27.04.2007 | Наука

Мертвый хватает живого

Главная опасность «коровьего бешенства» в том, что его возбудитель - не существо, а вещество

Несмотря на все принятые в свое время меры призрак «коровьего бешенства» вновь бродит по планете. С начала года зарегистрировано уже три случая этого заболевания - в Испании, Италии и Канаде. Самые строжайшие проверки, уничтожение миллионов голов скота, радикальное изменение животноводческих технологий пока не могут избавить жителей Европы и Америки от угрозы неизлечимой инфекции.

От нее нет ни лекарств, ни профилактики, так как ее возбудитель представляет собой совершенно новый тип болезнетворных агентов, с которым человечество еще не сталкивалось.

«Коровье бешенство» или, как оно официально называется, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (bovine spongiform encephalopathy - BSE) относится к группе так называемых медленных нейроинфекций, открытых довольно поздно. Впервые это понятие ввел в 1954 году исландский профессор Бьерн Сигурдсон, много лет изучавший странную болезнь, поражавшую овец на его родине. В конце концов ему удалось установить, что он имеет дело сразу с тремя инфекциями - впрочем, весьма сходными в своих главных чертах. Все они развивались чрезвычайно долго (месяцы и годы), поражали только нервную ткань, не вызывали воспалительной реакции организма и обязательно заканчивались смертью животного. А главное - никак не удавалось выделить их возбудителей, хотя инфекционный характер заболевания не вызывал сомнений.

Несколькими годами позже американский врач Дэниел Гайдушек занялся природой болезни куру, поражавшую членов папуасского племени форе на Новой Гвинее. Он выяснил, что это инфекционное заболевание с чрезвычайно экзотическим механизмом передачи: папуасы заражались от умерших родственников, так как в погребальный обряд форе входило поедание мозга виновника торжества.

Особенности куру оказались теми же, что и у болезней исландских овец: исключительно долгий (до 30 лет) инкубационный период, поражение мозга, отсутствие воспаления (означавшее, что возбудитель болезни «невидим» для иммунной системы организма) и полная невозможность выделить возбудителя. Но Гайдушек доказал, что способность пораженной болезнью нервной ткани передавать инфекцию сохраняется после обработки ее формалином, ультрафиолетом, высокой температурой и прочими обеззараживающими средствами. Получалось, что неуловимый враг не может быть ни бактерией, ни вирусом, ни вообще кем-либо из известных типов микроорганизмов.

Ученый предположил, что для куру и других медленных инфекций болезнетворным агентом служит какой-то белок. Но как раз в эти годы была окончательно выяснена и доказана роль нуклеиновых кислот как носителей наследственности. Без их помощи белки размножаться не могут, а то, что не размножается, не может заражать.

Даже огромный авторитет Гайдушека, удостоверенный в 1976 году Нобелевской премией, не мог поколебать этой убежденности, и предположение о «белке-возбудителе» осталось неуслышанным.

В начале 1980-х калифорнийский биохимик Стенли Прузинер изучал молекулярные механизмы болезни Крейцфельдта - Якоба - довольно редкого (один случай на 1 - 2 млн населения) дегенеративного заболевания мозга, поражающего пожилых людей и неизбежно приводящего к смерти больного. Ему удалось выделить конкретный белок, сохранявший способность вызывать сходные симптомы у подопытных животных. В опубликованной в 1982 году статье Прузинер назвал этот белок прионом (вольное сокращение от proteinaceous infectious particle - «белковоподобная инфекционная частица»).

Но как молекулы зловредного белка ухитряются размножиться в зараженном организме? А они и не размножаются. Дальнейшие исследования Прузинера показали, что прион - обычный и естественный компонент организма, особенно обильный на поверхности нервных клеток.

Роль его остается не вполне ясной и по сей день: известно лишь, что он как-то влияет на чувствительность нейрона к сигнальным веществам - нейромедиаторам. Зато удалось установить его структуру. Выяснилось, что у приона, как и у многих белков, есть разные конформации - попросту говоря, образующая его молекулу цепочка из 254 аминокислотных остатков может сворачиваться по крайней мере двумя разными способами. В здоровом организме все прионы сложены одним, «штатным» образом, позволяющим им выполнять свои обязанности.

Но если такая молекула встретится с прионом, который по каким-либо причинам (скажем, в результате мутации) находится в другой конформации, она с довольно высокой вероятностью тоже перейдет в другую конформацию. Чтобы понять, о чем речь, представьте себе: у вас есть ящик с перчатками, вы бросаете туда одну, вывернутую наизнанку, - и через некоторое время все ее соседки  тоже оказываются вывернутыми! Потом выворачиваются те, что соприкасаются с ними, потом - следующий слой...

Причем этот процесс идет только в одну сторону - обратно перчатки уже не выворачиваются. И носить их становится нельзя. Это и есть механизм распространения медленных нейроинфекций: попавшая в организм патогенная молекула как бы заражает своим состоянием молекулы здоровые.

Сейчас, по прошествии десятилетий это кажется не столь уж удивительным. В конце концов, если в насыщенный раствор соли внести крохотный кристаллик ее же, на нем тут же начнется бурная кристаллизация. И если данное вещество может образовывать кристаллы разных форм, то все вторичные кристаллы будут той же формы, какой была затравка. Но четверть века назад представление о том, что белковые молекулы - неживые, чисто химические конструкции - могут «заражать» и «заражаться», казались абсолютной фантастикой и чуть ли не возрождением витализма. Неизвестно, сколько лет потребовалось бы науке, чтобы принять эту идею, но, как говорится, несчастье помогло.

