Подметив эту особенность латентной вирусной инфекции, известный французский вирусолог Поль Одюруа еще в 1968 году заключил: "Латентная вирусная инфекция – это джентльменское соглашение, подписи которого нам известны, но условий которого мы не знаем".
С тех пор прошло много лет. Немало условий этого "соглашения" известны нам сегодня: это и образование дефектных интерферирующих частиц, и синтез интерферона, и появление температурочувствительных мутантов, и интеграция геномов вируса с геномом клетки, и даже вызванные вирусами различного рода "поломки" иммунологических механизмов защиты, и, наконец, различные изменения свойств самих персистирующих вирусов, т. е. все многообразие механизмов вирусной персистенции, с которым мы с вами уже знакомы.
Остается еще раз подчеркнуть, что во всех случаях состояние латентной инфекции оказывается как нельзя более подходящим для сохранения данного вируса как биологического вида. В самом деле, латентно инфицированный хозяин в одно и то же время оказывается и идеальным хранилищем вируса (который не может размножаться вне его организма), и наиболее совершенным средством его распространения. Согласитесь, что, сами того не подозревая, мы предоставляем в распоряжение вируса для его рассеивания по Земле весь набор транспортных средств нашей цивилизации – от детской коляски до сверхзвукового лайнера. Да и сами вирусы, не теряя времени зря, уже давно скрытно "разъезжают" на птицах, млекопитающих, холоднокровных, земноводных и насекомых. Вирусы стремятся выжить! А что до нас, то организм-вирусоноситель получает гарантию от развития острой формы инфекционного процесса…
Постепенное накопление знаний о латентной вирусной инфекции позволяет шаг за шагом приближаться к решению главной задачи во всей этой проблеме, а именно – к умению управлять процессами персистенции как в направлении закрепления вируса в скрыто инфицированном организме, так и в направлении быстрого и полного освобождения организма-вирусоносителя от персистирующего вируса.
Для чего это нужно? Вот два примера. Первый: группа естествоиспытателей отправляется в леса Западной Африки, где имеется известный очаг желтой лихорадки. Людей прививают вакциной для того, чтобы предупредить заболевание. Что ж здесь нового? – спросите вы. Дело в том, что практика приготовления живых вирусных вакцин, успешно начатая еще Л. Пастером, не принимала во внимание законов формирования и поддержания латентных вирусных инфекций. Сегодня же при разработке новых или усовершенствовании существующих вакцинных препаратов учитывается такое их свойство, как приживляемость вакцинного вируса, т. е. его способность персистировать в привитом организме. В этой связи разрабатываются меры, направленные на возможно более длительное удержание (приживляемость) вакцинного вируса в привитом организме, способствующие поддержанию вирусной персистенции на определенном уровне, при котором персистирующий вирус, с одной стороны, не в состоянии вызывать развитие патологических изменений у хозяина, а с другой – обеспечивает достаточно высокий уровень невосприимчивости к повторному заражению.
А теперь обратный пример. Обнаруживается, что воспитательница детского сада – скрытый носитель вируса гриппа, а среди ее питомцев нет латентной гриппозной инфекции. Конечно, было бы разумным освободить организм воспитательницы от вируса гриппа и тем самым уберечь детей от риска вспышки этого заболевания. Подобное, к сожалению, мы еще не умеем делать, но уже начинаем этому учиться, и не без успеха, – например, в отношении гриппозной инфекции, стремясь повысить уровень естественной невосприимчивости организма, прибегая к помощи иммуномодуляторов, которые все шире входят в нашу жизнь в качестве средства профилактики инфекционных заболеваний.
Мы познакомились с латентными вирусными инфекциями. Вкратце постарались проследить путь, пройденный учеными, исследовавшими распространение вирусов и их особенности. Выяснили, что вирусы по характеру своего поведения в организме хозяина не столь однообразны, как это предполагалось во времена вирусных эпидемий. Узнали, что практически любой вирус, как двуликий Янус, способен вызывать как острую (заболевание), так и бессимптомную (латентную) инфекцию.
Но не успели еще улечься страсти вокруг открытий у вирусов всех этих свойств, как последовало обнаружение у них нового качества.
Глава третья. Смертельные встречи
Лекции со странным названием
Ранним мартовским утром 1954 года студенты и преподаватели медицинского факультета Лондонского университета были немало удивлены объявлением о том, что профессор Рейкьявикского института экспериментальной патологии Бьерн Сигурдсон прочтет три лекции под общим названием "Наблюдения за тремя медленными инфекциями овец".
