Источник https://postnauka.ru/faq/36429

Автор Александр Апт - доктор биологических наук, профессор кафедры иммунологии биологического факультета МГУ, заведующий лабораторией иммуногенетики ЦНИИТ РАМН


Инфекционный процесс видится совершенно по-разному медиками и биологами. Инфекция для медика — это заболевание, у него есть набор симптомов, есть возбудитель данного заболевания; на этом и строится диагностика и подбор лечения, потому что медику представляется, что данный возбудитель должен вызывать данное заболевание — и точка.

1. Исследование инфекционного процесса биологией

Биолог смотрит на это совершенно по-другому. С его точки зрения, это одна из самых сложных систем взаимодействия в биологии, потому что у нас есть разнообразие тех, кто болеет, и есть возбудитель, который хотя и ведет себя определенным способом, заданным ему генетикой и биохимией, но постоянно эволюционирует.

Возбудитель — это живой организм, как правило, не такой сложный, как хозяин, но тем не менее с множеством самых разных наследственных факторов, которые вступают, как и все биологические объекты, в отбор. И поэтому биолог имеет дело со сложной генетической системой хозяина и сложной генетической системой паразита. Они взаимодействуют, причем и та, и другая генетика — генетика хозяина и генетика паразита — образуют континуум разных фенотипов, и одна сетка накладывается на другую сетку. Конечно, выход из такого взаимодействия будет очень разнообразным, поэтому для биолога инфекционный процесс — это прежде всего столкновение двух геномов, каждый из которых проходил свою эволюцию.

2. Эволюция паразита

Быстрее и проще эволюционирует паразит: у него по определению всегда более короткий жизненный цикл, и он проходит гораздо больше поколений за то время, пока хозяин неповоротливо проходит одно. Отсюда следует вывод, что нельзя считать инфекцию циклическим процессом, который от начала (заражение) до конца (выздоровление или смерть) проходит некий набор четко известных этапов того, что происходит. Напротив, мы имеем дело с эволюцией и накоплением микробом мутаций внутри каждого хозяина. Происходит отбор мутаций, повышающих приспособленность микроба — конечно, не индивидуальную, а популяционную. Эволюционная «стратегия» возбудителя — это создание обширной и успешной популяции, которая должна как можно дольше не убить хозяина, потому что смена хозяина — это всегда эволюционный, биологический риск. Когда же смена хозяина становится неизбежной, сделать это надо максимально эффективно. Поэтому каждый раз, когда мы говорим об инфекционном процессе, нужно иметь в виду, что в его начале и конце мы имеем дело с не совсем одинаковой популяцией возбудителей.

3. Эволюция хозяина и паразита

Она идет разными путями. Теплокровный хозяин, такой как, скажем, млекопитающее или птица, обладает двумя системами иммунитета: врожденной и адаптивной. Врожденный иммунитет мало чем отличается у всех многоклеточных. Но есть птицы и млекопитающие, обладающие еще и системой адаптивного иммунитета, который представляет собой с точки зрения общей биологии довольно интересную вещь: эволюция зацикливается в данном случае на каждом индивидуальном организме, который чем-то заражен. Получается, что врожденный иммунитет эволюционирует как положено, накапливая мутации, которые наследуются через обычные законы генетики, а приобретенный иммунитет — это эволюция иммунного ответа внутри одного организма. Иммунная система адаптивного иммунитета включает Т-лимфоциты и В-лимфоциты, рецепторы которых возникают в результате сложной генетической комбинаторики в сочетании с мутациями в тех генах, которые кодируют эти рецепторы. Происходит постоянная селекция наиболее важных для иммунного ответа клонов клеток, которые закрепляются в виде так называемой «иммунологической памяти». Поэтому и хозяин совсем не прост: у него есть и система того, что эволюционирует согласно обычным законам отбора и сохранения мутаций, влияющих на приспособленность, и оттачивание собственной иммунной системы, которое происходит на протяжении большей части жизни под влиянием того, с чем сталкивается хозяин.

Такая очень сложная система взаимодействия внутри хозяина многое ему позволяет. Но в итоге, в общем-то, выигрывает паразит. Элементарный житейский пример: ни одна болезнь, кроме натуральной оспы, так и не была человечеством побеждена. Скорость эволюции паразитов так высока, что, несмотря на все эти сложнейшие системы защиты, мы не выигрываем.

4. Действия простых паразитов

Если можно говорить о стратегии естественного отбора или о тактике естественного отбора генетически совсем простых паразитов, следует отметить скорость мутационного процесса. В частности, есть всем известные примеры вирусных болезней — давно известный грипп или наиболее знаменитая ретровирусная инфекция ВИЧ (вирус иммунодефицита человека). У этих вирусов тактика избавления от пресса иммунного ответа хозяина состоит в необыкновенно быстром мутировании ключевых генов вируса. Изменения в молекулах, на которые направлен иммунный ответ хозяина, происходят так быстро, что хозяин с этим просто не справляется — он пытается ответить на то, чего в вирусе больше уже нет.

5. Действия сложных паразитов

Другая тактика используется более сложными паразитами, например внутриклеточными бактериями, такими как туберкулезная палочка. Одна из интересных деталей состоит в том, что такие сложные паразиты, как возбудитель туберкулеза, возбудитель сальмонеллеза, еще в большей степени патогенные простейшие, например лейшмании, настолько хитро пользуются способами подавления полезных для хозяина реакций, что вовлекают в это даже собственные продукты хозяина. В частности, некоторые внутриклеточные процессы, которые должны произойти, чтобы хозяин мог убить такого внутриклеточного паразита, блокируются этим паразитом. Он меняет биохимию хозяина не только с помощью своих собственных продуктов, что было бы естественно, потому что он тоже эволюционирует, но даже вовлекает в это собственные продукты хозяина и мешает хозяину убивать себя.

Это очень сложная система взаимодействий. Поскольку это все завязано на генетическое разнообразие, то, разумеется, мы не можем говорить о том, что любой инфекционный процесс будет развиваться универсальным способом. Это будет зависеть от того, какая конкретно популяция возбудителя попадет в хозяина, разовьется в нем и какой конкретно хозяин со своим репертуаром иммунных реакций, со своим репертуаром рецепторов будет в данном случае отвечать на инфекцию.