Новые смертельные вирусы, скрытые инфекции

Вирусолог Виктор Абрамович Зуев, чья книга «Многоликий вирус. Тайны скрытых инфекций» вышла в финал премии «Просветитель»-2012, — о медленных инфекциях, как и почему вирус уничтожает организм хозяина спустя годы.

«Захватив все известные на нашей планете рубежи живого, вирусы должны были "научиться" их удерживать. Вирус не может только убивать. Чтобы выжить и сохраниться как вид, он должен уметь заключать и соблюдать "джентльменское соглашение" с организмом».

— С точки зрения современной вирусологии, что такое вирусы — это жизнь или все-таки не-жизнь?

— Этот вопрос задавался на протяжении многих десятилетий, с тех пор как вирусы были открыты в 1892 году усилиями нашего соотечественника Дмитрия Ивановского. Сейчас вирус считается все-таки живым, это организм. Как ни крутите, вирус имеет способность наследовать свои свойства, имеет способность к изменчивости, имеет способность к штаммовой разновидности (то штамм вируса гриппа со свиным оттенком, то — с птичьим оттенком, уж мы-то с вами это хорошо знаем). Поэтому сейчас уже твердо считается, и никто с этим не спорит, что это существо, а не вещество. У него особый вид размножения, он облигатный паразит. Живет только в клетке — размножается ли он в ней или переживает (а такая ситуация даже чаще складывается), вирус использует только обменные процессы клетки, своего обмена у него нет. Репродукция вируса — процесс довольно сложный. Он останавливает клеточный метаболизм, переключает клетку на свой метаболизм, в котором начинается репликация нуклеиновых кислот в одном участке клетки, биосинтез белковых чехлов вируса — в другом участке, в третьем происходит сборка, и после этого клетка погибает и вирус выходит. Вот как он живет. Сейчас помимо инфекционных агентов вирусной природы открыты инфекционные агенты прионной природы.

— Что это такое?

— Прионный белок находится у нас с вами в организме, и он нам жизненно необходим. Он обеспечивает нам циркадианные ритмы («внутренние часы» организма, циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи. — РР). Причем циркадианные ритмы клетки, ткани, органа и всего организма в целом — за это отвечает один маленький белок, у него молекулярная масса всего 30–35 кДа (для сравнения: молекулярная масса человеческого гемоглобина — 66 кДа, альбумина — 69 кДа. — РР). И оказалось, что от жизненно необходимого в полушаге — смертельно опасное. Ведь у него не меняется первичная структура, аминокислотный состав остается тот же. Даже вторичная структура одна и та же. Меняется только третичная структура: если белок вдруг свернется не так, а вот этак — он становится смертельно опасным. (Выделяют четыре уровня структуры белка. Первичная структура — это последовательность расположения аминокислот в белковой цепи, вторичная образуется при сворачивании цепи аминокислот в спирали или укладывании в плоские «листы». Третичная структура — это взаимное расположение спиралей и «листов», определяющее общую форму всего белка. — РР).

— Вы сказали, что прионы открыли недавно. Почему так получилось, что раньше на них никто внимания не обращал?

— Не обращали внимания на ту патологию, которую они вызывают. Или обращали внимание, но никто не вникал в причины этого заболевания. Что такое прионные болезни? Они есть у человека, есть у животных. У человека это болезнь Крейтцфельдта-Якоба — редкое нейродегенеративное заболевание, которое встречается с частотой один случай на миллион человек в год. (Болезнь Крейтцфельдта-Якоба поначалу проявляется в виде кратких потерь памяти, изменений настроения, потери интереса к происходящему вокруг. Больной постепенно перестает справляться и с текущими делами, связанными с повседневной жизнью. В конечной фазе наблюдаются расстройство зрения, галлюцинации и расстройство речи (особенная медленная речь), затем глобально выраженные когнитивные нарушения и смерть. — РР). У нас в России примерно 140 млн человек. Каждый год у нас должно объявляться 140 человек с этим заболеванием. Эти заболевания имеют место быть, конечно. Но у нас они почему-то не регистрируются.

