые вирусные инфекции начинают находить там, где их ищут. Так, аденовирусы удалось обнаружить не только в аденоидах и миндалинах, но и в легких, и во внутрибрюшинных лимфатических узлах здоровых людей. Кроме аденовирусов из организма внешне здоровых людей были выделены вирусы кори, краснухи, герпеса, классической чумы птиц, цитомегалии, ветряной оспы, клещевого энцефалита, полиомиелита и многие другие.
Грызуны способны годами носить в себе, например, вирусы лимфоцитарного хориоменингита, лихорадки Ласса, бешенства, оспы и др. Это может привести к заболеванию людей, находившихся с ними в контакте.
Так, в Бостоне (США) по просьбе ребенка родители купили сирийского хомяка. Новый жилец отличался склонностью кусать своих хозяев, и очень скоро в семье вспыхнуло заболевание, проявившееся разнообразными симптомами. Врачи определили вспышку лимфоцитарного хориоменингита. При этом у четверых членов семьи болезнь протекала, как это нередко бывает, в гриппоподобной форме и у одного завершилась развитием менингита, а у другого – энцефалита. У двух соседей, приходивших поиграть с хомяком, также развилась гриппоподобная форма лимфоцитарного хориоменингита. При этом у пожилых членов семьи болезнь протекала наиболее тяжело, в то время как у ребенка наблюдали лишь бессимптомную (скрытую) инфекцию, несмотря на самый тесный контакт с хомяком и частые укусы. В одной из больших больниц штата Нью-Йорк (США) были отмечены неоднократные случаи лимфоцитарного хориоменингита среди людей, особенно среди медицинского персонала, посещавшего помещение отдела радиотерапии, где для исследовательских целей содержалось около 200 сирийских хомяков. Именно они оказались скрытыми носителями вируса.
Эти примеры вовсе не означают, что все хомяки или другие грызуны опасны и с ними ни в коем случае нельзя иметь дело. Вовсе нет! Но если вы надумаете порадовать ребенка подарком, то избегайте покупки «с рук». Гораздо лучше приобретать животных в зоомагазинах, где они проходят предварительный строгий ветеринарный контроль.
Еще много лет назад на территории нашей страны в районах Крайнего Севера было известно заболевание, которое называли «дикованием» животных. Причина болезни долгое время была неизвестна, но клиническая картина очень напоминала бешенство. Молодой исследователь Р. А. Канторович в течение нескольких лет проводил в тундре массовые вирусологические обследования различных видов животных и птиц, у которых не было никаких признаков заболевания. Ученый организовывал отлов песцов, лисиц, волков, собак, горностаев, мышевидных грызунов и сов и кропотливо изучал их внутренние органы. В результате из мозга здоровых песцов и лисиц ему удалось выделить вирус «дикования», который оказался не чем иным, как действительно вирусом… бешенства!
Продолжая свою работу, исследователь обнаружил очень важную закономерность: во время вспышек «дикования» вирус бешенства удавалось выделять у 50–75 % внешне здоровых песцов, в то время как в период спада болезни – лишь у 3-10 % здоровых животных. Полученные данные прямо указывали на ведущую роль песцов в сохранении вируса бешенства на территории Заполярья.
В Институте вирусологии им. Д. И. Ивановского (Москва) в 1958 году были получены весьма любопытные результаты. С. Я. Гайдамович, заражая вирусом бешенства петухов и голубей, наблюдала у них формирование скрытой инфекции, которая поддерживалась на протяжении 70 дней. Почти одновременно ее коллега И. А. Шумейкина обнаруживает и описывает скрытую инфекцию бешенства у крыс. Вирус бешенства до 78-го дня не только сохраняется в головном мозге зараженных (и не проявляющих признаков заболевания) животных, но и все это время выделяется со слюной.
Скрытыми носителями вируса бешенства оказались летучие мыши, особенно часто – кровососущие летучие мыши (вампиры), обитающие в Бразилии, Мексике и Аргентине. Доказано, что вампиры могут быть здоровыми вирусоносителями в течение очень долгого времени, передавая вирус (и тем самым вызывая заражение) через укусы.
Наиболее тщательному обследованию подверглись обезьяны. Повышенный интерес к этим животным объяснялся просто: почки обезьян стали использовать для приготовления из их ткани клеточных культур, которые нашли широкое применение в промышленном производстве полиомиелитной вакцины. Из организма внешне здоровых обезьян было выделено огромное число вирусов: аденовирусы, вирусы герпеса, вирусы группы оспы, парагриппозные и многие другие. Среди прочих был выделен даже вирус кори, однако лишь после того, как обезьяны какое-то время контактировали с людьми; обследование обезьян сразу после их отлова никогда не выявляло у них коревого вируса. Ученые заподозрили причастность людей в передаче животным данного вируса, хотя механизм заражения оставался неясным. Объяснить его удалось лишь через 7 лет после первых наблюдений.
Оказалось, что люди, в детстве переболевшие корью, могут на протяжении многих лет оставаться здоровыми вирусоносителями, сохраняющими вирус кори в лимфатических узлах и в селезенке. Поэтому обезьянам, чтобы заразиться вирусом кори, нет необходимости контактировать с больным человеком, им вполне достаточно встретиться со здоровым вирусоносителем.
В 1931 году американец Р. С. Шоп открыл вирус гриппа свиней. Характерной особенностью этой болезни является одномоментность вспышек на фермах, иногда очень далеко расположенных одна от другой. Данная особенность создавала обманчивое впечатление очень высокой заразительности свиного гриппа. Многолетние детальные исследования болезни позволили Шопу разобраться в истинных ее причинах. Оказалось, что в естественных условиях свиньи являются скрытыми носителями вируса гриппа, однако это не совсем обычное вирусоносительство. Много лет потратил ученый на то, чтобы установить истину: рассадником вируса гриппа свиней служит… легочный червь свиней. Промежуточным же хозяином легочного червя является обычный земляной червь, в организме которого легочный червь проходит цикл развития, состоящий из трех стадий. И вот только личинки третьей стадии способны заражать свиней, попадая в их организм при поедании свиньями земляных червей (рис. 4).
Рис. 4. Схема заражения свиней виру сом гриппа: 1 – свинья с фекалиями выделяет во внешнюю среду яйца с уже сформировавшейся личинкой земляного червя; 2 – земляной червь; 3 – другая свинья поедает земляных червей, которые в ее организме заражаются легочными червями; 4 – в организме свиньи в зараженных земляных червях легочные черви проходят свой цикл развития и при этом заражаются виру сом гриппа; 5 – активное размножение виру са гриппа в организме свиньи-виру соносителя и выделение его в окружающую среду
Но это еще не все: если личинки третьей стадии происходят из яиц легочного червя, находившегося в организме больных гриппом свиней, то такие личинки оказываются носителями вируса свиного гриппа. Из кишечника свиней личинки проникают в дыхательные пути свиней, где и превращаются во взрослого червя. Поэтому если быть точным, то надо сказать, что внешне здоровые свиньи являются носителями носителей вируса гриппа, т. е. легочных червей – вирусоносителей. Отсюда становится понятным, почему у таких свиней обнаружить присутствие вируса гриппа удается не с помощью обычных диагностических методов, а лишь устраивая своего рода исследовательские «провокации».
Открытие сложного механизма формирования скрытой гриппозной инфекции у свиней разъяснило многие вопросы: в теплое летнее время земляные черви «развозят» в своем организме по свинофермам зараженных вирусом гриппа личинок легочного червя. Животные долгое время выглядят совершенно здоровыми. Но вот приходит осень, а за ней и первые холода. И на многих свинофермах, даже расположенных далеко друг от друга, в одно и то же время вспыхивает заболевание, которое не является результатом заражения животных друг от друга, будучи следствием активации под действием неблагоприятных метеоусловий «маскированного», как назвал его Шоп, вируса гриппа.
Роль неблагоприятных условий в активации вирусов будет более понятна, если вспомнить такое хорошо всем известное заболевание, как герпес. На границе слизистой оболочки и кожи (на губах, крыльях носа или на наружных половых органах) вначале появляется болезненная припухлость, на месте которой вскоре развиваются наполненные серозной жидкостью пузырьки с тонкими стенками на покрасневшем основании. Эти пузырьки лопаются, а затем покрываются коркой, после отпадения которой рубцы не остаются.
Герпес у человека – классический пример скрытой вирусной инфекции, осложняющейся рецидивами, иногда очень частыми. Теперь точно установлено: заражаясь вирусом герпеса в раннем детстве, мы носим его в себе до конца дней. На протяжении длительного скрытого носительства в результате переохлаждения, перегрева, сверхмерного солнечного облучения, сильного переутомления, при психических расстройствах, нередко при менструации и очень часто при заболеваниях (гриппе, малярии, пневмонии, менингите и др.) до того скрыто размножающийся в нашем организме вирус герпеса резко активизируется и вызывает развитие описанной выше картины болезни. У каждого человека, как правило, существует свой неблагоприятный фактор, чаще других провоцирующий заболевание.
Для автора этих строк таким фактором служит переохлаждение, когда болезненно опухающие губы заставляют мучительно вспоминать допущенную оплошность.
Пристальное внимание к скрытым вирусным инфекциям во многом изменило существовавшие ранее представления о чувствительности и нечувствительности к ряду вирусов различных организмов. Например, человека. Так, долгое время вирус истинной чумы птиц (относящийся к вирусам гриппа птиц) считали непатогенным для человека. Но вот в один американский госпиталь поступает мужчина с подозрением на гепатит. До этого больной в течение длительного времени путешествовал по миру, в частности долгое время провел в районах Средиземноморья, где истинная чума птиц широко распространена. Ни во время путешествия, ни по возвращении из него не было отмечено никаких признаков нездоровья. И только два месяца спустя подъем температуры, потеря аппетита, нарушение функции кишечника, развившаяся желтушность кожных покровов и темный цвет мочи заставили недавнего путешественника обратиться к врачу. В результате вирусологического обследования у больного был выделен вирус истинной чумы птиц.
Вирусы человека могут длительное время сохраняться в организме животных (вспомним обнаружение коревого вируса у обезьяны); вирусы животных, как мы только что увидели, могут обнаруживаться в организме человека.
Еще один пример. Проводилось специальное исследование возможности передачи типичного вируса животных – вируса ящура – от зараженных свиней незараженным коровам через человека. У людей, после того как они исследовали зараженных вирусом ящура свиней, брали тампоном мазки из носа. И представьте, в этих пробах был обнаружен инфекционный вирус ящура, и в довольно высокой концентрации. Люди не заболевали, но скрытая инфекция у людей не прошла даром для коров. Так, у некоторых из коров, с которыми затем контактировали люди, развились типичные ящурные поражения, а из крови и смывов глотки таких животных на 14-й день после контакта с человеком-вирусоносителем был выделен вирус ящура.
Изучение скрытых вирусных инфекций с каждым годом приносит все более неожиданные результаты. Судите сами.
На побережье Леггорн во Франции в 36 образцах морских устриц были обнаружены различные кишечные вирусы человека. Вирус энцефаломиокардита свиней выделен из кишечника внешне здоровых хлопковых крыс и енота-полоскуна. Помните роль кровососущих летучих мышей – вампиров в поддержании в природе вируса бешенства? Так вот, вампиры в штате Оахана в Мексике оказались еще и носителями вируса венесуэльского энцефалита лошадей. В провинции Саскачеван (Канада) вирус западного лошадиного энцефалита выделили у 40 % подвязковых змей и у 30 % леопардовых лягушек.
Вирус гриппа человека был выделен в Австралии из организма внешне здоровых чаек, позже он был обнаружен у серых цапель на Нижнем Амуре, а затем… затем начался нескончаемый поток сообщений об изоляции вирусов гриппа: их выделяли и от крякв, и от дубоносов, и от малиновки, чирка-свистунка, чирка-трескунка, озерных чаек, красноголового нырка, широконоски, лысухи, шилохвостки, ворон, галок, бакланов, тупиков, горлиц, белой трясогузки, кайры, от воробьев и многих, многих других птиц, а также летучей мыши.
Одновременно вирусы гриппа удалось выделить и из организма таких благородных рыб, как лососи, его обнаружили у млекопитающих, например у косули, белки, северного оленя, и, наконец, выделили даже из печени и легких… кого бы вы думали? Китов! Да-да, китов, которые бороздили воды Тихого океана у берегов Антарктиды зимой 1975–1976 годов…
Очень непросто, а порой и вовсе невозможно определить пути попадания того или иного вируса в организм, но я не могу обойти молчанием романтически увлекательное объяснение последней из названных мною находок, которое дал ее автор – директор НИИ вирусологии им. Д. И. Ивановского академик Д. К. Львов. Не чисто умозрительно, а на основании разностороннего изучения тонких характеристик выделенного от китов вируса ученый высказал предположение о том, что данный вирус относится к той разновидности вирусов гриппа, которая циркулировала во временной промежуток 1934–1940 годы, а затем исчезла из человеческой популяции. Но смотрите: вирус от китов выделяют через 36 лет (!) после его исчезновения из человеческой популяции. Спрашивается: куда же он девался? Где все это время находился? Ученый предположил, что человеческий вирус заразил вначале свиней, от них попал к водоплавающим домашним и диким птицам, которые, в свою очередь, передали его птицам, гнездящимся на птичьих базарах островов, расположенных среди бескрайних океанских просторов. Здесь вирус с птичьими фекалиями попадает в воду, а с ней – и в зоопланктон, излюбленную пищу китов.
Итак, накопившиеся факты заставляют признать, что разнообразные вирусы могут длительное время скрыто размножаться в организме человека, различных животных и насекомых, растений и даже бактерий. Такое продолжительное размножение вирусов в одном организме-хозяине уже давно получило специальное название – персистенция (запомните его, пожалуйста!).
Этот термин происходит от латинского слова persistentia, что означает «сохранение предыдущего состояния», «упорство», «постоянство», т. е. при персистенции проявляется способность вируса упорно сохраняться в организме продолжительное время. Естественно, возникает вопрос: какое время пребывания вируса в организме можно считать продолжительным, а какое – непродолжительным?
Давайте разберемся. Всякое вирусное заболевание начинается потому, что в организм попадает вирус. Но признаки заболевания развиваются не сразу, а спустя несколько дней или недель, необходимые вирусу для размножения в зараженном организме и достижения определенной концентрации.
Время скрытого пребывания возбудителя в организме, до развития первых симптомов заболевания, называется инкубационным периодом. Только после него у нас с вами поднимается температура выше нормы, болит голова, появляются кашель, насморк, боли в мышцах или другие симптомы, характерные для той или иной болезни.
Организм больного не безучастен к вирусу. С первых же часов он активно включается в борьбу с возбудителем и мобилизует для этого все свои защитные силы – различные механизмы иммунитета. А их, надо сказать, немало.
Против проникшего вируса прежде всего «выступают» некоторые виды лейкоцитов, которые поглощают (фагоцитируют) вирусные частицы. Такие лейкоциты, называемые фагоцитами (пожирающими клетками), вначале не в состоянии уничтожить захваченные вирусные частицы и даже нередко распадаются сами (незавершенный фагоцитоз). Однако со временем фагоциты оказывают все более активное сопротивление (им в этом помогают различные вещества, вырабатываемые в зараженном организме) и вскоре становятся способными не только захватывать вирус, поглощать его, но и переваривать внутри себя вирусные частицы (завершенный фагоцитоз). При этом часть такого переваренного вируса, не разрушаясь окончательно, передается Т– и В-лимфоцитам — особым группам лейкоцитов, которые затем, объединив усилия, обеспечивают выработку антител против проникшего вируса. Такие антитела, соединяясь с вирусными частицами, склеивают их между собой, нейтрализуют их активность и в конце концов способствуют растворению вирусных частиц либо их более активному фагоцитированию. Некоторые из Т-лимфоцитов приобретают способность соединяться с вируссодержащими клетками органов и тканей и убивать эти клетки, тем самым препятствуя дальнейшему размножению вируса в клетках, а в конечном итоге – и собственно распространению вируса по организму. Такие лимфоциты так и называются Т-киллеры.
Мало того, практически в каждой зараженной клетке начинается выработка особого вещества белковой природы – интерферона, который препятствует размножению вируса и тормозит его дальнейшее распространение по органам и тканям, действуя особенно активно в самом начале заболевания.
Вот почему препараты интерферона или вещества, способствующего его выработке в организме, которые сегодня можно купить в любой аптеке, рекомендуют применять, например при гриппе, уже с первых моментов ощущения недомогания, а лучше всего – профилактически, в небольших дозах, как указано в инструкции.
Повышение температуры тела – тоже защитная реакция организма, направленная на уничтожение вируса. Наконец, значительные количества накапливающегося в зараженном организме вируса постоянно выводятся из него с мочой (не зря врачи советуют нам во время болезни обильное питье).
Проходит несколько дней, и болезнь оказывается побежденной. Вирус уничтожен, мучительные симптомы исчезают, организм выздоравливает, приобретая некоторую устойчивость к повторному заражению (в наличии интерферон и в изобилии противовирусные антитела).
Инкубационный период и неосложненный период самой болезни составляют время непродолжительного пребывания вируса в организме. Однако известно, что длительность как инкубационного периода, так и самой болезни при заражении различными вирусами у разных людей неодинакова. Время пребывания в организме каждого конкретного вируса обусловлено особенностями и самого вируса, скоростью его размножения и характером поражения органов и тканей, и, конечно, особенностями ответной (иммунной) реакции зараженного организма.
Так, например, инкубационный период при гриппе соответствует 1–3 дням, течение неосложненного гриппа, как правило, не превышает недели. Следовательно, если нам удается обнаружить вирус гриппа у выздоровевшего человека, скажем, спустя месяц после заражения, то мы имеем все основания говорить о персистенции данного вируса в организме. Другой пример – корь. Инкубационный период при этой болезни в среднем равен 14 дням, далее развивается 4-5-дневный период предвестников, а затем – собственно картина заболевания, длящаяся 10–14 дней. Таким образом, инкубационный период и период заболевания занимают от 28 до 33 дней. Поэтому обнаружение вируса кори в организме ребенка через месяц после заражения еще никак нельзя рассматривать как показатель персистенции этого вируса.
Теперь еще об одной особенности персистенции вирусов. Мы уже говорили о том, что всякое вирусное заболевание начинается с попадания вируса в организм. Но ведь недавно мы рассмотрели многочисленные примеры присутствия (и порой длительного присутствия) вирусов в организме людей и животных, когда это не приводило к развитию заболевания и такие организмы выглядели практически совершенно здоровыми. Тем не менее в подобных случаях говорят о скрытой инфекции.
Итак, инфекция и болезнь. В целях достижения полного взаимопонимания договоримся о терминах. Часто приходится слышать: «В ранку попала инфекция». Здесь под словом «инфекция» подразумевают инфекционный агент (например, вирус). В других случаях употребляют выражение «произошло инфицирование», имея в виду сам процесс заражения. Наконец, во многих учебниках можно встретить, например, «Курс детских инфекций». В этом случае под термином «инфекция» понимают «заболевание». Иными словами, мы сталкиваемся с типичным примером полисемии – многозначности слова.
Поэтому, чтобы избежать недоразумений, термином «инфекция» будем обозначать процесс взаимодействия вируса (ведь мы пока ведем речь только о вирусных инфекциях) с организмом хозяина.
Формы этого процесса могут быть различными, и зависят они как от свойств самого вируса, так и от особенностей организма хозяина. Какие же это формы?
Наиболее знакомой всем является острая форма инфекции (помните грозные встречи?), когда после заражения развивается картина заболевания. Но ведь после заражения начинается размножение вируса в организме, а организм вступает с ним в борьбу. Следовательно, еще до проявления первых симптомов болезни начинается то самое взаимодействие вируса с хозяином, которое мы только что определили как суть инфекции. Следовательно, всякая болезнь подразумевает инфекцию. А инфекция? Обязательно ли она приводит к развитию болезни?
Теперь мы и это знаем – нет, не всегда. Далеко не всегда. Сегодня уже никто не сомневается в том, что скрытые вирусные инфекции (помните тайные встречи?) наиболее широко распространены в природе, их могут вызывать самые разнообразные (практически все!) вирусы, и такие инфекции являются правилом во взаимодействии вирусов с организмом, в то время как болезнь служит исключением из этого правила.
Но и скрытые инфекции могут иметь различную продолжительность. Скрытая инфекция, при которой вирус присутствует в организме сравнительно недолго (а мы уже знаем, что под этим подразумевать), называется инаппарантной (от французского слова inapparent — «неявный», «невидимый»). Если же речь идет о скрытой персистенции вируса, то такую форму инфекции называют латентной (от латинского слова latens — «скрытый»). На первый взгляд может показаться, что эти два термина достаточно близки по значению и нет большой необходимости в подобном разделении скрытых вирусных инфекций. Однако смысл есть, и немалый. Как мы увидим несколько позднее, именно латентные вирусные инфекции оказывают самое большое влияние, например, на рассеивание вирусов в окружающей среде, и в этом их коварство. Вспомните хотя бы вирус герпеса, который заразившийся человек сохраняет в своем организме в течение всей жизни.
Но почему же вирус, сформировавший в организме латентную инфекцию, не вызывает развития заболевания? Каков механизм вирусной персистенции?
Отчего и почему?
Большое количество вирусов населяет нашу планету. У разнообразных хозяев формируют они латентную инфекцию, и механизмы, поддерживающие вирусную персистенцию, тоже могут быть различными. В 1950 году американский вирусолог Р. Магнус изучал размножение вируса гриппа в курином эмбрионе. Ученый обратил внимание на то, что при заражении эмбрионов очень большой дозой вируса в них накапливается значительное количество вирусных частиц, при этом их инфекционность резко падает. Магнус объяснил обнаруженное несоответствие накоплением в эмбрионе «неполного» вируса, т. е. вирусных частиц, внутри которых отсутствует нуклеиновая кислота. Однако оказалось, что это не совсем так. Позднее выяснилось, что при условии массированного заражения куриных эмбрионов вирусом гриппа накапливается «урожай» потомства, среди которого преобладают вирусные частицы с нехваткой (дефектом) генетического материала. Иными словами, в разных частицах недостает того или иного кусочка (гена) рибонуклеиновой кислоты, которая служит генетическим материалом частиц вируса гриппа.
Такие вирусные частицы, не способные к размножению, получили название дефектных. Их поведение напоминает таковое «собаки на сене»: они не размножаются сами и, находясь внутри клетки, препятствуют размножению стандартных вирусных частиц. Однако при одновременном заражении клетки как дефектной, так и стандартной частицами картина меняется: дефектные частицы начинают размножаться, используя недостающие «инструменты» стандартных частиц. Поэтому роль дефектных вирусных частиц в механизме формирования персистенции можно представить следующим образом (рис. 5).
Рис. 5. Схема образования в клетках дефектных интерферирующих (ДИ) вирусных частиц: 1 – стандартная частица заражает клетку, которая после этого дает новый «урожай» стандартных частиц; 2 – дефектная частица заражает клетку совместно со стандартными частицами, в результате чего в клетке образуется «урожай» новых вирусных частиц, среди которых дефектные будут преобладающими; 3 – клетка, зараженная только дефектными частицами, не будет давать «урожая» вирусного потомства, и в таких клетках не будет происходить размножение стандартных частиц
Процесс последовательных заражений клеток (и в клеточной культуре, и в организме) обладает одной особенностью. Очень редко случается так, чтобы в клетке, зараженной стандартной частицей, среди накапливающегося потомства вируса появлялась хотя бы одна дефектная частица. Но если это все же происходит, то дефектные частицы, используя недостающие «инструменты» стандартных частиц, имеющиеся тут же, в клетке («под рукой»), начинают активно размножаться и делают это значительно быстрее, чем стандартные частицы, так как у дефектных генетического материала меньше, а стало быть, и собрать его можно быстрее. Выйдя из клетки вместе со стандартными частицами, дефектные теперь уже заражают новые клетки, в которых стандартные частицы уже размножаться не смогут, так как места в клетке уже «заняты». Такое явление называют интерференцией или исключением активности. Вместе с тем при одномоментном заражении новых клеток и дефектными, и стандартными частицами начинается одновременное размножение как тех, так и других, и опять дефектные будут опережать в этом стандартные вирусные частицы. Понятно, что очень скоро среди всего потомства вируса дефектные частицы станут преобладающими и будут защищать от стандартного вируса те клетки, в которых они (дефектные) находятся.
При определенном соотношении скорости процессов активного синтеза дефектных вирусных частиц и синтеза весьма небольшого количества стандартных частиц инфекционный процесс начинает протекать в латентной форме.
Подтверждением того, что описанное выше совершается именно так, а не иначе, служат следующие факты. Во-первых, дефектные интерферирующие вирусные частицы обнаружены в популяциях очень многих вирусов – гриппа человека, полиомиелита, бешенства, везикулярного стоматита, лимфоцитарного хориоменингита, клещевого энцефалита, японского энцефалита, лихорадки долины Рифт, гриппа птиц, парагриппа, обезьяньих вирусов, аденовирусов и многих других. Во-вторых, при ряде скрытых вирусных инфекций удалось выделить дефектные интерферирующие частицы из организма зараженных животных и человека, а также из зараженных клеточных культур.
В 1977 году в Москве в Институте эпидемиологии и микробиологии им. ?. Ф. Гамалеи Л. А. Денисов привел прямые доказательства ведущей роли дефектных частиц вируса гриппа в формировании и поддержании латентной формы инфекции. Ученый разработал метод обогащения вирусного препарата (по выбору исследователя) дефектными или стандартными вирусными частицами. Используя свой метод, он заражал как теми, так и другими препаратами вируса клеточные культуры, которые до этого считались нечувствительными к вирусу гриппа. И вот что было обнаружено.
При заражении клеток большой дозой вируса, обогащенного стандартными частицами, в так называемых нечувствительных клетках развивалась острая инфекция – клетки дегенерировали и погибали, а в питательную среду выходило большое количество частиц вновь синтезированного вируса гриппа. Если же такие клетки заражались тем же самым препаратом вируса, но в маленькой дозе, то формировалась скрытая инфекция, при которой клетки продолжали хорошо размножаться, не обнаруживали ни малейших признаков заболевания, но вместе с тем из таких клеток в питательную среду постоянно выделялся инфекционный вирус гриппа.
Но вот исследователь заразил клетки препаратом вируса, обогащенным дефектными частицами – в клетках не было обнаружено ни признаков заболевания, ни признаков присутствия вируса. Тогда Л. А. Денисов заражает клетки таким же препаратом, но в очень большой дозе. И вновь та же картина. Но что интересно: после заражения клетки стали размножаться быстрее и оказались устойчивыми даже к заражению стандартными частицами вируса. Прошло немало дней напряженного поиска, прежде чем Л. А. Денисову в содружестве со специалистом по электронной микроскопии из Института вирусологии им. Д. И. Ивановского А. А. Маныкиным удалось обнаружить в клетках такой культуры рибонуклеопротеидные (рибонуклеиновая кислота, связанная с белком) структуры вируса гриппа, которые, однако, были значительно короче, чем подобные структуры внутри стандартных вирусных частиц. Таким образом, латентная гриппозная инфекция этих клеток была доказана!
Проведенные эксперименты показали: изменяя в одном и том же препарате соотношение дефектных и стандартных вирусных частиц, можно получать различные формы инфекционного процесса, а присутствие в таком препарате большого количества дефектных частиц вызывает формирование латентной инфекции.
У вдумчивого читателя вполне естественно возникнут следующие вопросы: для чего дефектные интерферирующие вирусные частицы созданы природой? Почему в одной и той же вирусной «семье» существуют «два брата», из которых один (инфекционные частицы) «помогает» другому, а этот другой (дефектные частицы) только и делает, что «платит за помощь» постоянным стремлением помешать?
Пытаясь ответить на эти вопросы, мы должны будем коснуться столь важной проблемы, как саморегуляция у вирусов. Представьте ситуацию, при которой дефектных частиц нарабатывается все больше и больше. К чему это приведет? Совершенно ясно – к постепенному уменьшению количества стандартного вируса, так как мы помним, что в клетку, занятую дефектной частицей, стандартная частица попасть не может. Но подобный ход развития событий тоже не может остаться без последствий: стандартного вируса будет нарабатываться все меньше и меньше, все большее число клеток будет заниматься дефектными вирусными частицами, но сами-то они не способны к размножению… Им требуется помощник в лице стандартной вирусной частицы, а помощников стало очень мало. Поэтому интенсивность размножения дефектных частиц будет быстро снижаться. А следовательно, меньше клеток будет заражаться дефектными частицами, и в свободные от них клетки с успехом проникнут стандартные вирусные частицы. В связи с этим продукция стандартных вирусных частиц вновь увеличится. И до каких пор это будет происходить? До тех пор, пока среди стандартных частиц не появятся дефектные, а они появляются тем чаще, чем более массивной дозой заражается клетка. Появившиеся дефектные частицы начинают успешно размножаться, так как в этот момент у них много помощников (т. е. стандартных частиц), число дефектных частиц вновь возрастает, и все повторяется сначала. Таким образом, в самой популяции вируса заложен механизм, регулирующий и численность популяции, и ее качество.
Однако объяснить механизм формирования и длительного поддержания персистенции вирусов в организме хозяина присутствием и своеобразным эффектом дефектных вирусных частиц можно не всегда.
Уже шла речь о том, что много лет назад была открыта латентная вирусная инфекция у бактерий – лизогения, при которой дезоксирибонуклеиновая кислота (генетический материал) бактериофага объединяется (интегрирует) с хромосомой бактериальной клетки и в дальнейшем расщепляется как составная часть хромосомы в процессе клеточного деления. Наличие строгих доказательств интеграции генетического материала бактериофага с генетическим материалом бактериальной клетки и широкая распространенность лизогенных бактерий в природе наводили на мысль о возможности существования подобных взаимоотношений между вирусами животных и клетками животного организма.
Лев Александрович Зильбер
В 1946 году отечественный вирусолог Л. А. Зильбер (см. фото) выдвинул вирусную теорию происхождения опухолей, согласно которой вирус играет роль пускового механизма злокачественного процесса. Позднее в результате больших успехов в изучении лизогении Л. А. Зильбер значительно расширил и уточнил положения теории, названной им вирусо-генетической теорией происхождения опухолей. Ее главным постулатом как раз и стал факт объединения генетического материала опухолевого вируса с генетическим материалом клетки человека или животных.
Прошло много лет. В 1968 году в лаборатории американского вирусолога Р. Дюльбекко было доказано, что два известных опухолевых вируса – вирус полиомы и обезьяний 0В40 – поддерживают скрытую форму инфекции в клетках благодаря интеграции их ДНК с ДНК животной клетки. Публикации этих работ положили конец многолетним спорам о возможности существования для вирусов животных такого же типа взаимодействия с клеткой, как хорошо и давно известный в области бактериофагии. А спустя несколько лет интеграционный механизм был выявлен также и при латентной инфекции клеточных культур вирусами герпеса и аденовирусами.
Казалось бы, наступила пора торжества положений вирусо-генетической теории происхождения опухолей. Однако все эти открытия были связаны с вирусами, генетический материал (геном) которых представлен ДНК. Так как геном клетки высших организмов также представляет собой молекулу ДНК, то возможность интеграции двух геномов одинаковой химической природы не вызывала сомнений. И вот тут-то мы подходим, казалось бы, к наиболее уязвимому месту вирусо-генетической теории происхождения опухолей. Ведь большинство скрытых опухолевых вирусов животных являются РНК-содержащими! Это было давно известно и, откровенно говоря, очень затрудняло теоретическое объяснение возможной интеграции геномов таких вирусов с клеточным геномом.
Работы по разрешению этого кажущегося противоречия были начаты американским биохимиком X. Теминым, который еще в 1964 году обнаружил в клетках, зараженных РНК-содержащим вирусом саркомы Рауса, процесс синтеза ДНК, никогда не встречавшейся в незараженных этим вирусом клетках. Позднее X. М. Темин со своим сотрудником С. Мизутани и одновременно и независимо от них в другой лаборатории США Д. Балтимор открыли в составе частиц некоторых вирусов новый фермент – РНК-зависимую ДНК-полимеразу, уже само название которого говорит о его функции: с его помощью осуществляется построение молекул ДНК на матрице (основе) РНК. И именно такая вновь синтезированная ДНК интегрирует с ДНК клетки.
Эти открытия объясняли возможность интеграции геномов РНК-содержащих вирусов с геномом клетки и, таким образом, окончательно доказывали справедливость положений вирусо-генетической теории происхождения опухолей, тем более что фермент РНК-зависимая ДНК-полимераза (получивший название обратная транскриптаза или, еще короче, ревертаза) вскоре был обнаружен в составе частиц всех (!) РНК-содержащих опухолевых вирусов.
Итак, в основе превращения нормальной клетки в опухолевую лежит интеграция вирусных ДНК-копий, либо собственно вирусных, либо построенных на основе вирусной РНК, с клеточной ДНК. Поэтому, желая установить вирусную природу той или иной опухоли, в составе ДНК клеток ищут молекулы вирусных ДНК, для чего на сегодняшний день имеется несколько довольно чувствительных и точных методов. Следовательно, механизм интеграции ДНК вируса и клетки хозяина является правилом.
Но, как мы хорошо знаем, нет правил без исключений. Есть исключение и из правила превращения нормальной клетки в опухолевую. Речь идет о некоторых ДНК-содержащих вирусах, ДНК которых может персистировать (существовать длительное время) не будучи интегрированной с ДНК клетки, а в свободном (автономном) состоянии. Такие вирусные ДНК располагаются в клеточной цитоплазме, под их влиянием клетка превращается в раковую. В подобных клетках вирус продолжает существовать (персистировать) в виде изолированных вирусных ДНК, не связанных с клеточным геномом.
Однако возможностью интеграции геномов не исчерпываются механизмы вирусной персистенции. Так, несколько лет назад в одной из лабораторий изучали длительную персистенцию вируса ящура в организме теленка. При этом выяснился очень интересный факт: на протяжении года от этого теленка постоянно удавалось выделять вирус, который не размножался в культуре чувствительных клеток, если их после заражения культивировали при температуре 41 °С, т. е. соответствующей температуре тела теленка. Вместе с тем если такие же зараженные вирусом клетки инкубировали при температуре 37 °С, то вирус в них начинал активно размножаться и в конечном счете даже вызывал разрушение клеток.
Чем же вызвано подобное различие в поведении вируса в одних и тех же клетках? Оказалось, все дело в так называемых температурочувствительных мутантах. В результате мутационных изменений в геноме вируса иногда может быть затронут участок, который определяет синтез специального фермента – полимеразы, осуществляющего конструирование вирусных нуклеиновых кислот (геномов) при размножении вируса внутри клетки. При этом изменения в ферменте могут иметь весьма своеобразные последствия: фермент перестает работать или работает плохо при той температуре, при которой обычно вирус хорошо размножается. Но при этом, как оказалось, фермент успешно функционирует при более низкой температуре. Потому-то такие вирусные мутанты и назвали температурочувствительными.
Теперь представим себе, что группа клеток заражена температурочувствительным вирусом, но помещена в обычные для стандартного вируса температурные условия. Понятно, что такой мутантный вирус размножаться будет плохо, что приведет к накоплению в клетках вирусных «полупродуктов», образования же зрелого, полноценного вируса, имеющего в своем составе все необходимое, происходить не будет. Именно вирусные «полупродукты» будут персистировать в клетках. Нередко наличие в клетках таких «полупродуктов» может привести к совершенно неожиданным последствиям.
Вот один из примеров. Реовирус вызываету человека заболевание верхних дыхательных путей, диарею и жирный понос. Введение обычного штамма реовируса в мозг новорожденным крысятам вызывает у них скорое развитие острого энцефалита с высокой смертностью. Если же таких животных заражают температурочувствительным мутантом реовируса, то крысята в течение нескольких месяцев выглядят совершенно здоровыми, но затем у них медленно развивается гидроцефалия, которая постепенно прогрессирует и в конце концов заканчивается гибелью животных.
Наконец, говоря о механизмах вирусной персистенции в организме, нельзя забывать, что организм оснащен целым арсеналом достаточно разнообразных противовирусных средств, о которых уже шла речь выше. Одни из них всегда готовы к борьбе, всегда начеку – например, белые клетки крови (лейкоциты) и некоторые клетки мелких кровеносных сосудов, способные захватывать любые чужеродные для организма тела (в том числе и вирусы) и переваривать их. Другие «защитники» быстро образуются в зараженном организме в ответ на введение вируса, например противовирусные антитела и интерферон.
Отсюда мы вправе заключить, что формирование вирусной персистенции в организме представляет собой результат «неудач» в работе защитных механизмов организма хозяина. Случаи такой неудачи могут быть весьма разнообразными.
Действительно, некоторые вирусы, например, обладают выраженной способностью подавлять выработку антител, как это делает вирус гриппа или вирус лимфоцитарного хориоменингита. Другие, наоборот, способствуют накоплению порой колоссальных количеств антител, как, например, при заражении вирусом алеутской болезни норок, но… такие антитела не обладают способностью нейтрализовывать данный вирус. Третьи тормозят выработку интерферона или так изменяют его при этом, что такой интерферон не оказывает своего защитного действия. А, скажем, вирус инфекционной анемии лошадей после заражения животных поселяется и длительно персистирует только в макрофагах, и, само собой, им после этого уже не до того, чтобы очищать организм от вируса.
Джентльменское соглашение
Теперь настало время полностью разобраться в том, каково значение исследований подобных «тайных» встреч вирусов с организмом человека и животных, т. е. латентных вирусных инфекций.
Эта проблема, как мы сейчас увидим, имеет несколько немаловажных аспектов. Главное, конечно, то, что латентно инфицированный организм может оказаться скрытым, а потому и неконтролируемым источником рассеивания вируса в окружающей среде.
В 1968 году в Тегеране на VIII Международном конгрессе по тропической медицине и малярии обсуждались результаты повторных (!) наблюдений в Индии и в Европе латентной инфекции у собак, вызванной вирусом… бешенства. Укусы таких собак приводили к случаям смертельных заболеваний людей, но сами собаки оставались внешне совершенно здоровыми, хотя от них и был выделен вирус. Более того, специальные лабораторные исследования, проведенные в Иране, показали, что собаки, искусственно зараженные очень малыми дозами вируса бешенства, также остаются внешне совершенно здоровыми, хотя при этом в мозговой ткани у них содержится вирус бешенства.
Приведенные примеры достаточно ясно указывают на необходимость внимательного изучения эпидемиологии латентных вирусных инфекций.
Эпидемиология — наука об эпидемиях – в каждом конкретном случае стремится прежде всего ответить на три вопроса:
1. Кто является источником инфекционного агента?
2. Каковы пути передачи этого инфекционного агента?
