что борется с болезнями в организме человека
Что мы знаем о вирусах и методах защиты от них?
Что такое вирус?
Как устроен вирус?
В центре агента находится генетический материал РНК или ДНК, вокруг которого располагается белковая структура — капсид.
Капсид служит для защиты вируса и помогает при захвате клетки. Некоторые вирусы дополнительно покрыты липидной оболочкой, т.е. жировой структурой, которая защищает их от изменений окружающей среды.
Вирусолог Дэвид Балтимор объединил все вирусы в 8 групп, из которых некоторые группы вирусов содержат 1-2 цепочки ДНК. Другие же содержат 1 цепочку РНК, которая может удваиваться или достраивать на своей матрице ДНК. При этом каждая группа вирусов производит себя в различных органеллах зараженной клетки.
Вирусы имеют определенный диапазон хозяев, т.е. он может быть опасен для одних видов и абсолютно безвреден для других. Например, оспой болеет только человек, а чумкой только некоторые виды плотоядных. Вирус не способен выжить сам по себе, поэтому активируется только в хозяйской клетке, используя ее ресурсы и питательные вещества. Цель вируса — создание множества копий себя, чтобы инфицировать другие клетки!
Вирусы. Цикл развития бактериофага. Скачать наглядное пособие в большом разрешении можно здесь.
Как вирус попадает в организм?
Геном вируса встраивается в одну из органелл или цитоплазму и превращает клетку в настоящий вирусный завод. Естественные процессы в клетке нарушаются, и она начинает заниматься производством и сбором белка вируса. Этот процесс называется репликацией. И его основная цель — это захват территории. Во время репликации генетический материал вируса смешивается с генами клетки хозяина — это приводит к активной мутации самого вируса, а также повышает его выживаемость. Когда процесс репликации налажен, вирусная частица отпочковывается и заражает уже новые клетки, в то время как инфицированная ранее клетка продолжает производство.
«Для проникновения в клетку белки поверхности вируса связываются со специфическими поверхностными белками клетки. Прикрепление, или адсорбция, происходит между вирусной частицей и клеточной мембраной. В мембране образуется дырка, и вирусная частица или только генетический материал попадают внутрь клетки, где будет происходить размножение вируса. Сегодня ученые всего мира сделали важное открытие о том, что заражение коронавирусом людей преклонного возраста объясняется тем, что у пожилых людей накапливается специфический белок, который помогает COVID-19 проникать внутрь клетки эпителия».
Выход вируса
Скорость распространения вирусной инфекции
Вирусная латентность
Как вирус распространяется?
Почему с вирусами так тяжело бороться?
Сегодня людям уже удалось победить некоторые вирусы, а некоторые взять под жесткий контроль. Например, Оспа (она же черная оспа). Болезнь вызывается вирусом натуральной оспы, передается от человека к человеку воздушно-капельным путем. Больные покрываются сыпью, переходящей в язвы, как на коже, так и на слизистых внутренних органов. Смертность, в зависимости от штамма вируса, составляет от 10 до 40 (иногда даже 70%), На сегодняшний день вирус полностью истреблен человечеством.
Кроме того, взяты под контроль такие заболевания, как бешенство, корь и полиомиелит. Но помимо этих вирусов существует масса других, которые требуют разработок или открытия новых вакцин.
Коронавирус
К наиболее распространенным симптомам COVID-19 относятся повышение температуры тела, сухой кашель и утомляемость. К более редким симптомам относятся боли в суставах и мышцах, заложенность носа, головная боль, конъюнктивит, боль в горле, диарея, потеря вкусовых ощущений или обоняния, сыпь и изменение цвета кожи на пальцах рук и ног. Как правило, эти симптомы развиваются постепенно и носят слабо выраженный характер. У некоторых инфицированных лиц болезнь сопровождается очень легкими симптомами.
Поскольку пока не изобретено вакцины от COVID-19, в целях защиты от инфекции самым важным для нас является соблюдение гигиены.
Гигиена — раздел медицины, изучающий влияние жизни и труда на здоровье человека и разрабатывающая меры (санитарные нормы и правила), направленные на предупреждение заболеваний, обеспечение оптимальных условий существования, укрепление здоровья и продление жизни.
