Az 1918-as világméretű influenzajárvány egyes források szerint több halálos áldozatot követelt, mint az I. világháború. A pusztító kórokozó - akárcsak a madárinfluenza jelenleg fenyegető vírusa - az influenza A-vírus egyik altípusát képezte. A kutatók rekonstruálták a spanyolnáthaként elhíresült betegség kórokozóját. Úgy vélik, ha sikerül pontosan megérteni a vírus hatásmechanizmusát, könnyebben harcolhatunk a madárinfluenza ellen, és megelőzhető lesz egy hasonlóan súlyos következményekkel járó XXI. századi járvány kitörése. A Nature összefoglalója.
Ajánló
Az [origo] egészség madárinfluenza oldala
Újfajta mutációk a madárinfluenza vírusában
Stratégiák egy nagyméretű influenzajárvány megfékezésére
Hiba lenne leírni a H5N1 vírust
November közepétől ismét kérhető az influenza elleni oltás
Miért veszélyesebb a H5N1, mint a hagyományos influenzavírusok?
A vírus – az influenzák között rendhagyó módon – nem csak a gyengéket és öregeket támadta, hanem a fiatal és egészséges szervezetet is legyőzte. Hogy pontosan hány ember életébe került a kórokozó megjelenése, azt a világháború miatt nagyon nehéz megbecsülni. Egyes források 50 millióra teszik az áldozatok számát, mások ennek dupláját sem tartják kizártnak. Mindezek tükrében még megdöbbentőbb, hogy az 1918-as influenzavírus mindössze tizennyolc hónap alatt valószínűleg teljesen eltűnt a Föld színéről.
Az 1918-19-ben pusztító, világjárványt (pandémiát) okozó vírus az influenza A-vírus H1N1 altípusának egyik törzse. A H (hemaglutinin) és az N (neuraminidáz) –betűk azokat a vírus felszínén megjelenő molekulákat jelzik, amelyek segítségével a kórokozók felismerik és megfertőzik a számukra ideális mikrokörnyezetet biztosító sejteket. A hemaglutinin és a neuraminidáz minden influenzavírus felszínén megjelenik. Ezek típusától függ, hogy a kórokozó milyen élőlények sejtjeibe képes behatolni. A madárinfluenza esetében (H5N1) a szakemberek attól tartanak, hogy ha egy ember szervezetébe egyszerre kerül be egy emberi- és madárinfluenza-vírus, és ezek között történik valamiféle, az említett molekulákat érintő géncsere (rekombináció), megjelenhet egy olyan rekombináns vírustörzs, amely képes emberről emberre terjedve kialakítani egy, a spanyolnáthához hasonló pandémiát.
A spanyolnáthát okozó vírus vizsgálata
A kutatók a közelmúltban az 1918-as influenzavírus lefagyasztott áldozataiból származó szövetminták alapján rekonstruálták a kórokozót. Magáról a spanyolnátháról eddig körülbelül annyit lehetett tudni, hogy a vírus intenzív támadásának a szervezet néhány napnál tovább nem volt képes ellenállni. A fertőzést követő pár óra elteltével a betegek ágynak estek, sokan már másnapra meghaltak a tüdőt ért károsodás következtében: hörghurut (bronchitis) és a légzőhámot alkotó léghólyagocskák gyulladása (alveolitis) alakult ki, ami súlyos tüdővizenyőhöz, vérzéshez és a légzőhám gyors pusztulásához vezetett. A kutatók most – kísérleti egerek segítségével – igyekszenek feltárni azokat az immunológiai folyamatokat, amelyek a fertőzés lefolyása alatt a betegek szervezetében felelősek lehettek a súlyos tünetek kialakulásáért.
A kutatás első lépéseként választottak egy jelenkori emberi influenza A-vírustörzset (A/Texas/36/91 H1N1; Tx91), amelynek segítségével lehetőség nyílt az 1918-as vírus génjeinek vizsgálatára. Ezt úgy érték el, hogy a Tx91-be beépítették a spanyolnátha „feltámasztott” vírusának génjeit. Az így létrehozott rekombináns vírusból három altípust készítettek, amelyek különböző mennyiségben tartalmaztak spanyolnátha-géneket. Az egyik altípus (r1918) már a rekonstruált vírus mind a nyolc génjét magában foglalta.
