Дарина Моргачёва, випускниця фізфаку МДУ, кафедра медичної фізики
Поширена зараз тактика лікування - інтенсивне заповнення балансу рідини в організмі, а також застосування антибактеріальних засобів, так як людина, уражена вірусом Ебола, не справляється з бактеріями, атаку яких легко відображає здоровий імунітет. Помирає приблизно половина хворих.
Справа в тому, що кожна людина має в організмі своєрідний склад боєприпасів - клітини імунної системи, готові кинутися в бій, витрачаючи гранати і бомби, якщо в організм потрапить інфекція. Перераховані віруси як би змушують імунітет підривати цей склад одноразово: кров стає отрутою, від якого і помирає людина.
Спробуємо розібратися в тому, як розвивається захворювання, викликане вірусом Ебола.
Дійові особи та виконавці
Перший удар вірус Ебола завдає по імунній системі.
Вірус захоплює імунні клітини - моноцити, макрофаги, дендритні клітини - і використовує для реплікації (самовідтворення).
У нормі макрофаги і дендритні клітини працюють схоже: захоплюють потрапив в організм «чужака», знешкоджують його, а потім виставляють на своїй поверхні молекулярну табличку - антиген, по якій більш компетентні клітини можуть розпізнати саме цей тип «чужаків», і переміщаються в лімфатичні вузли . За здатністю представляти (презентувати) антигени, макрофаги і дендритні клітини об'єднують в загальний клас антігенпрезентірующіх клітин (АПК). Для залучення більш компетентних Т-клітин АПК активно виробляють особливі сигнальні молекули - цитокіни (cyto - клітина, kinos - рух).
Мал. 1. Заражені імунні клітини неконтрольовано виробляють прозапальні сигнальні молекули (цитокіни). Цитокіни разом з вірусом Ебола діють на клітини стінок судин (клітини ендотелію), викликаючи порушення цілісності судин і кровотеча
Молекулярні механізми, завдяки яким вірус Ебола використовує АПК, до кінця не вивчені, але відомо: чим більше таких клітин надходить у вогнище зараження, тим краще для вірусу. Він захоплює все більше клітин і змушує їх виробляти цитокіни (TNF-a, IL-1b, MIP-1a, реактивний кисень і оксид азоту NO), які залучають все ті ж клітини, зручні для реплікації вірусу. Разом з цим наростає запалення, так як перераховані сигнальні молекули сприяють цьому [3].
Запалення - захисна реакція організму, спрямована на усунення інфекції. Його основні симптоми традиційно описуються п'ятьма ознаками. Перші чотири сформулював римський філософ і лікар Цельс (роки життя: близько 25 до н.е. - близько 50 н.е.), останній додав його колега Гален (роки життя: близько 130 н.е. - близько 200 н.е. ): rubor (почервоніння), tumor (пухлина), calor (жар), dolor (біль), functio laesa (порушення функції). Кровоносні судини розширюються - це сприяє притоку крові до ушкодженого місця і доставці до нього імунних клітин. Також підвищується проникність стінок судин, через що білки крові і рідина скупчуються в оточуючих тканинах. Зовні це проявляється як почервоніння, підвищення температури і набряк. Організм бореться з інфекцією: імунні клітини роблять свою роботу, а велика кількість рідини потрібно для того, щоб «розбавити» токсини, які може виділяти чужорідний організм. Але як сказав колись Парацельс: «Все є отрута, і ніщо не позбавлене отруйності; одна лише доза робить отруту непомітною ». Запалення, що вийшло з-під контролю, надзвичайно руйнівно.
Сценарій з відкритим фіналом
Людина прокидається вранці, відчуваючи легке нездужання: немає апетиту, болить голова, важко ковтати - дуже схоже на застуду або малярію. Жителі районів, де малярія поширена, часто думають, що це черговий напад, і не поспішають до лікарні.
Рис.2. Симптоми лихоманки Ебола безпосередньо слідують
з неконтрольованого запалення, котре купує
системний характер
Тим часом вірус Ебола вже почав атакувати імунну систему, знищуючи Т-лімфоцити. Коли точно пацієнт підхопив вірус - невідомо, адже інкубаційний період становить від 2 до 21 дня. Але з моменту появи перших симптомів ця людина може заразити оточуючих.
