Ученые обнаружили, что вирусы птичьего гриппа содержат ген, который делает их невероятно устойчивыми к теплу, делая естественную защитную систему нашего организма – жар – бессильной в борьбе с инфекцией. Более того, более высокие температуры фактически способствуют размножению вирусов.
Исследователи из Кембриджского университета и Университета Глазго расширили наше понимание того, почему птичий грипп особенно опасен для людей по сравнению с сезонными вирусами гриппа А. Всё дело в гене BP1, который, по-видимому, защищает вирус от жары.
Лихорадка — один из древнейших механизмов иммунной защиты млекопитающих: она повышает температуру тела ровно настолько, чтобы замедлить репликацию многих патогенов, таких как грипп А. Штаммы сезонного гриппа, адаптированные к человеку, тонко настроены на более прохладную среду верхних дыхательных путей, процветая при температуре около 33 °C (91 °F) и быстро теряя пар, когда температура приближается к 40 °C (104 °F). Птицы же, с другой стороны, переносят гораздо больше тепла. Их нормальная температура тела колеблется в пределах от 40 °C до 42 °C (от 104 °F до 108 °F), и вирусы птичьего гриппа, включая высокопатогенные штаммы, которые иногда передаются человеку, эволюционировали, чтобы эффективно размножаться в такой жаре.
Исследователи решили проверить, объясняет ли это тяжесть заражения птичьим гриппом, когда вирус попадает в организм человека. Они создали практически идентичные вирусы, отличающиеся только геном PB1 – механизмом, необходимым патогену для репликации. В одной версии PB1 был получен из адаптированного к человеку штамма, который теряет активность при воздействии температур, близких к лихорадочным. В другой версии содержался PB1 вируса птичьего гриппа, включая варианты, обнаруженные у пандемических вирусов 1957 и 1968 годов.
Это, казалось бы, небольшое генетическое изменение изменило поведение вируса, что было продемонстрировано сначала на клеточных культурах, а затем на мышиной модели. При содержании в условиях нормальной температуры оба вируса вызывали серьёзные заболевания у грызунов. Чтобы компенсировать биологическое различие (мыши редко болеют гриппом), учёные повысили температуру окружающей среды животных, что привело к повышению их внутренней температуры на 2 °C (3,6 °F).
Вирус, адаптированный к человеку, столкнувшись с более тёплой средой, не смог нормально функционировать и размножаться, что привело лишь к лёгкому заболеванию. Однако птичий вирус PB1 не испытывал подобных проблем, размножаясь и вызывая такое же тяжёлое заболевание, как у мышей, у которых не повышалась температура тела.
«Это элегантное исследование основано на очень простом наблюдении, что у разных животных разная температура тела, и показывает, как это может влиять на репликацию вирусов в новых хозяевах при пересечении ими видовых барьеров», — заявила профессор Венди Барклай, председатель Комитета по инфекциям и иммунитету Медицинского исследовательского совета (MRC). «Авторы показывают, что репликация вируса гриппа, адаптированного к человеку, замедляется при повышении температуры, например, при лихорадке. Однако вирусы птичьего гриппа, естественные хозяева которых имеют более высокую температуру тела, не контролируются лихорадочной реакцией при проникновении в организм млекопитающих».
Как уже упоминалось, самые смертоносные вспышки гриппа в прошлом веке были связаны со штаммами вируса, имеющими ген PB1 птичьего происхождения, выявленный в ходе обширного генетического секвенирования. Вирус гриппа А состоит из восьми отдельных генных сегментов, поэтому при заражении одной и той же клетки двумя штаммами гриппа эти сегменты могут перетасовываться (реассортация), и PB1 — это сегмент, склонный к перемещению между вирусами человека и птиц в ходе этого процесса.
«Способность вирусов обмениваться генами остаётся постоянным источником угрозы для новых вирусов гриппа», — заявил первый автор исследования, доктор Мэтт Тернбулл из Центра вирусологических исследований Медицинского исследовательского совета при Университете Глазго. «Мы уже наблюдали подобное во время предыдущих пандемий, например, в 1957 и 1968 годах, когда человеческий вирус обменял свой ген PB1 на ген птичьего штамма. Это может помочь объяснить, почему эти пандемии вызывали серьёзные заболевания у людей».
Новые данные свидетельствуют о том, что этот крошечный ген, возможно, позволил вирусам проникнуть сквозь температурную защиту человеческого организма и затем вызвать столь разрушительные инфекции во время этих пандемий. И это может снова обернуться для нас бедой, если вирус птичьего гриппа успешно проникнет в человеческую популяцию.
«Крайне важно отслеживать штаммы птичьего гриппа, чтобы подготовиться к потенциальным вспышкам», — сказал Тернбулл. «Тестирование потенциальных вирусов на устойчивость к лихорадке может помочь нам выявить более вирулентные штаммы».
В прошлом месяце житель Вашингтона скончался из-за осложнений после заражения новым штаммом птичьего гриппа, ранее не встречавшимся у людей. Однако вирусы птичьего гриппа ещё не овладели искусством передачи, поэтому мы всё ещё наблюдаем отдельные случаи заболевания у людей, хотя эти случаи, как правило, протекают в тяжёлой форме.
«К счастью, люди нечасто заражаются вирусами птичьего гриппа, но мы всё равно ежегодно регистрируем десятки случаев заболевания среди людей», — сказал старший автор исследования, профессор Сэм Уилсон из Кембриджского института терапевтической иммунологии и инфекционных заболеваний при Кембриджском университете. «Смертность от птичьего гриппа среди людей традиционно была тревожно высокой, например, в случае исторических случаев заражения вирусом H5N1, когда смертность превышала 40%».
«Понимание причин, по которым вирусы птичьего гриппа вызывают серьёзные заболевания у людей, имеет решающее значение для мониторинга и обеспечения готовности к пандемии», — добавил Уилсон. «Это особенно важно в связи с угрозой пандемии, которую представляют птичьи вирусы H5N1».
Исследование опубликовано в журнале Science .
