Сама идея «коинфекции» — параллельного заражения организма несколькими инфекциями — кажется простой и понятной. Первая инфекция ослабляет организм и облегчает процесс инфицирования для какого-то другого патогена. Однако исследования показывают, что взаимодействие многих вирусов с грибками и бактериями носит синергический характер. Это значит, что поражая один и тот же организм, они усиливают воздействие друг друга и тем самым представляют для пациента более выраженную угрозу. MedAboutMe разбирался во взаимоотношениях различных патогенных микроорганизмов.

Вирусы и грибки

В ноябре 2020 года ученые из University of Würzburg опубликовали результаты исследования коинфекции цитомегаловирусом (из семейства герпес-вирусов) и грибком Aspergillus fumigatus. Исследования велись методом тройного секвенирования РНК (Triple RNA-seq). Согласно полученным данным, оба патогена влияют на поведение друг друга, и эффект от их совместных действий будет иной, чем если бы они действовали по одиночке.

Так, цитомегаловирус «глушит» провоспалительную активность иммунных клеток, вызванную действиями грибка аспергилла. Вирус вырабатывает белки, схожие с цитокинами, которые подавляют созревание иммунных дендритных клеток, в свою очередь активирующих Т-хелперы — иммунные клетки, умеющие бороться с грибками. А грибок аспергилл при этом подавляют активацию других Т-клеток иммунной системы и не дает им запустить противовирусные механизмы защиты.

Интересно, что это не единственный случай коинфекции представителей семейства герпес-вирусов и патогенных грибков. В декабре 2019 года была опубликована статья японских врачей из Kurashiki Central Hospital, в которой разбираются схожие случаи коинфекции вируса ветряной оспы (то же самое семейство), являющегося возбудителем «ветрянки» и пузырькового лишая, и грибка Pneumocystis jirovecii, вызывающего тяжелую пневмоцистную пневмонию.

Вирусы и бактерии: механизмы взаимодействия

Проблема коинфекции вирусов и бактерий давно интересует ученых. Известно, что респираторные вирусы, особенно вирусы гриппа, повышают восприимчивость к вторичным бактериальным инфекциям. Но делают они это не только из-за ослабленности инфицированного организма. Существует целый ряд механизмов, которые вирусы и бактерии используют, чтобы помочь друг другу в освоении новых территорий в виде человеческого тела.

При внебольничной пневмонии вирусно-бактериальная коинфекция обнаруживается в 27% всех случаев. И во время обострений хронической обструктивной болезни легких в 12-25% случаев у пациента находят и патогенные вирусы, и бактерии, что приводит к более тяжелому течению болезни. Как и в случае взаимодействия «вирус-грибок», совместная атака «вирус-бактерия» дает синергический эффект.

Самым известным примером вирусно-бактериальной синергии является пандемии «испанки» («испанского гриппа») 1918-1919 гг. Причиной пандемии был вирус гриппа H1N1. Но, как впоследствии выяснили ученые, большинство смертей было связано не с вирусом гриппа, а стало результатом присоединения к вирусной вторичной бактериальной инфекции, вызванной пневмококком (Streptococcus pneumoniae) или золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus).

Как именно вирусы облегчают бактериям проникновение в клетку?

Вирусы затрудняют удаление бактерий из организма-хозяина

В норме нижние отделы легких постоянно подвергаются атакам различных бактерий из окружающей среды и верхних дыхательных путей. Но обычно все эти инфекционные агенты успешно задерживаются в слизи, которую вырабатывают специальные бокаловидные клетки, а сама слизь выводится из организма в процесс скоординированного биения ресничек эпителия дыхательных путей.

Если в организме начала развиваться вирусная инфекция, выработка слизи многократно возрастает, чтобы облегчить удаление вирусных частиц. Но слишком много слизи приводит к обструкции (сужению) дыхательных путей и мешает работе ресничек. Этим могут воспользоваться бактерии — ведь теперь их удаление будет не таким быстрым, у них появляется шанс проникнуть в клетки эпителия дыхательных путей.

