Изменчивость вируса гриппа — гениальность природы, но опасность для человека.

Все прекрасно знают, что к гриппу надо прививаться каждый год, так как каждый год к нам приходит новая его разновидность. Его изменчивость такова, что вакцины, сделанные в предыдущий период просто не работают в следующем.

Вирус гриппа

В случае с вирусом гриппа гемагглютинин — это поверхностный белок, обеспечивающий способность вируса присоединяться к клетке-хозяину. Антитела к гемагглютинину обеспечивают основной иммунитет против вируса.

Гемагглютинин вируса гриппа представляет собой тример, построенный из двух различных по структуре участков: трехнитчатой закрученной в спираль конструкции из a-спиралей, отстоящей на 7,6 нм от мембраны, и глобулярного участка антипараллельной b-поверхности, которая содержит сайт связывания рецептора.

Что обеспечивает высокую изменчивость вируса гриппа?

Известно, что за это отвечают два процесса: антигенный дрейф и антигенный сдвиг.

Антигенный дрейф.

В виду изменчивости, заложенной механизмом эволюции, фермент, синтезирующий вирусную РНК, не имеет защиты от неизбежных ошибок, из-за чего, в свою очередь, у одного штамма вируса возникают точечные мутации генов гемагглютинина и нейраминидазы. Можно сказать, что эти мутации возникают непрерывно, но каждая следующая не сильно отличается от предыдущей. При этом, именно из-за непрерывности этого процесса, эти мутации накапливаются в таком огромном количестве, что препятствуют распознаванию вируса иммунной системой, а это влечёт за собой необходимость периодических изменений состава противогриппозных вакцин в соответствии с прогнозами о преобладающих штаммах возбудителя в следующем эпидемическом сезоне. Помимо того, что антигенный дрейф присущ всем типам вируса гриппа, он встречается и у многих других вирусов. При этом вирус В мутирует в разы медленнее, чем вирус А, но быстрее, чем вирус С.

Антигенный сдвиг.

Гораздо более опасное свойство вируса гриппа. Плюсом, если вообще можно так выразится, можно назвать лишь то, что это свойство является особенностью только гриппа А. Заключается это свойство в способности вируса поражать множество видов животных, а также большим разнообразием гемагглютинина и нейраминидазы. Так, вирусы В и С содержат по одному типу этих гликопротеинов, которые внутри вида отличаются лишь относительно небольшим числом точечных мутаций, что существенно упрощает поиск вакцин. У вируса А на сегодняшний день известно 18 типов гемагглютинина и 11 типов нейраминидазы. Именно в соответствии с ними штаммы этого возбудителя имеют дополнительную маркировку, например, А/H1N1, А/H3N2 и т. д. Сродство вируса к разным видам птиц и зверей, из-за чего они становятся его разносчиками, зависит от конкретного типа этих антигенов. Но не стоит забывать, что, теоретически, любая разновидность вируса представляет опасность для всех подверженных гриппу видов. Более вирулентные и патогенные штаммы, с которыми иммунитет людей справляется очень плохо, возникают именно при антигенном сдвиге. Когда в одном организме встречаются вирусы с разными типами гемагглютинина и нейраминидазы, вирусные частицы в процессе сборки, из-за сегментированной РНК, могут «обмениваться» ими, что рано или поздно и приводит к появлению новых более агрессивных штаммов.

В результате этого процесса образовалось большинство разновидностей вируса А, вызывавших пандемии, например, «азиатского гриппа» в 1957 году или «гонконгского гриппа» в 1968 году. Недавняя пандемия 2009 года была вызвана обменом генами между человеческим, свиным и птичьим штаммами вируса. Происхождение возбудителя наиболее смертоносной пандемии гриппа в истории человечества — печально известной «испанки» 1918–20 годов, унесшей жизни, по разным оценкам, от 50 до 100 миллионов человек — менее понятно, но, вероятно, суть кроется всё в том же антигенном сдвиге. Как считает большинство учёных, исследовавших данный штамм, он мог появиться в результате антигенного сдвига при рекомбинации как минимум двух штаммов птичьего гриппа. Хотя есть версия и антигенного дрейфа, при котором «удачный» набор мутаций придал птичьему вирусу высокое сродство к человеческому организму.

