«Останні з нас»: чи справді гриби здатні захопити світ?
У квітні вийшов другий сезон постапокаліптичного драматичного серіалу «Останні з нас» (The Last of Us). За сюжетом, світ охопила пандемія гриба кордіцепса, який проникає в мозок та починає керувати людиною. Чи справді це можливо? Розказуємо, на що здатні (та не здатні) гриби, і чи варто нам побоюватися грибкових епідемій.
Про найнебезпечніші гриби
Гриби бувають не лише їстівними (як то шампіньйони чи гливи), які ми звикли бачити на столі. До царства грибів належать і менш приємні представники, наприклад, цвіль, а також мікроскопічні види, які здатні викликати в людини серйозні інфекції. Деякі з них настільки підступні, що можуть становити смертельну загрозу.
У 2022 році Всесвітня організація охорони здоров’я вперше склала список із 19 грибів, які вважаються небезпечними для людини. Чотири з них увійшли до категорії найнебезпечніших, оскільки здатні викликати важкі захворювання. Та найнеприємніше те, що вони також проявляють і стійкість до існуючих протигрибкових препаратів. До цих грибів належать:
Cryptococcus neoformans– може уражати легені, центральну нервову систему та кров. Цей гриб викликає серйозні інфекції, особливо в людей зі слабким імунітетом. Рівень смертності в разі таких уражень коливається від 41 % до 61 %.- Candida auris– інфікує серце, кров, очі, кістки та внутрішні органи. Відомий своєю стійкістю до багатьох протигрибкових засобів і здатністю викликати важкі генералізовані інфекції з летальністю від 29 % до 53 %.
- Aspergillus fumigatus– насамперед уражає дихальну систему, але також може інфікувати й інші органи. Якщо штам виявляється стійким до лікування, смертність може досягати 88 %.
- Candida albicans– зазвичай є частиною нормальної мікрофлори людини та не становить загрози. Проте у випадках серйозного зниження імунного захисту (наприклад, у разі ВІЛ або після хіміотерапії) цей гриб може перетворитися на агресивний патоген і призвести до системних інфекцій із летальністю до 50 %.
Отже, деякі види грибів справді становлять серйозну небезпеку для здоров’я, особливо для людей з ослабленим імунітетом.
Чи можлива грибкова епідемія?
Теоретично – так, але поки це малоймовірний варіант. Існує кілька причин, чому гриби рідко стають причиною масових інфекцій.
- 🟪 Шляхи передачі. Більшість грибкових інфекцій не передаються безпосередньо від людини до людини. Вони поширюються через навколишнє середовище – повітря, ґрунт, воду. Це значно знижує їхній епідемічний потенціал порівняно з вірусами або бактеріями, які легко переходять від хворого до здорового.
- 🟪 Імунний захист людини. У більшості людей з нормальним імунітетом грибкові патогени не викликають важких захворювань. Серйозні грибкові інфекції зазвичай виникають у тих, чий захист ослаблений – наприклад, у пацієнтів із ВІЛ, онкохворих після хіміотерапії або людей з імунодефіцитами.
- 🟪 Температура тіла. Людське тіло занадто тепле для багатьох грибів. Більшість видів комфортно почуваються за температури близько 30°C, тоді як у людини середня температура становить близько 36,6°C. Для багатьох грибкових патогенів це створює серйозний бар’єр.
Проте існують винятки, що насторожують медичну спільноту. Один із них – Candida auris. Цей гриб уже демонструє здатність до швидкого поширення в лікарнях та будинках для літніх людей. Він належить до другого за небезпекою грибка у списку ВООЗ, спричиняє тяжкі системні інфекції та має високу стійкість до протигрибкових препаратів.
Грибкові епідемії серед тварин
Приклади грибкових епідемій серед тварин уже існують, і вони є доволі тривожними навіть для людини. Ідеться про види, температура тіла яких є сприятливою для розвитку грибів, і саме це дозволяє патогенам масово поширюватися та знищувати цілі популяції.
Одним із найяскравіших прикладів є гриб Batrachochytrium dendrobatidis, який уражає понад 500 видів амфібій, здебільшого жаб. Цей патоген уражає шкіру тварин, порушуючи водно-сольовий баланс організму. У результаті багато заражених особин гинуть від серцевої недостатності. За даними команди австралійських науковців, цей гриб став причиною повного зникнення 90 видів амфібій, а чисельність ще 124 видів скоротилася майже на 90 %. Це одна з наймасштабніших втрат біорізноманіття, викликаних грибковим патогеном.
