- Статьи
- Наука и техника
- Мышь отсюда: тайна иммунитета рукокрылых поможет защититься от новых пандемий
Мышь отсюда: тайна иммунитета рукокрылых поможет защититься от новых пандемий
Ученые приблизились к разгадке тайны иммунитета летучих мышей — носителей различных вирусов, в том числе коронавирусов, среди которых встречаются близкородственные патогену, вызвавшему пандемию COVID-19. Исследователи выяснили, как рукокрылые сохраняют устойчивость к инфекциям даже в период спячки, когда иммунная система у большинства млекопитающих ослабевает. Понимание роли микробиома в защите от стресса и болезней позволит точнее оценивать механизмы устойчивости этих животных и риски передачи опасных инфекций от животных к человеку. О том, какой вирус может стать причиной следующей пандемии, — в материале «Известий».
Что помогает летучим мышам защитить ДНК от повреждения
Российские ученые в составе международного коллектива выяснили, что у летучих мышей во время зимней спячки кишечные бактерии активнее, чем во время бодрствования, производят вещества, которые защищают ДНК хозяина от повреждений. Полученные данные помогут лучше понять, как рукокрылые — переносчики некоторых вирусных инфекций — сохраняют иммунитет даже в неактивный период жизни и какую роль в этом играют их собственные микробы.
Как пояснили ученые, летучие мыши — носители различных вирусов, в том числе коронавирусов, среди которых встречаются близкородственные патогену, вызвавшему пандемию COVID-19. Их многообразие у этих животных связано с их способностью летать, большой продолжительностью жизни по сравнению с другими млекопитающими схожих размеров и привычкой собираться в крупные стаи. При этом чаще всего у животного инфекция не развивается, и оно просто передает вирус другим видам, которые могут оказаться чувствительными к патогену и заболеть.
Коллектив центра реабилитации рукокрылых под руководством Алексея Михайловича Ермакова
Ученые Донского государственного технического университета (Ростов-на-Дону) с коллегами выяснили, что бактерии, живущие в кишечнике летучей мыши Nyctalus noctula (рыжая вечерница), выделяют биологически активные вещества с разными свойствами в зависимости от сезона и состояния хозяина.
Авторы выделили бактерии из кишечника летучих мышей во время глубокой зимней спячки и активной жизни, а затем оценили биологическую активность метаболитов (продуктов обмена веществ), которые вырабатывают обнаруженные микроорганизмы. Для этого ученые использовали другие бактерии — они светятся, когда рядом появляется определенное вещество. Живые сенсоры реагировали на молекулы, которые повреждают ДНК и разрушают клетки животного за счет окисления, нанося вред организму.
— Оказалось, что бактерии из кишечника спящих мышей активнее вырабатывали вещества, защищающие цепи ДНК от повреждений, например разрывов в них. Это означает, что в условиях спячки микроорганизмы помогали клеткам животного избежать повреждения генетического материала. Наиболее эффективными «защитниками» были бактерии Citrobacter freundii и Lactococcus garvieae, — рассказал руководитель проекта, доктор биологических наук, профессор, директор Института живых систем ДГТУ Алексей Ермаков.
Откорм летучей мыши в центре реабилитации
При этом у спящих и бодрствующих летучих мышей кишечные микроорганизмы выделяли почти одинаковое количество веществ, разрушающих клетки за счет окисления и, напротив, защищающих их. Это говорит о том, что такое повреждение клеток в организме этих животных не зависит от сезона.
Полученные результаты важны для биомедицины и общественного здравоохранения, потому что летучие мыши — природные резервуары ряда инфекций. Зная, как сообщество микроорганизмов влияет на устойчивость к стрессу, можно будет лучше понять механизмы защиты этих млекопитающих от некоторых болезней и точнее оценивать риски распространения инфекций, передающихся от животных к человеку.
Откуда может прийти следующая пандемия
В дальнейшем ученые планируют глубже изучить взаимоотношения в системе «хозяин – микробиота» и то, как кишечные микроорганизмы связаны с работой иммунной системы рукокрылых в разные физиологические периоды.
