Книга История иммунной системы - Клеменс Арвай

писал в статье, опубликованной в журнале Nature: «Возбудитель SARS-CoV-2 может мутировать таким образом, что все вакцины и антивирусные медикаменты, демонстрировавшие ранее свою эффективность, окажутся бесполезными. Поэтому каждый надзорный орган, который настаивает на ускорении процедуры испытаний, должен ясно представлять себе вероятность сохранения действенности тех или иных субстанций против конкретных вариантов коронавируса»[61].

Причина, по которой защита от тяжелой инфекции (ее также называют клиническим иммунитетом) еще не означает прерывания цепи заражений, то есть не создает стерильного иммунитета, может быть объяснена с точки зрения иммунологии. Вакцина, вводимая в мышечную ткань, вызывает образование иммунитета, основанного на действии Т-клеток и антител, циркулирующих в крови и ослабляющих активность вируса в организме. Таким образом удается затормозить распространение, размножение возбудителя и снизить его негативное воздействие на организм. Это значит, что многие вакцины против инфекций дыхательных путей могут обеспечить индивидуальную защиту, но не дают гарантий от распространения возбудителя среди окружающих. Правда, следует исходить из того, что антитела с током крови попадут и на слизистые оболочки носоглотки, но неизвестно, в какой концентрации они там окажутся и насколько сильным будет их действие. Размножение возбудителя в этой области может происходить несмотря на клинический иммунитет, и секрет слизистой оболочки сможет быть источником заражения для окружающих, как это было и в опытах с обезьянами. В чем причина? Для слизистых оболочек главное значение имеет врожденный иммунитет как первая линия защиты. Это прежде всего макрофаги и нейтрофилы, передвигающиеся внутри тканей. Антитела в крови защищают главным образом от глубоких повреждений легких при тяжелом течении болезни, но не стерилизуют слизистые оболочки носоглотки.

Возможное решение этой проблемы, которая известна иммунологам с давних времен, может заключаться в том, чтобы разработать вакцины против респираторных инфекций, которые не вводятся внутримышечно, а наносятся на слизистую оболочку носоглотки. Такая форма будет стимулировать клеточный иммунный ответ непосредственно на входе, через который возбудители респираторных инфекций попадают в организм. По­этому Университет почвоведения в Вене, являющийся признанным европейским центром биологии и биотехнологий, работает над созданием вакцин против инфекций дыхательных путей, которые вводятся в виде назального спрея. В числе прочих разрабатывается и назальная вакцина от COVID-19[62]. Однако по состоянию на январь 2022 года выход этого продукта на рынок в ближайшее время не предвидится.

Еще одна эволюционная причина быстрых мутаций возбудителей респираторных инфекций состоит в том, что многие из них, в том числе вирусы гриппа и коронавирусы, представляют собой РНК-вирусы. Их генетический материал не сосредоточен в ДНК, а фрагментарно структурирован в отдельных отрезках РНК. Генетические «ремонтные» механизмы этих вирусов менее эффективны, чем у организмов на основе ДНК. Поэтому случайные мутации генетического материала корректируются реже, и распространены случаи генетических изменений вирусов по случайному принципу[63]. В связи с этим возрастает вероятность того, что какая-то мутация даст возбудителю эволюционное преимущество, позволяющее одержать победу в непрекращающейся гонке с участием организма-хозяина и вируса.

Существует гипотеза, в соответствии с которой вирусы гриппа и, возможно, коронавирусы способны коммуницировать друг с другом, обмениваясь участками РНК. Это означало бы, что при заражении двумя разными штаммами вируса мутации и генетические адаптации могут передаваться от одного «родственника» другому. Это позволяет объяснить чрезвычайно высокую и быструю приспособляемость возбудителей респираторных инфекций, так как чисто случайных мутаций для этого явно недостаточно.

Вследствие такой быстрой приспособляемости равновесие между вирусами и людьми может обеспечиваться за счет того, что возбудители инфекций дыхательных путей становятся более заразными, но не причиняют особо большого вреда организму. Показатели госпитализации и смертности инфицированных сокращаются.