Медленные инфекции? Никто не знал, о чем пойдет речь. Аудитория сидела затаив дыхание. И вот что услышали присутствующие.
В 1933 году исландские фермеры решили заняться каракулеводством. Они закупили в Германии каракулевых овец, в Гамбурге погрузили их на корабль и отправились на остров. Животные долгое время внешне выглядели совершенно здоровыми. Но вот спустя несколько лет среди привезенных овец в разных районах острова начинают регистрировать заболевания. Болезни иногда принимают массовый характер, но, самое удивительное, они проявляются какими-то странными признаками: у одних животных медленно развивается тяжелая одышка, у других появляется спотыкающаяся походка, третьи все время трутся боками об изгороди.
Фермеры были очень обеспокоены, они никогда не встречались с такими болезнями у овец. Не встречались с ними и исландские ветеринары. И, как много лет назад французские пивовары и виноделы обратились за помощью к Л. Пастеру в связи с болезнями пива и вина, а табаководы юга России – к Д. И. Ивановскому в связи с болезнями табака, так и исландские фермеры обратились за помощью к молодому профессору Рейкьявикского института экспериментальной патологии Бьерну Сигурдсону.
Б. Сигурдсон приступает к изучению неизвестных ранее болезней овец. Проходят годы. Ученый внимательно исследует признаки каждого заболевания, подолгу просиживает над микроскопом, разглядывая срезы тканей пораженных органов.
Труды его не пропали даром. Исследуя и сравнивая больных животных, Б. Сигурдсон обратил внимание на весьма любопытное сходство в течении болезней даже тогда, когда заболевания четко различались между собой. Так, например, одно из них характеризовалось медленно прогрессирующей пневмонией, два других были связаны с поражением центральной нервной системы. Б. Сигурдсон выделил четыре признака, по которым различные по клиническому проявлению болезни овец можно было все-таки объединить между собой:
1) необычайно продолжительный инкубационный период (годы);
2) длительное, медленно прогрессирующее клиническое течение;
3) патологические изменения в одном органе или в одной тканевой системе;
4) неизбежный смертельный исход.
Перечислив эти признаки в своей заключительной лекции, Сигурдсон предложил называть подобные заболевания медленными инфекциями.
Итак, у овец были обнаружены медленные инфекции. Но, может быть, такого рода инфекции встречаются только у овец? Тогда стоит ли о них так долго и подробно говорить?
Три года спустя после ставших теперь знаменитыми лекций Сигурдсона в глухих горных районах острова Новая Гвинея среди папуасов форе обнаруживается неизвестное ранее заболевание, которое проявляется лишь после многолетнего инкубационного периода, характеризуется поражениями только головного мозга, медленно прогрессирующим течением и всегда заканчивается смертью (заметьте, те же четыре признака!). Эта болезнь получила название "куру".
Значит, медленные инфекции встречаются не только у животных, но и у людей? Что же является их причиной?
Оказывается, вирусы. Опять вирусы? Ну на этот раз, может быть, какие-то особые? И да, и нет!
Чтобы чуть-чуть прояснить картину, забежим немного вперед. В 1960 году в лаборатории Сигурдсона удается выделить и рассмотреть в электронный микроскоп возбудителя типичной медленной инфекции овец – висны (см. далее). Им оказался действительно вирус, и, что было неожиданным, очень сходный по своему строению и свойствам с большим количеством уже давно и хорошо известных вирусов животных.
Значит ли это, что медленную инфекцию может вызывать вирус, в принципе похожий на те вирусы, которые являются возбудителями острых лихорадочных заболеваний? Ошеломляющий ответ на этот вопрос был получен очень скоро, когда открыли, что такие фактически уже "домашние" вирусы, как вирус кори и краснухи, способны вызывать медленные инфекции у детей и подростков.
Здесь уже было над чем серьезно задуматься: встречи с вирусами могут быть не только грозными, тайными, а еще, как оказалось, и смертельными, т. е. при любом течении заканчивающимися летальным исходом!
Попытаться разгадать загадки медленных инфекций нам помогут полностью документальные, порой необычайно захватывающие истории, в которых можно проследить за тем, как обнаруживаются медленные инфекции, каких огромных усилий зачастую стоит выяснение их причин – того, что лежит в основе механизмов формирования медленного инфекционного процесса, и наконец, какова степень риска заражения ими людей различных профессий и как обезопасить себя и своих близких от тех медленных инфекций, встреча с которыми на сегодняшний день, увы, вполне реальна. Кроме того, каждое из тринадцати повествований позволит читателю познакомиться с основными понятиями и предметами исследования инфектологии, и в частности вирусологии. Итак, начинаем!
