Факультет

Студентам

Посетителям

Вирусы и рак. У микробов тоже есть враги

Мы уже знаем, что мир микроорганизмов обширен и разнообразен. Помимо обычных форм микробов существует огромное количество невидимых в обычные оптические микроскопы — своеобразные, очень мелкие неклеточные образования: это вирусы. Два царства природы — растений и животных — относительно мирно сосуществуют друг с другом, а вот в третьем, невидимом царстве микробов, есть очень мелкие агрессивные и коварные вирусы, которые не любят жить в мире ни друг с другом, ни с окружающими.

Вирусы приносят в основном вред и очень редко пользу — «через вред». Они — возбудители важнейших болезней человека, животных и растений. Вирусы представляют собой простейшую форму жизни, а потому служат основной моделью для исследований по молекулярной биологии и генетике. Существование вирусов в значительной мере помогает современной биологической науке раскрыть сущность жизни.

Если попытаться собрать коллекцию из всех известных вирусов (а их более 300 000), то она свободно поместилась бы в коробочке размером с маковое зернышко.

Задолго до открытия мира микробов «вирусами» называли любой болезнетворный агент — это латинское слово означало «яд», «отрава», позднее вирусами стали называть особую группу возбудителей, открытых русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 г.

Тысячелетиями вирусы вызывали опустошительные эпидемии, принося людям смерть и разорения. Оспа, бешенство, корь, грипп, ящур, гепатит, паротит (свинка) — более 500 разных вирусных инфекций, число которых все возрастает. Вирусы также вызывают массовую гибель растений, что приносит огромный ущерб сельскому хозяйству. Интересны они и тем, что поражают не только человека, животных, растения, но и вызывают гибель микробов — у микробов есть свои вирусы. Вирусы многолики в природе, возможно, мы не знаем еще многих из них…

Как же впервые были открыты эти необычайные формы жизни?

Д. И. Ивановский — ботаник, выпускник Петербургского университета, в течение многих лет изучая мозаичную болезнь табака (появление белых пятен на листьях), установил, что сок всех частей больного растения, профильтрованный через специальный фильтр, задерживающий микробов, будучи привит к здоровому растению, вызывает заболевание. Следовательно, открытый возбудитель мозаичной болезни табака оказался по своим размерам меньше всех известных микробов, поэтому он и не видим в световые микроскопы. В клетках пораженных листьев табака под микроскопом ученый обнаружил и описал образования, напоминающие кристаллы, и указал, что эти включения имеют связь с развитием возбудителя. Работы Д. И. Ивановского имеют мировую известность и по праву поставлены в один ряд с открытиями Л. Пастера, Р. Коха, И. И. Мечникова. Простота и достоверность опытов Д. И. Ивановского, четкость сделанных им выводов поистине удивляют нас до сих пор.

Скоро стали появляться исследования по фильтруемости возбудителей различных заболеваний; в 1898 г. — ящура, 1899 г. — чумы рогатого скота, 1900 — желтой лихорадки, 1902 — оспы птиц и овец, в 1908 г. — оспы, трахомы, полиомиелита. Тайна, царящая над вирусами, стала постепенно проясняться. Среди «охотников за микробами» выделилась особая группа исследователей-вирусологов, посвятивших себя изучению этих новых «врагов жизни». В настоящее время имеются хорошо оснащенные научно-исследовательские институты, клиники и лаборатории по обнаружению и изучению вирусов и методов борьбы с заболеваниями, вызываемыми ими.

О природе вирусов было много предположений, споров, что же они собой представляют: то ли это просто устроенные существа, то ли лишь очень сложно устроенное вещество (химическое соединение)? Дело в том, что вирусы имеют двойственную природу — по строению это вещество, а по своим проявлениям — существо. Известный французский вирусолог Андрэ Львов дал им такое короткое определение: вирусы — это вирусы, он рассматривал их как строго внутриклеточные, потенциально патогенные агенты, обладающие инфекционной фазой, содержащие лишь один тип нуклеиновой кислоты, репродуцирующиеся в форме генетического материала, неспособные к росту и делению.

Вирусы представляют собой биологические структуры, не имеющие клеточного строения, они находятся как бы на грани между живыми существами и мертвой материей. Огромна роль вирусов при выявлении сущности жизни; поскольку они размножаются только в живых клетках, потомки человечества с помощью вирусов смогут отличать живое от неживого при изучении жизни на других отдаленных планетах.

Впервые приоткрыл тайну строения вирусов американский ученый У. Стэнли. Он в 1935 г. получил в виде игольчатых кристаллов вирус табачной мозаики и установил, что простые вирусы состоят из белков и нуклеиновых кислот. За свое открытие он был удостоен Нобелевской премии.

Вирусы, несмотря на то, что не имеют структуры клетки, по своему строению не так просты, как казалось раньше. Нуклеиновая кислота является генетическим аппаратом вирусов, где заложена наследственная информация. Она представлена всеми возможными формами нуклеиновых кислот: одно- и двухнитчатой РНК» одно- и двухнитчатой ДНК, причем последняя может быть линейной или циркулярной. Такого разнообразия не знают другие формы жизни — растения или животные.

