Вырабатывается ли иммунитет к вирусам
Высокая вариабельность вирусных антигенов усложняет распознавание этих микроорганизмов, иммунитет против вирусов не формируется в полной мере. Успешность ответа иммунной системы на вторжение инфекции зависит в большей степени от факторов немедленного реагирования иммунитета.
Устройство вируса
Наиболее изучен вирус гриппа, рассмотрим на его примере особенности формирования ответа иммунной системы на заражение. В центре вириона (внеклеточной формы существования вируса) гриппа находится компактно свернутая двухцепочечная спираль РНК, неструктурированные белки, окруженные матриксным М-белком.
От внешней среды генетический материал отделен оболочкой, на поверхности которой находятся 2 поверхностных белка — фермент нейраминидаза и белок гемагглютинин.
Исключительная способность гриппа мутировать с образованием новых штаммов обусловлена изменчивостью этих поверхностных белков. Особенно высокой изменчивостью (вариабельностью) отличается поверхностный белок гемагглютинин.
Мутирование гемагглютинина приводит к образованию нового серотипа гриппа и провоцирует болезнь при повторном заражении, так как организм не формирует долгосрочный иммунитет в полной мере.
Сложность формирования иммунной защиты против вирусов состоит и в том, что деятельность этих микроорганизмов происходит преимущественно внутри клеток, где они недоступны гуморальным факторам иммунной защиты и специфическому иммунитету.
Как формируется иммунитет
Иммунная система подавляет действие вируса в течение от нескольких дней до 3-4 недель. Количество вирионов в продолжение этого периода сначала резко возрастает в тысячи раз, а затем снижается вплоть до полного исчезновения, но при некоторых заболеваниях вирусы переходят в латентную форму существования.
Они образуют неактивные формы внутри зараженной клетки и существуют в подобном виде до следующего этапа повышенной активности жизненного цикла.
Формирование иммунитета к вирусам происходит в несколько этапов.
- Ответ на внедрение вириона – первые часы после заражения.
- Фаза индукции – первые 3 дня после инфицирования.
- Сформировавшийся иммунитет – после 3-4 недель от заражения.
- Иммунологическая память.
Стадия внедрения вируса
Быстрое реагирование иммунной системы осуществляется за счет неспецифических реакций фагоцитоза, активации естественных циркулирующих антител IgM, IgG, системы комплемента. В слизистых оболочках циркулируют секреторные иммуноглобулины IgA, которые являются частью местной иммунной защиты слизистой и также участвуют в первичном разворачивании иммунного ответа.
Антитела и комплемент обладают способностью адсорбироваться на поверхности вирусов, что облегчает распознавание таких опсонизированных вирусов NK-клетками и их уничтожение. Естественные неспецифические антитела распознают вирусные антигены, в том числе, по дисахариду галактоза, который присутствует в поверхностных антигенах. Связываясь с этими молекулами, антитела обезвреживают вирион.
На стадии внедрения патогенов серьезным барьером для размножения болезнетворных микроорганизмов служит усиление синтеза интерферонов. Сама двухцепочечная РНК вириона гриппа, если вернуться к рассмотренному примеру, служит индуктором синтеза интерферонов.
Фаза индукции
В фазе индукции при формировании иммунитета изменения на клеточном уровне, вызванные внедрением микроорганизмов, проявляются на уровне всего организма. Во время внеклеточного существования вирионов, до момента внедрения в клетку-мишень, иммунная система реагирует на вторжение чужака, как на внедрение любого внеклеточного паразитического микроорганизма.
В очаге инфекции активизируются фагоцитирующие клетки, запускается синтез воспалительных факторов, под действием которых:
- повышается проницаемость кровеносных капилляров;
- возникает и усиливается миграция лейкоцитов в очаг инфицирования;
- стимулируются процессы дифференцирования лейкоцитов и лимфоцитов, повышается концентрация нейтрофилов, моноцитов.