Чи загрожує це людям?
Історія з амфібіями демонструє, наскільки смертоносними можуть бути гриби для живих організмів. Найбільше насторожує те, що еволюція грибків не зупиняється. Вони продовжують пристосовуватися до змін середовища, зокрема й до підвищення температури у зв’язку з глобальним потеплінням. Якщо раніше багато патогенних грибів не могли виживати за температури тіла людини (близько 36,6°C), то згодом вони можуть виробити термостійкість. У такому разі потенційною мішенню для них стане й людський організм.
Таким чином, грибкова епідемія серед тварин – це своєрідне попередження про те, наскільки небезпечними можуть стати гриби, якщо вони навчаться долати захисні бар’єри теплокровних істот.
Які захисні механізми, окрім температури, має людина
Насправді здатність людського організму підтримувати відносно високу температуру тіла – не єдиний захист від грибкових патогенів. Головний козир людини в боротьбі з грибами – це складна й багаторівнева імунна система.
Наш імунітет має два основні щити:
- 🟪 Вроджений імунітет, що працює як перша лінія оборони. Спеціалізовані клітини, такі як макрофаги та нейтрофіли, швидко реагують на вторгнення грибкових клітин, поглинаючи та знешкоджуючи їх.
- 🟪 Набутий імунітет, який формує більш цілеспрямовану відповідь (на основі попередніх контактів з патогенами та виробляє антитіла для їхньої нейтралізації).
Крім того, важливу роль у захисті відіграє й мікробіом – мільярди бактерій, грибів і навіть вірусів, що мешкають на шкірі, у кишечнику та на слизових оболонках. Ці мікроорганізми створюють своєрідну конкуренцію для патогенів, не даючи їм закріпитися та розмножуватися. Порушення цього балансу, наприклад, через антибіотики або стрес, може зробити організм більш вразливим до грибкових інфекцій.
Можливі проблеми
Попри те, що організм людини має потужні природні механізми захисту від грибкових інфекцій, у сучасному світі існують фактори, які послаблюють цю оборону та створюють нові ризики.
Надмірне застосування антибіотиків
Антибактеріальні препарати рятують мільйони життів, але мають і інший бік. Вони знищують не лише шкідливі бактерії, а й корисні мікроорганізми, що є частиною нашого мікробіому. Коли зникають ці конкуренти грибів, патогенні види отримують більше шансів для розмноження та захоплення нових «територій» в організмі. До того ж тривале використання антибіотиків може негативно впливати на роботу імунної системи.
Люди з ослабленим імунітетом
Це пацієнти з ВІЛ-інфекцією, онкохворі, які проходять хіміотерапію, а також ті, хто приймає імунодепресанти – ліки, що пригнічують активність імунної системи (наприклад, після трансплантації органів). У цих людей навіть умовно нешкідливі гриби можуть перетворюватися на агресивні патогени і викликати важкі генералізовані інфекції.
За даними досліджень, щороку у світі реєструють приблизно 150 мільйонів випадків важких грибкових інфекцій, і близько 1,7 мільйона людей гинуть від них. У переважній більшості це саме ті пацієнти, імунна система яких не може впоратися з грибками.
Саме люди з ослабленим імунітетом стають своєрідним «полігоном» для еволюції грибів. У таких умовах патогени вчаться долати захисні бар’єри людського організму, пристосовуються до нових середовищ і навіть набувають стійкості до протигрибкових препаратів. Іншими словами, те, що не вбиває грибок, робить його сильнішим.
Характерний приклад – гриб Candida auris, уперше виявлений 2009 року в Японії. Він привернув увагу науковців тим, що швидко набув стійкості до багатьох відомих протигрибкових засобів і почав масово поширюватися в лікарнях та будинках для літніх людей. Дослідники висувають кілька гіпотез щодо його появи:
- 🟪 глобальне потепління, яке могло змусити гриб пристосуватися до вищих температур, наблизивши його до теплокровних організмів;
- 🟪 широке використання протигрибкових препаратів, яке могло дати поштовх до появи стійких штамів.
Тож навіть здоровий організм у майбутньому може стати вразливим, якщо гриби продовжать адаптуватися до умов, що раніше стримували їхній розвиток.
Перспективи протигрибкових вакцин
Створення вакцини проти грибкових інфекцій виявилося набагато складнішим завданням, ніж розробка щеплень від вірусів чи бактерій. Причина – у природі самих грибів.
Клітини грибів за своєю структурою дуже схожі на клітини людини. Вони також є еукаріотами, тобто мають ядро та подібні клітинні органели. Це створює серйозну проблему, адже в такому випадку важко знайти унікальну частину грибка, на яку можна було б безпечно націлити імунну систему, не ризикуючи викликати атаки на власні клітини організму. Неправильно підібрана мішень для вакцини може призвести до розвитку аутоімунних реакцій – коли імунітет починає сприймати власні тканини як чужорідні.
Є й інша проблема – низький попит на такі вакцини. До недавнього часу грибкові інфекції вважалися порівняно рідкісною проблемою, яка зачіпає переважно людей із серйозно ослабленим імунітетом. Саме тому фармацевтичним компаніям було не вигідно вкладати значні ресурси в дорогі дослідження та розробки в цій сфері.
Однак ситуація починає змінюватися. З появою нових небезпечних грибків, таких як Candida auris, та на тлі зростання кількості пацієнтів і імунодефіцитами інтерес до протигрибкових вакцин поступово зростає. Дослідники вже працюють над створенням таких препаратів.
Чи можуть гриби проникати в мозок та контролювати поведінку людини
Це основна сюжетна лінія в серіалі «Останні з нас», де гриб кордіцепс заражає мозок людей, змінюючи їхню поведінку. Але наскільки реалістичним є такий сценарій у реальному світі?
У природі є приклади грибів, які справді здатні впливати на поведінку своїх жертв. Найвідоміший серед них – Ophiocordyceps unilateralis, гриб, що паразитує на мурахах. Після зараження цей кордіцепс буквально «перепрограмовує» нервову систему комахи. Інфікована мураха залишає свою колонію, піднімається на висоту приблизно 20–30 сантиметрів і фіксується щелепами за рослину. Там вона завмирає й гине, а гриб, використовуючи тіло жертви як поживне середовище, проростає назовні й формує плодове тіло зі спорами. Ці спори потім осипаються вниз, інфікуючи інших мурах.
Схожий приклад спостерігається в Entomophthora muscae, яка заражає мух. Після зараження гриб впливає на нервову систему комахи й змушує її залишатися нерухомою, доки гриб завершить розвиток. Потім тіло мухи стає джерелом нових спор.
На щастя, для людини такий сценарій поки що видається малоймовірним. Наш мозок набагато більший і складніший за нервові системи комах. Крім того, грибкам довелося б подолати низку фізичних і імунних бар’єрів, щоб отримати прямий доступ до мозку.
Михайло Хецуріані
- 1. WHO fungal priority pathogens list to guide research, development and public health action. https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/363682/
9789240060241-eng.pdf?sequence=1 - 2. Rosa, I., Simoncelli, F., Fagotti, A. et al. The proximate cause of frog declines?. Nature 447, E4–E5 (2007). https://doi.org/10.1038/nature05941
- 3. Casadevall A, Kontoyiannis DP, Robert V. 2019. On the Emergence of Candida auris: Climate Change, Azoles, Swamps, and Birds. mBio 10:10.1128/mbio.01397-19. https://doi.org/10.1128/mbio.01397-19
- 4. Romani, L. Immunity to fungal infections. Nat Rev Immunol 4, 11–24 (2004). https://doi.org/10.1038/nri1255
- 5. Drummond RA, Desai JV, Ricotta EE, Swamydas M, Deming C, Conlan S, Quinones M, Matei-Rascu V, Sherif L, Lecky D, Lee CR, Green NM, Collins N, Zelazny AM, Prevots DR, Bending D, Withers D, Belkaid Y, Segre JA, Lionakis MS. Long-term antibiotic exposure promotes mortality after systemic fungal infection by driving lymphocyte dysfunction and systemic escape of commensal bacteria. Cell Host Microbe. 2022 Jul 13;30(7):1020-1033.e6. doi: 10.1016/j.chom.2022.04.013. Epub 2022 May 13. PMID: 35568028; PMCID: PMC9283303.