Другой основной биополимер, из которого построены вирусы, — белки, состоящие из аминокислот. Следовательно, инфекционная частица вируса представляет собой молекулярный комплекс белка и нуклеиновой кислоты. Для каждого вируса специфичен определенный тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК, либо РНК. На основании содержания ДНК или РНК построена и классификация вирусов. Так, вирусы, поражающие насекомых и растения, содержат РНК, а также вирус гриппа, полиомиелита, а ДНК — вирусы натуральной и ветряной оспы. По своей форме и размерам вирусы резко отличаются друг от друга. Применение электронного микроскопа и метода ультрацентрифугирования позволило установить величину вирусов. Существуют крупные вирусы, по размерам приближающиеся к бактериям (осповакцины — 200—350 нм, вирус бешенства — 100—150 нм). Средние размеры — у вируса гриппа, саркомы кур и др. Самые мелкие — вирусы ящура, полиомиелита и других, их размеры не превышают 10—12 нм. Вирусы имеют самую разнообразную форму и структуру. Различают круглую, палочко-, ните- и кубовидную, сперматозоидную и т. д. Форму многогранника имеет вирус ящура, полиомиелита, форму палочки или нитей — вирусы табачной мозаики и многих других болезней растений.

Вирусы — паразиты, они способны к размножению лишь внутри восприимчивой живой клетки растений, человека, животных и микробов.

Удивительной «любовью» обладают вирусы к строго определенным тканям и органам. Так, вирус гриппа «имеет привязанность» к легочной ткани; возбудители полиомиелита и энцефалита — к нервной системе. Вирус натуральной оспы поражает кожу и слизистые. Если вирусы попадают в окружающую среду, то сохраняются в виде инертной инфекционной частицы — вибриона — и, только проникая в живой организм, вновь становятся деятельными, способными вызывать заболевания.

В большинстве случаев источники заражения вирусами — выделения из носоглотки, бронхов, кишечника, передающиеся здоровым людям через воздух, загрязненные руки, воду, пищевые продукты. Иногда вирусы попадают в организм человека или животных через укусы зараженных комаров, клещей или москитов. В природе вирусы растений от одного растения другому передаются с помощью переносчиков-насекомых, которые вводят частицы вируса через клеточные стенки растений. Проникая в них, вирусы активно размножаются в различных частях растения, нарушают нормальные обменные процессы, сокращают срок его жизни, замедляют рост, снижают урожай, ухудшают качество сельскохозяйственной продукции.

На сегодняшний день описаны сотни вирусов, поражающих растения, и список этот все возрастает. Одни вирусы вызывают нарушение равномерной окраски листьев (мозаика), другие замедляют и нарушают рост растений, приводят к скручиванию листьев, обесцвечивают их (желтуха). К наиболее вредоносным мозаикам относят морщинистую мозаику картофеля, мозаику свеклы, табака и стрик томата. Из желтух наибольший ущерб приносят вирусы желтухи свеклы, закукливания злаков, скручивания листьев картофеля. Вирусы растений резко (на 27—70%) снижают мировой урожай сельскохозяйственных культур. Один из эффективных методов борьбы — получение устойчивых к вирусам, а также безвирусных растений.

Огромным достижением вирусологов стала возможность выращивать вирусы в куриных эмбрионах, а затем в пробирке методом культуры ткани. Если взять яйцо с семидневным зародышем и стерильно шприцем ввести смыв со слизистой носа больного гриппом человека, то вирус гриппа будет усиленно размножаться в развивающемся курином зародыше. Большинство вирусов такая пища вполне устраивает, и они накапливаются до значительных количеств (около 1 млрд. частиц в 1 см3). Это действительно фантастическая цифра, если учесть, что каждая частица этого миллиарда может вызвать заболевание. Впервые сотрудники лаборатории вирусов Калифорнийского университета вырастили вирус полиомиелита на культуре ткани из почек обезьяны: ткани культивировались на питательной жидкости, а в их клетках жили и размножались частицы вируса полиомиелита.

К настоящему времени вирусологи открыли уже несколько сотен вирусов, из которых 20 получены в абсолютно чистом виде и 30 — в относительно чистом. Хорошо изучен вирус табачной мозаики ВТМ, вся молекула его приблизительно состоит из 5 250 000 атомов, они распределены между 6500 нуклеотидами в молекуле РНК и 2200 субъединицами белков, каждая из которых содержит 158 кислотных остатков. И несмотря на такую сложность состава и структуры, он имеет длину, равную всего лишь 3/10000, а ширину — 18/1000000 мм.

Вирусология сегодня использует идеи и методы биохимии, генетики, молекулярной биологии и биофизики.

Вирусы поражают микробов: почти каждый известный в настоящее время вид бактерий является хозяином одного или нескольких вирусов. Вирусы бактерий носят название бактериофагов, что означает «пожиратели бактерий».

Гибель сибиреязвенной бактерии от фагов впервые наблюдал Н. Ф. Гамалея еще в 1898 г., но объяснить это явление он не мог. Очень хорошо изучены бактериофаги кишечной палочки, так называемые Т-фаги. Бактериофаги имеют определенную форму, состоящую из хвостового отростка. В головке фага находится нуклеиновая кислота ДНК или РНК. Большинство фагов включает двухнитчатую ДНК, но наряду с ним существуют фаги с однонитчатой ДНК.

