Вирусная конкуренция: как один вирус может вытеснить другой

В современном мире не только живые существа, но даже вирусы соревнуются за ресурсы. Оказывается, что инфицирование одним из них может влиять на способность другого вируса закрепиться в организме: либо способствовать этому, либо, наоборот, препятствовать. Это явление называется вирусной интерференцией, и оно становится все более актуальным в контексте активного распространения различных патогенов, в частности SARS-CoV-2, вируса гриппа, риновирусов и других.

Взаимодействие вирусов

Вирусная интерференция – это биологический феномен, при котором заражение одним вирусом изменяет течение заражения другим. Причем это может происходить по двум направлениям:

• положительное взаимодействие: когда одна инфекция способствует другой (например, в некоторых случаях совместное присутствие вирусов может приводить к тому, что второй вирус реплицируется более эффективно или вызывает более тяжелое течение болезни);
• негативное взаимодействие: когда первый вирус угнетает репликацию второго или когда организм из-за уже активированного иммунного ответа не позволяет другому вирусу закрепиться (это явление также называется антагонизмом).

Видео дня

Другими словами, победа одного вируса над другим не всегда связана с его патогенностью – чаще это результат сложного взаимодействия на уровне клеточной среды, иммунного ответа и времени продолжительности инфекции.

Механизмы интерференции

Есть несколько основных факторов, из-за которых происходит вирусная конкуренция, то есть негативное взаимодействие:

1. Индукция интерферона. Когда организм распознает вирус, он активирует противовирусный ответ: в частности, производит интерфероны – белки, снижающие способность клеток принимать вирус. Если второй вирус пытается проникнуть в этот момент, его шансы на успех гораздо меньше.
2. Занятые рецепторы. Многие вирусы проникают в клетки через специфические рецепторы. Если первый вирус уже занял их, второму не будет куда прикрепиться.
3. Внутриклеточная конкуренция за ресурсы. Внутри клетки вирусы соревнуются за доступ к механизмам репликации. Если один из них уже активно реплицируется, то другому просто не хватит ресурсов.
4. Изменения в микросреде. Первый вирус может изменить кислотность, температуру или другие физиологические параметры среды, так что второй не сможет эффективно функционировать.

То есть механизмы взаимодействия между вирусами охватывают как иммунные, так и клеточные уровни, создавая для второго вируса менее благоприятную среду для размножения. В результате первый вирус может фактически блокировать дальнейшие инфекции, используя ресурсы клетки или изменяя ее биологические параметры.

Рефрактерный период и временный иммунитет

После инфицирования одним вирусом организм может находиться в состоянии рефрактерности – временной невосприимчивости к повторному заражению или заражению другим вирусом. Это явление имеет несколько объяснений:

- активность интерферонов, которая продолжается некоторое время даже после элиминации вируса;

- иммунная система остается в состоянии боевой готовности, быстрее реагируя на любую новую угрозу;

- в некоторых случаях клетки, уже зараженные одним вирусом, становятся невосприимчивыми к другому.

Рефрактерный период не является защитой, но он создает окно времени, когда организм менее уязвим к новым вирусам. Это также объясняет, почему во время эпидемии одного вируса другие имеют меньшую распространенность – они просто не находят свободную нишу.

Возможные варианты взаимодействия вирусов

После начала пандемии COVID-19 в 2020 году исследователи по всему миру начали замечать необычные изменения в сезонной циркуляции других вирусов, включая грипп, респираторно-синцитиальный вирус (RSV), метапневмовирус, риновирус и аденовирус. В частности, уровень активности вируса гриппа с октября 2020 года по начало 2021 года в США и Канаде показал исторически низкие показатели, причем случаи в США достигли самого низкого уровня с момента обнародования данных эпиднадзора за гриппом в 1997 году.

Очевидное объяснение заключалось во внедрении санитарных мер: масок, дистанцирования, ограничения мобильности и закрытия школ. Но даже когда эти меры ослаблялись, низкий уровень гриппа и RSV длился аномально долго, что заставило ученых обратить внимание на другие факторы.

Исследования показали, что:

1) инфекция SARS-CoV-2 часто индуцирует мощный интерфероновый ответ, что делает невозможным одновременное размножение других вирусов, в частности гриппа;

2) в лабораторных условиях выявлено, что в случае одновременного заражения SARS-CoV-2 и гриппом часто один из вирусов (в зависимости от очередности инфицирования) угнетает другого. Если человек сначала заражается одним вирусом, организм быстро активирует противовирусные пути, делающие среду неблагоприятной для "второго игрока";

3) вместе с тем в клинической практике были описаны случаи, когда пациенты болели COVID-19 одновременно с гриппом или RSV. Такие суперинфекции чаще регистрировались у детей, пожилых людей или людей с иммунодефицитом и сопровождались повышенным риском таких осложнений, как пневмония, дыхательная недостаточность или цитокиновый шторм.

"Эпидемиологическая пауза" и наверстывание

Когда волны COVID-19 начали угасать, а контрольные меры были ослаблены, остальные вирусы очень быстро вернулись в популяцию – часто даже с большей интенсивностью. Например:

- RSV вызвал нетипичную летнюю вспышку в 2021 году в Северном полушарии, хотя обычно пик приходится на зиму, а масштабы инфицирования в Восточной Азии весной того же года превышали показатели, характерные до начала пандемии COVID-19;

- грипп вернулся в 2022–2023 годах с более высоким уровнем тяжелых случаев, особенно среди детей, не получивших "естественный иммунитет" через предыдущие два года почти полного отсутствия этой инфекции;

- была также зафиксирована одновременная циркуляция SARS-CoV-2, гриппа и RSV, что создало серьезную проблему для больниц.

Существуют также гипотезы о возможной кооперации между некоторыми вирусами. Например, риновирусы, вызывающие легкие простуды, могут временно "защищать" от SARS-CoV-2 из-за интерферонового ответа. В то же время, в определенных комбинациях вирусы могут влиять друг на друга косвенно, например, изменяя иммунный ответ хозяина или структуру микробиома, что в свою очередь влияет на патогенез последующей инфекции.

Однако независимо от того, с какими вирусами имеет дело человек, важно не ждать, пока один из них победит другого, а сразу начинать лечение. Ведь своевременное применение противовирусных препаратов прямого действия, например, на основе такого действующего вещества, как протефлазид, может уменьшить риск осложнений. Лекарство существует в различных наиболее эффективных для воздействия формах – экстракт для взрослых, а для детей врач может посоветовать сироп "Флавовир". Такие препараты борются с разными группами вирусов, включая грипп и SARS-CoV-2, так что у любой "команды" инфекций будет мало шансов.

Итак, вирусная конкуренция – это важный фактор, влияющий на эпидемиологию, клиническое течение инфекций и даже разработку вакцин. Но понимание этого явления открывает перспективы новых подходов к терапии: возможно, в будущем мы сможем использовать "хорошие" вирусы для защиты от более агрессивных.