М.Г. ДОМШЛАК

Продолжение. См. No 2, 3, 4, 5/2003

Путешествие в невидимый мир

Поскольку бешенство передается со слюной при укусе, ученые, естественно, предположили, что возбудитель находится в слюне. С этого и начали исследования. В пасть корчившейся в муках бешеной собаке Пастер вставлял стеклянную трубочку и ртом всасывал в нее слюну животного. Смерть витала на кончике трубки, и только крохотный комочек ваты защищал ученого от контакта со слюной бешеного животного. А если служители не удержат собаку – и неожиданный укус! Это были не просто опыты, а борьба со смертью.

Ученые упорно продолжали поиски. Надо отметить, что, как и другим ученым, им не удалось обнаружить возбудителя бешенства в слюне укушенного животного. Значительно позже он был найден в... мозге. Но, не зная природы возбудителя и места его нахождения, Пастер и его сотрудники, тем не менее, победили. Вакцина против бешенства была создана!

Продолжая экспериментировать, ученые обнаружили, что одни собаки заболевали после инкубационного периода в 14 дней, другие – через 60 дней, третьи – через несколько месяцев после заражения. Но были и собаки, которые не заболевали. Исследователи пришли к выводу, что развитие заболевания зависит от количества возбудителя, попавшего в рану, от его вирулентности, от обширности и глубины ран при укусах, от мест укусов и других причин.

Основываясь на мнении французского ученого Галтье о том, что бешенство – болезнь нервной системы, Пастер решил использовать мозг больного животного. Опыт работы подсказывал, что растертый мозг в виде взвеси в бульоне или физиологическом растворе можно вводить под кожу или непосредственно в мозг животного. Но Пастер не мог согласиться на такую операцию. Он боялся грубого вмешательства в мозг собаки, влекущего за собой муки, паралич и неминуемую гибель. Ученый был категорически против трепанации черепа, предложенной Ру, единственным врачом среди его сотрудников.

Н.Ф. Гамалея писал: «...На помощь Пастеру пришли знания и несравненная техника Ру. Ру выработал для этого надежную экспериментальную методику: при помощи трепана (инструмента для просверливания кости) вырезывается кусочек из теменной кости животного и через образовавшееся отверстие под твердую оболочку вводится несколько капель взвеси из продолговатого мозга бешеного животного. Этим способом, во-первых, достигались всегда одинаковые результаты, кроме того, он оказался надежным для постановки диагноза бешенства, которое не оставляет типичных изменений на трупе».

Эту операцию Ру провел по секрету от Пастера. Все прошло удачно. Метод заражения был найден.

Годы упорного труда ушли для превращения «уличного вируса» бешеного животного в фиксированный, т.е. обладающий определенной вирулентностью. Пастер добился успеха путем длительных перевиваний от одного животного к другому.

Со временем собак заменили кролики. Пастер, заражая кроликов мозгом бешеного животного, вначале вызывал у них заболевание через 12 дней. Путем длительных исследований, перевивая клетки головного и спинного мозга бешеных кроликов сотни раз, ученый добился сокращения инкубационного периода. Теперь экспериментальное бешенство у кроликов обычно наступало через 5–6 дней после заражения. За счет сокращения скрытого периода ученый повысил вирулентность возбудителя бешенства у кроликов.

Материал для создания вакцины был найден, хотя это была и не чистая культура возбудителя, выращенная на искусственной питательной среде.

Для ослабления возбудителя Пастер со своими учениками высушивали мозг зараженного бешенством кролика. При 5–6-дневной сушке мозга в банке над едким натром вирулентность его сильно ослабевала. Теперь возбудитель вызывал бешенство только после увеличения периода инкубации. Полученные результаты позволили предположить, что высушенный мозг кроликов можно использовать как ослабленную вакцину.

Наконец, можно было приступить к опытам по предохранению животных от заражения бешенством. Опасность недостаточного ослабления возбудителя была очевидной. Следовательно, необходимо было создавать иммунитет против бешенства постепенно и осторожно.

Для первой прививки использовали мозг 14-дневной сушки (период максимальной безопасности), затем продолжали последовательно вводить суспензию мозга 13-, 12-, 11-дневной и т.д. вплоть до однодневной сушки. Животные оставались здоровыми. Прививки оказались безопасными. Но нужны были доказательства их эффективности.

Вакцинированные собаки после введения возбудителя бешенства в смертельной дозе выжили и были совершенно здоровы. В то же время невакцинированные собаки (контрольные) после инкубационного периода заболели и все погибли.