История первая: Разгаданная тайна, или Висна
Среди заболеваний овец на острове Исландия Б. Сигурдсон столкнулся с одним, история изучения которого оказалась столь же поучительной, сколь и плодотворной.
С 1935 по 1951 год на многих фермах в южных и юго-западных районах острова Исландии начали регистрироваться отдельные случаи неизвестного ранее заболевания с явлениями паралича. Болезнь характеризовалась размытым началом, медленно развивающимися симптомами, она как бы подкрадывалась к животному. Иногда ранними симптомами служили легкое дрожание губ и небольшой наклон головы в сторону. Постепенно симптомы заболевания нарастали – развивались параличи, особенно задних конечностей. Животные уже не могли подниматься. Овцы постепенно теряли в весе, иногда имела место задержка роста. Исход болезни – всегда смертельный. Болезнь была названа висна, что означает "чахнущий"; в названии нашло отражение развитие характерных симптомов у парализованных животных.
Позднее в этих же районах острова стали появляться случаи хронической прогрессирующей пневмонии у овец, получившей название мэди, что означает "одышка". Основным ее симптомом являлась одышка, первоначально проявляющаяся при нагрузке, а позднее – и в состоянии покоя. Так же, как и висна, мэди всегда заканчивается гибелью животных.
Мэди была впервые описана в 1939 году в отдаленном районе Исландии, где в это время еще не было случаев висны или каких-либо других заболеваний среди овец. Поэтому довольно долго висну и мэди рассматривали как два совершенно самостоятельных заболевания. Однако при более пристальном изучении больных животных в стадах все чаще удавалось наблюдать как бы смешанные случаи заболеваний, характеризующиеся клиническими признаками и висны, и мэди. При вскрытии у погибших овец обнаруживали и поражения центральной нервной системы (разрушение белого вещества головного мозга и большие скопления клеток в мозговых оболочках), и поражения в легких и в селезенке (выражающиеся в картине хронического воспаления и разрастания опорной ткани).
Инфекционная природа висны легко доказывалась при заражении здоровых овец суспензиями мозговой ткани больных животных. При этом симптомы развивающегося заболевания полностью совпадали с таковыми при естественно возникшем заболевании. Поэтому с помощью искусственного заражения можно было точно установить, в частности, и продолжительность инкубационного периода при висне, который, как оказалось, может колебаться от б месяцев до б лет (!).
Разделение двух болезней продолжалось до тех пор, пока в 1957–1958 годах Б. Сигурдсон и два его сотрудника, X. Тормар и П. Полсон, не взялись всерьез за поиски возбудителя висны. Успех пришел, когда исследователи начали приготавливать клеточные культуры из мозговой ткани пяти зараженных висной овец (вспомним историю открытия аденовирусов!). О выделении вируса висны ученые сообщили в 1960 году. Ими же были обнаружены некоторые его очень важные свойства.
Так, оказалось, что типичная клиническая картина висны развивается не только после внутримозгового введения вируса здоровым овцам, но и после внутрилегочного их заражения. Более того, вскоре удалось выяснить, что как внутримозговое, так и внутрилегочное заражение вирусом висны овец приводят к развитию поражений и в центральной нервной системе, и в легких в виде прогрессирующей пневмонии. Таким образом, с середины 60-х годов прошлого века было твердо установлено, что висна и мэди представляют собой лишь две формы одной и той же медленной вирусной инфекции овец, проявляющейся либо более выраженными симптомами поражения центральной нервной системы, либо более явными признаками хронической прогрессирующей пневмонии.
Изучение висны сыграло особую роль не только в истории исследования медленных вирусных инфекций, но и в истории развития науки о вирусах вообще. И чем глубже ученые проникали в тайны этой болезни, чем ближе знакомились с ее возбудителем, тем большее чувство недоумения вызывали у них добытые факты.
Вот один из примеров. Исландские вирусологи Б. Сигурдсон, X. Тормар и П. Полсон, те самые, кто впервые открыли вирус висны, решили посмотреть, как поведет себя вирус при заражении им различных клеточных культур. И что же?
Оказалось, что вирус висны в ряде культур вызывает быстро развивающуюся клеточную дегенерацию – цитопатический эффект, о котором уже неоднократно говорилось выше. Казалось бы, этот частный факт не должен был вызвать столь глубокое изумление. Однако, как будет ясно далее, изумляться было чему!
