Возвращение оспы
Настоящие вирусы оспы, возможно, были искоренены, но в форме своих близких родственников, таких как оспа обезьян и коровья оспа, они могут вскоре снова стать опасными.
Оспа, вероятно, впервые появилась около 10 000 лет назад. В те времена люди могли лишь молить богов о помощи. Болезнетворный вирус, позже названный натуральной оспой, сначала поражает слизистые оболочки носа или горла, а затем распространяется по всему телу, пока на коже не появится типичная сыпь, за которой следуют пузырьки, наполненные вирусом. До трети инфицированных умерли. Только за 20 век от чумы погибло более 300 миллионов мужчин, женщин и детей.
К концу 1970-х годов, однако, смертельная чума была искоренена благодаря массовым вакцинациям, которые защитили миллионы людей и оставили лишь небольшой шрам на плече. Поскольку оспа использует только людей в качестве хозяев, вирусу негде было спрятаться в природе, и он вымер. Единственные образцы, которые все еще существуют сегодня, находятся под строгим карантином в двух государственных лабораториях - одной в США и одной в России. Если не произойдет катастрофическая лабораторная авария, преднамеренное высвобождение или генная инженерия вируса, оспа никогда больше не будет сеять смерть и страдания по планете. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) организовала кампанию по ликвидации и дала отмашку в 1979 г. - через два года после того, как последний случай заражения натуральной оспой произошел у работника сомалийской больницы. После этого плановые прививки от оспы вскоре прекратились. Только Соединенные Штаты начали ревакцинацию отдельных медицинских работников и военнослужащих после террористических атак в сентябре 2001 года. Сейчас выросло целое поколение без контакта с вирусом и вакциной.
И вот в чем проблема. Потому что вакцинация против оспы защищала не только от вируса натуральной оспы, но и от инфекций, вызываемых его родственными вирусами, включая оспу обезьян и коровью оспу. В прошлом это не было существенным фактором по сравнению с основной проблемой оспы человека. Но теперь возникает вопрос: могли ли эти возбудители, также относящиеся к ортопоксвирусам, развиться в новую опасность для человечества? Безусловно, есть причины для беспокойства. Потому что, в отличие от оспы, коровья оспа и оспа обезьян также встречаются в природе у грызунов и других живых существ, поэтому полностью искоренить их невозможно. Число этих заболеваний у людей неуклонно растет в последние годы. И оба штамма вируса начали заражать животных, отличных от их обычных хозяев, что увеличивает вероятность того, что они будут распространяться по всему миру новыми путями.
Никто не может предсказать, как со временем изменятся оспа обезьян и коровья оспа, но вирусологи опасаются мутаций, которые облегчают их передачу от человека к человеку. В крайних случаях это может привести к обезлюдению больших частей планеты. Такие мрачные прогнозы побуждают некоторых исследователей больше узнавать о возможных новых эпидемиях оспы, чтобы бить тревогу при первых признаках зловещего развития.
Как оспа стала глобальным убийцей
История и биология различных вирусов оспы дает нам некоторые подсказки относительно того, чего ожидать в будущем. Исторически сложилось так, что 60% патогенов человека, включая ортопоксвирусы, происходят от других позвоночных. Ближайший из ныне живущих родственников натуральной оспы, вирус татерапокса, был обнаружен у диких песчанок в Африке в 1968 году. Молекулярные исследования показывают, что эволюционный предок оспы мог также произойти от африканских грызунов, которые в настоящее время, возможно, вымерли. Несмотря на свое название, коровья оспа и оспа обезьян также живут в основном у полевок, белок или других свободноживущих грызунов.
Когда предок натуральной оспы впервые распространился среди людей, он, вероятно, не был очень заразным, говорит микробиолог Марк Буллер из Университета Сент-Луиса. Но в конце концов появился вариант, который позволял вирусу распространяться через кашель, чихание или даже простое выдыхание зараженного человека. В то время люди жили гораздо ближе друг к другу, так что у больного человека было гораздо больше шансов передать инфекцию другим. Сочетание биологических изменений и изменившейся окружающей среды дало вирусу толчок, необходимый для того, чтобы стать глобальной чумой.