Прионных заболеваний вообще немало. Есть различные синдромы — синдром Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, например. В 1986 году итальянцы открыли еще одну болезнь — семейную смертельную бессонницу. (Человек начинает страдать от все более тяжелых бессонниц, сопровождающихся паническими атаками, фобиями, позже — галлюцинациями и потерей веса. На последней стадии заболевания человек перестает реагировать на окружающих и в конце концов умирает. Болезнь имеет наследственную природу, выявлено только 40 семей, в которых встречается мутантный ген. В результате мутации в гене нормального прионного белка этот белок превращается в свою изоформу — патогенный прион. Под действием приона другие нормальные белковые молекулы тоже превращаются в прионы. Это приводит к накоплению амилоидных бляшек в таламусе — отделе мозга, отвечающем за сон. — РР). Они обнаружили это заболевание у людей, у которых синтез нормального прионного белка или резко падает, или вообще прекращается, и они погибают.

— Если прионные инфекции так сложно обнаружить, то как они были открыты?

— Интерес к этим заболеваниям возник после открытия медленных инфекций, которое состоялось в 1954 году. В то время исландский исследователь Бьёрн Сигурдсон занимался болезнями овец каракулевых пород, которых из Германии привезли в Исландию. На остров — эпидемиологически это очень показательно. Спустя несколько лет — не дней, не месяцев, а лет — в различных участках, на различных фермах этого острова у овец начались заболевания, носящие массовый характер. Сигурдсон просиживал над микроскопом буквально дни и ночи и никак не мог понять, в чем дело. Потому что болезни были очень разные по симптоматике. В одних случаях это было поражение центральной нервной системы — головного или спинного мозга, в других случаях это была одышка, какая-то необычная атипичная пневмония. Но он был настойчив, во-первых, и, во-вторых, достаточно умен. И он увидел: несмотря на то что болезни все разные, у них есть четыре одинаковых свойства. Какие? Инкубационный период — годы. Это была неслыханная вещь. Второе — медленный характер процесса. Но уж если он начался, то его уже не остановишь. Третье — необычность поражения органов и тканей. Представляете, в головном мозге гибнут нейроны и разрастается соединительная ткань мозга — дырки в голове образуются, о которых мы любим шутить. С чего? И четвертый признак, самый печальный: они все абсолютно смертельны. Ни одно животное, ни один человек с медленной инфекцией не выжил.

Сигурдсон собрал свои наблюдения воедино и прочел лекцию на медицинском факультете Лондонского университета. Она называлась «Наблюдения за тремя медленными инфекциями овец». И что, вы думаете, после его лекции было? Никто бровью не повел. Подумаешь — овцы. Но спустя три года в противоположном уголке земного шара будущий лауреат Нобелевской премии Карлетон Гайдушек опубликовал статью о медленной инфекции у людей. Он открыл заболевание, которое называется «куру» — на папуасском языке это означает дрожание от страха или от холода. Инкубационный период — годы, но если уж болезнь началась, то через полгода-год человек обязательно умирал. Гайдушек показал, что эта болезнь инфекционной природы. Вот это открытие уже всколыхнуло публику. У людей — это уже где-то рядом «снаряды ложатся».

И вот как только обнаружили медленные инфекции у людей, то тут и началось: сразу вспомнили, что в 1933-м году американец Даусон впервые описал смертельное заболевание у детей и подростков, которое неизвестно отчего возникало. Подострый склерозирующий панэнцефалит — такое корявое громоздкое название. Даусон обнаружил в тканях больных так называемые «тельца включений» — скопления вирусных частиц. В 1960-х годах к исследованиям подключились вирусологи, и оказалось, что эти скопления образует вирус кори, он и был возбудителем болезни. Прекрасно знакомый всем вирус вызывал нетипичную, смертельную, медленную форму инфекционного процесса — вот это была сенсация!  

— То есть получается, что «медленным» может быть и «быстрый» вирус?

— Гайдушек, открывший куру, придумал в свое время термин «медленные вирусы». Но сегодня мы знаем: нет ни медленных, ни быстрых вирусов. Просто вирусы могут вызывать разные формы инфекционного процесса: острую (болезнь) и скрытую, которая распространена значительно чаще и шире, чем болезнь. Почему мы с вами так хорошо знаем болезни? Потому что болезни — это больно, это опасно и иногда даже смертельно. Но на самом-то деле вирусы действительно чаще вызывают скрытую форму инфекционного процесса, они с нами сосуществуют, и этот процесс обоюдовыгоден. Вирус — облигатный паразит, и если он будет вызывать только смертельные болезни, то будет рубить сук, на котором сидит. С другой стороны, длительное латентное сохранение вируса в организме, называемое персистенцией, обеспечит невосприимчивость (так называемый нестерильный иммунитет) к заболеванию, вызываемому тем же вирусом. И персистенция эта может длиться годы и годы. У куру, например, инкубационный период до 35 лет! А что такое в данном случае инкубационный период? Это персистенция возбудителя, процесс длительного накопления возбудителя. В одних случаях он короче, в других продолжительнее — от нескольких лет до нескольких десятков лет. Почему он в одном организме идет быстрее, в другом медленнее — это уже, наверное, зависит от особенностей биологической системы.

