Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Ochrana rastlín / Odborné články

Môžu rastlinné vírusy napadnúť človeka?

10-05-2021
prof. Ing. Kamil Hudec, PhD. | kamil.hudec@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Katedra ochrany rastlín

Rastlinné vírusy, inak nazývané aj fytovírusy sú v prírode veľmi rozšírené, napádajú široké spektrum druhov ovocia a zeleniny, ale aj ostatných rastlín. Napriek tomu našej pozornosti unikajú, pretože spôsobujú nenápadné symptómy, ktoré si oko laika buď vôbec nevšimne, alebo ich pripisuje iným príčinám. V súvislosti s aktuálnou pandémiou niekedy vznikajú otázky, či aj rastlinné vírusy môžu vstúpiť do sveta človeka alebo jeho zdravie nejako ovplyvniť. Pri súčasnom pandemickom koronavíruse COVID-19 sa skúmajú podozrenia že vznik tohto vírusu súvisí s mutáciami na zvieratách, príp. že sa zo zvierat preniesol na človeka. Je takéto niečo možné aj v prípade fytovírusov?

Zameraním tohto článku je bližšie priblíženie sveta fytovírusov a pohľad na ich možný vplyv na človeka. Odpovede na tieto otázky autor čerpal aj z vlastných skúseností, ale najmä z odbornej a vedeckej literatúry, ktorá je k dispozícii u autora článku.  

Fytovírusy sú prítomné v množstve druhov zeleniny a ovocia, takže človek pravdepodobne každý deň zje nejakú zeleninu alebo ovocie s obsahom fytovírusov.  Človek je tak denne exponovaný ich pôsobeniu, pričom niektoré vírusy sú extrémne stabilné vzhľadom na podmienky prostredia. Inými slovami, do tela človeka sa dostávajú v živom - aktívnom stave. Obavy z ich možného vplyvu na zdravie človeka môže vyvrátiť fakt že všetky doterajšie vedomosti a štúdie preukazujú, že fytovírusy sú extrémne odlišné od vírusov napádajúcich stavovce, najmä v otázkach hostiteľskej špecializácie a patogenity. Podľa súčasného poznania platí „dogma“, že fytovírusy napádajú iba rastliny, teda nepredstavujú potenciál patogenity pre človeka a ostatné stavovce. Túto „istotu“ však mierne podkopáva fakt, že viaceré fytovírusy cirkulujú a dokonca sa aj množia v tele vektorov – hmyzu. Z tohto pohľadu sa otvárajú otázky, či fytovírusy nemôžu predsa len prekročiť bariéru evolúcie a vstúpiť do sveta človeka ako patogén. Tieto úvahy podporuje skutočnosť, že existuje blízka príbuznosť medzi fytovírusmi a vírusmi zvierat, ktoré majú viaceré identické sekvencie génov. Ďalšou znepokojivou informáciou je fakt, že fytovírusy boli detegované v telách bezstavovcov, stavovcov, cicavcov a dokonca aj vo vzorkách z človeka, pri ktorých je evidovaná imunologická odpoveď.

Fytovírusy sú všeobecne významným fytopatologickým rizikom pestovania kultúrnych rastlín po celom svete. Rastlinná virológia je len jednou zo súčastí komplexnej virológie, ktorá je pochopiteľne orientovaná najmä na človeka a jeho virózy. O význame humánnych vírusov a vírusov vôbec sa chtiac-nechtiac môže presvedčiť celá súčasná ľudská spoločnosť v aktuálnej pandémii COVID-19. V databáze vedeckých článkov sú tisícky prác venovaných vírusom. Spomedzi rastlinných vírusov je najčastejšie študovaný a publikovaný Tobacco mosaic virus (TMV) – pôvodca vírusovej mozaiky tabaku. Dôvodom je fakt, že ide o polyfágny a asi aj najrozšírenejší vírus, ktorý bol spomedzi fytovírusov objavený a popísaný medzi prvými. Prvé práce o jeho výskyte publikoval Ivanovski v roku 1892. Odvtedy veda pokročila a v súčasnosti sú fytovírusy klasifikované na tri rady, 22 čeľadí, 108 rodov a 1019 druhov. Toto číslo však nie je konečné, nakoľko sa rastlinná virológia priebežne rozvíja a pribúdajú nové druhy alebo zmeny v klasifikácii a nomenklatúre.

Obr.

Obr.: Symptómy jedného z najrozšírenejších fytovírusov - TMV na rajčiaku
foto: autor článku

Svet rastlinných a živočíšnych vírusov sa v prírode neustále prelína. Človek a zvieratá sú značne exponované fytovírusmi, ktoré môžu priamo prenikať do tiel cicavcov a bežne sa tam vyskytovať. Táto prítomnosť fytovírusov v organizmoch cicavcov a človeka nemusí byť neutrálna. Fytovírusy spúšťajú v bunkách cicavcov rôzne procesy, najčastejšie elicitáciu imunitnej odpovede, ktorá bola dokázaná v prípade bezstavovcov, stavovcov a aj človeka. Niekedy bola táto reakcia spojená aj s klinickými príznakmi.