Интересно наблюдать, как бактериофаги проникают в микробную клетку, размножаются в ней и в больших количествах как бы нафаршировывают своими частицами, в результате микробная клетка лопается и погибает, а молодые фаги выходят наружу. Вместо микробов остаются фаги. Бактериофаги, встречаясь с бактериями, приводили к исчезновению палочки чумы, брюшного тифа, дизентерии, вибрионов холеры. Эти бактерии «таяли» на глазах после встречи с вирусами.

Вскоре фаги стали применять для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но вслед за успехами последовали неудачи, поскольку активность фагов в пробирке была значительно больше, чем в организме человека; помимо этого обнаружилось, что микробы стали быстро «привыкать» к фагам и становились нечувствительными к их действию. В настоящее время фаги как лекарство почти не используются, но их применяют для распознавания бактерий — они очень точно находят «своих бактерии» и быстро растворяют их. Фаги стали первой группой вирусов, «прирученных» человеком, они играют большую роль в изучении тонких механизмов передачи генетического материала от одной бактерии к другой, а также в выяснении многих теоретических вопросов развивающейся науки — генной инженерии.

Прежде всего бактериофаг прикрепляется своим отростком к оболочке микробной клетки, затем отросток сокращается, и бактериофаг впрыскивает (наподобие инъекции шприца) свою ДНК из головки в протоплазму бактерий. И вот наступает явление, когда ДНК фага начинает «строить» свои новые фаги, постепенно заполняя всю протоплазму. Последняя раздувается и лопается, микробная клетка растворяется, и из нее выходит масса молодых бактериофагов. Бактериофаги могут и не растворять, а находиться в клетке и при подходящих условиях вызвать ее гибель.

Особенность фагов в том, что они растворяют только определенные бактерии, т. е. обладают специфичностью. Изучение бактериофагов помогает решать вопросы генетики, и в частности явления передачи наследственных свойств.

Бактериофаги приносят большой урон микробиологической промышленности, так как приводят к гибели микробов, являющихся основными «рабочими кадрами» в промышленном получении антибиотиков, белков, витаминов и т. д. Наличие бактериофагов на молочном заводе приводит к порче продукции, так как они растворяют молочнокислые бактерии, которые и создают нам большое разнообразие молочнокислых изделий: творог, сыр, кефир и др.

Наследственный аппарат всех живых организмов — ДНК. Что же она собою представляет и каково ее строение? Американец Дж. Уотсон и англичанин Ф. Крик построили модель и наглядно изобразили структуру ДНК в виде двойной спирали. За новаторство они были удостоены в 1962 г. Нобелевской премии по медицине и: физиологии. ДНК — это длинная макромолекула, основными структурными элементами которой являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид построен из трех структурных элементов: азотистого основания, углевода и фосфорной кислоты. Углевод, который в ДНК называется дезоксирибозой, и фосфорная кислота во всех нуклеотидах одинаковы, азотистых оснований четыре: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц).

РНК отличается от ДНК тем, что обычно не является двойной цепью и вместо сахара дезоксирибозы содержит рибозу, а вместо тимина — урацил.

Есть данные, что ДНК — носитель генетической информации. Это было показано на искусственно синтезированной ДНК. Гигантская молекула ДНК, замкнутая в кольцо, есть не что иное, как хромосома. Она состоит из генов, которые располагаются линейно вдоль хромосомы. У некоторых бактерий, например, кишечной палочки, точно выяснено место расположения генов. Такая схема называется картой.

В процессе размножения происходят удивительные превращения. Каждая хромосома делится вдоль на две части, и обе части попадают в ядра двух новых (дочерних) клеток. Таким образом, обе клетки получают поровну генетический материал, количество которого в материнской клетке перед делением удвоилось. Это было подтверждено экспериментально путем использования меченной радиоактивным тритием ДНК кишечной палочки.

Очень важным событием было открытие, согласно которому ДНК управляет синтезом белков не непосредственно, а роль посредника выполняет особая молекула РНК, образующаяся при раскручивании двойной спирали молекулы ДНК. Сотрудники Пастеровского института А. Львов, Ф. Жакоб и Ж. Моно получили в 1965 г. Нобелевскую премию по медицине и физиологии за эти исследования.

В 1968 г. были удостоены Нобелевской премии американский биохимик М. Ниренберг, индийский исследователь X. Корана за экспериментальное подтверждение правильности представлений Дж. Уотсона и Ф. Крика (о триплетах нуклеотидов в ДНК) и Ф. Жакоба и Ж. Моно об управляемом синтезе РНК. В 1970 г. X. Коране удалось получить ген в пробирке.

Генетика развивается небывалыми темпами. Генная инженерия — это не миф, а реальность, человек оперирует генами. В настоящее время понятие «генная инженерия» стало входить в научный обиход. Ввести ген в клетку и, следовательно, наделить ее новыми, необычайными свойствами — задача сложная и увлекательная. В конечном счете речь идет об управлении наследственностью или активном вмешательстве в «святая святых» природы. Разгадка закономерностей размножения вирусов и легла в основу ряда положений генной инженерии. Сейчас разрабатываются вопросы лечения заболеваний, обусловленных дефектом генов, управляющих определенными функциями. Если болезнь клеток связана с тем, что отсутствует определенный ген в генетическом аппарате клетки, то нужные для такой «пересадки» гены будут предварительно выделены или специально синтезированы.

Открываются почти фантастические, но вполне выполнимые перспективы: лечение тяжелых наследственных заболеваний; преодоление тканевой несовместимости, ограничивающей пересадку органов; получение высокопродуктивных пород скота, сельскохозяйственных культур и другие важные биологические проблемы.

Академик А. Баев выдвинул задачи, которые стоят перед генной инженерией: выделение гена из природного материала; синтез его в лаборатории (в пробирке); модификация с целью придать ему нужную структуру; размножение гена и, наконец, присоединение его к генетическому материалу клеточного ядра, т. е. ген становится составной частью клетки.

Многие проблемы генной инженерии успешно решаются с помощью вирусов (выделение гена и присоединение его к ядерному аппарату клетки).

Бактериофаги проделывают это, имея шприцевый механизм, а вирусы животных используют способность клеток «заглатывать» и переваривать инородные частицы. Несмотря на свои весьма малые размеры и сравнительно простое строение, вирусы великолепно переносят полезную и вредную информацию.

Интерес к вирусам особенно возрос в последнее десятилетие в связи с тем, что они являются причиной некоторых злокачественных заболеваний. Опухолями и новообразованиями называются ткани, ненормально развивающиеся в результате безграничного деления клеток. Некоторые из них доброкачественные (бородавки — они ограничены и не причиняют вреда); другие оказываются злокачественными, так как в том органе, в котором они возникли, наступает повреждение функции, и организм гибнет. Злокачественные опухоли называют раком, потому что они склонны распространяться на другие органы и ткани, наподобие передвижения рака.

В начале 70-х годов вирусология вплотную подошла к открытию вирусов рака и других злокачественных заболеваний человека.

Еще в 1936 г. Дж. Биттнер показал, что рак молочных желез у мышей вызывается вирусом, который передается потомству с молоком матери. Опухолевидные вирусы обнаружены среди ДНК-содержащих вирусов — аденовирусов, герпесвирусов и др. Из РНК-содержащих вирусов вызывать опухоли способна лишь ограниченная группа — вирусы лейкемии, лимфомы и саркомы мышей, кошек и кур, а также вирус рака молочных желез мышей.

Интересные результаты в 1971 г. получил С. Спигелмен, обнаруживший особый фермент, присутствующий в раковых клетках, вызываемых вирусами. Он был найден и в белых кровяных тельцах больных белокровием (раком крови). Эти работы доказали возможность при обнаружении фермента диагностировать лейкоз и следить за процессом его развития.

Сотрудники Института экспериментальной патологии и медицины Академии медицинских наук СССР под руководством академика Б. А. Лапина показали, что у двух видов обезьян вирус лейкоза человека может вызвать сходное заболевание — это позволяет изучить болезнетворный процесс с самых ранних его этапов, когда организм кажется вполне здоровым, и разработать лечение. Известный советский вирусолог Л. А. Зильбер писал, что каким бы путем опухолевидный вирус ни проник в организм человека, долгое время он ничем не проявляет своего присутствия. И в этом пет ничего удивительного. Он мало болезнетворен. Ему нужны особые условия, чтобы проявить болезнетворность, и пока этих условий нет, вирус вполне безобиден. Исследования, касающиеся природы рака, еще далеки от завершения, но есть все предпосылки утверждать, что в скором будущем медицина получит новое действенное оружие для борьбы со злокачественными заболеваниями.

На сегодняшний день подавляющее число инфекционных заболеваний приходится на долю вирусных инфекций (корь — 23%). Три из девяти инфекций, подлежащих международному надзору, — вирусные: желтая лихорадка, грипп, полиомиелит. Описание особенностей вирусных болезней заняло бы целую книгу.

Корь известна с глубокой древности. Эта инфекция свойственна только человеку.

Восприимчивость к кори почти абсолютная — 95%. До недавнего прошлого во всем мире ежегодно от кори погибало 2 млн. детей. Очень часто болезнь протекает с явлениями тяжелого отравления организма, длительной высокой температурой, поражениями дыхательных путей, обильной и характерной сыпью на всем теле. Заболевание может поражать не только детей, но и взрослых. Вирусная природа кори установлена в 1911 г., но выделить вирус кори удалось лишь в 1954 г. методом культуры ткани. В нашей стране разработана и внедрена в практику живая вакцина (ЭШЧ), состоящая из ослабленного вируса кори. Массовая иммунизация детей дала снижение заболеваемости корью на 87%.

Полиомиелит, или «детский паралич», — вирусное заболевание, при котором поражается серое вещество центральной нервной системы. Возбудитель — мелкий вирус, содержащий РНК. Его выделили в 1909 г. методом заражения обезьян растертым мозгом умершего от полиомиелита ребенка. В 1959 г. вирус удалось получить в очищенном виде и концентрированном препарате.

Заболевание полиомиелитом не раз заставляло сжиматься от тревоги и отчаяния сердца многих и многих матерей и отцов. Известно оно очень давно. Характерные изменения костей были найдены при раскопках в Гренландии на скелетах, относящихся к 500—600 г. до п. э. Примерно тогда же, в IV в. до н. э., Гиппократ описал вспышку полиомиелита на острове Фарос. Распространяется он по типу кишечных инфекций: через грязные руки, при снижении санитарного уровня жизни населения. Вирус попадает в ротовую полость и далее в кишечник.

С 1955 по 1959 г. сложилась серьезная обстановка по заболеваемости полиомиелитом в нашей стране. Советскими вирусологами А. А. Смородинцевым и М. П. Чумаковым в начале 1959 г. было налажено серийное производство пероральной живой полиомиелитной вакцины и организована массовая иммунизация населения. Эта профилактика способствовала снижению заболеваемости более чем в 33 раза. В Москве на советско-американском совещании в 1960 г. по вопросам борьбы с полиомиелитом известный американский вирусолог А. Сэбин заявил, что хотел бы отдать особую дань восхищения профессорам М. П. Чумакову и А. А. Смородинцеву и всем сотрудникам в СССР за их необычайный и великолепный вклад в знания о действии живой вакцины против полиомиелита. В результате мероприятий, проведенных в 1960—1964 гг., полиомиелит практически был сведен до единичных случаев.

Бешенство (рабиес) — острое инфекционное заболевание, протекающее чрезвычайно мучительно для человека и до недавнего времени обычно заканчивавшееся смертью. Болезнь эта распространена по всему земному шару и известна с древнейших времен. Возбудитель — вирус, содержащий РНК. При размножении его в клетках мозга образуются особые специфические включения, носящие название телец Бабеш—Эрнста, размером от 0,25 до 25 мкм. Присутствие в нервных клетках мозга больных животных-этих включений — бесспорное доказательство заболевания бешенством. Впервые эффективная вакцина против бешенства была предложена Л. Пастером задолго до того, как было выяснено, что это заболевание вызывается вирусной этиологией. В 1885 г. была сделана первая в мире прививка против бешенства мальчику Жозефу Мейстеру, сильно укушенному бешеной собакой. Мальчик был спасен, через полтора года уже 2500 человек были обязаны вакцинации жизнью. Антирабическая вакцина представляла собой мозг, содержащий ослабленный вирус, который не вызывал заболевания у собак, но одновременно создавал полную невосприимчивость к прививке вирулентного, так называемого «уличного» вируса бешенства. В наше время Пастеровские станции ведут наблюдение за бешенством у диких и домашних животных, принимают меры к предупреждению заболевания у людей. В России Пастеровская станция (вторая в мире) организовалась спустя 7 месяцев после открытия станции в Париже (в июне 1886 г.). Она была создана в Одессе под руководством И. И. Мечникова и Н. Ф. Гамелей. Борьба с бешенством — сложная проблема, так как «уличный» вирус бешенства сохраняется среди диких хищников, обнаружен он у летучих мышей, не болеющих бешенством, но являющихся резервуаром этой инфекции.

Эпидемический (инфекционный) гепатит, или болезнь Боткина, — вирусное, инфекционное заболевание, протекающее с преимущественным поражением печени и сопровождающееся желтушным окрашиванием кожи и слизистых оболочек.

Вирус инфекционного гепатита обладает высокой устойчивостью, годами сохраняется в высушенном материале при комнатной температуре, выдерживает 30-минутное кипячение и кратковременную обработку обычными дезинфицирующими средствами. Длительное время сохраняется в воде и выделениях больного. Размножается только в организме человека — это обязательный его паразит. Эпидемический гепатит может передаваться как кишечная инфекция или как сывороточный гепатит при переливании крови, инъекциях. По числу вызываемых смертей на сегодняшний день гепатит вышел на одно из первых мест среди инфекционных заболеваний.

В 1976 г. Нобелевская премия по медицине была присуждена американскому биохимику Барри Бламбергу за очень важное открытие, касающееся ранней диагностики вирусного гепатита. Ученый обнаружил особый антиген в крови у людей, которым много раз переливали донорскую кровь. Нахождение этого антигена (австралийского) свидетельствовало о наличии в организме таких людей вируса гепатита. Они не все болеют гепатитом, но в их организме накапливается вирус, и они представляют опасность как вирусоносители. Они не могут быть донорами, поскольку кровь содержит вирус и непригодна для переливания. Вирус гепатита очень коварен — обычное кипячение шприцев и игл не убивает его. Открытие Б. Бламберга дало возможность выявить носителей вирусов, а также ставить ранний диагноз заболевания.

Вирусы, которые передаются человеку и животным при укусе кровососущими насекомыми — комарами, клещами, москитами, носят название арбовирусов. Это возбудители желтой лихорадки, японского энцефалита, лихорадки Сан-Луи, западного энцефаломиелита лошадей, весенне-летнего клещевого энцефалита, геморрагической лихорадки и др. Некоторые арбовирусы носят название по месту выделения, другие — по симптомам болезни. Например, в Африке распространен вирус чикунгунья (болезнь, сгибающая суставы). Из-за сильных болей в суставах заболевший лежит с согнутыми конечностями.