— Кроме того, полученные данные могут стать научной основой для более взвешенных мер по обеспечению биобезопасности городских экосистем — там, где летучие мыши чаще всего контактируют с человеком и домашними животными. Центр реабилитации летучих мышей ДГТУ, сотрудники которого сохраняют популяции, наблюдают за этими животными и проводят лабораторные иммунобиологические анализы, может стать ключевой площадкой для комплексных исследований на стыке микробиологии, иммунологии и экологии города, — рассказал исполнитель проекта, доктор философии, научный сотрудник ДГТУ Игорь Попов.
Игорь Попов, первый автор исследования, с реабилитируемой летучей мышью
Летучие мыши — единственные летающие млекопитающие. При полете увеличивается потребление кислорода в 15–20 раз, что ведет к взрывному окислительному стрессу, много активных форм кислорода в митохондриях, рассказал «Известиям» научный сотрудник Института изучения старения Российского геронтологического научно-клинического центра Пироговского университета, кандидат медицинских наук Михаил Болков. У других животных это вызвало повреждения ДНК, а следом мощнейшее воспаление. У летучих же мышей иммунитет адаптирован так, чтобы не реагировать на это. Это же уберегает их от реакции на вирусные инфекции.
— Противовирусные механизмы у млекопитающих очень похожи, но у летучих мышей есть особенности. У них постоянно более высокий уровень интерферонов и температуры. Как бы постоянное «противовирусное дежурство». При том дальнейший каскад воспаления — реакции на поврежденные клетки и ДНК, инфекционное воспаление — у них подавлен. В итоге вирусы в них слабо размножаются, а иммунная система их не атакует и не вызывает воспаления. В то же время у них мощная система защиты от опухолей, которые при такой мягкой иммунной реакции легче возникли бы у, например, человека. Как итог, это переносчики огромного количества вирусов, — отметил ученый.
Специалисты только начинают изучать взаимосвязь между летучими мышами и множеством вирусов, носителями которых они являются, а также причины и следствия периодических катастрофических вирусных мутаций, которые передаются нашему виду, рассказал руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet (Фуднет) НТИ Сергей Косогор. Болезни рукокрылых, которыми могут заразиться люди: рабдовирусы, лиссавирус, парамиксовирусы, реовирусы, буньявирусы, ортореовирус млекопитающих, вирус Хендра, вирус Нипах, вирус Ханта, вирус Эбола, Марбургский вирус и многое другое.
Летучие мыши в контролируемой спячке в центре реабилитации рукокрылых
— Исследования показывают, что иммунная система летучих мышей борется с вирусными патогенами двумя ключевыми способами: во-первых, рукокрылые быстро, но избирательно атакуют вирус, не давая ему бесконтрольно размножаться. Во-вторых, они снижают активность иммунных клеток, которые в противном случае могли бы вызвать масштабную воспалительную реакцию, наносящую больший вред, чем сам вирус. У летучих мышей хорошо развит иммунный ответ, подавляющий репликацию вируса, что защищает их. У них практически отсутствует не самый полезный иммунный ответ — воспаление, — сказал эксперт.
Что касается вирусов, которые потенциально могут стать причиной следующей глобальной пандемии, то наиболее вероятным кандидатом на роль возбудителя следующей пандемии остается высокопатогенный птичий грипп подтипа H5N1, полагает доцент института экономики и управления УрФУ и кафедры технологий будущего МФТИ Максим Колясников. По его словам, вирус уже широко распространен среди диких и домашних птиц и молочного скота, а недавние исследования показали, что всего одна мутация способна обеспечить ему устойчивую передачу от человека к человеку.
— Вирус Нипах, несмотря на чрезвычайно высокую летальность, пока остается локальным явлением. Оспа обезьян, в свою очередь, демонстрирует тенденцию к спаду после волны 2022 года, хотя вызывает настороженность. Отдельного внимания заслуживают малоизученные патогены — вирус гриппа D и собачий коронавирус HuPn-2018, — для которых пока не существует ни диагностических тестов, ни вакцин, — сказал ученый.
Владислав Горобец, соавтор исследования, с реабилитируемой летучей мышью
В исследовании принимали участие сотрудники Южного федерального университета (Ростов-на-Дону), Ростовского научно-исследовательского института микробиологии и паразитологии (Ростов-на-Дону), Ратгерского университета (США) и Университета Сан-Паулу (Бразилия).
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Current Microbiology.