К факторам иммунной защиты от внутриклеточных паразитических микроорганизмов относится на этом этапе система интерферонов. К 3 дню к неспецифической защите подключается специфический иммунитет.
Сформированный иммунитет
Через 3-4 недели после инфицирования в крови появляются антитела к вирусу, специфические CD4 Т-хелперы, цитотоксические Т – лимфоциты CD8 киллеры. Интенсивность ответа в этот период нарастает, в очаге воспаления появляются специфические иммуноглобулины IgA, обладающие активностью против антигенов внедрившегося инфекционного агента.
Начавшаяся в первые 3 недели выработка специфических антител IgA к поверхностным белкам-антигенам вирусов, продолжается еще в течение нескольких месяцев, постепенно снижаясь. Продолжается также выработка специфических Т-лимфоцитов CD4 и CD8.
Иммунологическая память
В незначительных количествах, как клетки памяти, CD8 Т-лимфоциты, продуцированные против вируса, продолжают циркулировать в крови долгое время. Количество этих цитотоксических Т-лимфоцитов достигает наибольшей концентрации к 3 неделе после заражения и постепенно спадает. Но полностью Т-лимфоциты CD8 не исчезают, они циркулируют в крови всю жизнь, выступая как клетки памяти.
В случае вторичного заражения этим же вирусом клетки памяти активизируются, стимулируя выработку специфических антител против вируса. Тем не менее, при повторном заражении неспецифический иммунитет обеспечивает более эффективную защиту и разворачивается быстрее, чем действуют факторы специфической защиты.
Чем ближе по времени вторичное вирусное заражение от первичного, тем быстрее действуют факторы специфического иммунитета. Если повторное заражение вирусом произошло через много лет, ответ факторов специфической иммунной системы будет минимальным.
Как защищаются вирусы
В процессе эволюции вирусы выработали способы защиты от иммунной системы. Они способны блокировать работу NK-киллеров, интерферона, Т-лимфоцитов. Вирионы герпеса и цитомегаловирус способны блокировать стадию представления антигена антигенпредставляющими клетками, к которым относятся макрофаги, В-лимфоциты.
Особенностью вирусной инфекции является способность вирионов переходить в латентную фазу внутри клетки-хозяина. Вирус прекращает активность, его антигены не экспрессируются на поверхностной мембране клетки-жертвы. В таком состоянии он недоступен для иммунной системы.
Теория опухолей
Подобный способ уклоняться от сформировавшегося специфического иммунитета против поверхностных
антигенов характерен для ряда вирусов, в том числе герпеса, цитомегаловируса, гепатита. Существует предположение, что ряд онкологических заболеваний вызывается именно такой скрытой хронической вирусной инфекцией.
Предположительно рак шейки матки, носоглотки вызваны постоянным присутствием в клетках хозяина вирусной ДНК.
Аутоиммунные болезни
Сложность формирования иммунной защиты против вирусов объясняется способностью их обмениваться участками антигенов с поверхностными антигенами клеток хозяина. Результатом такой особенности может стать перекрестное взаимодействие антигенов и развитие аутоиммунного заболевания.
Обнаружены одинаковые или сходные по строению участки вирусных антигенов и структурных белков человека, из-за которых возникает перекрестная реактивность вирусов:
- бешенства и рецептора инсулина;
- полиомиелита и ацетилхолина;
- папилломавируса и рецептора инсулина;
- ВИЧ и константной области иммуноглобулина.
Подобное сходство служит основанием для развития аутоиммунного ответа при повторном заражении. Развивается аутоиммунное заболевание не в каждом случае, но риск подобного развития болезни при вторичном инфицировании повышается.
Правообладатель иллюстрации
Getty Images
Можно ли заразиться коронавирусом дважды? Почему одни переносят болезнь тяжелее, чем другие? Будет ли эпидемия повторяться каждую зиму? Поможет ли вакцина? Можно ли вернуться на работу при наличии справки об иммунитете? Существует ли стратегия борьбы с вирусом в долгосрочной перспективе?