С эволюционно-биологической точки зрения речь идет о типичных механизмах приспособления возбудителей инфекций к организмам-хозяевам. Смерть хозяина не отвечает эволюционным интересам вируса, ведь его благополучие обеспечивается не за счет тяжелой болезни или смерти организма-хозяина, а за счет эффективного размножения и распространения в его популяции. Возбудители респираторных инфекций добиваются этого за счет концентрации в носоглотке и распространения с секретом слизистой оболочки.

Как будут развиваться события в плане заразности, течения болезни, передачи возбудителя вакцинированными людьми и индивидуальной иммунной защиты после появления штамма «Омикрон» и дальнейших мутаций SARS-CoV-2, на момент сдачи этой книги в печать в январе 2022 года оценить пока невозможно. Однако выводы из предыдущих рассуждений могут быть применены ко всем вирусным возбудителям респираторных инфекций, в том числе к коронавирусам, вирусам гриппа и риновирусам. Это вечные принципы эволюционной биологии.

Вакцинация против возбудителей респираторных инфекций типа коронавирусов и вирусов гриппа, безу­словно, целесообразна для пожилых людей и других представителей групп риска, так как она предоставляет индивидуальную защиту против тяжелого течения COVID-19, вызванного известными на сегодня вариан­тами вируса. Чтобы обеспечить эту защиту, необходимо регулярное обновление вакцин. Настоятельные рекомендации на этот счет давали в 2021 году такие издания, как Journal of Infection и International Journal of Immunopathology аnd Pharmacology[64]. К этому нас вынуждает эволюционно-биологическая природа возбудителей респираторных заболеваний.

Часть 3

Экологическая иммунология

Глава 7

Иммунная система в дикой природе: учимся у птиц, амфибий и приматов

Экология, которая наряду с ботаникой и зоологией входит в число трех изначальных основ биологии, представляет собой науку о взаимосвязях в природе. С глобального уровня и до глубин микрокосма она изучает взаимодействие всех элементов природы, включая и человека, представляющего собой как природное, так и культурное существо. Немецкий зоолог, философ и врач Эрнст Геккель основал экологию как науку в 1866–1869 годах и дал ей первое определение: «Под экологией мы понимаем всю науку об отношениях организма с окружающим внешним миром, которая включает в более широком смысле все условия его существования»[65].

Настоящие исследования в области иммунологии были начаты лишь четырнадцать лет спустя русским зоологом и бактериологом Ильей Ильичом Мечниковым, который стал первым иммунологом в современном смысле слова, открыв в 1883 году клеточную иммунную систему. Однако в определении, которое дал экологии Геккель, фактически уже шла речь об иммунной системе. Дело в том, что «отношения организма с окружа­ющим внешним миром» включают в себя и отношения иммун­ной системы с окружающей средой. Как мы знаем из предыдущих глав этой книги, наша иммунная сис­тема — это система взаимодействия с окружающей средой, которое является предметом исследования экологической иммунологии, или экоиммунологии. Термин «экологическая иммунология» впервые был использован в 1996 году в англоязычном научном журнале по вопросам экологии и эволюционной биологии. В данной публикации рассматривалось эволюционное равновесие между паразитами и их организмами-хозяевами с учетом воздействия факторов окружающей среды[66].

Учение о взаимосвязях окружающей среды и иммунной системы

Экоиммунология исследует в лабораторных и полевых условиях влияние внешних и внутренних факторов на функции иммунной системы. Она рассматривает иммунную систему не саму по себе, а всегда в более широком контексте. В первую очередь экоиммунология представляет собой науку об «иммунной системе в дикой природе». В центре внимания этого молодого направления науки находится воздействие окружающей среды, особенно в условиях ее разрушения и загрязнения, на защитные функции людей, животных и растений. Но этим задачи экоиммунологии не ограничиваются. Она изучает и то благотворное влияние, которое здоровые экосистемы оказывают на здоровье, укрепляя наши