A kísérleti egerekben mutatkozó kórképek
A kutatók először a négy különböző vírussal (Tx91 és a három rekombináns-altípus) való fertőzés következményeit hasonlították össze. Azt tapasztalták, hogy a teljesen rekonstruált 1918-as influenza vírus (r1918) váltotta ki a legsúlyosabb betegséget az egerek szervezetében, amelybe azok végül az ötödik napon bele is pusztultak. A fertőzést követő 1., 3. és 5. napon – a vírusszám követése érdekében - mintát vettek az állatok tüdőszöveteiből. Ezekből - molekuláris biológiai módszerekkel - izolálták a megfelelő vírusokat, majd meghatározták a vírusszámot. Így kimutatták, hogy az r1918 tízszer akkora mennyiségben volt jelen a vizsgált egerek tüdejében, mint a másik két, kevesebb (2, illetve 5) eredeti gént hordozó rekombináns. Vírusszámbeli minimális csökkenést csupán az 5. napon mértek, amelynek értéke mindhárom fertőzésre körülbelül azonosnak mutatkozott.
Amikor Tx91-el fertőzték az egereket, azokban csak kismértékben alakult ki a léghólyagocskák gyulladása (alveolitis). Ennek létrejöttében az úgynevezett hisztiociták, azaz a légzőhámot körülvevő kötőszöveti falósejtek játszották a főszerepet. Ezek az immunsejtek biztosítják a légzőhám védelmét azáltal, hogy elpusztítják a roncsolódott (ez esetben vírussal fertőződött) sejteket, illetve a tüdőbe került káros anyagokat és kórokozókat, s ezzel elősegítik a szövetek regenerálódását. Az egerek rekombináns vírusokkal történő fertőzése következtében az állatok tüdeje különböző mértékben bár, de az előbbinél súlyosabban károsodott. Bronchitis, alveolitis és alveoláris ödéma (folyadék gyűlik fel a léghólyagocskákban, ami gátolja a légcserét) lépett fel náluk.
Az alveolitis jellege tehát változott a felhasznált vírustörzsektől, illetve a mintavétel idejétől függően. A teljesen rekonstruált vírus (r1918) a 3. napra - az egerek egyéni ellenálló képességétől függően – mérsékelt, illetve súlyos alveolitist idézett elő. Ebben az időszakban azonban – a Tx91 esetétől eltérően – a hisztiociták helyett az ún. neutrofil granulociták játszották az „immunológiai főszerepet” (ezek a fehérvérsejtek közé tartozó kis falósejtek, amelyek alapvető szerepet játszanak a gyulladásos folyamatokban; ezek is a károsodást szenvedő szövetrészekhez vándorolnak s ott elpusztítják a kórokozókat, vagy a sérült sejteket). A léghólyagocska-gyulladáshoz ekkor súlyos alveoláris ödéma is társult. Az 5. napra az alveolitis még inkább kiteljesedett. Az immunsejtek aránya azonban ekkor megváltozott: a hisztiociták váltak uralkodóvá a neutrofil granulociták fölött.
A kevesebb eredeti gént tartalmazó vírusokkal megfertőzött egereknél szintén alveolitist és alveoláris ödémát diagnosztizáltak, ám ezek súlyossága elmaradt a teljesen rekonstruált vírus által előidézett betegségé mögött. Az immunsejtek tekintetében a hisztiociták túlsúlya volt a jellemző. Az 5. napon – a harmadikhoz képest - néhány egér tüdejének vizsgálata némi javulást mutatott, azaz a szöveti roncsolódás mértéke minimálisan bár, de csökkent.
A fenti megfigyelések alapján valószínűtlennek tűnik, hogy létezne az r1918-on belül egy bizonyos - a súlyosabb kórkép megjelenéséért felelős - gén, hiszen a tünetek annál enyhébben jelentkeztek, minél kevesebb gént tartalmazott a rekombináns vírus a spanyolnátha kórokozójából. A kapott eredmények inkább arra utalnak, hogy az r1918 vírus egyéni fehérjéi között valamiféle olyan kölcsönhatásnak kell lennie, ami szükséges a maximális kórkép (alveolitis, alveoláris ödéma, bronchitis, végül az 5. napon halál) kialakításához.
Genetikai analízis
Az r1918 vírus egerekben mutatott nagyfokú megbetegítő képességének (virulenciájának) magyarázatát keresve a kutatók azoknak a géneknek a vizsgálatába kezdtek, amelyek felelőssé tehetők a vírus egereken belüli elszaporodásáért, illetve az ellene megjelenő immunválasz kiváltásáért.