И самый главный вопрос, который интересует сегодня абсолютно всех, — какую роль в этой новой реальности играет наша иммунная система?
Проблема в том, что об этом известно очень мало.
Как выработать иммунитет к коронавирусу?
Наша иммунная система — это защита организма от инфекций, и состоит она из двух частей.
Первая составляющая — это врожденный иммунитет.
Он бросается в бой, как только распознает в нашем организме инородный элемент. Этот процесс влечет за собой выброс химических элементов, вызывающих воспаление, а также белых кровяных телец, способных разрушать инфицированные клетки.
Но в случае с коронавирусом нужна другая составляющая — приобретенный иммунитет, включающий в себя два механизма.
Первый — способность производить антитела, которые прилипают к вирусу и сдерживают его распространение в организме. Второй — наличие так называемых Т-лимфоцитов, которые распознают и атакуют зараженные клетки.
На активизацию приобретенного иммунитета нужно время — согласно исследованиям, порядка 10 дней, чтобы организм начал вырабатывать антитела к коронавирусу, после чего у самых тяжелых пациентов развивается мощнейший иммунный ответ.
Чем сильнее столкновение приобретенного иммунитета с инфекцией, тем выше вероятность того, что в будущем человек будет защищен от повторного заражения тем же вирусом.
На данный момент неизвестно, смогут ли те, кто перенес заболевание в легкой форме или вообще бессимптомно, выработать достаточно устойчивый механизм для противодействия инфекции того же типа в дальнейшем.
Как долго сохраняется иммунитет?
Правообладатель иллюстрации
EPA
Image caption
Чем тяжелее проходит заболевание, тем выше шансы на формирование иммунитета против него в дальнейшем, полагают ученые
Память нашей иммунной системы похожа на нашу собственную память: одни инфекции она запоминает крепко, а о других может забыть.
Корь запоминается отлично, один раз переболев ею, вы на всю жизнь получаете иммунитет (тот же эффект дает комбинированная вакцина MMR от кори, краснухи и свинки, представляющая собой смесь их ослабленных возубдителей).
Однако многие другие заболевания из памяти иммунной системы выпадают. Так, за одну зиму ребенок может несколько раз переболеть респираторно-синцитиальным вирусом HRSV.
Новый коронавирус Sars-CoV-2 появился сравнительно недавно, так что пока неизвестно, как долго он сохраняется в памяти иммунной системы. Однако подсказку могут дать остальные шесть коронавирусов, которыми также может заразиться человек.
Четыре из них вызывают симптомы, схожие с обычной простудой, и наша система их не запоминает: исследования показывают, что некоторые пациенты повторно заражаются ими в течение года.
Правообладатель иллюстрации
Getty Images
Image caption
Разработка вакцины зависит от особенностей иммунитета
Однако обычная простуда обычно переносится сравнительно легко. Тем не менее, есть еще два проблемных коронавируса, которые вызывают тяжелый острый респираторный синдром (SARS) и Ближневосточный респираторный синдром (MERS). Антитела, вырабатываемые в организме для борьбы с этими заболеваниями, не пропадают и через несколько лет.
«Вопрос не в том, вырабатывается ли у вас иммунитет, а в том, как долго он сохраняется, — поясняет профессор медицины Университета Восточной Англии Пол Хантер. — И почти наверняка он не сохранится на всю жизнь».
«Исходя из опыта изучения антител при SARS, иммунитет сохранится на год-два, однако наверняка мы этого пока не знаем», — добавляет профессор Хантер.
Впрочем, если даже у вас нет полного иммунитета, есть вероятность, что повторное заболевание уже не будет таким тяжелым.
Известны ли случаи повторного заражения?
Есть данные о людях, которые, судя по всему, перенесли сразу несколько коронавирусных инфекций за короткий промежуток времени.