3. Что представляет собой восприимчивый коллектив?
Ответы на эти вопросы определяют три звена эпидемической цепи. Понятно, что разрыв цепи хотя бы в одном из звеньев позволяет прекратить, приостановить или даже предупредить развитие эпидемического процесса. Следовательно, изучение эпидемиологии – процесса возникновения и распространения патологических состояний среди людей – латентных вирусных инфекций предусматривает прежде всего выявление:
– источника – организмов (хозяев) (люди, звери, птицы, насекомые), которые могут быть скрытыми носителями разнообразных вирусов;
– путей передачи, по которым вирус передается от одного организма к другому (по воздуху, по воде, с пищей, при тесном контакте);
– круга восприимчивых хозяев, способных в результате заражения поддерживать в своем организме персистенцию определенных вирусов.
Разумеется, необходимость исследования эпидемиологии относится не только к вирусу бешенства у собак и даже, скорее, в наименьшей степени к данному случаю, потому что здоровое носительство этого вируса у собак, к счастью, оказывается чрезвычайно редким, да к тому же есть прекрасное средство профилактики этого заболевания – прививки против бешенства.
В последние годы заметно увеличилось число любителей собаководства. Это очень приятное увлечение, особенно если оно постоянное. Собака – поистине друг человека. И чтобы оградить друга, не забывайте, пожалуйста, ежегодно его прививать, тем более что эта мера полезна и владельцам. Очень опасно в этом смысле содержание собак за городом, ибо в последние годы наиболее распространенным резервуаром вируса бешенства в природе стали лисицы. Вместе с тем все более возрастает интерес ученых к носительству вируса бешенства у летучих мышей. Связано это не только с давно установленным вирусоносительством у данных животных в далеких от нас Аргентине, Мексике и Бразилии, но и с обнаружением зараженности летучих мышей даже на территории Польши.
Итак, самый важный аспект изучения латентных вирусных инфекций – эпидемиологический. Но как приступать к исследованию? Прежде всего надо уметь обнаруживать вирус во внешне здоровом организме. Это нелегкая задача хотя бы потому, что ни один латентно инфицированный человек, естественно, не обращается к врачу, как это происходит при развитии острой формы инфекции. Скрытый вирусоноситель практически здоров, но в то же самое время может быть опасен для окружающих! Где же выход?
И здесь мы сталкиваемся с новым аспектом проблемы – диагностикой латентных вирусных инфекций. Учитывая отсутствие каких-либо видимых симптомов такой формы инфекционного процесса, все надежды приходится связывать с эффективностью лабораторных диагностических приемов.
Уже много десятилетий одним из важнейших методов лабораторной диагностики практически всех инфекционных заболеваний служит определение в крови заболевших специфических антител. Специфических потому, что в ответ на попадание какого-либо вируса в организм в нем начинают вырабатываться антитела только к данному вирусу: они оказываются способными связываться только с этим вирусом и в конечном счете нейтрализовать его активность.
Обычно у больного с подозрением, например, на грипп берут кровь, дают ей свернуться и отстоявшуюся сыворотку смешивают поочередно с вирусами ?1, А2 и В. Каждую из трех видов смеси в отдельности вводят в куриные эмбрионы. И если, скажем, только в тех куриных эмбрионах нет размножения вируса, в которые до этого ввели сыворотку в смеси с вирусом гриппа А1, то имеются все основания считать именно данный вирус виновником заболевания. Еще быстрее диагноз может быть поставлен с помощью иммунофлуоресцентного анализа (о принципах проведения которого мы поговорим несколько позднее), или при использовании так называемой полимеразной цепной реакции (ПЦР), позволяющей обнаруживать в исследуемом материале даже минимальные количества вирусспецифических нуклеиновых кислот.
Вирусы, поддерживающие в организме латентную инфекцию, безусловно, также вызывают в нем образование специфических антител. Правда, определение их будет более сложным в связи с отсутствием каких бы то ни было симптомов, а потому для выяснения природы антител потребуется широкий набор диагностических вирусов. Тем не менее, преодолевая все эти трудности, ученые именно таким путем проводят так называемую серологическую разведку — определяют в пробах сыворотки крови людей, допустим, какого-то района наличие антител к предполагаемым персистирующим у них вирусам. Но тут опять возникает трудность.
Дело в том, что антитела к вирусам вырабатываются и в организме переболевших, и в организме латентно инфицированных, и в организме людей, перенесших инаппарантную инфекцию (помните, это непродолжительное пребывание вируса в организме), не говоря уже о тех, кто прививался вакциной против заболевания, вызываемого тем же вирусом. Поэтому ответить на вопрос: свидетельствуют ли антитела о существующей персистенции вируса, или они лишь удостоверяют минувшую встречу с ним – бывает довольно трудно.
Вот почему прямым доказательством вирусной персистенции до сих пор служит выделение самого персистирующего вируса.
Задача эта непростая, и решение ее иногда затягивается на многие годы.
Семьдесят лет назад было высказано предположение о возможности пожизненной персистенции вируса герпеса в организме человека, но попытки выделить его из организма внешне здоровых людей долго не приносили успеха. Дело доходило до того, что для выделения вируса некоторые энтузиасты срезали у себя кусочки слизистой губы на границе с кожей (ведь именно здесь, как известно, наиболее часто высыпает герпетическая лихорадка). Но и такое самопожертвование оставалось напрасным. И лишь в 1972 году Ф. Бастиан, А. Рабсон, К. Яи и Т. Тролка из лаборатории патологии Национального ракового института в США сумели наконец решить данную задачу. Им помогли в этом два обстоятельства: первое – давние наблюдения у людей при острой герпетической инфекции воспалительной реакции в узлах тройничного нерва, которые располагаются в головном мозге; второе – обнаружение вируса при экспериментальной латентной герпетической инфекции у кроликов именно в узлах тройничного нерва.
Американские ученые извлекли из трупов 23 людей, погибших от разнообразных причин, узлы тройничных нервов, измельчили их на кусочки размерами до одного кубического миллиметра и поместили в матрасы, в которых уже была выращена однослойная культура клеток почки зеленой африканской мартышки. Клетки мартышки были выбраны не случайно – они высокочувствительны как раз к вирусу герпеса, и ученые надеялись на быстрое накопление в них вируса, даже если в узлах нервов его будет очень мало. (Надо отметить, что, конечно же, исследователи отбирали узлы тройничного нерва трупов только тех людей, у которых перед гибелью не было никаких проявлений активной герпетической инфекции). Матрасы с кусочками ткани узлов на клетках наблюдали день за днем, и вот спустя три недели в двух матрасах появились признаки разрушения и гибели обезьяньих клеток. Что послужило этому причиной? Для получения ответа питательную среду, на которой развивались такие культуры, внесли в культуру свежих клеток почки зеленой африканской мартышки – и уже через 24 часа могли наблюдать гибель этих клеток, а в электронный микроскоп были прекрасно видны типичные частицы вируса герпеса. Так из узлов тройничного нерва 56-летнего мужчины и 54-летней женщины был выделен инфекционный вирус герпеса. Латентная герпетическая инфекция человека была доказана! (рис. 6).
Рис. 6. Частицы вируса герпеса во внутриклеточной вакуоли. Электронная микрофотография, увеличение в 200 000 раз
Приведенный пример демонстрирует большие трудности выделения персистирующих вирусов, для чего нередко требуются комбинации существующих, а то и разработка новых лабораторных методов (в случае изменения свойств вирусов, поддерживающих латентную форму инфекционного процесса).
Теперь рассмотрим проблемы латентных вирусных инфекций с третьей стороны. Мы уже знаем, что в латентно инфицированном организме в ответ на персистенцию вируса начинается выработка специфических антител. Но еще в 30-х годах прошлого столетия ученые наблюдали факты отсутствия корреляции между степенью устойчивости организмов к вирусным заболеваниям и уровнем таких антител в крови. Например, имели место случаи смерти от оспы при наличии в крови больных людей высоких концентраций противооспенных антител. Напомню читателям, что антитела, образующиеся в организме в ответ на появление возбудителя, представляют собой особые белки – гамма-глобулины. Существует болезнь, которая выражается в нарушении образования в человеческом организме именно этих белков. В организме таких больных в ответ на введение любого инфекционного агента образуется очень мало (гипогамма-глобулинемия) или не образуется вовсе (агамма-глобулинемия) специфических антител.
Так вот, оказалось, что дети, страдающие такими дефектами (нарушением образования в организме гамма-глобулинов), наиболее часто и при этом очень тяжело болеют бактериальными, а не вирусными болезнями. Почему? Ответить на этот вопрос помогла вакцинация таких детей. Оказалось, что в результате введения противовирусных вакцин дети приобретали высокую устойчивость к соответствующему вирусу в отсутствие противовирусных антител в крови!
Однако довольно парадоксов! Латентная инфекция организма или клеточных культур сопровождается приобретением невосприимчивости к повторному заражению вирусом, который данную латентную инфекцию сформировал и поддерживает. Помните широко известное выражение: «Добро и зло никогда не приходят одни»? Оно полностью применимо и к латентным вирусным инфекциям, которые не только таят в себе опасность рассеивания вируса в окружающей среде и возникновения вспышек заболевания, не только трудны для распознавания и диагностики, но, оказывается, и полезны для самого организма-вирусоносителя, оберегая его от развития заболевания при заражении тем же вирусом.
Таким образом, противовирусный иммунитет напрямую связан с персистенцией вирусов. И не случайно наиболее эффективные вирусные вакцины – это живые вакцины, т. е. препараты живых вирусов, лишенных болезнетворных свойств или со значительно сниженными болезнетворными свойствами. После прививки такие слабопатогенные вирусы способны размножаться и длительное время сохраняться (персистировать) в организме. При заражении подобного организма даже большими дозами того же высокопатогенного вируса (по сути – при повторном заражении) болезнь не развивается, т. е. организм становится высокоустойчивым к заражению.
Как мы видели, противовирусный иммунитет не всегда связан (или мало связан) с выработкой антител. Тогда с чем же? Ответ на этот вопрос дают разнообразные опыты в клеточных культурах (как часто они приходят к нам на помощь!). Ведь в подобных культурах нет тех клеток, которые вырабатывают антитела, а между тем если сформировать в культуре клеток латентную инфекцию, то такие клетки уже не удается разрушить заражением даже очень высокими дозами того же самого, а иногда и близкородственных вирусов. В 1957 году англичане А. Айзекс и Д. Линденман приоткрыли завесу над этой иммунологической загадкой. Исследуя репродукцию вируса гриппа в клеточной культуре, ученые обнаружили накопление в клетках особого белка, обладающего выраженной противовирусной активностью. Так был открыт хорошо нам знакомый интерферон, о котором мы обычно вспоминаем в периоды сезонных эпидемических вспышек гриппа и острых респираторных заболеваний.
Вскоре было выяснено, что в организме клетками вырабатываются три разновидности интерферона.
Интерферон альфа (ИФ-?) синтезируют лейкоциты, он обладает выраженным противовирусным и противоопухолевым действием. Интерферон бета (ИФ-?) продуцируют клетки соединительной ткани – фибробласты, он имеет выраженную противоопухолевую и некоторую противовирусную активность. Интерферон гамма (ИФ-?) вырабатывают некоторые виды Т-клеток (Т-хелперы и С08+Т-лимфоциты), он обладает выраженной иммуномодулирующей (ослабляющей или усиливающей иммунитет) и слабой противовирусной активностями.
Примечательно, что в отличие от механизмов иммунной защиты, направленных против чужеродных белков (антитела), интерфероны «запрещают» работать в организме чужеродным нуклеиновым кислотам, проникающим главным образом в составе вирусов и других микроорганизмов, кроме того, они предотвращают повреждения собственного генетического аппарата клетки хозяина.
А вот еще один интересный пример, но не из лабораторной практики, а из жизни. По собственному опыту мы знаем, что перенесенная корь оставляет после себя пожизненный иммунитет. Так что же, вирус кори уже не покидает наш организм после перенесенного заболевания? Да, именно так! И доказательство этому было впервые получено в 1965 году, когда из лимфатических узлов и селезенки внешне здоровых взрослых людей, в детстве перенесших корь, был выделен коревой вирус.
В одном из последующих разделов этой книги будет рассказано о различных путях формирования латентных вирусных инфекций, здесь же лишь отмечу следующее: чем дольше поддерживается в организме латентная вирусная инфекция, тем дольше сохраняется иммунитет к данному вирусу.
И механизм предупреждающего действия вакцин обусловлен именно недопущением в клетки болезнетворных вирусных частиц – место уже занято вакцинным вирусом. В таких случаях принято говорить о нестерильном иммунитете. Но, к сожалению, ни одна из известных на сегодняшний день даже живых вирусных вакцин (против бешенства, оспы, гриппа, паротита, кори, желтой лихорадки, полиомиелита, клещевого энцефалита и других заболеваний) не создает иммунитета более прочного, чем само перенесенное заболевание. Это свидетельствует о меньшей продолжительности латентной инфекции, сформированной после прививки, по сравнению с той латентной инфекцией, которая формируется после перенесенного заболевания.
Итак, вырисовывается любопытная картина: латентная вирусная инфекция обеспечивает защиту от болезнетворной способности своего же вируса, не позволяя ему вызывать развитие заболевания. Следовательно, латентная вирусная инфекция выгодна макроорганизму. А самому вирусу? Извлекает ли он из этого какую-либо пользу? Огромную! Судите сами: если бы вирусы вызывали только смертельные заболевания, то они «рубили бы сук, на котором сидят». И вирусы ведут себя иначе.
Среди всех известных вирусов человека и животных самую многочисленную группу составляют те из них, которые переносятся членистоногими – комарами, москитами, клещами. Из общего числа известных на сегодняшний день вирусов человека и животных (1950) членистоногими переносится более 400 видов! У них даже есть специальное название – арбовирусы. Основными «хранителями» различных арбовирусов в природе могут быть ящерицы, змеи, ежи, кроты, полевки, мыши, белки, зайцы, еноты, лисицы, овцы, козы и даже олени. Понятно, что особую роль в сохранении арбовирусов играют те животные, в организме которых инфекция протекает в латентной форме.
Членистоногие, питаясь кровью зараженных животных, сами оказываются зараженными, но не заболевают, а поддерживают (иногда в течение всей жизни) латентную инфекцию. Кусая здоровых животных, членистоногие передают им вирусы, обеспечивая постоянство арбовирусов в природе и их необычайно широкое распространение. Этому в значительной степени способствуют и регулярные трансконтинентальные перелеты птиц. Зараженные через укусы, скажем, клещей где-нибудь в странах Африки птицы, поддерживая в своем организме латентную инфекцию, прилетают ранней весной в наши края. Вот почему в дельте Волги обнаруживаются вирусы, носящие достаточно красноречивые названия, например «вирус Западного Нила», «вирус Синдбис», по большей части оказывающиеся выходцами из далекого Египта.
Благодаря способности создавать именно латентную инфекцию в организме птиц (ведь больная птица далеко не улетит…) вирус, подобно сказочному Нильсу, путешествовавшему с дикими гусями, пересекает страны и континенты, океаны и моря и, оставив за собой иногда многие тысячи километров пути, попадает в новые места. Так птицы во время сезонных миграций не только разносят арбовирусы с одного континента на другой, но и являются причиной регулярного возникновения природных очагов[7] в тех местах, где невозможна круглогодичная циркуляция арбовирусов.
Пора делать вывод: латентная форма инфекции выгодна вирусу, а вернее, просто необходима для сохранения в природе вируса как вида. И на примере арбовирусов можно наблюдать, что чем шире формируют вирусы латентную инфекцию в природе, тем шире они оказываются распространенными на нашей планете. Следовательно, латентная инфекция – некое «мирное сосуществование» вируса и организма – представляет собой обоюдовыгодный союз.
Подметив эту особенность латентной вирусной инфекции, известный французский вирусолог Поль Одюруа еще в 1968 году заключил: «Латентная вирусная инфекция – это джентльменское соглашение, подписи которого нам известны, но условий которого мы не знаем».
С тех пор прошло много лет. Немало условий этого «соглашения» известны нам сегодня: это и образование дефектных интерферирующих частиц, и синтез интерферона, и появление температурочувствительных мутантов, и интеграция геномов вируса с геномом клетки, и даже вызванные вирусами различного рода «поломки» иммунологических механизмов защиты, и, наконец, различные изменения свойств самих персистирующих вирусов, т. е. все многообразие механизмов вирусной персистенции, с которым мы с вами уже знакомы.
Остается еще раз подчеркнуть, что во всех случаях состояние латентной инфекции оказывается как нельзя более подходящим для сохранения данного вируса как биологического вида. В самом деле, латентно инфицированный хозяин в одно и то же время оказывается и идеальным хранилищем вируса (который не может размножаться вне его организма), и наиболее совершенным средством его распространения. Согласитесь, что, сами того не подозревая, мы предоставляем в распоряжение вируса для его рассеивания по Земле весь набор транспортных средств нашей цивилизации – от детской коляски до сверхзвукового лайнера. Да и сами вирусы, не теряя времени зря, уже давно скрытно «разъезжают» на птицах, млекопитающих, холоднокровных, земноводных и насекомых. Вирусы стремятся выжить! А что до нас, то организм-вирусоноситель получает гарантию от развития острой формы инфекционного процесса…
Постепенное накопление знаний о латентной вирусной инфекции позволяет шаг за шагом приближаться к решению главной задачи во всей этой проблеме, а именно – к умению управлять процессами персистенции как в направлении закрепления вируса в скрыто инфицированном организме, так и в направлении быстрого и полного освобождения организма-вирусоносителя от персистирующего вируса.
Для чего это нужно? Вот два примера. Первый: группа естествоиспытателей отправляется в леса Западной Африки, где имеется известный очаг желтой лихорадки. Людей прививают вакциной для того, чтобы предупредить заболевание. Что ж здесь нового? – спросите вы. Дело в том, что практика приготовления живых вирусных вакцин, успешно начатая еще Л. Пастером, не принимала во внимание законов формирования и поддержания латентных вирусных инфекций. Сегодня же при разработке новых или усовершенствовании существующих вакцинных препаратов учитывается такое их свойство, как приживляемость вакцинного вируса, т. е. его способность персистировать в привитом организме. В этой связи разрабатываются меры, направленные на возможно более длительное удержание (приживляемость) вакцинного вируса в привитом организме, способствующие поддержанию вирусной персистенции на определенном уровне, при котором персистирующий вирус, с одной стороны, не в состоянии вызывать развитие патологических изменений у хозяина, а с другой – обеспечивает достаточно высокий уровень невосприимчивости к повторному заражению.
А теперь обратный пример. Обнаруживается, что воспитательница детского сада – скрытый носитель вируса гриппа, а среди ее питомцев нет латентной гриппозной инфекции. Конечно, было бы разумным освободить организм воспитательницы от вируса гриппа и тем самым уберечь детей от риска вспышки этого заболевания. Подобное, к сожалению, мы еще не умеем делать, но уже начинаем этому учиться, и не без успеха, – например, в отношении гриппозной инфекции, стремясь повысить уровень естественной невосприимчивости организма, прибегая к помощи иммуномодуляторов, которые все шире входят в нашу жизнь в качестве средства профилактики инфекционных заболеваний.
Мы познакомились с латентными вирусными инфекциями. Вкратце постарались проследить путь, пройденный учеными, исследовавшими распространение вирусов и их особенности. Выяснили, что вирусы по характеру своего поведения в организме хозяина не столь однообразны, как это предполагалось во времена вирусных эпидемий. Узнали, что практически любой вирус, как двуликий Янус, способен вызывать как острую (заболевание), так и бессимптомную (латентную) инфекцию.
Но не успели еще улечься страсти вокруг открытий у вирусов всех этих свойств, как последовало обнаружение у них нового качества.
Глава третья. Смертельные встречи
Лекции со странным названием
Ранним мартовским утром 1954 года студенты и преподаватели медицинского факультета Лондонского университета были немало удивлены объявлением о том, что профессор Рейкьявикского института экспериментальной патологии Бьерн Сигурдсон прочтет три лекции под общим названием «Наблюдения за тремя медленными инфекциями овец».
Медленные инфекции? Никто не знал, о чем пойдет речь. Аудитория сидела затаив дыхание. И вот что услышали присутствующие.
В 1933 году исландские фермеры решили заняться каракулеводством. Они закупили в Германии каракулевых овец, в Гамбурге погрузили их на корабль и отправились на остров. Животные долгое время внешне выглядели совершенно здоровыми. Но вот спустя несколько лет среди привезенных овец в разных районах острова начинают регистрировать заболевания. Болезни иногда принимают массовый характер, но, самое удивительное, они проявляются какими-то странными признаками: у одних животных медленно развивается тяжелая одышка, у других появляется спотыкающаяся походка, третьи все время трутся боками об изгороди.
Фермеры были очень обеспокоены, они никогда не встречались с такими болезнями у овец. Не встречались с ними и исландские ветеринары. И, как много лет назад французские пивовары и виноделы обратились за помощью к Л. Пастеру в связи с болезнями пива и вина, а табаководы юга России – к Д. И. Ивановскому в связи с болезнями табака, так и исландские фермеры обратились за помощью к молодому профессору Рейкьявикского института экспериментальной патологии Бьерну Сигурдсону.
Б. Сигурдсон приступает к изучению неизвестных ранее болезней овец. Проходят годы. Ученый внимательно исследует признаки каждого заболевания, подолгу просиживает над микроскопом, разглядывая срезы тканей пораженных органов.
Труды его не пропали даром. Исследуя и сравнивая больных животных, Б. Сигурдсон обратил внимание на весьма любопытное сходство в течении болезней даже тогда, когда заболевания четко различались между собой. Так, например, одно из них характеризовалось медленно прогрессирующей пневмонией, два других были связаны с поражением центральной нервной системы. Б. Сигурдсон выделил четыре признака, по которым различные по клиническому проявлению болезни овец можно было все-таки объединить между собой:
1) необычайно продолжительный инкубационный период (годы);
2) длительное, медленно прогрессирующее клиническое течение;
3) патологические изменения в одном органе или в одной тканевой системе;
4) неизбежный смертельный исход.
Перечислив эти признаки в своей заключительной лекции, Сигурдсон предложил называть подобные заболевания медленными инфекциями.
Итак, у овец были обнаружены медленные инфекции. Но, может быть, такого рода инфекции встречаются только у овец? Тогда стоит ли о них так долго и подробно говорить?
Три года спустя после ставших теперь знаменитыми лекций Сигурдсона в глухих горных районах острова Новая Гвинея среди папуасов форе обнаруживается неизвестное ранее заболевание, которое проявляется лишь после многолетнего инкубационного периода, характеризуется поражениями только головного мозга, медленно прогрессирующим течением и всегда заканчивается смертью (заметьте, те же четыре признака!). Эта болезнь получила название «куру».
Значит, медленные инфекции встречаются не только у животных, но и у людей? Что же является их причиной?
Оказывается, вирусы. Опять вирусы? Ну на этот раз, может быть, какие-то особые? И да, и нет!
Чтобы чуть-чуть прояснить картину, забежим немного вперед. В 1960 году в лаборатории Сигурдсона удается выделить и рассмотреть в электронный микроскоп возбудителя типичной медленной инфекции овец – висны (см. далее). Им оказался действительно вирус, и, что было неожиданным, очень сходный по своему строению и свойствам с большим количеством уже давно и хорошо известных вирусов животных.
Значит ли это, что медленную инфекцию может вызывать вирус, в принципе похожий на те вирусы, которые являются возбудителями острых лихорадочных заболеваний? Ошеломляющий ответ на этот вопрос был получен очень скоро, когда открыли, что такие фактически уже «домашние» вирусы, как вирус кори и краснухи, способны вызывать медленные инфекции у детей и подростков.
Здесь уже было над чем серьезно задуматься: встречи с вирусами могут быть не только грозными, тайными, а еще, как оказалось, и смертельными, т. е. при любом течении заканчивающимися летальным исходом!
Попытаться разгадать загадки медленных инфекций нам помогут полностью документальные, порой необычайно захватывающие истории, в которых можно проследить за тем, как обнаруживаются медленные инфекции, каких огромных усилий зачастую стоит выяснение их причин – того, что лежит в основе механизмов формирования медленного инфекционного процесса, и наконец, какова степень риска заражения ими людей различных профессий и как обезопасить себя и своих близких от тех медленных инфекций, встреча с которыми на сегодняшний день, увы, вполне реальна. Кроме того, каждое из тринадцати повествований позволит читателю познакомиться с основными понятиями и предметами исследования инфектологии, и в частности вирусологии. Итак, начинаем!
История первая: Разгаданная тайна, или Висна
Среди заболеваний овец на острове Исландия Б. Сигурдсон столкнулся с одним, история изучения которого оказалась столь же поучительной, сколь и плодотворной.
С 1935 по 1951 год на многих фермах в южных и юго-западных районах острова Исландии начали регистрироваться отдельные случаи неизвестного ранее заболевания с явлениями паралича. Болезнь характеризовалась размытым началом, медленно развивающимися симптомами, она как бы подкрадывалась к животному. Иногда ранними симптомами служили легкое дрожание губ и небольшой наклон головы в сторону. Постепенно симптомы заболевания нарастали – развивались параличи, особенно задних конечностей. Животные уже не могли подниматься. Овцы постепенно теряли в весе, иногда имела место задержка роста. Исход болезни – всегда смертельный. Болезнь была названа висна, что означает «чахнущий»; в названии нашло отражение развитие характерных симптомов у парализованных животных.
Позднее в этих же районах острова стали появляться случаи хронической прогрессирующей пневмонии у овец, получившей название мэди, что означает «одышка». Основным ее симптомом являлась одышка, первоначально проявляющаяся при нагрузке, а позднее – и в состоянии покоя. Так же, как и висна, мэди всегда заканчивается гибелью животных.
Мэди была впервые описана в 1939 году в отдаленном районе Исландии, где в это время еще не было случаев висны или каких-либо других заболеваний среди овец. Поэтому довольно долго висну и мэди рассматривали как два совершенно самостоятельных заболевания. Однако при более пристальном изучении больных животных в стадах все чаще удавалось наблюдать как бы смешанные случаи заболеваний, характеризующиеся клиническими признаками и висны, и мэди. При вскрытии у погибших овец обнаруживали и поражения центральной нервной системы (разрушение белого вещества головного мозга и большие скопления клеток в мозговых оболочках), и поражения в легких и в селезенке (выражающиеся в картине хронического воспаления и разрастания опорной ткани).
Инфекционная природа висны легко доказывалась при заражении здоровых овец суспензиями мозговой ткани больных животных. При этом симптомы развивающегося заболевания полностью совпадали с таковыми при естественно возникшем заболевании. Поэтому с помощью искусственного заражения можно было точно установить, в частности, и продолжительность инкубационного периода при висне, который, как оказалось, может колебаться от б месяцев до б лет (!).
Разделение двух болезней продолжалось до тех пор, пока в 1957–1958 годах Б. Сигурдсон и два его сотрудника, X. Тормар и П. Полсон, не взялись всерьез за поиски возбудителя висны. Успех пришел, когда исследователи начали приготавливать клеточные культуры из мозговой ткани пяти зараженных висной овец (вспомним историю открытия аденовирусов!). О выделении вируса висны ученые сообщили в 1960 году. Ими же были обнаружены некоторые его очень важные свойства.
Так, оказалось, что типичная клиническая картина висны развивается не только после внутримозгового введения вируса здоровым овцам, но и после внутрилегочного их заражения. Более того, вскоре удалось выяснить, что как внутримозговое, так и внутрилегочное заражение вирусом висны овец приводят к развитию поражений и в центральной нервной системе, и в легких в виде прогрессирующей пневмонии. Таким образом, с середины 60-х годов прошлого века было твердо установлено, что висна и мэди представляют собой лишь две формы одной и той же медленной вирусной инфекции овец, проявляющейся либо более выраженными симптомами поражения центральной нервной системы, либо более явными признаками хронической прогрессирующей пневмонии.
Изучение висны сыграло особую роль не только в истории исследования медленных вирусных инфекций, но и в истории развития науки о вирусах вообще. И чем глубже ученые проникали в тайны этой болезни, чем ближе знакомились с ее возбудителем, тем большее чувство недоумения вызывали у них добытые факты.
Вот один из примеров. Исландские вирусологи Б. Сигурдсон, X. Тормар и П. Полсон, те самые, кто впервые открыли вирус висны, решили посмотреть, как поведет себя вирус при заражении им различных клеточных культур. И что же?
Оказалось, что вирус висны в ряде культур вызывает быстро развивающуюся клеточную дегенерацию – цитопатический эффект, о котором уже неоднократно говорилось выше. Казалось бы, этот частный факт не должен был вызвать столь глубокое изумление. Однако, как будет ясно далее, изумляться было чему!
Дело в том, что уже много десятилетий хорошо известна способность подавляющего большинства вирусов вызывать в культурах клеток цитопатический эффект. Результат такого эффекта отлично виден даже при малом увеличении микроскопа и не только служит уже в течение длительного времени надежным показателем вирусной активности, но и свидетельствует о количестве активных вирусных частиц в единице объема испытуемого вируссодержащего материала. И если в каком-либо материале, например в смыве из глотки, хотят определить концентрацию вирусных частиц, то обычно поступают следующим образом.
Готовят 10-кратные разведения испытуемого материала в питательной среде (1:10, 1:100, 1:1000 и т. д.). По 0,1 кубического сантиметра каждого разведения вносят в отдельные лунки планшета с клеточной культурой. Спустя несколько дней в ряде лунок развивается процесс клеточной дегенерации, завершающийся распадом клеточного слоя. После этого можно рассуждать следующим образом. Если, например, наивысшее разведение нашего материала – 1:100 – еще вызывает клеточную дегенерацию, а начиная с разведения 1:1000 и далее никаких признаков гибели клеток не обнаруживается, то мы вправе считать, что в 0,1 кубического сантиметра исходного, например, смыва из глотки содержится по крайней мере не менее 100 вирусных частиц, способных заражать клетки, размножаться в них и вызывать затем их гибель. В подобном случае говорят, что титр вируса (его концентрация в единице объема, обычно в одном кубическом сантиметре) равен 103.
Именно на цитопатическом действии вирусов основаны исследования в вирусологических лабораториях, направленные на обнаружение присутствия вирусов в различных испытуемых материалах и последующее определение их количества в таких материалах.
Обнаружение цитопатического действия вируса висны, которое развивалось иногда даже через 24–48 часов после заражения клеток, как уже было отмечено, явно озадачило исследователей. Было непонятно, каким же образом вирус, вызывающий в организме зараженной овцы «медленный» патологический процесс, растягивающийся на годы, в пробирках с клеточной культурой быстро размножается и разрушает клетки всего слоя. Иными словами, удивление вызывала способность возбудителя типичной медленной инфекции вызывать острую («быструю») форму инфекционного процесса в клетках.
Описанное открытие имело принципиально важное значение; оно находилось в явном противоречии с прежним представлением об исключительности возбудителей медленных вирусных инфекций, которых долгое время даже называли «медленными вирусами». Но с фактами нельзя не считаться! И следовало допустить, что в природе нет «быстрых» и «медленных» вирусов, а есть способность (свойство) вирусов в неодинаковых условиях вызывать различные формы инфекционного процесса.
Совсем недавно был поставлен следующий опыт. Вирусом висны заразили 21 овцу в возрасте от 5 до б месяцев. Через различные промежутки времени у 17 животных развилась характерная клиническая картина со всеми признаками висны. Однако у 4 оставшихся не проявлялось ни малейших признаков заболевания, и все они выглядели совершенно здоровыми, а между тем… из организма таких животных легко выделялся инфекционный вирус висны.
Эта находка сорвала еще одну маску с вируса – возбудителя медленной инфекции: как и подавляющее большинство обычных вирусов, вирус висны оказался способным вызывать кроме медленной еще одну форму инфекционного процесса – латентную инфекцию, отличающуюся, как мы помним, столь глубоко скрытым течением, что организм выглядит совершенно здоровым.
При изучении чувствительности к вирусу висны различных клеточных культур, конечно же, испытали и клетки, полученные из тканей человека. И, представьте, в некоторых из них вирус висны хорошо размножался. Такой результат опытов определил вопрос: не может ли вирус висны быть опасным для человека? Этот вопрос никак нельзя назвать праздным, учитывая, что висна у овец описана в странах Европы, Африки, Северной и Южной Америки. Существование латентной формы висны вызвало среди ученых особое беспокойство за людей, которые по роду своей деятельности могут тесно контактировать с больными животными. И такие контакты имели место, в частности, на многих исландских животноводческих фермах, где за больными овцами ухаживали и взрослые, и дети. При забое больных животных нередко не принимали никаких мер предосторожности. Более того, известно, что в подобных случаях мясо зараженных животных считали вполне пригодным в пищу, и оно поступало в продажу.
Специально проведенные проверочные исследования показали, что висна, к счастью, не распространяется среди людей. Однако «сюрпризы» вируса висны на этом не закончились. Тщательное обследование зараженных овец помогло установить, что в организме таких животных через 2–3 месяца одновременно с накоплением вируса начинают накапливаться и противовирусные антитела. И то, что такие антитела действительно являются противовирусными, легко доказывается в опытах заражения клеточных культур.
Вирус висны предварительно смешивают с сывороткой или спинномозговой жидкостью зараженных овец и такую смесь вводят в культуру клеток. На протяжении многих дней клетки выглядят здоровыми и в них не наблюдается размножения вируса. Если же такую культуру заражают смесью вируса и сыворотки крови от незараженной овцы, то через несколько дней в культуре начинается размножение вируса – и клетки погибают. Отсюда вывод: в организме овцы, зараженной вирусом висны, образуются и постепенно накапливаются противовирусные антитела, которые, однако, не спасают зараженное животное от развития заболевания и последующей гибели.
Результаты этих исследований, конечно же, вызвали огромный интерес у ученых. Вместе с тем они ставили новый непростой вопрос: каким образом в организме животного в условиях постоянного присутствия противовирусных антител может жить и беспрепятственно размножаться вирус висны?
Чтобы ответить на этот вопрос, для эксперимента взяли одну-единственную овцу, которую изучали на протяжении 5 лет после заражения вирусом висны. Из ее организма регулярно выделяли персистирующий вирус и одновременно брали пробы крови для получения сыворотки.
И что же оказалось? А вот что: чем позднее у овцы выделяли из крови вирус висны, тем хуже он нейтрализовывался сывороткой, полученной от этого же животного в самом начале (!) заболевания, т. е. в процессе длительного пребывания в организме животного вирус постепенно менял свойства своих поверхностных структур (антигенов), как бы «уходил» от губительного действия антител, которые, как мы помним, способны соединяться и нейтрализовать активность только точно таких вирусных частиц, в ответ на которые данные антитела вырабатывались.
Работа с особо опасными инфекциями
Обнаруженная изменчивость поверхностных антигенов вируса висны, персистирующего в организме зараженных овец, открыла новый механизм вирусной персистенции, получивший название антигенный дрейф.
Группа американских исследователей из университета Джона Гопкинса попыталась выяснить причины антигенного дрейфа. Для этого от разных овец, поддерживавших скрытую форму инфекции, выделили несколько изолятов вируса. Из этих изолятов и из исходного штамма, который использовали для первоначального заражения всех животных, выделили РНК. Эти-то РНК и подвергли изучению на предмет возможных изменений в их структуре. И такие изменения были выявлены. Интересно, что все изменения регистрировались только в одной зоне вирусных РНК и носили характер точечных мутаций – изменений последовательности структур, составляющих РНК. Более того, ученые показали, что обнаруженные ими нарушения обычной последовательности, характерной для исходного вируса, соответствовали в каждом вирусном изоляте особенностям его антигенного дрейфа. Однако, несмотря на всю оригинальность, этот механизм оказался не единственным, с помощью которого вирус висны длительное время сохраняется в организме зараженных животных.
Оказалось, что излюбленным местом пребывания персистирующего вируса в организме хозяина являются макрофаги – особый вид лейкоцитов, находящихся в крови, селезенке и лимфатических узлах. Вирус висны, попав в макрофаг, не подвергается разрушительному действию его ферментов, т. е. не переваривается, а, напротив, размножается внутри макрофага, становясь неуязвимым даже для действия противовирусных антител.
Дальнейшие исследования позволили обнаружить весьма своеобразную особенность таких зараженных вирусом висны макрофагов, которые, как первоначально казалось, напоминают нечто похожее на «скворечник», дающий приют персистирующему вирусу. Оказалось, что вирус висны способен заражать и некоторые другие клетки соединительной ткани, но в них латентная инфекция формируется благодаря интеграции вирусного генома с клеточным геномом. Такие латентно инфицированные клетки не выделяют инфекционного вируса. Но вот что выяснилось: стоит только к таким скрыто инфицированным клеткам прикрепиться зараженным макрофагам, как в скрыто инфицированных клетках происходит активация вирусной репродукции (вспомните герпетические высыпания!). В результате ранее «безобидные», хотя и зараженные клетки соединительной ткани начинают продуцировать и выделяют в кровь инфекционный вирус висны.
И последнее. Помните, выделение вируса висны и первое знакомство с ним с помощью электронного микроскопа озадачили исследователей – уж очень он был обычен (а ведь болезнь-то не обычная, а «медленная») и очень похож на хорошо известные РНК-содержащие вирусы, вызывающие опухоли у животных. А дело в том, что вирусные частицы висны содержат в своем составе фермент обратную транскриптазу, благодаря работе которого генетический материал вируса встраивается в клеточную хромосому (ДНК). Естественно, что к вирусу висны живейший интерес проявили вирусологи, занимающиеся опухолевыми вирусами. Конечно, сразу же начались поиски опухолеродной способности и у вируса висны.
Многочисленные попытки выявить онкогенные потенции у вируса висны принесли наконец успех двум вирусологам из Национального ракового института (США), Такемото и Стоуну, которые получили злокачественное перерождение – трансформацию – мышиных клеток. Очаги трансформации появились спустя 3 недели после заражения таких клеток вирусом висны. Но при этом инфекционный вирус не удавалось обнаруживать ни в самих трансформированных клетках, ни в окружающей их питательной среде. Положение казалось безвыходным – ученые не могли даже выявить в измененных клетках каких-либо вирусных структур, например антигена.
Такие «безмолвствующие» клетки уже трижды пересевали с одного матраса на другой, но… стоило смешать их с культурой клеток овец, как сразу же обнаруживался инфекционный вирус висны. А если трансформированные вирусом висны такие якобы «безвирусные» мышиные клетки вводили в организм мышат, предварительно облученных рентгеновскими лучами, то у них вскоре развивались большие опухоли, представлявшие собой типичные фибросаркомы, которые потом можно было сколь угодно раз перевивать от одного животного другому.
