Как изучение вирусов летучих мышей помогает предотвращать зоонозные болезни

Летучие мыши стали символом возникающих зоонозных заболеваний. Эти существа являются носителями огромного множества вирусов — некоторые из которых вызывают смертельные болезни у людей — но сами при этом редко заболевают.

Почему летучие мыши — такие устойчивые хозяева для вирусов?

Летучие мыши — отличные хозяева для вирусов. Они живут большими колониями, что облегчает передачу, и могут выживать при высоких вирусных титрах в тканях и сыворотке крови без признаков клинического заболевания.

По словам Кары Брук, Ph.D., доцента кафедры экологии и эволюции Чикагского университета, эта особенность отчасти связана с другой уникальной чертой рукокрылых: способностью к полёту.

«Полёт — это наиболее физиологически [и] метаболически затратная форма наземного передвижения», — сказала Брук на научной сессии ASM Microbe 2024. «Похоже, летучие мыши компенсируют метаболические потребности полёта за счёт ряда уникальных молекулярных адаптаций», включая ослабленное распознавание клеточных повреждений, уникальный противовоспалительный фенотип и повышенную активность путей репарации ДНК.

Эти адаптации, развившиеся для полёта, «имеют каскадные последствия для [их] долголетия, устойчивости и резистентности к раку, а также устойчивости и толерантности к вирусной инфекции», — объяснила Брук.

Те же пути, которые подавляют негативные эффекты полёта, также ослабляют последствия вирусной инфекции и способствуют большей вирусной толерантности. Эта повышенная толерантность уравновешивается усиленными противовирусными иммунными ответами, что в совокупности позволяет летучим мышам исключительно хорошо сосуществовать с вирусами.

Летучие мыши являются хозяевами тысяч различных вирусов, принадлежащих к семействам, члены которых вызывают болезни у людей, включая Paramyoxiviridae (вирус Нипах), Filoviridae (вирус Марбург), Rhabdoviridae (вирус бешенства) и Coronaviridae (SARS-подобные вирусы).

Насколько опасны вирусы летучих мышей на самом деле?

Исследователи спорят, действительно ли летучие мыши являются особенно богатым источником вирусных угроз. Одно исследование показало, что количество вирусов, инфицирующих человека, у летучих мышей пропорционально количеству существующих видов (более 1400). То есть, летучие мыши не являются более «вирусоносными», чем можно было бы ожидать, исходя из их численности.

Однако работа лаборатории Брук предполагает, что летучие мыши действительно являются особыми вирусными резервуарами, заслуживающими внимания. Её группа обнаружила, что по сравнению с другими млекопитающими и птицами летучие мыши являются носителями наиболее вирулентных зоонозных вирусов (т.е. способных вызывать тяжёлые заболевания у людей) с самыми высокими показателями летальности.

Почему это происходит? «Похоже, что противовирусные свойства летучих мышей, вероятно, отбирают вирусы с высокой скоростью роста, которые, как мы ожидаем, будут патогенными при переходе на хозяев, не являющихся летучими мышами», — сказала она.

Способность летучих мышей переносить высокую вирусную нагрузку в сочетании с их противовоспалительным фенотипом означает, что вирусы могут реплицироваться с высокой плотностью, чтобы максимизировать передачу между животными. В менее толерантных хозяевах эти «сверхзаряженные» вирусы могут вызывать обширные повреждения.

Но есть важный нюанс

«Важно отметить, что [эти выводы] не учитывают вероятность зоонозного перехода, которая, как мы знаем, обратно пропорциональна филогенетическому расстоянию», — сказала Брук.

Хотя вирусы летучих мышей могут быть вирулентными, они с меньшей вероятностью установят устойчивую передачу от человека к человеку; такие вирусы происходят от групп хозяев, близких к людям (например, приматов). Вирусы с пандемическим потенциалом часто связаны с высокой трансмиссивностью между людьми.

Другими словами, хозяева с меньшим филогенетическим расстоянием от людей содержат вирусы с более низкой заболеваемостью и смертностью, но с более высоким потенциалом для эндемического укоренения в человеческих популяциях; для вирусов летучих мышей верно обратное.

Изучение вирусов летучих мышей помогает предотвратить переход

Сложная смесь факторов, уходящая корнями в иммунологию, экологию и эпидемиологию, определяет зоонозный риск вируса. Люди играют наиболее активную роль в увеличении шансов перехода из-за таких видов деятельности, как вырубка лесов и изменение климата, которые способствуют большему взаимодействию человека и дикой природы.

Обнаружение вируса у летучих мышей не означает автоматически катастрофу для человечества. Часто существует промежуточный хозяин (например, собаки, свиньи, лошади), где вирус может находиться и эволюционировать, прежде чем перейти к людям.

Тем не менее, Брук подчеркнула ценность понимания передачи и персистенции вирусов летучих мышей, так как это может выявить потенциальные точки раннего вмешательства для предотвращения перехода.

Пример исследования: За последнее десятилетие она и её коллеги исследовали вирусы у трёх эндемичных видов фруктовых летучих мышей на Мадагаскаре. Отслеживая мышей и анализируя образцы, учёные получили представление о том, как вирусы перемещаются в популяции и как реагируют мыши.

Например, они показали, что в популяции фруктовых летучих мышей персистируют четыре клады Henipavirus (род, к которому относятся вирусы Нипах и Хендра). У животных развивается пожизненный иммунитет к вирусам, но краткосрочный антительный ответ, что предполагает участие других иммунных механизмов (например, Т-клеточных).

Кроме того, в ходе поиска вирусов Брук и её коллеги обнаружили новые генипавирусы, которые не связываются с теми же клеточными рецепторами, что и известные зоонозы, например, вирус Нипах. Определение рецепторов, с которыми связываются эти вирусы, поможет установить их потенциальный тропизм.

Цель исследовательской группы — использовать эти совокупные данные для разработки поливалентной вакцины для потенциальной эрадикации генипавирусных инфекций у летучих мышей до их зоонозного появления.

Защита летучих мышей важна

Понимание места летучих мышей в спектре зоонозного риска важно, потому что летучие мыши вымирают. По оценкам, более половины видов летучих мышей только в Северной Америке находятся под угрозой резкого сокращения популяции в следующие 15 лет из-за таких бедствий, как синдром белого носа и изменение климата. Рассмотрение летучих мышей через призму страха и убеждение, что они по своей природе вредны для людей, подрывает усилия по их защите.

Их стоит защищать не только из-за их ценности для экосистемы (например, опыление, контроль популяций насекомых).

Учёные могут многому научиться у летучих мышей, в том числе тому, как бороться с самими вирусами, которые делают их предметом беспокойства. Изучение механизмов иммунной системы летучих мышей — особенности которой различаются у множества видов — 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 предложить что-то и в других областях исследований, например, в области онкологии и старения (если скорректировать по размеру тела, то 18 из 19 видов млекопитающих, живущих дольше человека, — это летучие мыши).

В конечном счёте, эти существа — не только носители вирусов, они также хранят ключи к улучшению и поддержанию здоровья человека.