Глава восьмая. Откуда вылез коронавирус?

Название «коронавирус» сразу же наводит на мысль о королях и… капусте. А почему бы не подумать о капусте, если начали думать о королях? Ни к капусте, ни к королям коронавирусы не имеют никакого отношения. Да и короны у них нет, даже условной. Просто кому-то когда-то выросты, покрывающие поверхность этих вирусов, показались похожими на корону, потому-то и появилось такое название. На самом деле коронавирус выглядит как шар с многочисленными шиповидными отростками. Если уж сравнивать, то скорее с ежом (отростков много) или с палицей. Но как назвали, так и назвали.

Отростки коронавирусов служат для прикрепления вируса к клетке и внедрения в нее вирусной РНК (коронавирусы относятся к РНК-содержащим вирусам). Просто так, на ходу, вирус свою РНК или ДНК в клетку забросить не может. Нужно установить надежную связь, качественно прилепиться к поверхности клетки и проделать в ней дыру, через которую в клетку войдет генетический материал вируса, его нуклеиновой кислоты.

У каждого вируса собственный способ внедрения в клетку и свои любимые «якоря», то есть молекулы на поверхности клеточных мембран, к которым вирус прикрепляется своими рецепторами. Условно принято говорить о дыре или бреши, которую вирус проделывает в клеточной мембране, но на самом деле в большинстве случаев проникновение вируса в клетку осуществляется в ходе процесса, который называется рецепторным эндоцитозом. Слово «эндоцитоз» переводится с греческого как «(проникновение) внутрь клетки». Эндоцитоз представляет собой активное захватывание и поглощение клеткой инородных объектов из внешней среды. Рецепторным он называется потому, что поглощаемые объекты (в данном случае вирусы) прежде чем попасть в клетку, прикрепляются своими рецепторами к клеточным рецепторам. Связавшись с клеточным рецептором, вирус словно бы вдавливает молекулу своей нуклеиновой кислоты в клеточную мембрану. В результате на мембране образуется ямка, которая затем превращается в «пузырек» на внутренней стороне клеточной мембраны. Внутри «пузырька» находится нуклеиновая кислота вируса. «Пузырек» отделяется от внутренней поверхности клеточной мембраны и продвигается внутрь клетки. На каком-то этапе своего путешествия оболочка «пузырька» разрушается, выпуская нуклеиновую кислоту вируса на свободу. Эта молекула-диверсант заставляет клетку вырабатывать свои копии вместо нужных клетке веществ. После того как резервы клетки будут исчерпаны, растиражированные вирусы выходят из нее и устремляются на поиски новых клеток.

У коронавирусов свой способ внедрения в клетку, весьма эффективный и, если можно так выразиться, коварный. Шиповидные отростки содержат белковые молекулы, имитирующие молекулы полезных веществ, которым разрешен вход в клетку. Для проведения этих веществ в клеточных мембранах есть особые белки-рецепторы, молекулы которых пронизывают мембраны насквозь, и потому такие белки называются трансмембранными. Рецепторы захватывают нужные вещества на наружной поверхности мембраны и словно бы протаскивают их внутрь.

Поддельные белки, находящиеся в отростках коронавируса, связываются с белковыми рецепторами клеток, а затем продавливают эти рецепторы в клетку. По каналу, образовавшемуся вследствие этого продавливания, в клетку проникает вирусная РНК.

Во всех без исключения клетках есть фабрики по выработке нужных клеткам белков, которые называются рибосомами. Выглядят рибосомы как сферические образования, не имеющие своей отдельной мембраны. По сути рибосомы являются скоплением молекул РНК, синтезирующих белки из аминокислот, в соответствии с информацией, записанной в РНК-матрице, являющейся копией с «наследственной» молекулы ДНК или РНК. РНК-матрицы нужны потому, что по наследству клетке передается всего один набор матриц, а количество рибосом в клетке может достигать десятков миллионов.

