В январе этого года на экраны вышел сериал The Last of Us от компании HBO, который мгновенно завоевал популярность и вошел в число самых востребованных шоу последних лет.
Сюжет сериала разворачивается на фоне реалистично изображенной пандемии, вызванной паразитическим грибом рода Cordyceps. Известные биологи рассмотрели вероятность подобного сценария в жизни.
Может ли случиться пандемия, вызванная грибами?
Теоретически возможно возникновение пандемии, вызванной грибами. В отличие от вирусных или бактериальных инфекций, "грибные" заболевания получили гораздо меньшее внимание, но часто они оказываются смертельными.
Хотя распространение грибной пандемии не будет столь зрелищным, последствия могут быть катастрофическими. Грибы обладают определенными особенностями, позволяющими им прочно укореняться в популяции хозяев и затрудняющими лечение.
Например, грибы распространяются с помощью спор, которые могут выживать вне тела хозяина на протяжении длительного времени. То есть, даже если гриб уничтожит всех доступных жертв, он не погибнет, что отличает его поведение от вирусов, для которых это было бы самоубийством.
Грибные споры могут долго сохраняться в окружающей среде, ожидая появления новых потенциальных хозяев, которых можно заразить. Это особенно характерно для многих грибов-паразитов, которые способны расти и развиваться на мертвой органике, подобно непаразитическим грибам, известным как сапрофиты.
Такая сверхспособность позволяет им "переключаться" на альтернативный источник питания и продолжать существование, не зависимо от численности популяции хозяев. Это отличает их от других паразитов, у которых передача патогена прекращается при сокращении числа хозяев до определенного уровня.
Многие грибы способны выживать и без наличия хозяев, и они используют мертвую органику как приятное дополнение к своему рациону. Болезни, передаваемые такими грибами, называются сапронозами, и они часто имеют тяжелое течение.
Например, гистоплазмоз, который получил широкую известность благодаря сериалу "Доктор Хаус", или менингит, вызываемый грибами-криптококками, является одной из основных причин смерти людей с ВИЧ в Африке к югу от Сахары.
Каждый год только в этом регионе эта болезнь уносит жизни 130 тысяч человек, а глобально от криптококкового менингита каждый год умирают 180 тысяч больных.
Грибы обладают и другими особенностями, которые способствуют их потенциалу заражения и возможному уничтожению целых популяций жертв.
Например, Batrachochytrium dendrobatidis, гриб, который уничтожает амфибий по всему миру, способен заражать 508 видов-хозяев, а Phytophthora ramorum, гриб, уничтожающий дубы, - 109 видов.
Даже если некоторые виды проявляют большую устойчивость к грибам-паразитам, это только способствует их распространению. Такие устойчивые виды становятся суперраспространителями, поддерживая постоянный поток инфекции.
Мы можем наблюдать это в настоящее время в популяциях раков в Европе, где американские сигнальные раки, завезенные из США, менее подвержены грибку Aphanomyces astaci и успешно заражают европейских раков, которые неустойчивы к этому грибку и массово погибают.
Почему грибная пандемия до сих пор не произошла, если грибы так опасны?
Несмотря на то, что ответ, предложенный авторами The Last of Us, о климатических условиях, имеет свою логичность, он не является исчерпывающим.
Однако глобальное потепление действительно может стать потенциальным фактором, способствующим возникновению грибных эпидемий.
Уже сегодня мы наблюдаем несколько эпидемий и даже пандемий, которые уносят миллионы жизней ежегодно, хотя пока что они затрагивают не человека, а, например, земноводных или летучих мышей. Человечество не обладает эксклюзивной гарантией выживания в этом отношении.
Потепление климата может повысить риск грибных эпидемий, поскольку оно изменяет оптимальные температурные условия для грибов и заставляет их приспосабливаться к новым климатическим условиям.
В настоящее время большинство грибов процветает при температуре ниже 30°C.
Это не означает, что грибы, способные выживать при более высоких температурах, отсутствуют - мы можем вспомнить процесс приготовления пива или дрожжевую выпечку, которые требуют нагревания в духовке.
Однако с каждым градусом повышения температуры примерно 6% видов грибов неспособны выжить и развиваться.
В результате, у млекопитающих и птиц, у которых температура тела составляет около 37°C и выше, заметно меньше грибковых инфекций по сравнению с холоднокровными животными. Некоторые микологи, специалисты, изучающие грибы, даже считают, что снижение риска заражения микозом определило температуру тела млекопитающих и птиц.
Животные, у которых температура тела была ниже, такие как амфибии и рептилии, не смогли успешно конкурировать с теплокровными после вымирания динозавров из-за грибковых инфекций, которые препятствовали их развитию.
Если эта гипотеза хотя бы частично верна, то до недавнего времени люди были неподходящей нишей для паразитических грибов. С большим количеством восприимчивых холоднокровных существ, не было необходимости адаптироваться к нашим теплым телам.
Однако, по мере того как климат на планете становился все более жарким, окружающая среда, в которой грибы процветали тысячелетиями, стала для них недоступной.
Грибы начали изменяться, приспосабливаясь к новым условиям, и эти изменения внезапно позволили им проникать в организмы теплокровных существ. Тепловой барьер, который ранее защищал нас от грибков, исчезает.
Однако, даже если это предположение подтвердится, у млекопитающих и птиц остается второй уровень защиты. Это сложная иммунная система, которая ежедневно уничтожает сотни грибных спор и клеток, попадающих в наши организмы.
Однако, когда один из защитных бастионов ослабевает, вероятность преодолеть второй резко возрастает.
Более того, мы активно способствуем грибам: широко используем антибиотики (что уничтожает конкурентов грибков), проводим пересадку органов у людей (что требует долгосрочного приема иммуносупрессантов) и помогаем выживать людям с врожденными иммунодефицитами.
Именно люди с ослабленной иммунной системой, будь то после пересадки органа или в ходе раковой терапии, являются основной группой риска для заражения смертельно опасными грибковыми инфекциями.
Ежегодно у более чем 150 миллионов таких пациентов диагностируют тяжелые грибковые инфекции, и не менее 1,7 миллиона человек умирают от грибков, причем эти цифры продолжают расти с каждым годом, начиная со второй половины XX века.
В 2009 году был открыт новый патогенный грибок, называемый Candida auris, способный поражать человека. Изначально он был обнаружен в Южной Корее, но за последние несколько лет распространился по всему миру.
Летальность у пациентов, у которых развивается системная инфекция C. auris, составляет от 30 до 60 процентов.
Существующие антимикотические препараты показывают недостаточную эффективность при борьбе с заражением C. auris, и врачи всё чаще сталкиваются с штаммами, полностью устойчивыми к всем доступным лекарствам.
Самый высокий риск заражения C. auris возникает у людей, у которых имеются различные инвазивные устройства, такие как катетеры, искусственные суставы или сердечные клапаны.
Грибки образуют на поверхности этих устройств биопленки - очень прочные структуры, аналогичные композитным материалам. Внутри биопленок грибочные клетки постоянно отслаиваются и с кровотоком распространяются по всему организму, создавая очаги инфекции в других частях тела.
Препараты и иммунные клетки трудно проникают внутрь этих плотных биопленок, и в результате пациенту либо приходится принимать высокие дозы антимикотических препаратов на протяжении всей жизни (которые могут иметь побочные эффекты, особенно у людей с сопутствующими заболеваниями), либо врачам приходится удалять инфицированные устройства, что часто оказывается невозможным.
Правда ли, что нет препаратов и вакцин от грибковых инфекций?
В сериале "The Last of Us" ученые-микологи утверждают, что не существует лекарств и вакцин от грибковых инфекций, и даже предлагают применять насилие, бомбардируя зараженные города.
На самом деле ситуация не настолько пессимистична, хотя, если бы сейчас случилась пандемия, подобная той, показанной в сериале, мы бы оказались примерно так же беззащитны.
Существуют лекарства от грибковых инфекций, хотя их количество значительно меньше, чем антибиотиков, например. У нас есть три класса подобных препаратов: азолы, полиены и эхинокандины.
Однако проблема заключается в том, что грибки все быстрее развивают устойчивость к этим препаратам, и поскольку классов всего три, приобретение резистентности к одному из них ограничивает наши возможности для борьбы.
Более того, некоторые грибковые заболевания, например аспергиллез, имеют высокую смертность даже при лечении. Если грибок становится устойчивым к азолам - а таких случаев становится все больше - смертность может достигать 80 процентов.
Причин того, почему так мало антимикотических препаратов, как минимум две.
Во-первых, клетки грибов имеют большую схожесть с человеческими клетками, в сравнении, например, с клетками бактерий.
Это означает, что цели, которые можно было бы атаковать лекарствами, присутствуют и в наших собственных клетках. Следовательно, препараты, направленные против таких целей, могут оказаться токсичными для нашего организма.
Во-вторых, до недавнего времени человечество не испытывало существенной потребности в большом количестве антимикотиков.
Однако с середины 2010-х годов проблема роста опасных грибковых инфекций и одновременного распространения устойчивости к антимикотикам стала серьезной проблемой, которая активно обсуждается регуляторами и фармацевтическими компаниями.
Существуют основания полагать, что в ближайшее время в клиники поступят новые препараты для лечения таких инфекций.
Ситуация с вакцинами значительно хуже. Это обусловлено множеством причин, включая принципиальные, технические и экономические аспекты.
Одна из принципиальных причин заключается в том, что клетки грибов имеют большую схожесть с человеческими клетками, в сравнении с бактериями или даже вирусами, которые вообще не обладают своими клетками.
Это представляет сложность для ученых в поиске определенной части гриба, которая способна эффективно стимулировать иммунную систему, но при этом достаточно отличается от наших собственных клеток, чтобы избежать возникновения автоиммунных реакций.
Теоретически это проблему можно решить, и в настоящее время несколько вакцин-кандидатов находятся на различных стадиях клинических испытаний. Однако, даже в идеальных условиях, внедрение этих вакцин в практику займет еще много лет.
Более трудно решить две другие проблемы - техническую и экономическую. Техническая сложность состоит в том, что грибковые заболевания относительно редки и представляют опасность в основном для людей с иммунодефицитом.
Это ставит под вопросом формирование подходящих групп участников для проведения клинических испытаний.
Набор достаточного количества участников занимает много времени, и еще больше времени требуется, чтобы они заболели, так как нам не разрешено намеренно заражать людей. Хотя это также решаемая проблема, для ее решения требуется финансовая мотивация.
Однако фармацевтические компании не проявляют большого интереса к разработке вакцин из-за относительной редкости грибковых заболеваний по сравнению с многими другими инфекциями.
Даже если вакцины смогут помочь конкретным людям, находящимся в группе риска, прибыль от их разработки будет скромной, а убытки в процессе могут быть значительными из-за технической сложности.
Таким образом, авторы игры и фильма не ошиблись в своем представлении: если грибковая пандемия внезапно начнется, подобно тому, как показано в The Last of Us, несмотря на наличие перспективных кандидатов, вакцина не будет создана.
Можно ли говорить о том, что грибки могут контролировать поведение людей?
В игре и сериале представлены кордицепсы, которые полностью подчиняют зараженных людей, превращая их в зомби. Заболевшие нападают на здоровых людей, укусами передавая грибные клетки.
Идея создателей игры была вдохновлена реальным грибом из рода кордицепсов, известным как Ophiocordyceps unilateralis, который паразитирует на муравьях.
Споры этого гриба проникают сквозь хитиновый экзоскелет муравья, затем размножаются и полностью изменяют поведение насекомого.
Инфицированный муравей перестает выполнять свои обычные обязанности в муравейнике и поднимается на высоту около 25 см над землей, где условия благоприятны для развития паразита. Затем он прочно закрепляется на растении, вцепляясь в него челюстями, и перестает двигаться.
Гриб продолжает развиваться внутри тела муравья, медленно уничтожая его. После смерти из головы муравья вырастает длинный стебель, на вершине которого образуется плодовое тело с грибными спорами.
При разрыве плодового тела споры распространяются на большие расстояния и часто попадают прямо в муравейник, заражая множество насекомых одновременно.
Долгое время считалось, что гриб O. unilateralis проникает в мозг муравья, и именно так происходит в кордицепсах из The Last of Us.
Однако недавнее исследование, проведенное с использованием флуоресцентного микроскопа, позволило более детально изучить срезы тела зараженных насекомых и показало, что процесс развивается иначе.
Клетки гриба, по всей видимости, прежде всего контролируют мышцы. Фактически, гриб изолирует мышцы от мозга и заставляет их сокращаться в нужном ритме, толкая насекомое на высокие стебли. При этом мозг остается неповрежденным.
Интересно, что подобная схема является более реалистичной, если речь идет о появлении паразита, аналогичного O. unilateralis, но опасного для людей.
Даже самому хитроумному патогену будет сложно полностью подчинить себе мозг Homo sapiens, так как он представляет слишком сложную структуру.
Однако возможность того, что какой-то гриб из-за изменений в климате внезапно перейдет с насекомых на людей, превращая их в "кликеров" (как их называют в The Last of Us), является маловероятной. Кордицепсы приспособились к муравьям на протяжении сотен миллионов лет.
Чтобы достичь такой тонкой настройки, позволяющей заражать гораздо более сложные существа, такие как люди, теоретическим паразитам потребовалось бы значительно больше времени.
Однако не замечать растущую частоту грибковых инфекций и распространение устойчивости к существующим препаратам было бы неразумным.
Грибки, становящиеся устойчивыми ко всем формам лечения и вызывающие тяжелые системные инфекции, представляют угрозу для наших значительных медицинских достижений, хотя, конечно, без таких эффектных спецэффектов, как в сериале.
РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧИТАТЬ:
Благодарим, что дочитали нашу статью до конца. Очень надеемся, что она была полезна Вам.
Все подписчики нашего канала (подписаться) имеют право на получение помощи на оплату лечения и диагностики в Израиле. С перечнем льгот, Вы можете ознакомиться по этой ссылке
Если вы хотите оставить комментарий, убедительная просьба придерживаться наших правил. В противном случае, комментарий может быть удален. Благодарим за понимание и сотрудничество.
