Grypa wciąż jeszczenie do końca poznana

Czy rzeczywiście istnieją szczepy wirusów grypy „o szczególnej epidemiczności”, jak twierdzili w roku 2011 naukowcy ze Szwedzkiego Instytutu Chorób Infekcyjnych (SMI) mając na myśli epidemię z 2009 roku? Dowodów na to, że hipoteza badaczy ze Sztokholmu jest prawdziwa, dostarczyły ostatnie badania, które przeprowadzili uczeni z National Institute of Allergy and Infectious Diseases z Bethesda (USA).

Zespół prowadzony przez wirusologa prof. Jeffery K. Taubenbergera, kierującego Laboratory of Infectious Diseases, zbadał różne szczepy wirusów grypy, powodujące w przeszłości epidemie z szerokim rozprzestrzenieniem, a nawet pandemie. Badacze skupili się przede wszystkim na hemaglutyninach jako czynnikach sprawczych przy ekspansji wirusów. 

Hemaglutynina jest antygenową glikoproteiną znajdującą się na powierzchni wirusów grypy (także niektórych bakterii i innych wirusów). Umożliwia ona przyłączenie wirusa do powierzchni atakowanej komórki, ma też zdolność do zlepiania ze sobą erytrocytów.

Podtypy groźniejsze od innych

W trakcie badań okazało się, że wirusy grypy posiadające na swojej powierzchni hemaglutyniny pochodzące z ptasich szczepów o niższej zjadliwości H1, H6, H7, H10 i H15 prowadziły do śmiertelnych infekcji u myszy oraz dużych uszkodzeń w hodowli nabłonka ludzkich płuc, w porównaniu do innych podtypów wirusów ptasiej grypy. Podtyp hemaglutyniny H1/1918 został zidentyfikowany jako kluczowy czynnik zjadliwości w pandemii wirusa grypy „hiszpanki” w 1918 r. Ta największa i najcięższa z dotychczasowych pandemii spowodowała zgon około 50 mln osób.

„Wirusy ptasiej grypy tych podtypów posiadają pewien rodzaj swoistej wirulencji i indukują wyraźnie zaznaczającą się odpowiedź zapalną u ssaków, w tym w ludzkich kulturach tkankowych. Oznacza to, że z punktu widzenia epidemiologii ważne jest, iż te podtypy wirusów grypy powodują zachorowania o cięższym przebiegu u ludzi” — napisał prof. Taubenberger w piśmie „mBio”. W latach 2013-2014 stwierdzono w Chinach około 400 przypadków ptasiej grypy spowodowanych przez wirus H7N9, w tym wiele ciężkich, kończących się zgonem. 

W trakcie badań prowadzonych przez zespół Taubenbergera stworzono serię 13 podtypów wirusów grypy pochodzących od wirusów ptasiej grypy typu A o niższej zjadliwości. Każdy z poszczególnych podtypów przeszedł test genetyczny, aby nie różnić się od innych i wykazywać charakterystyczną dla każdego z nich ekspresję hemaglutyniny. Wirusami zakażono myszy zarówno młode, jak i starsze, ale wszystkie pozostające w dobrej kondycji fizycznej.

Efekty były znaczące. Wirusy podtypów H1, H6, H7, H10 i H15, powodowały błyskawiczną utratę masy ciała i w ciągu tygodnia zapalenie płuc, kończące się zwykle zgonem zwierzęcia. Z kolei podtypy H2, H3, H5, H9, H11, H13, H14 i H16 wirusa powodowały jedynie niewielką utratę wagi, a zwierzęta przechodziły infekcję dość lekko. 