— Какие человеческие вирусы обладают способностью формировать механизм медленной инфекции?

— К сегодняшнему дню существует уже около 25 описанных медленных вирусных инфекций. Это где-то порядка 15 или 20 вирусов, которые давно были известны, это хорошо знакомые нам наши «домашние» вирусы. Вирус кори, вирус краснухи — они, как мы знаем, вызывают детские болезни. Вирус клещевого энцефалита — казалось бы, он вызывает только очень тяжелое острое заболевание, но нет, не только. (Возможно длительное вирусоносительство, которое может быть различным по своим проявлениям и последствиям: латентная инфекция (вирус интегрирован с клеткой или существует в дефектной форме), персистентная инфекция (вирус репродуцируется, но не вызывает клинических проявлений), хроническая инфекция (вирус репродуцируется и вызывает клинические проявления с рецидивирующим, прогрессирующим или регрессирующим течением), медленная инфекция (вирус репродуцируется после длительного инкубационного периода, вызывает клинические проявления с неуклонным прогрессированием, приводящим к смерти. — РР). Вирус гепатита, вирус бешенства, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Вирус герпеса — он попадает к нам в организм в раннем детстве и укладывается с нами в могилу. Мы вот в свое время открыли медленную гриппозную инфекцию.

— Как это произошло?

— Мышка, выжившая после заражения гриппом, то есть после перенесения легкой формы гриппа, содержит в себе вирус в течение трех месяцев. И вот эти мыши, вирусоносительницы, вдруг начали у нас рожать. А у нас как раз прошли лекции Гайдушека и его фильмы: он снял два фильма — куру у человека и куру у обезьян. Привез к нам в институт и показывал на двух экранах — эффект был ошеломляющий. Так что медленные инфекции у нас висели в воздухе. И я как-то интуитивно сказал тогда сотруднице: сохрани только потомство. Родились мышата. Через три недели мы видим, как некоторые из них начинают отставать в массе тела и росте, по сравнению с остальными — карлики просто. В три месяца все они умерли — как оказалось, от врожденной гриппозной инфекции. У мышей, как у людей, инкубационный период при гриппе от нескольких часов до трех дней, а тут выходит не три дня — три недели.

Если они живут всего два года, три недели в пересчете на наш возраст — это много лет. Затем — медленное протекание процесса. Обычный грипп проходит за неделю, а тут в течение трех месяцев все хуже и хуже. Далее — необычность поражения органов и тканей, где воспаление? У меня работала доктор наук, крупный патанатом, известная в Москве. И вот она посмотрела, что у этих мышей внутри делалось — у них не было воспаления. Не было характерной для вируса гриппа реакции. Вирус гриппа — это что? Слезы, слюни, сопли. Воспаление слизистых оболочек. В горле, в бронхах — неважно, слизистая оболочка воспаляется. Ничего этого не было у мышат, которые получили вирус гриппа в ходе внутриутробного развития. У них был первичный дегенеративный процесс, то есть ткани распадались везде. Нервная ткань — вообще, казалось бы, для вируса гриппа чужеродная ткань. Так вот в головном мозге у них развивалась губкообразная энцефалопатия, как при всех типичных прионных инфекциях. И, наконец, четвертое — они все были смертники. Ни один не выжил. Медленная гриппозная инфекция — за это мы получили диплом на открытие еще в советское время.

— И с человеком такое может произойти?

— Как-то я докладывал о медленной гриппозной инфекции у мышей в Минске, и одна дама вскочила и говорит: «Да у меня такие же дети, как у вас мыши!» Она имела в виду детей с патологией, рожденных у гриппозных мам, которая развивалась либо сразу, либо спустя какое-то время, и нередко такие изменения были несовместимы с жизнью. Это была не просто врач — детский невропатолог, которая работала в институте усовершенствования врачей и обучала детских невропатологов.

