Почему есть «одноразовые» болезни, а есть повторяющиеся?
И чем одни вирусы отличаются от других
Осень и зима — время, когда многие заболевают сезонными инфекциями. Почему, переболев ими однажды, мы не получаем защиту, которая действовала бы в будущем? Чем такие заболевания отличаются, например, от ветрянки? Об этом ПостНаука узнала у доктора биологических наук, профессора кафедры вирусологии биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Николая Никитина.
В организме человека есть системы врожденного иммунитета, а также иммунитета приобретенного (адаптивного). Они имеют среди прочих общую задачу — защитить организм от чужеродных агентов. При этом особенность врожденного иммунитета в том, что он мгновенно реагирует на любую угрозу извне, как только иммунная система получает тревожный сигнал. Адаптивный иммунитет, в свою очередь, активируется тогда, когда врожденный иммунитет не поборолся с инфекцией, и далее, после встречи с каким-либо конкретным вирусом, адаптивный иммунитет с помощью клеток памяти может оказать сопротивление этому патогену и в будущем. По этому же принципу работают вакцины, конечная цель которых — образование клеток памяти, специфичных к конкретному возбудителю.
Мутации
Итак, после того как адаптивная иммунная система справилась с патогеном, формируются клетки памяти, которые непрерывно циркулируют в организме и фиксируют появление того же агента. При следующей встрече с патогеном мгновенно включается адаптивная система иммунитета — так быстро, что зачастую не проявляются даже какие-либо видимые симптомы заболевания.
Однако клетки адаптивного иммунитета запоминают патоген специфическим образом — по небольшим участкам, которые могут быть равны нескольким аминокислотам. В свою очередь, вирусы имеют разное строение, геном некоторых из них представлен в виде ДНК, у иных — в виде РНК. Для РНК-содержащих вирусов характерна высокая по сравнению с ДНК-вирусами частота мутаций из-за «плохой» работы фермента РНК-полимеразы, допускающего ошибки при копировании генома вирусов. В результате этого клетки иммунной памяти, которые сохраняют в себе информацию о подобных патогенах, не способны эффективно распознать их как те, с которыми уже встречались ранее. Вследствие этого процесс иммунной реакции запускается заново, а человек переболевает той же инфекцией повторно.
Это справедливо в отношении РНК-содержащего вируса гриппа, вызывающего сезонные инфекции. Такое же свойство мы наблюдаем прямо сейчас на примере коронавируса SARS-CoV-2 — причины COVID-19, который меняется на глазах ученых и вызывает повторные инфекции у людей в течение последних трех лет. Однако самый яркий пример — ВИЧ-инфекция, при которой вирус не только мутирует так быстро, что иммунная система не поспевает за новыми вариантами, но и в результате этого заражаются сами иммунные клетки — возникает реакция, когда иммунная система борется сама с собой.
Серотипы
Если генотипы различаются по нуклеотидному составу вирусного генома, то серотипы определяются по антигенной структуре и способности вступать в реакцию со специфическими антителами. Например, вирус полиомиелита обладает тремя серотипами. Соответственно, антитела, реагирующие на один серотип, не способны оказать сопротивление другим. Таким образом, вакцины против полиомиелита, которые применялись в прошлом, содержали ослабленные или инактивированные (убитые) вирионы всех трех серотипов — по данным ВОЗ, сейчас в человеческой популяции осталась угроза лишь от одного серотипа. Аналогичными свойствами обладает вирус денге: он имеет четыре серотипа. Отсюда же и особенности реакции антител: если они выработались на один серотип того или иного вируса, то против другого не могут быть эффективны.
Герпесвирусы
Интересными свойствами обладают герпесвирусы, которые в ходе размножения сохраняют свой ДНК-геном в ядре инфицированной клетки, в результате чего возникает латентная форма инфекции, при которой иммунная система человека не может распознать местонахождение патогена и ликвидировать его. Поэтому большинство жителей планеты инфицируются этими вирусами и живут с ними всю жизнь, сталкиваясь, например, с периодически возникающей простудой на губах, причина которой — вирус простого герпеса. Это же справедливо в отношении ветряной оспы, возбудитель которой — вирус Varicella zoster, или вирус герпеса человека третьего типа, реактивация которого может вызвать [6] опоясывающий лишай.
Литература:
1. Sompayrac L. How the immune system works. Wiley-Blackwell, 2022.
2. Tracking SARS-CoV-2 variants / WHO.
3. Hall J.E., Hall M.E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology (14th Edition). Elsevier, 2020.
4. Immunology (9th Edition). Elsevier, 2020.
