Майкл Кордингли - Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Успешный зоонозный вирус должен иметь репродуктивное число, превышающее единицу, то есть R 0 > 1, указывающее на то, что на каждую первичную инфекцию приходится больше одной вторичной инфекции. Две характеристики эболавирусов (а также и других филовирусов) являются фундаментальными барьерами, мешающими этим вирусам стать успешным человеческим зоонозом. Во-первых, твердо установлено, что передача эболавирусов требует относительно тесного контакта с телесными жидкостями инфицированного человека; вирус, совершенно определенно, не передается свободно при кашле и чихании, как вирусы гриппа или риновирус, и не может распространиться в заполненном людьми помещении, как это делает вирус кори, которому присущ воздушно-капельный путь передачи. Во-вторых, заразны только больные с явными симптомами заболевания, а симптомы заболевания очень тяжелы; их болезнь очевидна для окружающих, а, кроме того, больные, в силу тяжести состояния, не способны путешествовать. Это ограничения, которые вирус Эбола должен преодолеть для того, чтобы успешно распространяться в человеческой популяции.

В марте 2015 года Майкл Остерхольм, эпидемиолог из университета штата Миннесота, опубликовал свое обоснованное мнение в журнале mBio , в статье озаглавленной цитатой из того же Дональда Рамсфельда: «Передача вирусов Эбола: что мы знаем и чего мы не знаем». Авторы статьи исследовали некоторые животрепещущие темы, относящиеся к передаче эболавирусов от больных с легкой формой инфекции или с бессимптомно протекающей инфекцией, в попытке разобраться, способен ли серийный пассаж (последовательная передача вируса от хозяина к хозяину) во время вспышек заболевания влиять на передачу вируса, и, конечно, разобраться, не существует ли возможности передачи вируса воздушно-капельным путем. Печально, что этой статье в mBio предшествовала его же статья в «New York Times» от 12 сентября 2014 года, озаглавленная «Что мы боимся сказать об Эбола». Статья была выдержана в эмоциональных и алармистских тонах и была предназначена для широкой публики, которой было заявлено: «Гиперэволюция вируса Эбола является беспрецедентной», а далее говорилось: «Если произойдут определенные мутации, то это будет означать, что для того, чтобы заразиться, будет достаточно просто подышать рядом с больным. Инфекция может быстро распространиться в любой уголок мира, как это случилось в 2009 году, когда из Мексики по всему миру распространился вирус гриппа H1N1». Первое утверждение, очевидно, неверно; это преждевременное высказывание, которое не смогло пройти проверку научными методами в результате наблюдения за эпидемией (подробно мы обсудим этот вопрос в следующей главе). Второе утверждение формально верно, но оно сделано без учета генетического расстояния, которое очень часто препятствует переходу одного фенотипа в другой. Высокий генетический барьер лишил вирус птичьего гриппа H5N1 способности освоить передачу инфекции воздушно-капельным путем среди людей. Более того, когда этого удалось добиться в лаборатории, вирус утратил свою вирулентность. Действительно, несмотря на довольно-таки успешную адаптацию к новому хозяину, изменение пути передачи и тканевого тропизма встречаются у вирусов крайне редко. Это верно даже для РНК-содержащих вирусов, известных своей эволюционной ловкостью. Да, изменения такого рода происходят, но не часто. Вот два известных примера: превращение вируса птичьего гриппа из успешно адаптированного кишечного патогена в вирулентный и контагиозный респираторный вирус человека – это первый пример. Примечательно, что изменение пути передачи и тропизма потребовали одновременных компенсаторных изменений. Успешный вирус человеческого гриппа проявляет большую патогенность в организме своего нового хозяина, что позволяет ему распространяться благодаря симптоматике (при кашле и чихании, воздушно-капельным путем). Второй необычный случай связан со свиным кишечным коронавирусом, единичная мутация в геноме которого, приводящая к изменению в белке вирусной оболочки, может превратить его в респираторный патоген – свиной респираторный коронавирус (Zhang et al., 2006). Несмотря на то что этот вирус легко распространяется между свиньями воздушно-капельным путем, он намного менее патогенен, чем предшественник, от которого он произошел. Это очень напоминает экспериментально полученные варианты вируса птичьего гриппа H5N1. Успех новой вирусной линии с измененным способом передачи является многофакторным и в типичных случаях сочетается с другими фенотипическими изменениями. Чаще всего новым вирусным разновидностям приходится поступаться своей вирулентностью!

Перед подробным разбором того, что мы эмпирически узнали об эволюции эболавирусов во время их недавнего, довольно продолжительного пребывания среди людей, нам будет полезно рассмотреть некоторые возможные сценарии адаптации вируса в человеческой популяции. Призрак повышенной вирулентности является, конечно, самым тревожным исходом адаптации (если она имеет место). Вирусы с повышенной вирулентностью способны реплицироваться до более высоких титров, а следовательно, способны к более эффективной передаче. Вирусы, выделяющиеся в более высоких титрах, имеют селективное преимущество перед своими менее вирулентными сородичами. Имея это в виду, мы все же отметим, что нарастание вирулентности часто оказывается губительным для штамма, так как приводит к снижению значения репродуктивного числа. Высокая вирулентность может приводить к быстрой гибели жертвы и укорочению инфекционного периода (в течение которого происходит выделение вируса), что ограничивает возможность передачи. Давление отбора устанавливает равновесие, и совершенно неочевидно, что отбор будет благоприятствовать повышению вирулентности. Разнообразие адаптивных изменений может привести к появлению более успешной вирусной линии и повлиять на исход эпидемии. Ослабленная вирулентность позволяет инфицированным индивидам дольше пребывать в состоянии виремии и сохранять заразительность на фоне достаточно легкой симптоматики, ибо увеличение продолжительности этого периода может повысить репродуктивное число. Этот новый вирус может стать более успешным инфекционным агентом, который сможет распространиться в более обширной популяции, чем та, которая была инфицирована эболавирусами. Если даже у небольшого процента таких больных разовьется тяжелая или смертельная болезнь, то это приведет и к большей нагрузке на органы здравоохранения. Точно так же, несмотря на то что сегодня комитет по профилактике и контролю заболеваемости ограничивает инкубационный период при инфекциях эболавирусами тремя неделями, если появится вирус, вызывающий заболевание с инкубационным периодом 100 дней, то эпидемиологическая картина сильно изменится. Вирус сможет мигрировать на большие расстояния, и проводить карантинные и прочие противоэпидемические мероприятия станет намного сложнее.