Коронавирус, ацетилхолин, бунгаротоксин и никотин

В ходе борьбы с пандемией COVID-19 представления о способах борьбы с новым коронавирусом меняются и продолжают меняться. Меняться приходится и тем, кто участвует в этой борьбе, рассказывает директор Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета (КФУ), член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан, эксперт РАН Андрей Киясов.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Интервью подготовил Алексей Алексеев

— Легко догадаться, что для вашего научного и учебного заведения главным вопросом сейчас является борьба с новым коронавирусом. Что вы делаете в этом направлении?

— Еще до того, как пандемия COVID-2019 дошла до России, мы уже задумались о том, как найти «серебряную пулю» — самое эффективное средство. Вначале думали о вакцине. Мы связались с коллегами из Соединенных Штатов и получили от них плазмиду для синтеза полноразмерного S-белка («шипа») вируса SARS-CoV-2, чтобы начать работу над вакциной. Но потом мы обратили внимание, что вакциной занимаются очень многие. И не стали толкаться локтями, поменяли направление. Вакцинация — это метод профилактики. Здорового человека вакцинируют, чтобы у него выработался иммунитет. А когда горит пожар, надо думать не о датчиках противопожарной безопасности. Нужно думать о брандспойтах, о том, как потушить пожар. Мы сконцентрировались на том, чтобы разобраться, что происходит с человеком и с популяцией. Для этого важен анализ иммунологической защищенности, наличия антител. То, что сейчас начали делать в Москве. Причем антител класса иммуноглобулинов G, которые играют основную роль в обеспечении стойкого длительного иммунитета. Эта работа и ведется сейчас в нашем институте. У нас есть свои тест-системы, а сейчас уже практически закончена работа над экспресс-тестами для определения антител. Это полоски, похожие на тесты на беременность. Их можно применять, чтобы оперативно получить результат, не проводя иммуноферментный анализ крови. Над этим работает группа профессора Альберта Ризванова. Я думаю, что к моменту публикации этого интервью их точно разработают.

— Кроме практических разработок вы занимаетесь и теорией?

— Разумеется. Тем более что в этом плане постоянно происходят перемены. Мы начали задумываться, в чем суть патогенеза. Вспомните, какие на начальном этапе были колебания вправо и влево. Делали ставку то на один лекарственный препарат, то на другой, то на комбинацию препаратов против СПИДа. Но нужно четко понимать, что такого средства, которое действовало бы напрямую на коронавирус, сейчас не существует. Можно закрыть калитку, через которую коронавирус входит в клетку. Это ангиотензинпревращающий фермент 2 (АПФ2). Для лечения гипертонии часто используется блокатор АПФ. Первоначально говорили, что не нужно его принимать при коронавирусе, отказывали в предписаниях. Оказалось — надо. Он действует примерно как камень, лежащий перед калиткой,— и вирус не может зайти в калитку. Поменялось отношение и к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Вначале говорили, что их нужно больше закупать, больше изготавливать. В прессе сообщалось, что олигархи себе закупают ИВЛ для личного пользования. Сейчас и на это изменили точку зрения и говорят: чем дольше не подсоединять ИВЛ, тем лучше. Потому что сам аппарат, механически раздувающий легкие, повреждает их еще сильнее. В общем, опыт нарабатывается в ходе пандемии.

— Что изменилось в жизни вашего института из-за ситуации с уханьским вирусом?

— Конечно, как и всю страну, нас коснулись временные ограничения. Я разобью свой ответ на три части.

Первый аспект — образование. Произошел переход на дистанционное обучение. Для нас, для всего Казанского федерального университета, это прошло достаточно легко. Дистанционные образовательные технологии успешно развивались у нас еще до ковида, так что для нас это не было чем-то новым. Если раньше это было 20–30% курсов, то сейчас это 100%. Перешли почти без проблем. Не у студентов: им как раз очень хорошо. Можно, не умываясь, включить компьютер и слушать занятия. Проблемы появились у преподавателей. Кроме своих платформ мы используем платформу Microsoft Teams, а там видно всех, есть контакт с каждым слушателем, каждый должен работать, таким образом, нагрузка на преподавателя увеличилась. К тому же все лекции записываются. И в будущем будет видно: или преподаватель хороший, постоянно дает студентам что-то новое, или он относится к своей работе формально, 10–15 лет читает лекции по одним и тем же истлевшим листочкам. Да, при личном контакте что-то проще и легче объяснить, но то, что дистанционные образовательные технологии будут в дальнейшем развиваться еще сильнее, я уверен.

