Зоонозные заболевания: почему инфекции от животных так опасны для человека?

Вслед за глобальной пандемией COVID-19, которая началась, когда вирус SARS-CoV-2 прыгнул с животных на людей, мы задаем важный вопрос – почему инфекции, приобретаемые у животных, настолько опасны для здоровья человека?

Пока еще не ясно, какие животные были источником нового коронавируса – летучие мыши? Это были ящеры? Было ли это и то и другое? – ученые уверены, что SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, произошел от животных.

Количество подтвержденных случаев COVID-19 по всему миру ошеломляет. По данным Университета Джона Хопкинса , сотни тысяч людей заразились вирусом, и десятки тысяч людей умерли.

Но зоонозные заболевания, то есть болезни, приобретенные у животных, поражали огромное количество людей по всему миру до того, как COVID-19 занял центральное место.

Например, в международном отчете за 2012 год сообщалось, что в общей сложности 56 таких заболеваний приводят к 2,5 миллиардам случаев заболевания и 2,7 миллионам случаев смерти во всем мире каждый год. Эти заболевания включают бешенство, токсоплазмоз, лихорадку Ку, лихорадку Денге, птичий грипп, лихорадку Эбола и сибирскую язву.

Кроме того, респираторные заболевания, подобные гриппу, приобретенные у животных, привели к хаосу в прошлом столетии. Испанский грипп вызвал 50 миллионов смертей в 1918 году, а гонконгский грипп вызвал 700 000 смертей в 1968 году.

Итак, почему болезни, которые люди приобретают от животных, настолько опасны? Частично это связано с нашей иммунной системой. Частично это естественный отбор. Определенное животное, которое передает вирус, также может играть роль.

Ниже мы рассмотрим некоторые из этих факторов и их взаимосвязь.

Зоонозные заболевания: почему инфекции от животных так опасны для человека?

Животный вирус против иммунной системы человека

Одна из причин, по которой вирусы животных настолько опасны для человека, заключается в том, что у людей нет средств для борьбы с ними. Наша иммунная система никогда не была «представлена» этим новым вирусам, поэтому она не знает, как реагировать на незваного гостя.

Исследователи объясняют, что большинство вирусов, попадающих в организм человека, успешно уничтожаются иммунной системой или проходят через нашу желудочно-кишечную систему. Тем не менее, время от времени животному вирусу удается размножаться в организме человека.

Момент, когда вирус животного размножается в теле первого человека, имеет решающее значение. В этот критический момент вирус может мутировать и развиваться «в условиях избирательных ограничений человеческого организма, впервые адаптируясь и совершенствуясь для репликации на этом новом хосте».

Когда это происходит, иммунная система человека должна отомстить. Нужно «догнать» эволюцию вируса и создать иммунный ответ. Человеческое тело никогда ранее не сталкивалось с этой угрозой, и поэтому в его арсенале нет ранее существовавшего иммунитета – поэтому он должен разработать один пост.

Но эта защита – часть адаптивной иммунной системы – занимает несколько дней или дольше для активации. Между тем, вирус, возможно, уже эволюционировал, чтобы размножаться быстрее или даже избежать возмездия иммунной системы.

«Эволюционная гонка вооружений»

Другими словами, вирус животных и иммунная система человека вступили в «гонку вооружений» – и, как и в любой гонке вооружений, один из двух конкурентов может победить, или оба конкурента могут выйти из тупика.

Медицинские новости сегодня поговорили с Кристофером Коулманом, доцентом кафедры иммунологии инфекций в Ноттингемском университете в Великобритании, о вирусах животных, людях-хозяевах, а также о роли эволюции и естественного отбора.

«Общее предположение, – пояснил он, – заключается в том, что, поскольку вирусы эволюционируют в хост, они становятся менее опасными для этого хоста (они хотят обеспечить собственную передачу, поэтому не хотят быстро убивать хост до того, как получат». шанс [повторить]). »

«Это ни в коем случае не всегда [верно] верно, но вирус, который адаптируется к людям, может быть менее опасным в долгосрочной перспективе, потому что« эволюционная гонка вооружений »между вирусом и хозяином достигла своего рода тупика, где ни один из них не является полностью счастливым, но ни один не убит.

– Кристофер Коулман

Кроме того, «вирус, который полностью приспосабливается к животному-хозяину, может быть совершенно безвредным для человека», продолжил Колман.

Ученый, основное исследование которого сосредоточено на «высокопатогенных коронавирусах человека», привел примеры агрессивных вирусов животных в семействе коронавирусов. К ним относятся «вирус инфекционного бронхита» кур, «вирус инфекционного перитонита кошек» у кошек или «вирус трансмиссивного гастроэнтерита», который почти на 100% смертелен для поросят ».

«Ни один из этих [вирусов], как известно, не заражает или вызывает какие-либо заболевания у людей», – сказал Коулман.

«С другой стороны, вирус, который развивается у животных, но также обладает способностью заражать людей, может быть более смертоносным, если и когда он заражает людей».

Это может быть особенно актуально, когда иммунная система животных сильно отличается от иммунной системы человека или когда у животных есть специальные защитные механизмы, которых нет у человека.

