Niektóre wirusy wolą komary od ludzi, ale ludzie i tak chorują − wirusolog i entomolog wyjaśniają dlaczego

Źródlo: https://www.pexels.com/pl-pl/zdjecie/makro-zdjecie-brazowego-komara-
1685610/ ; autor: Egor Kamelev, 17 lipca 2018 roku

Z drugiej strony, organizm człowieka zapewnia wirusom środowisko niczym spa – ciepłe i stabilne,
optymalne do replikacji. Zachowania ludzkie, takie jak bliski kontakt ze zwierzętami
i częste podróże, również zwiększają prawdopodobieństwo zakażenia.
Z perspektywy wirusów przenoszonych przez owady, czyli arbowirusów,
dokonanie ewolucyjnego skoku z owadów na ludzi to nie lada wyzwanie. Wirusy nie
rozmnażają się dobrze w organizmie człowieka, co oznacza, że przenoszenie przez
komary jest często bardzo trudne.
Można by pomyśleć, że arbowirusy nieustannie ewoluują w sposób
umożliwiający im infekowanie większej liczby gatunków. Ale czy rzeczywiście tak jest?
Jesteśmy wirusologiem i entomologiem, którzy badają choroby przenoszone
przez owady i wirusy oraz sposób, w jaki układy odpornościowe ludzi i owadów
reagują na atakujące patogeny. Nasza praca dostarcza wglądu w skomplikowaną
podróż arbowirusa, gdy krąży on między owadzimi a kręgowymi gospodarzami.
Jako przykład weźmy togawirusa, przenoszonego przez komary arbowirusa
wywołującego wschodnie końskie zapalenie mózgu (EEE). Ta rzadka, ale poważna
choroba może powodować potencjalnie śmiertelne schorzenia neurologiczne u ludzi
i koni. Choć EEE występuje głównie na wschodzie Stanów Zjednoczonych,
w ostatnich latach odnotowano przypadki także w bardziej północnych regionach,
w stanach takich jak Michigan, Massachusetts i Nowy Jork.
Od zwierząt do komarów
Wnętrze ciała samicy komara – w szczególności jej jelita i gruczoły
ślinowe – tworzy idealne środowisko dla rozwoju wirusa.
Gdy komar gryzie zakażonego nieludzkiego żywiciela, np. chorego ptaka, wirus wraz
ze świeżo połkniętą krwią trafia do jelita środkowego komara – odpowiednika
ludzkiego żołądka i jelit, gdzie pokarm jest magazynowany i trawiony. Wirus szybko
infekuje komórki jelita środkowego, aby uniknąć nieprzyjaznego środowiska
trawiennego, i po cichu replikuje się, nie aktywując ścieżek odpornościowych
komara.
W ciągu kilku dni wirus zostaje uwolniony przez uszkodzone komórki jelita
środkowego i przemieszcza się do gruczołów ślinowych komara, gdzie przygotowuje
się do transmisji. Teraz, za każdym razem, gdy komar się pożywia, będzie
wstrzykiwać nasyconą wirusem ślinę do swojego nowego żywiciela, kontynuując cykl
zakażenia.

Wirusowi łatwo jest uniknąć wykrycia przez stosunkowo prymitywny układ
odpornościowy komara. W porównaniu z ludźmi, układ odpornościowy komara może
przeprowadzać tylko ogólne i mniej skuteczne ataki na patogeny. To oznacza, że
arbowirus zazwyczaj jest w stanie utrzymać uporczywą, dożywotnią, niemal
symbiotyczną infekcję, nie wyrządzając przy tym szkody komarowi – idealna
sytuacja do rozprzestrzeniania się wirusa.
Komary ewoluowały przez miliony lat, aby stać się odporne na infekcje
arbowirusowe. Ta relacja pozwoliła komarom utrzymywać populacje wirusów bez
konieczności uruchamiania kosztownych energetycznie odpowiedzi
immunologicznych. Jednak nie oznacza to, że komary są jedynie biernymi
nosicielami wirusów. Arbowirusy mogą wpływać na zachowanie lub reprodukcję
zakażonych komarów.
Przykładowo, wirusy mogą manipulować komarami na dwa sposoby:
zwiększając częstotliwość ich żerowania oraz zwiększając ich przyciąganie
do zakażonych żywicieli. Jednak takie zachowanie naraża komara na większe
ryzyko śmierci, ponieważ zirytowani żywiciele mogą go zauważyć i zabić. Arbowirusy
mogą także wpływać na reprodukcję komarów, czasami zmniejszając liczbę jaj
produkowanych przez samicę i wydłużając czas ich dojrzewania. W niektórych
przypadkach wirusy mogą nawet sterylizować samice komarów.
Arbowirusy doskonale wykorzystują komary zarówno jako środek transportu,
jak i miejsce rozmnażania. Rozprzestrzeniając się i namnażając, nie wyrządzając
przy tym poważnych szkód swoim owadzim gospodarzom, wirusy te zapewniają
sobie przetrwanie i ciągłą transmisję.
Od komarów do ludzi
Wirus musi pokonać kilka barier, aby skutecznie skolonizować organizm
człowieka. Pierwszym krokiem do skutecznej transmisji choroby – czyli ostatecznego
celu wirusa – jest może najprostszy etap: wirus EEE infekuje ludzi, gdy zarażona
samica komara ma niezaspokojony apetyt na ciepłą krew. Od momentu, gdy wirus
zostaje zdeponowany pod skórą poprzez zakażoną ślinę komara, rozpoczyna się
ciężka walka.
Pierwszą przeszkodą dla wirusa jest przystosowanie się do znacznie wyższej
temperatury niż otoczenie – temperatury ludzkiego ciała wynoszącej około 37 stopni
Celsjusza lub więcej.
Następnie wirus musi uniknąć natychmiastowych mechanizmów obronnych
gospodarza, w tym barier fizycznych, takich jak warstwy skóry i błony śluzowe, a
także komórek odpornościowych, które wykrywają i atakują patogeny. Po dostaniu
się do krwiobiegu wirus napotyka adaptacyjny układ odpornościowy człowieka, który
potrafi precyzyjnie atakować konkretne składniki wirusa, działając jak biologiczny
snajper.

Gdy wirus EEE dociera do ośrodkowego układu nerwowego – mózgu i
rdzenia kręgowego – układ odpornościowy może przesadnie zareagować na infekcję
i nieumyślnie wywołać stan zapalny, uszkadzając komórki nerwowe. Może to
prowadzić do poważnych, długoterminowych skutków, takich jak upośledzenie
funkcji poznawczych.
Aby przetrwać w tym wrogim środowisku, wirus stosuje różne strategie
przetrwania. Jedną z nich jest tworzenie nowych mutacji na swojej powierzchni
i zmienianie kształtu, aby uniknąć wykrycia przez układ odpornościowy. Inną
strategią jest przejmowanie ludzkich komórek do replikacji – wykorzystywanie ich do
syntezy nowych składników wirusa i modyfikowanie mechanizmów podziału
komórkowego.
Od człowieka do człowieka?
Podobnie jak wiele innych arbowirusów, wirus EEE nie może być przenoszony
z człowieka na człowieka, co skutecznie ogranicza jego rozprzestrzenianie się
w populacjach ludzkich. Ciało człowieka utrzymuje wirusa w izolacji. W rezultacie,
gdy wirus EEE infekuje ludzi poprzez ugryzienie zakażonego komara, jest to ślepy
zaułek, ponieważ wirus nie może uciec z organizmu człowieka ani zarazić kolejnego
komara. Zatem co zyskuje wirus, infekując ludzi? Najprawdopodobniej nic.
Wirus przenoszony przez komary, taki jak togawirus powodujący EEE,
preferuje swój ustalony cykl transmisji między komarami a ptakami. Zakażenia ludzi
występują tylko wtedy, gdy komar odbiega od swojego typowego menu, jakim są ptaki.
EEE rozprzestrzenia się łatwiej między komarami a ptakami niż wśród ludzi, co pomaga wyjaśnić, dlaczego infekcje u ludzi nie zdarzają się zbyt często. Na szczęście ludzkie ciało po prostu nie jest obecnie preferowanym środowiskiem dla tego wirusa.