23. Большинство инфицированных людей были укушены комарами, переносчиками вируса лихорадки Западного Нила. Вирусы реплицируются в месте укуса и, вероятно, распространяются на специализированные дендритные клетки, которые обрабатывают чужеродные антигены (в данном случае вирусы). Соответственно, эти вирусные антигены провоцируют врожденный (быстрый) и адаптивный (T-клетки – убийцы и В-клетки – антитела) иммунный ответ. Затем дендритные клетки переносят обработанный вирусный материал и, возможно, сам заразный вирус в лимфоидную систему, оттуда – в кровь, а затем – в другие ткани. Вирусы также могут попадать в кровь прямо из места укуса. Поскольку вирусы лихорадки Западного Нила путешествуют по кровотоку, они также могут передаваться от человека к человеку при переливании крови, от матери к плоду через плаценту и от доноров органов к реципиентам27, 28.
Клиническая картина после инфицирования вирусом лихорадки Западного Нила выглядит так: сначала проходит бессимптомный инкубационный период от 2 до 14 дней, за ним следуют легкие симптомы или их отсутствие у большинства (по крайней мере у 80 %) инфицированных людей. У остальных 20 % дело обстоит иначе. Эта группа испытывает сильные головные боли, боли в спине, мышечные боли, лихорадку и усталость, у половины появляется сыпь. У 2–4 % пациентов обычно развивается тяжелое нейроинвазивное заболевание. В этом случае болезнь, поразившая ЦНС, может проявляться в дезориентации, а также асептическим менингитом, энцефалитом, полиемиелитоподобным заболеванием и тремором. Из всех опрошенных пациентов, переболевших тяжелой формой, половина сообщили о пожизненной инвалидности. По данным исследований на мышах, характер повреждения ЦНС связан с рецепторами дендритных клеток, эти рецепторы распознают молекулярную структуру вируса. Нарушение функций этих рецепторов приводит к повышению проницаемости барьера между кровью и мозгом, способствуя растпространению вируса в нервных клетках29. Эти наблюдения были сделаны на мышах, чей врожднный толл-подобный рецептор 3 был удален генетиками29. Мыши без этого рецептора оказались более устойчивы к летальной инфекции вируса лихорадки Западного Нила и демонстрировали более высокие титры на периферии, а не в мозгу. Для мышей же с нетронутыми толл-подобными рецепторами 3 была характерна более низкая вирусная нагрузка, но при этом они демонстрировали признаки воспаления и повреждения тканей мозга после заражения вирусом. Теория состоит в том, что толл-подобный рецептор 3 опосредованно необходим для продукции определенных молекул цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-альфа, которые обеспечивают повышенную проницаемость барьера, окружающего мозг (гематоэнцефалический барьер или ГЭБ). Повышенная проницаемость же обеспечивает вирусу проход из кровотока в мозг. То есть болезнь, инициированная на периферии после укуса зараженного комара, приводит к ослаблению ГЭБ из-за продуцирования большого количества цитокинов и хемокинов. Затем у мышей с нетронутым толл-подобным рецептором 3 инфекция в мозгу усиливается. Однако мыши с толл-подобным рецептором 3 и без него показали одинаковый уровень летальности при условии введения вируса прямо в мозг, то есть когда вирусу не было нужды проделывать путь по кровотоку и через ГЭБ.
После вспышки 1999 года в Нью-Йорке вирус лихорадки Западного Нила стал причиной крупных эпидемий неврологических заболеваний в Соединенных Штатах в 2002, 2003 и последующих годах. Более 2 % жителей района Куинс в Нью-Йорке (эпицентр вспышки) были заражены. По состоянию на март 2008 года по всей стране было зарегистрировано более 28 000 случаев заражения вирусом лихорадки Западного Нила, более чем у 11 000 из них были неврологические симптомы и более 10 000 умерли4.
Словно канарейки в шахте, служащие индикатором утечки опасного газа, вороны могут предупредить о наличии в регионе лихорадки Западного Нила. Уникальная чувствительность ворон к североамериканскому штамму (или штаммам) вируса лихорадки Западного Нила15,16 и близкие пересечения их среды обитания с человеческой везде, кроме пустынь на юго-западе, делает их очень удобной «лакмусовой бумажкой». Но откуда такая восприимчивость? Теперь мы знаем из работы Браульта и др.30, что замена аминокислоты (треонин заменяется пролином), вызванная мутацией в гене вирусной геликазы NS3, в аминокислотной позиции 249 приводит к положительной селекции мутировавшего вируса, вирулентность которого в организмах восприимчивых птиц увеличивается в разы. Точечная мутация в гене привела к замене одной аминокислоты и позволила отобрать тот штамм вируса лихорадки Западного Нила, который реплицировался с такой бешеной скоростью, что количество вирусных частиц в крови зараженных птиц было в десятки и сотни тысяч раз выше, чем у птиц, инфицированных немутировавшим штаммом. Вирусная нагрузка увеличивается при этом в крови не только у ворон, но и у других восприимчивых к вирусу птиц, что повышает вероятность заражения комара, решившего укусить такую особь. Соответственно, это максимизирует и вероятность заражения человека.
Появление вируса лихорадки Западного Нила в Северной Америке напрямую коррелирует с крупномасштабным сокращением популяции птиц на материке31. Используя данные 26 лет наблюдений за гнездовьями для определения влияния вируса на птиц-переносчиков в Северной Америке, Смитсоновский Центр перелетных птиц и Национальный зоологический парк в Вашингтоне, округ Колумбия, выяснили, что после вспышки болезни в Нью-Йорке в 1999 году в стране произошло сокращение популяции ворон на 45 % (или даже больше). Вместе с воронами пострадали и другие чрезвычайно восприимчивые виды птиц: странствующий дрозд, домовый крапивник, гаичка, восточная сиалия и голубая сойка. Популяции же устойчивых к вирусу птиц – плачущей горлицы, пушистого дятла, многоголосого пересмешника, лесного дрозда, балтиморской иволги, красноглазого тауи и каролинского поползня – не потеряли в числе. Ряды птиц с умеренной или средней восприимчивостью к вирусу лихорадки Западного Нила – обыкновенный гракл, красный кардинал, певчая овсянка – хотя и поредели, но не кардинально. То есть недавнее перераспределение популяции птиц вызвано не изменениями окружающей среды, землепользования или климата – эти факторы были приняты во внимание при расчетах. Именно эпидемия лихорадки Западного Нила и ничто другое привело к радикальным переменам в видовом распределении птиц, наиболее тесно связанных с городскими и пригородными человеческими сообществами, где процветает вирусный цикл комар-птица/комар-человек.
Как вирус лихорадки Западного Нила впервые попал в Нью-Йорк и начал свое распространение по Северной Америке, Мексике, Центральной и Южной Америке и Карибскому региону, остается неизвестным. Мы знаем только, что самые ранние вспышки энцефалита, вызванного этим вирусом, располагались вокруг двух международных аэропортов в Куинсе. Это убедительно свидетельствует о том, что вирус прибыл по воздуху: либо с импортированной инфицированной птицей (птицами), либо с комаром, либо с человеком в инкубационном периоде5. Любая из этих трех возможностей может начать цикл птица-комар, который и поддерживает вирус лихорадки Западного Нила, хотя сценарий передачи от человека менее вероятен из-за более низких титров вируса по сравнению с птицами. Мы знаем, что с 13 по 23 сентября 1999 года серологический анализ образцов, полученных от 430 птиц 18 различных видов в Куинсе и соседних районах, показал, что 33 % особей являются носителями вируса лихорадки Западного Нила. Подопытными были вороны, домашние гуси и куры, домовые воробьи, канадские казарки и сизые голуби. Похожие исследования домашних млекопитающих показали, что 2 из 73 лошадей, 10 из 189 собак обладают нейтрализующими антителами к вирусу лихорадки Западного Нила, но ни одна из 12 кошек – нет. Результаты этих исследований позволяют предположить, что домашние млекопитающие, лошади и собаки также могут быть резервуарами вируса32. Но наблюдения за мертвыми и умирающими птицами были известны за три или более месяца до первых случаев заражения людей. Поэтому резонно предположить, что все началось с цикла комар-птица, затем вирус распространился на достаточно большое количество особей, а потом уже заразил первого человека. Некоторые верят5,33, что вирус лихорадки Западного Нила был завезен на материк биотеррористами, но никакого подтверждения этому до сих пор нет. Геномная последовательность нью-йоркского штамма вируса лихорадки Западного Нила больше всего напоминает таковую из штамма, выделенного у гуся в Израиле и присутствующего в других регионах Ближнего Востока5,9,10,34,35. Однако недавние исследования показывают, что близкородственные штаммы вируса лихорадки Западного Нила также присутствуют в Румынии, что делает гипотезу происхождения вируса с Ближнего Восток несколько более уязвимой. Укрепившись в популяции перелетных птиц, вирус лихорадки Западного Нила распространился по всей Северной Америке, Мексике, Центральной и Южной Америке и Карибскому региону, когда птицы достигли пунктов назначения, где комары-переносчики и контакты с людьми способствовали дельнейшему распространению болезни.
События и уроки вспышки этой новой заразы в Северной Америке вскоре обнажили острую необходимость быстрого обмена информацией среди экспертов различных областей здравоохранения, эпидемиологов, инфекционистов, биомедиков, специалистов по птицам и другим переносчикам, а также по контролю заболеваемости. Все эти специалисты на местном, федеральном и государственном уровнях должны сотрудничать между собой и с учеными-одиночками. История этой эпидемии записана в отчете «Ожидайте неожиданного: лихорадка Западного Нила как тревожный звоночек для нации», предоставленном Комитету Сената США 24 июля 2000 года:
24 сентября CDC опубликовало официальное заявление о том, что вирус, похожий на вирус лихорадки Западного Нила, стал причиной гибели нескольких птиц. CDC также объявило, что проведет дополнительные лабораторные тесты, чтобы определить, могли ли люди, у которых был диагностирован энцефалит Сент-Луис, или те, у кого были симптомы энцефалита, но чьи болезни не были подтверждены как энцефалит Сент-Луис, на самом деле быть инфицированными чем-то, похожим на вирус лихорадки Западного Нила. 27 сентября CDC официально переклассифицировало вспышку энцефалита Сент-Луис во вспышку болезни, подобной лихорадке Западного Нила. Этот процесс переклассификации заболевания людей был таким же чрезмерно долгим, как и диагностика птиц.