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.
