Учёные разгадали секрет невиданной смертности от «испанки». Десятки миллионов людей умерли в 1918 году из-за двух мутаций, позволивших новому штамму гриппа плотно связываться с сахарами на поверхности эпителия легких. Подобный вирус разгуливает по миру и сейчас, и никто не даст гарантии, что таким же образом не мутирует, например, птичий грипп H5N1.
Весной 1918 года и без того изможденная Первой мировой войной Европа получила с не участвующего в боевых действиях Пиренейского полуострова смертельный вирус гриппа. «Испанка» – штамм вируса гриппа, получивший в последствии обозначение H1N1, – унес жизни примерно 100 миллионов человек на всей планете. Несмотря на то, что пандемии гриппа случались и позже, такого числа жертв «собрать» ни одному из штаммов удалось.
Учёные из Массачусетского технологического института под руководством Рама Сасисехарана взялись объяснить не только причины этого печального рекорда, но и некоторые особенности, характерные исключительно для эпидемии «испанки».
Для этого они воспользовались штаммом H1N1, восстановленным из тканей женщины, погибшей от пандемии 1918 года на Аляске и похороненной в зоне вечной мерзлоты. Эксгумация была проведена ещё в 1997 году, и вскоре первые результаты работы по расшифровке генов штамма показали, что этот вирус гриппа подгруппы А был всё-таки «человеческим», а не птичьим. Результаты работы группы Сасихерана, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, почему этот человеческий штамм стал настолько смертоносным.
Секрет прячется в структуре молекулы гемагглютинина, которая отличается у разных штаммов вируса. Любой вирус гриппа для проникновения внутрь клетки должен связаться с гликанами (сахарами) клеточной мембраны, отвечающими обычно за восприятие сигналов от других клеток. Именно за это связывание у вируса и отвечает гемагглютинин.
В январе учёные из той же массачусетской группы опубликовали работу про взаимодействие вируса птичьего гриппа с этими сахарами.
Ультраструктурный анализ позволил разделить все поверхностные сахара эпителия дыхательной системы на две группы: «зонтикоподобные» – альфа 2-6 и «колбочкоподобные» – альфа 2-3. При этом длинные зонтикоподобные рецепторы располагаются в верхних дыхательных путях, а колбочкоподобные – в нижних, куда воздух попадает уже очищенным. Болезнь развивается лишь в том случае, если инфицированы нижние дыхательные пути.
На этот раз учёные сравнили птичий грипп с человеческим, а также провели сравнение устрашающей «испанки» с другими штаммами. Моделирование взаимодействия гемагглютинина разных штаммов с сахарами показало, что все «человеческие» штаммы связываются с зонтикоподобными рецепторами верхних дыхательных путей, тогда как «птичьи» штаммы (AV18) – только с колбочкоподобными сахарами нижних.
Как оказалось, восстановленный учёными вирус «испанки» (SC18), благодаря двум мутациям, оказался способен очень быстро связываться с рецепторами верхних дыхательных путей.
Учёные провели испытания на хорьках, которые восприимчивы к тем же штаммам, что и люди. Участники исследовательской группы Аравинд Шринивасан и Картик Вишванатан заражали зверьков гриппом трёх штаммов: «испанкой» (SC18), вирусом человеческого гриппа NY18, отличающимся одной мутацией в гене гемагглютинина вирус гриппа людей (NY18), и птичьим гриппом (AV18), отличающимся двумя мутациями.
Лабораторные хорьки легко передавали друг другу «испанку» SC18, плохо NY18 и совсем не передавали птичий грипп.
Это легко объяснимо, если посмотреть с какими рецепторами может связываться каждый штамм, ведь нестабильному вирусу часто необходимо проделать длинный путь, прежде чем он достигнет восприимчивого к нему участка. Маловирулентный человеческий NY18 может связываться с зонтикоподобными сахарами, но не настолько хорошо, как SC18. Птичий AV18 связывается только с колбочкоподобными рецепторами верхних дыхательных путей.
