Mokslas ir IT

2020.02.06 20:13

Mikrobiologė: dėl šiltesnio klimato ligų protrūkių daugės, virusai – tobuliausia gyvybės forma

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2020.02.06 20:13

Dar vienas įprastas sausio rytas – su kolegomis susitinkate rytiniame susirinkime. Už lango pliusinė temperatūra, žiema net nekvepia, tačiau pusės kolegų nėra darbe, nes jie susirgo. O ir dalis kitų jaučiasi ne ką geriau. „Apči“ – iš kairės. „Apči“ – iš dešinės. Organizmas iš visų jėgų bando atsikratyti į vidų patekusių patogenų.

Ar šiltesnę žiemą daugiau žmonių suserga, o šylantis klimatas sukels dar ne vieną pavojingos infekcijos protrūkį? Kodėl aukštesnė aplinkos temperatūra silpnina mūsų organizmo savigynos galimybes? Ar po tirpstančiu ledu esantys tūkstančių metų senumo virusai gali kelti pavojų? Galiausiai – galbūt šiuo metu žmogus ir pats yra pavojingiausia infekcija, kenkianti planetai, ir ji turi imtis atsakomųjų veiksmų?

Apie visa tai kalbamės su Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro mokslininke, mikrobiologe dr. Egle Lastauskiene.

– Pradėsiu nuo vaikiško klausimo. Žmonės mikrobais vadina beveik viską – bakterijas, virusus, grybelius. Kaip paaiškintumėte penktokui, kuo bakterija skiriasi nuo viruso?

– Pradėkime nuo to, kad bakterijos yra ląstelės. Tai yra normali ląstelinė struktūra. Virusas nėra ląstelė. Jis dauginasi tik kitoje ląstelėje, jam reikia ląstelės šeimininkės. Už ląstelės ribų jis niekaip nerodo jokio biocheminio aktyvumo. Jam pasidauginti yra būtinas šeimininkas.

Populiariai kalbant, virusas yra „Lego“ kaladėlių pasaulis.

Jis sudarytas iš daugybės kaladėlių, turi tam tikrą struktūrą. Virusų ir jų struktūrų gali būti pačių įvairiausių. Visos jos atrodo labai sudėtingos, bet tai nėra ląstelės. Tai pagrindinis dalykas, kuris skiria bakterijas ir virusus. Todėl jeigu mes naudosime medžiagas, kurios stabdo ląstelės dauginimąsi, tai niekaip nepavyks sustabdyti viruso, nes tai nėra ląstelinė struktūra. Vadinasi, antibiotikais virusinių ligų negydome.

– Teigiama, kad kurdami vakciną nuo naujojo koronaviruso mokslininkai daugiausia dėmesio skiria viruso baltymų „spygliukams“. Kodėl?

– Kiekvienam virusui, kad patektų į ląstelės vidų, reikia atpažinti tam tikrą struktūrą. Jeigu mes turime šikšnosparnio virusą, jis infekuos tik šikšnosparnio ląsteles, nes tos ląstelės yra padengtos specifiniais receptoriais, kuriuos ir atpažįsta tas virusas, ir per juos prisijungia prie šeimininko ląstelės.

Tam, kad patektum į vidų, pirmiausia reikia prisikabinti prie šeimininko. Jeigu mes kalbame apie žmogų, tai visas mūsų čiaudėjimas ir kosėjimas stengiasi išmesti iš mūsų organizmo tiek virusus, tiek bakterijas, tiek visus kitus svetimkūnius.

Virusui yra labai svarbu atpažinti, ir ta dalis, kuria jis atpažįsta ląstelę šeimininkę, dažniausiai yra labai specifinė, ir būtent prieš ją galima nukreipti specifinę vakciną nuo konkretaus viruso.

Tų variantų yra labai įvairių, bet šiuo atveju taikomasi į tuos „spygliukus“, nes ten rastas tas specifiškumas. Manoma, kad taip galima apsisaugoti, kad tai sužadins imunitetą. Nes tai, ką atpažįsta mūsų imuninė sistema, irgi yra specifinės dalys. Dėl to ir bandoma taikytis į tas mažas molekules, tačiau kartais gali būti ir DNR, ir RNR, tai priklauso nuo viruso struktūros.

– Dėl šylančio klimato panašių protrūkių daugės?

– Greičiausiai, kad jų daugės. Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) įspėja, kad tokių ligų turėtų daugėti. Jos bus susijusios tiek su bakterijomis, tiek su virusais, tiek su grybeliais, tiek su pirmuonių plitimu.

Pirma, manoma, kad didėja vektorių aktyvumas. Vektoriumi laikomas tas padaras, kuris perneša virusą. Tai gali būti blusos, šunys, įvairiausi vabzdžiai ir t. t. Kiekvienai infekcijai yra specifinis vektorius. Žinoma, gali plisti ir iš žmogaus žmogui, plitimo kelių gali būti įvairių.

Jau įrodyta, kad, pavyzdžiui, vabzdžiai aukštesnėje temperatūroje yra daug aktyvesni. Jie gali sėkmingiau dėti kiaušinėlius, juk po šiltos žiemos Lietuvoje padaugėja uodų. Vektorių aktyvumas ir skaičiaus padidėjimas jau gali lemti, kad liga lengviau išplis.

Antra, atsiranda mokslinių publikacijų, ypač apie grybelius. Teigiama, kad grybeliui yra itin svarbus termobarjeras. Grybelinė infekcija dažniausiai yra paviršinė. Tai nagai, oda. Tik kai kurie grybeliai yra prisitaikę gyventi aukštesnėje temperatūroje. Įprastai grybai gyvena žemesnėje temperatūroje, todėl net ir tie patogeniniai sugeba užkrėsti tik žmogaus paviršių.

Kai klimatas šiltėja, jie pradeda adaptuotis prie aplinkos, pasikeičia jų genų rinkinys, atsiranda įvairiausių mutacijų. Evoliucija pastumiama ta linkme, kad jie adaptuotųsi. Šaltamiegiai grybeliai gali išnykti visai, juos išstums tie, kurie yra prisitaikę prie šiltesnės aplinkos. Tada patekimo į kūną barjeras gali nustoti egzistuoti. Jei aplinkoje vyraus 38 laipsnių temperatūra, tai patekti į žmogaus kūną nebus problema.

– Jei patogenai bus pripratę prie aukštesnės temperatūros, mūsų imuninė sistema, pakeldama kūno temperatūrą, nesugebės jų įveikti?

– Taip. Temperatūros kilimo gali neužtekti ir tam tikra prasme galime išsikepti patys save. Jei temperatūra pakils iki 42 laipsnių, tai jau toks pakilimas gali sukelti negrįžtamų pokyčių mūsų organizme. Mes ją keliame, kad apsisaugotume nuo tam tikros bakterijos, bet jei ji jau sėkmingai gyvena tokios temperatūros aplinkoje, mes nuo jos neapsisaugosime.

Tikimės, kad padės antibiotikai, bet atsparumas jiems nuolatos plinta.

Gali būti, kad greitai nebeturėsime, kuo kovoti su infekcijomis.

– Šiltesnes žiemas galima sieti su padidėjusiu sergančių žmonių skaičiumi?

– Taip. Turime pereinamuosius laikotarpius, kai yra drėgna ir dar vėsu. Minus 10 ar minus 20 laipsnių siekianti temperatūra labai sėkmingai užkonservuoja tuos patogenus ir neleidžia jiems taip lengvai plisti.

Iš dalies didėjantis susirgimų skaičius siejamas su klimato kaita, bet tai taip pat siejama su patogenų pokyčiais, gebėjimu plisti. Faktorių yra labai daug. Daug jų lemia epidemijų smarkumą, bet normalaus atšilimo ir atšalimo periodo neturėjimas nėra geras reiškinys.

Kas tokio ypatingo šiemet, kad tiek daug infekcijų, atsakyti sunku. Tarsi pasaulis bando parodyti, kad mes esame ta didžiausia infekcija, kuri jam labiausiai kenkia. Išplito triušių populiacija, atsirado triušių maras, jis nušlavė pusę jų ir sumažino jų skaičių.

Filosofiškai mąstant, planeta galbūt stengiasi atsikratyti pavojingiausios infekcijos – mūsų.

– Tirpstantis ledynų ledas leidžia į aplinką pasklisti dar mums nežinomiems virusams, kurie ten buvo užšalę dešimtis tūkstančių metų. Ar jie gali kelti pavojų?

– Čia yra mistika. Mes nežinome, kas ten gali atitirpti. Visi tikisi, kad tie virusai jau neatsigaus, nes galbūt jau nėra to šeimininko. Gal tai buvo augalo virusas. Bet ruošiamasi tam, kad ateis visiškai nežinomos infekcijos. Tą prognozuoti itin sunku, bet išlieka tikimybė, kad, ištirpus ledynams, mus gali pasiekti kažkas labai baisaus.

– Kiek šiuo metu mokslininkai žino apie mikropasaulį? Astronomai tarsi teigia, kad jiems pavyko pažinti 4 proc. visatos...

– Bijočiau kalbėti apie 4 proc. Bakterijos jau tiriamos gana seniai, tačiau pelėsinių grybų pasaulis yra tokia ledkalnio viršūnėlė. Skaičiuojama, kad geriausiai išnagrinėtas grybas turi 11 tūkst. genų, o mes žinome tik apie 800.

Virusų pasaulis net man, kaip mikrobiologei, yra absoliučiai mistinis pasaulis. Mutacijos kaupiasi taip greitai. Matome, kaip greitai mutuodavo gripo virusas. Ta kaita vyksta nuolatos. Po metų viskas bus pasikeitę. Koronavirusas taip pat gali mutuoti ir niekados nežinai, kaip jis pasikeis.

– Kokia mikrobiologijos mįslė jums neduoda ramybės labiausiai?

– Aš dirbu su mielėmis ir pelėsiniais grybais. Jie kolonizuoja žmogaus odą. Man įdomūs patys mechanizmai, kolonizacijos principai. Taip pat labai svarbu atrasti priešgrybelinių vaistų alternatyvų. Tokie vaistai turi labai baisų šalutinį poveikį: nuo alerginių reakcijų iki kepenų pažeidimų.

Mielės yra eukariotiniai organizmai kaip ir mes, tik yra vienas skirtumas – jos turi ląstelės sienelę, o mes ne. Jei bandome mielę sustabdyti, kenkiame ir sau. Ieškome būdų, kaip stabdyti mielių plitimą. Tos medžiagos dažnai ateina iš gamtos, nes mes galime izoliuoti bakterijas ir taip stabdyti mieliagrybių augimą. Populiarėjant mikrobiotos temai, labai svarbu nenužudyti gerųjų bakterijų. Mielėms labai svarbi konkurencija. Jei gerosios bakterijos bus savo vietose, mielės negalės užimti jų vietos.

– Su žarnyno bakterijų įvairove siejama daugybė dalykų. Imuninės sistemos veikla, smegenų veikla, mūsų psichinė savijauta... Kaip vertinate tokią keistą mintį, kad mes esame patogiausia terpė tiems visiems mažiems organizmams gyventi, daugintis ir galbūt net mus valdyti?

– Taip, mes esame labai patogi terpė. Patogus objektas, kuriame labai gera gyventi. Patekę į mūsų kūną, jie garantuojasi apsaugą, nes niekas taip lengvai jų jau nenukonkuruos. Nebaisios klimato permainos, be to, suteikiame visas reikiamas maisto medžiagas.

Kartais savo studentams sakau, kad esame didelės lėlės, kurias valdo bakterijos.

Bet kaip čia viskas yra, kol kas iki galo neaišku. Tie santykiai evoliucijos metu susiformavo, mano nuomone, abiem pusėms naudingi. Mes suteikiame bakterijoms maisto ir apsaugą, bet jos taip pat mus saugo nuo pavojingų išorės patogenų.

Įrodyta, kad bakterijos epigenetiniame lygmenyje sugeba reguliuoti šeimininką taip, kad jis taptų atsparesnis infekcijoms. Mūsų žarnyno bakterijos keičia paties žarnyno ląstelių veiklą, kad jos taptų mažiau pralaidžios ir atsparios infekcijoms.

Bet vėlgi nereikia įsivaizduoti, kad gavus probiotiko ir toliau valgant šokoladą, kuris tam žmogui kenkia, viskas stebuklingai susitvarkys. Nepadės probiotikas, reikia keisti gyvenseną, kad jis įsitvirtintų organizme.

Manau, kad bakterija nejaučia mūsų nuotaikos, bet jaučia organizme prasidėjusį uždegimą. Ji gali vykdyti tam tikrų medžiagų sintezę. Pavojinga bakterija, patekusi į žarnyną, sutelkia mūsų imuninę sistemą. Įrodyta, kad gerosios bakterijos sugeba signalizuoti organizmui, kad atėjo pavojingas patogenas ir reikia pritraukti daugiau imuninių ląstelių į tą vietą.

Be to, mes labai daug nežinome apie elektrinius signalus. Galbūt šitoje vietoje vyksta labai svarbi komunikacija tarp bakterijų ir mūsų organizmo. Kad bakterija taip komunikuoja su bakterija, jau atsiranda įrodymų.

– Koks svarbiausias mikrobiologų atradimas?

– Bakterijų atradimas, kai sužinojome, kad toks pasaulis egzistuoja. Antras dalykas – išmokti kovoti, tvarkytis su infekcijomis. Antibiotikų atradimas padėjo išgelbėti daugybę gyvybių.

– Atsparumas antibiotikams tik didės?

– Taip. Jis auga kiekvieną dieną. Pačios baisiausios infekcijos yra hospitalinės – tos, kurios atsiranda ligoninėje, kur yra daug antibiotikų. Jos labai lengvai dalijasi atsparumu. Atsparumas dažniausiai plinta per plazmides, tai papildoma DNR molekulė. Net žuvusi bakterija į aplinką gali paleisti plazmidžių, kurias perims kitos bakterijos.

– Išmatų panacėja, išmatų transplantacija. Kaip vertinate tai?

– Žmonių tyrimai dar yra embriono stadijoje. Kad tai iš karto padeda, sutinku, bet vėlgi turime galvoti apie gyvenimo būdo pokyčius. Jei nutukimo atveju persodina išmatas ir svoris krenta, bet žmogus nepakeičia mitybos, galiausiai atsistatys pirminė mikroflora ir jis nutuks.

Tai gali būti naudinga sunkių diarėjų atveju, kai žmogus negali nieko gerti, valgyti, yra būtina grąžinti tuos mikroorganizmus. Tokiais atvejais tai yra labai efektyvus gydymas.

– Vaikams sterili aplinka gali pakenkti?

– Taip. Ir netgi labai. Galiu atsakingai pasakyti, kad sterilioje aplinkoje vaikų negalima laikyti.

Vaikai turi voliotis purve, jie turi pavalgyti žemių.

Imunitetas susiformuos tik per tiesioginį kontaktą su tam tikra bakterija. Jei vaikas augs sterilioje aplinkoje, pirmas infekcijos atvejis gali kainuoti gyvybę. Pats blogiausias dalykas, ką gali daryti tėvai, – valyti, sterilinti aplinką. Tai mirtinai pavojinga. Imuninė sistema be bakterijų ir virusų nesiformuoja.

– Ko dar jūsų paklaustų protingas mikrobiologas?

– Apie astrobiologiją. Kaip yra kitose planetose? Aš visada sakau, kad mes nežinome, kaip ta gyvybė turi atrodyti. Galvojame apie kažką naujo, remdamiesi senu gyvybės supratimu. Galbūt kitur yra gyvybė, kurios pagrindas nėra anglis. Galbūt yra dujinė gyvybė.

Yra ta teorija, kad gyvybė į Žemę atkeliavo su meteoritais. Garsios laboratorijos bando tokią situaciją modeliuoti, sukurti tam tikrą aplinką ir pažiūrėti, ar mikroorganizmai gali atlaikyti spinduliuotę, šaltį, karštį, kitas kosmoso sąlygas. Modeliavimai atliekami, kaip bus, pamatysime ateityje.