Нашими мышами даже детей пугали. У нас работала академик Скавронская, которая однажды одернула свою дочь: «Ты что, забеременела? Сейчас же вспышка гриппа! Ты посмотри, у Зуева какие мыши!»

(В данное время не исключается возможность длительной персистенции вируса гриппа в ЦНС человека по типу медленной инфекции с развитием впоследствии такого патологического состояния, как паркинсонизм. Это изменяет представление о гриппе как только об острой инфекции. Установлено, что в 50% случаев антиген вируса гриппа сохраняется в периферических лимфоидных клетках и в крови до 120–200 и более дней. — РР).

— А почему все медленные инфекции «прописываются» и живут в мозге?

— Когда-то один из американских вирусологов даже опубликовал такую статью с довольно претенциозным названием: «Мозг как мусоросборник вирусов». Это связано, видимо, с тем, что вирусам там удобно. Они ведь тоже не дураки, им надо поддерживать свой род. Видимо, это их пребывание в меньшей степени доставляет нам неудовольствие.

— Они там прячутся от иммунной системы?

— Да, верно. Мозг — иммунологически привилегированный орган, как считалось. Ну, правда, там тоже есть клетки, способные к фагоцитозу (фагоцитоз — это процесс, при котором специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма (фагоциты) захватывают и переваривают твердые частицы. — РР) — это клетки микроглии. Нервные клетки — главные действующие лица — образуют сеть, но они не висят в воздухе, они погружены в соединительную ткань. Соединительная ткань мозга — это понятие собирательное. В нее входят клетки микроглии, олигодендроглии, клетки, способные фагоцитировать, и так далее. И когда они размножаются, процесс называется «глиоз».

Глиоз мы наблюдаем при медленных инфекциях прионной природы, при трансмиссивных энцефалопатиях, при травмах. Гибнут нервные клетки, а когда они гибнут (свято место пусто не бывает), идет заместительная реакция — клетки глии размножаются. Но оказалось, что даже это не совсем так. Клетки глии — не просто свидетели того, что происходит в мозгу, они активные участники всего процесса. И даже при прионных болезнях глия «просыпается» раньше, чем начинают погибать нейроны.

Гайдушек первым заметил: при скрепи и при болезни Крейтцфельдта-Якоба в головном мозге наблюдается картина патологического процесса, очень сходная с тем, что наблюдается при старении у млекопитающих. В 1970 году впервые было показано, что в головном мозге внешне здоровых стареющих мышей наблюдается гибель нейронов и разрастание клеток глии. Потом то же самое обнаружилось у внешне здоровых стареющих собак. Потом — у обезьян. Сами понимаете, сказавши «а», надо сказать и «б»: и у внешне здоровых стареющих людей. То есть у людей, погибших от аварий, от несчастных случаев, которые не проявляли признаков патологии.

Похожие данные публиковали другие специалисты, занимавшиеся прионными болезнями. Но дальше констатации фактов дело не шло. Всех интересовали связи или намеки на связи с другими нервными, точнее сказать, неврологическими, заболеваниями неясной этиологии. Рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона — интересовала связь в эту сторону, а что касается нормальной ситуации, нормального старения, то как-то об этом никто и не думал. А меня это заинтересовало.

— И вам удалось найти связь со старением?

— Когда я увидел, что и там и сям два одинаковых процесса, и когда я стал выяснять, какие вообще показатели старения, то оказалась вообще феноменальная штука: для того чтобы определить биологический возраст, нет одного признака. Их порядка трехсот. И среди них такой смешной — хорошо, что вы сидите, а то упали бы от хохота — время стояния на одной ноге. Можете себе представить такое? Но мы же все разные. У одного к концу жизни розовые щеки, прямо смотреть приятно. Другой, как говорится, полная развалина. Но стареют все, и этим процесс старения уникален. Этот процесс — он абсолютный, он очень надежный. А что такое надежный процесс? Простой. А в организме, если говорить о простоте, не впадая в простоватость, простой — это значит немногоступенчатый.

