Как изучение вирусов летучих мышей может помочь предотвратить зоонозные заболевания

Как изучение вирусов летучих мышей может помочь предотвратить зоонозные заболевания

Работа лаборатории Брука предполагает, что иммунология и история жизни резервуарного хозяина формируют эволюцию вирулентности зоонозных ов. Кредит: Brook C., et al./Plos Biology, 2023. CC Attribution 4.0 Международная лицензия

Летучие мыши стали олицетворением новых зоонозных й. Эти существа являются переносчиками огромного количества вирусов, некоторые из которых вызывают смертельные заболевания у людей, однако сами они редко болеют.

Что делает летучих мышей такими жизнеспособными хозяевами вирусов? Ученые изучают этот вопрос, используя полученные знания для разработки стратегий предотвращения распространения и смягчения заболеваний.

Если заразить летучую мышь вирусом, она не заболеет?

Летучие мыши — отличные хозяева для вирусов. Эти млекопитающие живут уютно в колониях, что облегчает передачу, и они могут выживать при высоких титрах вируса в своих тканях и сыворотке, не проявляя признаков клинического заболевания.

По словам доктора наук Кары Брук, доцента кафедры экологии и эволюции Чикагского университета, последняя особенность примечательна отчасти из-за ее связи с другой чертой характера летучих мышей: способностью летать.

«Полет — это наиболее физиологический [and] «Это метаболически затратная форма наземного передвижения», — сказал Брук во время научной сессии на конференции ASM Microbe 2024. «Похоже, что летучие мыши компенсируют метаболические потребности полета с помощью ряда уникальных молекулярных адаптаций», включая ослабленное распознавание клеточных повреждений, уникальный противовоспалительный фенотип и активизированные пути восстановления повреждений ДНК.



Хотя эти приспособления летучих мышей развились для полета, «они имеют каскадные последствия для [bats'] «Продолжительность жизни, их устойчивость и сопротивляемость раковым заболеваниям, а также их устойчивость и переносимость вирусных инфекций», — пояснил Брук.

Те же самые пути, которые смягчают негативные эффекты полета, также смягчают воздействие вирусной инфекции и способствуют большей вирусной толерантности. Эта повышенная толерантность уравновешивается усиленными противовирусными иммунными реакциями, которые вместе делают летучих мышей исключительно хорошими в сосуществовании с вирусами.

А летучие мыши являются носителями тысяч различных вирусов, охватывающих сотни видов летучих мышей. Многие из этих вирусов принадлежат к семействам, члены которых вызывают заболевания у человека, включая Paramyoxiviridae (вирус Нипах), Filoviridae (вирус Марбург), Rhabdoviridae (вирус бешенства) и Coronaviridae (вирусы, подобные SARS).

Именно этот коктейль из вирусов, обнаруженных у летучих мышей, и их связи с известными зоонозами, поместили их в центр внимания научных исследований. Новые вирусы, связанные с существующими угрозами, регулярно обнаруживаются у парящих млекопитающих. В результате летучие мыши широко рассматриваются как пороховые бочки с вирусами, способными сеять хаос в человеческих популяциях.

Насколько на самом деле опасны летучие мыши?

Исследователи спорят, действительно ли летучие мыши являются носителем особенно обширной и подлой коллекции вирусных угроз; некоторые утверждают, что это восприятие является продуктом предвзятости подтверждения. Это игра чисел: если кто-то ищет много новых вирусов у многих летучих мышей, он, в среднем, найдет много новых вирусов у летучих мышей — и чем больше он найдет, тем больше он будет искать.

В одном исследовании сообщается, что количество вирусов, заражающих человека, у летучих мышей (или любого животного) пропорционально количеству существующих видов (более 1400). То есть, летучие мыши не более богаты вирусами, чем можно было бы ожидать, исходя из их количества.

Однако работа лаборатории Брук предполагает, что летучие мыши на самом деле являются особыми вирусными резервуарами, заслуживающими внимания. Ее группа обнаружила, что по сравнению с другими млекопитающими и птицами-резервуарами летучие мыши являются носителями наиболее вирулентных зоонозных вирусов (т. е. обладают способностью вызывать тяжелые заболевания у людей) с самыми высокими показателями летальности (они особенно смертоносны). Почему это может быть? Брук вернулась к иммунной системе летучих мышей.

Защитные механизмы летучих мышей отбирают вирусы с высокой скоростью роста

«По-видимому, противовирусные свойства летучих мышей, вероятно, способствуют отбору вирусов с высокой скоростью роста, которые, как мы ожидаем, будут патогенными при распространении на других хозяев», — сказала она. Во время репликации в резервуарном хозяине вирусы должны расти на адекватных уровнях, чтобы облегчить передачу, при этом минимизируя вирулентность (т. е. если их резервуарный хозяин погибает, они не могут распространяться).

Способность летучих мышей переносить высокие вирусные нагрузки в сочетании с их противовоспалительным фенотипом означает, что вирусы могут реплицироваться с высокой плотностью, чтобы максимизировать передачу между животными. У менее толерантных хозяев эти суперзаряженные вирусы могут вызывать обширные повреждения — действительно, моделирование и эмпирические данные показывают, что вирулентность у людей частично зависит от скорости роста вируса, адаптированной к резервуару.

Как изучение вирусов летучих мышей может помочь предотвратить зоонозные заболевания

Летучие мыши выполняют ряд важных экосистемных функций; для их защиты требуются как небольшие, так и крупномасштабные вмешательства в естественную и городскую среду. Кредит: Plowright, RK, et al./Nature Communications, 2024. Лицензия CC Attribution 4.0 International.

