Выжить в пандемию - Майкл Грегер

А теперь представьте сценарий безумного ученого. Десятки тысяч кур забиты в грязный птичник размером с футбольное поле и живут клюв к клюву в собственных отходах. В воздухе стоит спертая влажная фекальная пыль с аммиаком, которая раздражает дыхательные пути птиц, еще больше повышая восприимчивость кур, которые уже и так ослаблены от стресса в заключении. Поскольку птицы уже стоят в собственных экскрементах, вирусу даже не нужно развивать способность передаваться воздушнокапельным путем через носовые или дыхательные выделения. Он может выделяться с калом, а затем тысячи других птиц, находящихся в сарае, будут вдыхать или глотать его, что позволяет вирусу быстро и многократно циркулировать. При таком большом количестве птиц, в которых вирус может найти убежище для мутаций, низковирулентные штаммы могут иногда превращаться в смертельные. Решающую роль может также играть доза вируса, передаваемого от одной птицы к другой.

Эрл Браун специализируется на эволюции гриппа. Он исследует то, как вирус приобретает вирулентность и адаптируется к новым видам. В знаковом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, он показал, что «группа из 11 мутаций может преобразовать авирулентный вирус в вирулентный вариант, который убивает при минимальной дозе». Вместо изучения вирусов водоплавающих птиц на цыплятах он изучал вирусы человека у такого же неестественного носителя – мышей. Их можно экспериментально заразить штаммами человеческого гриппа, но при этом мыши не заболевают. Вирус приспособлен к захвату и уничтожению клеток человека, а не клеток мыши.

Как правило, человеческие вирусы настолько плохо размножаются у мышей, что их иммунная система уничтожает вирус еще до того, как он сможет вызвать хотя бы насморк. Но если вы капнете человеческий вирус непосредственно в ноздри мыши, а затем измельчите ее легкие и капнете инфицированную вирусом легочную ткань в нос другой мыши, а потом повторите цикл всего двенадцать раз, вирус, несмотря на то что все начиналось совершенно безобидно, начнет вызывать у мышей смертельную пневмонию.1766

Исследователи обнаружили, что основной причиной увеличения вирулентности может быть размер инфекционной дозы, которая передается от одного животного к другому. Скорее всего, среди массы вирусных мутантов, находящихся в легких каждой инфицированной мыши, немногие способны к «интенсивной эксплуатации носителя»,1767 но если эти мутанты не смогут попасть в другую мышь, то будут уничтожены вместе с остальными. Таким образом, даже если зараженная мышь утерла бы нос другой мыши и перенесла небольшое количество инфекции, мало вероятно, что несколько вирулентных мутантов попадут в следующую мышь. Ввиду особенностей характера распространения гриппа большинство мутантов могут оставаться относительно неэффективными, поэтому небольшая перенесенная доза может фактически привести к потере активности вируса.1768 Таким образом, важно не только количество животных, между которыми переносятся дозы вируса, но и сам размер дозы. Чем больше вирусов будет передано или перенесено от одного животного к другому, тем больший выбор будет у естественного отбора.

Профессор Браун сравнил эту ситуацию с попыткой выиграть в лотерею. Если вы покупаете несколько билетов за раз, шанс сорвать джекпот невелик. А если вы купили все билеты? Эволюция гипервирулентности, наблюдаемая у таких вирусов, как H5N1, может потребовать огромной концентрации вируса, наблюдаемой только в уникальных обстоятельствах – при искусственной инокуляции в лаборатории, или заражении животных, содержащихся в собственных отходах, где огромные дозы передаются через тысячи носителей (то, что Браун называет «сутью» развития максимальной вирусной вирулентности).1769 Высокопатогенные вирусы птичьего гриппа – это прежде всего продукты промышленного сельского хозяйства.1770

Сценарий безумного ученого в виде интенсивного птицеводства был воспроизведен во всем мире. Превращения безвредных вирусов в смертельных монстров были зарегистрированы во время вспышек в Пенсильвании в 1980-х годах; Мексике1771, Австралии, Пакистане1772 и Италии в 1990-х годах; в Чили, Нидерландах и Канаде с 2002 года.1773 Некоторые фермы, где происходили подобные трансформации, были огромными: например, ферма, насчитывающая шестьсот тысяч бройлеров во время чилийской вспышки, 1774 и семьсот тысяч кур-несушек на ферме в Пакистане.1775 Эти вспышки в совокупности привели к гибели миллионов цыплят. Но являются ли высокопатогенные вирусы птичьего гриппа более опасными для человека? Центр профилактики и контроля заболеваний США считает, что, вероятно, так и есть.1776

Адаптация к наземным птицам связана с такими изменениями вируса, которые могут представлять повышенный риск для человека.1777 Любая 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 человека1778 через видовой барьер и представлять большую угрозу.1779 Но чтобы вызвать пандемию среди людей, вирус должен образовывать прочные связи с рецепторами человека.1780 Вот 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.1781 К 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.1783 Михаил 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