SARS, MERS czy wirus Ebola oraz prawdopodobnie także ten najnowszy, czyli 2019-nCoV – wszystkie pochodzą od nietoperzy. To te zwierzęta są ich rezerwuarami w naturze. Ale dlaczego te wirusy są tak niebezpieczne dla człowieka? Wynika to z układu immunologicznego nietoperzy – twierdzą kalifornijscy naukowcy.
To nie przypadek, że jedne z najgroźniejszych epidemii chorób w ostatnich latach pochodzą od nietoperzy. Według nowych badań przeprowadzonych przez naukowców z University of California, Berkeley wynika, że gwałtowna odpowiedź immunologiczna nietoperzy może sprawiać, że wirusy szybciej się replikują i stając się niejako silniejsze, tak więc kiedy zainfekują innego ssaka o przeciętnym układzie odpornościowym, jak chociażby człowieka, to mogą powodować ogromne spustoszenie. Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „eLife”.
Jak zasugerowali uczeni, nietoperze mogą być idealnymi inkubatorami dla groźnych dla człowieka wirusów, dzięki ich niezwykle skutecznemu i wytrzymałemu układowi odpornościowemu. Gwałtowna i ostra reakcja immunologiczna nietoperzy w odpowiedzi na infekcje wirusową sprawia, że wirusy muszą się znacznie szybciej replikować, aby zainfekować komórki gospodarza, zanim dosięgnie je błyskawiczna reakcja układu odpornościowego.
Chodzi zwłaszcza o te gatunki nietoperzy, o których wiemy, że są pierwotnym źródłem ludzkich infekcji. Ich układy odpornościowe są nieustannie przygotowane do obrony przed wirusami i można powiedzieć, że wyspecjalizowały się w tym zadaniu. Ostra reakcja immunologiczna nietoperzy zmusza wirusy do szukania sposobów na przystosowanie się do nieprzyjaznych dla nich warunków, co niejako zachęca je do ewolucji, czyniąc je bardziej sprawnymi, zakaźnymi i odpornymi.
Jak wskazują naukowcy, zjadliwość wirusów pochodzących od tych latających ssaków jest efektem ubocznym ich doskonale działającego układu odpornościowego. Dla samych nietoperzy to mechanizm przetrwania, ale dla innych gatunków może być zgubą. Podczas gdy wirusy mogą przenieść się z nietoperza na inne zwierzęta, w tym także na ludzi, układ odpornościowy biorcy nie jest przygotowany do walki z wysoce wydajnym patogenem.
Cechy te sprawiają, że nietoperze są unikalnym rezerwuarem szybko namnażających się i wysoce zakaźnych wirusów. - Niektóre nietoperze nie tylko gwałtownie reagują na infekcje wirusowe, ale też potrafią zrównoważyć je odpowiednią odpowiedzią przeciwzapalną. Gdyby nasz układ odpornościowy zdobył się na równie mocną reakcję immunologiczną, skończyłoby się to ogólnoustrojowym stanem zapalnym. Pod tym względem nietoperze są wyjątkowe – powiedziała Cara Brook z UC Berkeley.
Jednym z mechanizmów molekularnych w układzie odpornościowym nietoperzy jest błyskawiczna produkcja cząsteczki sygnalizacyjnej zwanej interferonem alfa. Cząsteczka ta jest wyzwalana w odpowiedzi na infekcję wirusową. Gdy białka interferonu są wydzielane przez komórki zainfekowane wirusem, pobliskie komórki już wiedzą, co się dzieje i przechodzą do defensywy.
Uczeni sprawdzili zdolności przystosowania wirusów. Badali linie komórkowe dwóch gatunków nietoperzy – rudawca nilowego (Rousettus aegyptiacus) oraz rudawki żałobnej (Pteropus alecto). Rudawiec nilowy jest naturalnym rezerwuarem wirusa Marburg, który charakteryzuje się niezwykle wysoką śmiertelnością wśród ludzi. Z kolei rudawka żałobna jest naturalnym rezerwuarem wirusa Hendra. W eksperymentach sprawdzano także, jak w kontakcie z wirusami radzą sobie komórki małpy – kotawca jasnonogiego.
Kultury komórkowe kotawca w kontakcie z wirusami podobnymi do wirusów Eboli i Marburga zostały natychmiast zainfekowane i zabite. Uczeni nie zaobserwowali interferonu alfa. Ale komórki nietoperzy oparły się atakowi wirusów dzięki szybkiej sygnalizacji interferonu alfa. Komórki rudawca nilowego uwalniały interferon alfa już po ataku wirusa na komórkę. W przypadku rudawki żałobnej interferon alfa jest stale obecny i gotowy do działania.
W przypadku obu wirusów komórki tych nietoperzy obroniły się przed atakiem, ale część wirusów przetrwała, co paradoksalnie wydaje się przynosić korzyści wirusom, nawet jeśli ogranicza ich zdolność do zabijania komórek. Chociaż system sygnalizacyjny nietoperzy zapobiega śmierci komórek, infekcja nadal w minimalnym stopniu trwa, a wirus zaczyna dostosowywać się do reżimu obronnego.
Ale skąd nietoperze mają tak doskonale działający układ odpornościowy? Jako jedyny latający ssak ich tempo metabolizmu jest dwukrotnie wyższe niż u biegnącego gryzonia tej samej wielkości. Ta intensywna aktywność fizyczna i wysokie tempo metabolizmu prowadzą do większego uszkodzenia tkanek z powodu nagromadzenia się reaktywnych cząsteczek, głównie wolnych rodników tlenu. Naukowcy sądzą, że nietoperze w jakiś sposób opracowały fizjologiczne mechanizmy skutecznego usuwania tych destrukcyjnych molekuł.
Ma to tę dodatkową zaletę, że skutecznie usuwa stany zapalne, co może wyjaśniać wyjątkowo długą żywotność nietoperzy. Mniejsze zwierzęta z szybszym metabolizmem zwykle mają krótsze życie niż większe zwierzęta z wolniejszym metabolizmem. Nietoperze i na tym polu są wyjątkowe, ponieważ mają znacznie dłuższą żywotność niż inne ssaki tej samej wielkości. Niektóre nietoperze mogą żyć 40 lat, podczas gdy gryzonie tej samej wielkości żyją zwykle około dwóch lat.
Naukowcy zauważyli też, że zakłócanie siedlisk nietoperzy wydaje się stresować zwierzęta i sprawia, że uwalniają one jeszcze więcej wirusów w ślinie, moczu i kale, które mogą zarazić inne zwierzęta oraz człowieka. Powstał nawet specjalny program - Bat One Health, który ma za zadanie zbadać związek między utratą siedlisk przez nietoperze, a rozprzestrzenianiem się wirusów z nietoperzy na inne zwierzęta.
- Nietoperze są wyjątkowe, jeśli chodzi o radzenie sobie z wirusami - przyznał Mike Boots z UC Berkeley. - To nie przypadek, że wiele groźnych dla człowieka wirusów pochodzi od nietoperzy. Nie są one z nami blisko spokrewnione, więc można zakładać, że nie będą gospodarzami wirusów mogących transmitować się na człowieka, ale nasze badania pokazują, w jaki sposób układ odpornościowy nietoperzy może napędzać zjadliwość wirusów sprawiając, że mogą one zarażać także ludzi – dodał.
Naukowcy zauważyli również, że wiele wirusów od nietoperzy przeskakuje na ludzi za pośrednictwem zwierzęcego pośrednika. SARS przeszedł na ludzi przez cywety - gatunek drapieżnego ssaka z rodziny wiwerowatych. MERS-em ludzie zarazili się od wielbłądów, Ebolą od goryli i szympansów, wirusem Nipah od świń, Hendra od koni. Wszystkie te wirusy charakteryzują się wysoką śmiertelnością u ludzi.
Źródło: University of California, Berkeley, fot. James Niland/ Flickr/ CC BY 2.0
