Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №7/2003

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

М.Г. ДОМШЛАК

Продолжение. См. No 2, 3, 4, 5, 6/2003

Путешествие в невидимый мир

Мужчина, пораженный полиомиелитом. Египетский барельеф

Мужчина, пораженный полиомиелитом. Египетский барельеф

Полиомиелит

Полиомиелит (от греч. polios – серый и myelos – костный или спинной мозг) – острое инфекционное заболевание (старое название – «детский паралич»), вызываемое одним из самых мелких вирусов – полиовирусом из семейства пикорнавирусов, не имеющих оболочки (суперкапсида) и содержащих РНК.

Геном представлен одноцепочечной плюс-нитевой РНК длиной около 7,5 тыс. нуклеотидов, к 5’-концу которой ковалентно присоединен низкомолекулярный вирус-специфический белок VPg, а 3’-конец несет последовательность поли-А длиной 70–100 нуклеотидов.

Капсид полиовируса имеет диаметр 27 нм и состоит из 60 субъединиц, каждая из которых содержит четыре различные полипептидные цепи (VP1, VP2, VP3, VP4). Внешняя поверхность капсида сформирована тремя крупными белками: VP1, VP2 и VP3. Антитела, образующиеся в человеческом организме в ответ на вирусную инфекцию, специфичны к определенным участкам на поверхности вириона. В природе встречаются три антигенно различающихся серотипа полиовируса. Уникальность каждого серотипа определяется структурой четырех антигенных сайтов, формирующих три варианта. Вирус одного серотипа не может быть нейтрализован антителами, направленными против вирусов двух других серотипов.

Полиомиелит передается через загрязненные руки, пищевые продукты, воду и белье. В теплое время года переносчиками болезни могут быть мухи. Предполагается, что инфекция может передаваться и воздушно-капельным способом. На начальном этапе вирус развивается в слизистой носоглотки и кишечника. Вирус поражает центральную нервную систему, вызывая дегенеративно-воспалительный процесс в передних рогах спинного мозга и сером веществе подкорки.

Полиомиелит – заболевание, известное с древних времен. В храме богини плодородия Астарты в Мемфисе нашли выполненное за 1580 лет до н.э. изображение жреца Румы с типичным для полиомиелита поражением нижней конечности. В 1900 г. Митчел обнаружил у хорошо сохранившейся мумии изменения костей, характерные для полиомиелита. В Гренландии при раскопках найдены скелеты, относящиеся к 500–600 гг. до н.э. и имеющие такие же изменения костей. Гиппократ (460–377 до н.э.) описал вспышку полиомиелита на острове Фарос.

В XIX в. окончательно установили, что возможны эпидемии полиомиелита. В 1836 г. патологоанатом Чарльз Белл выявил ряд случаев детского паралича в изолированном населенном пункте на острове Святой Елены. В 1840 г. немецкий ортопед Якоб фон Гейне впервые подробно описал малораспространенную в то время болезнь – детский паралич. Ничего не зная о возбудителе, он с удивительной проницательностью догадался о поражении нервной ткани.

Летом 1894 г. – вспышка полиомиелита во Франции, Вермонте. В 1905 г. – первая крупная эпидемия детского паралича в Скандинавии. За лето погибло несколько сотен детей, более тысячи были парализованы. Шведский врач Викман во время эпидемии тщательно изучал каждый случай заболевания и обнаружил, что болезнь передается только при непосредственном контакте с больным. Так была установлена инфекционная природа заболевания. В честь первых врачей, описавших полиомиелит, он назвал это заболевание болезнью Гейне–Медина.

В 1909 г. венский ученый Карл Ландштейнер впервые попытался заразить обезьяну детским параличом от человека. Он взял кусочек разрушенной нервной ткани из спинного мозга уличного оборвыша Фрица и ввел его с помощью шприца павиану (Papio hamadrias) и макаке (Mаcaca mulatta). Спустя несколько дней обезьяны заболели, не могли шевельнуть парализованными конечностями. Но... ученому не удалось найти возбудителя этой болезни ни у погибшего павиана, ни у больной макаки. Позже Ландштайнер и Поппер доказали вирусную природу возбудителя полиомиелита.

