Удивительное тело. Почему наше тело самое нелепое и гениальное создание природы - Такэхито Ямамото Страница 28

Впоследствии стало известно о существовании микроорганизмов, невидимых даже в микроскоп – вирусов. Их часто путают с бактериями, но на самом деле это совершенно разные формы жизни. Прежде всего, они радикально отличаются размерами: вирусы примерно в 100 раз мельче бактерий и настолько малы, что их невозможно увидеть в обычный оптический микроскоп.

Впервые обнаружить вирусы удалось лишь в 1931 году, после изобретения в Германии электронного микроскопа. Прошло более двух столетий с момента открытия Левенгуком «маленьких животных», прежде чем человечество смогло разглядеть эти ультрамикроскопические частицы.

Мир микроскопических организмов часто называют микромиром, где «микро» (микрометр) составляет одну тысячную миллиметра – примерно таков размер бактерий. Однако вирусы измеряются уже в «нано»: один нанометр равен одной тысячной микрометра. Но разница между бактериями и вирусами заключается не только в размерах. Ключевое отличие – способность к самостоятельному существованию. Бактерии при наличии подходящих условий могут размножаться самостоятельно путем клеточного деления и не нуждаются в других организмах для выживания. Вирусы же не способны к самостоятельной жизни, поскольку имеют предельно простую структуру: ДНК или РНК, заключенные в белковую оболочку, без механизмов самовоспроизведения. Именно поэтому их часто не считают живыми организмами, хотя в микробиологии традиционно изучают наряду с другими микроорганизмами.

Способы размножения вирусов

На самом деле они внедряют свою ДНК или РНК в клетки других организмов, захватывая их систему репликации. ДНК и РНК представляют собой своеобразные «чертежи» жизни. Вирусы подменяют эти чертежи собственными, заставляя клетку-хозяина воспроизводить не себя, а новые вирусные частицы. Если представить это наглядно, то зараженная клетка похожа на человека, который собирает пластиковую модель по инструкции, но в какой-то момент страницы руководства незаметно подменяются – и он, сам того не осознавая, начинает производить совершенно другие модели.

Инфицированная вирусом клетка становится фабрикой по производству новых частиц. Когда их количество достигает критической массы, они разрывают клетку, вырываются наружу и атакуют новые клетки, повторяя этот цикл снова и снова.

Хотя для человека и бактерии, и вирусы одинаково невидимы и мы объединяем их под общим термином «микроорганизмы», для самих бактерий вирусы представляют смертельную угрозу. Они способны проникать в бактериальные клетки, размножаться внутри и в конечном счете уничтожать их.

Естественно, антибактериальные препараты (антибиотики) совершенно неэффективны против вирусов. Они действуют исключительно на бактерии и бесполезны против других патогенов. Впервые о существовании микроорганизмов мельче бактерий стало известно в 1890 году. Российский биолог Дмитрий Ивановский исследовал болезнь табака, вызывающую мозаичные пятна на листьях. Было очевидно, что это инфекционное заболевание, но причина оставалась неясной. Удивительно, однако даже после фильтрации сока больных растений через бактериальный фильтр заразность сохранялась. Этот эксперимент впервые показал возможность существования инфекционного агента, значительно меньшего, чем бактерии. Спустя 45 лет, в 1935 году, американский вирусолог Уэнделл Мередит Стэнли окончательно доказал существование вируса табачной мозаики. За это революционное открытие, первое в своем роде, Стэнли удостоился Нобелевской премии по химии в 1946 году.

Рис. 40. У. Стэнли

Инфекции и вакцина

В последующие годы открыли многочисленные вирусы, вызывающие заболевания у человека. Обнаружение патогенов – как бактерий, так и вирусов – открыло путь к разработке методов профилактики, диагностики и лечения болезней.

Противовирусные препараты стали основным оружием против вирусных инфекций. Однако, в отличие от антибиотиков, настоящих убийц вирусов среди них крайне мало. Большинство лишь подавляют размножение возбудителя и облегчают симптомы.

Яркий пример – противогриппозные препараты вроде «Тамифлю»[20]. Их эффективность скромна: они сокращают продолжительность лихорадки примерно на одни сутки. Это вовсе не «волшебные таблетки», способные мгновенно излечить грипп.

При этом многие вирусные инфекции до сих пор не имеют специфического лечения. Например, такие хорошо известные заболевания, как корь и краснуха, вызываются вирусами, но противовирусных препаратов против них не существует. При заражении остается купировать симптомы и ждать, пока организм сам справится с болезнью. Некоторые случаи могут привести к тяжелым осложнениям, угрожающим жизни, или оставить после себя серьезные последствия. То же касается обычной простуды и COVID-19 – эффективных лекарств, способных полностью уничтожить эти вирусы, пока не создано.

В то же время главным средством профилактики инфекционных заболеваний остаются вакцины. На сегодняшний день разработаны прививки против множества бактерий и вирусов, спасающие бесчисленное количество жизней. В Японии в рамках национальной программы иммунизации детям бесплатно доступны вакцины против дифтерийной палочки, коклюшной палочки, столбнячной палочки и полиовируса (эти четыре компонента часто объединены в комбинированную вакцину). Также против гемофильной палочки типа b (Hib), пневмококка, туберкулезной палочки (БЦЖ), ротавируса, вируса гепатита B, кори, краснухи, ветряной оспы, японского энцефалита и папилломы человека. Вакцины против эпидемического паротита, гепатита A и менингококка доступны по желанию, но также эффективны.

Вирус гепатита B и Нобелевская премия

Болезни, которые можно предотвратить с помощью вакцин, называются VPD (Vaccine Preventable Diseases). Вакцинация против них с высокой вероятностью позволяет избежать инфекций, которые в противном случае могли бы привести к летальному исходу или тяжелым осложнениям.

Особое значение имеют вакцины против вируса гепатита B и папилломы человека (ВПЧ), поскольку они способны вызывать онкологию. То есть данные вакцины обладают уникальным свойством – могут предотвращать развитие рака. Вирус гепатита B не только вызывает тяжелые поражения печени (вплоть до фульминантного гепатита, угрожающего жизни), но и приводит к развитию гепатоцеллюлярной карциномы. Что касается вируса папилломы человека, некоторые его штаммы – причина различных видов рака, включая рак шейки матки.

В отличие от этих случаев большинство других видов рака не имеют единой причины, поэтому их невозможно предотвратить с помощью вакцин. Сколько бы человек ни следил за питанием и ни вел здоровый образ жизни, он не может заранее защитить себя от рака толстой кишки, молочной железы, простаты или поджелудочной железы. Однако когда речь идет о раке, вызванном инфекциями, вакцинация становится мощным инструментом профилактики – предотвращая заражение, мы можем предотвратить и саму болезнь.

Американский врач Барух Самуэль Бламберг, открывший вирус гепатита В, был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1976 году. Немецкий вирусолог Харальд цур Хаузен, обнаруживший связь вируса папилломы человека с раком шейки матки, получил эту же премию в 2008 году. Их работы кардинально изменили подход к профилактике онкологических заболеваний.

Рис. 41. Б. Бламберг

Рис. 42. Х. Хаузен

Чудесное мастерство

Парадоксально, но вакцины появились задолго до возникновения бактериологии и вирусологии как наук. Само слово «вакцина» (vaccine) происходит от латинского vacca – «корова». Но