Полезная информация

В природе циркулирует четыре вида вируса гриппа из семейства ортомиксовирусов (Orthomyxoviridae). Мы поговорим только о двух из них — A и B, — так как они представляют для нас наибольшую опасность. Вирус гриппа C тоже заражает человека, но не вызывает тяжелого заболевания. Свидетельств же того, что недавно открытый вирус гриппа D заражает кого-то, кроме свиней и крупного рогатого скота, пока не найдено.                                                                                                                                                                              

Строение и жизненный цикл

Под электронным микроскопом частицы вируса гриппа A и B практически не отличимы друг от друга: обе имеют сферическую или нитевидную форму с диаметром 100 нм и длиной (в случае нитевидной формы) около 300 нм. Их структура также почти идентична. Условно ее можно разделить на три части: внешняя мембрана, белковая оболочка (или матрикс) и генетический материал.

На поверхности вирусной частицы находятся главные мишени иммунной системы и компоненты многих противогриппозных вакцин — белки гемагглютинин (HA) и нейраминидаза (NA). Первый необходим для проникновения в клетку хозяина, а второй — для успешного высвобождения вирусной частицы. Также считается, что нейраминидаза облегчает прохождение вируса через слизистую оболочку дыхательных путей. Вместе с этими белками во внешнюю липидную оболочку встроен ионный канал, состоящий из белков М2 (или NB и BM2 в случае вируса гриппа В). Изнутри вирион выстлан матриксным белком М1, который кроме механической защиты необходим для успешной распаковки вирусной частицы и сборки новых потомков. В самом центре частицы хранится вирусный геном в виде восьми молекул РНК (сегментов), покрытых нуклеопротеином (NP) и связанных с вирусной полимеразой.

Для того чтобы вирус попал внутрь клетки, гемагглютинин связывается с остатком сиаловой кислоты на поверхности наших клеток по принципу «ключ—замок». Клетка захватывает связавшийся вирус, окружая его внешней мембраной, так же как она «съедает» многие питательные вещества, которые затем «переваривает», разбирая на части. Но вирусу гриппа удается перехитрить систему и вырваться из этой цепочки. Для переваривания клетка закисляет среду внутри мембранного пузырька с вирусом, что вызывает структурные изменения в гемагглютинине и последующее слияние мембран вируса и клеточного пузырька. Кроме этого, через ионный канал в вирион закачиваются протоны (H⁺), что приводит к изменениям в структуре матриксного белка M1 и высвобождению комплекса из РНК и белков во внутриклеточную среду.

Вирусная РНК попадает в ядро клетки, где начинается синтез РНК для производства новых вирусных белков (матричной РНК, или мРНК) и новой геномной РНК. Новые копии вирусного генома тут же «одеваются» в нуклеопротеин, связываются с полимеразой и покидают ядро (для чего необходим белок NEP). Сборка новых вирусных частиц происходит на внутренней стороне клеточной мембраны, в которую к этому времени уже встроены вирусные мембранные белки. Готовый вирус отделяется (отпочковывается) от клетки, но не освобождается полностью, так как гемагглютинин тут же связывается с остатками сиаловой кислоты на поверхности той же клетки. На этом этапе ключевую роль играет нейраминидаза, которая удаляет остатки сиаловой кислоты с клеточной поверхности и гемагглютинина, после чего вирус отправляется в свободное плавание, чтобы заражать новые клетки. В завершении всего этого цикла каждую клетку покидает до 15 тысяч новых вирусных частиц.

Почему погоня за гриппом никогда не закончится

Вирус гриппа отличается чрезвычайной изменчивостью генома. Каждый сезон появляются новые генетические варианты вируса (штаммы), отличающиеся по своим антигенным характеристикам от предшественников, и сформированная у нас ранее иммунологическая память снова и снова оказывается бесполезна против них. Для того чтобы различать отдельные штаммы, была создана специальная номенклатура, которая, помимо видовой принадлежности и антигенных характеристик вируса, включает информацию о месте и времени изоляции данного образца, с какой интенсивностью происходит образование новых штаммов, их расположение на ветвях древа эволюции (принадлежность к генетическим линиям) и распространение по миру,

Механизмы, которые использует вирус гриппа для достижения такого разнообразия, — антигенный дрейф и антигенный шифт.

Антигенный дрейф — это постепенное накопление мутаций за счет ошибок, которые делает вирусная полимераза во время копирования генома. При этом полимеразы, которые синтезируют РНК, не славятся особой точностью из-за отсутствия механизмов исправления ошибок, поэтому скорость накопления мутаций у вирусов с РНК-геномом выше, чем у ДНК-вирусов. Из-за постепенных точечных изменений в гемагглютинине и нейраминидазе возникают штаммы вируса, которые настолько отличаются от

предыдущих вариантов, что наша иммунная система распознает их как совершенно новые. Именно поэтому к каждому последующему сезону падает эффективность противогриппозной вакцины, и приходится обновлять ее состав и заново всех прививать.

Второй механизм, антигенный шифт, куда более радикальный. Это обмен вариантами гемагглютинина и нейраминидазы между разными вирусами в процессе сборки вирусной частицы. Сейчас в природе для вируса гриппа А найдено 18 подтипов гемагглютинина и 11 подтипов нейраминидазы, которые теоретически могут сочетаться в любых комбинациях, многие из которых найдены среди животных. В нашей популяции обнаружены штаммы с комбинациями H1N1 (гемагглютинин подтипа 1 и нейраминидаза подтипа 1), H2N2 и H3N2. Но если одну и ту же клетку заразят два вируса с разными комбинациями, то может произойти реассортация — перетасовка вариантов, в результате которой образуется вирус с новой комбинацией подтипов гемагглютинина и нейраминидазы. Именно антигенный шифт привел к возникновению наиболее смертоносных пандемий XX века — «азиатского» (1–2 млн смертей) и «гонконгского» (0,5–2 млн смертей) гриппов. Не так давно, в 2009 году, мы столкнулись с новой пандемией, вызванной вирусом «свиного» гриппа со сложной историей реассортаций, на счету которой — до 575 тыс. смертей. Новый штамм A (H1N1)pdm09 возник в результате комбинации двух свиных вирусов гриппа А, один из которых был результатом тройной реассортации.

Куда скромнее обстоят дела у вируса гриппа В. Несмотря на то, что для него возможны все те же самые механизмы изменчивости, что и для вируса гриппа А, он не вызывает серьезных эпидемий. Это связано с тем, что мы практически единственные его носители (кроме людей, вирус гриппа В найден только у тюленей, и поэтому не происходят межвидовые реассортации, которые могли бы привести к появлению принципиально новых штаммов. Сейчас в нашей популяции преимущественно циркулируют штаммы двух линий вируса гриппа В: B/Victoria и B/Yamagata.