Но тот факт, что вирус легко передается, не обязательно делает его убийцей. На самом деле исследователи до сих пор не могут объяснить, почему у оспы такие разные степени тяжести. У большинства людей оспа коров, верблюдов или енотов вызывает не более чем безобидную сыпь с наполненными вирусом пустулами, которые заживают сами по себе. Инфекция оспы обезьян, с другой стороны, может быть фатальной. Однако не все вирусы оспы обезьян одинаково опасны. Самый опасный тип, обнаруженный в бассейне реки Конго, убивает около 10 процентов заболевших, в то время как другой вариант из Западной Африки убивает крайне редко..
Именно этот более безобидный западноафриканский подвид стал причиной первых задокументированных случаев обезьяньей оспы в западном полушарии в 2003 году. Вспышка в шести штатах США привела к госпитализации 19 человек, в том числе ребенка с менингитом и слепой женщины, которой потребовалась новая пересадка роговицы. След заражения можно проследить от завезенных грызунов из Ганы. Они передали вирус луговым собачкам, которых держали в качестве домашних животных и, в свою очередь, заражали своих владельцев. Такие промежуточные переносчики также позволяют вирусам, которые обычно поражают животных, почти не контактирующих с людьми, достигать большого числа людей.
Бесплатная пробная версия | Эта статья опубликована в декабрьском номере "Spektrum der Wissenschaft". Просмотрите текущий выпуск здесь и получите бесплатный образец выпуска!
Широко различающаяся тяжесть инфекций, вызванных оспой, может быть объяснена тонкими генетическими различиями. Когда исследователи сравнили геномы разных поксвирусов, они заметили ген, который был обнаружен во многих штаммах этих вирусов. В наиболее опасных вариантах вируса натуральной оспы он вырабатывает белок, который, по-видимому, не позволяет иммунным клеткам эффективно координировать свои контратаки против вируса. Соответствующий ген из вирусов оспы обезьян из бассейна реки Конго, которые уже менее смертоносны, обеспечивает основу для гораздо более короткого белка. А при более легкой западноафриканской форме оспы обезьян этот ген и соответствующий белок полностью отсутствуют.
Ретровирус как приспешник в краже генов
Предположение о том, как разные виды поксвирусов получили этот и другие белки, также дает ключ к пониманию того, почему оспа обезьян и ее родственники могут стать в будущем большей угрозой, чем они являются в настоящее время: гены, кодирующие размножение вирусов, не необходимо, патогены, по-видимому, захватили инфицированные организмы в какой-то момент в эволюционном прошлом. Но как это возможно, учитывая, что при нормальном инфекционном цикле вирусы даже не приближаются к генетическому материалу в ядре клетки-хозяина?
Одним из возможных объяснений, популярных среди вирусологов, может быть коинфекция человека или другого позвоночного хозяина вирусом оспы и ретровирусом. Исследователи считают, что такие коинфекции, вероятно, довольно распространены. Известно, что ретровирусы вставляют свои собственные гены в ДНК хозяина. На самом деле около восьми процентов генома человека состоит из генетического материала, изначально полученного из ретровирусов. Из-за активности ретровируса в клетке поксвирус также может присваивать гены хозяина. Если эта гипотеза верна, она может оказаться зловещей. Вирусы оспы генетически стабильны и обычно не мутируют очень быстро. Однако если они украдут у своих хозяев гены, делающие их еще более вирулентными, даже относительно безопасные вирусы могут быстро и непредсказуемо стать угрозой при определенных условиях.
Обезьянья оспа, в частности, может перерасти в глобальную болезнь. Вирусологи называют его «младшим двоюродным братом» оспы отчасти потому, что клиническая картина клинически неотличима. Впервые вирус был обнаружен у содержащихся в неволе обезьян в 1957 году. По-видимому, он обычно встречается у африканских грызунов, возможно, у белокрылых белок (Funisciurus). До сих пор болезнь в основном вспыхивала в Центральной Африке, а также в США в 2003 г. и в Судане в 2005 г.
В 2002 году эпидемиолог Энн В. Римуан из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе была в Киншасе, столице Демократической Республики Конго, когда она впервые услышала о местных жителях, заразившихся обезьяньей оспой. Было неясно, сколько людей было инфицировано, как они вступили в контакт с вирусом и мог ли возбудитель напрямую передаваться другим людям. Но она знала, что болезнь опасна для жизни, и хотела узнать о ней больше. Римуан познакомился с политикой страны, изучая историю Африки, и свободно говорил по-французски, на котором до сих пор говорят в бывших бельгийских колониях, а также на лингала и других местных языках. Она начала расспрашивать. «Думаю, я встретила нужных людей и задала правильные вопросы, - говорит она. «Мне стало ясно, что людей с этим заболеванием, вероятно, намного больше, чем случаев, которые были известны».