Для развития болезни вирусу необходимо не только добраться, но и закрепиться на легочном эпителии. Лучше всех в эксперименте это удалось «испанке».
Естественные барьеры наподобие мокроты и ресничек, хотя и играют важную роль, но существенно ослабляются как при охлаждении, так и из-за особенностей современного образа жизни. Например, после одной сигареты реснички, двигающие слизь наверх, и тем самым очищающие бронхи, практически замирают на 6 часов. А у курильщиков и в некоторой степени у жителей больших городов это постоянное явление.
Высокая летальность «испанки» объясняется не только бедственным положением населения в то время, отсутствием профилактики и специфического лечения, которого, кстати, нет и сейчас, но и тяжестью «легочных» симптомов, вызванных высоким сродством вируса к эпителию легких – сильными кровотечениями и дыхательной недостаточностью. Клетки эпителия легких разрушались гораздо быстрей, чем при инфицировании любым из современных штаммов, сильней была и воспалительная составляющая – иммунная система предпринимала попытки бороться с вирусом, но лишь усугубляла повреждение собственного организма, а точнее – легочной ткани. Подобные проявления были одной из особенностей той пандемии. Другая отличительная черта – возраст заболевших, чаще всего не превышавший 40–45 лет, что, вероятней всего, связано с изменениями рецепторов, происходящими с годами.
А вот генетическую предрасположенность к «испанке» ученым пока доказать не удалось. Исландские специалисты, опубликовавшие свою работу двумя неделями раньше американцев, изучив распространение вируса в Исландии в 1918 году, пришли к выводу о независимости болезни от семьи. В каком-то смысле этот случай уникален, поскольку развитие эпидемии на острове было тщательно задокументировано, а небольшое население и «семейственность» делают генеалогические исследования очень точными.
Ученые отмечают, что такими же, как у «испанки», свойствами обладает и один из «современных» штаммов гриппа людей – TX18. Но вакцинирование населения дает неплохие результаты, а, кроме того, неспецифическое лечение интерферонами, блокирующими размножение всех вирусов, и поддержание других функций организма в больничных условиях сводит смертность к минимуму.
Массачусетские учёные подчёркивают необходимость следить и за самым знаменитым из современных типов гриппа – «птичьим» H5N1. Они отмечают, что возникновение у него таких же мутаций, что и у «испанки», может привести к особо тяжелым последствиям, поскольку в современных условиях распространение вируса по планете может занять уже не недели, а меньше суток.
Учёные из Массачусетского технологического института под руководством Рама Сасисехарана взялись объяснить не только причины этого печального рекорда, но и некоторые особенности, характерные исключительно для эпидемии «испанки».
Для этого они воспользовались штаммом H1N1, восстановленным из тканей женщины, погибшей от пандемии 1918 года на Аляске и похороненной в зоне вечной мерзлоты. Эксгумация была проведена ещё в 1997 году, и вскоре первые результаты работы по расшифровке генов штамма показали, что этот вирус гриппа подгруппы А был всё-таки «человеческим», а не птичьим. Результаты работы группы Сасихерана, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывают, почему этот человеческий штамм стал настолько смертоносным.
Секрет прячется в структуре молекулы гемагглютинина, которая отличается у разных штаммов вируса. Любой вирус гриппа для проникновения внутрь клетки должен связаться с гликанами (сахарами) клеточной мембраны, отвечающими обычно за восприятие сигналов от других клеток. Именно за это связывание у вируса и отвечает гемагглютинин.
В январе учёные из той же массачусетской группы опубликовали работу про взаимодействие вируса птичьего гриппа с этими сахарами.
Ультраструктурный анализ позволил разделить все поверхностные сахара эпителия дыхательной системы на две группы: «зонтикоподобные» – альфа 2-6 и «колбочкоподобные» – альфа 2-3. При этом длинные зонтикоподобные рецепторы располагаются в верхних дыхательных путях, а колбочкоподобные – в нижних, куда воздух попадает уже очищенным. Болезнь развивается лишь в том случае, если инфицированы нижние дыхательные пути.