Второй аспект — наука. Разумеется, мы сделали основной упор на работы, связанные с вирусом SARS-CoV-2. Но это не значит, что мы полностью прекратили всю деятельность по другим направлениям. У нас в институте ведутся работы, связанные с диагностикой сердечно-сосудистых заболеваний, поиском предикторов, исследования в области онкологии. Причем во всех случаях наша фишка — изучение вопросов этноса и цикличности. Ведь мы все немножко разные, в зависимости от этноса. Сюда же относится и фармакогеномика, изучающая влияние генов человека на ответ его организма на лекарственные средства. Это влияние видно и в связи с новым коронавирусом: на одного человека что-то действует, на другого — нет. Еще у нас есть огромный блок работ по нейрофизиологии. Мне очень нравится, как в текущей ситуации действует Министерство науки и высшего образования под руководством Валерия Николаевича Фалькова. Университеты не брошены на произвол судьбы, есть постоянная связь с министерством. Объявляются новые гранты. Национальный проект «Наука» не остановился. Мы недавно подали заявку на НЦМУ (научный центр мирового уровня).

Третий аспект — взаимодействие с реальным сектором экономики. Группа компаний ТАИФ уже давно сотрудничает с университетом в научных исследованиях. А когда началась пандемия коронавируса, то КФУ по поручению президента Татарстана Рустама Нургалиевича Минниханова помог второму гиганту экономики, «Татнефти», организовать в медсанчасти лабораторию для диагностики ковида. Мы сейчас помогаем с обучением сотрудников этой клиники, находящейся более чем в 200 км от Казани. Также нам поступают запросы о проведении новых совместных биомедицинских исследований для нужд восточного Татарстана, там, где ведется добыча нефти.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Как повлияла текущая ситуация на международное сотрудничество?

— Международное сотрудничество не прекращается. COVID-19 — зло, но эта болезнь заставила нас научиться по-новому работать. Если раньше нам хватало периодических звонков по скайпу, то сейчас все изменилось. Сейчас мы практически полностью работаем либо в Zoom, либо в Microsoft Teams. И научные советы так проводим, и виртуальные семинары с коллегами. Вчера, например, я участвовал в виртуальной общеевропейской конференции, которую проводил кардиолог из Израиля Реувен Зимлихман. Конференция была посвящена уменьшению вреда от воздействия табака в плане кардиологии и пульмонологии. Меня пригласили в ней участвовать потому, что два года назад наш институт занимался проектом по этой теме по поручению правительства РФ.

— Что это был за проект?

— Мы тогда получили задание правительства РФ, проект курировала занимавшая тогда пост вице-премьера России Ольга Голодец. Мы изучали продукцию, которая снижает вредное воздействие табака на организм, в частности электрическую систему нагрева табака (ЭСНТ). С нами вместе работали краснодарский ВНИИ табака, махорки и табачных изделий и Национальный НИИ общественного здоровья имени Семашко РАН, который тогда возглавлял академик Рамил Хабриев. Статистику нам предоставил ЦНИИ организации и информатизации здравоохранения Минздрава РФ, которым руководит академик Владимир Стародубов. Для начала мы полностью повторили аналогичные исследования, ранее проводившиеся в Японии и Польше, чтобы не было разночтений. ЭСНТ сравнивали с эталонными сигаретами. В доклинических исследованиях мы проверяли цитотоксичность, канцерогенность и мутагенность. Мы также добавили свои методы перепроверки данных. Нами был получен следующий результат. Поскольку в ЭСНТ в отличие от сигарет нет смол, это приводит к колоссальному, примерно на 95–97%, снижению вредных веществ, которые курильщик получает вместе с дымом. Мы также провели клинические исследования на добровольцах, все они были курящие. Их разделили на три группы. Первая — те, кто курил, сколько он хочет, свои сигареты. Вторая — те, кто на время исследования не курил, с ними работали психологи. Третьи — те, кто перешли на ЭСНТ. Потом мы анализировали и сравнивали показатели психологические, а также результаты анализов крови и мочи. Есть еще один момент, про который часто забывают. При курении сигарет курильщик вдыхает достаточно много угарного газа. Он, как и смолы, тоже сильно воздействует на организм, причем бьет по нервной системе. Мы изучали уровень карбоксигемоглобина в крови, появляющегося в результате соединения гемоглобина с кислородом. Это невозможно было сделать in vitro, только на добровольцах. Пришли к тому же выводу — о резком снижении попадающих в организм вредных веществ при использовании других способов доставки никотина, отличных от сигарет. Другими способами доставки никотина в организм могут быть никотиновые пластыри и никотиновая жевательная резинка. Во Франции, когда заметили, что тяжелые случаи ковида реже наблюдаются среди курильщиков, даже медработникам стали рекомендовать наклеивать никотиновые пластыри.

— А как никотин связан с COVID-19?

— Информация по этому вопросу парадоксальная. С одной стороны, Всемирная организация здравоохранения заявляет о том, что во время пандемии COVID-19 курильщики входят в зону риска. Я не спорю. Курение — это фактор риска развития легочных и сердечно-сосудистых заболеваний. С другой — в самом начале эпидемии из Уханя пришла следующая информация. В этом городе около 50% мужчин курит, женщины курят мало. Казалось бы, среди тех, кто тяжело переносил заболевание в Ухане, курильщиков должно было быть очень много, но оказалось, что их там было 11%. Позже подобный парадокс заметили в Италии, Франции, Греции. Были опубликованы работы в солидных научных журналах. Оказывается, процент курильщиков среди тех, кого госпитализировали с новым коронавирусом, ниже, чем в среднем среди населения. В Китае, например, среди госпитализированных около 8% курильщиков, при этом курит 26% населения. В Италии соответствующие цифры — 8% и 19%.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

— Чем это можно объяснить?

— Я нашел две очень интересные статьи по результатам исследований, которые проводил греческий кардиолог Константинос Фарсолинос из Центра сердечно-сосудистой хирургии имени Онассиса. Им и его коллегами были обнаружены гомологии аминокислотных последовательностей «шипа» коронавируса с ядом кобры. Есть схожесть и с ядом другой змеи, китайского многополосого крайта,— бунгаротоксином. Бунгаротоксин в нейрофизиологии используется как классический реагент для блокирования нервно-мышечной передачи. Когда идет передача сигнала с мотонейронов спинного мозга, например, на мышцу, то передается не электрический, а химический сигнал. Между отростком нейрона и мышцей есть синаптическая щель, в которую выбрасывается химическое вещество — ацетилхолин. Ацетилхолин связывается с холинергическими рецепторами — холинорецепторами. Холинорецепторы кроме самого ацетилхолина чувствительны к двум алкалоидам. Одни чувствительны к мускарину (алкалоиду мухомора), другие — к никотину. То есть мускарин и никотин могут оказывать на разные рецепторы такое же действие, как ацетилхолин. Никотиновые холинорецепторы находятся в скелетных мышцах. Передача информации идет с нейрона в центральной нервной системе на нейрон, находящийся на периферии. Вот что предположил Фарсолинос. Дело в том, что холинорецепторы есть еще и на макрофагах. Макрофаги — это клетки, которые есть в органах и тканях. Их функция — запускать иммунную реакцию, выбрасывать цитокин. Цитокин — это сигнал активации, мобилизующий для борьбы с агрессором и выработки иммунитета армию иммунокомпетентных клеток. Ацетилхолин в этой ситуации выступает миротворцем, успокаивает организм. Когда SARS-CoV-2 занимает место на этих холинорецепторах, ацетилхолин не может успокоить макрофаги. Тогда происходит огромный выброс провоспалительных цитокинов — цитокиновый шторм, потенциально опасный для жизни человека. Итак, есть табуреточка. На нее может сесть коронавирус. Или ацетилхолин. Или никотин. Никотин действует так же, как ацетилхолин,— успокаивает макрофаги. Если табуретка занята ацетилхолином или никотином — макрофаги более спокойны, а если SARS-CoV-2 — то заблокированы, что приводит к цикотиновому шторму. Эта гипотеза также объясняет, почему у больных COVID-19 наблюдается аносмия, то есть потеря обоняния и вкуса. Вирус блокирует никотиновые холинорецепторы, передачу сигналов между вспомогательными нейронами. Надеюсь, в ближайшее время мы вместе с нашими нейрофизиологами, работающими с бунгаротоксином, займемся изучением этого механизма.

— В вашем институте продолжаются работы в этом направлении?

— Сейчас у нас проходит исследование подобного рода, связанное с иммунной системой. Есть два заболевания желудочно-кишечного тракта, они рассматриваются как аутоиммунные,— это неспецифический язвенный колит и болезнь Крона; есть наблюдения, что у курильщиков они протекают по-другому. Мы думаем, что, возможно, это происходит из-за воздействия никотина на никотиновые рецепторы. Раньше мы думали, что такое воздействие есть только в рамках автономной, вегетативной нервной системы. Сейчас начинаем думать, что это может быть связано с активацией иммунной системы через макрофаги. Это исследование пока продолжается.