Дело в том, что уже много десятилетий хорошо известна способность подавляющего большинства вирусов вызывать в культурах клеток цитопатический эффект. Результат такого эффекта отлично виден даже при малом увеличении микроскопа и не только служит уже в течение длительного времени надежным показателем вирусной активности, но и свидетельствует о количестве активных вирусных частиц в единице объема испытуемого вируссодержащего материала. И если в каком-либо материале, например в смыве из глотки, хотят определить концентрацию вирусных частиц, то обычно поступают следующим образом.
Готовят 10-кратные разведения испытуемого материала в питательной среде (1:10, 1:100, 1:1000 и т. д.). По 0,1 кубического сантиметра каждого разведения вносят в отдельные лунки планшета с клеточной культурой. Спустя несколько дней в ряде лунок развивается процесс клеточной дегенерации, завершающийся распадом клеточного слоя. После этого можно рассуждать следующим образом. Если, например, наивысшее разведение нашего материала – 1:100 – еще вызывает клеточную дегенерацию, а начиная с разведения 1:1000 и далее никаких признаков гибели клеток не обнаруживается, то мы вправе считать, что в 0,1 кубического сантиметра исходного, например, смыва из глотки содержится по крайней мере не менее 100 вирусных частиц, способных заражать клетки, размножаться в них и вызывать затем их гибель. В подобном случае говорят, что титр вируса (его концентрация в единице объема, обычно в одном кубическом сантиметре) равен 10.
Именно на цитопатическом действии вирусов основаны исследования в вирусологических лабораториях, направленные на обнаружение присутствия вирусов в различных испытуемых материалах и последующее определение их количества в таких материалах.
Обнаружение цитопатического действия вируса висны, которое развивалось иногда даже через 24–48 часов после заражения клеток, как уже было отмечено, явно озадачило исследователей. Было непонятно, каким же образом вирус, вызывающий в организме зараженной овцы "медленный" патологический процесс, растягивающийся на годы, в пробирках с клеточной культурой быстро размножается и разрушает клетки всего слоя. Иными словами, удивление вызывала способность возбудителя типичной медленной инфекции вызывать острую ("быструю") форму инфекционного процесса в клетках.
Описанное открытие имело принципиально важное значение; оно находилось в явном противоречии с прежним представлением об исключительности возбудителей медленных вирусных инфекций, которых долгое время даже называли "медленными вирусами". Но с фактами нельзя не считаться! И следовало допустить, что в природе нет "быстрых" и "медленных" вирусов, а есть способность (свойство) вирусов в неодинаковых условиях вызывать различные формы инфекционного процесса.
Совсем недавно был поставлен следующий опыт. Вирусом висны заразили 21 овцу в возрасте от 5 до б месяцев. Через различные промежутки времени у 17 животных развилась характерная клиническая картина со всеми признаками висны. Однако у 4 оставшихся не проявлялось ни малейших признаков заболевания, и все они выглядели совершенно здоровыми, а между тем… из организма таких животных легко выделялся инфекционный вирус висны.
Эта находка сорвала еще одну маску с вируса – возбудителя медленной инфекции: как и подавляющее большинство обычных вирусов, вирус висны оказался способным вызывать кроме медленной еще одну форму инфекционного процесса – латентную инфекцию, отличающуюся, как мы помним, столь глубоко скрытым течением, что организм выглядит совершенно здоровым.
При изучении чувствительности к вирусу висны различных клеточных культур, конечно же, испытали и клетки, полученные из тканей человека. И, представьте, в некоторых из них вирус висны хорошо размножался. Такой результат опытов определил вопрос: не может ли вирус висны быть опасным для человека? Этот вопрос никак нельзя назвать праздным, учитывая, что висна у овец описана в странах Европы, Африки, Северной и Южной Америки. Существование латентной формы висны вызвало среди ученых особое беспокойство за людей, которые по роду своей деятельности могут тесно контактировать с больными животными. И такие контакты имели место, в частности, на многих исландских животноводческих фермах, где за больными овцами ухаживали и взрослые, и дети. При забое больных животных нередко не принимали никаких мер предосторожности. Более того, известно, что в подобных случаях мясо зараженных животных считали вполне пригодным в пищу, и оно поступало в продажу.
Специально проведенные проверочные исследования показали, что висна, к счастью, не распространяется среди людей. Однако "сюрпризы" вируса висны на этом не закончились. Тщательное обследование зараженных овец помогло установить, что в организме таких животных через 2–3 месяца одновременно с накоплением вируса начинают накапливаться и противовирусные антитела. И то, что такие антитела действительно являются противовирусными, легко доказывается в опытах заражения клеточных культур.