На повестку дня стал вопрос, как вакцина будет «работать» в организме человека, укушенного бешеным животным? Окажет ли вакцина предохранительное действие? Опять ставились опыты с лихорадочной поспешностью. Только в служении человеку Пастер видел смысл своей работы.

Пастер, великий гуманист, не мог сразу решиться начать вакцинацию людей, хотя многое было уже изучено. Ру и Шамберлан, его верные ученики, в этот период также отказались вакцинировать людей, считая прививки преждевременными.

Но неожиданный случай изменил ситуацию. К Пастеру привели девятилетнего мальчика, Жозефа Мейстера, сильно искусанного бешеной собакой (раны на руке, голенях, бедрах, некоторые настолько глубокие, что мешали ходить). Смерть ребенка была неизбежна. Несчастная мать умоляла ученого вакцинировать сына. Пришлось сделать ребенку прививку, всегда удававшуюся на собаках. Мальчик был спасен. Это произошло 6 июля 1885 г. и стало знаменательной датой в истории пастеровских прививок против бешенства. Впоследствии Жозеф Мейстер стал сотрудником Института Пастера.

Вторым пациентом ученого оказался 15-летний пастух Жюпиль, искусанный бешеным волком. Курс прививок спас жизнь и ему.

Весть о спасении Мейстера и Жюпеля разнеслась по всему миру. Из разных стран к Пастеру стали приезжать искусанные бешеными животными люди. Так, из далекой России, из Смоленска, в Париж приехало 19 крестьян, искусанных бешеным волком. Прошло 20 дней после нападения на них зверя. Люди были так истерзаны, что не могли ходить. Их поместили в больницу. «Эти мужики в меховых шапках, явившиеся в лабораторию, произносили одно слово: «Пастер. Пастер». Они знали только одно французское слово», – писал Поль де Крюи.

Вакцина спасла всех, кроме трех из обреченных крестьян. Без вакцинирования же они все бы погибли, поскольку прошло слишком много времени с момента укуса. Поль де Крюи писал: «Париж, Франция и присоединившийся к ним весь Мир рукоплескали Пастеру. Из разных стран посылали деньги для постановки лаборатории, охоты за смертоносным врагом и созданием оружия против него».

Ученый получил несколько миллионов франков. Лаборатория была выстроена. Пастер стал национальным героем.

За полтора года (к концу 1886 г.) 2,5 тыс. человек избежали мучительной и в прошлом неминуемой гибели от бешенства.

В России первую пастеровскую станцию создали И.И. Мечников и Н.Ф. Гамалея в 1886 г. в Одессе .

Скептики, даже среди ученых и врачей, еще в самом начале работы были против вакцин Пастера. А позже, когда появились сообщения о смертельных исходах, развернулась кампания против ученого, началась травля старого Пастера. Его называли шарлатаном, виновником смерти людей. Требовали прекращения вакцинации. На Пастера посыпались упреки, мол «химик взялся не за свое дело». Его незаслуженно обвиняли в гибели отдельных больных, умерших не в результате вакцинации. Эта травля, несомненно, ускорила уход из жизни великого ученого.

Еще в 1868 г. Пастер был частично парализован и ушел в отставку из университета. Однако он не прекратил своих исследований. В 1874 г. его избрали членом Французской академии наук, а на следующий год Французский парламент присудил ему премию, которая материально обеспечила его исследования.В 1888 г. в Париже был открыт Пастеровский институт, основной целью которого должны были быть фундаментальные исследования в области природы бешенства, его профилактики и лечения. Несмотря на постоянно ухудшающееся здоровье, Пастер оставался директором института до самой своей смерти в 1895 г.

Жизнь показала, что теоретические основы гениальной идеи Пастера верны. Сегодня сеть учреждений, ведущих борьбу с бешенством, охватывает большинство районов Земли. Сотрудники антирабических (пастеровских) станций наблюдают за бешенством среди диких и домашних животных, принимая меры к предупреждению заболевания у людей.

В настоящее время на практике используют вакцины Ферми, Х.Копровского. В нашей стране М.А. Селимов с сотрудниками разработал метод тканевой вакцины против бешенства.

Самые безопасные и эффективные вакцины приготовляют в лабораторных условиях, размножая вирусы в культурах клеток человека: вакцины HDCV (human diploid cell vaccine) и RVA (rabies vaccine adsorbed), двух доз которых может быть достаточно для вакцинации.

На Земле есть ряд районов, свободных от бешенства (Англия, Австралия, ряд островов в Тихом океане). Службы здравоохранения и ветеринарии тщательно поддерживают их карантинными мероприятиями.

ГРИПП

Грипп (от франц. gripper – нападать, схватывать) – острое инфекционное заболевание верхних или нижних дыхательных путей, для которого характерны резкое повышение температуры, лихорадка, общая слабость, головная боль и разнообразные болезненные ощущения в мышцах, дыхательных путях, животе.

Впервые грипп упоминается в документах ХII в., а первое достоверное описание эпидемии относится к пандемии 1610 г. С тех пор описана по крайней мере 31 пандемия гриппа. В России грипп был впервые зарегистрирован в 1886–1887 гг.

В 1889 г. из Бухары, где, как предполагают вирусологи, возросла вирулентность возбудителя, инфекция распространилась в другие районы России и в Западную Европу. Началась пандемия гриппа 1889–1890 гг. Заболевание распространялось волнами. Во время второй и третьей волны гриппа частота смертельных исходов прогрессивно увеличивалась. По мнению академика В.М. Жданова, именно тогда произошел «какой-то процесс, и теперь грипп с нами не расстается». К этому присоединяется и эпидемиолог Гринвуд: «Нам никак не удается вернуть утраченные позиции».

В 1918–1920 гг., после окончания Первой мировой войны, вирус гриппа принес страшные бедствия. Пандемия гриппа, получившая название «испанки», началась в марте 1918 г. в Кэмп-Фанстоне (Канзас, США). С американскими моряками она переправилась через океан и за полгода охватила все страны. По своим последствиям это была самой тяжелой из всех эпидемий всех болезней.

«Испанка» распространялась волнами: первая – весной 1918 г., вторая, самая тяжелая, началась в августе 1918 г., третья, более легкая, – в 1920 г. Всего гриппом тогда переболело более 1 млрд человек. Болезнь протекала очень тяжело. В одной только Индии за три месяца в 1918 г. было зарегистрировано 12,5 млн смертей (на самом деле их было на несколько миллионов больше). Считается, что всего болезнь унесла более 20 млн жизней (в основном детей и молодых людей) – это намного превышает число погибших на всех фронтах Первой мировой войны. В США «испанкой» переболело 28% населения, погибло около 550 тыс. человек.

Обычно при гриппе частота смертельных исходов невысока, но от этой болезни умирают тысячи больных, особенно детей и стариков, что объясняется массовостью заболевания. Однако изредка возникают пандемии, вызываемые вирусами-убийцами. Такие вирусы могут непосредственно вызывать острое воспаление легких, и смертность от гриппа в этих случаях значительно возрастает. Кроме того, грипп очень часто приводит к различным осложнениям, в особенности хронических сердечно-сосудистых и легочных заболеваний, которые часто заканчиваются смертью больного.

Во время пандемий после 1918 г. такой высокой смертности, как во время «испанки», уже не бывало, в основном благодаря профилактическим мер ам. Тем не менее, в США ежегодно от гриппа погибают в среднем 20 тыс., а иногда и до 40 тыс. человек.

В 30-х и 40-х гг. ушедшего столетия, когда вирусологи боролись с гриппом и полиомиелитом, были открыты два основных возбудителя гриппа – вирусы типов А (1933 г.) и В (1940 г.). Несколько позже был выделен вирус гриппа С  (1950 г.). В 1941 г. было показано, что заболевание гриппом можно предотвратить с помощью вакцинации. Ученые разработали технологию получения больших количеств вируса гриппа, научились вызывать ослабление вирусов, создали первые противогриппозные вакцины.

Казалось, все хорошо, и грипп будет побежден. Но массовые прививки, проводившиеся в 1950-х гг. у нас и в США, не дали желаемого результата. В нашей стране использовали живые вакцины, приготовленные из аттенуированных вирусов, в Америке – инактивированные вакцины, приготовленные из нормальных вирусов. Однако во время эпидемий и та, и другая вакцина снижала заболеваемость только в полтора раза, а в отдельные годы прививки были совершенно неэффективны.

Грипп остается королем эпидемий, которые периодически охватывают весь мир. Грипп типа А имеет тенденцию появляться каждые 2–3 года, а грипп типа В – каждые 4–5 лет. Во время пандемий, охватывающих мир раз в 10–40 лет, гриппом заболевают более 1 млрд человек – так было не только в 1918 г., но и во время пандемий «азиатского» гриппа в 1957 г. и «гонконгского» гриппа в 1968 г. Такие названия штаммы вируса гриппа получили потому, что эпидемии и пандемии гриппа начинаются, как правило, в Юго-Восточной Азии. Почему – точного ответа нет. Предполагают, что это связано с высокой плотностью населения и образом жизни людей в этом регионе.

