Генетические факторы определяют выживание при инфицировании вирусом Эбола

Результаты исследования, проведенного на новой модели лихорадки Эбола на мышах, свидетельствуют о том, что разнообразие реакций организма при инфицировании вирусом Эбола (начиная с развития состояния средней степени тяжести и заканчивая гибелью инфицированного) определяют генетические факторы.

Реакция организма разных людей на инфицирование вирусом Эбола различается: одни полностью резистентны к развитию заболевания, другие переживают среднюю или тяжелую форму лихорадки, а затем выздоравливает, а третьи оказываются наиболее чувствительными к вирусу – у них возникает массивная кровопотеря, нарушается работа органов и развивается шок.

Результаты предыдущих исследований популяций, численность которых сократилась из-за лихорадки Эбола, показывают, что различия в ответе организма людей на инфицирование вирусом не были связаны со специфичными изменениями самого вируса, а связаны с индивидуальными особенностями организма.

В новой статье, опубликованной в журнале Science, американские ученые описали линии лабораторных мышей, полученные специально для того, чтобы оценить эффект индивидуальных генетических отличий на течение лихорадки Эбола. Руководителями исследования были специалисты в области системной биологии и вирусологии Анджела Расмуссен (Angela Rasmussen) и Майкл Катц (Michael Katze) из Лаборатории Катца при кафедре микробиологии Университета Вашингтона (Katze Laboratory at the University of Washington Department of Microbiology, США). В исследовании также принимали участие сотрудники Лабораторий Rocky Mountain при Национальных Институтах Здоровья (National Institutes of Health's Rocky Mountain Laboratories, США) и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл (University of North Carolina, США).

Исследования проводились в ультрасовременной лаборатории 4 уровня безопасности в Гамильтоне. Ученые исследовали грызунов, которые были инфицированы мышиной формой того же штамма вируса Эбола, вызвавшего вспышку лихорадки в Западной Африке в 2014 г. Исследование было проведено в полном соответствии с федеральными законами, законами штата, местными нормативными документами по работе с биологически опасными объектами. До этого момента данный тип вируса несколько раз использовался в других исследованиях. Важно, что ученые работали с неизмененным вирусом.

Ученые работали с генетически разнообразной группой инбредных мышей. Необходимо отметить, что обычные штаммы лабораторных мышей, инфицированных вирусом Эбола, с которыми ученые работали ранее, погибали, но у них не возникали симптомы геморрагической лихорадки.

Все мыши, на которых в этот раз проводилось исследование, потеряли вес в течение первых нескольких дней после инфицирования. Однако 19% мышей не испытывали беспокойства; они не только пережили инфекционное заболевание, но и их вес восстановился в течение двух недель после контакта с вирусом. При обследовании у них не было обнаружено значимых патологических доказательств развития заболевания. Их печень соответствовала норме.

11% мышей были частично резистентны к развитию заболевания, и менее половины из них погибло. Смертность среди оставшихся 70% мышей превысила 50%. Из них у 19% развилось воспаление печени без классических симптомов лихорадки Эбола, у 34% грызунов увеличилось время свертывания крови, что является главным признаком развития лихорадки Эбола у человека – у этих животных возникло внутреннее кровотечение, отек селезенки, а также изменение цвета и консистенции печени.

Ученые провели корреляцию между исходом заболевания и разницей в уровне смертности со специфическими генетическими линиями мышей.

«Проявления заболевания у различных линий мышей схожи по разнообразию и соотношению в спектре клинической картины, наблюдаемой у пациентов при вспышке лихорадки Эбола в Западной Африке в 2014 году», – говорит Расмуссен.

По мнению Катца, несмотря на то, что люди, пережившие лихорадку Эбола во время этой вспышки заболевания, могли иметь иммунитет к этому или близкородственным вирусам, что спасло их во время данной эпидемии, полученные результаты свидетельствуют о том, что генетические факторы играют значительную роль в исходе заболевания.

Обычно, когда вирусная инфекция приводит в состояние крайнего возбуждения гены, участвующие в развитии воспаления кровеносных сосудов и клеточной гибели, развиваются тяжелые или фатальные заболевания. С другой стороны, у выживших животных наблюдалась повышенная активность генов, ответственных за восстановление кровеносных сосудов и синтез белых клеток крови, борющихся с инфекцией.

По словам ученых, некоторые специализированные типы клеток печени могут также иметь ограниченное вирусное воспроизведение, что препятствует развитию системного воспаления и нарушению процесса свертывания крови у резистентных мышей. У грызунов, чувствительных к инфекции, было распространенное воспаление в печени, что может объяснить причину, по которой в их организме содержалась более высокая концентрация вируса, а также неэффективно регулировалась коагуляция крови. По словам ученых, селезенка резистентных и чувствительных к инфекции животных по-разному реагировала на вирус, пытаясь блокировать его активность.

«Мы надеемся, что врачи-исследователи смогут быстро транслировать полученные нами результаты в разработку лекарств и вакцин-кандидатов», – говорит Катц. По мнению ученых, модель на мышах можно незамедлительно использовать для поиска генетических маркеров, проведения тщательных исследований, направленных на определение путей возникновения симптомов заболевания, а также выявления лекарственных препаратов, имеющих широкий спектр противовирусной активности против всех эболавирусов Заир (Zaire ebolaviruses), включая вирус, вызвавший последнюю вспышку лихорадки Эбола в Западной Африке.

По материалам University of Washington Health Sciences/UW Medicine

Оригинальная статья:
Angela L. Rasmussen, Atsushi Okumura, Martin T. Ferris, Richard Green, Friederike Feldmann, Sara M. Kelly, Dana P. Scott, David Safronetz, Elaine Haddock, Rachel LaCasse, Matthew J. Thomas, Pavel Sova, Victoria S. Carter, Jeffrey M. Weiss, Darla R. Miller, Ginger D. Shaw, Marcus J. Korth, Mark T. Heise, Ralph S. Baric, Fernando Pardo Manuel de Villena, Heinz Feldmann, and Michael G. Katze. Host genetic diversity enables Ebola hemorrhagic fever pathogenesis and resistance. Science, 30 October 2014 DOI: 10.1126/science.1259595