И вот здесь мы сталкиваемся с еще одним парадоксом возбудителей медленных вирусных инфекций: вирус висны имеет очень много общих черт с опухолевыми вирусами; он содержит в своем составе специальный «инструмент» – фермент обратную транскриптазу; он способен, как показали исследования, вызывать развитие опухоли в искусственных условиях.
А в естественных? В естественных условиях у зараженных вирусом висны овец никогда не обнаруживалось опухолевого роста.
Иными словами, несмотря на полную, если так можно выразиться, онкогенную готовность, вирус ведет себя не как опухолевый, а как инфекционный вирус. На этом основании предположили, что вирус висны представляет собой некий эволюционный мостик между инфекционными и онкогенными РНК-содержащими вирусами: в условиях естественной инфекции он вызывает медленное развитие патологических изменений, которые не сопровождаются опухолевым ростом и не приводят к нему, однако вирус висны обладает явным онкогенным потенциалом, который он может реализовать в определенных специфических условиях. В каких именно, покажут результаты дальнейших исследований.
История вторая: Хохочущая смерть, или Куру
В восточной части острова Новая Гвинея на высоте 1500–2000 метров над уровнем моря расположен труднодоступный горный район. Его сильно пересеченная местность покрыта травой кунаи или густыми лесными массивами. Здесь, к югу и востоку от горы Майкла, разбросаны туземные деревни языковых групп форе, кейагана, каните, ауйяна, кими и узуруфа. Согласно древним обычаям, между племенами и деревнями на протяжении многих лет велись частые войны с ритуальными убийствами, колдовством и людоедством.
Первые контакты с туземцами этих районов зарегистрированы в 1932 году, когда их посетила экспедиция золотоискателя Тэда Эйбенка. В 1949 в Тарибо (область Кейагана) была основана первая лютеранская миссия. Там же вскоре австралийским правительством (под чьим протекторатом находился остров Новая Гвинея) был организован и первый патрульный пост в целях прекращения междоусобицы и поддержания порядка.
Вечером б декабря 1953 года первый патрульный офицер района Джон Мак-Артур, подходя к деревне Амуси, увидел сидящую у костра маленькую девочку. «Она сильно дрожала, – записал в своем дневнике Джон Мак-Артур, – а голова ее спазматически покачивалась из стороны в сторону. Сидящий рядом старик сказал, что она жертва колдовства и что эта дрожь продолжится вплоть до ее смерти. До самой смерти она не сможет есть. Через несколько недель она должна погибнуть…»
Джон Мак-Артур продолжал встречать подобные случаи заболевания среди туземцев, которое, как он вскоре установил, называлось куру — это слово обозначает у папуасов Новой Гвинеи «дрожание от холода или от страха».
Отвергнув вздор по поводу колдовства, Мак-Артур оказался достаточно проницательным человеком, чтобы заподозрить в куру новое, неизвестное до той поры заболевание человека. Он сообщил о своих наблюдениях и предположениях австралийскому врачу Винсенту Зигасу, который и начал проводить в 1956 году первые наблюдения над больными туземцами.
В октябре В. Зигас провел несколько недель в области Окапа, где собрал пробы крови от 26 больных куру и сумел даже взять кусочки мозга умершего от этого заболевания человека. Весь собранный материал был сразу же переправлен доктору С. Андерсону в Мельбурн (Австралия), который и предпринял первые попытки его лабораторного изучения.
Кусочки мозга растирали в ступке с песком, полученную кашицу разводили солевым раствором, после чего вводили в куриные эмбрионы, в мозг взрослым мышам или мышатам-сосункам. Все эти манипуляции были неслучайными. Именно подобным образом и были открыты многие вирусы, известные сегодня как возбудители тяжелых инфекционных заболеваний.
Увы! Все попытки Андерсона закончились неудачей: из мозга погибшего от куру папуаса не удалось выделить возбудитель не только после однократного заражения куриных эмбрионов, но даже после многократных перевивок (жидкость куриных эмбрионов, в которых ничего не обнаруживают, вводят в свежие куриные эмбрионы; затем, если вновь нет признаков возбудителя, эту процедуру повторяют). То же самое проделывали и на животных: Андерсон заражал животных, спустя некоторое время брал мозг от них и вводил свежим мышам, и так несколько раз. Описанные процедуры носят название слепые пассажи, цель их – накопить возбудитель в тех случаях, когда его очень мало в исходном материале.
К сожалению, никакой информации не дал и анализ сывороток крови больных куру – в них не были обнаружены антитела ни к одному из вирусов энцефалита, выделяемых на острове Новая Гвинея.
Даниел Карлтон Гайдушек
Но вот в начале марта 1957 года в изучение куру включается тогда еще малоизвестный американский вирусолог, в прошлом детский врач, будущий лауреат Нобелевской премии Карлтон Гайдушек (см. фото), который приезжает на остров Новая Гвинея и практически поселяется в племени людоедов. С этого момента начинается интенсивное и, как мы увидим ниже, удивительно плодотворное исследование этого действительно неизвестного цивилизации заболевания. В Окапа строятся больница и лаборатория. Пробы от больных доставляют автомобилем на аэродром, а оттуда самолетами – в лаборатории Австралии и США. Больные подвергаются тщательному клиническому и лабораторному обследованию. Начинают испытываться многочисленные терапевтические средства. Наконец, в районе распространения куру развертываются специальные эпидемиологические исследования, которые призваны ответить на ряд вопросов. Кто или что служит источником заражения людей куру? Каким путем возбудитель (если он есть) передается здоровому человеку? Какие еще живые существа могут болеть куру или, по крайней мере, в организме каких из них возбудитель куру может размножаться? Совершенно очевидно, что прежде всего надлежало тщательно изучить картину начала и развития заболевания у людей.
Как оказалось, это заболевание отличается столь выраженной однородностью симптомов и стабильностью течения, что описывается самими туземцами различных районов с удивительным однообразием. Более того, эта схожесть симптоматики, безусловно способствовавшая быстрому и легкому ее запоминанию, определила включение некоторых стадий проявления болезни в колдовской ритуал народности форе.
Первым признаком куру оказывается нарушение походки (двигательная атаксия). Этот симптом развивается столь постепенно и незаметно, что наиболее часто подмечается окружающими прежде, чем его замечает сам больной. Атаксия медленно прогрессирует, становится все более выраженной, характеризуясь неправильной постановкой ног и нарушением координации движений. В этот период больные часто жалуются на боли в коленях, головную боль, общее недомогание, повышение температуры, кашель и насморк. Позднее появляется характерное дрожание туловища, конечностей и головы. Все попытки больного хоть как-то скоординировать свои движения еще больше усиливают дрожание, которое усугубляется также состоянием возбуждения, усталостью или истощением больного. Спустя месяц приступы дрожания происходят с частотой 2–3 раза в секунду и создают у окружающих впечатление озноба. Дрожание уменьшается в тех случаях, когда больной сидит расслабившись, и совершенно пропадает во время сна.
На втором-третьем месяце начинают появляться нарушения речи и координации тонких движений рук и ног, хотя больной в состоянии выполнять определенную работу в доме и в саду. В это же время можно наблюдать появление странных непроизвольных движений, которые наиболее часты и заметны во время стремления больного подняться из лежачего или сидячего положения. Больные оказываются способными ходить, только опираясь на палку, а месяц спустя они ведут уже главным образом сидячий образ жизни. Болезнь неумолимо прогрессирует, больной чувствует себя все хуже, речь его становится неразборчивой, он уже не в состоянии удерживать равновесие даже сидя, и его выводят из темной хижины только в туалет.
Спустя З-б месяцев от начала заболевания состояние больных крайне тяжелое. Их уже не выносят на улицу, они лежат в хижинах, страдая от недержания мочи и кала. Быстро образуются пролежни. Постоянно пребывая в лежачем положении, больной не может самостоятельно есть и, как правило, очень скоро погибает от истощения. Причиной гибели нередко бывает также инфицирование пролежней и развитие общего заражения крови (сепсис) или застойная бронхопневмония. Иногда обездвиженный больной получает случайные ожоги.
Характерные особенности куру, проявляющиеся уже с первых месяцев заболевания, – повышенная возбудимость, чрезмерный и не всегда уместный смех, присутствие улыбки на лице, а иногда – приступы буйного беспричинного веселья. Повышенная возбудимость и смех при куру оказываются столь выраженными, что заболевание первоначально даже называли «хохочущая смерть».
При вскрытии трупов людей, умерших от куру, оказалось, что все патологические изменения ограничены головным мозгом.
В коре, в некоторых подкорковых областях и в мозжечке гибнут (исчезают) нейроны, на их месте в мозговой ткани образуются вакуоли (полости). Постепенно вакуолизация становится столь выраженной, что серое вещество головного мозга становится похожим на губку (отсюда название подобного состояния мозговой ткани – status spongiosus, или губкообразное состояние) (рис. 7). Дегенеративные явления в нейронах сопровождаются разрастанием соединительной ткани (глии) мозга, в мозжечке появляются аморфные амилоидные бляшки.
Но если подробное описание картины болезни и вызываемых ею изменений в организме были получены вскоре после начала систематических исследований куру, то выяснение причин заболевания затянулось на многие годы. Здесь все казалось непонятным и странным. Прежде всего было установлено, что риску заражения подвержены далеко не все жители Восточного нагорья, а лишь около 30 тысяч человек: племена народности форе и представители соседних племен, связанных с форе брачными отношениями. Вместе с тем в последние 50 лет тысячи европейцев и жителей других районов Новой Гвинеи посетили провинцию Восточное нагорье, но ни у кого из них ни разу не было зарегистрировано заболевание куру.
Рис. 7. Губкооб разные изменения в коре головного мозга 14-летнего мальчика, погибшего от куру
Узнав о каннибализме среди народности форе, исследователи попытались связать с этим причину возникновения болезни. Однако куру не регистрировали среди соседних с форе племен, а между тем и они не гнушались людоедства.
Возможно, предположили исследователи, именно представители племени форе употребляют какие-то токсические вещества, вызывающие по мере их использования медленно развивающееся нарушение обмена веществ в организме. В этой связи был составлен список используемых форе веществ – краски для тела, лечебные препараты, приправы к пище и пр. Однако оказалось, что вошедшие в этот список более чем 400 веществ животного и растительного происхождения употреблялись как больными, так и никогда не болевшими туземцами.
Ясно было одно – патологический процесс развивается в мозге. Видимо, и поражающий фактор следовало искать в мозговой ткани людей, погибших от куру. К. Гайдушек и его коллеги развивают бурную деятельность: извлекают мозг погибших, его кусочки растирают с песком в фарфоровых ступках, приготавливают взвеси, которые потом вводят широкому кругу животных: овцам, козам, свиньям, сирийским хомякам, крысам, собакам, морским свинкам, курам, уткам, а также 20 различным породам мышей. Для заражения используют и мышей, предварительно обработанных иммунодепрессантами – веществами, подавляющими сопротивляемость организма к инфекционным агентам. Но все усилия оказываются напрасными – ни в одном случае не удается передать заболевание животным!
А что, если попробовать заразить обезьян? И последнюю надежду К. Гайдушек и его помощники возлагают на самку и самца шимпанзе, в мозг которых была введена взвесь мозговой ткани от двух погибших от куру людей. Начинается томительное ожидание. Дни… недели… месяцы… Прошел год. Оба шимпанзе внешне выглядят совершенно здоровыми. Неужели вновь неудача? Время тянется мучительно долго. Со дня заражения проходит 18, 19, 20 месяцев, а обезьяны не обнаруживают ни малейших признаков недомогания.
Миновал 21-й месяц. И тут ученые замечают что-то необычное в поведении самки шимпанзе: у нее появилась сонливость, позднее присоединились признаки расстройства координации движений. Вначале малозаметные, они постепенно усиливались. Четко выявилось прогрессирующее нарушение походки и последующая неспособность ходить и даже сидеть.
Через 9 месяцев после появления первых симптомов обезьяна погибает. На вскрытии обнаруживается типичное для куру губкообразное состояние серого вещества мозга! Самец шимпанзе, зараженный одновременно с самкой, заболевает через 30 месяцев после введения ему растертых кусочков мозга погибшего от куру человека.
Так постепенно величайшее терпение и упорство исследователей начинали приносить свои плоды.
Доктор К. Гайдушек и его помощники провели множество испытаний на различных видах обезьян, убедительно доказав инфекционную природу куру.
Итак, возбудитель куру находится в мозге! Но только ли там? Чтобы ответить на этот вопрос, у погибших от куру были взяты кусочки различных внутренних органов, приготовленную из них взвесь вводили в мозг здоровым обезьянам. Животные заболевали куру спустя различное время после заражения. Следовательно, возбудитель куру размножается и в некоторых внутренних органах зараженных животных, хотя и не вызывает в них патологических изменений.
Теперь можно попытаться выяснить, что же представляет собой этот загадочный возбудитель куру. Прежде всего его размеры. 10-процентную взвесь мозга погибшего от куру пропускают через специальные фильтры с хорошо известным диаметром пор. Оказывается, если использовать фильтр с диаметром пор 220 нм, то полученный фильтрат (т. е. то, что проходит через фильтр) сохраняет свою инфекционность; фильтр же с диаметром пор 100 нм задерживает возбудителя куру, и введение фильтрата не вызывает у животного развития заболевания. Таким образом, размеры возбудителя куру оказались сходными с размерами большого количества известных вирусов. Мало того, возбудитель куру в течение 5 лет не теряет своих инфекционных свойств, если его хранить при температуре -70 °С.
На основании этих данных возбудителя куру долгое время причисляли к вирусам, однако, как выяснилось, он имеет и ряд отличительных особенностей. Так, например, его не удавалось увидеть в электронный микроскоп. И это, надо признать, долгое время было просто невозможно объяснить.
Одной из характерных черт возбудителя куру оказалась его необычайная устойчивость к нагреванию по сравнению с большинством известных вирусов. Так, получасовое прогревание при 85 °С, губительное для подавляющего большинства вирусов, не только не разрушает инфекционности возбудителя, но даже не вызывает заметного ее снижения.
(Как мы вскоре узнаем, повышенная устойчивость возбудителя куру к нагреванию сыграла роковую роль в распространении заболевания среди людоедов форе.)
На основании наблюдений было установлено, что продолжительность инкубационного периода при куру у людей колеблется, как правило, от 5 до 10 лет. Становилось все более очевидным, что источником заражения является больной человек, однако оставались неясными пути проникновения возбудителя в организм здоровых людей.
К. Гайдушек вновь и вновь возвращается к мысли, что передача куру связана с ритуалом людоедства. Естественно, первая мысль – возбудитель попадает с зараженной пищей, т. е. через желудочно-кишечный тракт. Пяти шимпанзе через зонд вводят в желудки более чем по 100 инфекционных доз возбудителя куру. Трех из них наблюдали 7 лет, двух других – 12(!) лет: заболевание не развилось! Что же делать дальше? Где выход? Может быть, стоит попробовать на не человекообразных обезьянах? Вновь через зонд вводят возбудитель куру трем на этот раз не человекообразным обезьянам: одной обезьяне капуцин, одной – циномольгус и одной – шерстистой. Их наблюдают в течение более чем 4 лет. Увы! Результата нет.
Снова длительные раздумья…
К. Гайдушек внимательно анализирует ритуал людоедства, свидетелем которого он был много раз, прожив не один год среди народности форе. Вот как он это описывает.
«Поедание умерших родственников, в котором главное участие принимали женщины и дети, рассматривалось среди туземцев форе как дань уважения и ритуал траура. Считалось, что с поеданием мозга умершего родственника приобретается его ум и все его добродетели… Женщины и девушки голыми руками расчленяют трупы умерших. Отделив мозг и мышцы, закладывают их голыми же руками в специально приготовленные бамбуковые цилиндры, которые затем недолго держат на раскаленных камнях в вырытых для этого в земле ямах.
В это время женщины обтирают руки о свои тела и волосы, чистят свои раны, расчесывают места укусов насекомых, вытирают детям глаза и чистят им носы. Проходит немного времени, и женщины и дети начинают толпиться вокруг очагов в нетерпеливом ожидании, когда откроют наконец цилиндры, извлекут содержимое и начнется пиршество…»
Дети, принимавшие участие в подобных пиршествах или имевшие матерей, участвовавших в данных ритуалах, все обязательно оказывались зараженными куру. Мужчины, напротив, редко участвовали в акте каннибализма. Если мальчик рано покидал общество женщин, поселялся в мужском доме (где и питался) до того, как кто-либо из его родственников умирал от куру, его шансы избежать заражения значительно увеличивались…
Во время одного из описанных выше ритуалов К. Гайдушек ухитряется вложить в один из бамбуковых цилиндров максимальный термометр (термометр, в котором показания, достигнув максимума температуры окружающей среды, фиксируются на этом уровне). Цилиндр был помечен, и после прогрева термометр извлекли. Оказалось, что температура внутри цилиндров при ритуальной термообработке не превышает 95 °С.
Полученные данные были чрезвычайно важны. Температура 95 °С, понятно, не уничтожала возбудителя куру. Более того, специально проведенная проверка показала, что мозговая ткань внутри бамбуковых цилиндров остается заразительной даже после разведения ее в 10 000 000 раз и более!
Все эти наблюдения наводили на мысль о попадании возбудителя куру в организм человека через участки поврежденной кожи, слизистой или конъюнктивы. И все-таки ученых не оставляли сомнения…
Прошло много лет, и К. Гайдушек с сотрудниками своей лаборатории в городе Бетесда (США) вновь решил попробовать заразить обезьян через рот, но на этот раз без всякого зонда, естественным путем.
Вот как это было проделано. Двух белкообразных обезьян не кормили в течение суток, хотя воды они получали вволю; после однодневного голодания обезьянам скормили по кусочку мозга шимпанзе, погибшей от куру. Кусочки были небольшие – от 6,5 до 21,5 грамма. На следующий день и в последующие 4 дня обезьяны получали специальную диету, содержащую свежие и сушеные фрукты, богатое белком сухое печенье, а также по кусочку зараженного мозга. На 3-й день – то же самое; на 4-й и 5-й вместо кусочка мозга в рацион добавляли по кусочку селезенки, а затем по кусочку почки от той же шимпанзе, погибшей от куру. Одна обезьяна получила в общей сложности 70,5 грамма зараженной возбудителем куру ткани, другая – 56,5 грамма.
Первая обезьяна заболела через 3 года после кормления зараженной тканью. Заболевание у нее протекало очень тяжело: с типичными симптомами куру. Вскрытие также показало развитие типичной для куру картины поражений головного мозга. Что же касается второй обезьяны, то она осталась внешне совершенно здоровой и после гибели своей напарницы. Причины ее спасения могут быть различными. Через несколько строк мы вернемся к этому вопросу и попытаемся в этих причинах разобраться.
С 1957 года людоедство среди народности форе было запрещено, что вскоре привело к резкому снижению смертности от этого заболевания. Однако первой неожиданностью оказалась публикация Стенли Прузинера, Карлтона Гайдушека и Майкла Олперса, в которой описывались 15 свежих случаев куру, развившейся спустя более чем 20 лет после запрета каннибализма. При этом эпидемиологические наблюдения, подробный опрос больных и их родственников, а также сообщения некоторых миссионеров подтверждают, что все описанные учеными больные могли встречаться с возбудителем куру лишь более чем 20 лет назад на пиршествах во время ритуального людоедства. Мало того, недавно появилось сообщение о случае куру спустя 50 лет после запрета людоедства. В чем же причина столь продолжительного инкубационного периода?
Причина, как считают американские исследователи, может заключаться в том, что заболевшие куру люди когда-то в прошлом проглотили с пищей очень маленькие дозы возбудителя (ведь и в опыте не заболела именно та обезьяна, которая получила меньшее его количество). Для накопления в организме заразившихся людей критических количеств возбудителя, способных вызвать первые признаки заболевания, понадобились не годы, а десятилетия.
Для полного представления о причинах этого заболевания необходимо учитывать и роль генетических факторов: недуг поражает только представителей народности форе; порой заболевали более 30 человек на каждую тысячу. К этому следует добавить случаи куру у представителей форе, покинувших свои родные места. Все эти наблюдения заставляют признать существование выраженной предрасположенности к куру у туземцев именно Восточного нагорья Новой Гвинеи.
В результате многолетних наблюдений теперь уже твердо установлено, что искоренение ритуального людоедства среди народности форе, за редким исключением, привело к исчезновению случаев куру к 1967 году среди детей моложе 10 лет, к 1972 – моложе 15 лет, к 1977 году – уже среди взрослых моложе 20 лет, к 1982 – моложе 25 лет, к 1987 – моложе 30 лет, к 1997 – моложе 40 лет, к 2007 году – моложе 50 лет и к 2012 году, т. е. на сегодняшний день, можно рассчитывать на полное отсутствие случаев даже с необычно продолжительным инкубационным периодом.
Учитывая подобную тенденцию, а также тот факт, что возбудитель куру не передается от беременных женщин плодам – больные куру матери рожают здоровых детей, – есть все основания считать, что исчезновение заболевания будет окончательным.
История третья: Виновник всех зол, или Скрепи
Среди заболеваний, которые изучал Б. Сигурдсон, одно – скрепи – представляло собой смертельное поражение мозга у овец и коз. У больных животных появляются признаки сильного раздражения кожи, они трутся об изгороди, деревья, столбы и другие неподвижные предметы (отсюда и название болезни: английское scrape означает «скоблить», «скрестись»). Невыносимый зуд приводит к тому, что животные начинают кусать друг друга и при этом даже скусывают участки кожи, они находятся в состоянии сильного возбуждения, например, начинают дрожать при приближении к ним. Наконец, еще одним характерным признаком заболевания служит нарушение координации движений, что выражается поначалу в появлении спотыкающейся походки, а несколько позже больное животное уже не может стоять.
Все эти проявления создают весьма типичную картину, облегчающую постановку диагноза. Заболевание развивается медленно, продолжается от нескольких месяцев до нескольких лет и всегда заканчивается гибелью животного.
Это заболевание было известно в Англии еще с 1732 года, а в 1755-м оно оказывается уже столь широко распространенным, что становится предметом петиции, поданной в британский парламент фермерами-овцеводами графства Линкольншир.
Получение точных сведений о скрепи долгое время затруднялось из-за того, что информация нередко умышленно скрывалась по коммерческим соображениям. Тем временем болезнь все более распространяется с племенными овцами и получает в различных странах мира свои названия. Для скрепи известны по крайней мере 34 наименования. Только в Англии заболевание называли «вертячка», «почесуха», «трясучка» и даже «рахит». Существовали и другие названия, в которых так или иначе отражалось характерное для заболевания стремление животных тереться обо что-то и чесаться. (Интересно, что одно из названий скрепи было французское – la tremblante. А ведь trembler в переводе с французского означает «дрожать». Вспомните куру!)
Несмотря на широкое распространение, 80 лет назад скрепи еще рассматривали как чисто сельскохозяйственную проблему. Природа болезни оставалась неизвестной, хотя более 100 лет назад уже предпринимались первые попытки продемонстрировать заразительность и передачу этого заболевания: в 1899 году мозговой тканью от больного скрепи животного была искусственно заражена здоровая овца, а в 1936 году французские исследователи Ж. Кюи и П. Шелле доказали, что возбудитель скрепи способен проходить через бактериальные фильтры и такой фильтрующийся агент вызываету здоровых овец развитие первых признаков заболевания лишь спустя много лет (иногда до 5 лет). Так впервые была установлена продолжительность инкубационного периода при этой медленной инфекции. Как и при куру, при скрепи поражения обнаруживаются только в головном мозге. И опять мозговая ткань напоминает губку. Вот почему и скрепи была отнесена к группе так называемых губкообразных энцефалопатий (рис. 8).
Рис. 8. Губкообразные изменения в мозге мыши, зараженной скрепи
Легко понять, в каких непростых условиях в течение многих лет проводились исследования скрепи в связи с необходимостью использовать для этих целей таких крупных животных, как овцы. И не удивительно, что успешное перенесение опытов на мышей в 1961 году оказалось переломным моментом в истории изучения заболевания. Благодаря дешевизне новых лабораторных животных появилась реальная возможность резко увеличить объемы исследований и их интенсивность. А главное, работа с мышами позволяла приступить к проведению разнообразных количественных определений. И еще одно важное обстоятельство: у зараженных мышей заболевание развивалось спустя всего лишь 4–5 месяцев!
Что же происходит с возбудителем в организме зараженных мышей? Когда и где можно (если можно) обнаружить инфекционный агент? Оказалось, что после подкожного заражения мышей возбудитель скрепи в течение недели находится в селезенке, затем не обнаруживается ни в одном органе, спустя месяц вновь появляется в селезенке и лимфатических узлах, еще через 2 месяца – в спинном мозге, а еще через месяц – и в головном. Но при этом во всех органах животного, исключая, конечно, головной мозг, не было ни малейших признаков каких-либо патологических изменений, а возбудитель в них находился в концентрации, равной 10 000 000(!) смертельных доз в 1 грамме ткани.
Стало быть, персистенция возбудителя в органах? Итак, скрепи – инфекционное заболевание. Это доказано давно и неопровержимо сначала опытами по передаче агента овцам, а затем и многим другим видам животных. Твердо установлено, что возбудитель проходит через бактериальные фильтры; не размножается на искусственных питательных средах (на которых размножаются бактерии); вместе с тем способен к длительной персистенции в культурах клеток, приготовленных из мозга зараженных животных; наконец, доказана скрытая персистенция его в организме в тканях (исключая мозговую).
Все это вместе взятое, казалось, недвусмысленно обосновывало вирусную природу возбудителя скрепи. Оставалось только произвести ряд уточняющих определений, например установить размеры вирусных частиц, их устойчивость к физическим воздействиям и химическим веществам; посмотреть, как выглядят частицы этого вируса под электронным микроскопом. Однако…
Изучение свойств предполагаемого вируса скрепи с первых же шагов дало поистине сенсационные результаты, анализ которых послужил предметом оживленных дискуссий и основанием для ряда смелых и оригинальных гипотез.
Прежде всего, оказалось, что возбудитель в высушенном состоянии сохраняет свою жизнеспособность на протяжении 2 лет хранения при температуре 8-12 °С. Даже после 30-минутного кипячения (!) ткань зараженного животного не теряет свою инфекционность для здоровых овец. Ученые поняли, что встретились с необычным возбудителем инфекционной болезни, и надо было проверять все возможные проявления его характера. Эти испытания принесли много новой интересной информации.
Возбудитель скрепи оказался устойчивым к ферментам, переваривающим белки, – к пепсину и трипсину, к ферментам, разрушающим ДНК и РНК, – дезоксирибонуклеазе и рибонуклеазе, к ультразвуку и формалину. В 12-процентном растворе формалина заразительность кусочков мозга больных овец сохранялась 28 месяцев. В отличие от других известных вирусов, активность возбудителя скрепи не снижалась даже после того, как его 34 раза поочередно погружали то в температуру -70 °С, то +37 °С. Заметим при этом, что другие вирусы полностью разрушаются уже после 3-10 циклов подобной обработки.
Но нашлась все-таки управа и на него! Возбудитель скрепи оказался высокочувствительным к действию сильных окислителей, к мочевине и фенолу. Все как у обычных вирусов, но… если разрушенные ткани, содержащие известные вирусы, смешать в равных количествах со спиртовым раствором йода, то их инфекционная активность исчезнет полностью; в тех же условиях утрачивается 99,9 % (но не 100 %!) инфекционной активности возбудителя скрепи.
Каков же размер этого загадочного возбудителя? К этому вопросу периодически возвращались на протяжении более 60 лет. После долгих споров размеры были определены – от 17 до 27 нм. Первоначально это было установлено с помощью особых фильтров с порами известных размеров, а затем – путем расчетов, на основе определения молекулярной массы, которую, в свою очередь, выяснили по чувствительности возбудителя к ультрафиолетовому свету и проникающей радиации. Но вот эти-то два последних свойства и оказались наиболее удивительными и вызвали немало дискуссий. Судите сами: устойчивость агента скрепи и к ультрафиолетовому свету, и к проникающей радиации оказалась в 100-1000 (!) раз выше, чем у всех известных вирусов.
А где же, спросите вы, данные электронной микроскопии? Каков он собой, этот возбудитель скрепи? Много лет рассматривали исследователи ткани пораженного мозга животных – и не переставали удивляться: в препаратах видны лишь скопления… мембран. Сложенных, скрученных, свернутых в кольцо, наконец, разорванных, но мембран. И – не более!
Тогда в работу включились биохимики. Оказалось, что синтез общего белка в мозговой ткани больных животных и выработка энергии остаются неизменными, общее количество нуклеиновых кислот также сохраняется на прежнем уровне, но зато заметно увеличивается активность ферментов, разлагающих сахара и их производные. Попытки найти инфекционные нуклеиновые кислоты не дали положительных результатов.
Отсутствие ясных представлений о структуре возбудителя и вместе с тем целый набор необычных свойств – все это породило множество разных догадок и послужило основанием для предположений, фантастичность которых порой так же трудно отвергнуть, как и доказать.
Так, например, безуспешные попытки обнаружить инфекционные нуклеиновые кислоты в зараженныхтканях побудили некоторых исследователей высказать мнение, что агент скрепи представляет собой самореплицирующуюся белковую молекулу. Но тогда трудно понять повышенную устойчивость возбудителя к нагреванию и формалину и тем более – ктрипсину и пепсину.
Высокая устойчивость к ультрафиолетовому свету, повышенная чувствительность к энергичным окислителям и наблюдаемая повышенная активность ферментов, разлагающих сахара! Не значит ли это, что возбудитель скрепи представляет собой вовсе не белок, а сложную молекулу полисахарида?
Но ни белковая, ни полисахаридная гипотезы не получили распространения в связи с тем, что выделенные из зараженных тканей фракции белков или полисахаридов не обладали инфекционностью. Значительно более привлекательной явилась в свое время так называемая мембранная гипотеза. Англичане Р. Гиббонс и Г. Хантер тоже исходили из того, что при скрепи не удается обнаружить главной вирусной структуры – нуклеиновой кислоты. Поэтому ученые предложили рассматривать возбудителя как составную часть клеточной мембраны. На чем они основывались? Во-первых, высокая чувствительность агента к тем веществам, которые как раз и разрушают клеточные мембраны. Затем, значительная инфекционность препаратов отдельно выделенных мембран. И наконец, данные электронной микроскопии, по которым, как мы помним, в местах поражений мозговой ткани всегда присутствуют мембранные структуры.
Хотя мембранная гипотеза и объясняла многие особенности возбудителя скрепи, но вместе с тем она не могла ответить на главный вопрос: что же представляет собой собственно инфекционное начало, пусть даже связанное с мембранами?
И здесь, как акт отчаянья, возвращение исследователей к вирусной гипотезе возбудителя скрепи. Ведь первые же исследования агента скрепи заставили думать о нем как о вирусе, и не случайно на протяжении многих лет скрепи изучался главным образом именно вирусологами. Как мы увидим далее, именно вирусологам удалось в последующие годы разгадать ряд принципиально важных частей этой дьявольской шарады.
Действительно, с точки зрения экспериментальной вирусологии не существует, казалось бы, причин, по которым возбудителя этой медленной инфекции нельзя было бы отнести к вирусам. И перечень свойств уже достаточно внушителен:
– возбудитель инфекционен;
– его размеры соответствуют размерам ряда известных вирусов человека и животных (например, вирусов полиомиелита, ящура);
– возбудитель не размножается на искусственных питательных средах;
– он хорошо размножается в организме животных;
– способен к длительной персистенции в различных тканях организма и в культуре клеток, приготовленных из таких тканей;
– чувствителен к действию мочевины и фенола;
– в зараженном организме возбудитель, достигнув определенного уровня размножения в лимфоидной ткани (в селезенке и в лимфатических узлах), прорывается в центральную нервную систему, где и вызывает характерные патологические изменения.
Иными словами, агент скрепи ведет себя как классический нейротропный (поражающий нервную систему) вирус, но только очень медленно реализующий свое болезнетворное действие.
А как же быть с большей частью необычных физико-химических свойств возбудителя? Много лет ускользающая разгадка заставляла ученых искать все новые методы исследования и самого возбудителя, и вызываемого им патологического процесса. Именно поэтому специалисты подвергли детальному анализу животных, зараженных возбудителем скрепи. И оказалось, что после заражения не у всех из них развивается заболевание. Так, козы обладают 100-процентной чувствительностью (из 100 зараженных заболевают 100) к агенту скрепи, в то время как у овец она значительно варьирует. Например, овцы породы хердвик отличаются наивысшей (78 %) чувствительностью, у дерби чувствительность уже 35 %, у шотландских черномордых — 18, у суффолков — 12, у шропширских овец — 5, а у дорсетов — 0 %!!!
Неодинаковая чувствительность к скрепи у различных пород овец привела к мысли, что естественное распространение заболевания может зависеть и от генетических особенностей хозяина. И действительно, удалось вывести особую линию мышей, у которых после внутримозгового заражения скрепи развилась не как обычно – через 25 недель, а лишь спустя 40 недель.
В дальнейшем выяснилось, что длительность инкубационного периода у мышей зависит от состояния особого гена, который контролирует время начала размножения агента скрепи в организме зараженных животных.
Но длительность инкубационного периода связана с особенностями не только организма, но и самого агента, которого, как оказалось, имеется несколько разновидностей (штаммов). Поэтому в конечном счете продолжительность инкубационного периода будет зависеть и от штамма инфекционного агента, и от генетических особенностей хозяина. В ходе распутывания всех этих хитросплетений удалось выделить два штамма агента скрепи, один из которых вызывал заболевание, характеризующееся постоянным стремлением чесаться, а другой приводил к развитию у животных состояния сонливости.
К наиболее интересным загадкам скрепи, как, впрочем, и других представителей группы трансмиссивных губкообразных энцефалопатий (группа объединяет такие заболевания, как уже известное читателю куру, а также болезнь Крейтцфельдта – Якоба, речь о которой будет дальше), относится всякое отсутствие каких-либо признаков иммунологической реакции организма.
Как известно, после проникновения любого вируса (или другого инфекционного агента) в организме развертывается сложная цепь защитных реакций, одной из которых и является выработка специфических антител к данному вирусу. И у нас в стране, и за рубежом ученые, используя все известные иммунологические реакции, пытались обнаружить хотя бы мизерные количества антител к агенту скрепи, но ни разу не добились успеха. Пробовали также вводить мышам сверхбольшие дозы мозга зараженных скрепи мышей – и опять безуспешно.
В организме зараженных скрепи животных ни в инкубационном периоде, ни во время клинически выраженного заболевания не было обнаружено даже признаков образования интерферона. Пробовали подойти к решению проблемы с другого конца: зараженным скрепи мышам стали вводить вещество, обычно резко стимулирующее в организме синтез интерферона. Но еженедельное введение мышам стимулятора на протяжении 7 месяцев не оказало никакого влияния на развитие у них инфекционного процесса. В то же время если зараженным скрепи мышам вводить любые другие вирусы или белки, то в ответ на это в их организме начинают активно вырабатываться специфические антитела на эти вирусы или белки.
Поиск возбудителя продолжался.
А между тем скрепи до сих пор встречается в различных странах Европы, Азии, Северной и Центральной Африки, Южной Америки и в 29 штатах США. В то же время заболевание искоренено в Австралии, Новой Зеландии и Южной Африке.
Источником заражения являются больные животные – овцы или козы. Более 100 лет назад была подмечена передача скрепи от больных животных здоровым на одних пастбищах. Примечательно, что для возникновения скрепи вовсе не обязательно присутствие больных животных – достаточно поместить здоровых овец на фермы, на которых ранее регистрировались случаи скрепи.
Объединенными усилиями французских и американских исследователей были получены строгие доказательства того, что возбудитель скрепи вызывает ранние изменения белкового синтеза в некоторых мембранах. Итак, кое-какие изменения при попадании в организм агента скрепи все-таки обнаружены. Значит, нет оснований опускать руки. Тем более что каждый год приносит все новые результаты.
Исследования природы агента скрепи велись всеми доступными средствами. И нужно ли удивляться тому, что вопрос о природе агента скрепи в свое время перешагнул рамки научных журналов, попав на страницы периодических изданий во всем мире. Вот лишь некоторые из заголовков статей на эту тему: «Странный организм: ни вирус, ни бактерия» (За рубежом. 1982. № 20); «Организм… без генетического материала» (За рубежом. 1983. № 52).
И неизвестно, сколько времени задавались бы эти вопросы (без ответов!), если бы в выяснение природы возбудителя скрепи не включился молодой американский профессор неврологии из Калифорнийского университета в Сан-Франциско Стенли Прузинер (см. фото).
С. Прузинер в 1982 году высказал предположение, что агент скрепи может представлять собой либо очень небольшой олигонуклеотид (нуклеотид – составная часть нуклеиновых кислот, а олигонуклеотид – соединение из нескольких нуклеотидов) с тонкой белковой оболочкой, либо инфекционный белок, полностью лишенный нуклеиновой кислоты.
Стенли Бен Прузинер
Строго говоря, предположение о скрепи как о самореплицирующейся белковой молекуле, как мы помним, было высказано еще за 20 лет до этого, однако оно не послужило основой для последующих экспериментов.
С. Прузинер, приступая к исследованиям, решил прежде всего провести сравнительный анализ действия на инфекционный агент скрепи веществ, разрушающих белки, и веществ, разрушающих нуклеиновые кислоты. Результаты опытов оказались достаточно однозначными: воздействие веществ первой группы всегда лишало агент скрепи его болезнетворности, в то время как вещества второй группы не снижали способности агента вызывать заболевание.
Вслед за этим исследователь усовершенствовал способы накопления возбудителя, с тем чтобы получить его более высокие концентрации. Им были использованы зараженные хомяки, у которых в мозговой ткани накапливалось в 100 раз больше возбудителя, чем в мозговой ткани мышей. Получив мозговую ткань с высоким содержанием возбудителя скрепи, С. Прузинер постепенно начал ее очищать от примесей, одновременно строго следя за сохранением инфекционных свойств.
Особенно эффективной оказалась комплексная очистка, включающая экстракцию детергентами, дифференциальное центрифугирование, обработку нуклеазами, протеазами и анализ в гелиевом электрофорезе.
В результате такого подхода удалось очистить исходный материал в 100 раз! Дальнейшее усовершенствование очистки инфекционного материала (включавшее фракционирование в градиенте плотности сахарозы) позволило выявить, что белок уже представлен молекулами одного вида.
Это был нелегкий путь. Стенли Прузинер долго искал – и нашел! Нашел, что инфекционность агента связана с низкомолекулярным белком, не содержащим никакой нуклеиновой кислоты.
Это было открытие совершенно нового класса инфекционных агентов, принципиально отличающихся от простейших, бактерий, вирусов и даже вироидов!!!
