Майкл Грегер - Выжить в пандемию

Адаптация к наземным птицам связана с такими изменениями вируса, которые могут представлять повышенный риск для человека. 1777Любая модификация вируса, улучшающая его способность передаваться воздушным путем, например повышенная устойчивость к потере влаги, может увеличить риск для людей. Конечно, мутация, которая позволяет вирусу бушевать во всех органах, может способствовать проникновению таких вирусов, как H5N1, в человека 1778через видовой барьер и представлять большую угрозу. 1779Но чтобы вызвать пандемию среди людей, вирус должен образовывать прочные связи с рецепторами человека. 1780Вот почему мы так обеспокоены насчет свиней. Как я уже говорил, у уток есть 2,3-связи, у людей – 2,6, а у свиней – и то и другое. Теоретически у свиньи вирус утки может прижиться и распространиться среди людей. 1781К несчастью для человечества, исследователи недавно обнаружили, что в легких у цыплят также есть 2,6-рецептора человека. 1782

Вирус, имеющий пандемические амбиции, сталкивается с парадоксальной проблемой, включающей в себя два аспекта: он должен быть новым для иммунной системы человека, поэтому у него нет готового иммунитета, и в то же время он должен быть в высшей степени хорошо приспособлен для того, чтобы заражать нас. 1783Михаил Матросович, член московской Российской академии наук, обнаружил факт, который может быть важной частью пандемической головоломки, и продемонстрировал, что в отличие от уток куры могут образовывать связи вирусы человеческого гриппа и наоборот. Матросович указал, что это может привести к появлению вирусов птичьего гриппа, имеющих «повышенную склонность передаваться человеку». 1784

Помимо наличия в дыхательных путях кур 2,6-связей, аналогичных тем, что есть у человека, доказано, что у вируса существует второй участок соединения сиаловой кислоты, значимость которого неизвестна. Этот второй участок соединения высококонсервативен в резервуаре водных птиц, но теряется как у кур, так и у людей – еще одно сходство на молекулярном уровне между легкими кур и людей, которое может привести к адаптации вируса. 1785

Третья линия молекулярных доказательств того, что куры являются конем бледным, всадником Апокалипсиса, связана с длиной ганглиозидных углеводных цепей. Ганглиозиды – это сложные молекулы жиров, выделяющиеся из мембран клеток, которые содержат цепочки углеводов. Вирусу гриппа недостаточно просто зацепиться за рецепторы сиаловой кислоты на одной из наших клеток, он должен слиться с клеткой и пролить свое скверное содержимое внутрь, чтобы захватить ее. Вирус должен не только пришвартоваться, но и бросить якорь. Это возможно в том случае, когда ганглиозидные углеводные цепочки вступают в игру, облегчая процесс слияния и проникновения вируса. 1786

Точно неизвестно, какую роль играют ганглиозиды, но мы знаем, что у вирусов гриппа разных видов есть четкие предпочтения в отношении длины этих углеводных цепочек. Утиные вирусы обладают афинностью к коротким цепочкам, в изобилии присутствующим в утином кишечнике, тогда как человеческие вирусы – к более длинным цепочкам, обнаруженным в легочной ткани приматов. Таким образом, часть барьера между уткой и человеком может заключаться в том, что вирусы утки предпочитают короткие цепочки, а у клеток человека они более длинные. У кур они находятся посередине.

По мере циркуляции вируса утки среди кур он может подвергаться селекционному давлению, чтобы прикреплялся к более длинным и, следовательно, более похожим на человеческие цепочкам для лучшей адаптации и распространения среди кур. Вспомните H5N1. Как вирус водоплавающих птиц он, по-видимому, предпочитал короткие цепочки, но мутировал в пользу афинности к более длинным цепочкам, на потенциальной траектории к более эффективной инфекции человека. Фактически вирусы куриного гриппа сильнее связываются с клетками человека, чем с клетками утки.

В результате какого-то странного витка эволюции вирус гриппа считает, что куры больше походят на людей, чем на уток. Когда вирусы водоплавающих птиц, которые по существу безвредны, заражают цыплят, они могут начать накапливать мутации, делающие их более опасными как для кур, так и для людей. 1787В поддержку этой гипотезы появляются все новые доказательства. 1788Если вирусы входят во вкус, находясь в курице, ничто не мешает им распробовать и нас с вами.

Анализ вирусных белков пандемии 1918 года позволяет предположить, что развитие в пандемический вирус может быть гораздо легче, чем считалось ранее. Как я уже говорил, только одна точечная мутация может изменить вирус, связывающий 2,3-рецепторы утки с вирусом, который связывает 2,6-рецепторы человека. 1789Исследователи, которые воскресили вирус 1918 года, обнаружили, что центр, участвующий в образовании связи с рецептором на вирусе, отличается от центра связывания его предполагаемого пернатого предшественника всего лишь одной или двумя крошечными заменителями аминокислот. По-видимому, это все, что нужно, чтобы попасть к человеку. Многие эксперты предполагали, что H5N1 найдет золотую жилу, получит все вишенки и выгоду за наш счет.

Адаптация к человеку-носителю требует большего, чем просто доступ вируса к клеткам человека. Внутренняя вирусная машина все еще должна развиваться, чтобы лучше захватить наши клетки, но проникновение вируса – это первый шаг. Негласное сходство между рецепторами курицы и человека может позволить вирусам птичьего гриппа, таким как H5N1, легче перейти от заражения миллиардов кур к заражению миллиардов людей. Данную ситуацию можно рассматривать как пример экзаптации, концепции в эволюционной биологии, согласно которой адаптация в одной среде случайным образом предопределяет успешную адаптацию в другой, совершенно несвязанной среде. «Болезнь легионеров» – классический пример. 1790

Легионеллез вызывают бактерии, чья основная эволюционная ниша – водоросли на скалах природных горячих источников. Пока они эволюционировали, чтобы разрастаться в этой теплой влажной среде, оказалось, что и бактерии эволюционировали, чтобы процветать в теплой влажной среде легких человека. Безусловно, у бактерий было мало поводов для попадания в наши легкие, так как мы стараемся не допускать проникновения воды в дыхательные пути (чтобы не утонуть). Но люди изобрели кондиционеры, способные распылять воду в воздух. Об этом свидетельствует печально известная вспышка заболевания в Филадельфии на съезде Американского легиона в 1976 году, когда система вентиляции отеля кондиционировала воздух бактериями, известными сейчас как легионелла. 1791 В дыхательных путях человека предыдущие адаптации легионеллы оказались смертельными. В случае вирусов гриппа вроде H5N1, которые могут вызывать пандемию, можно считать, что куры действуют аналогично горячим источникам и кондиционерам, обеспечивая среду, с помощью которой вирус может адаптироваться и распространяться среди людей.