Сегодня следует соблюдать определенные правила гигиены:
«Мы пытались рассказать Вам не только о существующих научных фактах о вирусах, но и показать, что определенные знания помогают нам в нынешней практической ситуации сохранить свое здоровье и здоровье своих близких. Мы понимаем, что сегодня коронавирус может находиться практически везде: на поверхностях любых предметов, в окружающей среде и т.д. Поэтому самоизоляция – это один из важнейших способов защиты от инфекции. Находясь дома, вы защищаете не только свое здоровье, но и помогаете медикам и ученым, которые сражаются с этим вирусов и день и ночь. Ведь, чем меньше шансов у нас с вами заболеть, тем больше шансов появляется у них, чтобы победить коронавирус. Пожалуйста, оставайтесь дома и соблюдайте режим самоизоляции и нормы гигиены».
Внутренние защитники организма. Как мы можем им помочь?
В организме человека существует собственная внутренняя армия, которая обеспечивает оборону от любой агрессии по всем правилам военного искусства. Здесь строго охраняются границы, выстраиваются многочисленные хитроумные линии защиты, налажена служба внутренней безопасности, внешняя разведка, действуют группы быстрого реагирования и отдельные снайперы-киллеры – своеобразный«спецназ».
Что это за бойцы невидимого фронта и как усилить их бойцовские качества?
Эта сложная оборонительная конструкция является частью иммунной системы нашего организма, но многие ее функции находятся за пределами иммунитета – действуют автономно, но с той же целью: сохранить наше здоровье.
Первая линия защиты: «пограничники» фагоциты
Фагоциты как раз действуют вне общей системы иммунитета. Эти клетки (фаги, или фагоциты) постоянно курсируют по кровеносным и лимфатическим сосудам и первыми встречают болезнетворные микробы, попадающие в организм. В отличие от иммунных клеток, фаги не классифицируют объект по происхождению и степени опасности, они нацелены только на оборону «своих» от «чужих» и стремятся поглотить как можно больше микробов. Если «врагов» слишком много, количество фагоцитов в крови быстро растет.
Вторая линия защиты: макрофаги и другие герои
Вредоносные микробы и вирусы, сумевшие преодолеть границы организма, встречают отпор уже собственно иммунной системы. Иерархия в иммунной системе выстроена очень четко: клетки постоянно анализируют данные о поступивших неприятелях, вырабатывают наиболее эффективные методы защиты против каждого и передают информацию о нем в «вышестоящую организацию» – более интеллектуальным защитникам. Вначале с микробом работают макрофаги – «большие пожиратели». Прежде чем уничтожить, «врага» расщепляют, а данные о нем поступают к Т-хелперам – лимфоцитам с более высоким «интеллектом». Они способны не только различать тип микробов, но и определить, встречался ли с ними организм прежде. Проанализировав ситуацию, Т-хелпер активизирует В-лимфоциты, которые готовят атаку против идентифицированного «врага»: вырабатывают в кровь особые белки – иммуноглобулины, или антитела.
Антитела вырабатываются адресно – именно против того микроба, который попал в организм. И тут у вредителей шансов нет! Антитела борются с антигенами (токсичными веществами микробов) на совесть, используя индивидуальный подход. Например, реакция агглютинации, спровоцированная антителами, микробов склеивает, не давая им действовать во вред, реакция преципитации – осаждает и выводит из организма, антитела-лизины микробов просто растворяют, а опсонины присоединяются к микробу, чтобы сделать его более привлекательным для фагов – то есть играют роль «приправы», повышающей фагам аппетит. В любом случае микробы погибают.
Третья линия защиты: найти и уничтожить
Естественные (натуральные) киллеры – это клетки-убийцы, которые входят в состав лейкоцитарной части крови и постоянно присутствуют в организме. Это убийцы очень высокой квалификации. Их цель – распознать «предателей», переметнувшихся на сторону врага, найти их и уничтожить. С обычными микробами и бактериями справляются фагоциты и макрофаги, в крайнем случае, с ними разбираются антитела. А вот коварный вирус не просто прячется, а внедряется в клетку и заставляет ее работать на себя: пораженная клетка начинает производить новые вирусы. Именно такие клетки распознают и уничтожают натуральные киллеры (NK).
