Ученые выяснили, почему птичий грипп H5N1 поражал вымя коров, а не легкие

Ученые наконец разгадали тайну, почему вирус птичьего гриппа H5N1 вел себя столь необычно, заразив молочных коров в США. Credit: Shutterstock

Когда в начале 2024 года вирус птичьего гриппа H5N1 начал заражать молочных коров в США, ветеринары с трудом определяли причину. Вирус было трудно распознать, потому что он вел себя у коров иначе, чем у других млекопитающих. Вместо того чтобы в первую очередь поражать легкие, H5N1 вызывал тяжелые инфекции в вымени, почти не затрагивая дыхательную систему.

Теперь исследователи из Школы общественного здравоохранения Питтсбургского университета раскрыли биологическую причину этой необычной картины. Их выводы, опубликованные в журнале Science Advances, дают первое подробное объяснение того, почему птичий грипп принял столь неожиданную форму у крупного рогатого скота. Эта работа также может помочь ученым лучше прогнозировать поведение H5N1 при его распространении на новые виды животных в будущем.

Вспышка впервые возникла у молочных коров в регионе Панхандл в Техасе, где у животных развились тяжелые случаи некротизирующего мастита — болезненного воспалительного заболевания, повреждающего ткани молочных желез.

«Мастит — это классическое заболевание у молочных животных, и ветеринары добросовестно искали все обычные причины, такие как бактериальные патогены», — сказал старший автор исследования Суреш Кучипуди, доктор философии, заведующий кафедрой инфекционных болезней и микробиологии в Pitt Public Health. «Когда настоящим виновником оказался птичий грипп, всех в этой области застали врасплох. Мы даже отдаленно не предполагали, что крупный рогатый скот может быть хозяином для H5N1».

До того как вирус был идентифицирован, он распространялся от стада к стаду, заражая скот и загрязняя окружающую среду.

«Если корова инфицирована, она выделяет много вируса в молоко, — сказал Кучипуди. — Это вызвало опасения по поводу профессионального риска для работников ферм. Кроме того, существует привычка скармливать сырое молоко домашним питомцам, например кошкам, и были случаи гибели кошек, которые мы изучали ранее».

Кучипуди подчеркнул, что пастеризация эффективно уничтожает вирус, что подчеркивает важность отказа от сырого молока.

На протяжении своей карьеры Кучипуди изучал вирусы гриппа, фокусируясь на том, как биология рецепторов влияет на то, какие виды и ткани могут быть инфицированы. Вирусы гриппа прикрепляются к определенным рецепторам на клетках по принципу «замка и ключа». Эти рецепторы относятся к группе молекул на основе сахара, известных как гликаны.

Более ранние исследования других групп предполагали, что рецепторы гликанов, связанные с гриппом, присутствуют в носу, трахее и легких крупного рогатого скота. Однако у коров, инфицированных H5N1, не развивалось респираторное заболевание, которого ожидали исследователи. Это несоответствие указывало на необходимость более детального объяснения.

«Биология гликанов очень сложна, — сказал Кучипуди. — Мы поняли, что для понимания реальной ситуации нам нужно использовать более инновационные технологии и составить карту тонкой архитектуры, которая позволяет вирусу связываться с клетками».

Для этого Кучипуди объединился с исследователем из Гарвардской медицинской школы Лорен Э. Пепи, доктором философии, чья специализация — гликомика, всестороннее изучение структур гликанов.

Исследовательская группа объединила несколько методов, включая эксперименты по связыванию, методы окрашивания и визуализацию сверхвысокого разрешения, чтобы изучить, как H5N1 взаимодействует с различными тканями.

Их анализ показал, что не все рецепторы гликанов функционируют одинаково при заражении птичьим гриппом. Вирус мог связываться только с определенным подтипом, известным как N-связанные сиаловые кислоты рецепторы. Эти рецепторы были обнаружены по всей ткани вымени крупного рогатого скота, но почти отсутствовали в ткани дыхательных путей. По словам Кучипуди, это сделало молочные железы «идеальной питательной средой для вируса».

Это открытие помогает объяснить, почему H5N1 вызывал тяжелый мастит, а не респираторное заболевание у молочных коров.

Исследователи считают, что их выводы могут сделать больше, чем просто объяснить вспышку среди крупного рогатого скота. Тот же подход может помочь ученым определить, какие животные и ткани уязвимы для H5N1, до того, как произойдут будущие вспышки.

«Мы можем заранее проверять различные виды и их ткани на восприимчивость, — сказал Кучипуди. — Например, будут ли у них проявляться респираторные симптомы? Будут ли они проявлять только мастит, как у коров? Или у них будет неврологическое заболевание, как наша команда показала у кошек? Полученные уроки потенциально могут помочь нам не быть застигнутыми врасплох снова».

Другими авторами исследования стали Сурабхи Шринивас, Шубхада К. Чоте, Сантхамани Рамасами, Сугат Мишра, Ноэль Чандан Наллипогу и Линдси ЛаБелла из Питта; Инь-Тин Йе из Университета штата Пенсильвания; Мэй Ван из Гарвардского университета; а также Хайди Л. Пекораро и Бретт Т. Уэбб из Университета штата Северная Дакота.

Это исследование было поддержано Pitt Public Health и Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Питтсбурга.

Surabhi Srinivas, Shubhada K. Chothe, Santhamani Ramasamy, Sougat Misra, Noel Chandan Nallipogu, Lindsey LaBella, Yin-Ting Yeh, May Wang, Lauren E. Pepi, Heidi L. Pecoraro, Brett T. Webb, Suresh V. Kuchipudi. Receptor basis of unusual tissue tropism of avian influenza H5N1 clade 2.3.4.4b virus in cattle. Science Advances, 2026; 12 (25) DOI: 10.1126/sciadv.aea2068