На этот раз учёные сравнили птичий грипп с человеческим, а также провели сравнение устрашающей «испанки» с другими штаммами. Моделирование взаимодействия гемагглютинина разных штаммов с сахарами показало, что все «человеческие» штаммы связываются с зонтикоподобными рецепторами верхних дыхательных путей, тогда как «птичьи» штаммы (AV18) – только с колбочкоподобными сахарами нижних.
Как оказалось, восстановленный учёными вирус «испанки» (SC18), благодаря двум мутациям, оказался способен очень быстро связываться с рецепторами верхних дыхательных путей.
Учёные провели испытания на хорьках, которые восприимчивы к тем же штаммам, что и люди. Участники исследовательской группы Аравинд Шринивасан и Картик Вишванатан заражали зверьков гриппом трёх штаммов: «испанкой» (SC18), вирусом человеческого гриппа NY18, отличающимся одной мутацией в гене гемагглютинина вирус гриппа людей (NY18), и птичьим гриппом (AV18), отличающимся двумя мутациями.
Лабораторные хорьки легко передавали друг другу «испанку» SC18, плохо NY18 и совсем не передавали птичий грипп.
Это легко объяснимо, если посмотреть с какими рецепторами может связываться каждый штамм, ведь нестабильному вирусу часто необходимо проделать длинный путь, прежде чем он достигнет восприимчивого к нему участка. Маловирулентный человеческий NY18 может связываться с зонтикоподобными сахарами, но не настолько хорошо, как SC18. Птичий AV18 связывается только с колбочкоподобными рецепторами верхних дыхательных путей.
Для развития болезни вирусу необходимо не только добраться, но и закрепиться на легочном эпителии. Лучше всех в эксперименте это удалось «испанке».
Естественные барьеры наподобие мокроты и ресничек, хотя и играют важную роль, но существенно ослабляются как при охлаждении, так и из-за особенностей современного образа жизни. Например, после одной сигареты реснички, двигающие слизь наверх, и тем самым очищающие бронхи, практически замирают на 6 часов. А у курильщиков и в некоторой степени у жителей больших городов это постоянное явление.
Высокая летальность «испанки» объясняется не только бедственным положением населения в то время, отсутствием профилактики и специфического лечения, которого, кстати, нет и сейчас, но и тяжестью «легочных» симптомов, вызванных высоким сродством вируса к эпителию легких – сильными кровотечениями и дыхательной недостаточностью. Клетки эпителия легких разрушались гораздо быстрей, чем при инфицировании любым из современных штаммов, сильней была и воспалительная составляющая – иммунная система предпринимала попытки бороться с вирусом, но лишь усугубляла повреждение собственного организма, а точнее – легочной ткани. Подобные проявления были одной из особенностей той пандемии. Другая отличительная черта – возраст заболевших, чаще всего не превышавший 40–45 лет, что, вероятней всего, связано с изменениями рецепторов, происходящими с годами.
А вот генетическую предрасположенность к «испанке» ученым пока доказать не удалось. Исландские специалисты, опубликовавшие свою работу двумя неделями раньше американцев, изучив распространение вируса в Исландии в 1918 году, пришли к выводу о независимости болезни от семьи. В каком-то смысле этот случай уникален, поскольку развитие эпидемии на острове было тщательно задокументировано, а небольшое население и «семейственность» делают генеалогические исследования очень точными.
Ученые отмечают, что такими же, как у «испанки», свойствами обладает и один из «современных» штаммов гриппа людей – TX18. Но вакцинирование населения дает неплохие результаты, а, кроме того, неспецифическое лечение интерферонами, блокирующими размножение всех вирусов, и поддержание других функций организма в больничных условиях сводит смертность к минимуму.
Массачусетские учёные подчёркивают необходимость следить и за самым знаменитым из современных типов гриппа – «птичьим» H5N1. Они отмечают, что возникновение у него таких же мутаций, что и у «испанки», может привести к особо тяжелым последствиям, поскольку в современных условиях распространение вируса по планете может занять уже не недели, а меньше суток.
Обсуждения Смертность от испанки