Рассмотрены отношения летучих мышей и вирусов

Хотя летучие мыши в изобилии встречаются в большинстве частей мира, особенно в тропическом и умеренном климате, они редко доставляют людям проблемы. Однако за последние несколько лет летучие мыши стали потенциальными переносчиками нескольких вирусов, включая коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), вызвавший продолжающуюся пандемию коронавирусной болезни 2019 (COVID-19).

новый iScience журнал tudy исследует роль летучих мышей как резервуаров нескольких вирусов и факторы, способствующие возникновению этих вирусов.

Исследование: Молекулярные, экологические и поведенческие факторы взаимоотношений летучих мышей и вирусов. Изображение предоставлено: Бернд Вольтер / Shutterstock.com

Введение

Из более чем 1400 видов летучих мышей отряда Chiroptera все принадлежат к одному из двух подотрядов, включая Yinpterochiroptera и Yangochiroptera. Летучие мыши считаются ключевыми видами, поскольку они контролируют заражение ночными насекомыми и вредителями, тем самым принося пользу методам ведения сельского хозяйства и здоровью человека. Летучие мыши также помогают пересаживать оголенные леса, являются основными опылителями многих диких съедобных растений и дают гуано, богатое удобрение.

Летучие мыши являются переносчиками многих вирусов, некоторые из которых вызвали крупные вспышки зоонозов тяжелых, а иногда и смертельных заболеваний. Это может произойти путем прямой передачи или вторичного распространения с участием промежуточного животного-хозяина.

Некоторые из наиболее известных вирусов, связанных с летучими мышами, включают вирусы Эбола, Марбург, филовирус, вирусы Нипах и Хендра, а также SARS-CoV, коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS) (CoV) и SARS-CoV-2.

Предварительно к этому списку могут быть добавлены вирус эпидемической диареи свиней (PEDV) и коронавирус синдрома острой диареи свиней (SADS-CoV). Интересно, что лишь немногие летучие мыши заболевают этими или другими вирусами, за заметным исключением бешенства, такарибе и связанных с бешенством лиссавирусов.

Почему летучие мыши являются хорошими резервуарами

Некоторые особенности летучих мышей, которые делают их пригодными в качестве резервуаров вируса, включают их способность летать и преодолевать большие расстояния. Во время полета летучие мыши достигают температуры тела, которая может ингибировать репликацию вируса, что делает этих млекопитающих относительно менее уязвимыми для инфекции и усиливает иммунный ответ.

Летучие мыши также мигрируют сезонно, иногда на сотни миль. Это приводит к тому, что летучие мыши, обитающие в одном месте, заражаются новыми вирусами из места их миграции, особенно потому, что разные виды летучих мышей живут в одном и том же месте. Более того, миграция может вызвать ослабление иммунитета и, таким образом, привести к реактивации хронических вирусных инфекций.

Эхолокация – еще одна уникальная черта летучих мышей, которая может вызывать аэрозолизацию ротоглоточной жидкости, слизи и слюны, что способствует распространению вирусов, присутствующих в ротовой или респираторной полостях. Однако это еще предстоит доказать.

Гибернация — это физиологическая реакция на экстремально холодную погоду в сочетании с ограниченной доступностью источников пищи. Это позволяет вирусам входить в состояние покоя в резервуаре летучих мышей и впоследствии реактивироваться, как только новые летучие мыши рождаются и готовы к заражению. Было показано, что это происходит с альфа-КоВ у некоторых видов летучих мышей.

Ежедневный период оцепенения, наблюдаемый у большинства летучих мышей, – еще одно явление, которое может способствовать сосуществованию вирусов из-за взаимовыгодных адаптаций у обоих видов.

Долголетие имеет большое значение для летучих мышей, так как продолжительность их жизни может составлять от 20 до 40 лет, в зависимости от вида. Хотя это связано с множеством факторов, включая их способность подниматься в воздух, спасаясь от хищников и их совместное социальное поведение, наряду с некоторыми биологическими характеристиками, продолжительность жизни также определяется генами, которые в некоторых случаях также способствуют устойчивости к вирусам.

Тенденция летучих мышей селиться в пещерах в больших количествах, часто принадлежащих к разным видам, способствует циркуляции и сохранению вируса, а также проникновению вируса через видовые барьеры.

Поскольку летучие мыши не могут съесть много за раз из-за необходимости летать, они выбрасывают на землю частично переваренную пищу, которая может содержать слюну, потенциально зараженную вирусом. Это может привести к заражению других млекопитающих, кормящихся в том же районе, как это наблюдалось во время вспышек вируса Нипах или Хендра среди людей.

