Российские биологи выяснили, почему средневековая чума не убивала крыс
Российские генетики раскрыли главный секрет чумы – она убивает людей быстрее, чем крыс и других разносчиков, из-за необычных сбоев в работе одного из вариантов системы самоуничтожения в клетках человека. Выводы ученых представлены в журнале PNAS.
«Благодаря этому человеческие клетки, не способные умереть, продолжают служить резервуаром для инфекции. Эти помогает понять, почему в средние века чума оказалась настолько губительна именно для человека, а грызуны, которые были переносчиками этой болезни, выживали», — рассказывает Александр Полторак из Петрозаводского государственного университета.
Секреты «черной смерти»
Человечество пережило несколько масштабных эпидемий с похожими симптомами, которые авторы хроник называют чумой. Первой из них стала так называемая чума Юстиниана, вспыхнувшая в Византии и Средиземноморье в середине VI века и унесшая жизни свыше ста миллионов человек. Другая — вспышка «черной смерти» — разразилась в середине XIV века и уничтожила около трети жителей Европы.
В последние годы генетикам удалось извлечь из костей погибших от чумы останки ДНК бактерий и доказать, что все вспышки заболевания вызывались разными, но похожими штаммами одной и той же бактерии — Yersinia pestis. Кроме того, выяснилось, что чума сопровождала человечество все время его расселения по Европе и Азии в последние десять тысяч лет, периодически исчезая и появляясь.
Эти открытия заставили ученых задуматься, как именно чума распространялась по Старому Свету, были ли крысы ее единственными переносчиками и как часто и где она появлялась снова. К примеру, многие исследователи и простые обыватели часто спорят о том, как животные могли переносить Yersinia pestis на столь большие расстояния, если она убивала за считанные дни.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Полторак и его коллеги, в том числе ученые из США и Китая, нашли простой ответ на этот вопрос, изучая, что происходит с иммунными клетками человека и других млекопитающих при контакте с чумной палочкой.
Когда микроб проникает в организм, он целенаправленно атакует клетки иммунной системы, проникает в них и выделяет набор белков, мешающих им переваривать бактерии. После этого чума закрепляется в клетках и начинает выделять токсины, растворяющие тромбы и отключающие другие компоненты иммунитета.
Медвежья услуга
Как правило, организм пытается предотвратить подобное развитие событий и заставляет зараженные клетки самоуничтожиться при появлении малейших следов оболочек микроба. Довольно долго ученые считали, что этот процесс работает примерно одинаково и у людей, и у крыс и прочих млекопитающих, однако команда Полторака выяснила, что это не совсем так.
Во время экспериментов на мышах ученые обнаружили, что попадание токсинов чумной или псевдотуберкулезной палочки в иммунные клетки приводит к разрушению молекул белка TAK1 — одного из главных выключателей систем самоуничтожения.
В результате уничтожаются молекулы двух других белковых выключателей смерти — GSDMD и GSDME, а в мембране иммунного тельца появляются дыры. Это убивает клетки и заставляет ее содержимое, в том числе сигналы о присутствии чумной палочки, вытечь наружу.
Но оказалось, что это не характерно для человеческих макрофагов — главных чистильщиков иммунной системы. При заражении Yersinia pestis они умирают по классическому сценарию самоуничтожения, в соответствии с которым клетка распадается на несколько обособленных частей, которые затем перевариваются другими иммунными тельцами.
Причина этого, как предполагают Полторак и его коллеги, кроется в различиях в структуре молекул GSDMD. Человеческая версия этого белка очень хорошо сопротивляется действию токсинов чумной палочки, что, по иронии судьбы, способствует, а не мешает инфекции, так как скрывает ее присутствие и помогает убивать другие иммунные клетки.
Эти различия, считают российские и зарубежные ученые, и стали главным секретом успеха «черной смерти» и причиной того, как ей удалось распространиться на столь большие расстояния, если ее переносчиками действительно были крысы и блохи.