Судите сами: все известные доныне инфекционные агенты, к какому бы классу они ни относились, обязательно содержат одну из двух (а иногда и обе одновременно) нуклеиновых кислот. И даже простейшие из них – вироиды, которые (в противоположность вирусным частицам) вовсе лишены белковой оболочки, и те представлены обладающей инфекционностью изолированной молекулой рибонуклеиновой кислоты.
Так что же представляет собой подобный инфекционный белок? Инфекционный белок, открытый С. Прузинером, лишен нуклеиновых кислот, но одновременно, как выяснилось, обладает свойствами, отсутствующими у других возбудителей инфекционных заболеваний: устойчивостью к УФ-свету и проникающей радиации, к повышенной температуре, к действию пепсина, трипсина, протеазы К и ацетилэтиленамина, псораленов и формалина; он слабочувствителен к действию n-пентанола, n-бутанола и ультразвука.
Это открытие было столь грандиозным, что его даже не смогли сразу оценить по достоинству. И лишь спустя 15 лет, в 1997 году, «за открытие прионов» С. Прузинер получил Нобелевскую премию.
Обнаруженный белок С. Прузинер назвал инфекционный прионный белок, а термин прион – всего лишь анаграмма английских слов PROteinaceous INfectious (particles) – белковая инфекционная (частица).
Термин прион, по мнению С. Прузинера, как нельзя лучше подходит для обозначения инфекционной единицы – наподобие того, как употребляется термин вирион для обозначения одной вирусной частицы любого происхождения. Такой выбор всем понравился, и все трансмиссивные губкообразные энцефалопатии человека и животных после этого получили современное название прионные болезни человека и животных. И термин прион, или инфекционный прионный белок, обозначаемый символом PrPSc (Prion Protein Scrapie), как и некоторые другие термины, с которыми мы сейчас познакомимся, уверенно разместился на страницах научной литературы.
О каких еще терминах идет речь?
Оказалось, что прионный белок, т. е. белок того же аминокислотного состава и той же самой молекулярной массы, что и инфекционный прионный белок, содержится в организме всех млекопитающих, включая, естественно, и человека. А его наивысшая концентрация обнаруживается в нервных клетках (нейронах). Как удалось выяснить, этот нормальный клеточный прионный белок (потому что вырабатывается в клетках), обозначенный символом PrPc (Prion Potein Cell), выполняет разнообразные весьма важные для организма функции.
Он участвует в передаче нервных импульсов между окончаниями нервных волокон, в сохранении устойчивости нейронов и клеток глии (клетки глии выполняют защитную функцию по отношению к нейронам) к окислительному стрессу, вовлекается в процессы регуляции содержания внутриклеточного кальция (Са2+) в нейронах, но самое главное – поддерживает так называемые циркадианные ритмы (от латинских слов circa – «около» и dies – «день»), т. е. околосуточные ритмы активности и покоя в клетках, тканях, органах и в организме в целом.
Тем из вас, кто совершал дальние перелеты, например, из Москвы на Дальний Восток или, скажем, в Вашингтон (и, конечно, обратно), хорошо знакома ситуация, когда, перелетев через несколько часовых поясов (если разница во времени велика), никак не войдешь в ритм жизни того места, куда прилетел. Обратите внимание, что в своей регулирующей функции клеточный прионный белок играет роль своеобразного успокоителя, с определенной (околосуточной) периодичностью тормозя активность клеток, тканей и организма в целом.
Как оказалось, в этом нетрудно убедиться: если искусственным образом (а такие способы есть) снизить или вовсе лишить, например, мышку способности вырабатывать в организме клеточный (нормальный) прионный белок, то в этом случае спустя некоторое время у мышки резко сократится период сна, а затем животное и вовсе погибнет от развившейся бессонницы.
В 1986 году итальянский ученый Е. Лугарези с коллегами обнаружили и описали новую медленную инфекцию у людей: у них в организме вдруг начинал резко снижаться синтез клеточного прионного белка. Болезнь, всегда заканчивающаяся смертью, получила название смертельная семейная бессонница. Наверное, комментарии здесь излишни… Вот, оказывается, что такое клеточный прионный белок!
Теперь пришло время задать главный вопрос – чем же различаются нормальный и инфекционный прионные белки, если они одинаковы по молекулярной массе и аминокислотному составу?
Различия есть! Главное – в их третичной структуре, т. е. в пространственном расположении цепей молекул аминокислот. «И только?» – может возникнуть вопрос. Да, этого, оказывается, достаточно для того, чтобы жизненно необходимый клеточный прионный белок («друг») превратился в смертельно опасного «врага» – инфекционный прионный белок. Вот уж действительно: если «от великого до смешного – один шаг», то здесь, как мы видим, от жизненно необходимого до смертельно опасного – полшага!
Следовательно, собственно прионный белок может существовать в двух формах – нормальной и инфекционной, и такое превращение нормального прионного белка в его инфекционную форму является фундаментальным событием, лежащим в основе размножения инфекционных прионов.
Оказалось, что процесс размножения и накопления инфекционных прионов в зараженном организме принципиально отличается от процесса размножения всех известных инфекционных агентов, в том числе и самых мельчайших, например бактерий, которые увеличиваются в числе в результате простого деления, а также от процесса размножения вирусов, для которого существует специальный термин – репродукция.
Ранее мы познакомились с размножением бактериальных вирусов – бактериофагов. У вирусов животных (после их проникновения в клетку) этот процесс также осуществляется, по сути, в два этапа: сначала происходят независимые процессы синтеза новых молекул вирусной нуклеиновой кислоты и молекул вирусного белка, а затем уже из них формируются одетые в белковые чехлы вирусные частицы (вирионы). Второй этап вирусной репродукции так и называется – сборка.
Заметьте, и размножение бактерий, и размножение вирусов, несмотря на имеющиеся различия в осуществлении этого процесса, все же приводят в результате к появлению новых бактерий и новых вирусных частиц (вирионов). А откуда берутся и как накапливаются в организме инфекционные прионы? Да и уместно ли в данном случае слово «берутся»?
Рис. 9. Схема превращения молекулы нормального (клеточного) прионного белка (А) в молеку лу инфекционного прионного белка (Б)
С прионами все происходит как в нашей обыденной жизни, в которой «дурные примеры заразительны». (Право, как жаль, что малозаразительны хорошие примеры!) Так вот, в случае попадания молекулы инфекционного прионного белка в здоровый организм в результате соединения одной молекулы инфекционного прионного белка, обозначаемой как PrPSc, с одной молекулой клеточного (нормального) белка, обозначаемой как PrPс, в молекуле последнего происходят пространственные изменения, а именно: две из четырех спирально завитых структур в молекуле клеточного прионного белка вытягиваются в тяжи примерно так, как это показано на рис. 9. И это пространственное (только пространственное!) изменение приводит к тому, что молекула такого нормального белка становится инфекционной:
и так далее…
Иными словами, из образовавшихся 2 молекул в результате продолжающегося превращения возникнут 4, из них – 8 и т. д.
Таким образом, в отличие от всех известных инфекционных агентов, инфекционный прионный белок не синтезируется в организме заново, а накапливается исключительно за счет превращения (конформации) молекул нормального клеточного белка в инфекционные.
Напомню, что, помимо приобретения нормальным клеточным белком инфекционных свойств, он получает «в приданое» высокую устойчивость к проникающей радиации, переваривающему действию некоторых ферментов и… к повышенной температуре.
Последнему его свойству уже в наши дни суждено было сыграть в истории изучения прионных болезней роковую роль. И эта драма, как мы узнаем далее, имела далеко идущие последствия, затрагивающие проблемы животноводства, экономики… политики, а главное – проблему риска передачи смертельно опасного заболевания от животных человеку.
История четвертая: Компаньон или родственник – болезнь Крейтцфельдта – Якоба
В начале 20-х годов прошлого столетия немецкий врач А. Якоб столкнулся с пятью случаями необычного заболевания у людей в возрасте от 30 до 50 лет. На ранних стадиях болезни у пациентов нарушалась чувствительность и появлялись боли в руках и ногах. Затем к этим симптомам присоединялись признаки нарушения зрения, позднее появлялись судороги. Больные очень страдали от быстрых неритмичных, постоянно возобновляющихся коротких сокращений отдельных мышц. У них утрачивалась способность к координации движений, нарушались речь и процесс глотания. Параллельно с этим развивались признаки прогрессирующего слабоумия, выражающегося во все более явных расстройствах мышления, обеднении эмоциональной деятельности. В конце концов больные впадали в бессознательное состояние, теряли возможность активно двигаться, и в результате расстройств дыхания и сердечной деятельности наступала смерть.
Доктор А. Якоб внимательно изучал развитие болезни. Что-то она ему напоминала. Да и ткань мозга погибших (а поражения были только здесь) походила на губку, а сохранившиеся нервные клетки были необычно набухшими. Конечно же, и клиника заболевания, и характер мозговых поражений были сходными с описанным недавно доктором Г. Крейтцфельдтом заболеванием 20-летней девушки! (Позднее в память о первооткрывателях это заболевание получило название болезнь Крейтцфельдта – Якоба.)
Вскоре интерес к заболеванию заметно возрос. И это неслучайно: открытие куру в глухих горных районах Новой Гвинеи, увлекательные, полные неожиданностей исследования возбудителя скрепи, все более подтверждающие его необычную природу, заставили шире взглянуть на проблему медленных инфекций. В центре внимания ученых оказался целый ряд длительно протекающих тяжелых неврологических заболеваний людей, причины которых многие годы оставались неизвестными.
В 1967 году болезнь Крейтцфельдта – Якоба обсуждается на специальном международном симпозиуме, ей посвящается большое число статей в научных журналах, даже выходит отдельная книга, однако ее причины остаются неизвестными. Но вот заболевание становится предметом вирусологических исследований.
В ноябре 1966 года в лабораторию доктора К. Гайдушека в Национальный институт здоровья (город Бетесда, США) была доставлена замороженная ткань головного мозга 60-летнего англичанина, погибшего от болезни Крейтцфельдта – Якоба. За 5 месяцев до смерти у больного во время внутричерепного обследования был взят маленький кусочек мозговой ткани для проведения лабораторных исследований. Приготовленную из него взвесь ввели молодому самцу шимпанзе. Через 13 месяцев у зараженного шимпанзе развились первые признаки нарушения зрения, к которым затем присоединились параличи конечностей и… прогрессирующее слабоумие. Через 2 месяца обезьяна погибла. Из ткани ее головного мозга приготовили 10– и 0,1-процентную суспензии. Первую суспензию ввели в мозг и внутривенно шимпанзе-самке, а вторую – шимпанзе-самцу. Самка заболела через 13 месяцев, а зараженный самец, несмотря на то что ему было введено в 100 раз меньше материала, – через 14 месяцев. Обе обезьяны погибли через месяц после появления первых признаков болезни Крейтцфельдта – Якоба.
Так была доказана инфекционная природа этого заболевания. Дальше уже все было проще. Удалось передать заболевание четырем видам шимпанзе и даже… домашней кошке, у которой недуг развился после 30-месячного инкубационного периода, а также позже морским свинкам, сирийским хомякам и лабораторным мышам.
К 1985 году в мире (главным образом в лаборатории К. Гайдушека) были получены пробы мозга более чем от 500 больных с диагнозом болезни Крейтцфельдта – Якоба; в 218 пробах присутствие возбудителя было доказано путем заражения приматов.
В 1985 году американец Бендхайм с сотрудниками, используя разработанную С. Прузинером технику выделения и очистки возбудителя, из гомогенатов мозга зараженных мышей выделили инфекционный прионный белок.
Приготовленная иммунная сыворотка против прионного белка скрепи четко нейтрализовала активность прионного белка, полученного как от погибших от болезни Крейтцфельдта – Якоба людей, так и от зараженных мышей.
Подробное изучение патогенеза болезни Крейтцфельдта – Якоба на лабораторных мышах показало, что после внутримозгового введения возбудителя он обнаруживается не только в центральной нервной системе, но и в селезенке, лимфатических узлах, тимусе, почках, печени, а также в спинномозговой жидкости и в периферической крови. Выяснилось даже, что длительная персистенция возбудителя в крови обусловлена наиболее интенсивным размножением его в лимфоцитах, которые представляют собой при заражении мышей начальное место его репродукции.
Болезнь Крейтцфельдта – Якоба встречается во всем мире с общей годовой частотой 0,3–1 случай на миллион населения. При этом мужчины болеют в полтора раза чаще женщин. Заболевают, как правило, люди от 30 до 70 лет, при этом 90 % заболеваний приходится на возраст 40–69 лет.
Примерно в 90 % случаев болезнь Крейтцфельдта – Якоба имеет характер спорадического (от греческого слова sporadikos – «единичный»), т. е. единичного, появляющегося от случая к случаю, заболевания. Остальные 10 % включают семейные заболевания, как в виде отдельных случаев, так и в виде семейных очагов (несколько случаев в разных поколениях), а также так называемые ятрогенные (от греческого слова iatros – «врач»), т. е. заболевания по вине врача.
Кроме того, имеется важное наблюдение, касающееся частоты встречаемости болезни Крейтцфельдта – Якоба среди жителей отдельных регионов, в так называемых класmepax – в Словакии, в Чили, в Израиле и в некоторых других. Так, например, среди уроженцев Израиля, а также иммигрантов, прибывших в страну из Западной и Центральной Европы, 20 лет назад болезнь регистрировалась с частотой одно заболевание на миллион жителей, в то же время среди иммигрантов из Ливии заболеваемость оказывалась выше в 30 раз! Почему? Ученые связывали столь резкое увеличение частоты заболеваемости с особенностями питания данной группы иммигрантов. Деликатесными блюдами у них считались головной и спинной мозг овец, а также слегка поджаренные на гриле глазные яблоки овец. Вместе с тем более поздние исследования населения этих кластеров выявили определенные генетические изменения, проявляющиеся в появлении мутантных генов, что способствует повышенной восприимчивости к заболеванию.
В последние годы случаи семейных заболеваний стали описываться все чаще; сегодня установлено, что они имеют место в 10–15 % эпизодов болезни. Французским исследователем А. Бурже и его коллегами описана проживающая в Арденнах французская семья, в которой болезнь Крейтцфельдта – Якоба наблюдалась у 8 членов в трех поколениях. Ученые обращают внимание на то, что все члены этой семьи обитали в сельском доме в условиях тесного контакта друг с другом и их образ жизни характеризовался невысоким уровнем гигиены. Примечательно, что последующими исследованиями случаев семейных заболеваний была установлена их независимость от пола, а также от наследования по отцовской или материнской линии.
Все попытки связать причины заболевания с особенностями профессий пациентов не дали положительных результатов. Но вот что оказалось важным и что, по всей вероятности, следует иметь в виду, формируя свои гастрономические привычки, – чаще заболевают люди, употребляющие в пищу сырые морепродукты, в частности моллюсков, а также мозг овец.
Доктор В. Мэтьюз из Оксфорда указывает как на возможную причину заражения общение людей с хорьками и укусы этих животных. В качестве примера ученый ссылается на 33 доказанных посмертным вскрытием случая болезни Крейтцфельдта – Якоба: трое из погибших держали дома хорьков, а один был укушен животным за 18 месяцев до начала заболевания, еще один заболевший постоянно общался с хорьками и неоднократно подвергался их укусам.
Все эти примеры демонстрируют направления поиска возможных источников возбудителя болезни Крейтцфельдта – Якоба в окружающей среде. А может ли человек каким-то образом оказаться источником заболевания другого человека? Речь далее пойдет о ятрогенных случаях болезни Крейтцфельдта – Якоба.
В одном из госпиталей от пневмонии умирает 55-летний мужчина. За два месяца до смерти у больного отмечается развитие признаков прогрессирующей потери памяти, нарушения координации движений, непроизвольные подергивания и быстрые неритмичные, постоянно возобновляющиеся сокращения отдельных мышц. Сразу же после смерти у него была взята роговая оболочка глаза для пересадки 55-летней женщине с пораженной роговицей. Пересаженная роговица успешно прижилась, но спустя 18 месяцев у прооперированной появились признаки сонливости, нарушения координации движений, к которым присоединились быстро прогрессирующие нарушения глотания, непроизвольные сокращения отдельных мышц. Больная перестала говорить. Через 8 месяцев она умерла. На вскрытии в мозговой ткани были обнаружены все характерные признаки болезни Крейтцфельдта – Якоба. Признаки этого заболевания, но, к сожалению, уже после операции по пересадке роговицы, были найдены в мозге и 55-летнего мужчины-донора.
В 1977 году группа американских исследователей сообщает сразу о двух случаях передачи болезни Крейтцфельдта – Якоба от человека к человеку. Вот как это произошло. В целях диагностики предполагаемого неврологического заболевания 69-летней женщине провели трепанацию (вскрытие) черепа и в мозговую ткань вживили серебряные электроды для проведения стереоэлектроэнцефалографии – записи биотоков мозга с различных его участков. При трепанации у больной также были взяты маленькие кусочки мозговой ткани (биопсия), с тем чтобы, приготовив из них тонкие срезы и окрасив различными красителями, посмотреть под микроскопом для выявления характера нарушений. Через два дня после этой операции и проведения исследования электроды были удалены. Особенности записей биотоков мозга и изучение мозговых срезов под микроскопом подтвердили наличие у больной губкообразной энцефалопатии. Диагноз был определен: болезнь Крейтцфельдта – Якоба. (Уже много позже больная умерла.) В той же клинике находились на излечении 23-летняя женщина и 17-летний юноша, страдавшие различными формами эпилепсии. Их обоих ожидала хирургическая операция, и для подготовки к ней изучались биотоки мозга методом стереоэлектроэнцефалографии. При этом использовались электроды из числа тех, что ранее применялись для исследования 69-летней женщины. Это обстоятельство и имело роковые последствия для двух молодых людей: у обоих пациентов – у женщины через 20, а у юноши через 16 месяцев – после процедуры электроэнцефалографии развились все характерные признаки болезни Крейтцфельдта – Якоба.
Каким же образом произошло заражение? Как оказалось, в то время (а это был конец 1974 года) для записи биотоков мозга применялись электроды, не подвергавшиеся автоклавированию (обработке водяным паром при температурах, превышающих 100 градусов), так как такая процедура резко снижала их чувствительность.
Электроды перед употреблением предварительно очищали бензином, затем дезинфицировали 70-процентным спиртом, после чего стерилизовали в парах формалина в течение 48 часов. Указанная обработка считалась вполне надежной, и случаев заражения никогда не отмечали. Правда, тогда еще не была известна установленная лишь год спустя устойчивость возбудителя болезни Крейтцфельдта – Якоба к 70-процентному спирту и формалину.
В связи с описанными случаями ученые сочли необходимым срочно известить о случившемся своих коллег во всем мире, с тем чтобы можно было принять меры по предупреждению подобных инцидентов в будущем. К сожалению, они не заставили себя долго ждать. Вскоре стало известно о гибели патологоанатома, заразившегося при вскрытии умершего от болезни Крейтцфельдта – Якоба, а затем и нейрохирурга, заразившегося во время операции. Ведь, как мы помним, возбудитель болезни Крейтцфельдта – Якоба в зараженном организме находится не только в мозге, но и во внутренних органах и в крови.
В свете описанных событий следует с еще большим вниманием отнестись к неоднократно повторенным в печати предупреждениям исследователей из Национального института здоровья в городе Бетесде (США) – Карлтона Гайдушека, Роджера Трауба, Кларенса Джиббса, Дэвида Ашера, Пауля Брауна и других – о необходимости соблюдать особую осторожность при различного рода врачебных вмешательствах, которые могут быть связаны с болезнью Крейтцфельдта – Якоба. Ученые подчеркивают, что возбудитель, вызывающий данное заболевание, достигает в мозговой ткани больных людей очень высокой концентрации, а кроме того, накапливается и в других внутренних органах.
Проблема также в том, что диагностика болезни Крейтцфельдта – Якоба не всегда проста. Симптомы болезни часто напоминают симптомы других неврологических заболеваний. В связи с этим болезнь Крейтцфельдта – Якоба иногда проходит под диагнозами болезни Альцгеймера, болезни Пика и большого числа других неврологических недугов, включая опухоли мозга и даже случаи расстройства мозгового кровообращения.
Между тем при многих неврологических заболеваниях используются разнообразные хирургические приемы, кроме того, контакт с мозговой и другими тканями таких больных имеет место при вскрытиях.
Принимая во внимание все эти возможности, ученые рекомендуют:
– инструменты, используемые для любых хирургических процедур (или для вскрытия) при предстарческом слабоумии (болезнь Крейтцфельдта – Якоба относится именно к этой категории заболеваний), автоклавировать в течение 1 часа при 121 °С;
– все извлеченные органы или их части, включая те, которые фиксируются в формалине, обрабатывать как заразный материал;
– полы и все другие поверхности, на которые могли попасть ткани таких пациентов, подвергать обеззараживанию 0,5-процентным раствором хлорноватистокислого натрия, который эффективно инактивирует и возбудителя болезни Крейтцфельдта – Якоба, и агента скрепи.
Помимо болезни Крейтцфельдта – Якоба, в группу прионных заболеваний, как уже отмечалось, входят куру, скрепи, а также трансмиссивная энцефалопатия норок, о которой не будет идти речь в этой книге. В последние годы пристальное внимание исследователей все в большей мере привлекают факты передачи (трансмиссии) этих заболеваний различным хозяевам.
Кстати, полное название прионных болезней – трансмиссивные губкообразные энцефалопатии. Здесь следует обратить внимание читателя на первое слово в названии – «трансмиссивные», т. е. «передающиеся». Дело в том, что и в неинфекционной патологии давно известны случаи возникновения губкообразных энцефалопатий. Так, формирование губкообразной энцефалопатии (конечно, не столь обширной, как при прионных болезнях) может быть спровоцировано различными черепно-мозговыми травмами. Это явление отмечалось у некоторых боксеров. Да-да, боксеров. Имейте в виду, что удары по голове могут иметь опасные последствия!
Но вернемся к фактам передачи (трансмиссии) заболеваний. Возбудитель скрепи, поражающий обычно овец и коз, в результате искусственного заражения пяти видов обезьян вызывает у них после инкубационного периода, длящегося от 1 года до б лет, развитие болезни, при которой клинические признаки и характер внутримозговых поражений не отличаются от признаков экспериментально воспроизведенной болезни Крейтцфельдта – Якоба у этих же животных. Теперь подойдем к этому же вопросу с другой стороны: куру удалось передать обезьянам, норкам, а болезнь Крейтцфельдта – Якоба – кошкам, морским свинкам и мышам.
Следовательно, губкообразные энцефалопатии приматов (куру и болезнь Крейтцфельдта – Якоба) передаются неприматам – и наоборот! Последнее обстоятельство ставит вопрос о риске заражения людей от больных животных, и ответ на него мы обсудим в следующей истории.
Все эти факты заставили ученых задуматься над тем, каковы общие свойства и различия возбудителей этих четырех заболеваний – четырех «компаньонов» по формированию губкообразного состояния мозга у людей и животных. Наверное, больше других размышлял над этой проблемой ученый, получивший в 1976 году Нобелевскую премию по медицине за исследования именно куру и болезни Крейтцфельдта – Якоба, – доктор Карлтон Гайдушек. Нет, решил он, возбудители, вызывающие четыре губкообразные энцефалопатии человека и животных, не могут быть просто «компаньонами». Да и родство их должно быть очень близким, настолько близким, что напрашивается вывод о том, что все четыре являются всего лишь различными штаммами (разновидностями) одного и того же возбудителя! Какого? Возбудителя скрепи, который определенным образом модифицируется, попав в организм разных хозяев!
А это значит, что возбудитель скрепи – инфекционный прионный белок – и есть виновник всех упомянутых выше зол. Но не только этих…
Об этом – в следующей главе.
История пятая: Английская трагедия, или Трансмиссивная губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота
Поздним ноябрьским вечером 1986 года в особняке министра сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства Великобритании раздался тревожный телефонный звонок:
– Извините, сэр! Вас беспокоит руководитель центральной ветеринарной лаборатории в Вейбридже. Я обязан сообщить вам, что мы обнаружили на территории Соединенного Королевства новое, неизвестное ранее смертельное заболевание коров. И, судя по некоторым данным, это заболевание может распространиться на всю территорию страны…
Так началась одна из наиболее трагичных страниц в истории инфекционной патологии среди животных, из-за своих гигантских масштабов ставшая вскоре известной не только специалистам, но и широкой публике.
Конечно же, речь идет о так называемой болезни бешеной коровы, или коровьем бешенстве, как окрестили эту болезнь в народе. И надо признать, что, хотя эта болезнь, по сути, не имела никакого отношения к бешенству, она сыграла выдающуюся роль в развитии исследований прионов и вызываемых ими заболеваний человека и животных.
А все, как обычно, начиналось с простых вещей. Во всех странах существуют фабрики и заводы по производству мясокостной муки – продукта, получаемого путем измельчения и особой обработки мясокостных отходов боен. Это, как правило, скелеты крупного и мелкого рогатого скота и другие не идущие в пищу человека части туш коров и овец (потому и мясокостная).
Получают ее следующим образом. В начале технологической цепочки располагается огромный (величиной с небольшую комнату) приемный бункер, напоминающий по форме приемную часть мясорубки. Самосвал, груженный до верху отходами с боен, вываливает в него содержимое. А дальше начинается многоступенчатый процесс размалывания и измельчения мясокостной массы: сначала в так называемых шаровых мельницах, где в замкнутом пространстве огромных барабанов вращаются стальные шары, осуществляющие первую ступень измельчения всего, что есть крупного в массе; затем вращающийся шнек продавливает мясокостную массу через нож со стальными решетками; после этого включаются в работу жировые растворители; затем – процесс термообработки при высокой (130 °С) температуре, затем, затем… В конце технологической цепочки стоит крафт-мешок (мешок из очень плотной бумаги), куда постоянно сыплется коричневый порошок, являющийся той самой мясокостной мукой, столь хорошо знакомой, например, владельцам собак, которую с успехом используют, добавляя в корм щенкам для улучшения его питательных свойств. Действительно, такая добавка повышает белковую ценность пищи и, кроме того (что самое важное!), способствует хорошему развитию костной системы собаки, избавляя хозяев от необходимости покупать в аптеках глюконат кальция и другие пищевые добавки.
Такая же мясокостная мука много лет с успехом использовалась в качестве пищевой добавки и английскими фермерами при выращивании молодняка крупного рогатого скота. Однако в конце 1970-х годов предприниматели решили повысить питательную ценность мясокостной муки (вероятно, забыв, что лучшее – враг хорошего): температура термообработки была снижена со 130 °С до 110 °С, а также уменьшено количество жироэкстрагирующего вещества. (Я надеюсь, вы не забыли, что инфекционный прионный белок отличается повышенной устойчивостью к ряду растворителей, но самое главное – к высокой температуре?!)
Вот и все! Прошло несколько лет (инкубационный период для медленных инфекций), и в ноябре 1986 года раздался тот самый роковой телефонный звонок, по сути дела провозгласивший начало ужасающей эпизоотии (так называют эпидемии среди животных) крупного рогатого скота по всей Великобритании.
Эпизоотия развивалась с нарастающей силой. Случаи заболевания коров были зарегистрированы во всех графствах, их число постоянно увеличивалось и в 1992 году достигло пика, когда каждую неделю регистрировали по тысяче случаев заболеваний.
Как выражаются ветеринары, больное животное «теряет кондицию», снижается удойность, у коров и быков уменьшается время жевания пищи, они становятся особо чувствительными к прикосновению и звуку, отмечается ненормальная осанка – голова низко опущена, нарушаются движения, животное иногда припадает на задние ноги и склонно к падениям. С самого начала были особо отмечены нарушения психики: у больных животных появляется беспричинный страх, боязнь дверных проемов, наряду с этим отмечаются приступы бешенства (!). Вот откуда появилось в средствах массовой информации и, надо признать, утвердилось во всем мире (до сих пор) это ставшее общеизвестным название – болезнь бешеной коровы. Болезнь начинает развиваться через 5–6 лет (инкубационный период) после заражения и, как правило, медленно прогрессируя, продолжается 1–2 месяца. В конце этого периода животное уже не может стоять на ногах и умирает.
Так же как у больных овец и коз при скрепи, у обследованных заболевших и в дальнейшем погибших коров в головном и иногда в спинном мозге наблюдалась гибель нервных клеток, в результате чего формировались вакуоли (пустоты). Количество их постепенно увеличивалось, они сливались, формируя уже знакомое нам «губкообразное состояние» в нервной сети коры головного мозга. Но самое главное – на гистологических срезах, приготовленных из ткани головного мозга, обнаруживалось присутствие инфекционного прионного белка (PrPSc) в области вакуолизации и на поверхности еще сохранившихся нейронов.
Итак, трансмиссивная губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота была установлена! Правительством Соединенного Королевства были предприняты энергичные меры, потребовавшие введения ряда законодательных актов, организационных мероприятий, наконец, крупных финансовых затрат. Достаточно сказать, что к концу 1990 года для этих целей было израсходовано более 500 миллионов фунтов стерлингов. За 10 лет болезнь уничтожила 200 тысяч голов крупного рогатого скота.
С июля 1988 года был введен запрет на кормление жвачных животных белоксодержащими кормами, приготовленными из органов и тканей жвачных животных. С августа того же года все животные с подозрением на губкообразную энцефалопатию коров подлежали убою, а затем и уничтожению в специальных электрических печах.
Начиная с 1993 года эпизоотия пошла на убыль, однако за время ее развития список прионных болезней животных удвоился – к известным ранее относились скрепи, трансмиссивная энцефалопатия норок и хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Теперь же в список добавились собственно трансмиссивная губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота, а также трансмиссивная губкообразная энцефалопатия кошек и трансмиссивная губкообразная энцефалопатия экзотических копытных.
Заболевание сначала бродячих (бездомных), а затем и домашних кошек было обусловлено употреблением ими в пищу мяса больных и погибших коров и быков. Случаи губкообразной энцефалопатии отмечались и у диких представителей семейства кошачьих, находящихся в Лондонском зоопарке: у пумы, двух гепардов, оцелота и тигра. Причина проста – всех их в течение длительного времени кормили расколотыми головами и мясом крупного рогатого скота.
Наконец, еще одна прионная болезнь – губкообразная энцефалопатия экзотических копытных – была описана у пяти видов диких животных: сернобыка, аравийского орикса, канны, сахарского орикса и большого куду. 17 случаев заболеваний среди этих животных также были обусловлены использованием при их выкармливании в зоопарках той самой злополучной мясокостной муки.
Однако самыми трагическими последствиями той эпизоотии стали случаи возникновения болезни Крейтцфельдта – Якоба у… молодых людей!
К тому времени эта болезнь была уже известна около 100 лет. Однако для нее, как вы помните, характерным являлся достаточно солидный возраст заболевавших: 60–65 лет. Начиная с 1994 года в Великобритании, а затем и во Франции появился новый вариант болезни Крейтцфельдта – Якоба, главной отличительной особенностью которого оказался возраст заболевших – он колебался от 16 до 40 лет и в среднем составлял 27,6 года! При заболевании молодых людей отмечалось более раннее и частое развитие психических нарушений, чем у пожилых. Характерным именно для нового варианта болезни Крейтцфельдта – Якоба явилось формирование у молодых людей в мозжечке и в коре головного мозга больших амилоидных (амилоид – белок с характерной ультраструктурой) бляшек.
Принимая во внимание ранний возраст заболевших, отмеченные отличия в клинических проявлениях заболевания, а также в характере повреждений мозговой ткани, болезни дали название новый вариант болезни Крейтцфельдта – Якоба (сокращенно – нвБКЯ).
Возникал естественный вопрос – откуда взялся нвБКЯ? Безусловно, эта форма болезни каким-то образом связана с появлением трансмиссивной губкообразной энцефалопатии коров, так как до ее появления болезнь Крейтцфельдта – Якоба у молодых была редчайшим исключением из правила. Однако предположение предположением, но где же факты? И факты вскоре появились.
Исследователи выделили возбудителей – инфекционный прионный белок – из разных источников: из мозга коровы, погибшей от трансмиссивной губкообразной энцефалопатии; из мозга молодого человека, погибшего от нвБКЯ; из мозга овцы, погибшей от скрепи, – и заразили этими образцами мышей. Оказалось, что кривая гибели мышей, зараженных возбудителем нвБКЯ, и кривая гибели мышей, зараженных материалом от погибшей коровы, были абсолютно одинаковыми. В то же время кривая гибели мышей, зараженных образцом материала из мозга погибших от скрепи овец, имела совершенно иной характер. Так были добыты факты, подтверждавшие предположение о том, что новая форма болезни – нвБКЯ – связана с заражением молодых людей от зараженного крупного рогатого скота. Но каким образом это происходило?
Ответ на этот долго мучивший всех вопрос я получил в 2003 году из Женевы от Дугласа Моррисона – одного из активных организаторов международного симпозиума по прионным болезням в городе Эричи на острове Сицилия в 1996 году. После симпозиума мы долго переписывались с Д. Моррисоном, и однажды в одном из писем он прислал мне оттиск своей статьи, где аргументированно разъяснял суть этой загадки.
Любая хозяйка знает: чтобы приготовить котлету, в мясной фарш надо добавить какой-либо связующий продукт (яйцо, муку или хлеб). Так вот, в конце 1980-х годов при изготовлении гамбургеров (помните, это котлета, вложенная в булочку) в Великобритании в качестве связующего материала использовали… мозговую ткань коров. Это не казалось чем-то предосудительным, так как мозги крупного и мелкого рогатого скота до эпизоотологической катастрофы было принято употреблять в пищу, и они свободно продавались в магазинах не только в Великобритании, но и в других странах, в том числе и в Советском Союзе… Гамбургеры – излюбленная пища молодых… Вот и все!
Конечно, вы спросите: «А как реагировала на всю эту историю наша страна?» Достаточно оперативно и конструктивно. Были прекращены закупки не только мяса из Великобритании, но и свежего и сухого молока, сливочного масла, крупного и мелкого рогатого скота и даже спермы племенных быков, приняты меры к недопущению попадания в нашу страну английской говядины через третьи страны. Но и это не все.
В начале ноября 1990 года я был приглашен в Государственный комитет по науке и технике СССР, где в большом зале сидели только пять человек (наверное, очень важных…), и мне было предложено примерно в течение 20 минут рассказать (и показать, так как я приехал со слайдами) о прионных болезнях человека и животных. В зале погас свет, и я начал свое повествование. Через 18 минут я замолк. Свет в зале зажегся, и несколько секунд стояла гнетущая тишина. Затем прозвучала короткая реплика: «Да, это серьезно!»
5 декабря 1990 года вечерний рейс «Аэрофлота» Москва – Лондон откладывался на два часа. Пассажиры молча переминались с ноги на ногу, и лишь изредка из какого-нибудь угла доносился глубокий вздох. В какой-то момент и я, ни к кому не обращаясь, тоже вздыхаю: «Да что же мы так долго не летим?!» Стоящий впереди элегантно одетый молодой мужчина (наверняка дипломат) поворачивается ко мне и, чуть улыбнувшись, замечает: «Не огорчайтесь, пожалуйста, зато вы увидите ночной Лондон!»
Мы – это первая (и, как потом оказалось, последняя) делегация советских специалистов, командированных в Великобританию для ознакомления на месте с новым заболеванием крупного рогатого скота. Нас было четверо – ветеринарный специалист и обаятельная дама из Государственного комитета по науке и технике СССР 0. Н. Шуваева, заместитель директора по науке Казанского НИИ ветеринарии Р. X. Юсупов, руководитель лаборатории Всесоюзного института экспериментальной ветеринарии Г. А. Надточий и автор этих строк. Ночной Лондон подарил нам две радости – действительно, перед посадкой феерическое зрелище переливающегося огнями огромного города и… встречавшего нас в аэропорту Хитроу в 3 часа ночи (!) советника по науке из нашего посольства.
…Паспортный контроль. Подходим к столику, и нам задают всего один вопрос: «С какой целью прибыли в Лондон?» На этот вопрос каждый член нашей делегации давал один и тот же ответ: «По приглашению MAFF» (т. е. министерства сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства Соединенного Королевства). Больше никаких вопросов. Штамп в паспорте. Улыбка. Кивок головой. Все.
На следующее утро – первое знакомство с Лондоном, нас везут на Лондонский мясной рынок. Приветливые улыбки встречающих. Каждому прикалывается на грудь небольшой бело-синий бейджик с надписью «Королевский Лондонский мясной рынок. Заморский гость» («Overseas visitor», да-да, именно так!). И вот четыре «заморских гостя» вступают под гигантские своды рынка, где в нескольких залах фермеры демонстрируют разнообразные породы коров, быков, овец и домашней птицы. Крупный рогатый скот поражает своей ухоженностью: животные упитанны, их шерсть в столь прекрасном состоянии, что они похожи на плюшевые игрушки больших размеров. Хозяева строго следят за чистотой, постоянно убирая и подсыпая опилки. Одновременно с работой выставки в главном зале при большом скоплении участников по традиции министр сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства Великобритании лично проводит аукцион крупного рогатого скота.
Вот так – в зале аукцион, а за стенами рынка продолжает разгораться эпизоотия. Правда, справедливости ради напомним, что в 1990 году правительством Великобритании уже были приняты энергичные меры законодательного, организационного и финансового характера по борьбе с этим заболеванием. Более того, на нашем примере можно было убедиться, что страна была открыта для ознакомления с этим злом для представителей других стран мира. Действительно, за 10 дней пребывания в Великобритании мы побывали в ряде животноводческих хозяйств, практически во всех ветеринарных клиниках, где содержались заболевшие животные, во всех диагностических лабораториях (притом в разных городах страны), где нас подробно знакомили с клиническими признаками болезни, методами диагностики заболевания. Мы побывали на заводах по производству экспортного сливочного масла и даже на фабрике по производству мясокостной муки (хозяин которой после подробного ознакомления с производством подарил нам на память по прекрасному галстуку со своей монограммой).
Результатом этой исключительно напряженной командировки (мы дважды летали самолетами внутренних авиалиний, много раз перемещались на поездах и автотранспортом) явилось не только ознакомление с клиникой и диагностикой трансмиссивной губкообразной энцефалопатии коров, но и практическое знакомство с рядом организационных мер, которые были приняты правительством Великобритании, вплоть до наблюдения за работой гигантских электрических печей, в которых сжигались туши погибших коров и быков, и посещения специального кладбища животных.
