Сама идея «коинфекции» — параллельного заражения организма несколькими инфекциями — кажется простой и понятной. Первая инфекция ослабляет организм и облегчает процесс инфицирования для какого-то другого патогена. Однако исследования показывают, что взаимодействие многих вирусов с грибками и бактериями носит синергический характер. Это значит, что поражая один и тот же организм, они усиливают воздействие друг друга и тем самым представляют для пациента более выраженную угрозу. MedAboutMe разбирался во взаимоотношениях различных патогенных микроорганизмов.
Вирусы и грибки
В ноябре 2020 года ученые из University of Würzburg опубликовали результаты исследования коинфекции цитомегаловирусом (из семейства герпес-вирусов) и грибком Aspergillus fumigatus. Исследования велись методом тройного секвенирования РНК (Triple RNA-seq). Согласно полученным данным, оба патогена влияют на поведение друг друга, и эффект от их совместных действий будет иной, чем если бы они действовали по одиночке.
Так, цитомегаловирус «глушит» провоспалительную активность иммунных клеток, вызванную действиями грибка аспергилла. Вирус вырабатывает белки, схожие с цитокинами, которые подавляют созревание иммунных дендритных клеток, в свою очередь активирующих Т-хелперы — иммунные клетки, умеющие бороться с грибками. А грибок аспергилл при этом подавляют активацию других Т-клеток иммунной системы и не дает им запустить противовирусные механизмы защиты.
Интересно, что это не единственный случай коинфекции представителей семейства герпес-вирусов и патогенных грибков. В декабре 2019 года была опубликована статья японских врачей из Kurashiki Central Hospital, в которой разбираются схожие случаи коинфекции вируса ветряной оспы (то же самое семейство), являющегося возбудителем «ветрянки» и пузырькового лишая, и грибка Pneumocystis jirovecii, вызывающего тяжелую пневмоцистную пневмонию.
Вирусы и бактерии: механизмы взаимодействия
Проблема коинфекции вирусов и бактерий давно интересует ученых. Известно, что респираторные вирусы, особенно вирусы гриппа, повышают восприимчивость к вторичным бактериальным инфекциям. Но делают они это не только из-за ослабленности инфицированного организма. Существует целый ряд механизмов, которые вирусы и бактерии используют, чтобы помочь друг другу в освоении новых территорий в виде человеческого тела.
При внебольничной пневмонии вирусно-бактериальная коинфекция обнаруживается в 27% всех случаев. И во время обострений хронической обструктивной болезни легких в 12-25% случаев у пациента находят и патогенные вирусы, и бактерии, что приводит к более тяжелому течению болезни. Как и в случае взаимодействия «вирус-грибок», совместная атака «вирус-бактерия» дает синергический эффект.
Самым известным примером вирусно-бактериальной синергии является пандемии «испанки» («испанского гриппа») 1918-1919 гг. Причиной пандемии был вирус гриппа H1N1. Но, как впоследствии выяснили ученые, большинство смертей было связано не с вирусом гриппа, а стало результатом присоединения к вирусной вторичной бактериальной инфекции, вызванной пневмококком (Streptococcus pneumoniae) или золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus).
Как именно вирусы облегчают бактериям проникновение в клетку?
- Вирусы затрудняют удаление бактерий из организма-хозяина
В норме нижние отделы легких постоянно подвергаются атакам различных бактерий из окружающей среды и верхних дыхательных путей. Но обычно все эти инфекционные агенты успешно задерживаются в слизи, которую вырабатывают специальные бокаловидные клетки, а сама слизь выводится из организма в процесс скоординированного биения ресничек эпителия дыхательных путей.
Если в организме начала развиваться вирусная инфекция, выработка слизи многократно возрастает, чтобы облегчить удаление вирусных частиц. Но слишком много слизи приводит к обструкции (сужению) дыхательных путей и мешает работе ресничек. Этим могут воспользоваться бактерии — ведь теперь их удаление будет не таким быстрым, у них появляется шанс проникнуть в клетки эпителия дыхательных путей.