Вообще, вирус – это очень серьезная атака на организм. Кроме естественных киллеров вирусу противостоит и собственная внутренняя система защиты каждой клетки: если организм поражается вирусом, в клетках тут же вырабатывается специальный противовирусный белок – интерферон.
Натуральные киллеры также активно борются с перерождающимися раковыми клетками. В помощь натуральным киллерам в организме начинает синтезироваться особый противовоспалительный внеклеточный белок цитокин – фактор некроза опухоли (ФНО). Его задача – блокировать размножение переродившихся клеток и мобилизовать всю армию защитников на борьбу с теми, что уже появились, «заинтересовать» и стимулировать макрофагов и киллеров на скорейшее уничтожение раковых клеток.
Как помочь защитникам?
Казалось бы, если в нашем организме так много факторов защиты, мы вообще не должны болеть. Однако защитная система безупречно работает только в очень здоровом теле. Иными словами, для того, чтобы защита от агрессивных вирусов и микробов была эффективной, организм нужно содержать в порядке, давать ему возможность восстанавливаться и, разумеется, в трудные моменты оказывать ему всяческую поддержку.
Механизм борьбы человеческого организма с вирусами
Причиной значительного числа инфекционных болезней являются вирусы. После попадания в клетки человеческого организма эти микроорганизмы начинают стремительно размножаться. Чтобы их победить, иммунная система вырабатывает специальные антитела.
Чем специфичны вирусы
По своим размерам вирусы значительно уступают бактериям. Это дает им возможность без проблем преодолевать антибактериальные фильтры.
Структура вирусной частицы:
Для вирусов характерен паразитический способ жизнедеятельности и значительная свобода перемещения.
Особенности иммунной системы
В состав данной системы входят органы и тканей, обеспечивающие защиту от различных заболеваний:
Роль иммунитета в борьбе с инфекциями
Иммунитет организма способен точно различать свои и инородные клетки, используя для этого генетическое сканирование. Все чужие агенты подвергаются атаке посредством антител. После уничтожения вируса эти частицы продолжают определенное время жить, обеспечивая защиту человеку от повторных вторжений.
В противостоянии болезнетворным вирусам принимаем участие также особый белок — интерферон. Стимулом для его выделения является повышение температуры тела. Кроме того, активизируются основные иммунные клетки —T- и B-лимфоциты.
Роль иммуноглобулинов
Под иммуноглобулинами понимаются специальные белки, обеспечивающие надежность иммунитета. Эти вещества выделяются лимфоцитами, и выполняют функцию датчиков, распознающих инородные агенты. Также они участвуют в их нейтрализации и создании устойчивого иммунитета.
Как проводится анализ на иммуноглобулины
Число и активность иммуноглобулинов в сыворотке крови указывают на наличие определенных болезней.
Анализ на иммуноглобулины позволяет определить:
Учитывая роль иммунной системы, крайне важно предпринимать все доступные меры к ее укреплению. Это даст возможность эффективно справляться с любыми болезнями вирусного происхождения.
Вирусы и иммунитет: кто кого?
Авторы
Редакторы
Видео на конкурс «Био/Мол/Текст»: На фоне пандемии вырос интерес не только к научным данным, но и к альтернативной медицине и всяческим теориям заговора. Но некоторые из них не выдерживают даже проверки школьным учебником биологии.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Чтобы защитить нас от опасных заблуждений, давайте разберемся:
В статье речь идет в основном о новом коронавирусе. — Ред.
Видео. Вирусы и иммунитет: кто кого?
Как устроен вирус
Человек состоит из клеток, в которых очень важную роль играют белки. В ядре клетки хранится ДНК: все вы, наверное, видели картинки с этими переплетенными нитями из разноцветных кусочков.
Кусочки эти одинаковые у всех: и у людей, и у животных, и у растений, и у вирусов. Именно последовательность кусочков ДНК определяет особенности белков в нашем организме, а значит, влияет на наш внешний вид, работу органов и состояние здоровья.
Чтобы разобраться, как клетки производят белки, давайте представим следующее.
Допустим, вы производите посуду. Суперценный образец хранится в сейфе, и вы не готовы вынимать свой эталон из сейфа, даже чтобы сделать новый экземпляр. Поэтому специальный человек прямо в сейфе делает слепок кружки и приносит этот слепок рабочим, которые изготовят новую кружку по форме, получая от курьеров необходимые кусочки материала.
Больше подробностей можно узнать из лекций курса цитологии Окштейна Игоря Леонидовича, учителя биологии лицея «Интеллектуал», методиста Федерального детского эколого-биологического центра Минобразования России:
— лекция о строении клетки;
— первая лекция о синтезе белка;
— вторая лекция о синтезе белка.
Так работает производство белка не только у человека, но и у многих других живых существ.
Все они адаптируются к среде, как могут, чтобы выжить и дать потомство. Человек тоже приспособился, и в этом ему сильно помог головной мозг. Он позволил ему придумывать приспособления для выживания и передавать информацию другим людям. Благодаря обмену знаниями и их накоплению человек может жить очень долго, потому что поселился в прочных зданиях, изобрел множество приспособлений и научился справляться с болезнями [1].
Раньше людям с рождения угрожали хищники, погодные катаклизмы, огромное количество вирусов и бактерий. Оспа, чума, грипп, малярия, бешенство, энцефалит, столбняк — люди умирали сотнями и тысячами и от эпидемий, и от банальных царапин. Но благодаря достижениям медицины мы научились лечить и предотвращать многие из них [2], [3].
Сейчас может показаться, что этих угроз вообще никогда не существовало. А если окажется, что они существуют до сих пор, очень хочется обвинить кого-нибудь в их создании, как будто они сами не могли появиться из природы. Но вообще-то могли.
Зачем вирусу попадать в организм человека
Вирус отличается от других живых организмов, потому что не питается, не выдает отходы жизнедеятельности, не стареет (вокруг вирусов до сих пор идет дискуссия, стоит ли их вообще считать формой жизни). Но, как и мы, вирус размножается и может умереть. Вирус похож на флешку: снаружи оболочка с шипиками-разъемами для подключения, а внутри информация (ДНК или РНК).
С помощью шипиков вирус пытается попасть внутрь клетки организма, как флешка пытается подключиться к компьютеру. Если все получилось, вирус забирается внутрь, раздевается и начинает диверсию [4].
Если у вируса внутри ДНК, он контрабандой доставляет ее в ядро, запускает копирование этой ДНК, создание РНК и далее по порядку. Если это РНК, он просто подменяет родную РНК клетки на свою [5].
В обоих случаях клетка делает белки не для себя, а для новеньких вирусов.
Когда клетка изжила весь свой ресурс, она лопается. Оттуда прут детки-вирусы, которые с помощью своих шипиков проникают в другие клетки, и процесс повторяется [6], [7].
Как иммунитет реагирует на вирусы
Итак, в организм ворвался чужак, использует наши клетки. Организм должен как-то отреагировать.
Иммунная система как раз отвечает за способность человека противостоять внешним угрозам. Как происходит иммунная реакция именно на вирусы?
Латинская буква B происходит от латинского названия bursa fabricii — иммунного органа птиц, в котором их впервые обнаружили.
Когда вирус попадает в клетку, та выставляет на поверхности сигнал о том, что она болеет. На этот сигнал тревоги приходят T-киллеры и фагоциты и пытаются уничтожить зараженные клетки и вирусы.
То есть антитела — это ускоритель иммунной реакции, который обращает внимание T-киллеров на зараженные клетки и подключает систему комплемента. Таким образом организм справляется гораздо быстрее и теряет меньше здоровых клеток.
Часть B-лимфоцитов, изучив вирус, вместо того чтобы создавать антитела прямо сейчас, остается с новыми знаниями про запас, на случай повторного заражения, и превращаются в клетки памяти. Если организм столкнется с вирусом еще раз, то просто активирует клетки памяти. И мы получим моментальные точные выстрелы снайперов и гранатометчиков [8], [9].
Пока вся эта канитель происходит, человеку может стать так плохо, что потребуется госпитализация или даже реанимация. Но накопленный опыт, технологии и медицина как-то должны помогать таким пациентам.
Как медицина может помочь иммунитету, если сам он не справляется
На каком этапе иммунной реакции человек может вмешаться?