Vírusy sú všeobecne obligátne intracelulárne parazity schopné napádať eukaryotické organizmy, baktérie, archeóny, ba dokonca aj iné vírusy. Medzi fytovírusmi a vírusmi živočíchov boli objavené viaceré rozdiely, ktoré viedli k paradigme o existencii striktnej hranice oddeľujúcej obe skupiny vírusov. Viaceré vírusy majú skutočne veľmi rozdielne črty morfológie a štruktúry genómu. Väčšina fytovírusov sú RNA vírusy sférického alebo tyčinkovitého tvaru. V kontraste s tým, živočíšne vírusy obsahujú najmä DNA a väčšina viriónov má sférický tvar. Najväčšie rozdiely sú však v mechanizme prenikania viriónov do organizmu, ich reprodukcie a šírenia sa medzi bunkami. Pre živočíšne vírusy je potrebná špecifická interakcia s bunkovými receptormi hostiteľského tkaniva pred samotným vstupom do bunky, prostredníctvom endocytózy alebo fúzie. Pred fytovírusmi však stojí mechanická prekážka vo forme pevnej bunkovej steny rastlinnej bunky, zloženej väčšinou z celulózy a pektínu. Vstup fytovírusov do rastliny teda nie je založený na žiadnej špecifickej molekulárnej interakcii. Fytovírusy môžu penetrovať do rastlinnej bunky iba cez poškodenia pokožkových buniek pôsobených buď vektormi alebo iným druhom hmyzu, príp. vplyvom človeka a iných činiteľov. Prenášajú sa aj inými spôsobmi – infikovanými semenami, hľuzami, vrúbľovaním, infikovanou rastlinnou šťavou pri ošetrovaní rastlín, hubami, háďatkami a pod. Teda nie aktívne, ale vždy sprostredkovane. V hostiteľskej rastlinnej bunke sa fytovírusy rozmnožujú a rozširujú do ďalších pletív plazmodezmami, čo je dej podmienený pohybom proteínov kódovaných v genóme fytovírusu.

Napriek uvedeným zásadným rozdielom existujú predsa len aj príklady prelomenia fylogenetickej bariéry ríše hostiteľov vírusov. Približne 80% známych fytovírusov penetruje do tela rastlín prostredníctvom vektorov (hmyzu) a  niekoľko druhov z nich sa dokonca dokáže rozmnožovať aj v tele vektora. Väčšina vektorov, v tele ktorých sa fytovírusy rozmnožujú, patrí do radu Hemiptera, zahrňujúcemu väčšinou vošky, strapky a iné druhy hmyzu, ktoré patria k najdôležitejším vektorom viróz väčšiny plodín aj v podmienkach SR. Schopnosť niektorých fytovírusov infikovať bezstavovcové vektory môže byť spojená s prítomnosťou limitovaného počtu proteínov. V podstate pri prenose fytovírusov vektormi ide o dva hlavné spôsoby prenosu – necirkulatívny a cirkulatívny prenos. Pri necirkulatívnom prenose vírus zostáva prítomný na pokožke styletov vektora alebo na okraji tráviaceho traktu. Pri cirkulatívnom spôsobe prenosu fytovírus prekonáva bariéru tela vektora a vstupuje do jeho obehovej sústavy, pričom sa neskôr koncentruje v slinných žľazách. Táto špecifická adhézia vírusu k tkanivám vektora môže zahŕňať buď kapsidové proteíny, ktoré dovoľujú adhéziu na receptory vektora, alebo produkciu iných vírusových proteínov zo skupiny tzv. pomocných komponentov.

Pri bežnom nepropagatívnom cirkulatívnom prenose sa vírusy prenášajú na rastlinu cez sliny vektora pri jeho cicaní na rastline. Vírus sa však v tele vektora nerozmnožuje, iba ním prechádza. Pri propagatívnom cirkulatívnom prenose sa aj rozmnožuje. Napr. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) sa dokonca prenáša aj na potomstvo vektora, transovariálne, aj pri pohlavnom rozmnožovaní. Pri cirkulatívnom propagatívnom prenose sa fytovírus nachádza v celom tele vektora – bol zistený vo svaloch, nervových a spojivových tkanivách, slinách aj tuku. Pri prítomnosti viacerých druhov vírusov v tele vektora môže dochádzať k patologickým prejavom na samotnom vektore. Prejavuje sa to zmenou prijímania potravy, skrátením dĺžky života a znížením reprodukcie.

