Летучие мыши — резервуар зоонозных вирусов высокой вирулентности

Согласно современной теории эволюции вирулентности, высокие темпы роста патогена способствуют более эффективной передаче вируса между хозяевами и приводят к увеличению заболеваемости и смертности. Летучие мыши обладают высокой толерантностью к патогенам, что способствует интенсивному размножению вирусов, не приводящих у них к заболеванию, но способных вызывать серьезные патологии у других видов, не обладающих подобными физиологическими особенностями. В рамках нового исследования ученые установили, насколько иммунологические и другие особенности млекопитающих, являющихся резервуарами патогенов, могут объяснить вирулентность зоонозных вирусов, передающихся человеку. Авторы разработали алгоритм, который позволяет прогнозировать вирулентность вируса на основе иммунологических и жизненных особенностей зоонозных хозяев.

Пандемия, вызванная SARS-CoV-2, продемонстрировала последствия, к которым может привести появление межвидовых зоонозов. В настоящее время отсутствуют инструменты, позволяющие предсказать вирулентность новых вирусов. Тем не менее, ряд недавних исследований показал, что увеличение филогенетического расстояния между резервуарным и вторичным хозяином коррелирует с более высокой вирулентностью инфекций. Примечательно, что летучие мыши являются носителями вирусов, которые вызывают более высокие уровни смертности среди людей, чем зоонозы, полученные от других млекопитающих и птиц, и этот феномен нельзя объяснить только филогенетическим расстоянием. Летучие мыши являются источниками различных зоонозов, включая филовирусы Эбола и Марбург, генипавирусы Хендра и Нипах, коронавирусы SARS, MERS и SARS-CoV-2, но при этом сами практически не страдают от них благодаря уникальным механизмам сопротивления и толерантности. Эти механизмы включают в себя иммунную систему, устойчивую к воспалению, что позволяет им переносить высокие уровни вирусной активности без сильных патологических последствий.

Исследование рассматривает, как иммунологические и другие характеристики млекопитающих-резервуаров влияют на вирулентность зоонозных вирусов при переходе к вторичным хозяевам, таким как человек. В расчет модели были взяты такие показатели, как естественный уровень смертности резервуарного хозяина, скорость клиренса вируса лейкоцитами, величина конститутивного иммунитета, естественный уровень смертности лейкоцитов, скорость активации лейкоцитов после заражения и т.д. С помощью моделирования динамики вируса внутри предполагаемого хозяина, а также популяционной модели, исследователи выяснили, как оптимальная скорость роста вируса внутри резервуара зависит от жизненных характеристик носителя. В итоге был установлен ряд факторов, способствующих высокой вирулентности вирусов при переходе к вторичным хозяевам, к ним относятся: высокая скорость роста вируса внутри резервуарного хозяина и его высокая естественная смертность, повышенный конститутивный иммунный ответ, быстрая активация лейкоцитов при инфекции, быстрое устранение вирусов, низкий уровень смертности лейкоцитов, что приводит к более долгоживущим иммунным клеткам. Путем анализа данных о продолжительности жизни и концентрации иммунных клеток в различных млекопитающих-резервуарах, исследователи делают прогнозы относительно оптимальных скоростей роста вирусов в этих резервуарах. Эти прогнозы помогают понять, какие вирусы могут иметь более высокую вирулентность при переходе к вторичным хозяевам, таким как человек.

Ученые провели сравнительный анализ вирулентности в зависимости от млекопитающего-резервуара, включая восемь отрядов: рукокрылые (Chiroptera), насекомоядные (Eulipotyphla), приматы (Primates), хищные (Carnivora), грызуны (Rodentia), двурезцовые сумчатые (Diprotodontia), непарнокопытные (Perissodactyla) и китопарнокопытные (Cetartiodactyla). Регрессионная модель, построенная на основе литературных данных, показала, что разработанный исследователями подход вложенного моделирования хорошо воспроизводит данные о смертности, полученные в других исследованиях. Авторы подчеркивают, что зоонозы, источником которых являются летучие мыши, демонстрируют более высокие показатели смертности, чем зоонозы, происхождение которых связано с другими млекопитающими. Исследователи связывают это с тем, что у летучих мышей большая продолжительность жизни для своего размера и уникально сильный конститутивный иммунный ответ по сравнению с другими таксонами. Сообщения о смертности летучих мышей от вирусных инфекций редки, что позволяет предположить высокую толерантность к вирусам у этих животных. Интересно, что модель, разработанная в данном исследовании, показала наименьшую вирулентность при зоонозах, источником которых служит отряд Cetartiodactyla (куда входят в том числе жвачные и свинообразные).

Следует подчеркнуть, что в новом исследовании были сделаны значительные обобщения. Например, учитывая, что лишь некоторые виды рукокрылых обладают высокой продолжительностью жизни, а уровень конститутивного иммунитета может различаться в зависимости от конкретных видов, возможны существенные различия в эволюции вирулентности вирусов, развивающихся у разных видов внутри одного отряда. Тем не менее, по мнению авторов, математическая модель, основанная главным образом на данных о продолжительности жизни и конститутивном иммунитете, позволяет прогнозировать вирулентность зоонозных инфекций для человека. 

Найден белок летучих мышей, подавляющий воспаление при инфекциях