РНК коронавируса внедряется в рибосому клетки и запускает сборку своих копий и вирусных белков. Строение вирусных РНК и ДНК таково, что клетка принимает их за свои собственные матрицы и копирование вирусов происходит беспрепятственно. Беспрепятственно в том случае, если вирус сможет подавить клеточные механизмы противовирусной защиты. Эти механизмы работают в двух направлениях. Во-первых, зараженные вирусами клетки начинают вырабатывать сигнальные белки, называемые интерферонами. Интерфероны переключают здоровые клетки, окружающие зараженную, в противовирусный режим, а также стимулируют работу иммунной системы организма. Во-вторых, повреждения, вызываемые размножением вируса, могут запустить досрочный процесс гибели пораженной клетки, что-то вроде ее самоубийства (в мертвой клетке вирус размножаться не может). Некоторые вирусы могут выступать в роли своеобразных реаниматологов: они вызывают сбои в клеточной программе самоуничтожения, продлевая тем самым жизнь пораженной клетки. Вирусы могут производить белки, которые связываются с рецепторами, запускающими процесс клеточной гибели и блокируют их, или же при помощи других белков блокировать ферменты, осуществляющие разрушение клеточных структур.

Мало суметь внедриться в клетку, нужно еще и выжить в ней. Все патогенные вирусы способны подавлять клеточную противовирусную защиту. В ходе эволюции эти навыки постоянно улучшаются, поскольку от способности противостоять противовирусной защите напрямую зависит выживание вирусов. Наиболее преуспел на этом поприще вирус иммунодефицита человека, поражающий иммунную систему, которая борется с чужеродными агентами.

Естественный отбор, который является движущей силой эволюции, закрепляет все полезные признаки, помогающие организмам выживать в постоянно изменяющейся окружающей среде. Отталкиваясь от этого постулата, некоторые ученые делают мрачные прогнозы относительно того, что способность вирусов противостоять защитным силам организма будет перманентно нарастать, а еще вирусы будут совершенствоваться в мимикрии, станут развивать способность оставаться невидимыми для иммунной системы. Надо сказать, что такие прогнозы вполне логичны. Сказать в утешение можно только одно: человечество не сидит сложа руки. Изменяться так быстро, как вирусы, мы не можем, потому что наши темпы размножения несравнимо медленнее, но зато у нас есть разум и научный прогресс.

На сегодняшний день биологическое семейство «коронавирусы» включает в себя 40 видов. В 1937 году был выявлен первый из коронавирусов – вирус птичьего бронхита, а первый «человеческий» коронавирус был открыт более полувека назад, в 1965 году.

До начала XXI века коронавирусы не вызывали у ученых особого интереса. Ну да, способ проникновения в клетку довольно своеобразный, а в остальном – обычный возбудитель острых респираторных инфекций, один из многих «вирусов насморка». Коронавирус больше интересовал ветеринаров, нежели врачей, имеющих дело с людьми, потому что представители этого семейства поражали свиней, крупный рогатый скот и птиц. Также коронавирусы поражают собак, кошек, мышевидных грызунов, летучих мышей и рыб. Эти паразиты не отличаются стойкой любовью к одному-единственному виду клеток-хозяев. Они поражают и клетки дыхательной системы, и клетки пищеварительного тракта, и нервные клетки, и даже способны поражать иммунные клетки, правда, не так активно и целеустремленно, как делает это вирус иммунодефицита человека. Коронавирусы не уничтожают иммунитет начисто, а всего лишь ослабляют его до таких пределов, которые позволяют им безбоязненно хозяйничать в организмах-хозяевах (простите за такой неизящный каламбур).

Отношение к коронавирусам изменилось в 2003 году, когда разразилась вспышка заболевания, получившего широкую известность под названием «атипичная пневмония» (то есть пневмония, вызванная нетипичным, нехарактерным для этого заболевания возбудителем). Термин этот был предложен в 30-х годах прошлого века, когда пневмонии чаще всего вызывались пневмококком. Пневмококковые пневмонии назвали типичными, а все прочие атипичными. В наше время деление пневмоний на типичные и атипичные в медицине считается устаревшим, но журналистам было удобнее употреблять термин «атипичная пневмония» вместо громоздкого определения «тяжелый острый респираторный синдром». По английскому названию этого синдрома – severe acute respiratory syndrome или SARS – возбудителя стали называть коронавирус SARS (SARS-CoV).