Благодаря благожелательному отношению министерства сельского хозяйства, продовольствия и рыболовства Великобритании нам удалось привезти в Москву… голову коровы, погибшей от трансмиссивной губкообразной энцефалопатии. Чернокожий лаборант, упаковывавший ее в большой пенопластовый ящик, несколько раз обмотал коробку скотчем и, взяв в руки большой красный фломастер, крупными буквами написал на крышке: «Brain for USSR» («Мозг для СССР»). Один из нас заметил, что этого нам действительно иногда не хватает… Но шутки в сторону! Получив в подарок голову погибшей коровы, мы смогли начать исследования в нашей стране, благо мы достаточно подробно познакомились и с клиникой трансмиссивной губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота, и с организацией работ подобных лабораторий, и с особенностями собственно лабораторных исследований в этой области. Эти исследования у нас вскоре были начаты Г. А. Надточием, они успешно проводятся до сих пор. Наконец, еще одним результатом той командировки стало создание по поручению главного санитарного врача Российской Федерации Г. Г. Онищенко общегосударственной программы борьбы с трансмиссивными губкообразными энцефалопатиями, основные положения которой вскоре были написаны автором этих строк.
История шестая: Неожиданное – рядом, или Подострый склерозирующий панэнцефалит
В 1933 году американский врач Дж. Даусон описал тяжелое прогрессирующее дегенеративное заболевание детей и подростков. Наиболее ранними признаками болезни служили общее недомогание, утрата аппетита, постепенная потеря веса, жалобы на головокружение и головные боли. К ним вскоре присоединялись повышенная раздражительность и необыкновенная забывчивость, что сразу же, естественно, начинало сказываться на учебе. Ребенок становился плаксивым, плохо воспринимал и запоминал школьный материал, а позднее оказывался и вовсе неспособным усваивать новое.
Прогрессирование болезни вызывает быстрое снижение интеллекта, расстройство речи, изменения в письме. Появляются мелкие подергивания мышц конечностей, возникает двоение в глазах. Состояние все более ухудшается: нарушаются координация сложных движений, походка и целенаправленные движения; снижается мышечная сила; больной перестает узнавать обычные предметы. Спустя несколько недель или месяцев ухудшение зрения прогрессирует до слепоты, развивается недержание мочи, появляются быстрые, неритмичные, постоянно возобновляющиеся непроизвольные короткие сокращения отдельных мышц, а также толчкообразные быстрые излишние движения. Нередко последние этапы заболевания протекают на фоне развивающегося резкого истощения. Смерть обычно наступает через несколько месяцев после начала заболевания, которое, как подмечено, особенно стремительно прогрессирует в более раннем возрасте. У детей старшего возраста болезнь может протекать с периодами улучшения, продолжающимися иногда до нескольких недель, а то и месяцев. В таких случаях общая продолжительность болезни увеличивается до 8 и даже до 10 лет, однако она неизбежно заканчивается смертью.
Причины этого заболевания, известного под названием подострый склерозирующий панэнцефалит (сокращенно – ПСПЭ), долгое время оставались неизвестными. Но вот с середины 1960-х годов исследованием ПСПЭ начинают заниматься вирусологи. А побудило их к этому обнаружение Дж. Даусоном в клетках головного мозга погибших от ПСПЭ детей определенных образований (рис. 10). Данная находка заинтересовала ученого потому, что подобного рода структуры, называемые тельцами включений, нередко образуются в клетках разнообразных тканей при вирусных заболеваниях: оспе, бешенстве, герпесе, кори, эпидемическом конъюнктивите, гриппе, аденовирусной инфекции и др.
Рис. 10. Тельца включений (показаны стрелками) в культуре клеток мозга, полученных от пациента, страдавшего подострым склерозирующим панэнцефалитом
Тельца включений при перечисленных заболеваниях представляют собой скопления размножающихся вирусных частиц. Они достигают значительных размеров – от 0,2 до 25 мк[8] – и могут быть круглой, овальной, удлиненной или эллипсовидной формы. Их расположение в клетке неодинаково при различных заболеваниях. Так, например, при бешенстве и оспе тельца включений формируются в цитоплазме клеток, при герпесе и желтой лихорадке – в ядрах. Характер расположения, внешний вид, свойства (отношение к красителям) телец включений служат характерными признаками некоторых вирусных заболеваний, а большие размеры позволяют их легко обнаружить с помощью обычного светового микроскопа. К примеру, обнаружение телец включений играет важнейшую роль в лабораторной диагностике таких вирусных заболеваний, как бешенство и оспа.
А теперь, читатель, ответьте на такой вопрос – что интересует врача, выслушавшего жалобы больного, в первую очередь? Да, безусловно, его анализ крови.
Кровь, питающая клетки организма кислородом и снабжающая их всем необходимым для жизни, выводящая углекислоту и шлаки, постоянно присутствует во всех «уголках» нашего организма. И, несмотря на упорное стремление поддерживать свой состав на постоянном уровне, кровь, конечно же, быстрее всех других составляющих организма реагирует на происходящие сбои в его работе.
А потому вирусологи прежде всего решили заглянуть в кровь больных ПСПЭ детей. Ведь если ПСПЭ – вирусное заболевание, то наверняка организм ответит образованием антител на вирус-возбудитель. Заглянули – и поразились: в крови больных ПСПЭ детей обнаруживались высокие титры противокоревых антител (титр – это наименьшее количество исследуемого материала, в котором еще определяется противовирусная активность антител).
Для того чтобы оценить всю сенсационность этой находки, следует напомнить, что и у нас с вами, читатель, в крови присутствуют противокоревые антитела (ведь мы в большинстве своем переболели в детстве корью). И в нашем организме титр таких антител соответствует разведению сыворотки крови примерно 1:40. В крови же детей, страдающих ПСПЭ, титр противокоревых антител нередко достигает 1:16 000!
Этот факт не говорил, он кричал! Скрупулезное изучение клеток головного мозга погибших от ПСПЭ детей подтвердило наличие в них телец включений, как две капли воды похожих на включения, характерные для вируса кори. Исследователи пошли дальше. Из мозговой ткани больных приготовили сверхтонкие срезы, которые можно рассматривать не только в световой, но и в электронный микроскоп. Этот прибор позволил выявить внутри таких телец включений большие скопления кореподобных вирусных частиц. Наконец, последнее косвенное доказательство причастности вируса кори к этому фатальному заболеванию получили с помощью метода флуоресцирующих антител.
Обычные (не сверхтонкие) срезы мозговой ткани погибших от ПСПЭ детей обрабатывают иммунными сыворотками, содержащими помеченные светящимся веществом антитела к различным вирусам. Свечение тканевых срезов будет наблюдаться только в том случае, если антитела свяжутся с вирусом, находящимся в ткани. Из схемы (рис. 11) легко понять, что антитела, не соответствующие данному вирусу, не смогут с ним связаться и потому при отмывании среза ткани будут с него смыты. Если же сыворотка с меткой содержит как раз те антитела, которые соответствуют находящемуся в клетке вирусу, то они легко свяжутся с ним и отмыванием их уже нельзя будет удалить с поверхности среза. В таком препарате мы и увидим на срезе участки свечения.
Рис. 11. Схематическое изображение принципа метода флуоресцирующих антител: А – в реакции использованы антитела, соответствующие данному вирусу; обработанные препараты клеток светятся (реакция положительная); Б – в реакции использованы антитела, не соответствующие данному вирусу; при промывании такого препарата не связавшиеся с вирусом (антигеном) антитела удаляются, свечения не будет (реакция отрицательная)
Срезы мозговой ткани больных ПСПЭ обрабатывали различными сыворотками со светящейся меткой. Пораженные мозговые клетки светились ярким изумрудным светом только в том случае, когда срезы обрабатывали противокоревой сывороткой (рис. 12).
Рис. 12. Свечение клеток мозга больного подострым склерозирующим панэнцефалитом, обработанных противокоревой флуоресцирующей сывороткой
Можно было только радоваться быстрому успеху исследователей. Казалось, до получения прямого доказательства коревой природы заболевания остается всего один шаг – нужно лишь выделить из пораженной мозговой ткани коревой вирус. Но именно здесь ученых подстерегали большие трудности. И шаг этот растянулся на годы напряженнейших поисков в различных лабораториях мира.
Не буду нагружать читателя подробностями различных подходов к решению данной проблемы.
Отмечу лишь, что настоящий успех в поиске выпал на долю группы исследователей из Национального института неврологических заболеваний в городе Бетесде (США). Коллектив американских вирусологов, руководимый Луизой Хорта-Барбозой, применил так называемый метод смешанных культур клеток: в матрасах вырастили однослойную культуру раковых клеток человека HeLa[9] и на этот «ковер» поместили клетки мозговой ткани больного ребенка, предварительно обработанные трипсином. Прошло несколько дней, и клетки HeLa начали сморщиваться, отъединяться друг от друга, а затем и вовсе распадаться. В чем тут было дело? Оказалось, в вирусе кори!
Действительно, в питательной среде такой двуслойной культуры клеток накапливалось все больше и больше вируса кори, который можно было очень просто определить, заражая чувствительные к нему новые клеточные культуры или, еще проще, рассмотрев такую питательную среду в электронный микроскоп.
Значение результатов этих работ трудно переоценить. Прежде всего, сделанное открытие доказывало, что вирус кори является возбудителем ПСПЭ. Но ведь ПСПЭ – типичная медленная инфекция!
Это означает, что медленные вирусные инфекции могут быть вызваны не только такими загадочными и необычными возбудителями, о которых шла речь выше, но и нашими «домашними» вирусами кори!
Открытие коревой природы ПСПЭ знаменовало собой важную веху в истории изучения всей проблемы медленных вирусных инфекций. Вспомните открытие у вируса висны структуры и свойств обычных вирусов, а главное – способности вызывать дегенерацию клеточных культур, что присуще широкому кругу инфекционных вирусов – возбудителей острых лихорадочных заболеваний.
Тогда открытие этих свойств у вируса висны впервые поколебало ложное представление о существовании якобы особой группы «медленных вирусов», которые только одни и способны вызывать развитие медленной формы инфекционного процесса. Выделение вируса кори из мозговой ткани ребенка, больного ПСПЭ, напрочь разрушило такое представление, ибо стало ясно:
в природе не существует «медленных» или «быстрых» вирусов, а есть способность, по крайней мере у некоторых вирусов, вызывать еще и медленную форму инфекционного процесса (здесь уместно напомнить о знакомых нам острой и латентной формах инфекции).
Так было окончательно установлено, что встреча с одним и тем же инфекционным агентом может быть не только тайной, не только просто грозной, но и смертельной!
Но вернемся к ПСПЭ. Это редкое заболевание, поражающее, как мы уже говорили, преимущественно детей и подростков. Однако и здесь нет правил без исключений: известны случаи заболевания в возрасте до года и в возрасте… 58 лет. Частота болезни составляет примерно одно заболевание на миллион человек. При этом лица мужского пола болеют в 4 раза чаще. Из общего числа заболевших 85 % случаев приходится на детей из сельской местности. У большинства больных симптомы заболевания развиваются в возрасте 5-15 лет, заболевают же только те дети, которые ранее перенесли корь. Последнее утверждение сразу же ставит два непростых вопроса.
Вопрос первый: если ПСПЭ развивается спустя по крайней мере несколько лет после выздоровления от кори, означает ли это, что вирус кори вовсе не покидал переболевший организм? Да, означает. И этому «да» есть свои фактические обоснования. Прежде всего: именно сохранение вируса кори в организме после перенесенного заболевания (т. е. латентная коревая инфекция) хорошо объясняет длительный, практически пожизненный иммунитет (помните, соглашение-то все же джентльменское…) к кори. Длительную латентную коревую инфекцию подтверждают и сами случаи ПСПЭ, развивающиеся иногда через много лет после перенесенной кори. Например, описан случай ПСПЭ, развившегося спустя 17 (!) лет после перенесения коревой инфекции. Кроме того, инфекционный вирус кори выделяли из организма внешне здоровых людей. Еще в 1965 году американская исследовательница Г. Эндерс-Рюкле выделила инфекционный вирус кори из клеток селезенки и лимфатических узлов внешне здорового 46-летнего мужчины, в детстве перенесшего корь и погибшего от несчастного случая.
Суммируя все доводы в пользу ответа «Да» на первый вопрос, следует согласиться, что нет оснований отвергать длительную (а вернее, пожизненную) персистенцию вируса кори в организме после перенесенного заболевания. Но, ответив таким образом на первый вопрос, мы должны сразу же задать себе второй. А именно: если корью переболевают практически все и, следовательно, вирус кори персистирует в организме всех переболевших, то почему же, к счастью, столь редки (1:1 000 000) случаи заболевания ПСПЭ?
Вопрос этот оказался трудным, и ответ на него пришлось искать долго. Были осуществлены самые разнообразные экспериментальные исследования; по мере их проведения накапливались факты, которые ученые пытались обобщить, чтобы вывести из их серии какие-либо закономерности; высказывались гипотезы, контргипотезы, и те и другие рушились под натиском новых фактов… Шел процесс познания. Эффективность «атак» ученых во многом объясняется тем, что они велись одновременно с разных сторон, а порой и дублировались для большей надежности, которая была просто необходима в решении столь важных вопросов.
Первое, что было продублировано, – это выделение коревого вируса из мозговой ткани больных ПСПЭ, выполненное в том же 1969 году Фрэнсисом Пейном с коллегами в вирусологической лаборатории Мичиганского университета (США). Итак, в один и тот же год вирус кори при ПСПЭ выделен дважды: группой Луизы Хорта-Барбозы и группой Фрэнсиса Пейна. И тут возникают сомнения – идентичен ли коревой вирус тому, который выделяют при ПСПЭ? Сомнения вполне обоснованны: вирус, выделяемый при ПСПЭ, действительно отличался и по спектру чувствительных клеточных культур, и по интенсивности размножения в нервной ткани.
Следуют серии специальных сравнительных исследований. И вот их результаты: да, оба вируса различаются между собой по поведению в клеточных культурах; у вируса, выделенного при ПСПЭ, имеются значительные нарушения в синтезе белков. Однако сопоставление генетического материала коревого и выделенного при ПСПЭ вирусов не обнаружило каких-либо отличий, которые позволили бы их дифференцировать. Вопрос, таким образом, решался однозначно: штаммы, выделяемые при ПСПЭ, представляют собой мутанты вируса кори, возникающие в процессе персистенции этого вируса в клетках центральной нервной системы, у которых в большей или меньшей степени может быть нарушен белковый синтез. То есть данная ситуация очень напоминает ту, что имеет место в случае с прионами скрепи, куру и болезни Крейтцфельдта – Якоба.
Атаку на ПСПЭ вели и эпидемиологи. Более 35 лет назад в США были проведены детальные эпидемиологические исследования.
Для этого в различных районах страны тщательно отбирали детей, заболевших ПСПЭ, у которых данное заболевание было точно подтверждено как клиническими обследованиями, так и результатами лабораторных анализов. Очень важно, что при этом для каждого больного ребенка отыскивали соответствующий ему «контроль» – ребенка того же возраста и пола, проживающего в точно таких же условиях (ведь все познается в сравнении!). Учитывались также все члены семьи, родители и близкие друзья больных и контрольных детей. Таким образом для обследования было отобрано 43 больных ПСПЭ и 38 соответствующих им контрольных детей. Кроме того, обследованием были охвачены 176 братьев и сестер больных детей и 114 братьев и сестер контрольных детей. Все отобранные дети были тщательнейшим образом обследованы и опрошены по заранее разработанной схеме. И вот что удалось установить в результате.
Оказалось, что больные ПСПЭ дети перенесли корь в значительно более раннем возрасте, чем контрольные дети. Так, из 43 больных 31 ребенок переболел корью в среднем в возрасте 15 месяцев, а остальные 12 детей – и вовсе до 12-месячного возраста. В контрольной же группе детей не было ни одного случая заболевания корью до года, и средний возраст заболевших корью составлял 48 месяцев. Итак, дети, перенесшие клинически выраженную корь лишь в четырехлетнем возрасте, не заболели в дальнейшем ПСПЭ! Эти факты заставили ученых внимательно присмотреться к иммунологическим особенностям течения ПСПЭ.
То, что при этом заболевании у ребенка нарушена функция (или функции) органов, ответственных за выработку иммунитета, можно было считать почти бесспорным. Ведь в крови больных детей титр противокоревых антител достигает соотношения 1:16 000, а организм тем не менее не может справиться с инфекционным процессом.
Это, кстати, еще одно свидетельство того, что при вирусных инфекциях антитела далеко не исчерпывают иммунологической вооруженности организма.
При ПСПЭ была вероятна «поломка» механизма клеточного иммунитета, при которой функция образования антител не только не снижается, но даже патологически усиливается.
Очень важные результаты дали опыты в клеточных культурах. Во-первых, оказалось, что в клетках центральной нервной системы, которые отличаются низкой чувствительностью к коревому вирусу, его репродукция (размножение) происходит медленно, что играет важную роль в формировании персистенции этого вируса и медленном течении инфекционного процесса. Во-вторых, вирус кори, образующийся в нервных клетках, не содержит в своем составе одного из вирусных белков – так называемого белка М. Эта находка была подтверждена прямыми исследованиями ткани мозга больных ПСПЭ. Дефектность вируса кори у больных ПСПЭ была бесспорной! Но этим все не исчерпывалось. В результате последующей серии опытов выясняется, что добавление в питательную среду клеток, зараженных вирусом кори, противокоревых антител приводит к нарушению структуры как наружных, так и внутренних вирусных белков.
Представьте, противокоревые антитела удаляют с поверхности зараженных клеток вирусные белки, и в результате такие клетки становятся недоступными для последующего иммунологического воздействия организма. В нормальных условиях зараженные клетки подвергаются уничтожению либо путем их растворения с помощью специальной системы совместно действующих факторов (антитела, комплемент и др.), либо благодаря убивающему действию особых иммунных клеток, которые так и называются – киллеры, т. е. убийцы. Удаление же с поверхности клеток вирусных белков делает зараженные вирусом кори клетки недоступными для их последующего уничтожения ни одним механизмом иммунитета организма… Отсюда ясно, что происходит не выздоровление организма, а сохранение в нем вируса, т. е. формируется вирусная персистенция.
И вот что еще. В проведенных опытах на животных – обезьянах и хомяках – выяснилось, что очень важную роль в характере и течении инфекционного процесса и судьбе самого животного играют противокоревые антитела. Так, если хомяков, родившихся от самок, в крови которых были противокоревые антитела, заражали вирусом кори, то у первых формировалась персистентная коревая инфекция. И другой пример: если вирусом ПСПЭ заражали неиммунных (т. е. не имеющих в крови противокоревых антител) обезьян, то у них развивался острый энцефалит и они быстро погибали. Если же животные имели в крови противокоревые антитела, то заражение их тем же вирусом приводило к развитию хронически протекающего процесса. Длительную персистенцию вируса кори у мышей наблюдали при предварительном введении им противокоревых антител, тогда как без введения таких антител животные погибали от быстро развивающегося поражения мозга.
Накопленные данные позволяют понять события, которые разыгрываются в организме ребенка, приводя к развитию ПСПЭ.
Попав в клетки центральной нервной системы, персистировавший до того в организме (в селезенке, лимфатических узлах) вирус начинает распространяться от одной клетки мозга к другой, медленно репродуцируясь (размножаясь) и оказывая слабое, но постоянное стимулирующее воздействие на иммунные системы, которое приводит к гиперпродукции противокоревых антител. Антитела, в свою очередь, удаляют с клеточной поверхности вирусспецифические белки, и такие клетки становятся недоступными для иммунологической атаки организма. Внутри подобных зараженных клеток беспрепятственно накапливаются вирусные частицы, функция клеток нарушается, и они погибают. Вот почему при ПСПЭ картина прогрессирующей патологии мозговой ткани развертывается на фоне огромных количеств противокоревых антител.
Давно и хорошо известно, что мать передает плоду через плаценту антитела ко многим возбудителям инфекционных болезней, чем и объясняется относительная невосприимчивость к ним детей в возрасте от 0 до 6-12 месяцев. К этому надо добавить еще и некоторую незавершенность развития у новорожденных органов и тканей, ответственных за выработку собственного иммунитета. Отсюда понятно, что заражение ребенка в этот период малой дозой вируса, скорее всего, позволит материнским антителам блокировать вирусные частицы и оградить ребенка от развития заболевания. Но в случае заражения повышенной дозой вируса последний не встретит в организме энергичного отпора и вызовет лишь слабую иммунологическую реакцию самого организма ребенка, которая в будущем слабо вооружит такой организм, например, в отношении вируса кори.
В каждой семье хорошо знают: чем раньше переболеет ребенок корью, тем легче он ее перенесет. Действительно, корь у детей старшего возраста чревата серьезными осложнениями. Но, как мы видим теперь, детей очень раннего возраста также следует самым тщательным образом оберегать от кори. Это требует более внимательного отношения к случаям заболеваний корью в окружении ребенка. Речь не идет о полной изоляции малыша, однако, наверное, ребенку до 2–3 лет еще рано сопровождать маму на рынок, в кино, по магазинам или без особой нужды разъезжать в общественном транспорте. Это тем более важно, что заболеваемость корью, по данным Роспотребнадзора, в 2011 году в пять (!) раз превысила аналогичный показатель 2010 года.
Одним словом, болеть тоже надо уметь!
История седьмая: Как овца обернулась волком, или Врожденная краснуха
В 1829 году впервые была описана детская болезнь под названием краснуха. У детей краснуха протекает легко.
Спустя 19 дней после заражения появляется мелкопятнистая бледно-розовая сыпь сначала на лице и голове, а вскоре, буквально через несколько часов, высыпание распространяется на шею и туловище. Для краснухи характерна обильная сыпь на спине, ягодицах и разгибательных поверхностях рук и ног. Через 2–3 дня сыпь исчезает так же внезапно, как и появляется, не оставляя после себя никаких следов. Температура при краснухе не бывает особенно высокой. Она поднимается в период высыпаний, не превышает обычно 38,5 °С, а часто даже в этот период остается нормальной. Так или иначе, самочувствие заболевших детей может быть хорошим.
Как и многие другие детские болезни, взрослые переносят краснуху тяжелее.
Более обильные высыпания сопровождаются и более высокой температурой, выражены катаральные явления (кашель, воспаление слизистых оболочек глаз, насморк, першение в горле), характерно болезненное увеличение заушных и затылочных лимфатических узлов. Краснуха у взрослых часто осложняется поражением суставов или, что значительно серьезнее, но, к счастью, достаточно редко, – энцефалитом (воспалением головного мозга).
Итак, краснуха у детей – легкое заболевание, как правило протекающее гладко, без каких-либо осложнений. И такое легкое, безмятежное отношение к краснухе просуществовало более столетия, до тех пор, пока в 1941 году из далекой Австралии не пришло тревожное сообщение: краснуха может вызывать врожденные уродства!
Австралийский врач Н. Грегг первым обратил внимание на тяжкие последствия, к которым приводит заболевание краснухой женщин во время беременности. В своих описаниях детей, родившихся от таких матерей, Н. Грегг указал на главные поражения – катаракта, пороки сердца и глухота. Не надо объяснять, какой резонанс имело сообщение Н. Грегга и с каким пристальным вниманием врачи начали изучать это заболевание.
И чем тщательнее велось изучение, тем более разнообразная картина поражений детского организма открывалась исследователям. Помимо поражений органов зрения, слуха и сердечно-сосудистой системы, врожденная краснуха, как оказалось, сопровождается и другими признаками аномалий развития, проявляющимися с различной частотой.
Так, например, у ребенка с врожденной краснухой нередки анемия и резкое уменьшение количества кровяных пластинок – тромбоцитов, увеличение печени и селезенки, воспалительные процессы в печени, пневмония, менингоэнцефалит, гастроэнтерит, отставание в физическом развитии и пониженный вес. Не менее разнообразными и тяжелыми оказываются признаки поражения центральной нервной системы: сонливость или, наоборот, повышенная возбудимость, судороги, параличи, снижение интеллекта иногда до полной идиотии. Новорожденные дети с типичной картиной врожденной краснухи проигрывают в размерах здоровым новорожденным, что обусловлено задержкой клеточного деления в процессе их внутриутробного развития. У таких детей, как правило, отмечают незаращение родничка и поражение трубчатых костей, выражающееся в чередовании участков уплотнения и разрежения костной ткани.
Даже далеко не полный перечень симптомов и нарушений при врожденной краснухе демонстрирует небывалый размах патологических изменений, и это очень характерно. Дело в том, что данную болезнь не характеризует ни один из перечисленных симптомов сам по себе, а только их комплекс.
Не правда ли, странно, что при врожденной краснухе, как ни при каком другом заболевании, страдает каждый орган, каждая ткань?
Для того чтобы понять причину этого всеобъемлющего поражения, давайте проследим судьбу вируса, вызывающего заболевание.
Начнем с того, что зараженная вирусом краснухи мать передает вирус плоду.
Вирус проникает в плод через кровеносные сосуды плаценты в период вирусемии (присутствия вирусов в кровяном русле), который у заразившейся матери продолжается примерно в течение недели до появления сыпи и нескольких дней после периода высыпания.
Непреложность этого факта убедительно доказана выделением вируса краснухи из крови, мочи, конъюнктивальной жидкости, кала, костного мозга и носоглотки у 80–90 %(!) новорожденных детей, матери которых в период беременности перенесли заболевание. При исследовании органов погибших детей вирус был обнаружен в сердце, мозге, почках, печени, легких, щитовидной железе, вилочковой железе и в селезенке.
Следовательно, в результате внутриутробного заражения вирус краснухи присутствует всюду и сохраняется в органах и после рождения ребенка. Но персистенция вируса в организме новорожденного может различаться. Продолжительность ее зависит от того, в какой период беременности произошло заражение.
Весь период беременности принято делить на три равные части, называемые триместрами (по три месяца каждый). Если внутриутробное заражение плода произошло в первом триместре, то персистенция вируса в организме ребенка продолжается на протяжении нескольких месяцев и даже лет после рождения. При заражении во втором или третьем триместре беременности персистенция вируса в организме плода прекращается до окончания беременности. Таким образом, вирус присутствует практически во всех органах и тканях плода, а в случае раннего заражения – и в организме новорожденного.
Чтобы выяснить, что может означать присутствие вируса краснухи в клетках различных тканей, провели специальные исследования клеточных культур, полученных из тканей погибших детей.
Были установлены два очень важных факта. Во-первых, вирус краснухи снижает скорость размножения зараженных клеток; во-вторых, сроки выживания таких клеток оказываются меньшими по сравнению со сроками выживания незараженных клеток.
После этих исследований многое прояснилось. Например, почему максимальное число аномалий и пороков развития обычно наблюдают у грудных детей, зараженных в первые два месяца их внутриутробной жизни, в то время как при более позднем заражении частота и тяжесть таких нарушений заметно снижаются.
Дело в том, что в развитии каждого органа существует свой так называемый критический период, т. е. период закладки этого органа. Для глаз и сердца периоды закладки соответствуют 4-7-й неделе, для мозга – 3-11-й, а для органа слуха – 7-12-й неделе. Заметьте, что все эти сроки не выходят за пределы первого триместра. Положение усугубляется пониженным кровоснабжением тканей плода из-за поражения вирусом сосудов плаценты.
Очень полезными для изучения врожденной краснухи оказались опыты на животных.
В итоге анализ обширных исследований и наблюдений врожденной краснухи позволил ученым составить следующую схему развития этого заболевания:
Насколько грозными могут быть встречи с данным заболеванием, можно судить по следующим данным. Во время эпидемии 1964–1965 годов в США 50 тысяч беременных женщин переболели краснухой, в результате чего родилось 20 тысяч детей с врожденными уродствами. Об этой трагедии так писала американская исследовательница Д. Хорстман: «Многие из этих детей умерли, а многие остались слабоумными; затраты на их лечение и содержание оцениваются во много миллиардов долларов; но как оценить горе и страдание их родителей и семей».
Американские эпидемиологи указывают, что в среднем в течение 10 лет примерно 100 тысяч беременностей осложняются краснухой. Эпидемии краснухи регистрировались не только в США, но и в других странах мира. Так, например, Р. А. Канторович из Института эпидемиологии и микробиологии им. ?. ?. Гамалеи отмечал, что у нас в стране показатели частоты врожденных уродств на тысячу доношенных новорожденных возросло с 5,38 в 1960 году до 10,4 в 1971-м.
В настоящее время трудно говорить об уровне этих показателей из-за явных недоработок в организации их учета. В связи с весьма разнообразным характером врожденных уродств при врожденной краснухе их регистрация в последние годы стала проводиться представителями врачей различных специальностей, что и создает трудности в общей оценке этого показателя. Тем не менее можно утверждать, что показатель врожденных уродств снижается, этому способствует активное внедрение в последние 15 лет календаря прививок по всей стране. По данным Роскомстата, в 2011 году заболеваемость краснухой снизилась на 35,5 % по сравнению с тем же показателем 2010 года.
Эпидемиологи внимательно изучили источники поступления вируса и пути его передачи. Особенно опасным источником рассеивания вируса краснухи в окружающей среде оказывается ребенок с врожденной краснушной инфекцией.
Установлено, что в течение первого месяца жизни вирус краснухи выделяется у 84 % таких новорожденных, с 1-го по 4-й месяц – у 62, через 5–8 месяцев – у 33, через 9-12 месяцев – у 11 и спустя 13–20 месяцев после рождения – у 3 % детей. Описан случай выделения вируса краснухи из хрусталика глаза 3-летнего ребенка и даже из мочи 29-летней женщины, у которой при рождении были зарегистрированы признаки врожденной краснухи, хотя в последующие годы повторного заражения не отмечалось.
Эти данные позволяют понять причины не раз описанных случаев заболевания краснухой среди больничного персонала и вспышки краснухи в хирургических отделениях больниц, где лежали дети с врожденными уродствами.
Вирус краснухи нередко «посещает» те места, где его, казалось бы, ждать не приходится. Американские исследователи наблюдали вспышки заболевания в военных казармах. Так, на военной базе в городе Форт-Дик за два месяца переболели все 100 % лиц. Вспышки краснухи наблюдали среди военных контингентов, в профессионально-технических училищах, в студенческих и рабочих общежитиях. У нас в стране в основном болеют краснухой непривитые дети дошкольного возраста в организованных коллективах. Но так как для самих детей и взрослых краснуха не представляет сколько-нибудь серьезной опасности, главное внимание медицинской службы, безусловно, сосредоточено на разработке мер защиты от вируса беременных женщин.
В этой связи долгое время обсуждался вопрос о создании и использовании вакцины против краснухи. Однако здесь, как легко понять, возникает весьма серьезная проблема безопасности. В самом деле, вакцинальный вирус должен прежде всего (даже в малой степени!) не создавать тех угроз, которые связаны с проникновением вируса краснухи в организм плода, и вместе с тем вызывать формирование иммунитета в организме женщины. И, несмотря на ведущиеся в отдельных институтах разработки, пока у нас в стране такой вакцины нет, а потому для проведения прививок новорожденным и женщинам детородного возраста мы вынуждены закупать вакцину за рубежом.
В то же время для защиты беременной женщины уже давно разработан конкретный перечень защитных мер. Такие меры хорошо известны, и о них полезно знать каждой семье.
Еще отечественные вирусологи 0. Г. Анджапаридзе и Г. И. Червонский рекомендовали изолировать больного ребенка из коллектива на срок не менее двух недель после появления сыпи, ибо заболевший ребенок распространяет вирус довольно продолжительное время.
При этом строго рекомендуется ни в коем случае не допускать контакта беременных женщин с больными детьми и даже с детьми, которые контактировали с больным ребенком. Последнее соображение связано с тем, что у таких контактных детей может развиться латентная краснушная инфекция, которая, как мы теперь понимаем, самим детям не повредит, но может вызвать заражение беременной женщины.
Ну а если беременная женщина все же заразилась? Прежде всего следует немедленно обратиться к врачу!
Если болезнь проявилась в первый триместр беременности и факт заболевания подтверждается тщательными клиническим, эпидемиологическим и лабораторным обследованиями, то это будет служить абсолютным показанием для искусственного прерывания беременности.
А что делать, если стал известен факт контакта беременной женщины с больным краснухой? В данном случае также следует срочно обратиться к врачу. Это связано с необходимостью обнаружения в организме женщины появления и нарастания в титрах противокраснушных антител. Если даже при обследовании женщины таких антител к вирусу краснухи обнаружено не будет, беременная должна оставаться под пристальным клиническим наблюдением. Через 10–20 дней у нее вновь возьмут кровь для определения противокраснушных антител, которые могут появиться и при бессимптомной (латентной) форме инфекционного процесса.
Так что, будущие матери, остерегайтесь волка в овечьей шкуре!
История восьмая: Зло рождает зло, или Прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия
История открытия медленной вирусной инфекции человека, о которой я сейчас расскажу, словно в миниатюре повторяет путь Б. Сигурдсона к открытию медленных вирусных инфекций среди овец почти 60 лет назад. И пусть здесь не было многочисленных разъездов из одного конца страны в другой, многолетнего изучения десятков и сотен случаев массовых заболеваний…
Швед Карл Эрик Эстрем и два американца – Эллиот Мэнкол и Эдвард Ричардсон опубликовали в 1958 году в английском журнале «Мозг» результаты своей совместной работы, которую они несколько лет проводили в больницах города Бостона (США). Исследователи детально описали развитие заболеваний и смерти трех людей разных профессий и возрастов.
Случай первый. У швеи 71 года, 19 лет страдавшей хронической лейкемией, неожиданно развились признаки быстро прогрессирующего неврологического заболевания. Через 4 месяца после появления этих симптомов наступила смерть. При патологоанатомическом исследовании органов и тканей были обнаружены широко распространенные очаги поражения в белом веществе мозговых полушарий.
Случай второй. Женщина 73 лет, бухгалтер, 5 лет страдала хронической лейкемией. Обнаружены признаки быстро прогрессирующего неврологического заболевания, смерть наступила спустя 4 месяца после их появления. Вскрытие показало наличие широко распространенного процесса распада белого вещества головного мозга.
Случай третий. 42-летний мужчина, администратор, на протяжении нескольких лет страдал болезнью Ходжкина (лимфогрануломатоз). Обнаружены быстро прогрессирующие признаки развития неврологического заболевания. Смерть наступила через 2,5 месяца после их первого появления. Вскрытие обнаружило многочисленные очаги распада белого вещества в обоих полушариях головного мозга.
Итак, у мужчины и женщин разного возраста и разных профессий, страдающих различными болезнями, неожиданно обнаруживают сходные признаки развития какого-то нового заболевания, которое очень быстро привело больных к смерти.
Эстрем, Мэнкол и Ричардсон вспомнили, что такой же комплекс симптомов описывали другие исследователи при иных тяжелых болезнях – туберкулезе, саркоидозе и др. Вновь описанному недугу дали название прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия, отразив в нем прогрессирующий характер развития, а также многоочаговость поражения белого вещества головного мозга (от греческого слова leukos – «белый»).
В других странах ученые также обнаруживали случаи этого редкого заболевания.
Наиболее характерными его признаками являются появление слабости или ограничения в движениях конечностей с какой-либо одной стороны тела – правой руки и правой ноги или левой руки и левой ноги, а также поражение зрения, которое первоначально выражается в общем его снижении, а затем – в выпадении одной половины поля зрения или даже в полной слепоте. В пораженной стороне тела также нарушается чувствительность. К этому может присоединиться головокружение, иногда столь выраженное, что больному не удается удерживаться на ногах. Расстраивается глотание, нарушается речь. В конечной стадии заболевания лицо больного становится асимметричным, развиваются признаки нарушения ориентировки, появляются беспричинный смех, плач. Больной впадает в прострацию.
Все эти признаки нового заболевания развиваются в связи с быстро прогрессирующим разрушением белого вещества головного мозга. Малые очаги разрушения быстро увеличиваются и сливаются между собой. Одновременно образуются новые очаги. Тщательный клинико-анатомический анализ – сопоставление развития симптомов с изменениями в больном органе – свидетельствует: смерть лиц, страдавших прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией, наступает в связи с разрушительным действием на ткань мозга очагов поражения, специфических именно для этого заболевания, хотя и первичные заболевания, осложняющиеся прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией, сами являются смертельными.
Получается, что приговоренный к смерти больной приговаривается к ней еще раз – на фоне одной смертельной болезни развивается вторая. Причем если течение первой тяжелой хронической болезни может, как мы видели выше, растягиваться на годы, то симптомы прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии нарастают стремительно, и уже через 3–4 месяца человек погибает.
К числу таких злостных первичных заболеваний, которые порождают новое зло, теперь относят болезнь Ходжкина (лимфогрануломатоз), различные виды лейкемии, системную красную волчанку, лимфосаркому, миллиарный туберкулез, раковую болезнь. Но ведь при всех этих заболеваниях – это установлено – происходит выраженное угнетение иммунологической реактивности организма, который становится неспособным к стойкому сопротивлению инфекционным агентам.
Нет ли здесь связи с развитием прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии? Данное предположение вскоре получило свое зловещее подтверждение – прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия развилась у пациента, которому пересадили почку.
Картина начинала проясняться. Ведь при пересадках любых органов и тканей пациентам (их называют реципиентами) проводят специальный курс иммунодепрессивной терапии. Цель этого курса – резко ослабить иммунологическую реакцию организма, стремящегося отторгнуть пересаженную ткань (или орган). Иммунитет подавляется либо рентгеновским облучением, либо специальными химическими веществами – иммунодепрессантами.
Однако подавление иммунитета могло быть всего лишь условием развития прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии. А в чем же истинная причина болезни?
Собирание улик продолжалось. Еще в 1967 году обнаружили, что у реципиентов с пересаженными почками (они все проходили курс иммунодепрессивной терапии) вдруг развивались болезни, вызванные вирусом герпеса или цитомегаловирусом. А эти вирусы хорошо известны способностью поддерживать в организме человека скрытую форму инфекции. Оказалось также, что у пациентов с пересаженными почками спустя год или даже более после операции во множестве развиваются бородавки. А ведь и развитие бородавок обусловливает вирус!
Надежда найти разгадку появилась, когда в клетках мозга погибших от прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии обнаружили тельца включений. Клетки с такими включениями были нарезаны на ультрамикротоме (прибор, с помощью которого, например, один эритроцит можно разрезать на 500 пластинок), и полученные сверхтонкие срезы поместили в электронный микроскоп. Тельца включений содержали вирусные частицы! Они были невелики, около 40 нм. Но их нельзя было назвать незнакомцами – вирусные частицы очень походили на представителей уже давно известного вирусного семейства, называемого папова! Это столь неожиданно, почти по-русски звучащее наименование образовано из первых слогов названий вирусов ПАпилломы, ПОлиомы и ВАкуолизирующего вируса.
