Імунітет і щеплення: як захищається організм?

Газета Наука в Сибіру №21 (3082) від 1 червня 2017 р

Винайдуть чи коли-небудь вакцину від застуди, звідки беруться нові віруси і чому кіт не підхопить нежить, скільки на нього ні чхав? На ці питання відповів старший науковий співробітник лабораторії імуногенетики Інституту молекулярної і клітинної біології СО РАН кандидат біологічних наук Сергій Вікторович Кулемзін.

Всі ми час від часу стикаємося з вірусними захворюваннями. Коли нас лікують від бактеріальних інфекцій, ліки "працює" замість людини. У випадку ж з вірусами немає ніякої можливості "сачкануть": ми повинні самі, за допомогою власної імунної системи побороти ворога. Існують лише одиниці вірусних захворювань, що піддаються терапії за допомогою специфічних засобів: це грип, який постійно норовить мутувати, гепатит С - проти нього зараз є жахливо дороге, але ефективні ліки і герпес - з останнім справляється ацикловір.

Як відомо, у вірусу є два способи існування. Поза клітини він, по суті, є просто контейнером для передачі інформації - і в цьому плані від комп'ютерного "побратима" на флешці ніяк не відрізняється. Потрапляючи ж всередину, він задіює всю клітинну машину для того, щоб вона відтворювала багато таких же нових вірусів.

Люди часто хворіють в компанії: вони встигають заразити своїх родичів, товаришів по службі, попутників у громадському транспорті. Але до сих пір нікому ще не вдавалося передати вірус власним коту: як на домашніх вихованців ні чхав, вони не хворіють. Чому ж людина може заразитися від тварини, а зворотна ситуація малоймовірна? Щоб вірус перейшов від одного організму до іншого, необхідно, щоб відбулося кілька мутаційних подій. Якщо білкові рецептори вже дуже схожі і у кота, і у людини, можна очікувати, що кілька мутацій здійснять адаптацію вірусу до нового господаря. Коли ця відмінність сильніше, то і пристосування відбуватиметься довше. Тому існування великих пулів тварин-носіїв вірусу передбачає, що рано чи пізно станеться адаптація, і віруси можуть перейти на людей. У риновірусів (викликають т.зв. "застуду") рецептори, через які вони проникають в клітини, сильно відрізняються у нас і у звірів. Тому на кота хоч зачіхал, нежить йому не загрожує. У випадку ж з вірусом грипу, якщо зібрати велику команду людей і довго чхати на вихованця (уявімо, що комусь захотілося поставити такий незвичайний експеримент), збудник інфекції в кінці кінців передасться, оскільки накопичиться достатня кількість мутацій.

Для того щоб інфекційний агент проник всередину, білків на його оболонці потрібно прореагувати з білками на поверхні клітини, причому вони повинні ідеально, як ключ до замка, підходити один до одного. Відповідно, якщо перешкодити вірусу взаємодіяти з клітиною, то зараження не відбувається. Щоб антитіла могли успішно з усіх боків нейтралізувати вірус, їх потрібно досить багато, плюс вони повинні дуже якісно розпізнавати вірусні білки і підходити до них з прецизійної точністю.

Звідки взагалі беруться антитіла?

У нашому організмі існує величезна кількість В-лімфоцитів, які відіграють важливу роль в роботі гуморального імунітету. Коли відбувається зараження, деякі з таких клітин перетворюються в плазматичні і починають виробляти потрібні антитіла, при цьому поступово покращуючи їх якість так, щоб вони якомога ефективніше розпізнавали вірус, зв'язувалися з ним і могли його знищити.

Антитіла можуть або безпосередньо зв'язати інфекційний агент, не завдаючи шкоди, або викликати лізис, тобто знищення агресора. Виконати це вони здатні як самостійно, використовуючи специфічні ферментативні реакції, так і з залученням помічника: для цього антитіла однією стороною зв'язуються з вірусом, а інший - зі спеціальною кліткою, яка вистачає і знищує вірус.

