Вирус птичьего гриппа устойчив к повышению температуры в инфицированном организме

Группа исследователей из Великобритании и США предложила объяснение, того, почему вирусы гриппа птичьего происхождения часто вызывают столь тяжелые заболевания у людей и других млекопитающих. Ответ, как выяснилось, кроется в способности этих вирусов игнорировать один из древнейших защитных механизмов организма — лихорадку. Результаты исследования, опубликованного в журнале Science, показывают, что повышенная температура тела сама по себе является мощным противовирусным барьером, однако штаммы гриппа птиц научились этот барьер обходить.

Эволюционно лихорадка развилась как защитная реакция на инфекцию. В то время как сезонные человеческие вирусы гриппа адаптированы к репликации в более прохладных верхних дыхательных путях (около 33°C) и сильно подавляются при температуре 40°C, характерной для лихорадки, вирусы птичьего гриппа в своей естественной среде обитания (кишечник птиц) постоянно сталкиваются с температурами 40-42°C. Это натолкнуло ученых на предположение, что именно терморезистентность может быть ключевым фактором вирулентности.

Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали метод обратной генетики для создания химерных вирусов. Они взяли за основу модифицированный лабораторный штамм A/Puerto Rico/8/1934 (H1N1), или PR8, который, как и сезонные вирусы, чувствителен к повышенной температуре. Ученые заменили в его геноме последовательность PB1, кодирующую одну из субъединиц вирусной полимеразы, на последовательность PB1 птичьего вируса. Оказалось, что именно этот белок отвечает за устойчивость вируса к высокой температуре. Более того, было установлено, что вирусы, вызвавшие пандемии 1918, 1957 и 1968 годов, также несли в себе PB1 птичьего происхождения, что, вероятно, способствовало тяжелому течению болезни.

Путем скрининга химерных белков PB1 и сайт-направленного мутагенеза ученые идентифицировали конкретные аминокислотные замены (такие как G180E и S394P в штамме PR8), которые обеспечивали вирусу способность к эффективной репликации при 40°C.

Наиболее убедительные доказательства были получены в экспериментах на мышах, у которых в норме не развивается классической лихорадки при гриппе. Имитируя лихорадку путем повышения температуры окружающей среды, исследователи показали, что такая гипертермия надежно защищала животных от тяжелого течения заболевания, вызванного PR8 дикого типа. Однако химерный вирус, несущий «птичьи» замены в PB1, приводил к тяжелому течению болезни и гибели мышей, несмотря на повышенную температуру их тела. Это прямо демонстрирует, что сама по себе лихорадка служит мощным противовирусным защитным механизмом, а вирусная полимераза птичьего происхождения способна его преодолевать.

Также исследователи обнаружили, что один и тот же термочувствительный вирус (дикий тип PR8) вел себя принципиально по-разному в клетках различных биологических видов: в куриных фибробластах у него была лишь незначительно подавлена репликация при 40°C, тогда как в человеческих клетках при этой температуре она была существенно нарушена. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что дело не только в самом вирусе, но и в клеточных кофакторах. Проанализировав это, они выявили роль белков семейства ANP32 (в частности, ANP32A и ANP32B) — кофакторов, необходимых для сборки и функционирования полимеразного комплекса гриппа. Оказалось, что в клетках, экспрессирующих человеческий ANP32A, репликация вируса PR8 становилась термочувствительной, в точности как в человеческом организме. Напротив, наличие куриного ANP32A в человеческих клетках (после нокаута эндогенных вариантов) существенно усиливало репликацию термочувствительного вируса при лихорадочной температуре. Это указывает на то, что температурный профиль репликации определяется не самим по себе вирусом, а результатом сложного взаимодействия между вирусной полимеразой (прежде всего PB1) и видоспецифичным вариантом белка ANP32A.

Полученные данные позволяют по-новому оценивать пандемический потенциал циркулирующих зоонозных вирусов, таких как H5N1, на основе анализа их полимеразных генов. Кроме того, исследование ставит вопрос о клинической целесообразности использования жаропонижающих средств: подавление лихорадки при заражении сезонным гриппом может ослабить естественную защиту организма и повысить вирусную нагрузку. Таким образом, исследование не только раскрывает молекулярный механизм патогенеза, но и открывает новые пути для эпидемиологического надзора и пересмотра терапевтических стратегий.

Переболевшие сезонным гриппом могут легче перенести инфекцию новыми штаммами птичьего гриппа H5N1