Jak wirus odry stał się mistrzem zarażania

W październiku kobieta w Gwinei umarła na gorączkę krwotoczną Ebola, zostawiając dwie córki, dwuletnią i pięcioletnią. Krewna o nazwisku Aminata Gueye Tamboura zabrała osierocone dzieci do swojego domu w północnozachodniej Mali – podróż długości 1100 kilometrów. Tamboura nie wiedziała, że młodsza dziewczynka, Fanta Conde, także była zarażona Ebolą. Przez trzy dni podróżowały autobusami i taksówkami, a Fanta była coraz bardziej chora, z wysoką gorączką i ciągłym krwotokiem z nosa. Zmarła wkrótce po przybyciu do Mali.

Niemniej Tamboura nie zaraziła się Ebolą. Ani nie zaraziła się siostra Fanty i jej wujek, który towarzyszył im w podróży. Ani też nikt inny, kto jechał tymi samymi autobusami i taksówkami co Fanta lub kto spotkał ją w czasie tej podróży. Po śmierci Fanty cały kraj Mali przygotował się na wybuch niszczącej epidemię. Ale epidemia nie pojawiła się.

Druga historia zaczęła się w grudniu. Ktoś – nie wiemy kto – odwiedził Disneyland w Kalifornii. Ta osoba, którą będziemy nazywali Pacjent Zero, była zarażona wirusem odry. Ale Pacjent Zero prawdopodobnie nie zdawał sobie sprawy z tego, że inkubuje wirusa, ponieważ oczywiste objawy, takie jak wysypka i wysoka gorączka pojawiają się dopiero po kilku dniach. Chodząc po Disneylandzie Pacjent Zero rozsiewał wirusy we wszystkich kierunkach, zarażając dziesiątki ludzi. Ci ludzie później zachorowali na odrę i mogli przekazać wirusa innym. Pod koniec stycznia, było już 94 chorych po pobycie w Disneylandzie, a ta liczba z pewnością wzrośnie.

Te dwie historie pokazują, jak różne potrafią być wirusy. Mimo całego strachu, jaki wywołuje Ebola, jest ona marna w przekazywaniu wirusa innym. Z drugiej strony, odra należy do najbardziej zaraźliwych wirusów na Ziemi. Nie ma jednego sekretu, który wyjaśnia moc tej siły zakaźnej odry. Jej adaptacje są rozrzucone po całym cyklu życiowym jej wirusa.

Choć biologia odry stała się tematem badań w ciągu ostatnich kilku lat, lekarze od dawna byli świadomi jej zaraźliwości. W 1846 r. duński lekarz, Peter Panum, zanotował pierwszą szczegółową historię wybuchu epidemii odry podczas swojego pobytu ma Wyspach Owczych, leżących między Szkocją a Islandią. Choroba przeskakiwała z jednej wsi do drugiej. Jak grom z jasnego nieba ktoś nagle dostawał plamistej różowej wysypki, która szerzyła się na całym ciele. Dochodziła do tego gorączka. „Pacjenci byli zlani potem - pisał Panum – a kiedy podnoszono okrycia lub kiedy wystawiali nogę, opary dosłownie unosiły się z nich jak chmury”.  

Ponieważ Wyspy Owcze były tak izolowane, Panumowi łatwo było obserwować, jak choroba przechodziła z jednego człowieka na drugiego. Nabrał niesamowitej pewności. Jeśli jedna osoba dostawała wysypki z powodu odry, Panum wiedział, że dwa tygodnie później wszyscy inni w tym domu będą chorzy.  

Panum zauważył także inne, dające się przewidzieć wzory. Według jego szacunków jedna osoba zarażała przeciętnie siedem do dziewięciu innych ludzi. Dzisiaj, szacunki dla przeciętnej liczby infekcji szerzonej przez jednego chorego są wyższe – między 12 a 18. Dla porównania, dla Eboli ta liczba wynosi tylko około dwóch.

Obserwacje Panuma są tym bardziej imponujące, że czynił je nie wiedząc, co powoduje wybuchy epidemii odry. Minęło jeszcze pięćdziesiąt lat zanim naukowcy zrozumieli naturę tego wirusa. Sam wirus został odkryty dopiero w 1954 r., ponad stulecie po pobycie Panuma na Wyspach Owczych.  

Przez ostatnie pięćdziesiąt lat naukowcy badali wirusa odry, ale nadal odkrywają wiele szczegółów jego cyklu życiowego. Jako wirus musi wykonać trzy rzeczy, by uniknąć zagłady: musi zainfekować nowego gospodarza, zrobić kopie samego siebie i dostarczyć te kopie do innego gospodarza. Naukowcy odkryli, że przy każdym z tych kroków wirus podnosi własne szanse pomyślnego szerzenia się.

