Виктор Зуев - Многоликий вирус. Тайны скрытых инфекций
Несмотря на широкое распространение, 80 лет назад скрепи еще рассматривали как чисто сельскохозяйственную проблему. Природа болезни оставалась неизвестной, хотя более 100 лет назад уже предпринимались первые попытки продемонстрировать заразительность и передачу этого заболевания: в 1899 году мозговой тканью от больного скрепи животного была искусственно заражена здоровая овца, а в 1936 году французские исследователи Ж. Кюи и П. Шелле доказали, что возбудитель скрепи способен проходить через бактериальные фильтры и такой фильтрующийся агент вызываету здоровых овец развитие первых признаков заболевания лишь спустя много лет (иногда до 5 лет). Так впервые была установлена продолжительность инкубационного периода при этой медленной инфекции. Как и при куру, при скрепи поражения обнаруживаются только в головном мозге. И опять мозговая ткань напоминает губку. Вот почему и скрепи была отнесена к группе так называемых губкообразных энцефалопатий (рис. 8).
Рис. 8. Губкообразные изменения в мозге мыши, зараженной скрепи
Легко понять, в каких непростых условиях в течение многих лет проводились исследования скрепи в связи с необходимостью использовать для этих целей таких крупных животных, как овцы. И не удивительно, что успешное перенесение опытов на мышей в 1961 году оказалось переломным моментом в истории изучения заболевания. Благодаря дешевизне новых лабораторных животных появилась реальная возможность резко увеличить объемы исследований и их интенсивность. А главное, работа с мышами позволяла приступить к проведению разнообразных количественных определений. И еще одно важное обстоятельство: у зараженных мышей заболевание развивалось спустя всего лишь 4–5 месяцев!
Что же происходит с возбудителем в организме зараженных мышей? Когда и где можно (если можно) обнаружить инфекционный агент? Оказалось, что после подкожного заражения мышей возбудитель скрепи в течение недели находится в селезенке, затем не обнаруживается ни в одном органе, спустя месяц вновь появляется в селезенке и лимфатических узлах, еще через 2 месяца – в спинном мозге, а еще через месяц – и в головном. Но при этом во всех органах животного, исключая, конечно, головной мозг, не было ни малейших признаков каких-либо патологических изменений, а возбудитель в них находился в концентрации, равной 10 000 000(!) смертельных доз в 1 грамме ткани.
Стало быть, персистенция возбудителя в органах? Итак, скрепи – инфекционное заболевание. Это доказано давно и неопровержимо сначала опытами по передаче агента овцам, а затем и многим другим видам животных. Твердо установлено, что возбудитель проходит через бактериальные фильтры; не размножается на искусственных питательных средах (на которых размножаются бактерии); вместе с тем способен к длительной персистенции в культурах клеток, приготовленных из мозга зараженных животных; наконец, доказана скрытая персистенция его в организме в тканях (исключая мозговую).
Все это вместе взятое, казалось, недвусмысленно обосновывало вирусную природу возбудителя скрепи. Оставалось только произвести ряд уточняющих определений, например установить размеры вирусных частиц, их устойчивость к физическим воздействиям и химическим веществам; посмотреть, как выглядят частицы этого вируса под электронным микроскопом. Однако…
Изучение свойств предполагаемого вируса скрепи с первых же шагов дало поистине сенсационные результаты, анализ которых послужил предметом оживленных дискуссий и основанием для ряда смелых и оригинальных гипотез.
Прежде всего, оказалось, что возбудитель в высушенном состоянии сохраняет свою жизнеспособность на протяжении 2 лет хранения при температуре 8-12 °С. Даже после 30-минутного кипячения (!) ткань зараженного животного не теряет свою инфекционность для здоровых овец. Ученые поняли, что встретились с необычным возбудителем инфекционной болезни, и надо было проверять все возможные проявления его характера. Эти испытания принесли много новой интересной информации.
Возбудитель скрепи оказался устойчивым к ферментам, переваривающим белки, – к пепсину и трипсину, к ферментам, разрушающим ДНК и РНК, – дезоксирибонуклеазе и рибонуклеазе, к ультразвуку и формалину. В 12-процентном растворе формалина заразительность кусочков мозга больных овец сохранялась 28 месяцев. В отличие от других известных вирусов, активность возбудителя скрепи не снижалась даже после того, как его 34 раза поочередно погружали то в температуру -70 °С, то +37 °С. Заметим при этом, что другие вирусы полностью разрушаются уже после 3-10 циклов подобной обработки.