Skąd pochodzi niszcząca siła

Ten sam test naukowcy zastosowali na hemaglutyninie z wirusów H7N9 pobranych w trakcie epidemii w Anhui i Szanghaju. Wprowadzono ją do wirusa mniej szkodliwego szczepu, zastępując hemaglutyninę właściwą dla tego podtypu. Większość zainfekowanych takim wirusem myszy padła na skutek powikłań pogrypowych, zwykle ciężkiego zapalenia płuc. Pozostałe, które przeszły chorobę, potrzebowały miesiąca na powrót do dobrego stanu zdrowia. Następnie wirusami H7N9 oraz pochodzącymi z innych podtypów o niskiej zjadliwości zakażono kulturę tkankową nabłonka ludzkich płuc. Jak się okazało, wirusy podtypu H1 i H7 indukowały masową śmierć komórkową w ciągu 4-7 dni, pozostawiając na koniec bardzo cienką warstwę tkanki.

Według naukowców z USA, rezultaty tych badań sugerują, że w przypadku podtypów o hemaglutyninie H1, H6, H7, H10 i H15 wirusy nie potrzebują komórek układu immunologicznego, aby spowodować zniszczenia struktur tkankowych lub zainicjować inne procesy, prowadzące do ciężkiego stanu chorobowego lub nawet zgonu. 

Zespół prof. Taubenbergera obecnie będzie kontynuował prace nad strukturą i działaniem poszczególnych hemaglutynin i określeniem, dlaczego niektóre z nich powodują tak ciężkie infekcje u ssaków. Dotychczasowe badania „oddaliły bowiem znacznie możliwość stworzenia uniwersalnej szczepionki na grypę, zabezpieczającej przed przyszłymi epidemiami i pandemiami” — jak skonstatowali badacze.

Zły policjant — komórki Clary

Niemniej istotnego odkrycia dokonał zespół naukowców z Icahn School of Medicine w Mount Sinai Hospital w Nowym Jorku, stwierdzając na podstawie badań, iż o ciężkości bądź lekkości przebiegu przypadków grypy sezonowej decydują komórki Clary.

Komórki Clary to nieorzęsione i nieśluzowaciejące komórki sekrecyjne znajdujące się w oskrzelikach. Ich podstawową funkcją jest ochrona nabłonka oskrzelików i pęcherzyków płucnych. Zadanie to wykonują wydzielając do światła oskrzelików białkowy inhibitor elastazy — elafinę, działającą przeciwrozedmowo oraz apolipoproteiny A i B, zapobiegające zlepianiu się pęcherzyków płucnych podczas wydechu. Komórki Clary są też odpowiedzialne za unieczynnianie związków szkodliwych, jakie dostają się do płuc w czasie wdechu. Funkcja ta realizowana jest za pomocą cytochromu P450, znajdującego się w retikulum endoplazmatycznym tych komórek.

Jak zauważyli naukowcy z Icahn School of Medicine, w trakcie infekcji grypowej komórki Clary odgrywają rolę „złych policjantów”, ponieważ nie wyhamowują ekspresji genów prozapalnych. Oznacza to, iż nawet po zwalczeniu wirusów w komórkach płuc, nadal trwa w nich proces zapalny. W trakcie doświadczeń okazało się, że dopiero usunięcie tych komórek Clary, które choć zaatakowane, przeżyły infekcję, wyhamowuje proces zapalny wywołany przez grypę. „Obecnie wiemy, że konieczne jest opracowanie środka, który likwiduje zaatakowane w czasie infekcji komórki Clary i jednocześnie nie przeciwdziała odbudowie tkanki po procesie zapalnym. Jest prawdopodobne, że działanie komórek Clary w czasie sezonowej grypy jest odpowiedzialne za ciężkie infekcje kończące się powikłaniami, a w niektórych przypadkach zgonem” — zauważają badacze.

Według prof. Jeffery K. Taubenbergera: „grypa jest wciąż nie do końca poznaną chorobą zakaźną”. Odkrycia jego zespołu i naukowców z Mount Sinai wskazują, że pogląd ten jest jak najbardziej uprawniony i konieczne będą dalsze pogłębione badania, które ułatwią zapobieganie epidemiom.