Чому ж при наявності такої налагодженої системи ми все одно вболіваємо? Чому вона не спрацьовує моментально? Справа в наступному: щоб запустити ці процеси, щоб антитіл стало досить, і вони були якісні, що розпізнають вірус з високою ефективністю, має пройти досить багато часу - приблизно два тижні. Але коли цей же збудник хвороби повторно виявиться в організмі, антитіла заведуться "з півоберта", і їх буде дуже багато, навіть більше ніж потрібно для знищення інфекції.

А якщо з якоїсь причини в організмі немає потрібних антитіл? Тоді можна скористатися чужими: так відбувається в тому випадку, якщо заражений кліщ кусає людину, і в пункті вакцинопрофілактики йому ставлять імуноглобулін, який представляє собою не що інше, як препарат очищених антитіл, отриманий з плазми крові людей, які перехворіли на вірусний енцефаліт (можливо, в неявній формі ) і виробили до нього потужний імунітет. Правда, в подібній суміші є антитіла до всього, чим конкретний донор коли-небудь хворів, а "профільні", що працюють проти енцефаліту, займають лише 1-2%, проте це можливість замістити власний імунітет.

Сучасний шлях передбачає перехід від медикаментів на основі сироватки крові до створення біотехнологічними або іншими процесами препаратів, які будуть містити тільки потрібні антитіла. У новосибірському Інституті хімічної біології і фундаментальної медицини СО РАН зараз готується до запуску лінія специфічних антитіл, спрямованих на боротьбу тільки з кліщовим енцефалітом. Клінічні випробування вона ще не проходила, але коли це відбудеться, ми отримаємо препарат, що містить строго потрібні проти цього захворювання антитіла.

Тріумф вакцин

Початок епохи вакцинації часто відраховують з моменту винаходу препаратів проти сказу, але перший великий успіх вакцин - все-таки випадок поліомієліту. В середині минулого століття, під час епідемії, це захворювання призвело до того, що величезна кількість людей по всьому світу стали інвалідами. На боротьбу з вірусом були кинуті величезні кошти, і дві незалежні дослідницькі групи - під керівництвом Джонаса Солка і Альберта Сейбіна - почали розробляти вакцину. Перший колектив робив інактивований препарат: вірус поліомієліту оброблявся формаліном, а отримане ліки вводили за допомогою ін'єкцій. Група Сейбіна робила вакцину з ослабленим вірусом, яку закопували дітям в рот. В організмі збудник інфекції починав потихеньку розмножуватися, але так як він був досить слабкий, власний імунітет людини з ним легко справлявся, і виникав довготривалий імунну відповідь. Причому у випадку з живою вакциною з'являлися додатково специфічні антитіла на слизовій оболонці, тобто такий спосіб запобігав ще і можливість реплікації вірусу там.

В даний час використовують три види вакцин: ослаблені, інактивовані та рекомбінантні. Ослаблена - це та, що містить справжнісінький вірус, який може заражати клітини, ділитися, але з деяких причин не викликає сильного патогенезу. Наприклад, ділиться дуже повільно, і власна імунна система людини його встигає вбити. Або проникає в клітину неефективно, і з тисячі вірусних частинок тільки одна досягає успіху. При такому ослабленні виходить, що в організмі потихеньку протікає інфекція, імунна ж система активно реагує, і важкого захворювання немає.

Інактивована вакцина являє собою препарат живого вірусу, який потім пригнічується будь-яким хімічною речовиною, найчастіше - формаліном. Потрапляючи в організм, інфекційний агент викликає повноцінний імунна відповідь, але більш короткий, ніж в першому випадку, коли ослаблений вірус "смикає" організм протягом довгого часу. Тому ослаблену вакцину вводять один раз, другий же тип вимагає повторної вакцинації.

Рекомбінантну вакцину отримують біотехнологічним шляхом, вона не містить частинок вірусу взагалі: в ній або окремі вірусні білки, або порожні частки, що не містять генетичного матеріалу. Природно, що максимально небезпечні для людини препарати - ослаблені, а найбільш щадні - рекомбінантні.