Ludzie zarażają się wirusami wciągając je w płuca przy oddychaniu. Wyściółka płuc zawiera komórki odpornościowe, które niszczą najeźdźców i zabijają zakażone komórki. Wirus odry odważnie atakuje tych właśnie strażników. Używa klucza molekularnego do otwarcia drogi do komórek odpornościowych. Kiedy już jest w środku, zaczyna produkować nowe wirusy, które zakażają inne komórki odpornościowe. Pełne wirusów komórki pełzną następnie z tchawicy do węzłów chłonnych, w których tłoczy się jeszcze więcej komórek odpornościowych. To jest jak przechadzka po Disneylandzie, tyle że odbywa się wewnątrz ciała człowieka. Z węzłów chłonnych zakażone komórki odpornościowe szerzą wirusy po całym organizmie. Jeśli wirusowi uda się wślizgnąć do układu nerwowego, może spowodować trwałe uszkodzenie mózgu.

Po kilku dniach namnażania wirus zaczyna przygotowywać się do opuszczenia gospodarza. Niektóre zakażone komórki odpornościowe dostają się do nosa. Wnętrze nosa składa się z warstw komórek nabłonkowych. Komórki odpornościowe przytulają się do komórek nabłonkowych. Białko na ich powierzchni, wyprodukowane przez wirusy, spaja je z komórkami nabłonkowymi, co pozwala wirusom na przedostanie się do nich. Teraz wirus jest o krok bliżej do opuszczenia gospodarza i znalezienia nowego.

Każda zakażona komórka nabłonkowa zaczyna tworzyć wielkie ilości nowych wirusów odry, które wrzuca do jamy nosowej, skąd wydostają się przy oddechu. Tymczasem infekcja niszczy także górne drogi oddechowe, powodując, że zainfekowane komórki odrywają się i wydostają na zewnątrz przy kaszlu.

Ludzie chorzy na odrę wydzielają chmury kropelek wyładowanych wirusami. Duże krople szybko opadają na ziemie i na wszystkie powierzchnie wokół, gdzie przez godziny mogą pozostawać zakaźne. Tymczasem małe kropelki unoszą się w powietrzu, gdzie – przeniesione przez prądy powietrzne – mogą zarazić ludzi znajdujących się w znacznej odległości.

Sama liczba wirusów wydzielanych przez każdego chorego wraz z adaptacjami wirusów, które pozwoliły im przeniknąć głęboko do układu oddechowego, czyni je niesłychanie zaraźliwymi. Jeśli ktoś zachoruje na odrę, zachoruje także do dziewięćdziesięciu procent ludzi w jego domu, jeśli nie są już odporni. A ponieważ zarażeni ludzie mogą przekazywać dalej wirusa przez całe dni przed wystąpieniem objawów, wirus może szerzyć się w wielu domach zanim ktokolwiek zorientuje się, że rozpoczyna się epidemia.

Późno występujące objawy odry są zewnętrzną oznaką, że układ odpornościowy zaczyna walczyć z wirusem. Wiele z tej walki dzieje się między niezainfekowanymi i zainfekowanymi komórkami odpornościowymi. Ta walka dziesiątkuje układ odpornościowy. Także po pokonaniu odry zabiera tygodnie, zanim układ odpornościowy człowieka wraca do pełnego zdrowia.

Podczas tego okresu wątłości układu odpornościowego ludzie są narażeni na inne choroby, takie jak zapalenie płuc. Stopień niebezpieczeństwa tych infekcji zależy od ilości i jakości opieki nad pacjentem. W krajach uprzemysłowionych umiera tylko ułamek jednego procenta chorych na odrę. W krajach rozwijających się jest to od 5 do 10 procent. W obozach dla uchodźców śmiertelność może dochodzić do 25 procent.

Podczas gdy ludzie walczą z problemami postinfekcyjnymi, wirus już znajduje się w kolejnych gospodarzach. Zakaźność odry jest częścią wyewoluowanej strategii wirusa. Człowiek, który wyzdrowiał z odry, jest na całe życie chroniony przez własny układ odpornościowy. W wyniku tego wirus musi być bardzo zaraźliwy, by przetrwać na długą metę.

Ta strategia oznacza także, że szczepionka przeciwko odrze może być niezwykle skuteczna. Przez uczenie układów odpornościowych ludzi, jak wygląda wirus odry, szczepionka dostarcza ochrony na całe życie.

Wszystkie te cechy wirusa odry składają się na zaskakujący paradoks. Mimo tego, że jest znacznie bardziej zakaźny niż wirus Ebola, wirus odry jest znacznie lepszym kandydatem do całkowitego wymazania z powierzchni Ziemi.

Wirusy Ebola krążą głównie wśród zwierząt (naukowcy podejrzewają, że ich normalnymi gospodarzami są nietoperze). Co kilka lat przedostają się do ludzi i powodują wybuch epidemii. Powstrzymanie wybuchów Eboli nie oznacza, ze wirus wymiera. Oznacza po prostu, że wycofał się do swoich normalnych gospodarzy.

Odra zaś atakuje tylko ludzi. Gdybyśmy mogli uwolnić nasz gatunek od wirusa odry, znaczyłoby to, że wirus został zlikwidowany i nie powróci. Cykl życiowy wirusa odry umożliwia zablokowanie przekazywania go od jednego człowieka do drugiego. Ta infekcja rzadko kiedy trwa dłużej niż parę tygodni, nie ma więc ryzyka, że ludzie nieświadomie szerzą tę chorobę przez lata. Ludzie, którzy przeszli odrę, nie zachorują znowu, co usuwa ich z puli potencjalnych gospodarzy. A na szczęście mamy bezpieczny, skuteczny sposób przełamania transmisji odry: szczepionkę.

Choć zlikwidowanie odry jest możliwe, nie znaczy to, że jest łatwe. Wymaga długoterminowego zaangażowania całego świata. Jeśli jakiś kraj szczepi mniej niż 95 procent swojej populacji, wirus nadal może skutecznie szerzyć się od człowieka do człowieka.

Mimo tych trudności świat w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat uczynił gigantyczne postępy w walce z odrą. Przed stworzeniem szczepionki przeciwko odrze, na początku lat 1960., 7 do 8 milionów dzieci na całym świecie corocznie umierało na odrę. W 2014 roku liczba ta spadła do 145 tysięcy zgonów. Światowa Organizacja Zdrowia ocenia, że między rokiem 2000 a 2013 szczepienia zapobiegły 15,6 milionom zgonów. W nadchodzącym dziesięcioleciu nowe kampanie na rzecz szczepień mogą jeszcze bardziej obniżyć liczbę zgonów z powodu odry.

Wybuch epidemii w Disneylandzie pokazuje jednak, jak szybko wirus odry potrafi zniweczyć lata wysiłków publicznej opieki zdrowotnej. Do roku 2000 Stany Zjednoczone zredukowały odrę do punktu, w którym nie mogła już krążyć samodzielnie po kraju. Kilka przypadków pojawiało się co roku, importowanych przez ludzi, którzy podróżowali po innych krajach, gdzie odra nadal jest problemem. W ostatnich latach jednak wirus powrócił – pomogła mu rosnąca liczba ludzie niezaszczepionych.

Poziom szczepień przeciwko odrze spada rok po roku. W Arizonie 9 procent dzieci w wieku przedszkolnym nie zostało poddanych szczepieniu. Ludzie, którzy nie szczepią swoich dzieci, na ogół mieszkają blisko siebie, tworząc oazy podatności, w których może szerzyć się odra, bo wirus znajduje jednego gospodarza za drugim. Podatność dotyczy również dzieci zbyt małych lub zbyt chorych na inne choroby, by można je było zaszczepić.

Jest możliwe, że wybuch epidemii w Disneylandzie będzie stanowił punkt zwrotny – zrozumienie, że szczepienie jest kontraktem społecznym jaki zawieramy wzajem ze sobą, żeby nie pozwolić wirusowi zarazić naszych współobywateli. Być może, któregoś dnia wymażemy odrę z powierzchni Ziemi. Będzie to niewątpliwie dobrodziejstwem dla ludzkości. Jest jednak możliwe, że otworzy to drogę nowej chorobie.

A to dlatego, że wirus odry ma kuzynów.

Odra należy do grupy wirusów o nazwie Morbillivirus. Zakażają one szeroki wachlarz zwierząt, od wielorybów do antylop gnu i od pand do naczelnych. Okazuje się, że wirusy z grupy Morbillivirus posługują się tą samo strategią, co odra – przychodząc przez komórki odpornościowe i poprzez komórki nabłonkowe. I są równie zakaźne. Pewne badania sugerują, że odra zaczęła się kilka tysięcy lat temu jako jeden z tych dzikich morbilliwirusów. Według jednej z teorii, kiedy udomowiliśmy bydło, krowi Morbilivirus przeskoczył na ludzi. W miarę zagęszczania się populacji ludzkiej, nowy wirus odry znalazł wygodny, nowy dom.

Naukowcy nie udokumentowali praktycznie żadnych przypadków przeskoczenia tego wirusa od zwierząt do ludzi. Jest to dość zdumiewające, biorąc pod uwagę niesłychaną zaraźliwość morbilliwirusów. Jest możliwe, że nasza odporność na wirusa odry chroni nas także przed innymi morbilliwirusami. Te wirusy zwierzęce mogą czasami wtargnąć do naszego gatunku, ale warunki są tak surowe, że nigdy nie mają czasu na zaadaptowanie się do naszej biologii.

Jeśli tak rzeczywiście jest, to likwidacja wirusa odry może otworzyć nową niszę ekologiczną, w którą może wtargnąć inny zwierzęcy morbilliwirus. Ta możliwość nie znaczy, że powinniśmy przestać walczyć z odrą. Zamiast tego, powinniśmy poszerzyć nasze wysiłki. Powinniśmy lepiej poznać pokrewne wirusy i przygotować się na możliwość, że będą stanowić nowe zagrożenie. Z doświadczeniem z walki i wyeliminowania wirusa odry możemy być gotowi do bitwy z kolejnym mistrzem zarażania.

Więcej informacji o wirusach znajduje się w mojej książce A Planet of Viruses. 

Podziękowania dla Paula Duprex z Boston University za zdjęcia i sprawdzenie faktów.

How the measles virus became a master of contagion

The Loom, 5 lutego 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska