Рафаил Нудельман - Неизвестное наше тело. О полезных паразитах, оригами из ДНК и суете вокруг гомеопатии...
Это крайне важно потому, что в отличие от упомянутых девяти белков, которые помогают вирусу внутри клетки, молекулы Н и N помогают ему снаружи — в тот момент, когда вирусу нужно проникнуть в клетку, и потом, когда его потомкам нужно выйти из нее. А для проникновения в клетку и выхода из нее вирус как раз и пользуется той или иной комбинацией этих двух молекул, как мы — кодом домофона. Например, вирус, преимущественно атакующий клетки свиньи, несет на своей оболочке «код» H1N1, а вирус, особенно охотно вторгающийся в клетки птицы, — H5N1. Поэтому в организме свиньи, заболевшей гриппом, исследователи, как правило, обнаруживают вирус типа H1N1, а в организме курицы — H5N1. И соответственно называют их вирусом «птичьего» или вирусом «свиного» гриппа. Но такая избирательность не абсолютна. Вирусы, несущие на себе другие коды, тоже зачастую могут проникать в эти клетки. И, встречаясь там друг с другом, могут, как описано выше, обмениваться сегментами своих РНК, что приводит к появлению новых видов гриппозных вирусов (это особенно часто происходит в клетках свиней, которые в этом смысле являются своеобразными «плавильными котлами» природы).
Справедливо это и для людей: в клетки дыхательного тракта человека могут проникать не только вирусы гриппа, специализирующиеся на ежесезонном вторжении в них, но и такие вирусы, которые несут на себе H-N «коды» птиц или животных. Вот, для иллюстрации, список «кодов», обнаруженных в гриппозных вирусах во время последних эпидемий или вспышек гриппа у людей: H1N1 (знаменитая «испанка» 1918 года — 500 миллионов заболевших, 50 миллионов погибших, а также эпидемия свиного гриппа 2009 года); H2N2 (эпидемия «азиатского» гриппа 1957 года — 1 миллион погибших), H3N2 («гонконгский» грипп 1968 года — 500 тысяч погибших, а также вспышка 2007 года); H5N1 («птичий» грипп 2004 года), а кроме того, H7N7, H1N2, H9N2, H7N2, H7N3 и H10N7.
Мы, однако, все еще не ответили на вопрос, что именно делает возможным такое проникновение в наши клетки всех этих «инородных» вирусов. Как показали исследования, всем этим вирусам «открывает дверь» некий единый «тайный помощник». Он находится на поверхности клеток дыхательных путей и является тем вторым партнером упомянутого выше «молекулярного танца», который завершается проникновением вируса в клетку. Но он имеет не одну, а две ипостаси и потому способен помогать разным вирусам, не только «нашим» человеческим, но и «инородным». Помощник этот называется «сиаловая кислота».
Последуем за вирусом внутрь нашего дыхательного тракта. Всякий вирус, попадая внутрь организма, «видит» перед собой множество самых разных клеток. В этом «лесу» он должен найти нужные ему «деревья» — те клетки, в которых он способен размножаться (вирусы, как правило, специализируются не только на организмах определенного вида, но и на тканях определенного типа). Это нелегко, потому что каждая из окружающих вирус клеток покрыта, как шубой, густой порослью защитных молекул сахаро-белков и сахаро-жиров. Жиры образуют оболочку клетки, белки заякорены в ней, а из тех и других торчат вверх, как ворсинки, длинные цепочки сахарных молекул. Вся эта «шуба» называется «гликокаликс». Она не только защищает клетку — она еще и помогает ей соединяться с соседними клетками, образуя ткань, она позволяет этим клеткам общаться друг с другом, а также с иммунными клетками, и, наконец, она наделяет организм способностью отличать свои клетки от инородных «интервентов» вроде того же вируса — поскольку все клетки одного организма имеют уникальный гликокаликс (только у идентичных близнецов он одинаков), то на этом фоне «чужак» немедленно заметен. Так что наш вирус должен поторопиться и побыстрее проникнуть в какую-нибудь клетку, в противном случае против него будут вскоре «приняты меры» — брошены в атаку клетки иммунной системы.
Но как же найти подходящее укрытие?
Вот тут-то на сцене и появляется «тайный помощник». Как выяснили ученые, над «шубой» подходящих вирусу клеток всегда вьется некий опознавательный вымпел, как бы сигнализируя ему: «Сюда!» Этим «вымпелом» является кончик одной специфической сахарной цепочки, входящей в состав гликокаликса. Дело в том, что все сахарные цепочки несут на верхнем конце некие группы атомов, которые химически являются кислотами. На разных клетках эти кончики разные. На тех клетках, в которых только и способен размножаться вирус гриппа, есть сахарные цепочки, так называемые «галактозы», которые кончаются упомянутой выше сиаловой кислотой. Вот она-то и сигнализирует вирусу, в какие клетки он должен проникнуть. Но этим ее роль не исчерпывается. Вслед за этим сиаловая кислота еще и помогает вирусу проникнуть в указанные клетки. Тут-то и начинается их «танго для двоих».
Первое «па» этого танца состоит в том, что молекула Н на оболочке вируса сближается с сиаловой кислотой. Это служит химическим сигналом, в ответ на который клетка в месте соприкосновения образует углубление, этакую полусферу, охватывающую вирус. Следующий пируэт «танца» начинается с того, что в образовавшееся углубление входят из клетки ионы водорода. «Почуяв» их, молекула Н преобразуется: ее белковая часть сворачивается, как пружина, и тем самым подтягивает вирус вплотную к мембране клетки, а затем «склеивает» оболочку вируса с этой мембраной. Следующее «па»: углубление, в котором все это происходит, закрывается снаружи, образуя полную сферу — этакий микроскопический пузырек, внутри которого находится вирус. На последнем этапе ионы водорода входят внутрь вируса и вызывают химическую реакцию, в результате которой вирусная РНК вместе со своими белками освобождается от оболочки, после чего один из белков перерезает «пуповину» — молекулу Н, которая держала оболочку приклеенной к мембране клетки. Оболочка отпадает, и внутри пузырька остается только вирусная РНК с ее белками. Затем пузырек втягивается в клетку, и вирус начинает там свое размножение.
Танец закончен, болезнь началась. Теперь вирус начнет размножаться, и его потомки, выходя из клетки, разрушат ее, а потом вторгнутся в другие такие же клетки и, в свою очередь, разрушат и их тоже. Остается лишь добавить, что при выходе вирусов-потомков из клетки примерно тот же процесс повторится в обратном порядке: новые вирусы выйдут наружу внутри пузырьков, приклеенных к клеточной мембране цепочками тех же галактоз с присоединенными к ним сиаловыми кончиками, с которыми раньше вступала в «танец» молекула Н. Но теперь в танец с ними вступит молекула N, нейраминидаза, причем в «танец» обратный — она разорвет связь сиаловых кислот с новорожденными вирусами и тем самым отделит эти вирусы от клеточной мембраны, что даст им возможность устремиться на поиски новых клеток для своего размножения.
А теперь разъясним, что это за две ипостаси сиаловой кислоты, о которых мы упомянули выше. Как уже говорилось, сиаловая кислота вьется, как вымпел, на конце молекулы галактозы, и вот исследования показали, что она способна прикрепляться к этой галактозе двумя способами, которые химики условно обозначают «альфа 2–3» и «альфа 2–6». И те же исследования показали, что с каждым из этих «посадочных мест» — они называются «рецепторы» — связывается свой вид вирусов: рецептор «альфа 2–3» имеет вид, который соответствует молекулам хем-агглютинина и нейраминидазы на оболочке вируса птичьего гриппа (H5N1), тогда как рецептор «альфа 2–6» соответствует вирусу человеческого гриппа (H1N1). А поскольку к клетках дыхательного тракта человека представлены и те, и другие «альфы», то становится понятно, почему вирус птичьего гриппа может заражать не только птиц, но и людей. Во всем виновата сиаловая кислота с двумя ее вариантами соединения с галактозой.
Однако загадки нашего гриппа на этом не кончаются. Хотя оба вируса проникают в организм одним и тем же путем, с помощью сиаловой кислоты, но тяжесть заболеваний при этом оказывается разной: птичий грипп более суров и вызывает больше смертных случаев. В чем же дело? В 2006 году эту загадку атаковали сразу две группы исследователей, и в результате выяснилось, что рецепторы «альфа 2–3» и «альфа 2–6» находятся в разных местах дыхательного тракта. «Вымпел» «альфа 2–6» развевается преимущественно над клетками носоглотки и бронхов; глубже, в самих легких, таких клеток становится все меньше (хотя они есть и там). Напротив, «вымпелов» «альфа 2–3», приманивающих вирус птичьего гриппа, особенно много именно внутри легких, в тех альвеолярных клетках, где, собственно, и происходит газообмен. Эти клетки секретируют особый белок, который не дает легким «спадать», и возможно, что этот же белок помогает вирусу размножаться. А поскольку эти клетки находятся в основном внутри легких, то последствия их разрушения вирусом оказываются более тяжелыми. Как бы то ни было, но при вскрытии умерших от гриппа больных вирусы птичьего гриппа обнаруживаются именно в разрушенных альвеолярных клетках.