З кожним днем його самопочуття погіршується. Біль у всьому тілі посилюється, болить живіт, тримається висока температура, починаються блювота і діарея. Через пару днів настає точка біфуркації: або симптоми поступово відступають, або настає термінальна фаза геморагічної лихоманки Ебола. Імунна система атакує внутрішні органи, тонкі кровоносні судини рвуться, починається кровотеча. Білки очей стають червоними, під шкірою утворюються невеликі пухирі, наповнені кров'ю. До цього може додатися ще одна проблема: в кишечнику ми носимо близько 100 трильйонів бактерій, від яких нас захищає імунна система і цілісність оболонок; варто обороні прорватися - розвинеться бактеріальний септичний шок. Припустимо, інтенсивне заповнення рідини в організмі і антибактеріальні препарати спрацювали, і пацієнт залишився живий. Але все ж якийсь час йому краще залишатися в госпіталі і не контактувати з іншими людьми: для повної елімінації вірусу має пройти ще близько 40 днів. Отже, перша частина хвороби - напружене очікування розв'язки, у другій частині стає зрозуміло, виживе людина чи ні. До точки біфуркації щось відбувається всередині людини, але що саме? Якби ми навчилися управляти цим процесом, геморагічної стадії лихоманки можна було б уникнути.
Цитокіновий шторм: злий демон, головний герой
Ідея про те, що в основі багатьох інфекційних хвороб лежить неконтрольоване запалення, з'явилася в результаті спостереження за пацієнтами, хворими на малярію, лихоманку денге і грипом, а пізніше і за хворими лихоманкою Ебола (і групою хвороб, викликаних вірусом тієї ж групи, що і вірус Ебола, - філовірусами). Клінічні прояви хвороб були дуже схожими. Подальші експерименти підтвердили цю теорію. Більш того, дослідження вірусу, що викликав в 1918 році епідемію «іспанки» [4]. показало, що саме така реакція імунної системи виявилася фатальною для мільйонів молодих людей.
Як показує спалах лихоманки Ебола, розробка вакцини - справа нешвидка. До того ж на всі хвороби в світі вакцин не напасешся. Саме тому маніпуляції з імунною відповіддю здаються такими привабливими. Звичайно, про універсальний ліки ніхто не говорить, але успішна імунотерапія могла б дати хороші результати.
До того ж не варто забувати: є ще цілий ряд інфекційних хвороб, летальність яких обумовлена саме ЦИТОКІНОВИЙ штормом. Для вчених цей факт відкриває привабливу перспективу розробки універсального підходу в лікуванні або профілактиці таких хвороб.
4. Kash J.C.1, Basler C.F. García-Sastre A. Carter V. Billharz R. Swayne D.E. Przygodzki R.M. Taubenberger J.K. Katze M.G. Tumpey T.M. Global host immune response: pathogenesis and transcriptional prof ling of type A infl uenza viruses expressing the hemagglutinin and neuraminidase genes from the 1918 pandemic virus.
Особисто я розглядаю віруси переважно в якості фактора міжвидової конкуренції. Наприклад, носійство бородавочники вірусу африканської чуми еволюційно вигідно тому призводить до масової загибелі споріднених видів. наприклад, свиней які могли б скласти харчову і топическую конкуренцію.
Таким чином, надзавданням імунної системи є забезпечення виживання при зараженні інфекційним агентом і збереження цього інфекційного агента в організмі. Ебола також наочний приклад подібної міжвидової конкуренції, адже види є основним резервуаром інфекції зазвичай набагато більш стійкі до захворювання. У фундаментальному аспекті, з цих наших ідей випливає корисна висновок - повинні існувати генетично обумовлені механізми забезпечують збереження інфекційних агентів, пошкодивши ці механізми можна, теоретично, переключити імунну систему на беззастережне знищення інфекційних агентів.
З приводу підвищення проникності судин - мені здається антибіотик доксициклін, як вельми масове і дешевий засіб, що є попутно інгібітором металлопротеаз (якраз і руйнують при запаленні зв'язку між ендотеліоцитами) міг би мати перспективи.
Цікаво також з приводу паразитів, адже багато паразити якраз знижують реактивність організму, можливо інвазія окремими видами паразитів здатна запобігти цитокіновий шторм? У будь-якому випадку, «оптимізація» гельмінтофауни в неблагополучних по Ебола регіонах могла б мати профілактичну користь.
Стійкість до патогенного дії більшості мікроорганізмів забезпечується, в першу чергу, бар'єрними тканинами:
• шкірою, яка, будучи неушкодженою, непроникна для більшості інфекцій,
• рідинами, які виділяються клітинами бар'єрних тканин (піт, слина, сльози, шлунковий сік і т. П.), Що містять речовини, що знищують мікроорганізми (кислота в шлунковому соку, лізоцим в слині і сльозах, молочна кислота в поті і секреті сальних залоз).
• cлізістимі, з поверхні яких мікроорганізми швидко видаляються за допомогою різних механізмів.