Начнем с этапа, когда вирус пытается взломать клетку. У коронавируса есть ключики от слизистых: можно потрогать зараженный объект руками и перенести заразу себе, прикоснувшись к лицу. Носители могут чихнуть или кашлянуть на вас. Капельки слюны распыляются, когда вы разговариваете или смеетесь [10].
Следует помнить, что маска эффективно лишь не выпускает вирусы наружу, задерживая капельки жидкости, на которых «закрепляются» вирусы. От проникновения вирусов из внешней среды внутрь маска защищает крайне слабо. — Ред.
Кардинальный метод защиты (и пока лучший) — уйти на карантин. Но в таком случае плохо становится не здоровью людей, а экономике.
Поможет ли молитва? Нет, клетки устроены одинаково и у церковнослужителя, и у бабули, и у знаменитости.
Поможет ли водка от вируса? Нет. Когда вы пьете алкоголь, вы не дезинфицируете организм, а ослабляете его. Так иммунным клеткам придется даже сложнее [12].
Чеснок, имбирь и другие чудеса народной медицины не работают антисептиком [11]. Чтобы разрушить вирусную частицу, нужен раствор с содержанием спирта не менее 60%, например, специальный антисептик для рук. Им логично протирать руки, поручни, дверные ручки и мобильные телефоны.
Допустим, попадание вируса в организм предотвратить не удалось. Начинается месиво: фагоциты и T-киллеры не справляются, B-лимфоциты стараются делать антитела и клетки памяти, пока вирус вовсю использует наши клетки. За это время человеку может стать очень плохо.
Можно ли помочь B-лимфоцитам? Да, можно еще до заражения ввести мертвый вирус, кусок вируса или подобие вируса, чтобы B-лимфоциты потренировались и заранее сделали антитела. Такой метод называется прививкой [13–16].
Еще можно поставить антитела «из-за рубежа». Когда B-лимфоциты не справляются, можно ввести в организм чужие антитела [17]. В некоторых больницах уже переливают плазму крови от тех, кто переболел, — пока это неофициальный метод («офф-лейбл») [18].
Сайт-агрегатор отчетов по клиническим исследованиям — ClinicalTrials.gov.
Если человеку стало очень плохо, нужно поддержать его организм, чтобы он выжил, пока побеждает вирус. Для этого людям нужны койки в больницах, аппараты ИВЛ и врачи. Но если инфекция быстро распространяется, много людей одновременно нуждаются в помощи.
Напомним, что ивазивная ИВЛ травматична и сама по себе опасна: например, тем, что может повлечь за собой заражение пациента дополнительной внутрибольничной инфекцией. — Ред.
Чтобы люди не умирали без помощи медиков, нужно искусственно замедлить скорость распространения вируса — сидеть дома. Чем больше людей игнорируют карантин, тем больше тех, кому не хватит медицинской помощи, а значит, будет больше смертей [18].
Если организм справился с инфекцией, у него появляются клетки памяти, поэтому он не будет носителем и не заразит других людей. Если клетки памяти будут у большинства, появится коллективный иммунитет. В таких условиях человек из группы риска вряд ли встретит носителя. Когда все носители переболеют, вирус среди людей не будет встречаться.
Некоторые страны уже снимают карантин. Но еще не понятно, есть ли коллективный иммунитет и не вызовет ли это новую волну заражений. В случае с коронавирусом пока неизвестно, сколько живут клетки памяти [19].
Российская и мировая статистика заболеваемости:
— официальные российские данные: стопкоронавирус.рф;
— Johns Hopkins Coronavirus Resource Centre;
— общая мировая статистика из официальных источников: COVID-19 coronavirus pandemic.
В наших силах если не остановить, то хотя бы замедлить темпы, чтобы люди не умирали без помощи медиков.
Что же делать людям в борьбе с вирусом?
Защищаться мытьем рук и антисептиками? Искать вакцину или лекарство? Ждать, когда появится коллективный иммунитет? Или замедлять социальную активность, чтобы одновременно не заболело много людей? Сейчас мы делаем всё сразу.
Большинство стран мира следуют рекомендациям ВОЗ. Сайт этой организации переведен на русский язык. Там можно найти комментарии к мифам о коронавирусе и официальные рекомендации как для медиков, так и для населения. Если кто-то предлагает вам чудесное лекарство от болезни, проверьте, написали ли о нем эксперты ВОЗ.