В любом районе земного шара обитают арбовирусы, но каждый хозяйничает на своей территории. Перемещаясь с насекомыми, они могут расширять свои владения. Большую роль в распространении арбовирусов играют перелетные птицы. При освоении новых районов, в поисках полезных ископаемых люди могут столкнуться с возможностью инфицирования арбовирусами, а потому в эти места прежде всего отправляются вирусологи, чтобы обезопасить труд человека. Каждая такая разведка — встреча с неизвестным. За последние 10 лет открыто более 2/3 арбовирусов из 300 известных сейчас представителей самой многочисленной группы вирусов, поражающих человека.

Желтая лихорадка — это острое инфекционное заболевание вирусной природы, поражает в основном внутренние органы, сопровождается своеобразной лихорадкой, желтухой и признаками отравления. Сотни лет желтая лихорадка наводила ужас на колонистов Нового Света и миссионеров Африки. Эту болезнь прозвали «могилой белого человека». С 1793 по 1900 г. лихорадка поразила не менее 500 тыс. человек. За 47 лет только в Гаване болезнь унесла 36 тыс. жителей. В результате проникновения желтой лихорадки в некоторые районы там заболевало и погибало так много людей, что жизнь на время замирала. Кубинский врач Карлос Филлей в 1881 г. открыл комара — переносчика желтой лихорадки от больного человека к здоровому — и разработал предупредительные меры по борьбе с ней. Вирусная этиология заболевания была установлена в 1901 г. в Америке. Крупные очаги желтой лихорадки ликвидированы, но мелкие очаги заболевания существуют и по сей день, особенно в центральных районах Южной Америки, есть она и в Африке. Со времен открытия желтой лихорадки группа арбовирусов быстро расширялась. В 1924 г. в Токио заболели японским энцефалитом 6000 человек, из них 3800 погибли, но только в 1934—1935 гг. вирус был выделен.

Вирус японского энцефалита, поражающий центральную нервную систему, распространен преимущественно в Японии, но встречается и в Приморском крае. В профилактических целях в очагах инфекции населению прививают вакцину, приготовленную из мозга мышей, зараженных вирусом японского энцефалита. Первая вакцина была создана в 1941 г. советскими вирусологами А. А. Смородинцевым и Е. И. Левкович.

В необжитых таежных районах нашей страны в 30-е годы был выделен наиболее опасный возбудитель — вирус весенне-летнего клещевого энцефалита. Это были годы первых пятилеток, когда освоение новых земель велось с таким размахом, какого не знала история. Заболеваемость клещевым энцефалитом, смертность, в отдельных очагах достигающая 25%, очень мешала проведению важнейших государственных работ по освоению тайги. Комплексная экспедиция, которую возглавляли крупнейший советский вирусолог Л. А. Зильбер и паразитолог Е. Н. Павловский, в короткий срок (2 года) установила вирусную природу нового заболевания и определила роль клещей как переносчиков инфекции.

Первая вакцина против весенне-летнего клещевого энцефалита была создана в 1938—1939 гг. под руководством А. А. Смородинцева и Е. И. Левкович. Сначала исследователи испробовали ее на себе и только после этого организовали прививки в очагах заболевания. Вакцина готовилась из мозга белых мышей, зараженных вирусом. С 1964 г. в стране разработана новая вакцина под руководством М. П. Чумакова. Это взвесь вируса клещевого энцефалита, выращенного в однослойных клеточных культурах тканей куриного эмбриона (зародыша) и обезвреженного формалином. В настоящее время обязательные прививки проводят охотникам, лесорубам, участникам геологических и других экспедиций. Арбовирусные инфекции опасны для людей, впервые попадающих в зараженный район. Местное население, проживающее в очаге инфекции, в результате длительного контакта с малыми дозами возбудителя, приобретает определенную невосприимчивость к инфекции.

Вирусы вызывают такие болезни, как краснуха, эпидемический паротит (свинка), ветряная оспа, лихорадка Денге, ящур и многие геморрагические лихорадки. Из множества вирусных инфекций самым «знаменитым» оказывается грипп, так как им болеют ежегодно многие миллионы людей, а периодически возникающие пандемии (повальные эпидемии) приводят зачастую к смертельному исходу. В 1918—1922 г. вспыхнула небывалая пандемия гриппа, получившего название «испанки», им переболело более миллиарда человек, из них более 25 млн. погибло. Болезнь протекала исключительно тяжело, угрожая прежде всего жизни пожилых людей и детей. За полтора года погибло больше человек, чем от ранений за четыре года на всех фронтах первой мировой войны. В последующие годы возникали эпидемии и пандемии, которые часто начинались на азиатском материке и носили название «азиатский» (в 1957 г.) и «гонконгский» грипп (в 1968 г.). Во многих странах заболеваемость была настолько высокой, что выводила из строя производство, транспорт, школы. Жизнь городов была парализована. Эпидемия гриппа в США в январе 1973 г. унесла более 4000 человеческих жизней. Эпидемии гриппа периодически распространяются по всему земному шару, приковывая миллионы людей к постели, причиняя огромный ущерб и унося множество человеческих жизней. В 1933 г. английские исследователи доказали, что фильтратом слизи из зева и носоглотки людей, больных гриппом, можно вызвать аналогичное заболевание у белых африканских хорьков. Вскоре после этих опытов советские ученые Л. А. Зильбер и А. А. Смородинцев подтвердили вирусную этиологию гриппа. Вирус гриппа многолик. Известны три типа вируса гриппа: «А», «В», «С», из них лишь грипп типа «А» — виновник пандемий, грипп «В» встречается редко, а «С» — еще реже. Вирус «А» подразделяется на три серологических подтипа: «А0», «A1», «А2»; вирус «В» также имеет несколько антигенных вариантов. Такое большое разнообразие возбудителя гриппа приводит к тому, что человек, переболев одним серотипом вируса, может вновь заболеть другим, так как иммунитет вырабатывается только к первому.