Вирусы активируют выработку белков, облегчающих бактериям контакт с клеткой

И тут срабатывают другие механизмы, обеспечивающие синергию «бактериально-вирусного» взаимодействия. Некоторые вирусы активируют усиленную выработку белков-рецепторов, которые облегчают бактериям связывание с клетками зараженного организма и проникновение внутрь них. Так, заражение вирусом гриппа, риновирусом, респираторно-синцитиальным вирусом и вирусом парагриппа приводит к увеличению производства белка PAFR — рецептора фактора активации тромбоцитов. А этот белок используют для прикрепления к клетке пневмококк и гемофильная палочка (Haemophilus influenzae).

А нейраминидаза вируса гриппа (тот белок, о котором нам напоминает буква «N» в названии штамма вируса — например, N1H1) может активировать белок человеческого организма под названием «трансформирующий фактор роста бета», который в свою очередь запускает выработку белков интегринов и фибронектинов. И это снова «на руку» бактериям — пневмококку, золотистому стафилококку и гемофильной палочке: они с их помощью ловко прикрепляются к клеткам эпителия дыхательных путей и заражают их.

Вирусные белки становятся «входными воротами» для бактерий

Наконец, сами вирусные белки, которые можно обнаружить на поверхность зараженных клеток, могут становиться «входными воротами» для бактерий. Именно так гемофильная палочка, пневмококк и синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) используют белок респираторно-синцитиального вируса. А другой белок вируса гриппа гемагглютинин (буква «H» в названии штамма), оказавшись в мембране зараженной вирусом клетки, способствуют прикреплению и проникновению внутрь клетки стрептококков.

Кроме вышеперечисленных способов, вирусы также влияют на выработку иммунных клеток — и этим тоже могут облегчать бактериям процесс инфицирования. Но это уже более косвенное взаимодействие.

Коинфекция вируса и бактерий при COVID-19

Вопрос взаимодействия коронавируса SARS-CoV-2 с бактериями встал сразу, как только стало понятно, что человечество столкнулось с новой инфекцией. Оценив опасность тяжелых форм COVID-19, врачи стали массово назначать антибиотики — до того, как появятся первые признаки присоединения бактериальной инфекции. И сегодня нередко антибиотики входят в пакет лекарств, которые получает больной COVID-19 с рекомендациями профилактического приема.

Однако исследования этого года показали, что чрезмерный страх перед вирусно-бактериальной коинфекцией может обойтись человечеству дороже, чем осторожный контроль над ситуацией.

В августе 2020 года были опубликованы результаты метаанализа, проведенного учеными из University of Nottingham. Всего в исследовании были использованы данные почти 4 тысяч пациентов с COVID-19. Только у 7% госпитализированных больных была обнаружена бактериальная инфекция (гемофильная и синегнойная палочки и микоплазма) и только у 3% — другие вирусы (чаще всего это были вирус гриппа А и респираторно-синцитиальный вирус).

По данным другого исследования, коинфекция и вторичное заражение бактериальной инфекцией при COVID-19 в целом встречаются не более чем у 18% пациентов.

Таким образом, коинфекция «вирус-бактерия» при COVID-19 является не настолько частым осложнением, чтобы начинать прием антибиотиков без необходимости. Она случается намного реже, чем при гриппе. Возможно, это связано с тем, что бактерии намного дольше «совершенствуются» в развитии механизмов синергического взаимодействия с вирусом гриппа, чем с пандемическим коронавирусом.

Тем более, что уже появились данные о том, что попытки избежать коинфекции бактерий с SARS-CoV-2 путем профилактики антибиотиками могут привести к вторичному инфицированию больного человека грибками, с которыми сегодня тоже становится бороться все сложнее и сложнее.

Выводы

Вирусы и бактерии, обитающие вокруг нас, на нас и внутри нашего организма, научились использовать друг друга, чтобы облегчить себе процесс заражения человека. Это значит, что риск коинфекции, вторичного инфицирования следует учитывать.
Тем не менее, нельзя злоупотреблять антибиотиками и другими лекарственными средствами, к которым патогенные микроорганизмы могут выработать резистентность.
И, наконец, знание механизмов взаимодействия вирусов, грибков и бактерий дает надежду на создание лекарств, которые будут эффективно противостоять даже таким комбинированным атакам.