Есть два кардинальных признака старения. Это гибель нейронов и пролиферация глии. В этом старение схоже с медленной инфекцией. Но болезнь — это одно, а физиологический процесс — это другое. С какой радости вдруг начнут гибнуть нервные клетки у внешне здорового человека? Нервная клетка у нас защищена так, как никакая другая. У нас все клетки нашего организма питаются кровью путем плотного прилегания к кровеносным капиллярам. А нервная клетка не прилегает к мозговому капилляру, между ними есть посредник — звездчатая клетка. Это и есть морфологическое выражение гематоэнцефалического барьера (так называется физиологический барьер между кровеносной и центральной нервной системой. Главная функция гематоэнцефалического барьера — поддержание гомеостаза мозга, защита нервной ткани от токсинов и микроорганизмов, клеточных и гуморальных факторов иммунной системы, которые воспринимают ткань мозга как чужеродную. ГЭБ выполняет функцию высокоселективного фильтра, через который из кровеносного русла в мозг поступают питательные вещества, а в обратном направлении выводятся продукты жизнедеятельности нервной ткани. — РР). Известно, что эта связь очень хрупкая. И если вдруг представить себе, что в замкнутом пространстве, в головном мозге, вдруг появляется много-много новых клеток, то связь нервной клетки (нейрона с мозговым капилляром) может нарушиться. В этом случае неравная клетка оказывается обречена на голодную смерть. Но надо еще найти причину размножения этой глии, не может же все быть просто так. Значит, должен быть какой-то фактор, который эту пролиферацию вызывает. И мы нашли этот фактор.

Я большой сторонник простых аргументов, простых шагов, простых подходов. Простых доказательств. Потому что, когда просят что-то домыслить, а что-то такое допустить, вы начинаете просто путаться в этой системе доказательств. Мы получили взвесь клеток глии, разделили ее на три части, поместили в питательную среду. В первую часть мы ничего не добавили, во вторую добавили экстракт мозга молодых мышей. А в третью группу клеток мы добавили экстракт мозга старых мышей. И оказалось, что там, где мы добавили экстракт молодого мозга, рост числа клеток был такой, как в контроле, то есть ничто, кроме питательной среды, размножаться клеткам не помогает. Их количество даже не удвоилось за две недели. А там, где мы добавили экстракт старого мозга, число клеток учетверилось! Значит, в старом мозге есть то, чего нет в молодом, то, что подталкивает глиальные клетки к размножению. Когда мы исследовали мозговые экстракты мышей разных возрастов, оказалось, что это вещество, вот этот подталкивающий эффект, наблюдается примерно с 10 месяцев. Это конец первой трети средней продолжительности мышиной жизни. У человека этому возрасту соответствует 25 лет. И тогда мы провели опыт искусственного старения. Мы взяли молодых мышей и ввели им экстракт старого мозга. Получили быстрое старение этих мышей, быстрое накопление у них глии и быструю гибель нейронов, причем сокрушительно быструю. Значительно более выраженную, чем у двухлетних мышей.

— И что это оказался за фактор?

— Очень маленький белок весом 10 кДа. Значительно меньше, чем прионный белок. Когда мы обнаружили его у мышей в крови, обратились к исследованию людей. Стали проверять кровь людей разных возрастов, начиная с 10 лет. И оказалось, что фактор начинает накапливаться с 25-летнего возраста. Что такое 25 лет? Это то же самое, что у мышей 10-месячный возраст, то есть конец первой трети средней продолжительности жизни. А почему 25? Очень просто. К 25 годам мы перестаем с вами расти. У нас кончается программа роста и включается программа старения.

— А белок удалось выделить?
 
— Нет пока. Это биохимическая работа, а я вирусолог по происхождению. Мы обращались тогда к биохимикам, и все пугались этого дела почему-то. Мне говорил даже директор одного института, биохимик: «Вы знаете, это невероятно дорого…» У нас первая публикация на эту тему была в 1999 году в «Бюллетене экспериментальной биологии и медицины», затем были публикации в 2000, в 2003 годах, причем они были переведены на английский язык. Год назад американцы опубликовали статью о нейрогенезе, где они смотрели, как в мозгу идет восстановление нервной ткани. То, что нервные клетки не восстанавливаются, — это миф. Восстанавливаются. В течение жизни — в молодом возрасте — в мозговой ткани идет образование нервных клеток из стволовых, но этот процесс с возрастом затухает. И связан он с одним белком… в 10 кДа. Вот они его выделили, он оказался маленьким цитокином-эотаксином. Я им отправил письмо и три своих оттиска на английском языке. Ну, они поблагодарили, конечно. Но хорошо известно, что нас они, как правило, не цитируют или цитируют с большим нежеланием. Плохо относятся к нашим публикациям. Да и у нас, в своем отечестве, то же самое — пока «дядя Смит» не подтвердит, ну никто поверить не может!