Вспышка коронавируса вызывает вопрос: Почему вирусы летучих мышей так смертоносны?

Не случайно некоторые из худших вспышек вирусных заболеваний за последние годы — атипичная пневмония, MERS, лихорадка Эбола, Марбург и, вероятнее всего, недавно появившийся вирус 2019-NCoV — происходят от летучих мышей.

Новое исследование Калифорнийского университета в Беркли показало, что ожесточенная иммунная реакция летучих мышей на вирусы может привести к более быстрой репликации вирусов. Таким образом, когда они переходят к млекопитающим со менее активной иммунной системой, например, к людям, вирусы приобретают смертельный характер.

Некоторые летучие мыши, в том числе и те, которые являются первоисточником заражения людей, являются носителями иммунной системы, которая постоянно обновляется, усовершенствуя защиту от вирусов. Вирусная инфекция в этих летучих мышах вызывает быструю реакцию, которая вытесняет вирус из клеток. С одной стороны, это помогает летучей мыши защититься от заражения с высокими вирусными нагрузками, с другой — подталкивает вирусы к более быстрому размножению в организме хозяина в попытках опередить формирование у того защитного механизма.

Это делает летучих мышей уникальным резервуаром быстро размножающихся вирусов. Они становятся переносчиком таких вирусов, и когда микроорганизмы попадают в животных без быстродействующей иммунной системы, вирусы быстро переполняют своих новых хозяев, что приводит к высоким показателям смертельного исхода.

«Некоторые летучие мыши способны не только выдать высокую противовирусную реакцию, но и сбалансировать его с противовоспалительной реакцией», — сказала Кара Брук, научный сотрудник Университета Беркли и первый автор исследования. «Если бы наша иммунная система попыталась применить ту же противовирусную стратегию, результатом стало бы обширное воспаление. Но летучие мыши, кажется, уникально подходят для того, чтобы избежать угрозы иммунопатологии».

Исследователи отмечают, что разрушение среды обитания летучих мышей, похоже, вызывает стресс у животных и заставляет их выделять еще больше вируса в слюну, мочу и фекалии, которые способны инфицировать других животных.

«Суть в том, что летучие мыши потенциально особенные, когда речь заходит о вирусах», — говорит Майк Бутс, специалист по болезням и профессор интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли. «Не случайно, что многие из смертоносных вирусов происходят от летучих мышей. Летучие мыши биологически далеки от человека, поэтому это неожиданно, что они станут носителями многих человеческих вирусов. В данной работе показано, как иммунная система летучих мышей может управлять вирулентностью «.

Новое исследование было опубликовано в этом месяце в журнале eLife.

Как единственное летающее млекопитающее, летучие мыши повышают скорость метаболизма в полете до уровня, вдвое превышающего скорость метаболизма грызунов аналогичного размера при беге.

Как правило, активная физическая активность и высокая скорость метаболизма приводят к более сильному повреждению тканей вследствие накопления реактивных молекул, в первую очередь свободных радикалов. Но для того, чтобы летучие мыши могли летать, природа разработала физиологические механизмы, позволяющие эффективно выводить эти деструктивные молекулы.

Побочным преимуществом этого является эффективное удаление из организма повреждающих молекул, образующихся в результате воспаления любого происхождения, чем и может объясняться уникально продолжительный срок жизни летучих мышей. Мелкие животные с более быстрым сердцебиением и метаболизмом, как правило, живут меньше, чем крупные животные с более медленным сердцебиением и медленным метаболизмом. Предположительно это связано с тем, что высокий метаболизм приводит к более разрушительным свободным радикалам. Однако летучие мыши уникальны тем, что имеют гораздо более продолжительный срок жизни, чем другие млекопитающие того же размера: они могут прожить до 40 лет, в то время как грызуны того же размера могут прожить два года.

Это быстрое прекращение воспаления может иметь и другой плюс. Одним из ключевых трюков иммунной системы многих летучих мышей является высвобождение сигнальной молекулы, называемой интерферон-альфа, которая сообщает другим клеткам об угрозе прежде, чем вирус вторгнется.

Ученым стало любопытно, как быстрая иммунная реакция летучих мышей влияет на эволюцию носимых ими вирусов, поэтому они проводили эксперименты на культивированных клетках двух летучих мышей и, для контроля, одной обезьяны. Первая летучая мышь, египетская фруктовая (Rousettus aegyptiacus), естественный носитель марбургского вируса, реагирует только на прямую вирусную атаку, транскрибируя свой ген интерферона-альфа, чтобы заполнить организм интерфероном. Этот метод немного медленнее, чем у австралийской черной летучей лисы (Pteropus alecto) — носителя вируса Hendra, который запускает для борьбы с вирусными инфекциями выработку РНК-интерферона-альфа, транскрибируемой и готовой к превращению в белок. Клеточная линия африканской зеленой обезьяны (Vero) вообще не производит интерферон.

Когда происходило заражение вирусами, имитирующие Эбола и Марбург, различные реакции этих клеточных линий были поразительными. В то время как линия клеток зеленой обезьяны была быстро перегружена и уничтожена вирусами, подмножество клеток египетской фруктовой летучей мыши успешно оградили себя от вирусной инфекции благодаря раннему оповещению о наличии интерферона.

В клетках австралийской черной летучей мыши иммунная реакция была еще более успешной, поскольку вирусная инфекция значительно замедлилась по сравнению с вирусной инфекцией в линии клеток египетской сестры. Кроме того, эти реакции на интерферон летучей мыши, похоже, позволили инфекции продержаться дольше.

«С другой стороны, наличие действительно мощной интерферонной системы помогает вирусам сохраняться в организме летучей мыши», — сказал Брук. «Когда иммунный ответ сильнее, вы получаете клетки организма, защищенные от инфекции, так что вирус может на самом деле увеличить скорость репликации, не причиняя вреда хозяину». Но когда он переходит в кого-то вроде человека, кто не обладает таким противовирусным механизмом, мы можем столкнуться с множеством патологий».

Исследователи отметили, что многие вирусы летучих мышей переходят к человеку через посредника-животное. ТОРС попал к человеку через азиатскую циветту, МЕРС — через верблюдов, Эбола — через горилл и шимпанзе, Хендра — через лошадей и Марбург — через африканских зеленых обезьян. Тем не менее, эти вирусы все еще остаются чрезвычайно вирулентными и смертельно опасными для человека.

Брук и Бутс разрабатывают более точную модель эволюции заболеваний у летучих мышей, чтобы лучше понять распространение вируса на других животных и людей.

«Очень важно понимать траекторию распространения инфекции, чтобы иметь возможность предсказывать появление, распространение и передачу», — сказал Брук.

Исследования в иммунологии могут перевернуть наше представление о болезнях. Если бы не наука, ни одно из технологических достижений не увидело бы свет. И показать, как много наука значит лично для вас, вы можете, лишь зарегистрировав домен .SCIENCE