Летучие мыши и их «гипер-бдительный» иммунитет

Например, тот факт , что очень опасные вирусы , такие как атипичная пневмония, МЕРС и Эбола у всех возникла в летучих мышей возникает вопрос – что летучие мыши имеют , что мы не знаем?

Как летучие мыши могут летать с вирусами, которые в некоторых случаях чрезвычайно смертельны для людей (таких как Эбола), но, кажется, не наносят вред этим существам в малейшей степени?

Новое исследование, проведенное Cara Brook, докторантом Miller в Калифорнийском университете в Беркли, задало этот вопрос. Исследование показывает, как уникальные иммунные способности летучих мышей позволяют им нести и поддерживать высокую вирусную нагрузку, не болея сами.

«Некоторые летучие мыши, – объясняют Брук и коллеги в своей статье , – имеют противовирусный иммунный ответ, который называется постоянно включенным путем интерферона».

«У большинства других млекопитающих такой гипервизильный иммунный ответ может вызвать вредное воспаление. Однако у летучих мышей есть противовоспалительные свойства, которые защищают их от такого вреда».

– Cara Brook et al.

Из силы в силу

Это все хорошие новости для летучих мышей, но что это делает для других млекопитающих? К сожалению, не так много. Тот факт, что летучие мыши обладают такой хорошей защитой, означает, что вирус обладает всеми возможностями, необходимыми для более быстрой репликации.

Уникальные иммунные способности летучих мышей в конечном итоге делают вирусы сильнее. Это похоже на тренировку с выдающимся конкурентом и в результате становится сильнее.

Брук и ее команда провели эксперименты, используя клеточные линии двух видов летучих мышей. Результаты показали, что «у обоих видов летучих мышей наиболее сильные противовирусные ответы противодействовали распространению вируса быстрее от клетки к клетке».

«Это говорит о том, что иммунная защита летучих мышей может стимулировать эволюцию вирусов с более быстрой передачей, и хотя летучие мыши хорошо защищены от вредного воздействия их собственных плодовитых вирусов, другие существа, включая людей, нет».

– Cara Brook et al.

«Наша иммунная система будет генерировать широко распространенное воспаление, если попытаться применить такую ​​же антивирусную стратегию. Но летучие мыши выглядят уникально, чтобы избежать угрозы иммунопатологии », – говорит Брук.

COVID-19: летучие мыши, панголины или змеи?

В случае нового коронавируса циркулируют многочисленные теории о конкретном животном, которое передало SARS-CoV-2 людям. Ученые причастны к использованию ящеров или даже змей в качестве возможных носителей.

Выявление конкретных млекопитающих жизненно важно, потому что животное может дать представление о генетической структуре вируса и способах борьбы с ним. Тем не менее, важно не сбрасывать со счетов возможность того, что новый коронавирус может иметь несколько животных источников.

Комментируя теорию о том, что люди заразились SARS-CoV-2 от ящеров, Колеман сказал: «Это такая же хорошая теория, как и любая […]. Это, конечно, не означает, что ящерицы являются единственным источником – возможно, что другие виды. »

«Например, с« оригинальным »SARS-CoV, циветные кошки были наиболее известными видами, но были заражены и другие мелкие млекопитающие. Кроме того, хотя верблюды-верблюды являются источником MERS-CoV, существуют убедительные доказательства того, что «другие верблюды» также могут быть заражены ».

Независимо от того, какие животные специально дали человеку новый коронавирус, может быть более важно спросить, когда и где мутировал вирус?

Два альтернативных сценария для COVID-19

В недавнем исследовании ученые под руководством Кристиана Андерсена, доктора философии, доцента иммунологии и микробиологии в Научно-исследовательском институте Скриппса в ЛаЖолле, Калифорния, использовали имеющиеся геномные данные, чтобы определить, является ли происхождение нового коронавируса естественным или сделано людьми.

Определив, что вирус является результатом естественной эволюции, авторы объясняют, что в зависимости от того, адаптировался ли вирус в его нынешней форме у животных или людей, течение новой пандемии коронавируса может быть совершенно иным.

«Если SARS-CoV-2 предварительно адаптирован к другим видам животных, – пишут авторы в журнале Nature , – тогда существует риск будущих событий повторного появления».

Другими словами, если вирус эволюционировал в своем нынешнем состоянии у животных, то животные продолжали бы передавать его друг другу, и вирус мог прыгнуть обратно в человека в любой точке.

Кроме того, исследователи предполагают, что этот сценарий объяснит, почему вирус распространяется так быстро. Видя, что он уже развил свои патогенные признаки у животных, SARS-CoV-2 уже был «обучен» быстро распространяться и размножаться после того, как проник в своего первого человека-хозяина.

«Напротив, – пишут Андерсен и коллеги, – если адаптивный процесс произошел у людей, то даже если происходят повторные передачи [от животного к человеку], они вряд ли вылетят без одной и той же серии мутаций», поэтому минимизируем Возможны очередные вспышки.

Пока невозможно узнать, какой из двух сценариев более вероятен. Только время и больше исследований покажет.