Dengue, вирус, пренасян от комари, заразява около 50 милиона души всяка година и убива 22 000 души. Избухванията в Индия и Тайван тази година доведоха до хиляди инфекции и няколко десетки смъртни случая. Няма лечение за денга и няма ваксина, която да е напълно ефективна.
Свързано съдържание
- Може ли GM Mosquitoes да проправи път за разпространение на тропически вирус?
- Консервативна прогноза за инфекциите с треска от денга в Индия: 37 милиона всяка година
Два екипа от учени, един от Австралийския университет в Куинсланд, а другият от Калифорнийския университет, Бъркли, смятат, че са открили тайната на вирулентността на денга: един белтък, наречен неструктурен протеин 1, или NS1, който действа като отровите, освободени от бактериални инфекции. Проучванията са в седмичния брой на Science Translational Medicine .
Симптомите на денга включват треска, обрив, мускулна болка и увреждане на кръвоносните съдове, което ги кара да изтекат в плазмата. В тежки случаи загубата на течности може да бъде смъртоносна и болестта в най-сериозната й форма може да се превърне в денге хеморагична треска, която причинява гадене, повръщане и кървене или синини под кожата.
Повечето хора просто се възстановяват и тогава имат имунитет към един от четирите щама на вируса. Но не беше ясно как хеморагичната форма на болестта причинява щетите, които убиват пациентите. "Най-вече проблемът е, че изтичате от капилярите и кръвоносната система", казва Ева Харис, професор по инфекциозни заболявания и вирусология, която ръководи Калифорнийския университет, екипа на Бъркли. "Ако течностите не се допълнят, изпадате в декомпенсиран шок."
Пол Йънг, главен професор на Школата по химия и биологични науки в Университета на Куинсланд, и неговият екип откриха механизма, по който действа NS1, докато Харис успя да изолира самия протеин и да го използва за ваксиниране на мишки.
Денга не винаги е бил такъв проблем; преди век той е бил ограничен до много малко места в тропиците. Втората световна война промени това, тъй като комарът, който го носи, Aedes aegypti, беше пренесен по целия свят на товарни кораби. Когато някога денга се нуждаеше от разпространение на определени животни, сега тя разчита на хората. Янг отбеляза, че хората са ефективно вектор за денга при комари. Aedes aegypti обича да се размножава в малки водни тела - детски басейни, капаци за боклук и дори пода на банята. Женските също хапят много.
Учените вече предположиха, че тежките случаи са причинени от свръх активен имунен отговор. Денга, като всички вируси, се възпроизвежда, като превзема машината на клетките-гостоприемници. В случая на денга клетките, наречени дендритни клетки, сигнализират тялото за инфекция. Инфекцията стимулира клетките да произвеждат цитокини, малки протеини, които са част от възпалителния отговор. Това обикновено не е смъртоносно.
Втората инфекция, обаче, с друг щам на денга, ще попречи на имунната система. Антителата от първата инфекция се прикрепят към новия щам на денга, защото той изглежда точно като първия. Но новият щам е малко по-различен, така че антителата не могат да неутрализират вируса напълно. Вместо това те позволяват на вируса да се прикрепи към Т клетките, които обикновено биха го убили, и това разпространява вируса допълнително, увеличавайки вирусното натоварване на пациента.
Тази анимация обяснява как се предават болести, като денга. Кредит: C. Schaffer / AAAS.Резултатът е повече производство на цитокини. Една от функциите на цитокините е да направят стените на кръвоносните съдове по-пропускливи, а прекомерното производство ги прави пропускливи. Ето защо вторите инфекции често водят до тежки форми на заболяването и кървене. На кожата на пациента се появяват малки петна от кръв и по-големи джобове кръв се натрупват под кожата.
Загадката беше в кой конкретен протеин участва и как действа. Точно там влезе екипът на Йънг. Още в началото на 2000-те екипът е разработил начин за тест за денга чрез измерване на концентрациите на протеина NS1 в кръвта.
„Това, което открихме в едно проучване в Тайланд, е, че ако пациентите имат високи нива на NS1, е по-вероятно да преминат към тежко заболяване. Решихме, че това е просто маркер за вирусна инфекция“, казва Йънг. "Но тогава попитахме дали това има самия пряк ефект."
Те решиха да разгледат по-отблизо NS1. Тогава те откриха, че той се свързва с друга молекула, наречена рецептор 4 като TLR4. Това му позволява да се свързва с клетките в стените на кръвоносните съдове, наречени ендотелни клетки. NS1 също стимулира имунните клетки да отделят цитокини - свръх активният възпалителен отговор. NS1 действа много като бактериален токсин.
Янг казва, че откритията на NS1 означават, че за лечение на денга е възможно да се използват съществуващи лекарства. Някои версии на тези, които лекуват сепсис, например, може да работят.
NS1 директно активира миши макрофаги и човешки имунни клетки чрез вродения имунен рецептор TLR4. Секретираният NS1 индуцира дозозависимо увеличение на провъзпалителните цитокини, нарушаващи целостта на ендотелната клетъчна моноличност и водят до съдов теч. Блокадата на TLR4, или от антагонист, или от антитяло към NS1, поддържа целостта на ендотела и инхибира съдовия теч. (Х. Макдоналд / Научна транслационна медицина) Следващият въпрос беше дали човек може да го спре. Екипът на Харис разглежда по-директно ролята на NS1 в инфекцията на денга. Те експериментирали върху мишки, заразявайки ги с денга, а след това и с протеина. Те използвали NS1 от четирите щама на денга.
Изследователите открили, че и в двата случая мишките са разработили антитела. Те откриха също, че NS1 сам по себе си може да доведе до изтичане на течности от кръвоносните съдове. „Мислехме, че може би протеинът има роля в съдовия теч“, казва Харис.
Мишките, даващи малко количество NS1, които показаха имунен отговор, изглежда бяха защитени от вируса. Причината, казва Харис, е, че антителата се свързват със самия протеин, а не със специфичен вирусен щам, а NS1, продуциран от всичките четири щама на денга, е един и същ.
Защитата срещу вируса не е била 100 процента в различните щамове на денга (наречени DENV1, DENV2, DENV3 и DENV4). В своето проучване екипът на Харис установява, че когато се инокулира с NS1 от DENV2, защитата е 100 процента от този щам. Той беше 75 процента от DENV1 и 60 процента от DENV3 и DENV4.
След това тествали протеина и вируса върху белодробните ендотелни клетки на човека в културата. Те видяха, че NS1 не е в състояние да повреди клетките, когато TLR4 протеинът беше блокиран - повече доказателства, че NS1, който причинява съдов теч при хората.
Харис отбелязва, че тяхната работа, съчетана с констатациите на екипа на Йънг, че TLR4 връзките дегенират към други клетки, предлагат важни изводи. „Ако можем да се насочим към TLR4, имаме нов начин да направим терапия“, казва тя в допълнение към ваксината.
Предстои още много работа, казва тя. Въпреки че те знаят, че NS1 е виновникът, все още не е ясно коя конкретна част от NS1 е тази, която генерира правилните антитела и уврежда клетките. Тя отбелязва, че вирусът на Западен Нил също има NS1 и се държи по различен начин. "NS1 има цял куп роли, които не са добре разбрани", казва тя.
При това положение новата работа може да добави още едно оръжие за служителите в общественото здравеопазване за контрол на болестта; обичайните методи са фокусирани върху контрола над комара.
Младите и Харисовите групи не са единствените, които работят върху денга. Sanofi Pasteur, компания, която разработва, произвежда и доставя ваксини, има нова ваксина, която е регистрирана в редица страни; одобрение за употреба може да дойде през следващите няколко месеца, казва Сюзън Уоткинс, старши директор по комуникациите. Ваксината Sanofi използва атенюиран вирус (това всъщност е вирус на жълта треска с "козина на денга").
Според проучване на New England Journal of Medicine кандидатът за ваксина Sanofi защитава средно 66 процента от доброволците на възраст 9 години и по-големи срещу всички четири щама на денга, а от тях 93 процента са защитени от тежката форма на заболяването. Ваксината Sanofi обаче не предлага еднакво ниво на защита срещу четирите щама - срещу един тип тя е била само 42 процента ефективна, докато е била 77 процента ефективна срещу друга.
Друго предимство на използването на NS1 като основа за ваксина е, че изобщо не включва използването на вируса. "FDA би бил по-щастлив, ако успеем да избием парчета от протеина, които причиняват болести, и да оставим тези, които дават защита", казва Харис.