Вирусы семейства папова содержат ДНК, довольно устойчивы к нагреванию (выдерживают получасовое нагревание при 60 °С); вызывают образование опухолей в организме некоторых животных и бородавок у человека.
На представителей этих вирусов и оказались похожими частицы, увиденные при электронной микроскопии срезов клеток мозга людей, погибших от прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии. Как видим, история поисков виновника прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии во многом стала повторять события, связанные с установлением возбудителя подострого склерозирующего панэнцефалита. Забегая вперед, замечу, что она и закончилась столь же успешно.
В апреле 1970 года в госпиталь для ветеранов штата Висконсин (США) поступил 38-летний мужчина, в течение 8 лет страдавший болезнью Ходжкина. Госпитализация была вызвана прогрессирующим развитием левосторонних параличей. Исследование маленького кусочка мозга, взятого у больного при биопсии, позволило установить диагноз: прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия. Через 3 месяца больной умер. Спустя 10 с половиной часов после этого из мозговой ткани, как раз из тех мест, где располагались типичные поражения, были приготовлены экстракты. Ими заразили культуру мозговых клеток эмбриона человека. Через 12 дней в зараженной культуре развилась картина клеточной деструкции, а в питательной среде (да и внутри пораженных клеток) под электронным микроскопом увидели вирусные частицы.
Вирус можно было размножать, заражая все новые и новые клеточные культуры. Показательно, что в исходной мозговой ткани человека, умершего от прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии, вирус содержался в концентрации, превышающей 1 000 000 инфекционных единиц в 1 грамме ткани!
По инициалам того самого 38-летнего мужчины, погибшего в результате болезни, выделенный вирус – возбудитель прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии – назвали вирус JC. Этот вирус, как оказалось, обладает выраженной онкогенной активностью – при введении его в мозг или под кожу новорожденным хомякам у них развиваются опухоли.
Однако вирус JC оказался не единственным возбудителем прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии человека. В 1972 году другая группа американских исследователей, на этот раз из штата Мэриленд, из мозговой ткани двух больных, страдавших прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией, выделила еще два вируса, отличавшихся по некоторым свойствам от вируса JC, – 0В40-подобные.
Итак, три вируса, но для полноты картины надо сказать и о четвертом. Он был выделен из мочи молодого суданца, подвергавшегося на протяжении 4 месяцев иммунодепрессивной терапии после операции по пересадке почки. И этот вирус, названный по инициалам больного вирус ВК, оказался типичным представителем семейства папова-вирусов.
Несмотря на то что вирус ВК был выделен не от больного прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией, его нельзя исключить из списка, по крайней мере, возможных возбудителей этой медленной вирусной инфекции человека. И вот почему. Сыворотки крови больных прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией, как выяснилось, содержат очень высокие концентрации антител к вирусу ВК. Кроме того, еще в 1971 году был описан случай развития прогрессирующей многоочаговой энцефалопатии у человека после проведения ему курса иммунодепрессивной терапии как раз в связи с пересадкой почки!
В последние годы вирус ВК выделили из мочи еще пяти пациентов с пересаженными почками, а вирус JC обнаружили в мозговой ткани еще 11 человек, страдавших прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатией.
Таким образом, вирусы семейства папова в случаях угнетения иммунологической реактивности организма могут вызывать развитие в нем медленной инфекции – прогрессирующей многоочаговой энцефалопатии.
Поэтому понятен большой интерес к распространению этих вирусов среди людей. Были предприняты широкие серологические исследования — поиски антител к различным представителям семейства папова-вирусов – в сыворотках крови населения. Вот их результаты. Антитела к вирусу JC обнаружены у 58 % обследованных, к вирусу ВК – у 69 % и к вирусу 0В40 – у 5 % обследованных лиц. Интересно, что процесс накопления этих антител, особенно к вирусам JC и ВК, наиболее интенсивен у людей на протяжении первых 14 лет жизни.
Данные серологической разведки свидетельствуют о широком распространении вирусов семейства папова, персистирующих в организме людей с раннего детства.
Не кажется ли вам, что по своей бесцеремонности эти вирусы напоминают вирус герпеса?
Накопленная информация о прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии приводит исследователей к выводу, что это заболевание развивается в результате активации вируса из семейства папова, длительно (может быть, всю жизнь?) поддерживающего латентную форму инфекции в организме человека. В качестве активирующего фактора, бесспорно, выступает заболевание, снижающее иммунологическую реактивность организма-вирусоносителя, в результате чего персистирующий вирус папова либо проникает в мозговую ткань, либо (если он до этого уже персистировал в мозге) начинает интенсивно размножаться. И в том, и в другом случае вирус вызывает развитие мозговых поражений.
Казалось бы, все здесь достаточно ясно? Не совсем! Как уже отмечалось вначале, прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия по условиям своего развития представляет собой, по сути, второй смертный приговор. А не пахнет ли здесь и третьим? (Пришла беда – отворяй ворота!)
Уже давно установлено, что вирусы семейства папова обладают способностью вызывать опухоли у животных, а в клеточных культурах – так называемую злокачественную трансформацию клеток. И в этой связи интересно было бы узнать намерения (или возможности) наших новых знакомых – вируса ВК и 0В40-подобных.
В 1979 году сотрудники Института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи В. Я. Шевлягин и А. В. Кленова были заняты поисками опухолевых вирусов, которые, возможно, находятся в первичных опухолях человека. Ученые кропотливо анализировали клеточные культуры, полученные более чем из 20 опухолей. В одной из них – злокачественной параганглиоме бедра – нашли наконец вирус, который, как оказалось, был способен вызывать опухоли у хомяков. Вирус подвергли разностороннему пристрастному исследованию. Оказалось, что он по своим свойствам близок к вирусу… ВК, хотя есть между ними и различия.
Итак, новоявленный вирус выделен из опухоли человека. Можно ли считать, что он способен вызывать такие опухоли? Нет, так считать пока нельзя. Ясно другое: существует намного большее число вирусов папова, нежели то, которое нам пока известно, способных в случаях иммунодепрессии вызывать развитие прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии.
В заключение хочу обратить внимание на тесную связь, которая существует между латентной инфекцией, вызванной папова-вирусами, и медленной инфекцией, развивающейся под влиянием этих вирусов в организме одного и того же хозяина – человека.
Пример прогрессирующей многоочаговой лейкоэнцефалопатии еще раз ярко иллюстрирует взаимозависимость различных форм инфекционного процесса при вирусной персистенции, когда одна ее форма может переходить в другую. Подобные изменения вовсе не ограничиваются переходом латентной вирусной инфекции в медленную вирусную инфекцию, нередко они могут иметь достаточно разнообразный характер. Так, латентная аденовирусная инфекция, особенно осенью и весной, часто переходит в хроническую, отличающуюся длительным периодом недомогания с головными болями, слабостью и невысокой температурой. А, скажем, латентная герпетическая инфекция может нередко переходить в острую форму инфекционного процесса, порой с тяжело протекающим герпетическим энцефалитом.
Каковы же причины этих возможных переходов? Чем больше мы изучаем этот вопрос, тем больше убеждаемся в огромной роли иммунологических механизмов в поддержании вирусной персистенции. Отсюда вполне правомочное заключение: окончательная расшифровка именно иммунологических механизмов вирусной персистенции позволит в конечном счете подойти к управлению этим процессом.
История девятая: Кто виноват, или Рассеянный склероз
В 1835 году французский патолог Д. Крювелье, составляя свой атлас патологической анатомии различных заболеваний человека, включил в него и описание впервые обнаруженных им изменений в нервной системе, которые он назвал пятнистым, или островковым, склерозом. Прошло 33 года, прежде чем соотечественник Крювелье, известный невропатолог Ж. М. Шарко, дал подробное клиническое описание недуга и выделил его как самостоятельную болезнь, как теперь установлено – наиболее распространенную медленную инфекцию, поражающую центральную нервную систему человека, дав ей название рассеянный склероз.
Во всем мире сегодня, предполагается, более 500 тысяч больных рассеянным склерозом. Распределение этих больных по странам и континентам отличается большим своеобразием. Изучение этого вопроса проходило в два этапа, которые дали различные результаты. На основании проведенных первых систематизированных исследований (в 1950-1980-х годах) были сформулированы так называемые классические представления о распространенности рассеянного склероза в мире. Тогда данные свидетельствовали о том, что болезнь, вовсе не известная на экваторе, в северных широтах поражает до 70 человек и более на 100 тысяч населения, причем численность заболевших сильно различается в различных странах.
Так, в США – от 30 до 64, Канаде – от 32 до 40, Швеции – 51, Великобритании – 50, Северной Швейцарии – около 70, а в Северной Ирландии – даже 79 случаев заболевания на 100 тысяч населения.
На территории бывшего СССР, с ее огромной протяженностью с запада на восток и с севера на юг, показатели заболеваемости также колебались, заметно снижаясь в южных и восточных районах. Так, в Белоруссии на 100 тысяч населения регистрировали 25 больных, в Литве – 32,3, в Москве – 82,6, в Латвии – 37, в Эстонии – 39. В северных и западных районах Украины заболеваемость была в 1,5–3 раза выше, чем в южных и восточных. В Армении, Таджикистане регистрировались единичные случаи заболевания. Особо важными представлялись результаты эпидемиологических наблюдений в Сибири и на Дальнем Востоке, где обнаруживали существенный рост заболеваемости, хотя еще совсем недавно рассеянный склероз в этих регионах регистрировался крайне редко.
Нечасто эта болезнь встречалась в Японии, Индии, Китае, КНДР, Южной Корее, Турции, Иране, Ираке, Южной и Центральной Америке, Африке. А, скажем, жители Монголии, Эфиопии, аборигены Австралии и представители южноафриканского племени банту, как считалось, рассеянным склерозом вообще не болеют. Характерно, что в Израиле заболеваемость среди иммигрантов из стран Северной и Центральной Европы оказалась значительно выше по сравнению с заболеваемостью среди иммигрантов из стран Южной Европы, Азии и Африки.
При этом у большинства больных (до 60 %) рассеянный склероз развивается в возрасте от 20 до 60 лет и женщины заболевают несколько чаще, чем мужчины, хотя у последних выше вероятность тяжелого течения болезни.
Однако начиная с 1990-х годов начали накапливаться данные, свидетельствующие о весьма существенных изменениях в характере распространения рассеянного склероза на нашей планете. А именно: стираются четкие различия в распространенности рассеянного склероза в северных и южных широтах; начали выявляться случаи рассеянного склероза среди этнических групп, которые ранее считались свободными от этого заболевания; увеличились показатели заболевания во многих регионах, в том числе в так называемых нетипичных возрастных группах, т. е. в возрасте моложе 16 и старше 45 лет.
Конкретные цифры таковы: для Шотландии коэффициент распространенности рассеянного склероза колебался от 145 до 193 на 100 тысяч населения и оказался самым высоким в мире; в Англии и Уэльсе он соответствовал 74-112, в Северной Ирландии – 168, в Швеции – 90-100, в Дании – 110–115, в Финляндии – 90-100, в Исландии – 90, в Германии – 85-108, в Австрии – 22–44, в Швейцарии – 110, в Нидерландах и Бельгии – 70–75, в Испании и Португалии – 35–65, в США – 46, в Бразилии – 5-14, в Мексике – 5, в зоне Карибского бассейна – 5-15, в Уругвае – 30, в Индии – 1, в Китае – 1–2, в Японии – 1–4, среди арабского населения Среднего Востока – 4–8, в Австралии 11–69. Но вот что касается коренного (чернокожего) африканского населения, то во второй период исследований установлена, хотя и редкая, заболеваемость рассеянным склерозом в популяциях Сенегала, Кении, Центрально-Африканской и Южно-Африканской Республике.
Все эти изменения были связаны с более пристальным и, безусловно, с более масштабным охватом исследований случаев столь широко распространенного смертельного заболевания.
Они привели к заключению о существовании генетической предрасположенности к рассеянному склерозу.
Клиническая картина рассеянного склероза отличается медленным развитием симптомов. Нередко болезни предшествует стадия предвестников: утомляемость ног, нарушения чувствительности, боли, быстро проходящие нарушения функции глазодвигательных мышц, кратковременные расстройства зрения. Эти симптомы могут появиться за много лет до развития ясной картины болезни. Они держатся непродолжительное время и порой исчезают до того, как больной успевает обратиться к врачу.
Симптомы собственно рассеянного склероза отличаются большим разнообразием.
Больные жалуются на головокружение, тошноту. У них могут случайно обнаруживаться патологические рефлексы – клонусы, – когда резкое смещение, например, коленной чашечки или стопы кверху приводит к их ритмичным толчкообразным подергиваниям. У больных быстро устают ноги, развиваются толчкообразные подергивания глазных яблок, нарушается координация движений рук. (Последний симптом легко выявляется так называемой пальце-носовой пробой: больного просят вытянуть руку, а затем, закрыв глаза, указательным пальцем быстро дотронуться до кончика собственного носа.) Сильное дрожание рук делает невозможным письмо и затрудняет всякие целенаправленные движения. Больные не в состоянии самостоятельно есть, расплескивают пищу, не успевая донести ложку до рта. Часто в состоянии покоя можно наблюдать дрожание головы, выражающееся в колебательных движениях вперед или в стороны. Двигательные расстройства захватывают и группы мышц, участвующих в акте речи: развивается скандированная речь, т. е. больные начинают говорить по слогам. Меняется походка, поскольку нарушается координация движений при ходьбе: больных бросает в стороны, как пьяного. Очень характерны расстройства чувствительности, выражающиеся в ощущении онемения или ползания мурашек по краю предплечья и кисти. Повышенная утомляемость и некоторая тугоподвижность ног служат первыми признаками будущих параличей, однако полный паралич ног наступает только в тяжелых, далеко зашедших случаях. К этому времени обнаруживаются и расстройства психики: ослабевает способность к самокритике, больные эйфоричны, нередки приступы непроизвольного смеха или плача. Иногда развивается апатия, появляются мысли о самоубийстве. Прогрессирование заболевания сопровождается развитием признаков слабоумия.
Рассеянный склероз отличается большой продолжительностью течения (иногда более 20 лет), для которого характерны ремиссии (периоды временного улучшения). Они особенно выражены на начальных стадиях заболевания, продолжаются иногда неделями, месяцами и даже годами (до 10 лет). Но затем старые симптомы возвращаются, а также развиваются новые, обычно более тяжелые. С каждым годом ремиссии все менее продолжительны и менее выражены. Постепенно больной становится инвалидом, прикованным к постели. При этом, конечно, резко снижается сопротивляемость организма, и смерть может наступить от совершенно иных заболеваний или осложнений, таких, как уросепсис, воспаление легких, туберкулез, пролежни.
В самом названии – рассеянный, или множественный, склероз — точно выражена суть происходящего при заболевании процесса. В различных участках головного и спинного мозга обнаруживаются розовато-серые пятна разных размеров и очертаний. Эти участки по своей консистенции заметно плотнее нормальной мозговой ткани. Множественные, рассеянные по всей мозговой ткани склерозированные очаги получили название склеротических бляшек. По величине они от микроскопических зерен до занимающих весь поперечник спинного мозга или даже до гигантских, захватывающих почти целое полушарие головного мозга. Количество бляшек варьирует от единичных до десятков или даже сотен.
Бляшка образуется в результате очагового распада миелиновой оболочки (мягкой наружной оболочки, состоящей из жировых соединений, одевающей нервное волокно) и последующего разрастания на месте образовавшегося дефекта рубцовой ткани. Отсюда и более плотная консистенция подобной склеротической бляшки. Уже давно подмечено, что место расположения бляшек и их величина точно определяют особенности клинических проявлений болезни.
Итак, рассеянный склероз как самостоятельное заболевание известен почти 180 лет. За это время его клиника была подвергнута самому тщательному и разностороннему анализу, различные ее вариации описаны в многочисленных статьях, обзорах и руководствах. Тем не менее причина заболевания до сих пор остается неизвестной.
Почти 150 лет назад известные французские невропатологи Ж. М. Шарко и П. Мари уже предполагали инфекционную природу рассеянного склероза. Эта идея получила мощный стимул в «эру великих микробиологических открытий», и за последние 80–90 лет самые различные микроорганизмы рассматривались в качестве возбудителей рассеянного склероза.
Помимо инфекционной теории, причину рассеянного склероза пытались объяснить ролью наследственных факторов, интоксикацией, травмой, авитаминозами, недостатком микроэлементов, аллергией и др.
Шли годы, надежды сменялись разочарованиями, но накопленный врачами более чем полуторавековой опыт клинико-анатомического изучения рассеянного склероза все более склонял исследователей к поиску именно инфекционного агента. В какой-то период казалось, что разгадка уже близко, инфекционный агент найден – и это вирус из семейства так называемых парамиксовирусов, к которому принадлежит и уже знакомый нам вирус кори. Затем в этой роли побывал особый парагриппозный вирус.
Поиски продолжаются, и их цель остается прежней – обнаружение персистирующего вируса, виновника заболевания. Вот несколько сообщений с «поля битвы».
Группа вирусологов из Нью-Йоркского государственного университета выделила коревой вирус из… тонкого кишечника больных рассеянным склерозом. Другая группа исследователей сообщает о выделении парамиксовируса из костного мозга больного рассеянным склерозом, но при этом ученые проявляют большую осторожность в оценке собственных результатов.
Интерес к возбудителю рассеянного склероза настолько велик, что на страницах специальных журналов не только приводятся данные экспериментов, но и зачастую высказываются абсолютно умозрительные гипотезы. Но как знать, может быть, на определенном этапе исследований они помогут сделать шаг в нужном направлении.
По мнению известного отечественного невропатолога И. А. Завалишина из Научного центра неврологии РАМН, активно разрабатывающего и внедряющего методы иммуномодулирующей терапии рассеянного склероза, в пользу вирусной этиологии заболевания свидетельствуют имевшие место вспышки этой болезни, а также то, что начало развития рассеянного склероза или обострение его течения достаточно часто связаны с перенесенной вирусной инфекцией. К этому следует добавить сравнительно недавние сообщения двух групп исследователей, руководимых П. Обермейер-Штраубом и X. Перроном, выделивших из мозга и из В-лимфоцитов больных рассеянным склерозом персистирующий вирус, принадлежащий к группе онкогенных вирусов и не обнаруживаемый ни в организме здоровых людей, ни в организме больных другими неврологическими заболеваниями.
Пожалуй, главным итогом последнего десятилетия в этом направлении можно считать все более распространяющуюся убежденность исследователей в вирусной природе рассеянного склероза.
Свой вклад в укрепление такого представления вносят эпидемиологические наблюдения. В самом начале этой истории я уже отмечал весьма своеобразное распространение заболевания по миру. Добавлю к этому: лица, эмигрировавшие из широт с высокой заболеваемостью, сохраняют высокую степень риска заболеть, но… не всегда. Как оказалось, если миграция людей из зоны с высокой частотой заболеваемости в зону с низкой частотой заболеваемости произошла до достижения ими 15-летнего возраста, то риск развития рассеянного склероза у них меньше, чем в месте прежнего их жительства. Если же переселение произошло в возрасте старше 15 лет, то люди болеют так же часто, как и проживая на старом месте.
А если переезд осуществляется в обратном направлении? Что тогда? Перемещение из зон с низкой частотой рассеянного склероза в зоны с высокой частотой детей до 15 лет приведет к повышению их риска заболеть по сравнению с переселяющимися взрослыми людьми.
Учитывая то, что рассеянный склероз особенно часто поражает людей в возрасте от 20 до 30 лет, можно предположить, что контакт с возбудителем наступает до возраста полового созревания и что латентный период заболевания продолжается от 3 до 23 лет. Пути передачи возбудителя остаются неизвестными, так же как неизвестен пока и источник заражения. Ясно одно – им едва ли является больной человек, ведь никогда не отмечалось повышенной заболеваемости среди медицинского персонала неврологических отделений больниц или людей, ухаживающих за больными.
Конечно же, наиболее важная проблема в исследовании рассеянного склероза – точное выяснение природы его возбудителя. Работы в этом направлении продолжаются, привлекая все новых исследователей. Однако при всем уважении к охотникам за вирусами было бы несправедливым не напомнить о том, что не только вирусологи и эпидемиологи, но и невропатологи продолжают вести постоянный поиск новых диагностических методов, новых патогенетических особенностей, новых лечебных средств, новых иммунологических и генетических характеристик рассеянного склероза. Два известных отечественных клинициста-невропатолога, И. А. Завалишин и ?. Н. Захарова, в монографии «Рассеянный склероз и другие демиелинизирующие заболевания», подытоживая современное положение дел, высказывают уверенность в том, что в причинах и в развитии рассеянного склероза важную роль играют вирусная инфекция и наследственная предрасположенность организма.
История десятая: Персистенция верхом, или Инфекционная анемия лошадей
Много тысячелетий сопровождает лошадь человека по тернистым дорогам истории. С древнейших времен участвуя в нелегком труде хлебопашца, она помогала расчищать леса под пашни, сеять хлеб, собирать урожай. Лошади были впряжены в тяжелые колесницы фараонов; от их стремительного бега дрожала земля Куликова поля; не иначе как верхом мы представляем себе бойцов Первой конной…
По каменистым горным тропам и бесконечным лентам степных дорог везли лошади все, что нагружали на них люди: от воды и хлеба до золотых слитков и драгоценных камней, – в двуколках, телегах, розвальнях, тарантасах, кибитках, пролетках, фургонах, каретах, почтовых дилижансах, фаэтонах… С раннего детства запали нам в душу и «лошадка, везущая хворосту воз», и «птица-тройка».
Однако эта книга о другом. Лошади, к сожалению, также подвержены многим болезням. И среди различных недугов, которыми страдают эти верные помощники человека, почти 170 лет назад в Европе была описана болезнь, получившая вначале название болотная лихорадка. Такое название было связано с летне-осенними вспышками заболевания, возникающими в лесисто-болотистых местностях. При этом смертность среди заболевших лошадей достигала порой 80 %.
Первое документальное упоминание о болезни мы находим во Франции в отчетах Альфортской ветеринарной школы за 1841 год. Здесь же, во Франции, в 1869 году была доказана заразительность этого заболевания, а в 1904-м французы Карре и Балле установили его вирусную природу.
В связи с тем, что болезнь всегда сопровождается резко выраженной анемией (малокровием), она получила новое название – инфекционная анемия лошадей.
Заболевание распространено во многих странах мира: в США, Австралии, Японии, Индии, в странах Северной и Южной Африки, Европы. В нашей стране инфекционная анемия лошадей встречалась до 40-х годов прошлого столетия; в настоящее время болезнь регистрируется довольно редко, что обусловлено прежде всего резким сокращением поголовья лошадей, а также проведением эффективных профилактических мероприятий и отсутствием массовых перемещений лошадей из одних областей страны в другие.
Болезнь отличается большим разнообразием проявлений, что позволяет исследователям проследить, как один и тот же вирус в организме одного хозяина (лошади) в зависимости от ряда условий вызывает различные формы инфекционного процесса.
Сверхострое течение характеризуется быстрым подъемом температуры, развитием геморрагического гастроэнтерита, сердечной слабостью и нарастающими признаками удушья. Больное животное с трудом передвигается, наступает паралич задних конечностей, и в течение нескольких часов животное умирает. При острой форме заболевания температура также быстро поднимается до 41–42 °С. Животное угнетено, неподвижно, слизистые глаз отечны, с кровоизлияниями. Сердце буквально колотится. Появляются отеки живота. Лошадь худеет на глазах. При движении сразу появляется сильная одышка, походка шаткая. Через две недели наступает смерть. Медленная форма инфекционной анемии лошадей отличается чередованием лихорадочных периодов, длящихся 2–3 дня, и периодов внешнего благополучия (ремиссии), продолжающихся иногда до нескольких месяцев. Во время приступов развиваются те же симптомы, что и при острой форме заболевания. В периоды ремиссии они постепенно исчезают. Тем не менее даже в это время отмечают прогрессирующее исхудание животного, и в конце концов заболевание заканчивается гибелью больной лошади.
Наибольшую опасность для окружающих представляют лошади с латентной формой инфекционной анемии, когда скрытое течение инфекционного процесса распознают лишь по редко наступающим подъемам температуры тела. Персистенция вируса в организме таких внешне здоровых лошадей могла продолжаться на протяжении 18 лет!
Для всех форм инфекционной анемии характерно повсеместное распространение вируса в организме. Он буквально наполняет органы и ткани лошади (достигая в крови концентрации 1 миллион инфекционных доз в 1 кубическом сантиметре) и легко определяется различными диагностическими методами. Но вот что примечательно: в периоды внешнего благополучия, когда у лошади не проявляются признаки заболевания (ремиссия), вирус также можно обнаружить в тканях, органах и крови, но только с помощью одного-единственного способа – заражения здоровых лошадей.
Вне зависимости от течения заболевания его самый характерный симптом – анемия. Она, конечно же, наиболее выражена при острой форме инфекции, когда количество эритроцитов у больной лошади падает в 8 раз. Анемия сопровождается разжижением крови, ухудшением ее свертываемости и резким падением уровня гемоглобина.
Анемия в организме больного животного формируется двумя механизмами. Первый из них связан сугнетением деятельности костного мозга, где как раз и образуются эритроциты. Костный мозг вырабатывает тем меньше новых эритроцитов, чем выше концентрация вируса в организме животного. Но главный механизм развития анемии связан, как это ни покажется парадоксальным, с образованием противовирусных антител. Оказалось, что антитела, синтезирующиеся в организме в ответ на введение вируса инфекционной анемии лошадей, покрывают (!) эритроциты животного. Такие покрытые антителами эритроциты становятся очень хрупкими и потому быстро и в больших количествах разрушаются. Кроме того, подобные эритроциты становятся легкой добычей для лейкоцитов (фагоцитов) – «санитаров» любого организма, в том числе и лошади.
По-видимому, «одевающие» эритроциты антитела вызывают какие-то серьезные изменения на поверхности эритроцитов, да и сами изменяются при этом. Действительно, когда удалось снять с поверхности «одетых» эритроцитов противовирусные антитела, то они при смешивании с эритроцитами здоровой лошади уже не сумели «одеть» эти «здоровые» эритроциты.
Итак, антитела работают против организма, зараженного вирусом? Ситуация оказалась куда сложнее, чем можно было подозревать. Группа японских ученых под руководством Р. Коно провела специальные исследования действия иммунодепрессантов на организм лошадей, зараженных вирусом инфекционной анемии. Для опытов отбирали лошадей, которые, казалось бы, давно выздоровели (после последнего приступа прошло от нескольких месяцев до нескольких лет) и в организме которых к началу работы с ними вирус не обнаруживался.
Но вот лошадям ежедневно в течение 5 дней вводят иммунодепрессанты. Спустя несколько суток у животных резко поднимается температура тела. Приступ! А что же происходит в организме таких лошадей? Прежде всего через 5–7 дней после введения иммунодепрессантов начинается усиленное размножение вируса, и он в высоких концентрациях появляется в крови. Вместе с тем использованные иммунодепрессанты не снизили (?) титров противовирусных антител в крови, но зато резко уменьшили количество лимфоцитов. Вывод напрашивается сам собой: снижение числа лимфоцитов провоцирует репродукцию вируса, а потому – и приступ заболевания. Следовательно, иммунитет (ведь лошади внешне выглядели здоровыми) при инфекционной анемии обусловлен именно функцией лимфоцитов.
А как же антитела? При инфекционной анемии лошадей антитела не способны нейтрализовать активность вируса, они играют при этой медленной вирусной инфекции явно отрицательную роль – «одевают» эритроциты и тем способствуют их быстрому разрушению. Мало того, оказалось, что 99 % находящегося в крови вируса связано с антителами, т. е. формируется определенный инфекционный комплекс «вирус – антитело», но такая связь нисколько не вредит вирусу.
Как бы там ни было, но антитела к вирусу инфекционной анемии лошадей в организме зараженного животного все же вырабатываются. И вот здесь-то японские ученые обнаружили очень интересный факт. Они провели еще одно, на первый взгляд довольно простое исследование: сравнили два вируса. Первым из них был тот, которым заразили лошадей много месяцев или лет назад, а вторым – вирус, который выделили из организма тех же лошадей после провокации приступа (введением иммунодепрессантов). У этих вирусов определяли способность соединяться с антителами в сыворотке крови зараженных лошадей. Оказалось, что второй вирус по своим антигенным свойствам значительно отличается от первого, хотя совершенно очевидно, что этот так называемый второй вирус никто в организм лошадей извне не вводил.
В итоге ученые сделали очень важное заключение об изменении свойств вируса инфекционной анемии лошадей в процессе его длительной персистенции в организме зараженных животных. Заметьте, подобный антигенный дрейф возбудителя во время инфекционного процесса в одном и том же организме встречается достаточно часто и, по-видимому, является закономерностью.
Конечно, целый ряд особенностей инфекционной анемии лошадей еще ждет своего изучения, вместе с тем сегодня уже можно достаточно ясно представить эту весьма своеобразную медленную вирусную инфекцию. Как и большинство других медленных вирусных инфекций, инфекционная анемия лошадей подкрадывается незаметно. Источником заражения служит больное или внешне здоровое, но зараженное животное. При этом особенно опасны лошади в острой стадии заболевания или во время приступов обострения – именно в это время вирус в организме, в частности в крови, находится в наивысшей концентрации.
Хотя у таких животных инфекционный вирус и выделяется с молоком, мочой, отделяемым глаз, пометом, все же основной путь передачи вируса – жалящими насекомыми: слепнями, мухами-жигалками, комарами. Болезнь развивается после внесения под кожу даже ничтожных доз вируса. Недаром много лет назад заболевание называли болотной лихорадкой: летне-осенние вспышки были связаны с массовым распространением летом жалящих насекомых в болотистых местах, особенно в годы, когда лето бывало жарким и сухим.
Вирус инфекционной анемии лошадей служит ярким примером вирусной многоликости, и его способность формировать латентную инфекцию, наверное, следует признать самой коварной. Лошадь едва ли сочтет редкие подъемы температуры серьезным поводом для жалоб, а в то же время многообразные приемы вольтижировки, используемые вирусом (устойчивость к нейтрализующему действию противовирусных антител, сохранение инфекционных свойств в комплексе с такими антителами, способность менять свою внешнюю структуру и др.), дают возможность персистирующему «наезднику» «удерживаться в седле» до 18 лет!
История одиннадцатая: Призрачное благополучие, или Лимфоцитарный хориоменингит
А эту историю я расскажу вам для того, чтобы показать, как порой ловко маскируются медленные вирусные инфекции и как далеко не сразу ученым удается распознать их там, где, казалось бы, и подозревать-то нет никаких оснований.
В 1933 году американские исследователи С. Армстронг и Р. Д. Лилли проводили опыты, как они предполагали, с вирусом энцефалита Сент-Луис. Материалом, полученным от погибшего во время эпидемии этого заболевания человека, заразили обезьяну. Затем у заболевшего животного взяли пробы тканей органов и их экстракты ввели здоровой обезьяне. После этого сделали следующий пассаж, еще один… Ученые были в полной уверенности, что в организме обезьян они размножают и накапливают вирус энцефалита Сент-Луис… Однако пятая обезьяна оказалась иммунной, т. е. устойчивой к заражению вирусом энцефалита Сент-Луис, а между тем из ее организма был выделен вирус… лимфоцитарного хориоменингита.
Так (по ошибке) и был открыт собственно вирус лимфоцитарного хориоменингита. Два года спустя вирус лимфоцитарного хориоменингита был успешно выделен из организма мышей и… из крови работника вивария, который ухаживал за зараженными мышами.
Название вируса отражает основные поражения, которые он вызывает, – воспаление сосудистых сплетений (хориона) и воспаление оболочек мозга (менингит), сопровождающиеся резко выраженной инфильтрацией (процессом проникновения в них) лимфоцитов (потому лимфоцитарный).
При лимфоцитарном хориоменингите мыши служат главным хозяином и наиболее частым источником заражения людей. Заболевание встречается во многих странах мира – в США, Англии, Франции, Германии, Нидерландах, Канаде, Японии, Китае, Чехии, Словакии, Белоруссии, Украине и др. В нашей стране болезнь обнаружена в Москве, Санкт-Петербурге, Ачинске, Томске, на Северном Кавказе. Многочисленные доказательства зараженности вирусом мышей, крыс, хомяков, морских свинок и обезьян свидетельствуют о его широком распространении в окружающей нас среде. Вместе с тем уже давно установлена тесная связь между инфекцией у мышей и случаями заболевания среди людей, что на протяжении многих лет постоянно подтверждается результатами эпидемиологических обследований. Так, например, в северных областях Германии, где довольно высока зараженность мышей вирусом лимфоцитарного хориоменингита, антитела к этому вирусу выявлены у 9,1 % обследованных людей, тогда как на юге страны, с низкой зараженностью мышей вирусом, лишь у 1,2 % обследованных людей в крови присутствуют противовирусные антитела.
Итак, домовые мыши несут в себе прямую опасность заражения людей. Именно данное обстоятельство и определило повышенный интерес вирусологов к лимфоцитарному хориоменингиту мышей.
Многолетнее и разностороннее изучение этого заболевания позволило сделать ряд важных открытий, имеющих первостепенное значение для сохранения здоровья и жизни человека, а также для лучшего понимания сложных процессов, сопровождающих развитие медленных вирусных инфекций (ради этого, собственно, я и веду свой рассказ).
Как же сами мыши болеют лимфоцитарным хориоменингитом? Оказывается, по-разному. Если заразить взрослую мышь достаточно высокой дозой вируса, то спустя 5 дней животное начинает горбиться, шерсть его становится дыбом, развивается воспаление и отек мордочки. Эти симптомы достигают наивысшего развития к 7-му дню, когда появляются приступообразные судороги: хвост и задние лапки вытягиваются назад, уши прижимаются к голове, позвоночник, сведенный судорогой, образует характерный угол. С начала заболевания у животных бывает от 3 до 5 подобных приступов, продолжительностью 1–2 минуты каждый. Во время очередного такого приступа наступает смерть, и поэтому поза погибшего животного сходна с позой, характерной для приступа. Все это сопровождается бурным размножением в мозговой ткани вируса, концентрация которого уже к 4-му дню достигает 10 миллионов инфекционных доз на 1 грамм ткани. За двое суток до гибели в сосудистых сплетениях и мягкой мозговой оболочке нарастает количество лимфоцитов, ткани воспаляются.
Лимфоцитарный хориоменингит у взрослых мышей представлялся ясным и понятным: короткий инкубационный период, острая форма инфекционного процесса с активной вирусной репродукцией и связанной с этим картиной поражения тканей, характерной для данного вируса.
Но совсем другие события разворачиваются перед глазами исследователей, изучающих инфекцию у новорожденных мышей. Прежде всего: оказалось, что мышата, не в пример своим старшим братьям и сестрам, не погибают от вируса лимфоцитарного хориоменингита. И чем животные моложе, тем их устойчивость выше. Это явление не могло не заинтересовать вирусологов хотя бы уже потому, что находилось в глубоком противоречии с известными фактами: размножение многих вирусов часто проходит значительно успешнее в организме мышат, нежели в организме взрослых животных. А некоторые вирусы вообще размножаются только в организме мышат-сосунков (как, например, вирусы Коксаки, некоторых энцефалитов и др.).
Столь неожиданные результаты вызвали необходимость проведения специальных исследований. И вот что получилось:
Как видите, здесь все наоборот! Но от этого только нетерпеливее звучал вопрос: каковы особенности таких выживших мышат?
Почти 80 лет назад Е. Трауб установил, что оставшиеся в живых после заражения мышата становятся вирусоносителями. И на протяжении почти трех десятилетий считалось, что персистенция вируса лимфоцитарного хориоменингита в организме таких мышей протекает благоприятно и не наносит ущерба организму-вирусоносителю в силу сложившегося в этом случае «совершенного паразитизма». То есть и животное не страдает, и вирус, так сказать, «доволен» своим местоположением.
Однако это благополучие оказалось призрачным! В 1962 году впервые джентльменский характер подобного «соглашения» был взят под сомнение. Более пристальные наблюдения показали: у таких скрыто инфицированных мышей обычно не ранее б-месячного возраста вдруг начинают проявляться характерные признаки заболевания: сгорбленность, взъерошенность шерсти, воспаление век. Болезнь приводила животных к гибели.
При исследовании внутренних органов погибших мышей неожиданно обнаружили картину хронического воспаления в почечных клубочках, в тех самых клубочках, в которых осуществляется сложнейший процесс фильтрации – выведения шлаков из крови – и образуется моча. Кроме того, отметили очаговые некротические поражения в почках, печени и легких с инфильтрацией их лимфоцитами. Но при всем этом именно воспаление почечных клубочков (гломерулонефрит) и приводит таких скрыто инфицированных животных к неминуемой гибели.
Чтобы понять, что же происходит в организме мышей-вирусоносителей и почему у них развивается медленная форма инфекции в отличие от животных, зараженных во взрослом периоде жизни, вновь вернемся к взрослым мышам и шаг за шагом проследим все те события, которые развертываются после их заражения.
Вспомним, что в результате заражения взрослых мышей у них развивается смертельное заболевание. К моменту гибели в организме животных сначала не могли обнаружить противовирусных антител. Но такое иммунологическое безразличие к вирусу лимфоцитарного хориоменингита на самом деле оказалось лишь кажущимся. Иммунную реакцию зараженных мышей пробовали подавлять разными способами: удалением зобной железы (тимуса), рентгеновским облучением, введением антилимфоцитарной сыворотки, химическими иммунодепрессантами. И что же?
Представьте, все эти воздействия спасали зараженных мышей от неминуемой гибели! Вот один из красноречивых примеров. Взрослых мышей заражали в мозг высокой дозой вируса лимфоцитарного хориоменингита. Через три дня животным вводили циклофосфамид, и такое однократное применение иммунодепрессанта защищало от гибели 90 % зараженных мышей. Важно отметить, что циклофосфамид ни в малейшей мере не снижал концентрации вируса в организме животных. Следовательно, защитное действие иммунодепрессанта не было связано с изменением вирусной репродукции, а определялось лишь подавлением иммунной реакции! (Между прочим, такие выжившие мыши становились вирусоносителями: в течение всей последующей жизни у них в крови и во внутренних органах постоянно сохранялось до тысячи инфекционных доз в одном кубическом сантиметре.)
Итак, мы снова сталкиваемся с тем случаем, когда иммунная реакция организма, призванная бороться с инфекционным процессом, на деле оборачивается против собственного организма, нанося ему непоправимый вред[10].