Робити щеплення - не робила щеплення?

У США уряд настійно рекомендує поставити дитині щеплення від гепатиту В, ротавірусу, дифтерії, правця, гемофільної, пневмококової та менінгококової інфекцій, поліомієліту, грипу, кору, краснухи, паротиту, вітрянки та гепатиту А.

У Росії відповідно до календаря щеплень дітей прищеплюють від вірусного гепатиту В, туберкульозу, коклюшу, дифтерії, правця, поліомієліту, кору, краснухи та паротиту (свинки). З цих захворювань до вірусних відносяться гепатит, поліомієліт, кір, краснуха і паротит. Додатково можна прищепити дитину від пневмококової, менінгококової та гемофільної інфекцій, вітрянки, гепатиту А, ротавірусу, вірусу папіломи людини, грипу (сезонний препарат) і кліщового енцефаліту.

Як відомо, в певних групах сучасного суспільства дуже поширені "антівакціонние" настрою. Спеціально для борців з щепленнями Сергій Кулемзін підкреслив: з усіх щеплень в нашій країні ослабленими є вакцини від туберкульозу, кору, краснухи, паротиту - з обов'язкового списку, всі інші - або інактивовані, або рекомбінантні, тобто не містять живого вірусу. З додаткових ослаблені - від вітрянки і ротавірусу. Чого ж тут боятися?

Особливу увагу дослідник звертає на вакцину від вітрянки. "Ще з радянських часів повелося, що вітрянка - це не хвороба, а просто спосіб фарбування дітей, - посміхається Сергій. - Але це захворювання викликає варицелла-зостер, вірус із сімейства герпесних, який дуже сильно пригнічує імунну систему людини. Тому якщо дитина перехворіла вітрянкою, потім він кілька місяців чіпляє все підряд. І такий спосіб отримати імунітет до цієї хвороби, як перехворіти самому, призводить лише до того, що у людини надовго підірвана власна імунна система. Навіщо грати в подібні ігри, коли простіше зробити щеплення? "

Чому ж немає ефективної вакцини від застуди? Справа в тому, що одних тільки риновірусів (тих самих, через які у нас нежить і першіння в горлі) існує величезна кількість - понад 100 серотипів - вони всі один від одного відрізняються, і зробити від них дієвий препарат неможливо.

Звідки віруси беруться і коли вони закінчаться?

З початку 1970-х років описано понад 40 нових високопатогенних вірусів людини, викликають дуже важкі захворювання, багато - з високою летальністю. Серед них - віруси MERS (Middle East respiratory syndrome, близькосхідний респіраторний синдром), SARS (severe acute respiratory syndrome, важкий гострий респіраторний синдром), свинячого і пташиного грипу, Ебола, Чікугунья, Зика.

Звідки вони беруться? По-перше, через глобалізацію. Подорожі стали доступні, і якщо десь з'являється інфекція, ніщо не заважає їй дуже швидко переміститися в найрізноманітніші точки світу. По-друге, харчові продукти з різних країн іноді також стають переносниками: ще років 50 назад люди харчувалися переважно тим, що вироблялося в тих місцях, де вони жили.

Контакти з тваринами - теж серйозний фактор: саме від них до нас найчастіше переходять нові віруси. Якщо пошукати статті по вірусної тематики за останній рік, обов'язково попадуться матеріали, в яких йдеться про те, як якийсь вірус, раніше відомий тільки для тварин, передався людині.