Но как найти пациентов? Учитывая отсутствие медицинских учреждений в сельских районах Конго, неудивительно, что лишь немногие больные обращались за медицинской помощью. А тех, кто выздоровел, было трудно идентифицировать с помощью анализов крови, потому что они не могли сказать, были ли антитела к вирусу результатом предыдущей вакцинации или другой инфекции оспы. Поэтому для оценки частоты обезьяньей оспы необходимо было найти остробольных людей, у которых вирус можно было обнаружить непосредственно в кожных пустулах. Римуан начал с создания исследовательского центра глубоко в лесу. Не было ни дорог, ни сотовой связи, ни радиосвязи. Она наняла самолеты, чтобы добраться туда и обратно, и целыми днями бродила пешком, на каноэ и на мотоцикле, чтобы выследить случаи обезьяньей оспы среди говорящих на лингала сельских жителей внутреннего Конго.
Только верхушка айсберга
Результаты были тревожными. По сравнению с аналогичными данными, собранными Всемирной организацией здравоохранения с 1981 по 1986 год, Римуан обнаружил 20-кратное увеличение числа случаев оспы обезьян среди людей. Тем не менее она считает, что ее данные, опубликованные в 2010 году, все еще слишком глубоки. «Это всего лишь верхушка айсберга», - говорит она. В конце концов, 30 лет назад ВОЗ провела гораздо более масштабный и лучше финансируемый поиск обезьяньей оспы. Команда Римуана, несомненно, пропустила гораздо больше случаев, чем это более раннее, более обширное исследование. Даже если рост заболеваемости был больше, чем ожидалось, это не стало полной неожиданностью. Ведь большая часть населения не привита от оспы - Демократическая Республика Конго прекратила вакцинацию в 1980 году.
Однако дальнейшее расследование показало, что дело не только в этом. Эколог Джеймс Ллойд-Смит, один из коллег Римуана из Калифорнийского университета, использует компьютерные модели для изучения того, как болезни переходят от животных к человеку. Согласно его анализу данных Римуана, прекращение вакцинации против оспы и связанная с этим потеря иммунитета к родственным видам оспы сами по себе не могут объяснить многие заболевания. Кроме того, одновременно должно быть в пять раз больше случаев передачи от инфицированных грызунов человеку.
Неясно, почему именно обезьянья оспа теперь чаще поражает людей. Большинство людей заражаются через тесный контакт с инфицированными животными, например, прикасаясь к ним или поедая их. Возможно, продолжающаяся вырубка лесов для сельского хозяйства и дров приводит к увеличению контакта человека с зараженными белками, мышами и другими грызунами. Кроме того, гражданская война в Конго, возможно, вынуждала местных жителей есть потенциально зараженных животных. Исследование, проведенное в 2009 году и опубликованное в октябре 2011 года, показало, что треть сельских жителей Конго едят грызунов, которых они находят мертвыми в лесу.
Римоин и другие вирусологи опасаются, что оспа обезьян могла бы лучше адаптироваться к нашему организму, если бы у нее было больше возможностей заразить людей. Поэтому Буллер изучает точный способ, которым ортопоксвирусы вызывают заболевания у людей и животных. Оспа обезьян может «уже убивать людей», говорит он, и распространяться среди них, просто не очень хорошо. Однако нескольких крошечных изменений в вирусе может быть достаточно, чтобы превратить его в гораздо более заразный патоген для человека.
Кошки и крысы как переносчики коровьей оспы
Случаи заражения коровьей оспой от грызунов также увеличиваются - даже в Европе. Заболевание у большинства людей протекает в легкой форме. Во-первых, вирус проникает в клетки и отключает немедленный иммунный ответ хозяина. Затем жертва производит защитный залп вирусоспецифических антител, которые предотвращают распространение возбудителя на другие части тела. Исключением являются пациенты с ослабленной иммунной системой, например, из-за ВИЧ, химиотерапии или лечения, направленного на предотвращение отторжения трансплантированных органов.«Такие пациенты могут заболеть оспой и умереть от нее», - говорит Малкольм Беннетт из британского Ливерпульского университета. По данным экспертов в области здравоохранения, число людей с ослабленным иммунитетом, подвергающихся серьезному риску заражения коровьей оспой или другими вирусами оспы, увеличилось в Соединенных Штатах в 100 раз с 1972 года.