И вот теперь настало время разобраться в событиях, происходящих в организме мышей, зараженных в первые дни (или часы) после рождения. Как уже отмечалось, впечатление полного благополучия в их состоянии на деле оказывается обманчивым: развитие медленной инфекции в конце концов приводит животных к гибели. Попав в организм новорожденного, вирус лимфоцитарного хориоменингита начинает беспрепятственно размножаться. Такая «безнаказанность» обусловлена тем, что организм новорожденного мышонка (впрочем, так же как и организм новорожденного ребенка) в иммунологическом отношении еще далек от совершенства: формирование его иммунитета продолжается еще некоторое время после рождения. Иными словами, система иммунитета новорожденных не полностью подготовлена к защите. Это, в частности, проявляется и в неспособности в первые дни после рождения вырабатывать собственными силами антитела. При этом интенсивное размножение вируса внешне ничем не проявляется – отсутствие антител делает организм как бы нечувствительным к вирусу (помните роль антител в опытах с иммунодепрессантами?).
Проходит время. Начинается сначала медленная, но все более и более убыстряющаяся выработка противовирусных антител. В конце концов антител накапливается достаточно много, и в таком наводненном вирусом организме начинают образовываться иммунные комплексы «вирус – антитело». Их количество становится столь велико, что они буквально «забивают» миниатюрные канальцы в почечных клубочках, откладываясь по их ходу. Развивается хроническое воспаление почечных клубочков – тот самый хронический гломерулонефрит, признаки которого обнаруживаются только через б месяцев после заражения и знаменуют собой разгар медленной инфекции у мышей – носителей вируса лимфоцитарного хориоменингита.
Подробное изучение медленной инфекции у мышей позволило установить в качестве ранних признаков заболевания значительное отставание в росте и нередко нарушения волосистого покрова (запомните, пожалуйста, оба эти признака!).
Еще один путь формирования мышей-вирусоносителей, путь, который имеет скорее даже большее значение в естественном распространении и поддержании вируса лимфоцитарного хориоменингита в колониях лабораторных и домовых мышей, – вертикальная передача, т. е. внутриутробное заражение плода. Мыши с врожденной инфекцией также отличаются отставанием в росте и погибают значительно раньше здоровых животных.
Вирус у больных животных обнаруживается в носовом секрете, моче, кале и семенной жидкости. Таким образом, существуют широкие возможности заражения предметов окружающей среды и попадания вируса лимфоцитарного хориоменингита в организм человека и животных. Добавим к этому и возможность передачи вируса от грызуна грызуну и от грызуна человеку через переносчиков, которыми могут служить клещи, москиты, комары, навозные мухи, постельные клопы, вши.
И все же главным механизмом, формирующим и поддерживающим очаг лимфоцитарного хориоменингита среди мышей (а именно эти животные представляют главную опасность для человека), служит вертикальная передача вируса и заражение новорожденных. Именно данный механизм определяет масштабность и устойчивость очага инфекции.
Интересные исследования в таком очаге были проведены у нас в стране М. И. Леви, определившим длительность вирусоносительства от момента отлова животного до последнего обнаружения вируса в его выделениях. Оказалось, что вирусоносительство у мышей может достигать 291 дня. Исследователь пришел к выводу, что большая устойчивость очагов лимфоцитарного хориоменингита во времени обусловлена ограниченным процессом миграции мышей и, наоборот, частая смена мышиного населения способствует кратковременности существования таких очагов. Поэтому ни в коем случае нельзя мириться с появлением в доме мышей, и если это произошло, следует немедленно обратиться на дезинфекционную станцию своего города или района.
У человека лимфоцитарный хориоменингит может протекать с различной степенью тяжести, варьируя от бессимптомной формы инфекционного процесса до редких случаев системного заболевания, заканчивающегося смертью.
Острая форма начинается внезапно, среди полного здоровья: появляется озноб, развивается головная боль, температура поднимается до 38–39 °С. Характерные симптомы: тошнота, рвота, учащенный пульс, напряженность затылочных мышц, больной не может разогнуть ногу в коленном суставе, когда она согнута в тазобедренном. Если же сделать попытку согнуть ногу в тазобедренном суставе при разогнутом коленном, то больной рефлекторно сгибает ногу в коленном суставе. В тяжелых случаях затемнено сознание, развивается ночной бред, и, не приходя в сознание, больной погибает. Иногда вслед за развитием острой стадии может наступить видимое улучшение; при этом состояние характеризуется все более усиливающейся слабостью, головокружением, быстрым утомлением, головной болью, ослаблением памяти, угнетением психики, изменением характера. Такая хроническая форма болезни длится иногда несколько лет, она сопровождается развитием параличей конечностей и тоже заканчивается смертью.
В легких случаях, когда развивается так называемая гриппоподобная форма лимфоцитарного хориоменингита, болезнь также отличается острым началом: повышением температуры тела, ознобом и болями в пояснице, кашлем с мокротой. При этом через несколько дней больной выздоравливает.
Однако факты, обнаруженные литовскими учеными, существенно дополнили имеющиеся представления о значении вируса лимфоцитарного хориоменингита для здоровья человека. Еще в 1974 году на X Всесоюзном съезде детских врачей вирусолог из Вильнюса ?. М. Шейнбергас и его коллеги сообщили о тревожных случаях обнаружения ими при обследовании детей с врожденной гидроцефалией (патологическое состояние, связанное с увеличением количества спинномозговой жидкости в полости черепа из-за ее чрезмерной продукции или затрудненного оттока, что приводит к увеличению размеров черепа, задержке развития ребенка, головным болям и т. д.) антител к вирусу лимфоцитарного хориоменингита. Такие же антитела были обнаружены и в сыворотке крови их матерей.
Вскоре ими была установлена особая опасность вируса лимфоцитарного хориоменингита для беременных женщин. Попав в организм, данный вирус способен проникать через плаценту в тело плода и, размножаясь там, вызывать развитие патологии, выражающейся, как правило, в формировании у ребенка гидроцефалии и так называемого хориоретинита – патологического изменения структуры сосудистой оболочки глаза, влекущего за собой нарушение зрения.
Не правда ли, уместно сопоставить описанные здесь события с врожденной краснухой, уже знакомой читателю? Обратите внимание на главное сходство – в обоих случаях опасно заражение плода! Безусловно, характер поражений при врожденной краснушной инфекции и при врожденной инфекции вирусом лимфоцитарного хориоменингита различен.
Еще более уместно остановиться на практических рекомендациях, которые дают специалисты. Прежде всего следует принимать все меры, направленные на строгое ограждение беременной женщины от возможного заражения вирусом лимфоцитарного хориоменингита от мышей или хомяков. Уничтожайте мышей! В доме, где есть беременная женщина, не следует заводить хомяков! Но этого мало – не следует также принимать приглашения гостеприимных друзей, в доме которых (хотя бы предположительно) могут быть эти животные.
История двенадцатая: Чума двадцатого века, или Синдром приобретенного иммунодефицита
Летом 1981 года Центр по контролю за заболеваниями в городе Атланта (США) официально сообщил о появлении нового заболевания человека, обозначенного как Acquired Immune Dificiency Syndrome, сокращенно AIDS, по-русски – синдром приобретенного иммунодефицита, соответственно с аббревиатурой СПИД.
А вся эта история началась с сообщений двух групп врачей – из Нью-Йорка и Лос-Анджелеса – о странной клинической картине заболеваний у имеющих связь молодых мужчин-гомосексуалистов. В июне 1981 года два коллектива врачей, возглавляемые докторами М. Готлибом и X. Мазуром, столкнулись с, казалось бы, простым заболеванием, которое, однако, не могло не вызывать удивления. У молодых людей была обнаружена пневмония. Да, всего-навсего пневмония, но вызванная особым микроорганизмом, который называется пневмоциста каринии (Pneumocystis carinii). Этот микроорганизм распространен по всему земному шару среди людей и животных, но… не вызывает заболевания у людей с нормальным уровнем иммунитета. Мало того, у первых описанных американскими врачами пациентов было обнаружено еще одно нехарактерное для обычных людей заболевание – кандидоз, вызванное микроскопическим грибком.
Исследование иммунного статуса пациентов обнаружило резкое снижение показателей клеточного иммунитета, что наводило врачей на мысль о возможной общей причине развития столь выраженного иммунодефицита.
Два месяца спустя в Центр по контролю за заболеваниями в Атланте поступила информация уже о 111 случаях подобного заболевания. И у пациентов помимо пневмонии, вызванной пневмоцистой, и кандидоза очень часто обнаруживали развитие еще одного редкого заболевания – саркомы Капоши. Это было более чем удивительно, ибо саркома Капоши ранее встречалась довольно редко, да и то только у пожилых людей. Данное обстоятельство вновь указывало на какой-то дефект иммунитета у молодых людей.
Все эти редкие инфекционные заболевания принято называть оппортунистическими (от латинского слова opportunus – «приспособленный», «удобный»), т. е. упомянутые выше условно патогенные возбудители действительно приспосабливаются к организму, когда в нем нарушен иммунитет, и им становится «удобно» размножаться и вызывать инфекционный процесс.
Так что же все-таки представлял собой СПИД – это достаточно новое необычное заболевание? Прежде всего обращает на себя внимание весьма пестрый характер клинической картины при СПИДе, да и начало заболевания отличается большим разнообразием. Так, у большинства больных клиника острого начала СПИДа напоминает грипп: поднимается температура выше 38,5 °С, развиваются воспаление подмышечных, затылочных, шейных, заушных, паховых лимфатических узлов (лимфаденопатия), а также стойкая диарея, сыпь, воспалительные процессы в глотке или в гортани, кандидозы полости рта, пищевода, трахеи, бронхов, легких, пневмоцистная пневмония, саркома Капоши, первичная лимфома мозга, прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия, токсоплазмоз мозга, увеличивается селезенка (спленомегалия), возможны и другие проявления.
Уже перечисленных клинических признаков было достаточно, чтобы понять, что подобный «букет» заболеваний явно расцветает на благоприятной почве резко сниженного иммунитета. И такому, прямо скажем, небывало резкому снижению иммунитета должна быть достаточно веская причина. Руководитель лаборатории клеточной биологии опухолей Национального института рака в Бетесде (США) Роберт Галло высказал предположение, что такой причиной должен быть вирус.
И эту причинуудалось найти. В январе 1983 года в Париже в Институте Пастера, в лаборатории профессора вирусологии Люка Монтанье, из лейкоцитов крови парижского официанта-гомосексуалиста, страдавшего стойкой лимфаденопатией, был выделен вирус, который так и назвали – вирус, ассоциированный с лимфаденопатией (сокращенно в английской транскрипции – LAV). А в конце того же года в лаборатории Роберта Галло выделили вирусы уже от 48 больных СПИДом. На один из них получили антитела и показали, что все 48 изолятов являются тождественными. Авторы назвали выделенный вирус HTLV–III (вирус человеческой Т-клеточной лимфомы третьего типа).
Вскоре было установлено, что вирусы LAV и HTLV–III – это один и тот же вирус, и первооткрыватели вирусов Р. Галло и Л. Монтанье (после непродолжительных споров) согласились с мнением Международной комиссии по таксономии вирусов назвать вирус, вызывающий СПИД, Human Immunodeficiency Virus, HIV, что на русский язык переводится как вирус иммунодефицита человека (сокращенно – ВИЧ) (рис. 13).
Рис. 13. Схема вируса иммунодефицита человека
В настоящее время выделяют два типа вирусов – ВИЧ-1 и ВИЧ-2, которые различаются по структурным и антигенным свойствам, что обусловливает и некоторые различия в течении инфекционного процесса. Так, например, ВИЧ-2 вызывает более продолжительное течение болезни.
Генетический материал (геном) этих вирусов представлен двумя молекулами РНК, однако, как и в случае уже описанных мною ранее опухолевых вирусов, в составе вирусной частицы (вириона) ВИЧ имеется фермент ревертаза, обусловливающая синтез ДНК на матрице вирусной РНК с последующим встраиванием вновь синтезированной двуцепочечной ДНК в генетический материал (хромосому) клетки хозяина, что и способствует длительной персистенции в организме вирусного материала, к тому же хорошо и надежно «спрятанного» от действия иммунных механизмов зараженного организма.
Нельзя не отметить еще одно весьма «неудобное» свойство самого вируса – отсутствие специальных механизмов коррекции генетических ошибок, из-за чего ВИЧ имеет большую склонность к мутациям. Все это объясняет выраженную изменчивость ВИЧ, превосходящую даже хорошо известную высокую изменчивость вирусов гриппа, что, как вы понимаете, позволяет вирусу «ускользать» от раз и навсегда разработанных методов лечения и создавать большие трудности при разработке эффективной вакцины.
Вирус иммунодефицита человека передается только через четыре жидкости организма: кровь, сперму, влагалищные выделения и грудное молоко. Поэтому заражение этими вирусами может происходить следующими путями:
– в 70–80 % случаев – через все виды сексуальных контактов (вагинальный, оральный, анальный);
– в 5-10 % случаев – при использовании общего загрязненного инструмента у наркоманов;
– в 5-10 % случаев – от беременной плоду или от кормящей матери ребенку;
– в 3–5 % случаев – при переливании зараженной крови;
– в менее чем 0,01 % случаев – при ранении медицинского персонала загрязненным инструментом.
Вирус проник в организм – что дальше? Дальше вирус «выбирает» для себя подходящее местоположение, т. е. те клетки, на которых имеются специальные рецепторы – молекулы, обеспечивающие прикрепление вируса к клеточной поверхности. И в качестве таких привлекательных молекул оказались рецепторы CD4, которые обнаруживаются на поверхности многих клеток крови (Т4-лимфоциты, Т8-Т4-периферические лимфоциты, клетки Лангерганса, моноциты/макрофаги, эозинофилы и др.) и клетки ткани мозга (нейроны и клетки микроглии). Однако наибольшее значение в формировании собственно иммунодефицита всего организма имеют Т4– и Т8-лимфоциты и макрофаги, поражение которых вирусом и приводит к резкому снижению способности противостоять инфекциям.
Давайте вспомним о том, что заразиться – не значит обязательно заболеть. И в случае с ВИЧ подобная ситуация оказывается особенно частой. Ну, во-первых, при ВИЧ-инфекции, как и при всякой другой, конечно, существует инкубационный период, т. е. период между временем заражения и началом проявления первых клинических признаков заболевания. Так вот, при ВИЧ-инфекции этот период может быть весьма различным по своей продолжительности. Например, описан случай, когда клинически развернутый СПИД развился уже через 2 месяца после документально зарегистрированного заражения. Однако более часто спустя 2–4 недели могут обнаружиться симптомы так называемой стадии первичных проявлений, главными признаками которой являются лимфаденопатия, сопровождающаяся лихорадкой, и увеличение селезенки. Спустя месяц или более эти симптомы исчезают или сохраняются некоторые из них (чаще всего лимфаденопатия), и инфекция переходит в латентную фазу развития, которая может продолжаться неопределенно долгое время.
Наиболее распространенной формой течения ВИЧ-инфекции является латентная форма инфекционного процесса, при которой первичные проявления заболевания могут вовсе отсутствовать, проявляться в стертой форме или просто остаться незамеченными в связи с их «гриппоподобным» характером. Так или иначе, но при любых особенностях протекания ВИЧ-инфекция неминуемо приводит к смерти.
Пожалуй, в этом-то и главное коварство ВИЧ-инфекции – многолетнее носительство вируса без развития каких-либо симптомов, неизбежно заканчивающееся смертью иногда через 10–12 и более лет. Именно благодаря двум особенностям ВИЧ-инфекции – высокой заразительности и длительному скрытому периоду – эта вирусная инфекция вызвала в мире столь быстро разрастающуюся эпидемию, что получила название «чума XX века». Справедливости ради следует добавить, что и XXI века тоже! Действительно, прошло чуть более 30 лет, а уже более 25 миллионов человек погибли от СПИДа, а более 40 миллионов заражены этим вирусом.
Эпидемия СПИДа охватила практически все страны мира, однако степень поражения населения в разных странах неодинакова. Так, более 70 % зараженного населения Земли живет в Африке, хотя население этого континента составляет всего 12,5 % от населения планеты. Вместе с тем есть страны, где четверть населения являются носителями ВИЧ, а в Ботсване и в Свазиленде доля инфицированных достигает и вовсе 35 %! В России с 2001 года число ВИЧ-инфицированных удвоилось и уже достигло величины более одного миллиона.
Итак, мы познакомились с еще одним заболеванием, характеризующимся необычно продолжительным инкубационным периодом, медленно прогрессирующим характером развития процесса, необычностью поражения органов и тканей и неизбежным смертельным исходом. Поэтому уже пора ставить диагноз:
СПИД – новая медленная вирусная инфекция!
В различных лабораториях мира уже несколько лет разрабатываются средства против этого заболевания. Сегодня насчитывается примерно 20 противовирусных препаратов, направленных на блокирование различных этапов репродукции ВИЧ. В связи с быстро развивающейся устойчивостью принято менять лекарственные препараты, и такое попеременное их применение способно снизить уровень вируса иммунодефицита в зараженном организме. Но, увы, ни один из лекарственных препаратов, ни их комбинация на сегодняшний день не освобождают зараженный организм от возбудителя.
Естественный вопрос – какуберечь себя от ВИЧ-инфекции?
Во-первых, надо помнить, что существуют так называемые группы риска, в которые входят лица, употребляющие инъекционные наркотики, проститутки обоих полов, гомосексуалисты, а также люди, ведущие беспорядочную половую жизнь. А значит, не попадайте в группу риска! Во-вторых, этот вирус очень неустойчив к пребыванию во внешней среде. Он не передается через одежду, постельное белье, предметы туалета, гигиены, а также через рукопожатия, объятия, поцелуи или через укусы насекомых. Не надо бояться заражения в бане, сауне, в бассейне.
В-третьих, в определенных ситуациях обязательно следует пользоваться презервативами.
История тринадцатая: Дурное предзнаменование, или Медленная гриппозная инфекция
Мы с вами входим в лабораторию микробиологии латентных инфекций Института эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика ?. Ф. Гамалеи. Уже само название лаборатории говорит о том, что усилия ее сотрудников направлены на изучение скрытых форм инфекционного процесса. Здесь много лет назад по предложению заведующего отделом медицинской микробиологии академика В. Д. Тимакова (см. фото) было начато исследование самой возможности формирования скрытой (латентной) гриппозной инфекции. И 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. Вирус гриппа человека, открытый в 1933 году, до сих пор вызывает сезонные эпидемические вспышки, а иногда и пандемии, периодически носящие характер мировых эпидемических катастроф.
Тимаков Владимир Дмитриевич
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, признаки которого, к сожалению, известны почти каждому жителю нашей планеты. Да и механизм распространения вируса гриппа, казалось, не представляет большого секрета. Размножаясь в клетках верхних дыхательных путей, вирус при кашле, чихании и даже разговоре разбрызгивается с капельками слюны и слизи в окружающей среде. Вдыхание находящимся поблизости здоровым человеком зараженного воздуха и таит в себе прямую угрозу, распространения заболевания. Такой, 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). Справедливости ради напомню, что известный английский вирусолог К. Эндрюс, один из тех, кто причастен к открытию вируса гриппа человека (в 1933 году), еще в 1942 году также высказывал предположение о возможности формирования латентной гриппозной инфекции в межэпидемический период.
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? Практическое решение этой задачи я и мои сотрудники начали с помощью клеточных культур, являющих собой, как известно, максимально упрощенную двухкомпонентную биологическую систему «клетки – среда». Каждая из составляющих такой биологической системы легко может быть подвергнута строгому количественному учету.
Поздней осенью 1968 года мы заразили вирусом гриппа первые культуры клеток, которые, как говорится, «были под рукой». По счастливой случайности это были клетки, считавшиеся нечувствительными к вирусу гриппа, т. е. обычными для таких случаев методами в них нельзя было обнаружить вирусного размножения и вирус, соответственно, не вызывал разрушения таких культур.
Действительно, зараженные клетки «хранили гордое молчание» – не размножались в матрасах и не обнаруживали ни малейших признаков дегенерации. Клетки продолжали пассировать, перевивая один раз в неделю на новые матрасы. Казалось бы, такая работа не сулила ничего нового. Но вот после трех пассажей в поведении клеток была подмечена неожиданная странность: пересевы уже недостаточно было делать один раз в неделю – за этот срок клеток стало нарастать так много, что они образовывали не однослойный «ковер», а многослойный «пирог». К таким когда-то зараженным клеткам присмотрелись повнимательнее и обнаружили, что они отличаются от контрольных (никогда не заражавшихся) немного более крупными размерами (рис. 14). Специально проведенные опыты установили заметное повышение скорости размножения зараженных клеток и действительное увеличение в 1,5 раза их размеров. Такие клетки уже не стоило выбрасывать – в них явно что-то происходило. Поэтому был сделан следующий шаг: клетки исследовали с помощью метода флуоресцирующих антител. После обработки противогриппозными антителами в них наблюдалось свечение (рис. 15), что означало наличие в клетках белка (антигена) вируса гриппа. А ведь эти клетки уже полгода размножаются в лаборатории после их первоначального заражения вирусом…
а)
б)
Рис. 14. Латентная гриппозная инфекция в культуре клеток, имеющих различную форму: А – культура незараженных клеток; Б – культура клеток, поддерживающая скрытую гриппозную инфекцию, содержащая несколько более крупные клетки
Рис. 15. Свечение клеток, латентно инфицированных вирусом гриппа, обработанных противогриппозной флуоресцирующей сывороткой
Памятуя, что единственным прямым доказательством вирусной персистенции в любой биологической системе служит выделение самого персистирующего вируса, мы приступили к поискам. Последовала полоса сплошных неудач. Шли месяцы. Казалось, жар-птица лишь оставила в клетке свое флуоресцирующее перо, а сама…
Спустя еще полгода вирус гриппа был наконец выделен из таких внешне нормальных здоровых клеток. Для этого, правда, пришлось перепробовать много различных методов, и только один из них – многократные «слепые» пассажи питательной среды от зараженных клеток в культуре других высокочувствительных клеток – клеток куриного эмбриона – позволил добиться желаемых результатов.
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. С их помощью накоплено огромное количество информации об интимных механизмах взаимодействия вируса с клеткой, обнаружены и выделены различные персистирующие в организме вирусы (вспомните хотя бы историю открытия аденовирусов!); метод клеточных культур давно и прочно вошел в повседневную практику лабораторной диагностики разнообразных вирусных заболеваний, наконец, клеточные культуры широко используются для скрининга веществ и соединений при поисках лекарственных препаратов.
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. Как же практически это сделать?
Первая мысль, которая пришла в голову, состояла в следующем: конечно же, персистирующий вирус не может находиться в организме в концентрациях столь высоких, как это имеет место при острой инфекции. Поэтому, чтобы извлечь его из клеток легочной ткани (а там его концентрация оказывается наивысшей), ее разрушение должно быть по возможности более полным. Обычно вирус из легких (да и любых других органов) зараженных мышей извлекают растиранием этих органов со стеклянным порошком или кварцевым песком. Теперь это начали делать с электрокорундом – специальным абразивным материалом, уступающим по твердости лишь алмазу. Эффективность разрушения клеток легких с помощью электрокорунда действительно оказалась в 100 раз выше, но персистирующий вирус тем не менее обнаружить не удалось.
Тогда подозрение пало на противогриппозные антитела. Через 12 дней после заражения они накапливаются в крови в значительных количествах. А раз так, то, возможно, при разрушении богато снабжаемой кровью легочной ткани присутствующая в них кровь, насыщенная антителами, нейтрализует выходящий из разрушающихся клеток вирус, и потому не удается его обнаружить. Поэтому перед разрушением легкие предварительно освободили от крови, промывая через сосуды солевым раствором. Но, увы, и эта процедура не помогла.
На этом этапе, находясь на грани отчаяния, вспомнили о клетках, вырабатывающих в каждом организме антитела. Такие антителообразующие клетки могут находиться не только в крови, но и в различных органах, особенно там, где перед этим развивался воспалительный процесс. Конечно же, у выживших мышей, перенесших несмертельную пневмонию, воспалительный процесс имел место в легких. Воспаление прошло, а клетки могли остаться. И если в процессе разрушения легочной ткани разрушить и такие клетки, то из них выйдут противогриппозные антитела, которые также нейтрализуют персистирующий вирус, и вновь ничего не будет обнаружено. Снова опыты. Но на этот раз легкие выживших мышей спустя два месяца после заражения тщательно отмывают от крови, а в фарфоровые ступки перед растиранием легких с электрокорундом добавляют антитела против… мышиных антител. Теперь легочную ткань можно разрушать. Полученный экстракт вводят куриным эмбрионам. А через 48 часов инкубации таких эмбрионов при 37 °С в них обнаруживают… инфекционный вирус гриппа!!!
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, с которыми мы с вами недавно познакомились (помните «призрачное благополучие»?). 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 (рис. 17). 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.
Рис. 17. Четырех недельные мышата, родившиеся от зараженной самки (справа). «Карлики» (показаны стрелками) в два с половиной раза отстают по массе от сибсов
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 (рис. 19). При обследовании мышей – «голых» и «карликов» – оказалось, что практически во всех внутренних органах у них отсутствует воспалительная реакция, но развивается дегенеративный процесс (рис. 20).
Рис. 19. Губкообразные изменения (спонгиоз) в мозге мышат, родившихся от зараженной самки. Видны пустоты в мозговом веществе
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, что, к нашей великой радости, было подтверждено ведущим патоморфологом страны, директором Научно-исследовательского института морфологии человека РАМН академиком А. П. Авцыным. Просмотрев в течение трех с половиной часов наши стекла с гистологическими срезами различных органов мышат-«карликов», академик оторвался от микроскопа, обвел нас внимательным взглядом и после короткой паузы выдохнул: «А теперь приговор!.. Молодцы, ребята, вы открыли новую болезнь!»
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.
Надо сказать, ученые-вирусологи признали это далеко не сразу. И тут помог курьезный случай. Дело в том, что главный вирусолог Советского Союза, директор Института вирусологии им. Д. Ф. Ивановского академик В. М. Жданов, вообще не желал обсуждать вопрос о самой возможности формирования медленной гриппозной инфекции. От безысходности я решился на отчаянный шаг: испросив разрешения зайти к академику на две минуты, я, войдя в кабинет, произнес: «Виктор Михайлович, вы всю жизнь проработали с зараженными вирусом гриппа мышами! Вы когда-нибудь видели таких зараженных вирусом гриппа мышат?» При этом я поставил на письменный стол клетку с «голыми карликами», которых вы, дорогой читатель, уже видели на рис. 18. Академик буквально впился в них глазами. В кабинете воцарилось напряженное молчание, а через десяток секунд Виктор Михайлович изумленно произнес: «Нет, таких мышат я не видел! Я буду тебя поддерживать!»
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. ?. Ф. Гамалеи РАМН, и в ходе совместных исследований (в которых принимали активное участие А. В. Пронин, А. В. Санин, А. В. Деева, И. Ю. Черняховская и Н. В. Кобец) 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.
Ну а сам персистирующий вирус гриппа, как он «чувствует себя» в таких, скажем прямо, вольготных условиях? Чтобы это выяснить, мы с Е. П. Мирчинк выделили из крови (К), легких (Л), мозга (М), печени (П) и селезенки (С) «карликов» 10 изолятов (вируссодержащих материалов) и совместно с сотрудниками Института вирусологии им. Д. И. Ивановского РАМН – С. С. Ямниковой и Г. К. Воркуновой – испытали на мышах только одно их свойство – степень патогенности, т. е. способности вызывать заболевание животных по сравнению с такой же способностью исходного вируса гриппа, которым были ранее заражены самки.
Как оказалось, в подобных условиях персистирующий вирус тоже «времени зря не теряет»: все 10 изолятов отличались повышенной патогенностью для мышей, но… далеко не в одинаковой мере (см. приведенные ниже цифры).
В пяти случаях у выделенных изолятов регистрировалось весьма незначительное, по большому счету недостоверное увеличение степени патогенности – от 1,2– до 4-кратного ее повышения. Вместе с тем четыре изолята отличались весьма заметным повышением степени патогенности для животных – она увеличивалась в 8-25 раз по сравнению с патогенностью исходного вируса.
Надеюсь, вы обратили внимание, что в одном случае степень патогенности увеличилась более чем в 500 раз?! Вот что значит для вируса размножаться в благоприятных условиях резко сниженного иммунитета!
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 над добавить, что несколько лет назад в Институте эпидемиологии и микробиологии им. ?. Ф. Гамалеи Р. А. Канторовичем в результате эпидемиологических исследований была выявлена возможность нарушений развития у детей, родившихся от матерей, болевших в период беременности гриппом. Наконец, как вы помните, даже в этой небольшой книге мы уже дважды сталкивались с медленной вирусной инфекцией у детей, развивающейся в результате внутриутробного заражения плода. А в последнем из этих примеров (имеется в виду вирус лимфоцитарного хориоменингита) открытию медленной инфекции у детей способствовали экспериментальные исследования на мышах.
Пора задавать главный вопрос: что знаменуют собой опыты по воспроизведению медленной гриппозной инфекции у мышей и какое значение это имеет для людей?
Говорят, браки заключаются на небесах. Я думаю, что там же создаются и коллективы ученых-единомышленников. Судите сами. В Москве громадное количество детских инфекционных больниц, инфекционных отделений. Но все, о чем я хочу рассказать, произошло не в Москве.
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 Ю. А. Тенцовым, А. Г. Букринской и А. А. Ржаниновой 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!
Глава четвертая. На главных перекрестках
Все течет, все изменяется
Прошло почти 60 лет с того памятного мартовского утра, когда Бьерн Сигурдсон с кафедры Лондонского университета повел свой первый рассказ о медленных инфекциях у овец. С тех пор накоплен огромный фактический материал, обогативший теоретическую и практическую медицину, теоретическую ветеринарию и ветеринарную практику.
Конечно, тринадцать рассказанных историй далеко не исчерпывают сведений обо всех известных в настоящее время медленных инфекциях. Тем не менее уже эти тринадцать могут дать хотя бы общее представление о путешествии человеческой мысли по тернистым дорогам инфекционной патологии. В этом путешествии мы стремились проследить историю развития одной идеи – идеи существования медленной формы инфекционного процесса, вызываемого вирусами… и не только.
За этот более чем полувековой период медленные инфекции превратились в самостоятельную проблему и стали предметом широких исследований вирусологов, иммунологов, молекулярных биологов, биохимиков, эпидемиологов, генетиков, инфекционистов, невропатологов и педиатров различных стран мира. Теперь мы точно знаем, что медленные инфекции встречаются не только среди животных, как это представлялось в первые годы после их открытия, но и среди людей. Их вызывают вирусы, принадлежащие к различным семействам, в том числе те, которые десятилетиями рассматривались только как возбудители острых лихорадочных заболеваний (например, вирусы краснухи, кори, лимфоцитарного хориоменингита, герпеса, гриппа). Напротив, вирусы, впервые обнаруженные как возбудители медленных инфекций (такие, как вирусы висны, JC, ВИЧ и др.), оказались по своему строению и свойствам сходными с уже известными представителями царства вирусов.
Постепенно расширялись взгляды на возможных возбудителей медленных инфекций, и во второй половине XX века оказалось, что ими могут быть не только вирусы, но и инфекционный прионный белок, встреча с которым, кстати сказать, произошла на «дорогах» поиска вирусов и во многом была успешной именно благодаря использованию вирусологических методов исследования.
Основоположник учения о медленных инфекциях Б. Сигурдсон, как вы помните, в качестве одного из их главных признаков называл ограниченность инфекционного процесса узким кругом хозяев, т. е. считал наиболее вероятным развитие медленной инфекции в организме одного какого-нибудь вида животных. Правда, со свойственной ему прозорливостью Б. Сигурдсон тогда еще сделал весьма существенную оговорку, предположив, что по мере накопления новых знаний некоторые из сформулированных им характеристик медленных инфекций могут быть изменены.
Действительно, этих изменений не пришлось долго ждать. И наиболее убедительный пример в этом отношении мы находим при знакомстве с историей изучения скрепи. Первоначально скрепи была установлена у овец и коз, а затем и у норок. Позднее это заболевание в лабораторных условиях удалось воспроизвести на мышах, крысах, хорьках, полевках, хомяках, обезьянах. Именно возбудитель скрепи оказался причиной эпизоотии среди крупного рогатого скота в Великобритании с позднейшим вовлечением в круг зараженных и заболевших представителей семейства кошачьих и копытных. И, наконец, по трагической случайности именно инфекционный прионный белок, вызвавший эпизоотию в Великобритании, был обнаружен в мозговой ткани молодых людей, погибших от нового варианта болезни Крейтцфельдта – Якоба. Все эти многочисленные примеры прямо свидетельствуют о возможности вовлечения в эпидемический (да и в эпизоотический) процесс весьма широкого круга хозяев.
Но вот иная, весьма необычная ситуация. Возбудитель скрепи, выделяемый от овец, коз или мышей, вызывает заболевание у обезьян, а один из штаммов такого возбудителя, пройдя несколько пассажей через организм приматов, изменяет диапазон своего действия и уже не вызывает развития скрепи ни у овец, ни у коз, ни у мышей. То же самое происходит при заражении возбудителем скрепи хорьков или норок: выделенным от этих погибших животных возбудителем уже не удается заразить мышей. Инфекционный прионный белок как бы «попадает в тупик», из которого не может «найти выхода»!
Порой не может «найти выхода» и вирус гриппа! Если эпидемический штамм, выделенный от человека, ввести в куриный эмбрион, то после одного-двух пассажей через этот благодатный объект вирус уже не способен вызывать заболевание у человека. Это обстоятельство, кстати сказать, широко используется в практике приготовления противогриппозных вакцин. А вот при медленной гриппозной инфекции, как вы помните, ситуация обратная – вирус, выделенный из организма мышей с признаками медленной формы инфекционного процесса, оказывается значительно более патогенным, нежели тот, который использовали для первоначального заражения.
Но различия в поведении одного и того же возбудителя в организме разных хозяев могут носить и куда более разнообразный характер. Например, возбудители куру или болезни Крейтцфельдта – Якоба при заражении белкообразных обезьян вызывают у них после двухлетнего инкубационного периода развитие острого заболевания, которое через несколько дней приводит животных к гибели. Но те же штаммы этих возбудителей спустя два года после введения их в организм паукообразным обезьянам вызывают развитие инфекционного процесса, очень сходного по своему длительному течению и клиническим проявлениям с тем, который наблюдают у зараженных людей: болезнь медленно прогрессирует и только через год приводит животных к смерти.
Обширные данные подтверждают необходимость учитывать возможность широкой изменчивости возбудителей медленных инфекций в зависимости от хозяина, в организме которого такая инфекция формируется.
А теперь давайте более пристально приглядимся к группе прионных болезней, многолетнее изучение которых привело к еще одному, весьма неожиданному аспекту исследований (но об этом в следующем разделе).
Ритуальный каннибализм у папуасов форе способствовал распространению болезни куру, вызываемой, как оказалось, прионным белком
Современная классификация прионных болезней человека и животных
От прионных болезней к проблеме старения и смерти
Инфекционная прелюдия
Помните, в 1961 году англичанин Р. Чандлер сумел успешно передать скрепи мышам и получить у них картину развития этой медленной инфекции? С тех пор мыши широко вошли в практику лабораторных исследований скрепи. Вспомним и то, что при скрепи у мышей (равно как и при куру и при болезни Крейтцфельдта – Якоба у людей, а также при всех прионных болезнях животных) в мозговой ткани происходит гибель нервных клеток, размножение клеток соединительной (опорной) ткани (глии) мозга и формирование бляшек, содержащих особое вещество – амилоид.
В 1970 году немецкий ученый X. Собель впервые описал изменения в мозговой ткани у внешне здоровых стареющих мышей, у которых, так же как и в мозговой ткани мышей, зараженных возбудителем скрепи, обнаруживалась гибель нервных клеток, размножение клеток соединительной ткани и формирование амилоидных бляшек. Прошло немного времени, и те же изменения были найдены в мозговой ткани старых собак, в мозговой ткани старых обезьян…
Законный вопрос – а что же у людей?
Изменения в мозговой ткани, напоминающие основные признаки изменений при куру и болезни Крейтцфельдта – Якоба, были выявлены и в мозге людей, страдающих болезнью Альцгеймера, старческим слабоумием, и даже… у внешне здоровых старых людей! Конечно, у последних эти изменения не носили столь ярко выраженного характера, как при прионных болезнях, однако гибель нейронов и размножение клеток глии в мозговой ткани стариков имели место (рис. 21). Кроме того, электронная микроскопия и биохимический анализ амилоидных бляшек при куру и в нормально стареющем организме человека подтвердили их сходство.
Рис. 21. Гистологические срезы мозга людей разного возраста: А – 24 года; Б – 76 лет. Вид на бо?льшая разреженность нейронов на фрагменте Б
Эти неожиданные находки, естественно, порождали массу вопросов и догадок. Тем не менее надо признать: уже сама постановка данного вопроса свидетельствует о том, что медленные инфекции человека и животных, особенно вызываемые инфекционным прионным белком, казавшиеся вначале далекой экзотикой, сегодня встали в ряд главнейших современных проблем не только медицины, но и биологии.
Все это привлекало к проблеме медленных инфекций более пристальное внимание специалистов. На страницах зарубежных научных журналов появляются статьи крупных вирусологов с заголовками, говорящими сами за себя:
«Медленные и латентные вирусы и старение нервной системы», «Медленные вирусные инфекции и старение»
(К. Гайдушек),«Старение и хронические вирусные инфекции и их взаимосвязь»
(А?. Б. Олдстон и Ф. Диксон),«Нейрональное старение и связанные со старением нарушения нервной системы человека»
(А?. Стронг и Р. Гарруто)и даже (простите за неизящность!)
«Мозг как мусоросборник вирусов»
(Дж. Мельник).Главный вопрос, который в них обсуждался: не является ли старение организма медленным инфекционным процессом? Сегодня на этот вопрос можно дать совершенно конкретный и ясный ответ: НЕТ!
Конечно нет, так как если бы первопричиной процесса старения и являлся какой-либо специальный инфекционный агент, реализующий свои патогенные свойства в условиях иммунодефицита, то молодые люди, у которых по тем или иным причинам развился иммунодефицит (юноши, подростки, а иногда и дети), должны бы были демонстрировать процесс активного и обязательно распространенного старения в молодом возрасте. И хотя сегодня иммунодефицитные состояния довольно широко распространены среди населения, массового старения молодых, к счастью, никто никогда не наблюдал! А случаи раннего постарения молодых – так называемая проверил — настолько редки, что, например, у нас в стране был описан всего один случай, да и тот оказался результатом усиленного применения гормонов в молодом возрасте.
Тем не менее определенное сходство между патоморфологическими изменениями головного мозга при прионных болезнях и возрастными изменениями в мозговой ткани существует, и это твердо установленный факт, который может служить основанием для рассмотрения проблемы медленных инфекций в качестве отправной точки для предположений о возможных причинах процесса старения.