Дело было так. В ноябре 2002 года в китайской провинции Гуандун (это юго-восточная часть Китайской Народной Республики) был выявлен случай ранее неизвестного заболевания, для которого было характерно тяжелое поражение дыхательной системы, то есть тяжелый острый респираторный синдром. Первым из заболевших был фермер, который умер вскоре после госпитализации, причем причина его смерти точно определена не была. Вирус – это не бактерия, которую можно высеять на питательную среду и разглядеть в микроскоп. Определять наличие вируса в организме гораздо сложнее, чем находить бактерии. Поиск вирусов обычно идет косвенным путем: определяют наличие антител, выработанных против этих вирусов иммунной системой. При таком подходе надо примерно представлять цель поиска, чтобы подобрать нужный тест.

Очень скоро стало ясно, что в провинции Гуандун произошла вспышка какого-то инфекционного заболевания, поскольку количество заболевших продолжало возрастать. Однако китайские власти решили, что смогут справиться с эпидемией своими силами и не проинформировали о случившемся Всемирную организацию здравоохранения. Более того, в целях борьбы с паникой информация о вспышке неизвестного заболевания всячески замалчивалась, а на запросы, поступавшие от Всемирной организации здравоохранения, давались заведомо неверные ответы. В результате подобных безответственных действий за два месяца болезнь сначала распространилась на соседние Гонконг и Вьетнам, а затем пошла гулять по миру. Можно было бы сказать, что эпидемия вышла из-под контроля, но, по сути, никакого контроля на начальной стадии развития эпидемического процесса не проводилось. Замалчивание информации сочеталось с наивной надеждой на то, что все как-нибудь утрясется само собой. И только 14 февраля 2003 года Всемирная организация здравоохранения получила из Китая официальное сообщение о том, что в провинции Гуандун выявлено 350 больных с атипичной пневмонией.

Когда правда открылась (а ведь долго такие вещи скрывать никогда не удается), правительство Китайской Народной Республики подверглось резкой критике со стороны международного сообщества и было вынуждено принести официальные извинения. Надо сказать, что принесение извинений – это всего лишь верхушка айсберга, которая предается широкой огласке. За ошибки всегда приходится расплачиваться в прямом смысле этого слова. Сторона, которая приносит извинения, компенсирует содеянное не только на словах, но и на деле. Поэтому правительства обычно стараются вести себя так, чтобы дело не доходило до принесения извинений, себе дороже выйдет, причем во всех смыслах. Китайское правительство сделало правильный вывод из событий 2002–2003 годов и во время эпидемии коронавируса 2019–2020 годов вело себя самым что ни на есть правильным образом (но об этом мы поговорим в следующей главе).

28 февраля 2003 года, когда Всемирная организация здравоохранения уже начала проводить глобальные меры, направленные на обуздание эпидемии, в один из частных ханойских госпиталей попал пациент, которому предположительно поставили диагноз птичьего гриппа. Для консультации в госпиталь прибыл итальянский врач-инфекционист Карло Урбани, сотрудник организации «Врачи без границ». Он быстро понял, что имеет дело с неизвестным науке возбудителем инфекционного заболевания и вместе со своими коллегами смог убедить правительство Социалистической Республики Вьетнам в необходимости срочного введения глобального карантина. Карантин был введен, несмотря на все неблагоприятные экономические последствия подобного шага.

В марте 2003 года было установлено, что атипичную пневмонию вызывает вирус, относящийся к семейству коронавирусов.

После того как получен ответ на вопрос, кто вызвал заболевание, начинают устанавливать возможные пути попадания возбудителя в организм человека.

Вирус SARS-CoV имеет много резервуаров в дикой природе. Он мог попасть к человеку от циветы, небольших хищных млекопитающих, похожих на мангустов, от летучих мышей, енотовидных собак, бирманских хорьковых барсуков и других диких млекопитающих. Скорее всего, первичное заражение произошло через плохо обработанное мясо… На юге Китая, так же как и во Вьетнаме, испокон веков наблюдается высокая плотность населения, порождающая конкуренцию за пищевые ресурсы. Поэтому там едят практически любую дичь, которую можно поймать. Многих животных искусственно разводят на фермах. Кроме того, в состав многих лекарственных препаратов традиционной китайской медицины входят продукты животного происхождения, начиная с крови и заканчивая экскрементами. Заразиться можно и этим путем. А еще есть возможность заражения через экскременты летучих мышей, которые могут оставаться на чердаках и крышах жилых строений.