Беннетт, ветеринарный патологоанатом, изучал экологию и эволюцию коровьей оспы в дикой фауне. В Великобритании, по его словам, вирус обычно встречается у рыжих, земляных и лесных полевок, которым он почти не вредит. Домашние кошки охотятся на грызунов и таким образом заражаются возбудителем. Затем они передают его людям, с которыми живут, часто в тесном контакте. Эта цепь событий вызывает около половины всех случаев коровьей оспы среди людей в Великобритании.
Как и оспа обезьян, коровья оспа начала распространяться среди животных, не являющихся ее естественными хозяевами. Крысы, например, могут играть роль промежуточных хозяев в передаче коровьей оспы, аналогичную роли луговых собачек во время вспышки обезьяньей оспы в США в 2003 г. (Центры по контролю и профилактике заболеваний, CDC). Эта тенденция «потенциально вызывает беспокойство, потому что крысы довольно хорошо умеют путешествовать по миру», - отмечает она. Если бы коровья оспа распространялась среди крыс, а не только у полевок и лесных мышей, миллионы людей могли бы легко заразиться, например, в результате укусов или контакта с крысиным пометом.
На самом деле, ортопоксвирусы печально известны тем, что с небольшими трудностями колонизируют новые виды. Например, вакцинный вирус, используемый в современных вакцинах против оспы, теперь так же свободно распространяется среди молочных коров в Бразилии, как и среди индийских буйволов. И есть «ряд ортопоксвирусов, которые никогда не были выделены или полностью охарактеризованы», указывает Рейнольдс. При правильных условиях эти малоизвестные племена могли распространиться на новые территории и виды. «Некоторые повлияют на людей», - убежден Беннет. «Они просто еще не заставили виды прыгать».
Поток новых вакцин и лекарств
Поскольку число людей, которые никогда не получали прививку от оспы, продолжает расти, вирусологи ожидают дальнейшего роста заболеваемости людей, обезьян, коров и других заболеваний оспой. В будущем, если какой-либо из этих вирусов станет для нас реальной угрозой, для противодействия угрозе потребуются новые лекарства и вакцины, а также ресурсы для их использования. Из-за возросшего страха преднамеренного распространения оспы после теракта 11 сентября 2001 г. в настоящее время разрабатывается целый поток новых вакцин и лекарств для борьбы с вирусом. Эти вещества могут также защищать от встречающихся в природе вирусов оспы. Но их производство и распространение - сложная и дорогостоящая задача, как и сдерживание того, что, вероятно, будет неизбежным побочным эффектом.
Некоторые новые вакцины против оспы безопасны для введения людям с ослабленным иммунитетом, но их необходимо вводить в больших количествах и делить на две дозы, что, конечно же, делает их более дорогими, чем традиционные вакцины против оспы. Препарат под названием ST 246 также предотвращает миграцию ортопоксвирусов из одной клетки хозяина в другую. Хотя регулирующее агентство Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) еще не одобрило его, правительство США уже закупило большое количество этого вещества для своего национального арсенала биозащиты.
Однако в таких районах, как сельские районы бассейна реки Конго, трудно финансировать новые вакцины и лекарства. Здесь усиленное наблюдение в сочетании с просвещением населения кажется на данный момент лучшей стратегией. Например, CDC провел образовательную программу по обезьяньей оспе в Демократической Республике Конго в сотрудничестве с местными органами здравоохранения и добровольными НПО. Результат: количество местных жителей, способных распознать случаи заболевания, увеличилось с 23 до 61 процента. Римуан также продолжает следить за ситуацией там. Кроме того, есть новые исследования по секвенированию генов тех вариантов вируса, которые сегодня поражают животных и людей.
Исследователи хотят использовать это, чтобы расшифровать, как вирус может измениться. Лучшее выявление случаев также означает больше возможностей для изоляции и ухода за инфицированными людьми. Это ограничивает шансы вируса мутировать в новые формы, которые могут легче распространяться среди людей. Таким образом, старая война между оспой и людьми, возможно, не закончилась в тот день в 1977 году, когда 21-летний работник сомалийской больницы наконец вылечил свою оспенную инфекцию. Но с новыми инструментами и улучшенными возможностями мониторинга сегодняшние ученые лучше оснащены и более бдительны, чем когда-либо. Тем не менее, обществу необходимо какое-то время поддерживать эту защиту, чтобы предотвратить новую эпидемию оспы, поразившую человечество.