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!