Некоторые полагают, что эти люди по-настоящему дважды заражались коронавирусом. Другие же склоняются к мысли, что заражение происходило один раз, но вирус оставался в организме в скрытой форме, чтобы потом реактивироваться.
Однако большинство ученых сходится во мнении, что все дело в анализах: просто пациентам неверно сообщают о том, что у вируса у них нет.
Никого из людей не заражали повторно, чтобы проверить, возник ли у них иммунитет, но паре макак-резусов повезло меньше.
Их инфицировали дважды: сначала, чтобы вызвать иммунный ответ, а три недели спустя — повторно. Хотя эксперимент был очень ограниченным, ни одна из двух мартышек после повторного заражения с таким коротким интервалом симптомов заболевания не проявила.
Если у меня есть антитела, значит есть и иммунитет?
Это еще не гарантия, и именно поэтому ВОЗ так переживает по поводу стран, которые ввели так называемые иммунные паспорта для снятия карантина.
По замыслу этого нововведения, тем у кого при тестировании были выявлены антитела к Covid-19, можно было позволить безопасно выходить на работу. Это особенно пригодилось бы в случае с работниками домов престарелых и персоналом больниц, которые постоянно контактируют с людьми с высоким риском заболеть в тяжелой форме.
Однако хотя почти у каждого человека в крови имеются антитела, не все они одинаковы. Для этого нужны нейтрализующие антитела, которые прикрепляются к коронавирусу и мешают ему заражать новые клетки.
Но обследование 175 выздоровевших пациентов в Китае показало, что у 30% из них уровень таких нейтрализующих антител был крайне низким.
Вот почему, как утверждает ВОЗ, чрезвычайно важным фактором выздоровления может также выступать и иммунитет на клеточном уровне».
Еще один немаловажный момент заключается в том, что даже если вы находитесь под защитой собственных антител, это еще не значит, что вы не можете быть носителем вируса и представлять таким образом опасность для других.
Почему иммунитет играет столь важную роль?
Это вопрос вашего здоровья и того, сможете ли вы заболеть Covid-19 повторно, и как часто это будет происходить.
От иммунитета зависит и смертоносность этого заболевания. Если у людей будет появляться хотя бы частичная иммунная защита, болезнь будет не столь опасной.
Понимание принципов работы иммунитета поможет лучше решать вопрос со снятием карантинных мер, так как медики будут лучше представлять, кому не грозит заражение и кто не станет разносчиком инфекции.
Если выработать долгосрочный иммунитет к вирусу окажется трудно, то и разработать вакцину от него будет нелегко. Или же вакцина окажется иной: скажем, применять ее потребуется не один раз на всю жизнь, а каждый год, как в случае с гриппом.
Да и сама продолжительность действия иммунитета вне зависимости от того, выработался ли он при настоящем заболевании или вакцинации, даст нам понять, сможем ли мы сдержать распространение данного вируса.
Увы, на все эти важные вопросы ответов пока нет.
Французские вирусологи из Страсбургского и Руанского университетов исследовали образцы крови членов семей, где есть заболевшие Ковидом. И получили поразительные результаты. Что именно выяснили ученые и как это правильно трактовать? Чтобы узнать все подробности, мы досконально изучили оригинал научной работы вместе с экспертом-иммунологом, кандидатом медицинских наук, гендиректором контрактно-исследовательской компании Николаем Крючковым.
БОЛЕЗНЬ ОБНАРУЖЕНА, ИММУНИТЕТ — НЕТ
— Французские исследователи решили проверить, как возникает иммунитет у членов семей, которые живут вместе с заболевшими COVID-19 в легкой форме (то есть у контактных лиц), — поясняет эксперт. — В наблюдении участвовало 7 семей, в которых были в общей сложности 9 заболевших и 8 контактных.