Предполагаемый цикл вируса гриппа свиней в цепи хозяев,
звеньями которой служат нематоды, дождевые черви и свиньи

Вирус гриппа поражает не только людей, но и лошадей, свиней, тюленей и различных птиц, как диких, так и домашних. В странах Юго-Восточной Азии большинство людей живут в небольших домах вместе с домашними животными. Это – идеальный инкубатор для выведения новых пандемических штаммов гриппа. Исследования показали, что в некоторые годы водоемы, загрязненные пометом диких, в частности перелетных, птиц буквально кишат вирусами гриппа. Таким образом, имеется природный резервуар, в котором люди постоянно обмениваются вирусами гриппа. Вследствие особенностей строения вируса гриппа это приводит к значительному ускорению его эволюции и возникновению новых штаммов.

Вирус гриппа относится к семейству ортомиксовирусов из группы миксовирусов. К возбудителям гриппа иногда относят также РНК-содержащий вирус из семейства парамиксовирусов, а вызываемое им заболевание называют парагриппом, или гриппом D. Пандемии и эпидемии гриппа вызывает вирус типа А. Вирус типа В вызывает локальные вспышки гриппа, а вирус типа С вообще не играет существенной роли в заболеваемости гриппом у людей. Пандемии и эпидемии гриппа принято обозначать буквой штамма вируса, местом и годом возникновения эпидемии, например: А(Сингапур)1957, А(Гонконг)1968, А(Техас)1977 и т.д.

Вирионы миксовирусов имеют форму от сферической до нитчатой, покрыты белково-липидной оболочкой. Максимальная длина вириона варьирует от 60 до 300 нм. Вирионы содержат спиральный нуклеокапсид с 8 сегментами минус-нитевой РНК, соответствующими 8 генам. Такая РНК комплементарна информационной РНК и не может непосредственно участвовать в синтезе белков. Поэтому в вирионе содержится также РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза) – фермент, способный синтезировать иРНК, комплементарную вирусной, по которой и осуществляется синтез вирусных белков в инфицированной клетке.

Вирус гриппа

В состав оболочки вирионов А и В входят два основных белка – гемагглютинин (H) и нейраминидаза (N), а в оболочке вириона С нейраминидазы нет. Эти белки образуют на поверхности вириона своеобразные шипики, которые облегчают его взаимодействие с клеткой.

Нейраминидаза – фермент, расщепляющий полисахариды на внешней стороне клеточной мембраны и облегчающий проникновение вируса в клетку. Гемагглютинин легко связывается с муцином – белком на поверхности эритроцита, поэтому в присутствии миксовирусов (греч. myxo – мукус, производное муцина) эритроциты склеиваются, или агглютинируют. Эта реакция геммаглютинации – простой и надежный метод выявления и количественной оценки (титрования) вируса гриппа.

При температуре 4 °С вирус гриппа может сохраняться 2–3 недели, а при 50–60 °С он инактивируется за несколько минут. Вирус мгновенно погибает под действием дезинфицирующих средств: формалина, сулемы, спирта, йода и т.п. Вирус может передаваться не только воздушно-капельным путем, но и через загрязненные предметы, поэтому соблюдение правил личной гигиены, в особенности мытье рук с мылом, снижают вероятность заражения гриппом во время эпидемий.

Белки на поверхности вириона определяют его антигенные свойства, или серотип. Иммунитет, выработанный к определенному серотипу вируса, довольно стоек и, казалось бы, должен надежно защищать организм. Однако наружные белки гриппа быстро изменяются, а вместе с ними изменяется и антигенная активность вируса. Поэтому иммунитет, приобретенный во время одной эпидемии гриппа, оказывается бесполезным во время другой. Наибольшей антигенной изменчивостью обладает вирус типа А, меньшей – вирус типа В, а вирус типа С вообще не изменяется.

По особенностям гемагглютинина вирус типа А гриппа человека делится на 5 подтипов: Hswl, H0, H1, H2 и H3, а по особенностям нейраминидазы – на 2 подтипа: N1 и N2. Пока обнаружены не любые сочетания этих белков. В штаммах, вызывавших эпидемии, нейраминидаза N1 сочетается с тремя типами гемагглютинина: HswlN1, H0N1 и H1N1, а нейраминидаза N2 – с двумя типами гемагглютинина: H2N2 и H3N2.

Так, в 1937 г. был открыт вирус гриппа, содержащий гемагглютинин Н0 и нейраминидазу N1, т.е. Н0N1. В 1947 г. разразилась эпидемия гриппа, распространившаяся по всем странам, ее вызвал вариант вируса гриппа Н1N1: изменился гемагглютинин, нейраминидаза осталась прежней. В 1957 г. пандемию «азиатского» гриппа вызвал вирус, у которого изменились оба белка: H2N2. В 1968г – новая пандемия «гонконгского» гриппа, ее виновник сменил гемагглютинин – H3N2.

Вирусы гриппа первоначально были открыты у животных. В 1902 г. у кур был выделен вирус, названный «куриной чумой». Значительно позже было установлено, что куриная чума вызывается вирусом гриппа. В 1933 г. был открыт первый вирус гриппа человека, а за год до этого, в 1932 г., у свиней был выделен сходный вирус. После этого стали открывать новые вирусы гриппа у животных, а также у многих видов домашних и диких птиц.

Схема образования наружной оболочки вируса гриппа
при выходе его из клетки хозяина

При изучении разнообразных вирусов гриппа было обнаружено восемь видов нейраминидазы и около 20 видов гемагглютинина. Мало того, обе нейраминидазы вирусов гриппа человека и обе нейраминидазы гриппа лошадей были выявлены у птиц. Затем было открыто еще четыре нейраминидазы птичьих вирусов гриппа.

Гемагглютинины вирусов гриппа человека и животных, как правило, не совпадают, но есть и исключения. В 1963–1965 гг., до появления вируса Гонконга, были выделены два вируса гриппа: у уток на Украине и у лошадей в США. Оказалось, что у этих вирусов гемагглютинины сходны с гемагглютинином вируса Гонконга.

В начале ХХ в. ученые установили, что каждая эпидемия гриппа сопровождается эпизоотией сходных заболеваний у животных. В 1960-х гг. это было доказано выделением вируса гриппа человека от животных. В то же время пока нет данных, свидетельствующих, что вирусы гриппа животных могут вызвать эпидемии у людей.

Проведенные опыты по генетике вирусов гриппа приоткрыли завесу тайны их быстрой изменчивости. Помните опыты Гиррера и Шрамма? Продолжение этих исследований показало, что нуклеиновую кислоту одного вируса можно «переодеть» в белковую оболочку другого вируса. У потомков полученного гибрида нуклеиновая кислота всегда будет соответствовать нуклеиновой кислоте, вошедшей в состав такого вирусного гибрида. Опыты показали, что в большинстве случаев вирусы не скрещиваются. Но есть и исключения – вирусы гриппа скрещиваются легко.

Возможно, новые вирусы гриппа – рекомбинанты. При введении в клетку одновременно вируса гриппа, открытого в 1933 г., и вируса Гонконга в потомстве будут как исходные формы (Н0N1, H3N2), так и рекомбинанты (Н0N2, H3N1). В первом случае у рекомбинанта гемагглютинин впервые открытого вируса гриппа и нейраминидаза вируса Гонконга. Во втором – гемагглютинин вируса Гонконга и нейраминидаза вируса гриппа, открытого в 1933 г.

Каждый пандемический штамм вируса содержит только 8 генов. Если два штамма попали в одну клетку, они могут обмениваться генами, давая 256 возможных комбинаций. Один из ведущих вирусологов мира Р.Вебстер обнаружил, что утки и некоторые другие птицы, живущие на берегах водоемов, могут быть носителями всех известных генов пандемических штаммов гриппа без всякого вреда для себя. Вирусы гриппа размножаются в кишечнике птиц и выделяются с пометом, попадая в воду. Свиньи заражаются вирусами гриппа и человека, и птиц, поэтому в них различные вирусы также могут обмениваться генами. От свиней вирус легко передается человеку.

Вебстер считает, что давно настала пора для новой пандемии гриппа, поэтому он предпринял упреждающий ход – попытался найти новый штамм гриппа, обследуя людей и животных на юге Китая. Однако ему не повезло – пока он работал в Азии, другие исследователи выделили новый штамм, содержащий гены вирусов гриппа человека и птиц, в Италии.

Несколько слов о профилактике и лечении гриппа. В связи с быстрой изменчивостью вируса гриппа тотальная вакцинация населения оказалась неэффективной. В настоящее время ежегодные прививки против гриппа проводятся только тем людям, деятельность которых связана с повышенным риском заражения и распространения инфекции, а также больным, ослабленным и особенно восприимчивым к гриппу. Коммерческая вакцина обычно содержит вирус типа В и несколько подтипов вируса А. При заболевании гриппом нужно соблюдать постельный режим, при высокой температуре принимать жаропонижающие лекарства. При тяжелом, осложненном или молниеносном течении болезни обязательна госпитализация. Противогриппозные препараты амантадин и ремантадин хорошо помогают в самом начале заболевания, на более поздних стадиях они облегчают течение болезни.

Продолжение следует