Попав от животных к человеку, вирус начал циркулировать в человеческой популяции, то есть переходить от одного человека к другому. Первая вспышка – это самый благоприятный период в истории данного возбудителя. Нет иммунитета против него, нет вакцин, да и диагностика хромает. Вдобавок вирусу SARS-CoV повезло с местом «выхода в люди» и с коротким инкубационным периодом, который составлял от 2 до 7 суток.

Возбудитель начинает свое массовое распространение с появлением первых симптомов заболевания – насморка, кашля, диареи и пр. Скрывать свое присут-ствие могут только те возбудители, которые передаются половым путем. Если путь передачи воздушный, контактный или фекально-оральный, возбудитель должен как можно скорее вызвать симптомы, способствующие его массовому распространению. Вирус SARS-CoV с распространением не затягивал, этот процесс мог начаться уже на третий день после попадания вируса в организм.

Держим в уме короткий инкубационный период и знакомимся ближе с провинцией Гуандун.

Гуандун – провинция густонаселенная, занимающая по плотности населения первое место в Китае (а уж в Китае нужно хорошенько постараться, чтобы стать первой в этом роде). Здесь живет более 112 миллионов человек.

Гуандун также находится на первом месте среди китайских провинций по валовому внутреннему продукту. Образно говоря, здесь производство на производстве сидит и производством погоняет. А производ-ство – это переговоры, командировки, выставки, конференции и все такое прочее, что способствует активным контактам между городами и странами. Столица провинции Гуандун город Гуанчжоу является одним из крупнейших транспортных узлов страны. Здесь есть огромный порт и международный аэропорт Байюнь (в переводе на русский – «Белые облака»), из которого выполняются полеты примерно в ста направлениях. За год через Байюнь проходит более 30 миллионов человек. Это более 80 тысяч пассажиров ежедневно. Вирус SARS-CoV не мог и мечтать (если бы умел) о распространении через такой замечательный аэропорт. Особенно при том, что в первые три месяца эпидемии в Китае никаких действенных противоэпидемических мер не проводилось.

Итоги таковы: в период с ноября 2002 года по июль 2003 года всего зарегистрировано 8098 случаев заболевания тяжелым острым респираторным синдромом в 29 странах мира. 774 заразившихся умерли. Можно сказать, что вирус SARS-CoV убил каждого десятого из инфицированных людей.

В большинстве случаев эта болезнь начиналась с повышения температуры до 38–39 °С и выраженных симптомов интоксикации, таких как головная боль, головокружение, слабость и мышечные боли. Катаральные явления (насморк, кашель, боль в горле) в начальном периоде были выражены умеренно, они начинали расцветать, начиная с четвертого, а то и с седьмого дня заболевания. Но у некоторых больных наряду с проблемами дыхательной системы наблюдалось поражение пищеварительного тракта, которое поначалу затрудняло постановку правильного диагноза. А правильный диагноз нужен не только для верного лечения, но и для принятия адекватных противоэпидемических мер. Карантин при дизентерии, если кто не в курсе, сильно отличается от карантина при атипичной пневмонии.

В 2004 году вирус SARS-CoV вызвал в Китае еще одну вспышку заболевания, которую практически сразу же ликвидировали. Официальная версия событий объяснила единичное заражение следствием контакта с образцом вируса, хранившимся в вирусологической лаборатории, а не передачей от человека человеку.

С лечением и профилактикой заражения вирусом SARS-CoV дело обстоит не лучшим образом. По настоящее время вакцина против этого вируса не разработана, так же как и не создано специфических противовирусных препаратов. Тесты, проведенные «в пробирке», то есть вне организма, показали эффективность некоторых антивирусных препаратов, таких как рибавирин. Но рибавирин действует на вирус SARS-CoV при таких концентрациях, которые вызывают разрушение клеток организма. Если уж говорить начистоту, то ни одна из применявшихся схем лечения не доказала убедительно свою эффективность. Основным лечением при тяжелом остром респираторном синдроме остается поддерживающая терапия.