Вспышки гриппа возникают через определенные интервалы времени. Появление новых вирусов происходит вне человеческого организма, в природе, куда «ныряет» вирус и возвращается «переодетый» в новую одежду. Такой «переодетый» вирус, с новыми генами, легко распространяется в виде эпидемий и пандемий, так как новые белки позволяют ему преодолеть иммунитет у людей, уже переболевших, и снова начать путешествие по странам и материкам. Вирус гриппа состоит из восьми белков: двух на поверхности, образующих оболочку, и шести внутренних. Первый тип трансформации — это почти ежегодные и резко не выраженные смены внутренних белков «невидимки». Во время второго, наиболее опасного вида перевоплощения внезапно и непредсказуемо заменяются один или два белка оболочки. Вирус надевает «маску». Видоизмененный вирус обладает уже совсем иными свойствами и ничем не напоминает своих предшественников. Его неожиданное появление всегда ставит медицину перед загадкой: как бороться с начинающейся эпидемией, если возбудитель не изучен и в распоряжении врачей нет средств, способных на него подействовать? Кроме того, новоявленный вирус распространяется чрезвычайно быстро, и медики просто не успевают перевооружаться.

Ученые стали открывать и выделять вирусы гриппа животных, поражающие свиней, лошадей, телят, домашних и диких птиц. В 70-е годы советскими исследователями были выделены вирусы «гонконгского» гриппа от кур, собак, телят, а в Америке выделили их от свиней. Наблюдения за эпидемиями показали, что эпидемия гриппа среди людей сопровождается эпизоотией сходных заболеваний среди животных, но далеко не все опыты с искусственным заражением доказали, что вирусы гриппа животных способны вызывать заболевания у людей.

Большая работа с вирусом гриппа проводится в Институте вирусологии им. Д. И. Ивановского. Исследуя механизм изменчивости вирусов гриппа, Д. К. Львов предположил, что новые, поражающие людей виды возбудителей появляются в результате скрещивания вирусов гриппа человека и животных. Принципиальной разницы между теми и другими вирусами нет, и они вполне могут обмениваться отдельными генами. В результате такого «брака» должно появиться потомство со смешанными свойствами, заимствованными от обоих родителей. Подтверждением этого явились лабораторные опыты по одновременному заражению куриных эмбрионов вирусами гриппа животного и человеческого происхождения. В результате такого скрещивания появились неизвестные ранее штаммы, обладающие широким спектром биологической активности.

Д. К. Львов и его коллеги к настоящему времени установили, что вирусы гриппа человека легко распространяются среди домашних и диких животных, и болезнь протекает с различной степенью тяжести. Правда, у человека при гриппе поражаются верхние дыхательные пути, у животных — кишечник.

В 1982 году в институте изучено около 140 штаммов, выделенных от животных, обитающих на территории СССР. Были обнаружены аналоги всех известных эпидемических вирусов гриппа «А» человека.

Особый интерес представляет то, что некоторые виды вирусов, покинув человека, продолжают долго циркулировать в среде животных. Так, из легких и печени китов был изолирован вирус гриппа «Пуэрто-Рико», которым болели люди в период между 1934—1940 гг. Уже доказано, что перелетные птицы — одно из основных звеньев в сезонном круговороте вирусов гриппа на больших расстояниях. От пойманных птиц, как и от других представителей животного мира, вирусы берут не только для изучения, но и для создания своеобразного банка возбудителей. Собрав по возможности наиболее полную коллекцию вирусов, ученые смогут заблаговременно подготовить нужные вакцинные штаммы и таким образом сделать более эффективной борьбу с грядущими гриппозными эпидемиями.

Когда же будет побежден грипп? В нашей стране с профилактической целью население прививают противогриппозной живой ослабленной вакциной, разработанной А. А. Смородинцевым, из наиболее часто встречающихся вирусов «А» и «В». Вакцина выпускается в сухом виде, при иммунизации ее засыпают в носовые ходы. В некоторых случаях эта вакцина снижала заболеваемость в 2—3 раза, но иногда была и неэффективна. У человека, переболевшего определенным вирусом гриппа, вырабатывается иммунитет именно к данному вирусу гриппа. Распознать и уничтожить «пришельцев в новом обличье» иммунный барьер не способен. По этой же причине противогриппозные вакцины и сыворотки не являются панацеей. Поэтому борьба с гриппом проводится не только путем вакцинации, но и средствами общей профилактики (главным образом исключением контакта между больными и здоровыми людьми).