Ученые прицельно исследовали не знакомые уже многим антитела, а другой важный компонент иммунной системы — клеточный иммунитет. Его основные «бойцы» — иммунные клетки памяти, или Т-лимфоциты. У добровольцев брали анализ крови в период от 44 до 80 дней после появления симптомов болезни. И оценивали: есть ли в образцах крови соответствующие клетки памяти к новой инфекции, или нет.
Результаты оказались такие:
— У двоих контактных лиц не удалось обнаружить вообще никаких признаков иммунитета — ни Т-лимфоцитов (клеток памяти), ни антител.
— Еще у двоих не появилось никаких симптомов «ковида» (то есть из восьми контактных лиц шесть заболели с признаками болезни, начиная с температуры и заканчивая кашлем).
— У одного из двоих, не имевших симптомов, брали анализ на антитела тремя разными тестами и — анализ на специфические Т-клетки. Не нашли ничего.
— У второго человека без признаков болезни тоже не оказалось никаких антител. Но! Нашлись Т-лимфоциты, иммунные клетки памяти.
Однако это не все поразительные факты. Среди контактных лиц был еще один человек, который заболел, но анализы на антитела и на Т-клетки дали отрицательный результат. То есть организм этого больного как будто вообще не запомнил коронавирус! Во всяком случае, через 44 дня после появления симптомов уже не было никаких признаков иммунитета к «ковиду».
У шести человек из восьми со временем появились и антитела, и Т-лимфоциты.
ТРИ НОВЫЕ ЗАГАДКИ КОРОНАВИРУСА
— Это исследование поставило перед нами три новых вопроса, — говорит Николай Крючков.
1. Если человек заболевает, то у него, по идее, должны образоваться и антитела, и Т-лимфоциты, распознающие коронавирус. У одного из участников исследования не обнаружилось антител в положенный срок, однако нашелся другой элемент иммунитета — Т-лимфоциты, или клетки памяти.
2. Еще у одного заболевшего при всех признаках COVID-19 не обнаружилось никаких намеков на иммунитет — ни антител, ни Т-клеток.
3. Наконец, в ходе наблюдения нашелся человек, у которого анализ показал Т-лимфоциты, но при этом не было ни малейших признаков болезни.
НЕ ВСЕ ТАК ГЛАДКО: КАКИЕ ПРЕТЕНЗИИ ЕСТЬ К ИССЛЕДОВАНИЮ
— Во-первых, мы должны понимать, что изучение проведено на очень маленьком количестве участников. В таких случаях результаты исследования не признаются подтверждением гипотезы. Считается, что они позволяют сформулировать, выдвинуть гипотезу, которую еще предстоит проверять в дальнейшем, — говорит Николай Крючков.
Кандидат медицинских наук, гендиректор контрактно-исследовательской компании Николай Крючков. Фото: Личный архив.
Это значит: мы не можем сделать вывод, что вместо антител многие люди обзавелись Т-клеточным иммунитетом. Соответственно, нет никаких доказательств, что иммунная прослойка в обществе намного больше, чем показывают анализы на антитела, подчеркивает эксперт.
Второй важный момент. Отсутствие Т-клеток у одного из переболевших и, наоборот, их обнаружение у не болевшего человека, может быть не признаком «коварности» или новой загадкой коронавируса. Не исключено, что это объясняется неточностью теста. Поскольку, в отличие от тест-систем для обнаружения антител, наличие Т-лимфоцитов исследуется очень сложным методом для научных исследований, который не прошел достаточную валидацию для применения в рутинной клинической практике (упрощенно говоря, проверки точности. — Ред.).
ВЫВОДЫ: ХОРОШАЯ И ПЛОХАЯ НОВОСТЬ
— Подчеркну еще раз: в данном случае мы говорим именно о гипотезах, которые еще предстоит подтвердить в масштабных исследованиях, — отмечает Николай Крючков. Учитывая это, мы можем предполагать:
— Похоже, есть группа людей, которые столкнулись с вирусом, не наработали достаточного количества антител (анализ «не видит» их), но при этом получили Т-клеточный иммунитет. Судя по данному исследованию, таких людей относительно немного — максимум 20% от всех переболевших.
