Птичий грипп H5N1 эволюционирует, чтобы лучше заражать млекопитающих

Рост числа случаев птичьего гриппа H5N1 в США побудил CDC изучить вирус у хорьков и выявить, что он может распространяться и вызывать серьезные симптомы у других млекопитающих. По данным исследования Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), птичий грипп H5N1 все лучше распространяется среди млекопитающих, но пока не распространяется так же легко, как сезонный грипп.

В этом году вирус H5N1 был обнаружен по меньшей мере у 46 человек в США, вызвав пока лишь легкие заболевания. CDC утверждает, что вирус по-прежнему представляет небольшой риск для населения, но в качестве меры предосторожности ученые изучили, адаптировался ли птичий вирус к заражению млекопитающих.

H5N1 был обнаружен примерно у 50 видов млекопитающих, включая крупный рогатый скот. Вопрос в том, насколько искусен птичий вирус в заражении млекопитающих и насколько легко он может распространяться, когда переходит на новый вид, например, на людей. В текущей вспышке исследователи не обнаружили ни одного примера передачи от человека к человеку, но они следят за признаками.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, CDC использовали хорьков, поскольку эти животные восприимчивы к человеческому гриппу и проявляют схожие симптомы.

«Поскольку они выбрасывают вирус в воздух, их использовали в качестве модельной системы для изучения воздушно-капельной передачи», — сказала Сима Лакдавала, вирусолог гриппа из Университета Эмори, которая не участвовала в исследовании, но сотрудничает с CDC в других проектах. Легкие людей и хорьков имеют схожее распределение рецепторов, которые вирус может использовать для проникновения в клетки, отметила Лакдавала.

Исследование показало, что вирус H5N1 легко передается между хорьками при определенных обстоятельствах, что позволяет предположить, что он может распространяться и между другими млекопитающими.

«Это не значит, что, поскольку вирус передается хорькам, он будет передаваться людям», — сказал Трой Саттон, ветеринарный исследователь из Университета штата Пенсильвания, который не принимал участия в исследовании. Скорее, это показывает, что вирус может приобретать способность распространяться среди млекопитающих, пояснил он.

Исследователи CDC использовали вирус H5N1, взятый у работника молочной фермы в Техасе, который подхватил один из первых случаев заболевания людей в этом году. Этот вирус имел мутацию под названием E627K, которая была связана с пандемиями гриппа, имевшими место в 1918, 1957 и 1968 годах, сказал Саттон.

E627K изменяет белок, который помогает вирусу размножаться, позволяя ему делать это более эффективно при более низких температурах, объяснил Саттон. Температура тела человека, как правило, на несколько градусов по Цельсию ниже, чем у птиц, поэтому эта мутация играет роль в том, чтобы помочь вирусам птичьего гриппа заражать людей.

Лакдавала сказала, что наблюдение не обнаружило никаких дальнейших случаев этой мутации у людей или млекопитающих. Но CDC изучил ее воздействие на хорьков на случай ее повторного появления.

Когда ученые ввели H5N1 непосредственно в носы хорьков, у животных появились серьезные симптомы — такие как диарея, затрудненное дыхание и лихорадка — и в некоторых случаях они умерли. Напротив, инфекции среди людей в США были довольно легкими, с незначительными симптомами, такими как покраснение глаз.

Одним из возможных объяснений является то, что исследователи ввели хорькам миллионы вирусных частиц, что, по словам Саттона, является стандартной практикой при изучении гриппа у хорьков.

«Это, вероятно, выше, чем то, что человек получил бы, если бы он был в комнате с кем-то, кто болен человеческим гриппом», - сказал он. Однако он добавил, что миллилитр непастеризованного коровьего молока может нести в 100 раз больше вируса, чем получили хорьки, поэтому вполне возможно, что работники фермы могут подвергнуться более высоким дозам.

У людей также есть предсуществующий иммунитет к родственным штаммам гриппа, который обеспечивает им некоторую защиту, тогда как хорьки в этом исследовании росли на фермах, свободных от гриппа. В статье, которая еще не была рецензирована, Лакдавала обнаружила, что хорьки с иммунитетом к вирусу H1N1 2009 года — более известному как «свиной грипп» — демонстрируют некоторый иммунитет к H5N1.

Ученые не уверены, как именно фермеры заражаются вирусом. Это может произойти через прямой контакт с животными, воздушно-капельным путем или через контакт с загрязненными поверхностями, такими как доильное оборудование. CDC изучил все три возможности на хорьках.

Спаривая зараженного хорька со здоровым хорьком в одной клетке, они изучали прямой контакт. «Хорьки — очень социальные животные. Они тыкаются друг в друга и прижимаются», — сказала Лакдавала. Они проверили прямой контакт трех пар хорьков и обнаружили, что передача и тяжелое заболевание имели место в каждом случае.

Переместив здорового хорька в клетку, ранее занятую инфицированным, исследователи изучили передачу через загрязненные поверхности, такие как стенки клетки, подстилка, еда и вода. Чтобы проверить воздушно-капельное распространение, они поместили инфицированных и здоровых хорьков в соседние клетки, разделенные перфорированной стенкой, которая пропускала воздушно-капельные вирусы. Ни один из этих путей передачи не был столь эффективным, как прямой контакт, и часть хорьков осталась незараженной.

Это исследование дает представление о потенциальной серьезности и передаче H5N1. Однако Лакдавала отметила, что оно не учитывает сложности человеческой иммунной системы или поведения человека, и эти типы экспериментов в клетках не оценивают возможность распространения как на большие, так и на короткие расстояния.

Она сказала, что будет важно изучить вирусы H5N1, собранные у других пациентов, чтобы увидеть, меняется ли поведение вируса по мере изменения его генетики.