Вирусные заболевания приносят огромный ущерб человечеству, а поэтому ученые всего мира постоянно изыскивают новые методы для предупреждения и лечения вирусных инфекций.

У нас в стране организовано производство новой высокоэффективной противогриппозной вакцины, разработанной Институтом эпидемиологии, микробиологии и гигиены им. Л. Пастера совместно с Институтом ядерной физики в Москве и Ленинградским политехническим институтом. Для борьбы со многими вирусными заболеваниями врачи порой с успехом следуют известному принципу: побеждать врага его оружием. На протяжении всего существования люди не могли бороться с вирусами, но несмотря на большие опустошительные эпидемии, человечество выжило. Значит, природа позаботилась о защите, и организм не так уж беспомощен в единоборстве с вирусами? Ученым предстояло разгадать тайны природы, а потом использовать полученные знания в борьбе с вирусом. Именно поэтому с таким размахом изучается циркуляция вирусов в разных физико-географических районах нашей страны.

Могут ли вирусы вести войну друг против друга?

Интересное явление обнаружили ученые три десятка лет назад. Оказывается, присутствие в клетке одного вируса часто надежно защищает ее от проникновения другого. И осуществляется эта защита с помощью особого вещества, названного интерфероном, обнаруженного в 1957 г. английскими учеными А. Айзексом и Д. Линдеманом. Интерферон обладает большей активностью, чем антибиотики (она равна 0,0004 мкг). По своему строению это белок, который защищает окружающие клетки от безнаказанного распространения вирусов. Интерферон — продукт клетки организма и он не ядовит, но действует только в тех тканях, на которых получен. Интерферон активно вырабатывается клетками организма после проникновения вируса.

Широкое применение интерферона сдерживается его дороговизной и дефицитом донорской крови, поэтому ученые разрабатывают методы его получения из более дешевых и менее дефицитных видов сырья, а также химический его синтез. Установлено, что интерферон — это белок, состоящий из 165 аминокислот, расположенных в определенной последовательности. Возможны перспективы крупномасштабного культивирования различных клеток человеческого организма, которые будут служить сырьем для получения интерферона. Необыкновенные успехи генной инженерии в 1980 г. позволили получить штамм кишечной палочки, производящий человеческий интерферон.

Первая удача дает надежду, что в недалеком будущем интерферон будет получаться в больших количествах.

Механизм действия интерферона изучен еще недостаточно, но ясно, что он приводит в клетках в состояние боевой готовности некий загадочный механизм, способный отличать вирусное от невирусного, т. е. отличать «свое» от «чужого». Если бы противовирусным препаратам присуждали призовые места за широту спектра действия, то интерферон, несомненно, был бы золотым медалистом.

Интерферон — один из интенсивных противовирусных препаратов, он действует на все известные науке вирусы.

Вирусологи изыскивают лечебные препараты, которые быстро и эффективно остановили бы начавшуюся вирусную инфекцию. До сих пор не существует ни одного антибиотика, который был бы активен против вирусов. Против вируса гриппа применяют в настоящее время анантадин, или симметрел, а также римантадин. Эти препараты активны только в начальных стадиях заболевания, когда вирус к ним более чувствителен. Какие же препараты, помимо интерферона, созданы в наше время для лечения вирусных заболеваний? В Институте цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР для лечения вирусных заболеваний дыхательных путей и аденовирусных поражений глаз (нередко приводящих к слепоте) разработан эффективный препарат — нуклеаза (ДНК-аза и РНК-аза), получаемый из поджелудочных желез животных. Применение нуклеазы при вирусных конъюнктивитах приводит к излечению за 3—4 дня вместо 2—4 недель. ДНК-азы оказались эффективными при лечении тяжелых заболеваний нервных стволов и кожи, вызываемых вирусом герпес-зостер (опоясывающий лишай). РНК-аза испытывалась для лечения клещевого энцефалита в крупном сибирском очаге. Установлено, что по ряду клинических показателей РНК-аза в 2 раза превышает эффективность противоэнцефалитных сывороток.

Проведены опыты применения препарата при лечении рассеянного склероза в начальных стадиях заболевания давностью до пяти лет. Исследования на животных показали эффективность ДНК-азы при вирусных лимфолейкозах животных, наносящих большой ущерб сельскому хозяйству. Несомненно, встретится немалое количество таких вирусов, против которых эти препараты по разным причинам будут бессильны. Важно отметить, что нуклеазы относятся к естественным ингибиторам, они не чужеродны организму и поэтому легко проникают в его самые глубокие уголки, обычно прочно закрытые для инородных веществ. Лечение вирусных заболеваний до сих пор остается сложнейшей проблемой современной медицины.

Химиотерапия делает пока первые шаги, поскольку связана с разгадкой взаимодействия вирусов и клеток. Перед современной медициной стоят две важные задачи: поиски безвредных противовирусных препаратов и усиление размножения вирусов в целях получения активных вакцин.

Источник: А.Г. Гриневич, Р.С. Сыздыкова. Таинственные невидимки. Кайнар. Алма-Ата. 1984

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: