Chrípka – minulosť a prítomnosť

Tak ako všetky živé organizmy na našej planéte, aj vírusy majú svoju minulosť. Prekonali a prekonávajú evolučný vývoj, niektoré sa strácajú a objavujú sa nové. Ich minulosť najviac vnímame cez rôzne epidémie a pandémie, ktoré postihovali a stále postihujú živočíšnu i rastlinnú populáciu. Narastajúce poznatky o štruktúre vírusov a ich molekulárnej biológii ľudstvu poskytujú čoraz účinnejšie spôsoby potláčania epidémií a pandémií, ale na druhej strane, predovšetkým v dôsledku ľudskej činnosti a zásahov do životného prostredia, vznikajú možnosti na objavovanie sa nových vírusov.

Čo je vírus?

Vírusy sú infekčné agensy, ktoré sú schopné rozmnožovať sa len v živej bunke. Mimo živej bunky existujú ako „neživé“ zhluky makromolekúl. Obsahujú, na rozdiel od všetkých živých organizmov, len jeden druh nukleovej kyseliny: dezoxyribonukleovú kyselinu (DNA), alebo ribonukleovú kyselinu (RNA), ktoré tvoria ich genóm. Jedine retrovírusy, ktoré spôsobujú pri niektorých živočíchoch nádorové ochorenia a napr. aids u ľudí, majú dve rovnaké nukleové kyseliny, oboje sú identické RNA. Okrem toho vírusy obsahujú bielkoviny, lipidy a cukry. Bielkoviny tvoria obaly nukleovej kyseliny, ktoré tým chránia vírusový genóm. Mimo živej bunky vydržia len veľmi krátku dobu, hynú. Z prírodovedného hľadiska ich klasifikujeme podobne ako iné živé organizmy. Tvoria rady, čeľade, podčeľade, rody a druhy. Základné delenie vírusov je podľa obsahu nukleovej kyseliny: DNA a RNA vírusy.

Vírusy chrípky

Vírusy chrípky patria do neveľkej čeľade ortomyxovírusov. Názov čeľade pochádza z gréckeho orthos (rovný, priamy) a myxa (hlien), názov chrípky influenza pochádza z latinského influentia (epidemický). Druhy zaradené do tejto čeľade obsahujú jednovláknovú segmentovanú RNA s negatívnou polaritou.

Čeľad Orthomyxoviridae sa skladá z troch rodov, zastúpených medicínsky významnými druhmi vírusov chrípky A, B a C rodu Orthomyxovirus. Vírusy rodu Thogoto a niektoré novšie objavené vírusy rodu Isavirus zaradené do tejto čeľade nemajú medicínsky význam. Napr. Thogoto má len dvoch zástupcov, vírusy Dhori a Thogoto, ktoré boli izolované z kliešťov a Isavirus spôsobuje infekčnú anémiu lososov (tabulka na tejto strane).

Influenza A virus infikuje predovšetkým ľudí, vtáky, prasatá a kone, resp. iné živočíšne druhy.

Influenza B virus infikuje hlavne ľudí, ale tieto vírusy boli izolované aj z tuleňov.

Influenza C virus infikuje predovšetkým malé deti, spôsobuje však len ľahké respiračné ochorenie, tiež môže infikovať aj prasatá a psy.

Svojou štruktúrou patria vírusy chrípky medzi obalené vírusy. Obal, ktorý chráni vo vnútri uložený nukleoproteín s helickou štruktúrou, získavajú z hostiteľskej bunky pučaním na jej povrchovej plazmatickej membráne. Častice vírusov chrípky sú pleomorfné s priemerom 100–300 nm. Vo vírusovej membráne sú uložené povrchové výbežky – transmembránové glykoproteíny – hemaglutinín a neuraminidáza (HA, NA). HA a NA sú glykoproteíny zložené z troch, resp. štyroch identických polypeptidových reťazcov a majú štruktúru homotriméru a homotetraméru. HA je zodpovedný za prichytenie a preniknutie vírusu do bunky a NA za uvoľnenie zrelej vírusovej častice z bunky. Pod vírusovou membránou je membránový proteín (M1) a v obalovej membráne sa ešte nachádza M2 proteín, ktorý má funkciu iónového kanála. Vnútri vírusovej častice je uložený aj polymerázový komplex, ktorý tvoria štyri proteíny – PB1, PB1-F2, PB2 a PA, zodpovedné za replikáciu vírusovej nukleovej kyseliny a za transkripciu.

Vírusy chrípky A majú genóm zložený z ôsmich segmentov RNA, ktoré kódujú 11 proteínov, 9 proteínov je štruktúrnych, tvoriacich vírusovú časticu, 2 proteíny, NS1 a NS2 sú neštruktúrne, ostávajú po replikácii vírusu v hostiteľskej bunke. NS1 má úlohu blokovať tvorbu interferónu a zabezpečiť vírusu chrípky šírenie v organizme, NS2 má úlohu jadrového exportného proteínu (obr. 1).

Prečo sú vírusy chrípky výnimočné?

Zvláštnosťou vírusov chrípky je skutočnosť, že vírusový genóm (RNA) je segmentovaný. To znamená, že každý gén pre určitý proteín je vo vírusovej častici samostatný.

Čo taký segmentovaný genóm znamená? Umožňuje obrovskú variabilitu chrípkových vírusov. Pri zmiešanej infekcii vírusmi chrípky rôzneho živočíšneho pôvodu – ľudskými, prasacími, konskými, vtáčími – môžu vznikať vírusové častice, ktoré majú segmenty RNA kódujúce vírusové proteíny rôzne.

Ako vznikla prasacia chrípka A/H1N1 v roku 2009?

V roku 2009 sa objavil vírus chrípky ľudí s unikátnou kombináciou génových segmentov, ktorá sa predtým neobjavila ani pri prasacích, ani ľudských vírusoch chrípky. Dva génové segmenty pôvodne zistené pri vtáčích vírusoch chrípky sa dostali do eurázijskej populácie prasiat. Tri génové segmenty tohto vírusu patria klasickej prasacej línii vírusov. Dva génové segmenty pochádzajú z prasiat po trojitej výmene segmentov a jeden génový segment pochádza z vtákov a cez človeka sa usadil v prasatách. Tak vznikol vírus prasacej chrípky A/H1N1, ktorý je odlišný od pandemického vírusu z roku 1918 a pandemického vírusu z rokov 1977–1978, ktoré majú tiež označenie A/H1N1, ale inú skladbu a pôvod segmentov vírusovej RNA (obr. 2).

Tomuto javu hovoríme nepravá genetická rekombinácia (reassortment) medzi ľudskými a zvieracími či vtáčími chrípkovými vírusmi – antigénový posun alebo výmena (antigenic shift).

Dnes vieme, že evolučne boli všetky vírusy chrípky pôvodne vtáčie vírusy. Ich rezervoárom sú vodné vtáky, ktoré neochorejú, ale vírus rozmnožia a prenášajú. Postupne sa tieto pôvodne len vtáčie vírusy chrípky adaptovali na iné živočíšne druhy vrátane človeka.

Najdôležitejšími proteínmi vírusu chrípky sú dva povrchové glykoproteíny – hemaglutinín a neuraminidáza. Tieto dva proteíny boli v priebehu evolúcie najväčšmi premenlivé. Poznáme 16 typov hemaglutinínov a 9 rôznych neuraminidáz. Ľudské vírusy chrípky majú len tri typy hemaglutinínu – H1, H2 a H3, ostatné patria iným živočíšnym druhom.

Ďalšou zvláštnosťou vírusov chrípky je fakt, že sa zároveň vyznačujú vysokou antigénovou premenlivosťou. Spomínané povrchové glykoproteíny, HA a NA, podliehajú graduálnym antigénovým odchýlkam (antigénový drift), ktoré sú následkom hromadiacich sa bodových mutácií. Selekcia izolátov s antigénovými odchýlkami je výsledkom selekčného tlaku protilátok po prekonaní chrípkovej infekcie alebo očkovaní. Navodí sa čiastočná odolnosť proti kmeňom, ktoré v ľudskej populácii kolovali dávnejšie. Predstavuje to profylaktický problém, najmä pri príprave vhodnej očkovacej látky.

Je chrípkové ochorenie nebezpečné?

Chrípka sa vo všeobecnosti považuje za ľahké ochorenie, ktoré trvá asi týždeň. Nie je to v skutočnosti celkom pravda. Chrípkové ochorenia môžu byť veľmi vážne, dokazuje to aj skutočnosť, že na „bežnú“ chrípku vo svete ročne zomiera takmer milión ľudí.

Vírus chrípky po vstupe do organizmu, čo sa deje obyčajne dýchacími cestami, sa množí nielen v bunkách horných a dolných dýchacích ciest, ale aj v ďalších orgánoch. Svedčí o tom pocit bolesti celého tela a celková slabosť. Nebezpečná je infekcia buniek srdcového svalu, infekcia môže preniknúť aj do mozgu a nebezpečná je pre tehotné ženy, hlavne v prvom trimestri tehotenstva, pretože nespôsobí vážne zdravotné problémy len im, ale môže poškodiť aj vyvíjajúci sa plod. Obzvlášť nebezpečná je pre ľudí s poruchami imunitného systému, s kardiovaskulárnymi a nádorovými ochoreniami. Vírusy chrípky majú ešte jednu „zákernú“ vlastnosť, zvyšujú citlivosť slizníc horných a dolných ciest na prichytenie, adhéziu bakteriálnych buniek. Veľmi častými sprievodnými ochoreniami chrípky sú zápaly pľúc, ktoré si v mnohých prípadoch vyžadujú náročnú liečbu antibiotikami a mnohokrát aj v kyslíkových stanoch, pričom nezriedka končia úmrtím.

Pandémie chrípky a budúcnosť

„Človek je zvláštny tvor. Do vena dostal mnoho darov, ktoré ho robia jedinečným medzi tvormi; na rozdiel od iných nie je len jednoduchou súčasťou krajiny, ale krajinu sám pretvára. Telom i dušou je bádateľom, skúma prírodu. Tento všadeprítomný tvor žije na všetkých svetadieloch, nikde nenašiel pripravený domov, ale sám si ho vytvoril.“

Jacob Bronowski: Vzostup človeka

Vírusy sú prísne bunkové parazity. Medzi najnebezpečnejšie vírusové parazity decimujúce ľudskú populáciu patria vírusy chrípky a HIV (ľudský vírus imunitnej nedostatočnosti) vyvolávajúci aids, v minulosti to boli vírusy pravých kiahní a detskej obrny. Najväčším parazitom je však človek – v spoločnosti i v prírode.

Proces evolúcie prebieha už viac ako štyri miliardy rokov. V niektorom období vznikli pravdepodobne aj vírusy. Nevieme presne ako, ale hypotéza, ktorej základy položil v roku 1944 Burnet, hovorí, že vírusy vznikali a vyvíjali sa podľa degeneratívnej alebo retrográdnej evolučnej teórie, čo znamená, že reprezentujú degeneratívny zostup z väčších patogénnych mikroorganizmov na malé patogénne agensy – vírusy. Podľa inej teórie sú vírusy pravdepodobne akýmisi pozostatkami alebo odtlačkami starého predbunkového či prebiotického života, a teda predstavujú genetické elementy, ktorým sa podarilo uniknúť z buniek. Molekulárna biológia prispela k poznatku, že variabilita vírusov, ktorá je pre ne charakteristická, je zároveň synonymom pre ich evolúciu.

Prvá historická zmienka o víruse chrípky je stará viac ako 2500 rokov a pochádza od Hippokrata z roku 412 pred n. l., keď opísal epidémiu, ktorá mala všetky znaky chrípkovej. V každom storočí sa vyskytlo niekoľko pandémií chrípky. Prvé záznamy pochádzajú z rokov 1173–1174 a podľa popisu svedčia o pandémii chrípky. V období 1200–1500 bolo zaznamenaných 7 pandémií a v rokoch 1500–1600 sa vyskytlo 6 pandémií chrípky, ktoré zachvátili Európu, Áziu, Japonsko, Afriku a Ameriku. V rokoch 1600–1699 sa vyskytlo 5 pandémií a aj v nasledujúcom storočí ich bolo 5. V 19. storočí evidujeme 4 pandémie. Dvadsiate storočie sa začalo v roku 1900 menšou pandémiou, ktorá zachvátila Európu, Severnú i Južnú Ameriku a Austráliu, aby potom v rokoch 1918–1920 prišla najzničujúcejšia pandémia chrípky, aká kedy bola v histórii ľudstva zaznamenaná. Zachvátila všetky kontinenty sveta a vyžiadala si viac ako 20–40 miliónov ľudských životov. Po nej nasledovali ešte 4 menšie pandémie, v rokoch 1946–1948, 1957–1958, 1968– 1969 a v rokoch 1977–1978 bola posledná pandémia v minulom storočí.

V období prvej veľkej pandémie španielskej chrípky o víruse chrípky nikto ešte nič nevedel. Vírus chrípky A bol prvýkrát izolovaný v Anglicku v roku 1933, vírus chrípky B v roku 1940 a vírus chrípky C v roku 1949.

Hrozí ľudstvu v 21. storočí pandémia chrípky?

Podľa historických údajov boli v každom storočí najmenej 4 pandémie chrípky. Mali by sa vyskytnúť aj v tomto storočí.

Koncom minulého storočia sa objavil vírus vtáčej chrípky H5N1. Všetky médiá, ale aj odborné orgány ako Svetová zdravotnícka organizácia, bili na poplach a obávali sa, že tento vírus môže zapríčiniť novú pandémiu. Nebol to typický ľudský chrípkový vírus, ale vtáčí chrípkový vírus H5N1. Nízkopatogénny variant tohto vírusu bol známy veľmi dávno a nepredstavoval žiadnu hrozbu. V rokoch 1996–1997 sa objavil jeho vysokopatogénny variant, ktorý spôsobuje masívne epidémie hydiny, ale preniesol sa aj na človeka. To bolo alarmujúce, lebo dovtedy sa to nikdy nestalo. Všetky údaje a epidemiologické štúdie svedčili o tom, že tento vírus síce infikuje ľudí, ale z chorého človeka sa nešíri na zdravého. Situáciu mala vyriešiť rozsiahla likvidácia chorých vtákov. Znepokojujúca informácia prišla z Indonézie už v období odznievania epidémie. Ochoreli tam členovia rodiny, ktorí ochoreniu podľahli, ale zdroj nákazy sa nepodarilo zistiť.

O objavení sa pandemického vírusu chrípky A/H1N1, ktorého označenie sa menilo od tzv. mexickej chrípky, novej chrípky, prasacej chrípky po označenie pandemický kmeň vírusu chrípky som údaje uviedol na začiatku článku. Zdalo sa, že to môže byť nová hrozba pandémie. Počet chorých narastal, podobne i počet tých, čo ochoreniu podľahli a hlásenia o ochoreniach postupne prichádzali z viacerých krajín sveta. Pripravila sa očkovacia látka a rozbehla sa rozsiahla očkovacia kampaň. Vírus nakoniec žiadnu pandémiu nespôsobil a hrozba pominula.

O čo sme dnes múdrejší?

Rok 1918 bol krutý, ale vtedajšie vedomosti o vírusoch vrátane vírusu chrípky boli nulové. Tak ako narastali poznatky, menila sa aj situácia. Počas pandémie v roku 1957 zomrelo už len okolo 700 000 ľudí a poslednej veľkej chrípkovej pandémii v roku 1968 podľahlo len 350 000.

Všetky ďalšie hrozby sa podarilo eliminovať a rozsiahle monitorovanie cirkulácie vírusu chrípky v ľudskej populácii celého sveta umožňuje predpovedať, ktorý kmeň vírusu chrípky bude v najbližšom chrípkovom období prevládať. Podľa toho sa každoročne pripraví očkovacia látka a rozbehne sa očkovacia kampaň.

Vírusy chrípky, podobne ako iné druhy v prírode, sa snažia udržať svoj druh. Vymieňajú si navzájom génové segmenty, vymieňajú aminokyseliny vo svojich štruktúrach bielkovín tak, aby ich protilátky nerozpoznali, vytvárajú rezistenciu proti liečivám.

Chovajú sa presne tak, ako napísal Salvador Dalí:

„Tvar je vždy výsledkom zvedavého úsilia hmoty. Je to špecifická reakcia hmoty vo chvíli, kedy ju hrozivo zviera ohraničenie priestoru, ktorý ju zo všetkých strán dusí, väzní, vytláča a vytvára nádory, z ktorých živelne pučí presné ohraničenie obrovitých kontúr jej vlastnej reagenčnej originality, hmota nadaná často príliš absolútnym pudom zaniká, zatiaľ čo iná časť hmoty, ktorá sa pokúša robiť, čo len môže, a je lepšie adaptovaná na rozkoš zo sebautvárania, sa sama scvrkne skôr, než dôjde ku krutej zrážke s priestorom, a nachádza svoju vlastnú formu bytia.“

Je veľmi pravdepodobné, že ani 21. storočie sa nevyhne pandémii chrípky, ale určite nebude taká zničujúca, ako bola prvá v minulom storočí.