Рафаил Нудельман - Неизвестное наше тело. О полезных паразитах, оригами из ДНК и суете вокруг гомеопатии...

Последуем за вирусом внутрь нашего дыхательного тракта. Всякий вирус, попадая внутрь организма, «видит» перед собой множество самых разных клеток. В этом «лесу» он должен найти нужные ему «деревья» — те клетки, в которых он способен размножаться (вирусы, как правило, специализируются не только на организмах определенного вида, но и на тканях определенного типа). Это нелегко, потому что каждая из окружающих вирус клеток покрыта, как шубой, густой порослью защитных молекул сахаро-белков и сахаро-жиров. Жиры образуют оболочку клетки, белки заякорены в ней, а из тех и других торчат вверх, как ворсинки, длинные цепочки сахарных молекул. Вся эта «шуба» называется «гликокаликс». Она не только защищает клетку — она еще и помогает ей соединяться с соседними клетками, образуя ткань, она позволяет этим клеткам общаться друг с другом, а также с иммунными клетками, и, наконец, она наделяет организм способностью отличать свои клетки от инородных «интервентов» вроде того же вируса — поскольку все клетки одного организма имеют уникальный гликокаликс (только у идентичных близнецов он одинаков), то на этом фоне «чужак» немедленно заметен. Так что наш вирус должен поторопиться и побыстрее проникнуть в какую-нибудь клетку, в противном случае против него будут вскоре «приняты меры» — брошены в атаку клетки иммунной системы.

Но как же найти подходящее укрытие?

Вот тут-то на сцене и появляется «тайный помощник». Как выяснили ученые, над «шубой» подходящих вирусу клеток всегда вьется некий опознавательный вымпел, как бы сигнализируя ему: «Сюда!» Этим «вымпелом» является кончик одной специфической сахарной цепочки, входящей в состав гликокаликса. Дело в том, что все сахарные цепочки несут на верхнем конце некие группы атомов, которые химически являются кислотами. На разных клетках эти кончики разные. На тех клетках, в которых только и способен размножаться вирус гриппа, есть сахарные цепочки, так называемые «галактозы», которые кончаются упомянутой выше сиаловой кислотой. Вот она-то и сигнализирует вирусу, в какие клетки он должен проникнуть. Но этим ее роль не исчерпывается. Вслед за этим сиаловая кислота еще и помогает вирусу проникнуть в указанные клетки. Тут-то и начинается их «танго для двоих».

Первое «па» этого танца состоит в том, что молекула Н на оболочке вируса сближается с сиаловой кислотой. Это служит химическим сигналом, в ответ на который клетка в месте соприкосновения образует углубление, этакую полусферу, охватывающую вирус. Следующий пируэт «танца» начинается с того, что в образовавшееся углубление входят из клетки ионы водорода. «Почуяв» их, молекула Н преобразуется: ее белковая часть сворачивается, как пружина, и тем самым подтягивает вирус вплотную к мембране клетки, а затем «склеивает» оболочку вируса с этой мембраной. Следующее «па»: углубление, в котором все это происходит, закрывается снаружи, образуя полную сферу — этакий микроскопический пузырек, внутри которого находится вирус. На последнем этапе ионы водорода входят внутрь вируса и вызывают химическую реакцию, в результате которой вирусная РНК вместе со своими белками освобождается от оболочки, после чего один из белков перерезает «пуповину» — молекулу Н, которая держала оболочку приклеенной к мембране клетки. Оболочка отпадает, и внутри пузырька остается только вирусная РНК с ее белками. Затем пузырек втягивается в клетку, и вирус начинает там свое размножение.

Танец закончен, болезнь началась. Теперь вирус начнет размножаться, и его потомки, выходя из клетки, разрушат ее, а потом вторгнутся в другие такие же клетки и, в свою очередь, разрушат и их тоже. Остается лишь добавить, что при выходе вирусов-потомков из клетки примерно тот же процесс повторится в обратном порядке: новые вирусы выйдут наружу внутри пузырьков, приклеенных к клеточной мембране цепочками тех же галактоз с присоединенными к ним сиаловыми кончиками, с которыми раньше вступала в «танец» молекула Н. Но теперь в танец с ними вступит молекула N, нейраминидаза, причем в «танец» обратный — она разорвет связь сиаловых кислот с новорожденными вирусами и тем самым отделит эти вирусы от клеточной мембраны, что даст им возможность устремиться на поиски новых клеток для своего размножения.

А теперь разъясним, что это за две ипостаси сиаловой кислоты, о которых мы упомянули выше. Как уже говорилось, сиаловая кислота вьется, как вымпел, на конце молекулы галактозы, и вот исследования показали, что она способна прикрепляться к этой галактозе двумя способами, которые химики условно обозначают «альфа 2–3» и «альфа 2–6». И те же исследования показали, что с каждым из этих «посадочных мест» — они называются «рецепторы» — связывается свой вид вирусов: рецептор «альфа 2–3» имеет вид, который соответствует молекулам хем-агглютинина и нейраминидазы на оболочке вируса птичьего гриппа (H5N1), тогда как рецептор «альфа 2–6» соответствует вирусу человеческого гриппа (H1N1). А поскольку к клетках дыхательного тракта человека представлены и те, и другие «альфы», то становится понятно, почему вирус птичьего гриппа может заражать не только птиц, но и людей. Во всем виновата сиаловая кислота с двумя ее вариантами соединения с галактозой.

Однако загадки нашего гриппа на этом не кончаются. Хотя оба вируса проникают в организм одним и тем же путем, с помощью сиаловой кислоты, но тяжесть заболеваний при этом оказывается разной: птичий грипп более суров и вызывает больше смертных случаев. В чем же дело? В 2006 году эту загадку атаковали сразу две группы исследователей, и в результате выяснилось, что рецепторы «альфа 2–3» и «альфа 2–6» находятся в разных местах дыхательного тракта. «Вымпел» «альфа 2–6» развевается преимущественно над клетками носоглотки и бронхов; глубже, в самих легких, таких клеток становится все меньше (хотя они есть и там). Напротив, «вымпелов» «альфа 2–3», приманивающих вирус птичьего гриппа, особенно много именно внутри легких, в тех альвеолярных клетках, где, собственно, и происходит газообмен. Эти клетки секретируют особый белок, который не дает легким «спадать», и возможно, что этот же белок помогает вирусу размножаться. А поскольку эти клетки находятся в основном внутри легких, то последствия их разрушения вирусом оказываются более тяжелыми. Как бы то ни было, но при вскрытии умерших от гриппа больных вирусы птичьего гриппа обнаруживаются именно в разрушенных альвеолярных клетках.

Любопытно, что у самих птиц рецептор «альфа 2–3» находится в основном на клетках кишечника — и не случайно грипп у птиц чаще всего протекает как кишечное заболевание. И это, кстати (или некстати?) сразу напоминает нам о вирусе свиного гриппа, с которого мы начали эту заметку, — а что с ним? Каковы его особенности? И почему он тоже проникает в клетки нашего дыхательного тракта?