После открытия Ландштейнера многие лаборатории Европы и Америки занялись исследованиями детского паралича. Это было тем более актуально, что в 1916 г. в Нью-Йорке разразилась самая жестокая эпидемия детского паралича из всех случавшихся ранее.

Предпринимались первые попытки лечения детей. Одним из самых убежденных сторонников лечения сывороткой, приготовленной из спинного мозга, был Джордж Дрейпер. Перед введением сыворотки в позвоночник больным детям делали пункцию для удаления части спинно-мозговой жидкости. Однако эта довольно болезненная операция не приводила к успеху: разницы в течении болезни у детей, получавших и не получавших сыворотку, не было.

Другие исследователи считали, что инфекция попадает сначала в слизистую носа, в которой находятся окончания обонятельных нервов, а оттуда в мозг. В опытах на обезьянах они пытались предотвратить распространение вируса в организме, прижигая перед введением вируса слизистую носа кислотой или квасцами, а также разрушая обонятельные нервы. Хотя опыты и дали некоторый положительный результат, применение этих методик во время эпидемии в Америке оказалось бесполезным.

В середине ХХ в. резко возросла заболеваемость полиомиелитом в США, Канаде, странах Южной Америки, Скандинавии и Центральной Европы. Появились сообщения о заболеваниях полиомиелитом в Индии, Сингапуре, Японии, Корее и на Филиппинах. В США эпидемия почти не прекращалась в период 1942–1953 гг., ежегодно паралич поражал до 20 тыс. человек. В 1956 г. было зарегистрировано более 300 тыс. инвалидов, перенесших паралитическую форму заболевания. Практически в то время инфицированию подверглось все население страны, т.к. на каждое заболевание с развитием паралича приходится от 100 до 1000 случаев бессимптомной инфекции.

В 1949 г. американский ученый Дж.Ф. Эндерс со своими сотрудниками Т.Х. Уэллером и Ф.Ч. Роббинсом разработали способ культивирования возбудителя полиомиелита в искусственной питательной среде. До этих работ единственным надежным источником вирусов были нервные ткани зараженных им обезьян. Однако вакцина, полученная из таких вирусных препаратов, оказалась опасной для здоровья людей. С другой стороны, считалось, что вирус может размножаться только в нервных клетках, а культуры этих клеток получать и поддерживать было чрезвычайно трудно. Эндерс, Уэллер и Роббинс смогли найти условия, при которых полиовирус хорошо размножался в культуре клеток эмбрионов человека и обезьяны. Таким образом можно было получать большие количества полиовируса «в пробирке». За эти работы Эндерс, Уэллер и Роббинс были удостоены Нобелевской премии в 1954 г.

Джонас Эдвард Солк (1914–1995)В 1947 г. проблемой получения сыворотки против полиомиелита занялся Джонас Эдвард Солк. Ему удалось доказать, что существует три серотипа полиовирусов. При введении обезьянам смеси убитых вирусов всех типов заболевания не возникает, однако вырабатываются антитела, эффективные только против одного из трех типов полиовируса. После троекратного введения вакцины в крови обнаруживаются антитела ко всем серотипам вируса.

Джонас Эдвард Солк (1914–1995)

Используя метод Эндерса–Уэллера–Роббинса, Солк получил достаточное количество материала для приготовления вакцины, содержащей все три типа полиовирусов. В 1952 г. он провел ее испытания – сначала на детях, перенесших полиомиелит, а затем и на здоровых. Во всех случаях прививки вызывали значительное увеличение титра антител к полиовирусу, и никто из привитых не заболел.

Президент США Ф.Д. Рузвельт уже взрослым перенес полиомиелит, после чего мог передвигаться только в кресле-каталке. Семья Рузвельтов создала большой фонд для поддержки исследований по борьбе с полиомиелитом. Солк для проведения своих работ получил из этого фонда 1 млн долларов, что позволило ему довести исследования до конца.

В 1954 г. под руководством Т.Фрэнсиса (впервые выделившего вирусы гриппа А и В и разработавшего поливалентную вакцину против гриппа) были проведены крупномасштабные (более 2 млн детей) пробные прививки вакциной Солка. На основании результатов этих испытаний Департамент здравоохранения США разрешил применение вакцины для иммунизации населения. Официальное сообщение об этом появилось 12 апреля 1955 г. в Америке, в столетнюю годовщину президента Рузвельта.