Но нашлась все-таки управа и на него! Возбудитель скрепи оказался высокочувствительным к действию сильных окислителей, к мочевине и фенолу. Все как у обычных вирусов, но… если разрушенные ткани, содержащие известные вирусы, смешать в равных количествах со спиртовым раствором йода, то их инфекционная активность исчезнет полностью; в тех же условиях утрачивается 99,9 % (но не 100 %!) инфекционной активности возбудителя скрепи.
Каков же размер этого загадочного возбудителя? К этому вопросу периодически возвращались на протяжении более 60 лет. После долгих споров размеры были определены – от 17 до 27 нм. Первоначально это было установлено с помощью особых фильтров с порами известных размеров, а затем – путем расчетов, на основе определения молекулярной массы, которую, в свою очередь, выяснили по чувствительности возбудителя к ультрафиолетовому свету и проникающей радиации. Но вот эти-то два последних свойства и оказались наиболее удивительными и вызвали немало дискуссий. Судите сами: устойчивость агента скрепи и к ультрафиолетовому свету, и к проникающей радиации оказалась в 100-1000 (!) раз выше, чем у всех известных вирусов.
А где же, спросите вы, данные электронной микроскопии? Каков он собой, этот возбудитель скрепи? Много лет рассматривали исследователи ткани пораженного мозга животных – и не переставали удивляться: в препаратах видны лишь скопления… мембран. Сложенных, скрученных, свернутых в кольцо, наконец, разорванных, но мембран. И – не более!
Тогда в работу включились биохимики. Оказалось, что синтез общего белка в мозговой ткани больных животных и выработка энергии остаются неизменными, общее количество нуклеиновых кислот также сохраняется на прежнем уровне, но зато заметно увеличивается активность ферментов, разлагающих сахара и их производные. Попытки найти инфекционные нуклеиновые кислоты не дали положительных результатов.
Отсутствие ясных представлений о структуре возбудителя и вместе с тем целый набор необычных свойств – все это породило множество разных догадок и послужило основанием для предположений, фантастичность которых порой так же трудно отвергнуть, как и доказать.
Так, например, безуспешные попытки обнаружить инфекционные нуклеиновые кислоты в зараженныхтканях побудили некоторых исследователей высказать мнение, что агент скрепи представляет собой самореплицирующуюся белковую молекулу. Но тогда трудно понять повышенную устойчивость возбудителя к нагреванию и формалину и тем более – ктрипсину и пепсину.
Высокая устойчивость к ультрафиолетовому свету, повышенная чувствительность к энергичным окислителям и наблюдаемая повышенная активность ферментов, разлагающих сахара! Не значит ли это, что возбудитель скрепи представляет собой вовсе не белок, а сложную молекулу полисахарида?
Но ни белковая, ни полисахаридная гипотезы не получили распространения в связи с тем, что выделенные из зараженных тканей фракции белков или полисахаридов не обладали инфекционностью. Значительно более привлекательной явилась в свое время так называемая мембранная гипотеза. Англичане Р. Гиббонс и Г. Хантер тоже исходили из того, что при скрепи не удается обнаружить главной вирусной структуры – нуклеиновой кислоты. Поэтому ученые предложили рассматривать возбудителя как составную часть клеточной мембраны. На чем они основывались? Во-первых, высокая чувствительность агента к тем веществам, которые как раз и разрушают клеточные мембраны. Затем, значительная инфекционность препаратов отдельно выделенных мембран. И наконец, данные электронной микроскопии, по которым, как мы помним, в местах поражений мозговой ткани всегда присутствуют мембранные структуры.
Хотя мембранная гипотеза и объясняла многие особенности возбудителя скрепи, но вместе с тем она не могла ответить на главный вопрос: что же представляет собой собственно инфекционное начало, пусть даже связанное с мембранами?
И здесь, как акт отчаянья, возвращение исследователей к вирусной гипотезе возбудителя скрепи. Ведь первые же исследования агента скрепи заставили думать о нем как о вирусе, и не случайно на протяжении многих лет скрепи изучался главным образом именно вирусологами. Как мы увидим далее, именно вирусологам удалось в последующие годы разгадать ряд принципиально важных частей этой дьявольской шарады.