В 1986 году в Англии была обнаружена и описана неизвестная прежде болезнь коров. Больные животные отличались повышенной возбудимостью и подвижностью при ухудшающейся координации движений; они брыкались, рыли землю, подолгу мычали, чесались, худели (не теряя аппетита), отставали от стада.

И в течение полутора-двух месяцев, самое большее - полугода неизбежно погибали. Новую болезнь, от которой не помогали никакие лекарства, назвали «коровьим бешенством»: некоторые ее проявления и в самом деле напоминали водобоязнь. Но в целом она подозрительно походила на медленную нейроинфекцию: несомненная заразность, долгий скрытый период, отсутствие воспаления. И поражение исключительно нервной ткани: на гистологических препаратах мозга больных животных зияли бесчисленные пустоты на месте погибших нейронов, делая ткань похожей на губку (за что новая болезнь и получила название «губчатой энцефалопатии»).

Губчатая напасть доставляла много неприятностей, но почти десятилетие считалась чисто сельскохозяйственной проблемой. Однако начиная с 1995 года британские врачи стали замечать необычно высокую частоту случаев болезни Крейцфельдта - Якоба. Еще более странным было то, что весь прирост пришелся на людей молодых и среднего возраста - которым этим старческим недугом болеть вообще не положено.

Вот тут и пригодилась прионная теория Стенли Прузинера. Проверка показала: у всех жертв «молодежной» болезни Крейцфельдта - Якоба прионы находились в патологической конформации. Мало того: она точно совпадала с конформацией прионов, взятых из мозга «бешеных коров», и несколько отличалась от той, что имели прионы стариков, страдавших классической версией той же болезни.

К 1997 году, когда Прузинер получил свою Нобелевскую премию, картина была ясна. Взлет британского (и вообще европейского) животноводства в 1970-е - 80-е годы был основан на разведении высокопродуктивных, быстро растущих пород. Чтобы быстро расти, животным нужно есть много белка, минеральных солей, микроэлементов - гораздо больше, чем могут дать чисто растительные корма. К тому же эти добавки должны быть дешевы. Поэтому универсальным компонентом кормов стала мясокостная мука, в которую перерабатывали отходы скотобоен - это позволяло не только увеличить привес телят и ягнят, но и безопасно утилизировать горы чрезвычайно неприятных отбросов. Конечно, на пути превращения в муку эти останки проходили жесткую термическую обработку, достаточную для того, чтобы убить в них все живое. Но она была бессильна против неживых молекул - патогенных прионов, попадавших в костную муку вместе с тушами овец, погибших от инфекционной вертячки (скрейпи), одной из тех овечьих болезней, что исследовал когда-то Бьерн Сигурдсон.

Вместе с чудо-добавкой телята получали и патогенные прионы, немедленно начинавшие в них свою разрушительную работу. Но она, как мы помним, требует много времени - значительно больше, чем отпущено откармливаемому на мясо бычку. В составе его тканей прионы попадали на стол к людям - и начинали трансформацию их нервной ткани.

Подсчитано, что от начала эпизоотии до принятия решительных мер потребители английского мяса съели около 700 тысяч зараженных коров. Конечно, почти вся эта говядина была предварительно сварена, пожарена или запечена, но прионам это нипочем. Они почти неуязвимы и для пищеварительных ферментов - в неизменном виде доходят до тонкого кишечника и там всасываются.

Поскольку основной пик заболеваний «коровьим бешенством» пришелся на начало 90-х, а инкубационный период «молодой» формы болезни Крейцфельдта - Якоба - около 10 лет, в начале нашего десятилетия Европу (и прежде всего Англию) должна была захлестнуть невиданная волна неизлечимой смертельной болезни. Некоторые специалисты высказывали даже прогнозы, что всякий, кто хоть раз поел мяса бешеной коровки, обречен.

Однако на дворе уже 2007 год, а грозной болезнью в Европе ежегодно заболевают даже не десятки (как в середине 90-х), а единицы. Впрочем, нашей заслуги тут нет - просто заразность ее оказалась недостаточно высока, чтобы сделать это заболевание «чумой XXI века».

Мы же по-прежнему не можем ни распознать болезнь во время инкубационного периода, ни помочь заболевшим, ни принять профилактические меры. При каждом новом случае заболевания BSE остается только пускать под нож все стадо, в котором жило несчастное животное, и молиться, чтобы болезнь не перекинулась на людей.

Впрочем, совсем недавно специалисты американской биотехнологической компании Hematech Inc. сообщили о создании породы скота, невосприимчивого к BSE. Ученые удалили из их генома ген приона, этого белка в организме просто нет и патогенным молекулам некого заражать.

Сегодня этим животным два года, и несмотря на то, что им регулярно пересаживают кусочки мозговой ткани больных коров, все «бесприонные» бычки чувствуют себя отлично. Что несколько странно - у «нокаутных» мышей, которым обратимо отключали тот же ген, развивались тяжелейшие расстройства сна и биологических ритмов.

С другой стороны, продолжаются попытки создания вакцины от патогенных форм прионов. Антитела в принципе способны отличить «штатную» формы приона от патологической и блокировать последнюю. На антителах к патогенным прионам основаны и попытки создать тесты, способные обнаружить болезнь во время инкубационного периода. «Отец прионов» Стенли Прузинер некоторое время назад предположил, что средство против них будет найдено в ближайшие годы.

Источник: "Вокруг света", 16.02.2007,