С 2004 по 2011 год коронавирусы взяли паузу и ничем не напоминали о своем существовании. Но в июне 2012 года в клинику города Джидда был госпитализирован с острой пневмонией и почечной недостаточностью гражданин Саудовской Аравии. Оказалось, что заболевание вызвал неизвестный ранее коронавирус, который назвали MERS-CoV от английского Middle East respiratory syndrome – ближневосточный респираторный синдром. В сентябре того же года в Лондоне с идентичным заболеванием был госпитализирован второй саудовец. Интересная деталь: после идентификации нового коронавируса были ретроспективно изучены биологические образцы, оставшиеся от людей, умерших в марте – апреле в 2012 года в Иордании от неизвестной инфекционной болезни. Оказалось, что всех их убил вирус MERS-CoV.

Почему коронавирусы начали заявлять о себе именно сейчас, в начале XXI века, причем весьма регулярно? Чаще, чем раз в десятилетие, происходит эпидемическая вспышка, к тому же в разных точках планеты. А раньше никогда ничего подобного не было… В чем причина подобной синхронности?

Причина в том, что в разных популяциях эволюция схожих организмов, относящихся к одному биологическому виду (или роду, или семейству), будет идти по одному и тому же пути, если условия окружающей среды окажутся похожими. В чем суть эволюции? У организмов в случайном порядке появляются те или иные мутации, изменения в генах. Если молекулы ДНК или РНК схожи между собой, то в них будут возникать примерно одни и те же мутации. Выгодные признаки (выгодные мутации) станут закрепляться естественным отбором… Если условия окружающей среды примерно одинаковы, то полезными будут считаться одинаковые мутации. Коронавирусы в своем развитии дошли до нового уровня патогенности, который дает им хорошие шансы на размножение, а также приобрели возможность паразитирования в организме человека (для этого им многого не нужно, достаточно мутации, дающей возможность связывания с человеческими клетками). «Звездный час» каждого отдельного вируса наступает в свой черед, в свой год, но, с одной стороны, общая тенденция к усилению патогенности коронавируса прослеживается, что называется, невооруженным глазом, а с другой – как только у вируса появляется возможность поражать человеческие клетки, то он сразу же ее использует. О, это проклятое семейство коронавирусов еще натворит дел, будьте уверены! Вспышка 2019 года далеко не последняя коронавирусная эпидемия (но очень бы хотелось, чтобы это пророчество оказалось ошибочным).

Природным резервуаром вируса MERS-CoV, возбудителя ближневосточного респираторного синдрома, в настоящее время принято считать не то летучих мышей, не то одногорбых верблюдов, у которых были выявлены антитела к этому вирусу. Есть мнение, что от инфицированных верблюдов болезнь может передаваться людям с зараженными вирусом мясом или молоком, а также при контакте. Однако точная роль верблюдов в передаче вируса и конкретные пути его передачи неизвестны. Предполагается (и только предполагается, но пока еще не доказано), что вирус MERS-CoV переходит от человека к человеку только при тесном контакте. Обычно это происходит между членами семьи или между пациентами и медицинскими работниками. В официальных документах Всемирной организации здравоохранения сказано, что «устойчивой передачи инфекции от человека человеку на сегодняшний день документально нигде не зарегистрировано».

Вирус MERS-CoV распространяется относительно медленно, как и положено заболеванию, передающемуся преимущественно контактным путем. Первый случай заболевания (если не считать иорданские случаи, которые были изучены ретроспективно) произошел в начале осени 2012 года, а к июню 2013 года было зарегистрировано только 50 случаев заболевания. Но медлительность распространения вируса компенсировалась его патогенностью. Уровень летальности при этом заболевании, то есть количество умерших среди заразившихся, превышает 40 %! Образно говоря, вирус медленно ползает, но очень больно кусается.

К лету 2015 года случаи заболевания ближневосточным респираторным синдромом были выявлены зафиксированы в 23 странах мира, начиная с Саудовской Аравии и заканчивая Южной Кореей. Распространяли заболевание по миру путешественники – жители Ближнего Востока и приезжие из других стран. По состоянию на 2019 год случаи заболевания были зарегистрированы в 27 странах, включая Алжир, Австрию, Бахрейн, Китай, Египет, Францию, Германию, Грецию, Исламскую Республику Иран, Италию, Иорданию, Кувейт, Ливан, Малайзию, Нидерланды, Оман, Филиппины, Катар, Республику Корея, Королевство Саудовская Аравия, Таиланд, Тунис, Турцию, Объединенные Арабские Эмираты, Соединенное Королевство, Соединенные Штаты Америки и Йемен. Россию вирус MERS-CoV пока что обходит стороной.