Однако в конце апреля 1955 г. в результате прививок 46 детей заболели полиомиелитом, и 5 мая применение вакцины было приостановлено. Американская служба здравоохранения и сам Солк стали искать причины неудачи. Оказалось, что заболевание, вызванное прививками, – несчастный случай: по недосмотру работников лаборатории (Cutter Laboratories), изготовившей эту партию вакцины, в ампулы попали живые полиовирусы. Менее чем через месяц прививки возобновились.

Дефектная партия вакцины Солка, вызвавшая заболевание детей в США.

Дефектная партия вакцины Солка, вызвавшая заболевание детей в США.

Предохранительные прививки Солка вскоре стали применяться во всех странах. В Америке вакцинацию провели нескольким сотням тысяч детей и молодых людей. Никакого сомнения в том, что прививка Солка – хороший метод, не было, но внутримышечное введение вакцины вызывало только временное появление антител и предохраняло от заболевания на непродолжительное время. Кроме того, не возникал локальный иммунитет в желудочно-кишечном тракте, поэтому даже после привики человек мог быть носителем опасного полиовируса.

Альберт Брюс Сэбин (1906–1993)Важный шаг в усовершенствовании вакцины против полиомиелита сделал А.Б. Сэбин. В 1939 г. он доказал, что полиовирус проникает в организм человека не через дыхательные пути, а через пищеварительный тракт. Он был убежден, что живая вакцина, принимаемая через рот, будет способствовать выработке более продолжительного и надежного иммунитета.

Альберт Брюс Сэбин (1906–1993)

Сэбину необходимы были ослабленные вирусы, не вызывающие параличи. Для этого вирусы, выращенные в клетках почек обезьян, подвергали действию формалина и других веществ. В конце концов в 1957 г. материал для прививок был подготовлен: были получены ослабленные вирусы всех трех серотипов.

Для проверки вирулентности вакцины Сэбин впрыскивал вирусы непосредственно в головной мозг обезьян. Вирусы, хотя и распространялись в организме животного, но паралича не вызывали. Требовалось проверить действие вакцины на человека. Сэбин и еще несколько добровольцев приняли вакцину внутрь! Как показал этот эксперимент, в организме человека вирусы размножаются лучше, чем в организме обезьяны. Паралич, как и в случае обезьян, у Сэбина и других участников эксперимента не развился.

Настало время изготовления прививочного материала в больших количествах. Теперь не нужно было делать уколы, вирусы попадали в организм в виде таблетки, после чего легко размножались в кишечнике. В результате в организме человека вырабатывался не только системный иммунитет, но и локальный, в кишечнике, что надежно защищало не только от заболевания полиомиелитом, но и от вирусоносительства.

В США живую вакцину против полиомиелита, принимаемую через рот, создал Х.Копровский. В 1957 г. он провел первую вакцинацию, после чего эта вакцина некоторое время применялась для вакцинации населения Конго (более 1 млн чел.).

После тщательной проверки в 1960 г. Департаментом здравоохранения США была одобрена и разрешена к применению вакцина Сэбина, и с тех пор она стала основным методом профилактики заболевания полиомиелитом во всем мире.

Важно подчеркнуть, что если раньше каждый больной полиомиелитом был источником инфекции, то после прививки человек не только застрахован от заболевания, но и способствует иммунизации других людей. Поскольку в кишечнике привитого человека размножаются ослабленные полиовирусы, то выделяемый им вирус не опасен для здоровья и при попадании в организм другого человека вызывает формирование иммунитета к полиомиелиту.

Окончательное признание живая вакцина получила после того, как в СССР в результате работ наших замечательных ученых М.П. Чумакова и А.А. Смородинцева были проведены массовые прививки в 1955–1959 гг., когда в нашей стране сложилась чрезвычайная обстановка по заболеваемости полиомиелитом. В короткий срок была освоена технология производства вакцины в виде конфетки-драже с живой поливакциной. В результате массовой вакцинации заболеваемость полиомиелитом в 1965 г. по сравнению с 1958 г. снизилась в 50 раз. Затем наблюдались лишь отдельные случаи заболевания или вирусоносительства. Вакцина, созданная в нашей стране, была передана для борьбы с полиомиелитом в Японию и ряд других стран.

Продолжение следует

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru