Текст книги "Беседы о вирусах"

Автор книги: Александр Смородинцев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 13 страниц)

В 1892 году профессор ботаники Петербургского университета Д. Ивановский подтвердил некоторые находки Мейера. Несколько лет подряд изучал он мозаичную болезнь, поразившую обширные плантации табака в Крыму. Ученый работал как одержимый. Он показал, что сок больных растений заразен, но его инфекционность исчезает от кипячения.

Хотя в соке растений Д. Ивановский и не нашел никаких микробов, ученый был убежден, что они там должны обязательно быть. Ведь он опроверг утверждение Мейера о том, что сок больных растений теряет свои заразные свойства после фильтрования через двойной слой фильтровальной бумаги. Ивановский показал, и в этом главное значение его открытия, что сок сохраняет свои инфекционные свойства после пропускания через свечи Пастера – Шамберлена, сделанные из мелкопористой глины, которая удаляет из жидкости любые видимые в микроскоп организмы, любые бактерии. Это доказывало, что существуют какие-то заразные агенты, которые намного мельче всех известных в ту пору микробов.

Открытие вирусов (так их стали называть впоследствии), сделанное Д. Ивановским, который не был даже микробиологом, представлялось тогда многим ученым неким любопытным парадоксом. Никто не думал, что из этой, казалось бы, случайной находки мельчайших микроорганизмов разовьются современные знания о фактически новом царстве живой материи, широко раздвинувшем старые границы известного мира животных и растений.

Ивановский, несомненно, принадлежит к выдающимся ученым нашего времени: ведь ему удалось сделать не только величайшее открытие, но и основать совершенно новую науку – науку о вирусах. Доказав существование фильтрующихся инфекционных агентов, Ивановский нашел метод, с помощью которого можно было отличить возбудителей вирусных заболеваний. Рассматривая под микроскопом зараженные листья растений табака, Ивановский обнаружил мельчайшие кристаллы. Он правильно решил, что они связаны с проникновением возбудителя в растение. Лишь через несколько десятилетий ученые доказали способность многих вирусов формировать кристаллы внутри зараженных клеток при различных заболеваниях не только у растений, но и у животных.

После открытия Ивановского датский микробиолог М. Бейеринк повторил его опыты и подтвердил, что агент, вызывающий мозаичную болезнь табака, свободно проходит через фарфоровые фильтры. В противоположность Мейеру и Ивановскому Бейеринк отверг мысль о связи болезни с бактериями и выдвинул идею, что это «жидкий живой контагий».

Бейеринк был весьма скрупулезным исследователем. Его не удовлетворяли результаты фильтрования сока больных растений, и, чтобы полностью отвергнуть роль микробов в возникновении болезни, он предпринял другой эксперимент.

Полученный от больных растений сок Бейеринк поместил на поверхность плоской чашки с плотным слоем агара (его приготовляют из экстракта морских водорослей). Благодаря высоким питательным свойствам агара микробы развиваютcя на его поверхности, образуя колонии. Проникнуть в глубь этого желеподобного вещества ни один микроб не может.

Через несколько дней Бейеринк снял верхний слой агара, где действительно выросли колонии микробов, и использовал для заражения здоровых растений средний и нижний слои, куда микробы проникнуть не могли. Предположения подтвердились: какое-то вещество, попавшее в глубь агара, вызвало мозаичную болезнь в зараженных листьях.

После этих опытов Бейеринк написал, что причиной болезни «является вирус, который скорее всего находится в жидком или растворенном состоянии и не является плотной частицей».

Через два года германские микробиологи Ф. Лефлер и П. Фрош показали, что ящур, эпидемическая болезнь крупного рогатого скота, также вызывается фильтрующимся агентом – вирусом, а в 1901 году В. Рид и его сотрудники установили, что возбудитель желтой лихорадки, тяжелейшей тропической болезни людей, также проходит через фильтры и является вирусом.

Ученый мир не сразу признал открытие вирусов Д. Ивановским. Даже в 20-х годах нашего века высказывалось много предположений, что вирусы – это либо мельчайшие простейшие организмы, либо такие формы бактерий, которые могут проходить через фильтры. Выдвигались даже гипотезы, что вирусы – это яды, которые выделяются внутри клеток под воздействием каких-то неизвестных факторов.

Перелом наступил лишь после того, как Ф. Д'Эрель открыл вирусы, паразитировавшие внутри различных микробов. Оказалось, что микробы тоже заражаются и гибнут от своих «микробных» вирусов. Д'Эрель назвал их бактериофагами, то есть «пожирателями микробов». После опытов Д'Эреля различные высказывания о «чудодейственной» природе вируса отпали сами собой.

Вспоминая историю открытия вирусов, следует перечислить некоторые знаменательные даты: 1892 год – открыт вирус табачной мозаики; 1897-й – фильтрующийся вирус ящура; 1901-й – вирус желтой лихорадки; 1902-й – вирус оспы птиц и овец; 1903-й – вирус бешенства; 1905-й – вирус оспенной вакцины; 1907-й – вирус Денге (тропического вирусного заболевания); 1908-й – вирус оспы людей и трахомы; 1909-й – вирус полиомиелита; 1911-й – вирус саркомы кур Рауса; 1915-й – бактериофаг; 1916-й – вирус кори; 1917-й – вирус герпеса.

Этот список свидетельствует, что метод фильтрования материалов через фарфоровые фильтры позволил ученым быстро разграничивать мир вирусов от мира микробов и открывать одного за другим возбудителей вирусных болезней.

Интересно отметить, что к концу 40-х годов нашего столетия было открыто 40 вирусов, вызывавших заболевания у человека и поражавших его нервную систему, кожу, дыхательные пути. Иными словами, удалось объяснить причину 40 болезней. Что это означает: целых 40 или всего лишь 40? Скорее «всего лишь», так как за последующие 40 лет, к 1980 году, стало известно более 500 вирусных болезней.

Отнюдь не следует думать, что ученые открыли новые заболевания. Просто они выяснили причины очень многих инфекционных болезней. Оказалось также, что вирусы вызывают не только крупные эпидемии заразных болезней, но поражают практически все органы человеческого тела (печень, легкие, мозг), являясь причиной таких недугов, которые раньше врачи считали обычными, так называемыми соматическими заболеваниями.

В 1932 году крупный английский химик В. Элфорд создает искусственные мелкопористые коллоидные мембраны с точно установленным размером отверстий в пределах от 50 до 300 нанометров. (Раньше эти величины называли миллимикронами, а теперь обозначают термином «нанометр», что значит – миллиардная доля метра). Пропуская через эти мембраны растворы, содержавшие некоторые бактериофаги и вирус осповакцины, Элфорд устанавливает их размеры. Теперь метод ультрафильтрации широко используется для определения размеров вирусов.

Когда ученые исследуют вирусы, поражающие животных, растения, микробов, они используют в качестве модели соответствующие виды животных, растений и микроорганизмов. Иное дело, когда пытаются выделить вирус от человека. Приходится каждый ,раз отыскивать таких лабораторных животных, в организме которых вирус сможет размножиться и вызвать развитие определенной клинической картины болезни.

Экспериментальные животные позволили в свое время выделить и изучить вирусы бешенства, оспы, герпеса, ящура, гриппа, полиомиелита и многих возбудителей энцефалитов. Однако уже перед первой мировой войной возможности этого метода были исчерпаны. Многие, по всей вероятности вирусные, болезни воспроизвести на лабораторных животных не удавалось: вирусы в их организме не размножались. Параллельно с использованием различных животных велись интенсивные поиски других моделей, где вирусы человека могли бы размножаться и обнаруживать себя.

В 1931 году американские исследователи М. Вудруф и Э. Гудпасчер изобрели метод культивирования вирусов в развивающемся курином эмбрионе. После 7– 10 дней инкубации, когда в яйце развивался зародыш, туда вводили материал, содержащий вирусы. В курином эмбрионе многие вирусы прекрасно размножаются и могут накапливаться в окружающей зародыш жидкости в больших количествах. Яичная скорлупа делала внутреннее содержимое яйца вполне герметичным и препятствовала проникновению извне чужеродных вирусов и бактерий. В курином яйце не развивались антитела, и вирусы могли беспрепятственно размножаться.

В курином эмбрионе были выращены и изучены все известные вирусы гриппа. Эмбрионы используют и для приготовления вакцины против гриппа.

Наиболее быстрое развитие вирусологии началось после 1948 года, когда Д. Эндерс, известнейший американский исследователь-вирусолог, впоследствии лауреат Нобелевской премии, разработал метод так называемых однослойных тканевых культур.

Любые кусочки живых тканей, взятые от человека, животных, насекомых, растений, после их обработки раствором особого фермента – трипсина, получаемого из поджелудочной железы коров, распадаются на отдельные клетки. После удаления трипсина клетки приобретают способность жить в искусственных условиях, внутри стеклянных пробирок или флаконов с небольшими количествами питательной среды. В таких благоприятных условиях клетки активно размножаются, постепенно покрывают тонким слоем поверхность стекла и могут существовать в течение большого промежутка времени. Нужно лишь поместить их в термостат при температуре 37 градусов Цельсия.

Такие культуры клеток хорошо поддерживали рост различных вирусов. С помощью метода тканевых культур за последние двадцать лет удалось подробно изучить, как живут и размножаются многие известные вирусы. Кроме того, этот метод позволил открыть и исследовать несколько сот ранее неизвестных вирусов. Началось производство разнообразных вирусных вакцин и диагностических препаратов, возник новый молекулярно-биологический раздел вирусологических исследований.

– Как же развиваются у людей вирусные инфекции и как они передаются от человека к человеку?

– Это очень трудный вопрос. Иногда они напоминают могучий пожар, но его можно погасить, были бы силы и средства, а иногда огонь тлеет внутри незаметно и выжигает все дотла.

Вирусы, как и микробы, можно разделить на две большие группы. Одни вирусные болезни поражают только людей, и там вирус передается исключительно ОТ одного больного человека к другому. У других естественным хозяином служит животное.

Легче всего понять путь передачи инфекции при таких болезнях, как оспа, ветрянка (ветряная оспа), корь, свинка, краснуха и грипп. При кори, которую можно взять в качестве примера, сыпь появляется не только па коже, но и на внутренней поверхности рта и глотки. Большие количества вируса попадают в слюну. Теперь любая капелька слюны, которая вылетает изо рта во время кашля, чихания или обычного разговора, становится потенциально опасной, заразной для всех других людей. В медицине такие инфекции называют капельными.

В воздух могут попасть и высохшие на носовых платках или постельных принадлежностях выделения из носа. Этот способ передачи заразного начала путем вдыхания мельчайших частиц пыли, загрязненных вирусом, является весьма распространенным для оспы и для некоторых бактериальных инфекций, таких, как туберкулез и дифтерия.

Для многих вирусных болезней характерен довольно длительный инкубационный период, то есть время между внедрением вируса в организм и появлением первых симптомов болезни.

Мальчик пошел в школу и заразился там корью. А в семье двое маленьких детей. Эти двое почти наверняка заболеют, но первые симптомы будут заметны, как правило, через 12 дней после того, как у брата появится сыпь.

Размножение вируса кори начинается уже через несколько часов после заражения. Однако нужно 12 дней, чтобы потомки первоначально проникшего вируса размножились до значительных концентраций. Только тогда они приобретут способность проникнуть в кожу и в горло больного ребенка, а оттуда с капельками слюны могут выделиться в окружающую среду и заразить нового восприимчивого человека.

Летом, как правило, увеличивается число кишечных заболеваний, вызванных теми или иными микробами. Это дизентерия, брюшной тиф и ряд других болезней. Микробы из кишечника больного человека выделяются с экскрементами во внешнюю среду, загрязняя воду, фрукты и овощи. Аналогичным путем распространяются и некоторые вирусные болезни. Такие инфекции носят название энтеровирусных. Вызывают их вирусы полиомиелита, гепатита и Коксаки.

Самой страшной для большинства стран мира болезнью еще два десятилетия назад был полиомиелит, детский паралич. Вирус полиомиелита вызывал обширные эпидемические вспышки параличей, поражавшие главным образом детей.

Через воду и загрязненные продукты питания распространяется и вирус гепатита. Он виновник так называемой желтухи у людей всех возрастов,

В летние месяцы все чаще наблюдаются вспышки серозных менингитов, заболеваний, связанных с воспалением оболочек мозга и характеризующихся симптомами поражений нервной системы. Вызываются они вирусами группы Коксаки.

Вирус простого герпеса попадает в организм здорового человека от больного через мельчайшие трещинки «а поверхности кожи или слизистых оболочек. В результате возникают характерные воспалительные изменения вокруг рта, носа.

Иное дело, когда постоянным, естественным хозяином является животное. К человеку такие вирусы попадают, в общем-то, случайно, в результате особого стечения обстоятельств. Чаще всего этому способствуют те или иные кровососущие насекомые, переносчики вируса: комары, москиты или клещи. Так происходит заражение людей энцефалитом в тайге, желтой лихорадкой в тропиках.

Комар или клещ должен напиться крови животного только в тот период, когда в ней содержатся достаточно высокие концентрации вируса. Лишь при этом условии вирус может попасть в организм насекомого. Если затем насекомое встретит на своем пути человека и станет сосать у него кровь, инфекция сможет проникнуть в организм человека и заразить его. Лишь достаточное количество вирусного материала, попавшее в организм комара или клеща, может поддержать передачу инфекции в цепи грызун – насекомое – человек.

При многих вирусных болезнях, передаваемых насекомыми, возбудитель должен пройти дополнительный цикл размножения в организме переносчика. Так происходит, например, при желтой лихорадке. Лишь через 7—10 дней вирус размножится в клетках кишечника комара, насосавшегося крови больного, и накопится в его слюнных железах. Только тогда комар может заразить нового человека.

Ученые всегда стараются познать ключевые проблемы взаимоотношений между окружающей природой и обитающими в ней людьми, животными и вирусами, которые их заражают. Понимание способов передачи вируса от одного зараженного хозяина к другому помогает находить пути для борьбы с эпидемиями, а также объяснить сохранение вирусной инфекции в природе на протяжении многих веков. Изучая каждую инфекцию, вирусологи всегда стараются обнаружить именно эти ключевые позиции, познать, какие существуют животные-хозяева, кроме человека, и каким путем, непосредственно от человека к человеку или с помощью определенного переносчика, вирус передается от одного хозяина к другому.

То, что происходит при вирусных болезнях человека в естественных условиях, нельзя воспроизвести в лаборатории. В этом одна из основных трудностей работы вирусологов: им приходится подбирать животных, у которых тот или иной вирус может вызвать болезнь. Однако точно воспроизвести клиническую картину, которую врач видит у больного человека, у животных никогда не удается. Хотя, к счастью, если вирус размножается у животного, картина болезни часто бывает похожей на то, что происходит в организме человека.

– Сейчас много говорят и пишут об участии вирусов в образовании злокачественных опухолей у человека. При этом ученые утверждают, что рак незаразен. Как совместить эти, казалось бы, взаимоисключающие утверждения?

– Дело в том, что многие опухоли действительно вызываются вирусами. Однако они не передаются при контакте с больными. Примером тому тысячи врачей и медицинских сестер: они болеют раком не чаще, чем другие люди.

– Какова же роль вирусов при раке?

– Они передаются по наследству от матери к новорожденному.

– Ничего себе, хорошенькое наследство!

– Оно спит в каждом из нас и пробуждается только при некоторых неблагоприятных обстоятельствах.

По последним данным ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), различными формами рака ежегодно заболевает около 6 миллионов человек, из которых гибнет 4,5 миллиона. Причем эти цифры следует увеличить в три-четыре раза: ведь только 27 процентов стран мира направляют в ВОЗ сведения о заболеваемости раком.

Хорошо поставленная регистрация рака в странах Европы и Америки показывает, что из каждых трех семейств в двух есть больной раком. Специалисты статистики подсчитали, что в следующем десятилетии только в Европе от различных форм рака должно погибнуть около 14 миллионов человек. Рак – основной виновник смерти женщин в возрасте от 30 до 54 лет и вторая причина гибели детей до 15 лет. В последние годы рак становится одной из основных причин смертности населения и в развивающихся странах, где достигнуты значительные успехи в борьбе с инфекционными болезнями.

Большие усилия прилагают медицинские работники дня борьбы с раковыми болезнями. За счет хорошо налаженной диагностики, оперативного вмешательства, лечения больных различными химиопрепаратами и рентгеновскими лучами, а также благодаря применению эффективных профилактических методов обследования удается ежегодно спасать сотни тысяч заболевших раком. Например, за последние 20 лет значительно снизилась   распространенность   рака   шейки   матки, а смертность от него уменьшилась в СССР, США и Канаде на 40—60 процентов.

В начале века американский ученый П. Раус открыл вирус, вызывавший у кур развитие злокачественных опухолей – сарком. (Его так и называют вирус саркомы Рауса.) Долгие годы это открытие оставалось первым и единственным экспериментальным подтверждением вирусной теории рака.

Несмотря на многие неудачи, ученые не оставляли эту проблему. Постепенно, в основном уже в послевоенные годы, были открыты вирусы, вызывавшие развитие опухолей у животных: вирусы папилломы кроликов, рака почек лягушек, рака молочных желез мышей, лейкозы мышей и некоторые другие. Ученые решили, что у каждого вида животных существуют свои вирусы, вызывающие опухоли.

С помощью электронного микроскопа в начале 60-х годов советский ученый А. Тимофеевский и некоторые зарубежные вирусологи обнаружили вирусоподобные тельца в экстрактах из некоторых опухолей человека. В Москве, в Институте онкологии, В. Бергольц наблюдал саркомы и лейкозы у некоторых лабораторных животных, когда вводил им фильтраты из опухолевых тканей человека. Группа американских вирусологов доказала, что опухоли у лабораторных животных можно вызывать, если вводить им некоторые вирусы из организма здоровых людей. Это свидетельствует, что даже здоровые люди могут быть носителями потенциально опухолеродных вирусов.

В 1957 году московские ученые, руководимые академиком Л. Зильбером, показали, что вирус куриной саркомы Рауса может вызвать опухоли у крыс и кроликов, если его вводили новорожденным животным. При этом обязательном условии вирус внедрялся в их клетки, и через несколько месяцев начиналось развитие саркоматозных опухолей.

Таким образом, советские ученые установили чрезвычайно важный факт широкого спектра межвидовой заразительности вируса Рауса. В дальнейшем метод заражения новорожденных животных был использован многими учеными в различных странах мира. Выяснилось, что вирус куриной саркомы Рауса может вызывать раковые опухоли не только у птиц и млекопитающих (морских свинок, мышей, хомяков, собак, обезьян), но и даже у пресмыкающихся: черепах, змей и ящериц.

Открытие советских ученых послужило толчком для развития современной вирусной онкологии. Поиски вирусов, вызывающих злокачественные опухоли у человека, стали проводиться во многих лабораториях мира. Вскоре появились и первые результаты. Было обнаружено, что если новорожденных хомяков заразить некоторыми аденовирусами человека, то примерно через полгода у этих грызунов разовьются саркомы.

В 1967 году открытие Л. Зильбера и Г. Свет-Молдавского было удостоено Государственной премии СССР.

Теперь метод заражения новорожденных животных повсеместно используется для строгого контроля всех выпускаемых вакцин на отсутствие в них чужеродных опухолеродных вирусов. Именно благодаря этому открытию сам П. Раус спустя 55 лет после выделения вируса куриной саркомы был удостоен Нобелевской премии.

Очень интересные работы проводятся в Сухуми, и Институте экспериментальной патологии и терапии АМН СССР группой сотрудников под руководством профессора Б. Лапина. Им удалось воспроизвести у обезьян раковое заболевание крови, похожее на лейкоз человека. Для этого обезьянам вводили кровь больных лейкозами людей. Более того, когда кровь заболевших обезьян вводили здоровым животным, у них наблюдалось такое же раковое заболевание крови, с характерной для лейкоза клинической картиной. Эти опыты открыли наконец, что существуют лабораторные животные, наши отдаленные родственники – обезьяны, которых можно использовать в качестве экспериментальной модели для изучения раковых заболеваний, поражающих людей.

Злокачественные опухоли, конечно же, не заразны. Наблюдения показывают, что животные, имеющие вирусные опухоли, при контакте с другими животными никогда не заражают их. Таким образом, отсутствие практической заразительности рака при контакте людей между собой не противоречит вирусной теории рака, которая получила сейчас признание во всех онкологических исследованиях.

Изучение вирусных опухолей животных позволяло думать, что вирус передается от матери потомству еще во внутриутробном периоде. Накопленные в дальнейшем факты подтвердили и уточнили, что от матери новорожденному передается не сам вирус, а только его наследственное вещество. Оно как бы вкраплено в состав хромосом человека, его наследственной информации.

Получается, что практически все люди с самого рождения носят в себе вирусное начало. Когда-то в будущем оно может дать опухоль, а может и не проявить себя до естественной смерти человека от старости. Сейчас уже бесспорно установлено, что на возникновение опухоли влияют многие дополнительные факторы внешней среды: вредные химические воздействия, длительное физическое раздражение тканей, неблагоприятное нервное состояние человека и в первую очередь курение.

На примере рака молочных желез мышей можно легко показать, что вирус передается потомству с молоком матери. Только у мышат, которые сосут мать с опухолью, развиваются в дальнейшем раковые опухоли. Если же мышата, рожденные этой матерью, будут вскормлены другой самкой, опухоли у них не возникнут. Это еще раз подтверждает, что опухолеродные вирусы могут находиться в организме многих людей с раннего детства. Однако это вовсе не делает обязательным развитие у них опухоли. Между возникновением заболевания и попаданием вируса в организм нет такой зависимости, как, например, при гриппе или кори. Животные, которые получили опухолеродный вирус рака молочной железы, заболевают не в детстве, а во второй половине жизни, что соответствует примерно 40—50-летнему возрасту людей.

Так или иначе с вирусами связывают сейчас развитие большинства раковых заболеваний человека, возникновение у него сарком и злокачественных заболеваний крови – лейкозов. Вирусная природа уже бесспорно доказана для злокачественных новообразований, поражающих птиц, млекопитающих и многих других живых существ.

Ученые сделали еще одно важное открытие: доказали отсутствие вирусной природы у ряда опухолевых заболеваний, для которых еще нет лабораторной модели. Это позволяет сделать один, но очень важный вывод на будущее: пути изыскания средств профилактики и лечения вирусных опухолевых процессов неразрывно связаны с развитием вирусологии. Познание процессов взаимодействия вируса с клетками, несомненно, даст ученым ответ на вопрос о том, как же нормально живущие клетки превращаются в опухолевые, каким путем возникают неизлечимые сейчас раковые заболевания.

Конечно, было бы большой ошибкой думать, что открытие какого-то вируса, вызывающего опухоли у человека, сразу же решит все проблемы онкологии. Однако это будет первым шагом, и шагом весьма важным. Ведь, имея в руках вирус, можно приступить к созданию средств специфической профилактики вирусных опухолей, противовирусных вакцин.