Заслуживает упоминания вспышка ближневосточного респираторного синдрома в Южной Корее, которая началась 20 мая 2015 года. Вирус был занесен в страну гражданином Южной Кореи, побывавшем на Ближнем Востоке.

К середине июня 2015 года в Южной Корее было зафиксировано уже 95 случаев заболевания, из которых 9 случаев закончились смертью. Были временно закрыты учебные заведения, около 3 тысячи человек находились в изоляции. Тем не менее количество заболевших продолжало расти. К 1 июля 2015 года статистика была такой: 182 инфицированных, 33 умерших. Но после 5 июля новых случаев заболевания уже не было, и потому 20 июля 2015 года правительство Южной Кореи официально объявило об окончании эпидемии.

Противоэпидемические меры, принятые во время вспышки ближневосточного респираторного синдрома в Южной Корее, можно назвать образцовыми. Все было сделано правильно и своевременно, благодаря чему эпидемию быстро ликвидировали. Разумеется, человеческий фактор никуда не денешь и отдельные ошибки всегда будут иметь место. Например, отдельные южнокорейские медики могли бы избежать заражения, если бы соблюдали все предписанные правила. Но в целом, на государственном уровне, с эпидемией боролись так, как положено.

Вот примечательная деталь, правда, не имеющая прямого отношения к микробиологии. С целью привлечения иностранных туристов, многие из которых из-за эпидемии MERS-CoV стали отказываться от поездок в Южную Корею, корейские власти отменили визовые сборы для граждан Китая, Камбоджи, Индонезии, Филиппин и Вьетнама, а также продлили на три месяца срок действия одноразовых туристических виз, выданных в период с 1 марта по 30 июня. Эпидемии сильнее всего бьют по туристическому бизнесу.

Если в июне 2015 года в мире было зарегистрировано 1154 подтвержденных случая заболевания, вызванных MERS-CoV, и 431 случай летального исхода, то в декабре 2019 года количество заболевших возросло до 2506, а умерших – до 912.

Ползучая эпидемия MERS-CoV продолжается. Специфического лечения нет по сегодняшний день и вакцины тоже нет. В рамках борьбы с вирусом MERS-CoV имеет большое значение вакцинация одногорбых верблюдов, носителей этого возбудителя и источников заражения человека. Экспериментальная верблюжья вакцина, созданная в США, продемонстрировала эффективность, но до серийного производства и массовой иммунизации верблюдов дело пока не дошло.

Существенно замедлила изучение вируса MERS-CoV невосприимчивость к нему лабораторных видов мышей, что было обусловлено разным строением молекулы человеческого и мышиного рецепторов, служащих мишенью для вируса. Пришлось ученым при помощи генной инженерии создавать мышей с человеческим рецептором-мишенью. Задача решаемая, но на ее решение потребовалось определенное время. Также исследователи пытались заразить MERS-CoV сирийских хомячков и африканских хорьков, но в обоих случаях потерпели неудачу. А у макак резусов, которые обычно служат в исследованиях «заместителем» человека, вирус MERS-CoV вызывает только нетяжелую пневмонию, которая не сопровождается поражением почек. Если вы сейчас подумали о том, почему ученым не завести стадо лабораторных верблюдов, то имейте в виду, что это не только очень дорогое удовольствие, но и технически сложная задача. Далеко не всякое животное подходит для лабораторных исследований, и мелкие имеют в этом деле приоритет перед крупными.

Во время эпидемий очень большое значение имеет правильное определение ареала распространения болезни. В наше время почти все проблемы пытаются решить на мобильном уровне при помощи соответствующего приложения. В частности, разрабатываются приложения, способные определять, чем и как часто болеют люди в том или ином регионе. Эти приложения используют алгоритм, который агрегирует информацию, полученную от врачей, из социальных сетей и индивидуальных сообщений пользователей приложения, а также анализирует поисковые запросы из данного региона. В общем-то, задумка однозначно хорошая, особенно если правильно организовать сбор информации и избавить продукт от назойливой рекламы.