Az aktív gének azonosításához először eltávolították a különböző vírusokkal fertőzött egerek tüdejét, majd megfelelő eljárásokkal kivonták azok teljes RNS-tartalmát (a génekben kódolt információ először RNS-molekulákra íródik át, majd az RNS-molekulák alapján készül el az adott fehérje). Ezt követően elválasztották egymástól és azonosították a különböző típusú és funkciójú RNS-molekulákat (expressziós microarray). A vizsgálatokhoz – minden vírusfertőzés esetén – három egér tüdejéből izoláltak RNS-t a fertőzést követő első, harmadik és ötödik napon.
Az r1918-fertőzés genetikai analízise szembetűnő növekedést tárt fel azoknak a géneknek az aktiválódásában, amelyek a vírus ellen irányuló immunválasz kialakulásában résztvevő sejtekkel kapcsolatosak (CD4+ T-sejtek, makrofágok, természetes ölősejtek, neutrofil granulociták). A többi vírussal is elvégzett vizsgálatok alapján arra is lehet következtetni, hogy az immunsejt-kapcsolt vírusgének aktivitásának mértéke a virulencia függvénye.
Minden adatot figyelembe véve a teljesen rekonstruált 1918-as vírusfertőzés járt a legveszélyesebb következményekkel. Ez ugyanúgy összefügghet az említett gének megnövekedett aktivitásával, mint ahogyan azt az ún. nagy patogenitású madárinfluenza (HPAI) esetében megfigyelték. A gének aktivációjának funkcionális következményeit vizsgálva a kutatók azt találták, hogy az r1918 fertőzés hatására a gazdaszervezet olyan immunválaszt produkál, ami gyulladás kialakulásához, illetve a károsodott sejtek halálához vezet (pl. megnövekedett halálreceptor-aktiváció).
A súlyos immunológiai kórképhez kapcsolódó gének közötti funkcionális kapcsolat vizsgálatára is sor került. Ezt a jelenséget egyedül az r1918 fertőzés során sikerült megfigyelni, ám ott több ízben is. A gének közötti funkcionális kapcsolat egy olyan génekből álló hálózatrendszert takar, amelyben bizonyos gének (a sejthalál-gének többsége) – közvetve vagy közvetlenül - két vagy több útvonalon keresztül is aktiválódhatnak a betegség lefolyása során.
Az eredmények összegzése
A kutatóknak sikerült tehát – egérmodellek segítségével – analizálniuk a spanyolnátha kórokozója által indukált immunválasz főbb vonásait. Ehhez a teljesen rekonstruált vírus (r1918) viselkedését mai és olyan rekombináns vírusokével hasonlították össze, amelyek az r1918 genetikai anyagának csak bizonyos részeit tartalmazták.
Kiderült, hogy a valaha pandémiát okozó vírus hatására a gazdaszervezetben a gyulladásos folyamatokban és a sejthalál indukálásában résztvevő gének aktivációja jelentősen megnövekedett. Ez a génaktiváció-növekedés mindaddig fennállt, míg az egerek a fertőzést követő 5. napon belepusztultak a tüdejüket ért károsodásba. A többi vírus által keltett betegség lefolyása jóval enyhébb volt, s nem járt az egerek pusztulásával. Mindez arra utal, hogy az r1918 maximális virulenciájának kifejtéséhez annak összes génje szükséges, amelyek között tehát valamiféle kölcsönhatásnak kell lennie.
A genetikai vizsgálatok eredményei azt jelzik, hogy a felerősödött gyulladásos folyamatok, illetve a sejthalál-indukció közvetlen okozója maga az 1918-as influenza vírus, ám egyelőre az sem zárható ki teljesen, hogy mindezekért a szervezet saját védekező rendszere lenne a felelős.
A fenti eredmények igen fontosak a H5N1 elleni küzdelemben, de a további kutatásokhoz még komplexebb állatmodelleket – például vadászgörényt, sertést, a kutatás végső fázisában pedig csimpánzokat – kell bevonni a vizsgálatokba. Az eredményeket össze kell hasonlítani nagy patogenitású madárinfluenza vírusokkal megfertőzött állatmodellek vizsgálati anyagával.
A rekonstruált 1918-as influenzavírus megismerése nemcsak a magas megbetegítő képességgel rendelkező influenzavírusok működésének megértésében segíthet, hanem lehetőséget teremthet újfajta vírusellenes terápiák és védőoltások kifejlesztésére is.
Készült a 'Genomic analysis of increased host immune and cell death responses induced by 1918 influenza virus' c. cikk alapján (Nature 443/5, 578-581).
Török Katalin