Точка притяжения
Человечество с незапамятных времен стремится проникнуть в тайны старения и смерти. И все эти долгие века в его естественном стремлении просматривается удивительное однообразие в подходах, а именно – желание связать механизм старения с ухудшением функционирования тех или иных органов или систем (в зависимости от представлений о данном органе или системе органов в конкретный исторический период времени). Именно поэтому в разные времена причиной старения считались болезни печени, сердца, легких, почек, ослабление деятельности желез внутренней секреции или системы иммунитета и т. д.
Последнее десятилетие характеризуется небывалым интересом к проблеме старения и смерти, что обусловлено заметным увеличением доли пожилых людей, особенно в экономически развитых странах. Увы, мир стареет! Но унывать не стоит. Лучше давайте-ка и мы с вами рассмотрим проблему старения с общебиологических позиций.
Давно и хорошо известно, что существует так называемая видовая продолжительность жизни. Вот несколько примеров ее весьма выраженного разнообразия:
Мышь доживает в среднем до 2,5 года
Собака. . до 12 лет
Кошка. . до 20 лет
Лев. . . до 30 лет
Корова. . до 30 лет
Шимпанзе. . до 45 лет
Слон. . . до 70 лет
Попугай. . до 70 лет
Осетр. . до 100 лет
Крокодил. . до 100 лет
Человек. . до 75 лет
Уже то, что видовая продолжительность жизни существует, позволяет прежде всего предполагать наличие какого-то механизма ее ограничения, время работы которого характерно для каждого вида.
Вместе с тем, учитывая выраженное постоянство величины видовой продолжительности жизни (есть, конечно, небольшие колебания), можно высказать второе предположение – о безусловной надежности такого механизма ограничения жизни для каждого вида (этот механизм никогда не ошибается, и можно быть уверенным, что не ошибется и впредь!).
Наконец, третье предположение, основанное на двух предыдущих: высшая степень надежности механизма ограничения жизни позволяет предполагать его определенную «простоту», которая в биологическом смысле должна подразумевать немногоступенчатость процесса.
И здесь нельзя не вспомнить слова знаменитого американского физика-теоретика, одного из основателей термодинамики Джозаий Уилларда Гиббса: «Одна из главных целей теоретического исследования в любой области знаний состоит в том, чтобы найти такую точку зрения, с которой предмет выглядит в его наибольшей простоте».
А теперь давайте вновь вернемся к внутримозговым изменениям при прионных болезнях. Их, как мы помним, отличают два главных события – гибель нейронов и размножение (пролиферация) клеток глии (глиоз), что приводит к формированию губкообразного состояния мозговой ткани и образованию амилоидных бляшек. При этом казалось само собой разумеющимся, что под действием инфекционного агента (инфекционный прионный белок) гибнут нейроны, а глиоз – не что иное, как репаративная (восстановительная) реакция соединительной ткани мозга (свято место пусто не бывает…). Ну, наподобие того, как если бы вы сильно расцарапали себе руку и на месте ранки через несколько дней образовался бы рубец. То есть логика рассуждений была такова:
И такое представление о развитии морфологических повреждений мозговой ткани при прионных болезнях существовало многие годы.
Однако эпизоотия среди крупного рогатого скота в Великобритании и особенно факт передачи возбудителя болезни коров молодым людям резко усилили интерес к проблеме прионных заболеваний. И начиная с конца 80-х годов прошлого столетия в результате многочисленных исследований было показано, что пролиферация клеток глии при прионных болезнях не только сопровождает гибель нейронов, но даже предшествует (!) данному процессу. А это здорово меняет ситуацию!
Напомню, и при прионных болезнях, и при старении гибнут нейроны и размножаются клетки глии. И если даже при прионных болезнях этот процесс начинается с пролиферации клеток глии, то в процессе старения вероятность такого начала возрастает в тысячу раз. Почему? Да потому, что при старении нет инфекционного агента, а гибель нейронов все-таки происходит. И тут возникает следующий вопрос: «Не может ли первичное размножение клеток глии стать причиной гибели нейронов?»
Вопрос не праздный, и обоснованность его связана с особенностями кровоснабжения мозговых клеток. Посмотрите на рис. 22. В отличие от всех остальных клеток организма млекопитающих, которые снабжаются питательными, строительными веществами, кислородом через плотно прилегающую стенку мельчайших кровеносных сосудов – капилляров, нервные клетки (нейроны) не прилегают к стенкам мозговых капилляров, а получают все необходимое через посредника, каковым является одна из клеток глии – астроцит (звездчатая клетка). Мало того, известно, что эта связь астроцита и с капилляром, и с нейроном очень непрочная.
Рис. 22. Схема связи нейрона с капилляром головного мозга
А теперь представьте себе, что клетки глии (а это разные виды клеток, среди которых помимо клеток астроглии есть клетки микроглии, олигодендроглии и др.) начинают размножаться. Все это происходит в замкнутом пространстве (в ткани мозга), и в результате связь астроцита с капилляром с одной стороны и астроцита с нейроном с другой легко может быть нарушена, что по понятным причинам приведет к гибели нейрона от «голодной смерти».
Не сомневаюсь, что читатель, прочитав эти строки, невольно подумает: «Как хороши были бы все эти рассуждения, если бы они еще объясняли, почему в стареющем мозге клетки глии вдруг должны начать размножаться?»
Законный вопрос. И потому впервые еще 12 лет назад, т. е. в 2000 году, в статье, опубликованной у нас в стране и за рубежом, мы предположили, что в стареющей мозговой ткани со временем накапливается некое вещество (некий фактор?), которое и осуществляет запуск пролиферации глиальных клеток мозга. А год спустя в журнале «Вестник Российской академии медицинских наук» была напечатана моя статья, которая так и называлась «От прионных болезней к проблеме старения и смерти».
Замечу, что статья «пробивалась» на страницы журнала с большим трудом: ее рецензент (а им оказался не кто иной, как заместитель главного редактора журнала) был почти возмущен, что я сопоставляю два различных процесса: «прионные болезни – это патологический процесс, а старение – процесс физиологический». (Это были первое недоверие с противодействием, но не последние…) И только приведенные мною в качестве аргументов сопоставления этих двух процессов в публикациях упомянутых выше зарубежных авторов, среди которых были и лауреаты Нобелевской премии, сумели как-то успокоить рецензента. Воистину нет пророка в своем отечестве!
Итак, есть предположение о возможном существовании некоего фактора, способствующего размножению клеток глии. Но как его проверить?
Всегда наиболее убедительны простые рассуждения и простые, доступные для понимания факты. Поэтому, начиная поиск такого фактора, мы прежде всего из мозга новорожденных мышат получили культуру глиальных клеток (способ получения клеточных культур описан во второй главе книги, в разделе «Лед сломан»). Через 12 дней размножившиеся глиальные клетки разделили на три партии пробирок:
к клеткам в первой партии пробирок ничего, кроме питательной среды, не добавляли (контроль);
к клеткам во второй партии пробирок добавили экстракт мозга молодых, одномесячных мышат;
к клеткам третьей партии пробирок добавили экстракт мозга старых, полуторагодовалых мышей.
Все пробирки поместили в термостат. Периодически часть пробирок извлекали и в них подсчитывали количество выросших клеток.
Как выяснилось, экстракты мозга молодых мышат оказывают слабое, менее чем двукратное стимулирующее действие на размножение глиальных клеток, обнаруживаемое лишь к 14-му дню наблюдения. В то же время под действием экстрактов мозга старых мышей уже к 8-му дню количество глиальных клеток удваивалось, а к 11-му – учетверялось. Согласитесь, это уже кое-что!
К сожалению, опыты на таких клетках отличались большой продолжительностью во времени, так как обычно клетки, только что полученные из тканей, размножаются очень медленно. Следующие опыты проводили с использованием перевиваемых клеточных культур (о которых уже шла речь в истории шестой: «Неожиданное – рядом»).
В данной серии опытов использовали две линии клеток глиального происхождения. И вновь экстракты мозга молодых мышей практически не оказывали стимулирующего действия на пролиферацию клеток в культурах, в то время как экстракты мозга старых мышей вызывали выраженный стимулирующий эффект на клеточную пролиферацию уже начиная с 3-го дня их инкубации, увеличивая количество клеток по сравнению с контролем в 3–5 раз. Здесь было над чем задуматься!
Как-то однажды после моей лекции о прионах в Институте мозга ко мне подошла молодая женщина и, сказав, что знает о наших опытах с мозговыми экстрактами, любезно предложила исследовать их с помощью электрофореза. Это была Т. П. Клюшник – прекрасный специалист-нейробиохимик из Центра псхического здоровья РАМН.
Татьяна Павловна сравнила электрофоретическую подвижность в полиакриламидном геле мозговых экстрактов старых и молодых мышей и… не обнаружила разницы между образцами (рис. 23). Однако она на этом не успокоилась и провела сравнение обоих экстрактов в условиях так называемого изоэлектрофокусирования и… выявила различия (рис. 24, отмечено серым овалом).
Рис. 23. Отсутствие различий при электрофорезе в полиакриламидном геле экстрактов мозга молодых (2-месячных) и старых (18-месячных) мышей
Рис. 24. Обнаружение различий между экстрактами мозга молодых и старых мышей при их изоэлектрофокусировании
Теперь давайте разберемся, что это за исследования и о чем могут говорить их результаты. Напомню, что электрофорез в геле есть не что иное, как движение в гелевой среде молекул вещества в электрическом поле от отрицательного полюса к положительному. Понятно, что более крупные молекулы будут двигаться медленнее, нежели более мелкие. Таким образом при электрофорезе определяют возможные различия в массе молекул двух или более сравниваемых веществ. В то же время при изоэлектрофокусировании движение молекул зависит не от массы, а только от величины их электрического заряда.
Таким образом, полученные результаты также говорили, по крайней мере, о существовании различий между экстрактами мозга молодых и старых мышей.
Совершенно очевидно, что в экстрактах мозга старых мышей, в отличие от таковых у молодых животных, содержался какой-то фактор, стимулирующий клеточную пролиферацию. Но оставалось неясным, является ли данный фактор причиной процесса старения или его следствием (действительно, чего только не накапливается в голове с возрастом!).
Это решено было проверить в опытах по искусственному состариванию молодых мышей.
Использовали четыре группы мышей линии C57Black/6 (генетическая линия мышей с черным волосяным покровом):
в первую группу входили естественно постаревшие двухгодовалые мыши;
во вторую – молодые двухмесячные мыши, которым ежедневно в течение 10 дней вводили очищенные мозговые экстракты таких же двухмесячных мышей;
в третью – молодые двухмесячные мыши, которым по той же схеме вводили очищенные мозговые экстракты старых двухгодовалых мышей;
в четвертую – молодые двухмесячные мыши, которым по той же схеме вводили сыворотку крови старых двухгодовалых мышей.
Потянулось ожидание… Спустя четыре месяца, т. е. когда молодым мышам исполнилось шесть месяцев, у животных третьей группы обнаружились внешние признаки старения: вялость движений, реакции на пищу, тусклость волосяного покрова, менее плотные, с признаками поседения кончики волос.
Но этого было мало. В дальнейшем мышей вывели из опыта и известный московский патологоанатом, крупнейший специалист по количественной характеристике патологических процессов в органах и тканях профессор Г. Г. Автандилов, провел морфометрический анализ головного мозга мышей всех групп, т. е. точно подсчитал количество нейронов в одинаковых участках коры головного мозга. И вот что оказалось.
Результаты сравнительного исследования доли нейронов и глии в коре головного мозга молодых, старых и искусственно состаренных мышей
Как видно из таблицы, площадь нейронов у молодых мышей, которым вводили экстракты мозга молодых же мышей (вторая группа), была наивысшей, что сочеталось с наименьшей площадью, занимаемой клетками глии. Вы спросите: зачем молодым мышам вводили мозговые экстракты также молодых? Отвечаю – чтобы исключить вероятность развития неспецифической энцефалопатии, т. е. неспецифических мозговых нарушений из-за введения мозговой ткани.
У естественно постаревших двухгодовалых мышей (первая группа) площадь нейронов была заметно меньше, а площадь глии заметно больше, чем у молодых мышей второй группы. Но самое интересное было в другом: у молодых мышей третьей группы, которым вводили экстракты мозга старых мышей и у которых проявились внешние признаки старения, площадь нейронов оказалась более чем в два раза меньше, а площадь глии – достоверно больше, чем у молодых мышей второй группы. Мало того, в коре головного мозга мышей третьей группы площадь нейронов оказалась почти в два раза меньше, а площадь глии – достоверно больше, чем в коре головного мозга естественно постаревших дыухгодовалых мышей первой группы. Наконец, заметное снижение количества нейронов и существенное увеличение количества глии наблюдали у молодых мышей, которым вводили сыворотку крови старых животных. Эти изменения были не столь ярко выражены, как у молодых мышей, которым вводили мозговые экстракты старых мышей, однако заметно более выражены, чем в мозговой коре естественно постаревших двухгодовалых мышей.
Все эти данные позволили расценивать обнаруживаемый в мозговых экстрактах и в сыворотке крови фактор, стимулирующий пролиферацию клеток глии, не как следствие, а как причину старения, что явилось основанием для его обозначения как фактор старения.
Таким образом, события, происходящие в головном мозге в процессе старения, схематически можно представить следующим образом:
Для того чтобы выяснить, когда появляется и как накапливается в ткани мозга фактор старения, были испытаны мозговые экстракты мышей разного возраста. Оказалось, что накопление данного фактора начинается примерно с 8-10-го месяца их жизни, т. е. в конце первой трети средней продолжительности мышиной жизни (запомните, пожалуйста, этот срок!), постепенно увеличиваясь с возрастом (рис. 25). Полученные результаты прямо свидетельствовали о накоплении в мозговой ткани мышей фактора, вызывающего активную гибель нейронов. Данный фактор обнаруживался и в сыворотке крови мышей также начиная с 8-10-месячного возраста.
Рис. 25. Накопление фактора старения в экстрактах мозга мышей разного возраста
Рис. 26. Накопление фактора старения в сыворотке крови людей разного возраста
Конечно же, обнаружив фактор старения в крови стареющих мышей, мы с помощью запатентованного нами метода предприняли первые обследования людей разного возраста. Предварительные результаты показали, что фактор старения в сыворотке крови людей можно обнаруживать начиная с 25-летнего возраста с последующим увеличением его активности (рис. 26).
Кстати сказать, недавно были опубликованы результаты 7-летних наблюдений американских ученых, которые показали, что человеческий мозг достигает пика своих возможностей к 22 годам, а в 27 лет начинается необратимый процесс старения. При этом у большинства людей признаки ухудшения памяти были зарегистрированы уже в возрасте 37 лет.
Вы удивлены? Вспомните, пожалуйста, сроки появления фактора старения в организме мышей – в конце первой трети средней продолжительности мышиной жизни. У человека 25 лет также знаменуют завершение первой трети средней продолжительности жизни. К 25 годам заканчивается программа роста, т. е. попросту мы перестаем расти. Так вот, можно предположить, что выключение программы роста включает программу старения…
Следует добавить к этому, что фактор старения был обнаружен впоследствии также в лимфоидных клетках селезенки (в результате совместной работы с известным иммунологом А. Г. Бабаевой – сотрудницей Института морфологии человека РАМН).
Возникает законный вопрос – что представляет собой данный фактор старения?
Прежде всего хотелось узнать его размеры. Для этих целей мы использовали так называемые диализационные мешки с различным размером пор, способных пропускать вещества соответствующего размера: массой 50, 25, 15 или 5 кД. Оказалось, что фактор старения свободно проходит через мешки с порами 50, 25 и 15 кД и не проходит через мешок с порами 5 кД. Следовательно, можно было предположить, что молекулярная масса нашего фактора старения соответствует величине порядка 10 кД, что позднее было уточнено Е. Н. Николаевым и В. С. Куровой в Институте биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН с помощью времяпролетного масс-спектрометра, а именно – 10 кД.
Фактор старения оказался устойчивым к воздействию ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также к переваривающему действию трипсина и к повышенной температуре, но чувствителен к протеиназе К. Кроме того, фактор обладает видовой специфичностью действия, т. е. его активность реализуется только в культуре тех же клеток, откуда он получен. Поэтому фактор старения в экстрактах мозга и в сыворотке крови мышей испытывали на клетках мышиного (ЭПНТ-5 или L-929) или крысиного (НГУК-2) происхождения, а фактор старения в сыворотке крови людей определяли на клетках человеческого происхожденеия (L-41 или U-373).
На основании полученных данных можно заключить, что фактор старения млекопитающих представляет собой небольшой белок, принципиально отличающийся от инфекционного прионного белка (по размерам и устойчивости к ферменту протеиназе К).
Надеюсь, вы обратили внимание на поразительное сходство динамики накопления фактора старения в организме мышей и людей? Это сходство позволяет предполагать определенную универсальность процесса старения у всех млекопитающих. Конечно, это явление ввиду его огромной значимости требует дальнейшего изучения, однако уже сегодня можно высказать некоторые соображения по этому поводу.
Обнаружение фактора старения не только в ткани мозга, но и в сыворотке крови, а также его резко выраженное повреждающее действие на клетки мозга в организме искусственно состаренных молодых мышей может свидетельствовать о том, что процесс старения млекопитающих не является простым «увяданием» организма, а, по всей видимости, представляет собой биологически активный процесс, в котором фактор старения играет весьма агрессивную роль.
Каков же итог? Есть гипотеза, есть экспериментальный материал, полученный как в системе in vitro (на клеточных культурах), так и в системе in vivo (на лабораторных животных), подтверждающий обоснованность гипотезы. Наконец, закономерности, установленные в результате обследования с помощью нашего метода людей, совпали с данными экспериментальных исследований лабораторных животных. Таким образом, в 2003 году нами была представлена система доказательств пусковой роли глиоза в развитии процесса старения и гибели мозга млекопитающих.
На основании совокупности полученных результатов по представлениям президента Геронтологического общества РАН члена-корреспондента РАН В. Н. Анисимова и ученого секретаря Московского отделения Геронтологического общества РАН А. В. Халявкина нами (В. А. Зуев, Г. Г. Автандилов, Н. Г. Игнатова) был получен диплом на открытие «Явление накопления в организме млекопитающих фактора старения», зарегистрированный 28 апреля 2005 года с датой приоритета 12 января 2000 года.
Казалось бы, все на своих местах. Однако открытие фактора старения не всеми было воспринято благожелательно. К сожалению, даже некоторые руководители геронтологических учреждений, к примеру, в Москве, как мне кажется, были больше огорчены, если не сказать – напуганы этим обстоятельством. По-видимому, появление надежного маркера старения мешало тем, кто опасался объективной оценки эффективности средств и методов омоложения, столь модных и широко распространенных ныне, а главное – приносящих немалые доходы. Но если бы негативное отношение к открытию ограничивалось этим. Увы! Не все наши крупные ученые «повернулись лицом» к открытию, фактически не дав ему тогда дорогу.
Однако в сентябре 2011 года произошло событие, круто изменившее ситуацию. В сентябрьском номере журнала «Nature» была опубликована статья большой (23 человека) группы авторов, главным образом из Стенфордского университета США, в которой сообщалось об обнаружении в крови старых мышей веществ, под действием которых в мозге молодых мышей снижается нейрогенез – формирование новых нейронов из стволовых клеток мозга. Количество этих веществ с возрастом увеличивается, что сопровождается снижением памяти и способности к усвоению новой информации. Авторы выявили шесть белков крови, концентрация которых повышалась в процессе старения, и первым из них оказался небольшой белок, известный как эотаксин. Увеличение содержания эотаксина было обнаружено также в крови и в спинномозговой жидкости людей в процессе их старения.
В ответ на эту публикацию президент Геронтологического общества РАН В. Н. Анисимов, давно и хорошо знакомый с результатами наших исследований, в «Вестнике геронтологического общества РАН» (2011. № 7–8) так прокомментировал работу американцев: «К сожалению, в этой интересной работе совершенно не нашли отражения опубликованные на английском языке исследования, выполненные в этом же направлении в нашей стране. А между тем более 10 лет тому назад группа под руководством проф. В. А. Зуева начала публикацию (в том числе и на английском языке) целой серии работ, результаты которых прямо свидетельствовали об обнаружениях исследователями фактора старения в организме млекопитающих, включая и человека… Более того, в 2005 г. авторами был получен патент на прижизненное определение этого фактора в организме человека». (Естественно, подобная реакция не могла не вызвать у меня чувство глубокой благодарности Владимиру Николаевичу Анисимову.)
Публикация в журнале «Nature» и данные комментарии резко изменили отношение к фактору старения и автору этих строк. На сегодняшний день просто неприлично высказывать какие-либо сомнения на этот счет. Ведь сами американцы (!) подтвердили существование фактора старения… Отсюда и поступающие мне многочисленные предложения участвовать в различного рода проектах. Действительно, нет пророка в своем отечестве!
И, наконец, последнее.
В связи с обнаружением фактора старения часто приходится слышать один и тот же вопрос: «Сколько лет может прожить человек?» Честный ответ на него: «Неизвестно».
Но если вопрошающий будет проявлять излишнюю настойчивость, следует познакомить его с источником, уже не одно тысячелетие отвечающим на этот сакраментальный вопрос вполне конкретно: «И сказал Господь: не вечно Духу Моему быть пренебрегаемым человеками; потому что они плоть; пусть будут дни их сто двадцать лет» (Библия, Книга Бытие, 3-й стих б-й главы).
Давайте поразмышляем над числом 120. Как к нему относиться? С доверием или нет? Я думаю, что в первую очередь с удивлением! Потому, не забудьте, что Библия была написана много веков назад, а на протяжении всех времен средняя продолжительность жизни человека менялась весьма существенно. И эти изменения, как вы увидите из приведенных ниже данных, были направлены только в сторону ее увеличения:
Палеолит, неолит – 18 лет
Древняя Греция – 20 лет
Древний Рим – 22 года
Средние века – 35 лет
Середина XIX века – 40 лет
Середина XX века – 70 лет
Конец XX века – 75 лет
Эпохи палеолита, неолита, Древней Греции и даже Древного Рима характеризовались малой средней продолжительностью жизни человека по целому ряду причин, и главные из них – тяжелая, чаще смертельная борьба за выживание и отсутствие сколько-нибудь эффективного санитарного и медицинского обеспечения.
Любое более или менее серьезное ранение было абсолютно смертельным. Эпидемиям чумы, оспы, холеры и другим массовым инфекционным заболеваниям противопоставить было нечего. Мало того, история Древнего мира – это история постоянных войн, сначала между племенами, а потом и между государствами.
В Средние века появляются ростки цивилизации: развиваются мореплавание (вспомните эру великих географических открытий), астрономия, медицина. В связи с этим средняя продолжительность жизни человека заметно увеличивается – на 13–17 лет, но это немного, если учесть, что рассматриваемый исторический период исчисляется примерно 15 веками.
Еще менее заметным кажется увеличение рассматриваемого показателя за период от Средневековья до середины XIX века – всего 5 лет, хотя, конечно, этот период имеет значительно меньшую временную протяженность, составляющую примерно 4–5 веков. Но зато за последующие 100 лет – от середины XIX до середины XX века – произошел очень большой скачок показателей средней продолжительности жизни человека – на 30 лет, что обусловлено не только заметным улучшением социально-бытовых условий, но главным образом поистине революционными событиями в области борьбы с инфекционными заболеваниями (вспомните эру великих микробиологических открытий): обнаружение возбудителей инфекционных заболеваний, разработка учения о предохранительных прививках (вакцинация), применение методов антисептики, а затем и асептики при проведении хирургических вмешательств, открытие антибиотиков, наконец, несомненный прогресс в разработке санитарно-гигиенических норм.
А вот за последние 50 лет продолжительность жизни человека хоть и продолжала увеличиваться, но этот рост составил всего 5 лет. Много это или мало? По сравнению с веком, который исчисляется с середины XIX до середины XX столетия, это, конечно, немного, но если сравнивать с увеличением на 13–17 лет за 15 веков, то понимаешь, что это – немалое достижение; к такому же выводу приводит сравнение с периодом от Средних веков до середины XIX века, т. е. за 500 лет.
Во всяком случае, средняя продолжительность жизни человека неуклонно увеличивается, и это внушает оптимизм!
Операция «Ласса»
Хотелось бы думать, что последний перекресток изучения медленных инфекций еще не пройден, ведь накопление новых фактов продолжается. И хотя на сегодня одних только медленных вирусных инфекций уже известно три десятка (см. таблицу), главное наступление на них ведется в двух направлениях.
Медленные вирусные инфекции
На первом направлении продолжается поиск возбудителей медленных инфекций неустановленной природы. В чем, например, причина вилюйского энцефаломиелита, распространенного у нас в стране только в одном (Вилюйском) районе Якутии? Не «замешан» ли вирус гриппа в болезни Паркинсона? Не прекращаются усилия по поиску вирусов (или прионов) у больных рассеянным склерозом, где, как можно думать, успех наиболее близок. Второе направление поиска – активное выявление у различных хорошо известных вирусов или прионов способности вызывать развитие медленной формы инфекционного процесса, например у вируса простого герпеса способности вызывать хронический герпетический энцефалит.
Однако какое бы направление дальнейших исследований медленных инфекций мы ни рассматривали, всегда приходится иметь дело с одним, главным процессом – персистенцией возбудителей в организме. Поэтому еще несколько слов о персистенции.
Сегодня принято говорить об убиквитарности, т. е. о вездесущности, вирусов. Вирусы населяют организмы человека, животных, растений, насекомых, бактерий. В свое время открытие вирусов, поражающих бактерии, казалось бы, свидетельствовало о достижении последнего рубежа. Но и он был преодолен, когда удалось обнаружить вирусы, поражающие микоплазмы – мельчайшие свободноживущие микроорганизмы (размером 150 нм), содержащие в своем составе одновременно и РНК, и ДНК.
Захватив все известные на нашей планете рубежи живого, вирусы должны были «научиться» их удерживать. Вирус не может только убивать. Чтобы выжить и сохраниться как вид, он должен уметь персистировать, тем самым поддерживая в организме латентную инфекцию (заключать и соблюдать «джентльменское соглашение» с организмом). Помните, сколь долгим был путь к признанию у вирусов такой способности? Трудно было согласиться, что вирусы – возбудители тяжелых, нередко смертельных заболеваний – могут быть мирными партнерами организма. Ведь вирус – внутриклеточный паразит, и, попав в организм хозяина, он обязательно проникает в клетки, обязательно в них размножается.
Почему же он не всегда вызывает заболевание? Длительному непониманию этой, как казалось, парадоксальной ситуации способствовала и не совсем удачная терминология. Старое понятие «здоровое носительство» скорее будило обиходные представления, напоминающие «носительство носового платка в кармане», отсутствие которого вызывает лишь мелкие неприятности, да и то лишь в холодную погоду.
Мы уже твердо знаем: вирусоносительство – это не взаимное безразличие, а процесс взаимодействия вируса с организмом хозяина, и потому даже при отсутствии симптомов этот процесс называют латентной или бессимптомной, но ИНФЕКЦИЕЙ. Проявления этого процесса зачастую попросту скрыты от наших глаз и не всегда доступны наблюдению и обследованию общепринятыми методами.
Нередко с персистенцией вирусов сталкиваются там, где ее совсем не ждешь. В XX веке в течение многих лет для изучения механизмов и форм взаимодействия инфекционных агентов с организмом, особенно для исследования нормальной микрофлоры организмов, широко использовались животные-гнотобиоты (от греческих слов gnotos – «известный» и bios – «жизнь»). Такие животные рождались в специально созданных стерильных условиях, в таких же условиях они содержались, их кормили стерильной пищей. В организме гнотобиотов не было бактерий и других микроорганизмов, но они оказались… вполне «обеспеченными» вирусоносителями.
А теперь о главном: персистенция вирусов и прионов является основой развития медленных инфекций. Напомню, что инкубационный период такой формы инфекционного процесса есть не что иное, как многомесячное или многолетнее размножение персистирующего возбудителя в организме, до поры до времени не вызывающее признаков проявления заболевания.
Такая постановка вопроса сразу же выдвигает ряд проблем, связанных опять-таки с персистенцией возбудителей в организме. Могут ли вирусы и инфекционный прионный белок, которые известны пока только как возбудители медленных инфекций, поддерживать латентную форму инфекционного процесса, характеризующуюся, как вы помните, длительным присутствием возбудителя в организме в отсутствие клинических проявлений признаков заболевания? Вопрос далеко не праздный, и легко понять его практическую значимость в связи с возможной опасностью скрытых носителей таких возбудителей для окружающих.
Еще в 1973 году болгарские исследователи X. Хараламбиев, И. Иванова, А. Веселинова и К. Мермерски заподозрили существование у экспериментально зараженных овец латентной формы скрепи. Хотя в мозге овцы, зараженной 27 месяцев назад, и обнаруживались типичные поражения, животное не проявляло никаких признаков заболевания. Американские же вирусологи Дж. Хотчин и Р. Бакли так и озаглавили свою статью: «Латентная форма скрепи». Известно, что у мышей при скрепи длительность инкубационного периода не превышает б месяцев. Когда же заразили возбудителем скрепи новорожденных животных, то и спустя 1,5 года они выглядели здоровыми, хотя и в мозге, и в селезенке ученые обнаруживали возбудителя в довольно высокой концентрации.
Способность возбудителей медленных инфекций, и в особенности таких, как возбудитель скрепи, формировать латентную инфекцию еще раз подтверждает справедливость догадки Б. Сигурдсона, более 55 лет назад заметившего, что медленная вирусная инфекция «не является медленным кинофильмом острой инфекции», т. е. это особая форма взаимодействия возбудителя и организма.
Именно так, медленная форма вирусной инфекции представляет собой особую форму взаимодействия персистирующего возбудителя с организмом.
Потому-то процесс персистенции давно уже стал предметом широких и интенсивных исследований, а в тех случаях, когда персистенцию еще не удалось обнаружить, – и предметом настойчивых поисков, организация и активность которых порой приобретали характер военных операций.
Осенью 1972 года в восточной провинции Республики Сьерра-Леоне вспыхнула большая эпидемия лихорадки Ласса – тяжелого, часто смертельного заболевания людей. Экспедиционный отряд Всемирной организации здравоохранения окружил очаг эпидемии – деревни Тонго и Пангума. Связь деревень с внешним миром была прервана. В домах начался отлов грызунов, в округе отстреливали птиц. Летучих мышей ловили нейлоновыми сетями. Местным охотникам платили за принесенных птиц и зверей. В органах животных искали вирус. Операция закончилась полной победой – вирус лихорадки Ласса был выделен из организма внешне здоровых многососковых крыс, населяющих саванну. В организме этих животных вирус поддерживал латентную инфекцию. Кстати, заметим, что пять лет спустя этот вид многососковых крыс вновь напомнил о себе. В 1977 году в Тюбингене (ФРГ) У. Шооп выделила от того же вида животных вирус бешенства, поддерживавший у них в мозге латентную форму инфекционного процесса.
Заключение
Наше повествование подошло к концу. Конечно, в науке о возбудителях инфекционных заболеваний еще много белых пятен, и в этой книге была сделана попытка показать лишь некоторые из тернистых дорог инфектологии, по которым уже удалось пройти ученым. На этих дорогах жажда познания встречает надежды и разочарования, великие открытия и великие неудачи, а уверенность в своей правоте дается ценой огромных сомнений – с ними ученый поздним вечером покидает лабораторию и с ними же утром возвращается к лабораторному столу.
Мы с вами живем лишь в самом начале XXI века, и представьте, что в его первое же десятилетие была обнаружена новая медленная инфекция. В конце 2008 года были получены данные, свидетельствующие о том, что печально знаменитая болезнь Альцгеймера представляет собой медленную вирусную инфекцию. Как сообщил международный журнал «Journal of Pathology», группа ученых из Манчестерского университета (Великобритания), работавшая под руководством Рут Ицхаки, получила новые свидетельства роли вируса простого герпеса в развитии болезни Альцгеймера. И весьма важно, что доказательства эти достаточно убедительны.
Прежде всего: ученые обнаружили ДНК вируса простого герпеса в составе большинства амилоидных бляшек головного мозга у людей с этим заболеванием. Но этого мало – группа исследователей доказала, что вирус простого герпеса присутствует в мозге почти 70 % пациентов с болезнью Альцгеймера. Самое же главное – ученые подтвердили, что при заражении вирусом простого герпеса культуры клеток мозга в них значительно увеличивается количество так называемого бета-амилоида, из которого как раз и формируются в мозговой ткани характерные для болезни Альцгеймера бляшки. И, наконец, доказано, что в 90 % мозговых бляшек при болезни Альцгеймера содержится вирус простого герпеса 1-го типа.
Основываясь на этих результатах, британские ученые предложили новую теорию болезни Альцгеймера, согласно которой вирус герпеса, которым, как вы помните, люди в большинстве своем заражаются в молодые годы, попадая в мозг, поддерживает там латентную форму инфекции. У пожилых людей при ослаблении иммунитета, при стрессе, дальнейшем снижении иммунитета на фоне каких-либо других инфекций происходит реактивация вируса, которая сопровождается повреждением и разрушением нервных клеток. При этом высвобождаются белки, в том числе бета-амилоид, из которого формируются амилоидные бляшки; скопление подобных бляшек в мозговой ткани и считается главным признаком и вероятной причиной развития болезни Альцгеймера.
А вот еще один пример неожиданного, может даже, правильнее, «нетипичного» поведения возбудителя при формировании процесса персистенции в организме. Недавно в журнале «Nature» опубликованы результаты исследований Винсента Берингу, определявшего способность инфекционного прионного белка, полученного от одного вида животных, заражать животных другого вида. Предполагалось, что подобная передача от одного вида животных другому будет затруднена. И в подтверждение этому в экспериментах В. Берингу инфекционные прионы гетерологичного происхождения (т. е. от животных других видов) обнаруживались в мозге только 3 мышей из 43 зараженных. Однако вскоре оказалось, что у 26 грызунов инфекционный прионный белок находился в… селезенке. Автор подчеркивает, что при этом не наблюдалось никаких признаков развития заболевания. Таким образом, в результате передачи инфекционных прионов от одного вида животных другому у последних формировалась типичная латентная форма прионной инфекции. И это при том, что инфекционные прионы являются возбудителями трансмиссивной губкообразной энцефалопатии, а мозг у 26 мышей оказался незатронутым. В этой связи нельзя не прислушаться к замечанию эксперта из Кливленда Пьерлуиджи Гамбетти, заметившего на страницах журнала «Science News», что «направляя фокус исследований прионных заболеваний только на головной мозг, мы, возможно, недооцениваем их угрозу». Его коллега X. Лауде добавляет: «…новые исследования могут показать, что риск возникновения новых вспышек прионных болезней значительно выше, чем считалось прежде».
Все эти примеры еще раз свидетельствуют о том, что нет «острых» или «медленных» вирусов или прионов, а есть способность возбудителей инфекционных болезней вызывать различные формы инфекционного процесса.
* * *
Помните, на древних этрусских изображениях у Януса было не два, а целых четыре лика. Так вот же, они все здесь: острая (болезнь) (1), латентная (2), хроническая (3) и медленная (4) формы инфекционного процесса, о которых и шла речь на страницах этой книги. Прозорливости этрусков приходится только удивляться… Однако процесс познания поистине бесконечен, и можно не сомневаться, что будущее преподнесет нам еще немало сюрпризов.
Примечания
1
Пандемиями называют эпидемии, захватывающие одновременно несколько стран или даже целые континенты.
(обратно)2
нм (нанометр) – одна миллиардная часть метра (10-9 метра).
(обратно)3
Место вирусов в биосфере // Медицинская вирусология / Под ред. Д. К. Львова. М., 2008. С. 21.
(обратно)4
Сыворотки, полученные из крови животных, иммунизированных бактериальным вирусом, содержат особые белковые тела – антитела, обладающие антивирусным действием. Иммунизируя животных различными вирусами, получают антитела к соответствующим вирусам.
(обратно)5
Легкое заболевание человека, иногда развивающееся после прививки оспы. Оно проявляется общим недомоганием с подъемом температуры до 38,5 °С и недолгой местной воспалительной реакцией.
(обратно)6
Антитела – белковые вещества, образующиеся в организме в ответ на поступление в него чужеродных веществ, нейтрализующие их вредное воздействие.
(обратно)7
Природный очаг – это территория, занятая популяцией возбудителя какого-либо инфекционного (скажем, вирусного) заболевания.
(обратно)8
мк (микрон) – тысячная доля миллиметра.
(обратно)9
В 1952 году в американском госпитале умирала от рака шейки матки молодая негритянка Хелена Лейк (Helena Lake). Из кусочка взятой у больной перед смертью опухолевой ткани обработкой трипсином приготовили клеточную культуру. Эти клетки, названные по первым двум буквам имени и фамилии этой женщины (HeLa), размножаются до сих пор и широко используются для культивирования в них вирусов практически во всех вирусологических лабораториях мира, в том числе и в вирусологических лабораториях нашей страны.
(обратно)10
Тех, кто захочет подробнее познакомиться с причинами такого парадокса, адресую к книгам А. А. Ярилина «Иммунология» (2010) и Л. В. Ковальчука «Клиническая иммунология и аллергология» (2011).
(обратно)Оглавление
Предисловие Глава первая. Грозные встречи «Вирус» по-латыни «яд» Иногда полезно уезжать в отпуск Глава вторая. Тайные встречи Заразиться – заболеть??? Лед сломан Что такое «персистенция вирусов» Отчего и почему? Джентльменское соглашение Глава третья. Смертельные встречи Лекции со странным названием История первая: Разгаданная тайна, или Висна История вторая: Хохочущая смерть, или Куру История третья: Виновник всех зол, или Скрепи История четвертая: Компаньон или родственник – болезнь Крейтцфельдта – Якоба История пятая: Английская трагедия, или Трансмиссивная губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота История шестая: Неожиданное – рядом, или Подострый склерозирующий панэнцефалит История седьмая: Как овца обернулась волком, или Врожденная краснуха История восьмая: Зло рождает зло, или Прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия История девятая: Кто виноват, или Рассеянный склероз История десятая: Персистенция верхом, или Инфекционная анемия лошадей История одиннадцатая: Призрачное благополучие, или Лимфоцитарный хориоменингит История двенадцатая: Чума двадцатого века, или Синдром приобретенного иммунодефицита История тринадцатая: Дурное предзнаменование, или Медленная гриппозная инфекция Глава четвертая. На главных перекрестках Все течет, все изменяется От прионных болезней к проблеме старения и смерти Инфекционная прелюдия Точка притяжения Операция «Ласса» Заключение