Тем не менее, зоонозы не передаются постоянно, и не все летучие мыши инфицированы, и не все инфицированные летучие мыши всегда выделяют вирус.

Иммунная система в Птерокарпус alectus летучие мыши, по-видимому, адаптированы к заражению многими вирусами без развития летального или тяжелого заболевания.

Летучие мыши реагируют на вирусы в основном через свою врожденную иммунную систему, которая включает интерфероны (IFN), которые защищают инфицированные клетки от дальнейшего заражения и предотвращают распространение вируса на соседние клетки. Более того, регуляторный фактор IFN 7 (IRF7), который важен для транскрипции противовирусных факторов, обнаружен в П. взволнован также, но не в других видах.

У разных видов летучих мышей могли развиться альтернативные противовирусные стратегии, включая потенциальный сдвиг в сторону ответа, обусловленного IFNω, по сравнению с IFNα по крайней мере у 10 видов летучих мышей.».

Таким образом, летучие мыши демонстрируют значительные различия в их врожденном иммунном ответе, который предотвращает высокие вирусные нагрузки.

Зоонозные вирусы, переносимые летучими мышами, вызывают нарушение регуляции иммунитета у людей с гиперреактивным воспалительным процессом, который вызывает тяжелое заболевание. Однако у летучих мышей это предотвращается несколькими механизмами, включая ингибирование провоспалительного домена NLRP3 и потерю генов PYHIN, что приводит к снижению транскрипции и активации инфламмасом.

В естественных условиях исследования

Были показаны летучие мыши в естественных условиях чтобы избежать клинического заболевания при заражении вирусами Эбола, Нипах, Марбург или Хендра, а также вирусами MERS, SARS-CoV и Денге. Была продемонстрирована потенциальная роль гибернации в передаче вируса, способность передавать вирус японского энцефалита комарам Culex без виремии и ограниченное воспаление после заражения вышеупомянутыми вирусами.

Передача от летучих мышей к человеку

Недавняя модель предполагает, что распространение вирусов от летучих мышей к людям определяется несколькими факторами. К ним относятся плотность и распространение вируса и распространенность инфекции среди летучих мышей, вероятность заражения, которая определяется количеством успешных белок-белковых взаимодействий между вирусом и белками-хозяевами, а также иммунитет летучих мышей.

В Африке летучие мыши приспособились жить вблизи и в черте города. Таким образом, эти летучие мыши часто являются переносчиками нескольких вирусных патогенов, что может привести к побочным явлениям из-за скопления людей и летучих мышей, а также из-за обычной практики охоты и большого рынка мяса диких животных в этих районах. Более того, в этих ситуациях вирусы летучих мышей могут быстрее адаптироваться к человеку или, в некоторых случаях, к промежуточному хозяину из-за давления отбора.

Это явление наблюдалось с MERS-CoV, который в настоящее время широко распространен среди верблюдов, а также с вирусами Nipah, которые адаптировались к свиньям. Такие изменения способствуют повторному появлению этих вирусов у человека в зависимости от скорости контакта и плотности проживания людей в одной местности.

Приблизительно 100 и 200 белок-белковых взаимодействий (PPI) были идентифицированы как необходимые для репликации вирусов Нипах и Эбола в организме человека, соответственно. Некоторые примеры этих ИПП включают проникновение вируса, коадаптацию факторов хозяина для репликации вируса, ингибирование антивирусных систем хозяина и высвобождение вируса из инфицированной клетки.

В случае SARS-CoV-2 рецептор ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) клетки-хозяина и связывающий домен вирусного спайкового рецептора (S-RBD) должны взаимодействовать, чтобы опосредовать проникновение вируса в клетку-хозяин. Для этого требуется замена рецептора ACE2 летучей мыши на ACE2 человека.

Выводы

Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить факторы, которые способствуют вирусной инфекции, сохранению и распространению у летучих мышей, их адаптации к другим хозяевам и влиянию измененной экологии на биологию летучих мышей.

Возможно, случаев распространения вируса, переносимого летучими мышами, можно было бы избежать, сохраняя среду обитания летучих мышей, а также избегая стресса и человеческого вмешательства или вмешательства в жизнь летучих мышей. Для этого может потребоваться использование молекулярных исследований, поскольку разведение летучих мышей в лабораторных условиях, как известно, безуспешно, а летучим мышам требуются строгие условия для жизни, как в дикой природе.