Наприклад, недавно в Німеччині був випадок, коли у трьох чоловіків похилого віку виявився енцефаліт в дуже важкій формі. Лікарі намагалися вилікувати хворих, але безуспішно: у підсумку всі три пацієнта померли. Після розтину взяли невеликі ділянки мозку, отсеквеніровалі їх, тобто встановили нуклеотидні послідовності ДНК і РНК, і виявили новий вірус. Звідки він взявся, було абсолютно незрозуміло: ці люди один з одним ніколи не спілкувалися, жили в різних місцях, їли різні продукти. Єдине, що їх об'єднувало - всі троє були заводчиками білок (в Німеччині це досить прибутковий бізнес), і, мабуть, тварини їх кусали і передали їм новий борновірус, який викликав важкий енцефаліт. Група вчених відправилася додому до заводчикам, у білок взяли зразки для вилучення нуклеїнових кислот, і з'ясувалося, що звірята, дійсно, були носіями цього вірусу.

Чому таке, як може здатися, не сталося б раніше? Можливо, про це просто ніхто не знав - людина померла з незрозумілих причин. Та й щільність населення була менше, як і контакти з тваринами. Зараз же, з розвитком нових аналітичних методів, в самих різних зразках з самих різних джерел дослідники постійно знаходять нові віруси. Велика їх частина безпечна для людей, але деякі представляють загрозу.

Віруси є у всіх

"Чи чули ви про таку назву - Torque teno вірус? Ні? А він у вас є ", - стверджує Сергій Кулемзін. Приблизно 10-15 років тому, вивчаючи одного з хворих гепатитом, фахівці виявили в його організмі Torque teno вірус, намагалися встановити якийсь зв'язок із захворюваннями і з'ясували, що він нічого не викликає. Тоді вчені зробили хорошу тест-систему, і стали перевіряти його наявність в самих різних групах людей. Наприклад, в Росії тестували олімпійську збірну - людей максимально здорових. І носіями TTV виявилися 95% з них. З огляду на похибку тест-системи, можна сказати, що цей вірус є у всіх. Що цікаво, у новонароджених дітей його немає, але до року 93% населення його вже мають. При цьому до цих пір невідомо, як він передається і що він викликає. Мабуть, таких вірусів буде виявлятися все більше і більше. Можливо, в минулому вони були патогенні, але зараз умови змінилися, і вони для організму шкоди вже не несуть.

Чи є ймовірність, що в майбутньому вони мутують і знову стануть патогенними? Тут можуть вплинути екологічні фактори. Існує закономірність: чим вірус менш небезпечний, тим його більше. Наприклад, Ебола викликає смерть у 60-80% випадків, і зафіксовано близько 1000 випадків летального результату. А герпес, що викликає мінімальні незручності, є у 80% населення земної кулі: їм інфіковано 5 млрд чоловік. Найімовірніше, пресинг відбору буде тиснути на непатогенні віруси таким чином, щоб вони такими і залишалися. Хоча, щодо того ж вірусу Torque teno, зараз з'являються підозри, що він може викликати деякі аутоімунні захворювання. В якому випадку вірус стає небезпечним або, навпаки, переходить в розряд непатогенних, сказати складно, так як переходи дуже нечіткі.

Як ремарка про страшні епідемії, що знищують все і вся, дослідник нагадав історію про кроликів, які випадково потрапили до Австралії, де почали плодитися зі страшною силою. Френк Феннер, чудовий вчений-вірусолог, в середині минулого століття придумав, як з гризунами впоратися. У кроликів є такий вірус, міксома, який в лабораторних умовах викликав загибель у 100% тварин. І Феннер запропонував випустити цей збудник в середу. Передбачалося, що по всій Австралії тварини повинні загинути. І дійсно, почалася страшна епідемія. Але в якийсь момент виявилося, що в цій величезній популяції є невеликий відсоток суперкроліков, у яких через якогось генетичного зміни виникла стійкість до міксомі. Всі тварини без неї вимерли, а щасливі власники мутації знову заполонили Австралію. І допомагають від них, і до цього дня, тільки паркани. "Це модель дії страшного пандемічного вірусу, який вбиває всіх, яку ми не раз бачили в кіно, - зазначає вчений. - І на такому експерименті в масштабах континенту можна переконатися: всіх вірусів не вбити ".

Олена Трухина

PDF - файл статті