Вирусы, переносимые летучими мышами, имеют меньше шансов на устойчивую передачу человеку

Но это еще не все. «Важно отметить, что [these findings don't] «Учитывают вероятность распространения зоонозных инфекций, которая, как мы знаем, обратно пропорциональна филогенетическому расстоянию», — сказал Брук.

Хотя вирусы, переносимые летучими мышами, могут быть вирулентными, они с меньшей вероятностью будут устанавливать устойчивую передачу от человека к человеку; эти вирусы происходят из групп резервуарных хозяев, тесно связанных с людьми (например, приматов). Это нетривиально, поскольку вирусы с потенциалом вызывать пандемию часто связаны с высокой способностью передаваться человеку.

Другими словами, хозяева с более коротким филогенетическим расстоянием от людей содержат вирусы с более низкой заболеваемостью и смертностью, но более высоким потенциалом для эндемического закрепления в человеческих популяциях; противоположное верно для вирусов, переносимых летучими мышами. Более того, вызывает ли вирус высокую смертность у людей, зависит не от типа животного, от которого он произошел, а скорее от совокупности вирусных черт, популяции животных-хозяев и ее взаимодействия с людьми.

Изучение вирусов, переносимых летучими мышами, помогает предотвратить распространение

Картина, которая возникает из этих данных, заключается в том, что сложный комплекс факторов определяет зоонозный риск вируса, корни которого лежат в иммунологии, экологии и эпидемиологии. Люди играют самую активную роль в повышении вероятности распространения из-за таких видов деятельности и воздействий, как вырубка лесов и изменение климата, которые способствуют более тесному взаимодействию человека и дикой природы.

Если вирус обнаружен у летучих мышей, это не означает автоматически гибель для человеческой популяции. Часто есть промежуточное животное-хозяин (например, собаки, свиньи, лошади), где вирус, переносимый летучими мышами, может находиться и развиваться, прежде чем перекинуться на людей. Такая вероятность вторичного распространения является первостепенной проблемой и подчеркивает, что есть и другие животные, которые требуют внимания в борьбе с зоонозными заболеваниями.

Тем не менее, Брук подчеркнул ценность понимания механизмов передачи и стойкости вирусов, переносимых летучими мышами, поскольку это может помочь определить потенциальные точки раннего вмешательства, чтобы изначально предотвратить распространение инфекции.

За последнее десятилетие она и ее коллеги исследовали вирусы у трех эндемичных видов крыланов на Мадагаскаре. Отслеживая летучих мышей и анализируя образцы, собранные у этих существ с течением времени, ученые получили представление о том, как вирусы распространяются в популяции и как реагируют летучие мыши.

Например, они продемонстрировали, что существует четыре клада Henipavirus (род, наиболее известными представителями которого являются вирусы Nipah и Hendra), сохраняющиеся на низком уровне у летучих мышей. У животных развивается пожизненный иммунитет к вирусам, но кратковременные реакции антител, что предполагает наличие других иммунных механизмов (например, Т-клеток).

Кроме того, благодаря своим усилиям по обнаружению вирусов, Брук и ее коллеги обнаружили новые генипавирусы, которые не связываются с теми же рецепторами клеток, что и известные зоонозы, такие как вирус Нипах. Она подчеркнула, что определение рецепторов, которые связываются с этими вирусами, поможет определить их потенциальный тропизм.

Целью исследовательской группы является использование этих коллективных результатов для разработки поливалентной вакцины, которая потенциально позволит искоренить генипавирусные инфекции у летучих мышей до возникновения зоонозных инфекций.

«Наш основной интерес к пониманию динамики передачи, которая поддерживает эти вирусы у диких летучих мышей, связан с нашим интересом к выявлению возможностей для вмешательства с целью предотвращения распространения на человеческие популяции», — сказал Брук, повторив, однако, что «зооноз — это многоуровневая проблема, масштабируемая от клетки до экосистемы».

Спасите летучих мышей

Понимание того, где летучие мыши находятся в спектре зоонозного риска, важно, поскольку летучие мыши умирают. По оценкам, более половины видов летучих мышей только в Северной Америке рискуют серьезно сократить популяцию в ближайшие 15 лет из-за таких бедствий, как синдром белого носа и изменение климата. Взгляд на летучих мышей через призму страха и убеждения в том, что они изначально вредны для человека, подрывает усилия по их защите.

И их стоит защищать, не в последнюю очередь из-за их экосистемной ценности (например, опыление, контроль популяций насекомых).

Ученые могут многому научиться у летучих мышей, в том числе тому, как бороться с теми самыми вирусами, которые делают их проблемой. Изучение механизмов иммунной системы летучих мышей, особенности которой различаются у огромного числа видов летучих мышей, может быть полезным для понимания передачи и эволюции возможных вирусных угроз, которые они несут, а также того, как мы можем лучше с ними бороться.

Летучие мыши могут быть полезны и в других областях исследований, например, в области изучения рака и старения (если учитывать размеры тела, то 18 из 19 видов млекопитающих, которые живут дольше людей, — это летучие мыши).

В конечном итоге, эти существа представляют собой нечто большее, чем просто вирусы, которые они переносят, — они также несут в себе ключи к улучшению и поддержанию здоровья человека.

Предоставлено Американским обществом микробиологии

Цитата: Как изучение вирусов летучих мышей может помочь предотвратить зоонозные заболевания (2024, 3 июля) получено 5 июля 2024 г. с сайта https://phys.org/news/2024-07-viruses-zoonotic-disease.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением случаев честного использования в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставляется только в информационных целях.