- Вирусы активируют выработку белков, облегчающих бактериям контакт с клеткой
И тут срабатывают другие механизмы, обеспечивающие синергию «бактериально-вирусного» взаимодействия. Некоторые вирусы активируют усиленную выработку белков-рецепторов, которые облегчают бактериям связывание с клетками зараженного организма и проникновение внутрь них. Так, заражение вирусом гриппа, риновирусом, респираторно-синцитиальным вирусом и вирусом парагриппа приводит к увеличению производства белка PAFR — рецептора фактора активации тромбоцитов. А этот белок используют для прикрепления к клетке пневмококк и гемофильная палочка (Haemophilus influenzae).
А нейраминидаза вируса гриппа (тот белок, о котором нам напоминает буква «N» в названии штамма вируса — например, N1H1) может активировать белок человеческого организма под названием «трансформирующий фактор роста бета», который в свою очередь запускает выработку белков интегринов и фибронектинов. И это снова «на руку» бактериям — пневмококку, золотистому стафилококку и гемофильной палочке: они с их помощью ловко прикрепляются к клеткам эпителия дыхательных путей и заражают их.
- Вирусные белки становятся «входными воротами» для бактерий
Наконец, сами вирусные белки, которые можно обнаружить на поверхность зараженных клеток, могут становиться «входными воротами» для бактерий. Именно так гемофильная палочка, пневмококк и синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) используют белок респираторно-синцитиального вируса. А другой белок вируса гриппа гемагглютинин (буква «H» в названии штамма), оказавшись в мембране зараженной вирусом клетки, способствуют прикреплению и проникновению внутрь клетки стрептококков.
Кроме вышеперечисленных способов, вирусы также влияют на выработку иммунных клеток — и этим тоже могут облегчать бактериям процесс инфицирования. Но это уже более косвенное взаимодействие.
Коинфекция вируса и бактерий при COVID-19
Вопрос взаимодействия коронавируса SARS-CoV-2 с бактериями встал сразу, как только стало понятно, что человечество столкнулось с новой инфекцией. Оценив опасность тяжелых форм COVID-19, врачи стали массово назначать антибиотики — до того, как появятся первые признаки присоединения бактериальной инфекции. И сегодня нередко антибиотики входят в пакет лекарств, которые получает больной COVID-19 с рекомендациями профилактического приема.
Однако исследования этого года показали, что чрезмерный страх перед вирусно-бактериальной коинфекцией может обойтись человечеству дороже, чем осторожный контроль над ситуацией.
В августе 2020 года были опубликованы результаты метаанализа, проведенного учеными из University of Nottingham. Всего в исследовании были использованы данные почти 4 тысяч пациентов с COVID-19. Только у 7% госпитализированных больных была обнаружена бактериальная инфекция (гемофильная и синегнойная палочки и микоплазма) и только у 3% — другие вирусы (чаще всего это были вирус гриппа А и респираторно-синцитиальный вирус).
По данным другого исследования, коинфекция и вторичное заражение бактериальной инфекцией при COVID-19 в целом встречаются не более чем у 18% пациентов.
Таким образом, коинфекция «вирус-бактерия» при COVID-19 является не настолько частым осложнением, чтобы начинать прием антибиотиков без необходимости. Она случается намного реже, чем при гриппе. Возможно, это связано с тем, что бактерии намного дольше «совершенствуются» в развитии механизмов синергического взаимодействия с вирусом гриппа, чем с пандемическим коронавирусом.
Тем более, что уже появились данные о том, что попытки избежать коинфекции бактерий с SARS-CoV-2 путем профилактики антибиотиками могут привести к вторичному инфицированию больного человека грибками, с которыми сегодня тоже становится бороться все сложнее и сложнее.
Выводы
- Вирусы и бактерии, обитающие вокруг нас, на нас и внутри нашего организма, научились использовать друг друга, чтобы облегчить себе процесс заражения человека. Это значит, что риск коинфекции, вторичного инфицирования следует учитывать.
- Тем не менее, нельзя злоупотреблять антибиотиками и другими лекарственными средствами, к которым патогенные микроорганизмы могут выработать резистентность.
- И, наконец, знание механизмов взаимодействия вирусов, грибков и бактерий дает надежду на создание лекарств, которые будут эффективно противостоять даже таким комбинированным атакам.
