Вірусна конкуренція: як один вірус може витіснити інший

У сучасному світі не тільки живі істоти, а й навіть віруси змагаються за ресурси. Виявляється, що інфікування одним із них може впливати на здатність іншого вірусу закріпитися в організмі: або сприяти цьому, або, навпаки, перешкоджати. Це явище називається вірусною інтерференцією, і воно стає дедалі актуальнішим у контексті активного поширення різних патогенів, зокрема SARS-CoV-2, вірусу грипу, риновірусів тощо.

Взаємодія вірусів

Вірусна інтерференція – це біологічний феномен, коли зараження одним вірусом змінює перебіг зараження іншим. Причому це може відбуватися у двох напрямках:

позитивна взаємодія: коли одна інфекція сприяє іншій (наприклад, у деяких випадках одночасна присутність вірусів може призводити до того, що другий вірус реплікується ефективніше або викликає важчий перебіг хвороби);
негативна взаємодія: коли перший вірус пригнічує реплікацію другого або коли організм через вже активовану імунну відповідь не дозволяє іншому вірусу закріпитися (це явище також називається антагонізмом).

Відео дня

Іншими словами, перемога одного вірусу над іншим не завжди пов’язана з його патогенністю – частіше це результат складної взаємодії на рівні клітинного середовища, імунної відповіді та тривалості інфекції.

Механізми інтерференції

Є декілька основних чинників, через які відбувається вірусна конкуренція, тобто негативна взаємодія:

Індукція інтерферону. Коли організм розпізнає вірус, він активує противірусну відповідь: зокрема виробляє інтерферони – білки, що знижують здатність клітин приймати вірус. Якщо другий вірус намагається проникнути в цей момент, його шанси на успіх значно менші.
Зайняті рецептори. Багато вірусів проникають у клітини через специфічні рецептори. Якщо перший вірус вже зайняв їх, другому може не бути куди прикріпитися.
Внутрішньоклітинна конкуренція за ресурси. Усередині клітини віруси змагаються за доступ до механізмів реплікації. Якщо один із них уже активно реплікується, то іншому не вистачить ресурсів.
Зміни в мікросередовищі. Перший вірус може змінити кислотність, температуру або інші фізіологічні параметри середовища так, що другий не зможе ефективно функціонувати.

Тобто механізми взаємодії між вірусами охоплюють як імунні, так і клітинні рівні, створюючи для другого вірусу менш сприятливе середовище для розмноження. У результаті перший вірус може фактично блокувати подальші інфекції, використовуючи ресурси клітини або змінюючи її біологічні параметри.

Рефрактерний період і тимчасовий імунітет

Після інфікування одним вірусом організм може певний час перебувати в стані рефрактерності – тимчасової несприйнятливості до повторного зараження або зараження іншим вірусом. Це явище має декілька пояснень:

активність інтерферонів, яка триває певний час навіть після елімінації вірусу;
імунна система залишається у стані бойової готовності, швидше реагуючи на будь-яку нову загрозу;
у деяких випадках клітини, вже заражені одним вірусом, стають несприйнятливими до іншого.

Рефрактерний період не є захистом, але він створює вікно часу, коли організм менш вразливий до нових вірусів. Це також пояснює, чому під час епідемії одного вірусу інші мають меншу поширеність – вони просто не знаходять вільної ніші.

Можливі варіанти взаємодії вірусів

Після початку пандемії COVID-19 у 2020 році дослідники по всьому світу почали помічати незвичні зміни у сезонній циркуляції інших вірусів, зокрема грипу, респіраторно-синцитіального вірусу (RSV), метапневмовірусу, риновірусів та аденовірусів. Зокрема, рівень активності вірусу грипу з жовтня 2020 року до початку 2021 року в США та Канаді показав історично низькі показники, причому випадки в США досягли найнижчого рівня з моменту оприлюднення даних епіднагляду за грипом у 1997 році.

Очевидне пояснення полягало у впровадженні санітарних заходів: масок, дистанціювання, обмеження мобільності та закриття шкіл. Але навіть коли ці заходи послаблювалися, низький рівень грипу та RSV тривав аномально довго, що змусило науковців звернути увагу на інші фактори.

Дослідження показали, що:

інфекція SARS-CoV-2 часто індукує потужну інтерферонову відповідь, що унеможливлює одночасне розмноження інших вірусів, зокрема грипу;

у лабораторних умовах виявлено, що в разі одночасного зараження SARS-CoV-2 та грипом, часто один із вірусів (залежно від черговості інфікування) пригнічує іншого. Якщо людина спочатку заражається одним вірусом, організм швидко активує противірусні шляхи, які роблять середовище несприятливим для "другого гравця";
водночас у клінічній практиці були описані випадки, коли пацієнти хворіли на COVID-19 одночасно з грипом або RSV. Зазначені суперінфекції частіше реєструвалися у дітей, осіб похилого віку або людей з імунодефіцитом та супроводжувалися підвищеним ризиком таких ускладнень, як пневмонія, дихальна недостатність або цитокіновий шторм.

"Епідеміологічна пауза" та надолуження

Коли хвилі COVID-19 почали згасати, а контрольні заходи були послаблені, інші віруси швидко повернулися у популяцію – часто навіть із більшою інтенсивністю. Наприклад:

RSV спричинив нетиповий літній спалах у 2021 році в Північній півкулі, хоча зазвичай пік припадає на зиму, а масштаби інфікування у Східній Азії навесні того ж року перевищували показники, характерні до початку пандемії COVID-19;

грип повернувся у 2022–2023 роках із вищим рівнем тяжких випадків, особливо серед дітей, які не отримали природного імунітету через попередні два роки майже повної відсутності цієї інфекції;
було також зафіксовано одночасну циркуляцію SARS-CoV-2, грипу та RSV, що створило виклик для лікарень.

Існують також гіпотези щодо можливої кооперації між деякими вірусами. Наприклад, риновіруси, що спричиняють легкі застуди, можуть тимчасово захищати від SARS-CoV-2 через інтерферонову відповідь. Водночас у певних комбінаціях віруси можуть впливати один на одного непрямо, наприклад, змінюючи імунну відповідь господаря або структуру мікробіому, що зі свого боку впливає на патогенез наступної інфекції.

Проте незалежно від того, з якими вірусами має справу людина – важливо не чекати, поки один із них "переможе" іншого, а одразу починати лікування. Адже своєчасне застосування противірусних препаратів прямої дії, наприклад, на основі такої діючої речовини, як протефлазід, може зменшити ризик ускладнень. Ліки існують у різних найбільш ефективних для впливу формах – екстракт для дорослих, а для дітей лікар може порадити сироп "Флавовір". Такі препарати борються з різними групами вірусів, включаючи грип та SARS-CoV-2, тож у будь-якої "команди" інфекцій буде мало шансів.

Отже, вірусна конкуренція – це важливий фактор, який впливає на епідеміологію, клінічний перебіг інфекцій і навіть розробку вакцин. Але розуміння цього явища відкриває перспективи нових підходів до терапії: можливо, в майбутньому ми зможемо використовувати "добрі" віруси для захисту від агресивніших.