— У части людей, переболевших в легкой форме, организм, возможно, вообще «не замечает» новой инфекции. У них не возникает никаких элементов иммунитета, и есть все шансы заболеть повторно. Если только в этой части исследования не были получены ложные результаты из-за неточности теста на Т-лимфоциты к новому коронавирусу.
КСТАТИ
Можно ли по желанию протестироваться на Т-клетки?
Это сложный дорогостоящий метод, который применяется только в научно-исследовательских целях. То есть вы не сможете сделать его в обычной медицинской лаборатории.
В ТЕМУ
Что выяснили шведы
В Интернете сейчас широко обсуждается еще одно исследование, где упоминаются «ковид» и Т-клетки. Это шведская научная работа.
— Николай, говорят, в новом шведском исследовании доказано, что у большого количества людей есть иммунные Т-клетки к новому коронавирусу.
— На самом деле в этой научной работе речь о другом. Здесь ученые исследовали виды Т-клеток у разных групп людей. Изучались иммунные клетки, способные реагировать на разные фрагменты коронавирусов в целом. И основной вывод касается кросс-реактивности (перекрестного иммунитета). То есть подтверждается, что у людей, перенесших сезонные коронавирусы (традиционные простуды), появляются иммунные Т-клетки, реагирующие на сходные участки сезонных коронавирусов и SARS-CoV-2. При этом по-прежнему нет никаких доказательств, что такой перекрестный иммунитет защищает от нынешней инфекции. Возможно, он позволяет тем, кто простужался из-за сезонных коронавирусов, переносить новую инфекцию в более легкой форме. Но это пока лишь гипотеза.
ВОПРОС-РЕБРОМ
Сколько же людей на самом деле переболело коронавирусом?
— Некоторые эксперты говорят о том, что вывод по анализам на антитела — около 20% по статистике в Москве — занижен. На самом деле нужно увеличивать эту цифру едва ли не в 2-3 раза. В том числе потому, что у многих не появились антитела, зато есть Т-клеточный иммунитет. Вы согласны?
— Увы, как исследователь и иммунолог не могу поддержать таких оптимистичных выводов. Скорее, научные данные сейчас говорят о том, что объем иммунной прослойки на уровне 20% не занижен, а преувеличен. Причина в дизайне исследования. Если говорить упрощенно, то тестироваться на антитела в подавляющем большинстве случаев идут люди, у которых были какие-то симптомы, контакты, то есть те или иные основания подозревать болезнь. Естественно, среди таких процент антител будет ощутимо выше, чем если бы выборка была действительно репрезентативной, то есть сформированной объективно. При этом практика показывает, что среди людей, которые уверены, что не переболели, очень высокая частота отказа проходить тестирование на антитела.
Что касается большого вклада Т-клеточного иммунитета, то имеющиеся на сегодня исследования как раз говорят о том, что процент людей без антител, но с Т-клетками к SARS-COV-2 очень невелик, максимум 20% от всех переболевших. Точно оценить это значение пока еще сложно.
Словом, думаю, до высокой иммунной прослойки нам еще далеко. Впрочем, коронавирус преподносит немало сюрпризов. Осенью увидим, чьи предположения окажутся ближе к истине.
Коронавирус: мифы и реальность.Чем коронавирус дальше, тем больше вокруг него правды и домыслов. Мы постарались разобраться с основными мифами о пандемии Covid-19
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Доктор Мясников: «Из Китая могут прийти смертельные вирусы. Страшнее коронавируса и бубонной чумы»
Врач назвал настоящие болезни-убийцы, которые могут подкосить человечество (подробности)
Добровольцы, испытывающие вакцину от COVID-19, готовятся к следующему этапу тестов