Прошлогоднее исследование показало, что несмотря на все ухищрения возбудителя гриппа, с помощью которых он пытается обманывать «иммунитет», восприимчивость к определенным его штаммам, в том числе «незнакомым», зависит от типа вируса, которым человек переболел впервые в своей жизни. Суть кроется в том, что все разновидности гемагглютинина по аминокислотному составу делятся на две большие группы. Первая группа включает Н1, Н2, Н5, Н6, Н8, Н9, Н11-13 и Н16-18, а вторая — Н3, Н4, Н7, Н10, Н14 и Н15. К вирусам с антигенами той группы, с которой человек столкнулся впервые в жизни, у него развивается определенная степень устойчивости: заболевание либо не разовьется, либо будет протекать с минимальным риском летального исхода. На сегодня достоверно известно, что преобладание различных штаммов в структуре эпидемий меняется раз в несколько десятилетий, а значит чувствительность человека к той или иной разновидности вируса можно предсказать по году его рождения.

А каково вирусу «жить» с такой изменчивостью?

Следует понимать , что белок – это довольно запутанный клубок аминокислот, в котором они взаимодействуют друг с другом, притягиваясь и отталкиваясь. Функция белка зависит именно от его пространственной формы: его аминокислоты должны так провзаимодействовать друг с другом, чтобы его форма позволяла связываться с рецепторами, расщеплять какие-то молекулы или, наоборот, соединять их и т. д.

В случае неконтролируемых мутаций чаще всего страдает именно пространственная укладка белковой молекулы, так, что работать белок уже не может. Для гемагглютинина вируса гриппа, это совершенно не исключение: постоянные изменения в гемагглютинине довольно часто приводят к тому, что он превращается в мусор.

Но в любой клетке есть особые белки, которые помогают другим белкам поддерживать форму. Эти белки называются шапероны, и они нужны как раз для того, чтобы белковая молекула, у которой не получается приобрести правильную пространственную конформацию, всё-таки свернулась правильно. Так, например, шапероны оказываются очень кстати, при тепловом стрессе, когда при заболевании температура тела человека повышается настолько, что белки теряют пространственную укладку из-за неподобающих условий среды. Напомню, что повышение температуры тела – это защитный механизм, который срабатывает именно для того, что белки вируса потеряли свою пространственную укладку, в то время как белки организма поддерживают свою форму благодаря шаперонам.

Для того, чтобы продемонстрировать взаимодействие клеточных шаперонов, в качестве инструмента решения проблем с вирусными белками, возникающих из-за сильной изменчивости, исследователи из Массачусетского технологического института поставили эксперименты с двумя типами клеток: в одних была сильно понижена активность одного из главных белков-шаперонов, в других, наоборот, шаперонов было больше, чем обычно. Те и другие клетки заражали вирусом гриппа и исследователи ждали, когда у вируса сменится не менее 200 поколений (учитывая огромную скорость размножения вирусов, ждать пришлось недолго).

Действительно, оказалось, что в клетках, где шапероны были особенно активны, вирус менялся быстрее, чем в обычных клетках, и уж точно быстрее, чем в клетках с выключенным главным шапероном. Иными словами, когда в клетке много белков, которые следят за пространственной укладкой других белков, вирус может позволить себе быть изменчивым. Больше всего у гриппа мутировали уже много раз упомянутый гемагглютинин, с помощью которого он взаимодействует с клетками, и фермент, который занимается копированием вирусного генома. Как было сказано выше, шапероны включаются в момент теплового стресса – и, очевидно, вирус со своими изменчивыми белками должен особенно хорошо себя чувствовать, когда клетке приходится терпеть температуру выше обычной.

То есть вирусы (скорее всего не только гриппа), судя по всему, научились использовать шаперонную машину в тех же целях, что и клетки организма. Если это так, то есть предположение, что если у нас получится каким-либо образом «отключить» вирус гриппа от клеточных шаперонов, то это позволить затормозить его стремительную эволюцию. В таком случае, возможно, нам не придется каждый год подбирать новую вакцину для очередной его разновидности.

---

https://zen.yandex.ru/media/scikit/izmenchivost-virusa-grippa--genialnost-prirody-no-opasnost-dlia-cheloveka-59f5bb1bad0f22ee07980524