Popísané spôsoby reprodukcie fytovírusov v tele vektora podmieňujú otázky, či raz fytovírusy podobným spôsobom neprekročia fylogenetické hranice a napadnú aj človeka alebo stavovcov. Zvlášť keď vezmeme do úvahy fakt, že fylogeneticá vzdialenosť medzi rastlinami a hmyzom je omnoho väčšia, ako medzi hmyzom a stavovcami. Z hľadiska klasifikácie vírusov existujú niektoré čeľade vírusov (Bunyaviridae, RhabdoviridaeReoviridae), ktoré zahŕňajú rody vírusov napádajúce rastliny a aj rody s vírusmi zvierat. Príkladom je čeľaď Reoviridae, ktorá okrem fytovírusov zahŕňa aj rotavírusy, pôvodcov gastroenteritídy ľudí. Niektoré fytovírusy sa od zvieracích vírusov líšia iba prítomnosťou génov kódujúcich tvorbu esenciálnych proteínov potrebných na systemickú infekciu rastlín. 

Expozícia zvierat a človeka fytovírusmi

Rastlinná potrava a voda sú prirodzenou cestou, ako sa môžu fytovírusy dostať do tela človeka alebo zvierat. Preto každé zviera a človek, konzumujúci rastliny, je exponovaný pôsobeniu fytovírusov. Fytovírusy sú bežne rozšírené v kultúrnych a divo rastúcich rastlinách. Odhaduje sa, že napr. v tropických krajinách je premorenosť rastlín fytovírusmi až na úrovni 60%. Tomuto stavu nahrávajú práve polyfágne a ľahko sa šíriace vírusy, ako napr. už spomínaný vírus mozaiky tabaku (Tobacco mosaic virus). Vírusy sa tak môžu dostať priamo do potravín. V jednej štúdii bolo zistené, že pri mapovaní rozšírenia vírusu Pepper mild mottle virus (PMMoV) bola jeho RNA nájdená až v 57% potravín obsahujúcich papriku. RNA pritom bola aktívna, schopná infikovať opäť rastliny papriky. Podobne vysoký vírusový titer bol zistený napr. v omáčkach Tabasco.

Okrem potravín sa fytovírusy môžu do tela človeka dostať aj cez rôzne prípravky prírodnej rastlinnej „medicídy“, ale aj fajčením, kde bol zistený vysoký titer vírusu mozaiky tabaku v slinách fajčiarov. Ďalším významným spôsobom prenosu vírusov do tela človeka, priamo do jeho buniek môže byť transport hmyzom, ktorý sa živí (saje) aj na rastlinách aj na človeku. Hmyz pritom môže byť v úlohe hostiteľa alebo vektora fytovírusu, prípadne oboje. Hlavným podozrivým druhom sú komáre, ktoré sa živia na rastlinách a cicajú aj krv človeka a môžu byť nositeľmi vírusov. Tento spôsob sa však zatiaľ nepotvrdil, nie je známy žiaden prípad, že by komáre prenášali na človeka patogénne fytovírusy.

V prípade cicavcov existujú prípady, kedy boli zistené fytovírusy aj v ich telách. Fytovírusovú infekciu mohli cicavce prenášať svojimi výlučkami, keďže fytovírusy boli v ich gastrointestinálnom trakte stabilné. Tieto skutočnosti boli potvrdené v prípade hovädzieho dobytka, hlodavcov, hydiny a oviec.

Nemenej zaujímavé sú štúdie potvrdzujúce prítomnosť fytovírusov v tele človeka. Pri jednom pokuse bol purifikovaný fytovírus TBSV podaný ľudským dobrovoľníkom perorálne. Následná inokulácia rastlín fekáliami týchto ľudí bola pozitívna, na rastlinách sa vytvorili príznaky infekcie fytovírusom. Na základe tohto vzniklo podozrenie, že aj človek prostredníctvom splaškov môže byť šíriteľom infekcie niektorých fytovírusov. Teórie o riziku fytovírusov pre človeka priniesla aj štúdia, ktorá preukázala že fytovírusy sú najrozšírenejšie RNA vírusy v ľudských výkaloch. Nikdy sa však spoľahlivo nepreukázalo, či prítomnosť fytovírusov v tráviacom trakte je pre človeka neutrálna.

Ešte znepokojivejšie sú štúdie, ktoré poukazujú na prítomnosť vírusu TMV pri rakovine pľúc človeka, pričom samotný TMV bol zistený aj priamo v rakovinových nádoroch pľúc niektorých pacientov. Ďalšími inokulačnými testami bola prítomnosť TMV zistená v pľúcnom tkanive aktívnych aj pasívnych fajčiarov. Na upokojenie treba uviesť, že samotná aktívna úloha TMV pri karcinogenéze bola zatiaľ vylúčená.

Fytovírusy boli dokázané ako spúšťače imunitnej odpovede tak u bezstavovcov, ako aj u stavovcov a človeka. Ešte dôležitejšou otázkou je to, či fytovírusy môžu vstúpiť aj priamo do buniek cicavcov a človeka. Podľa dostupných experimentálnych dát sú fytovírusy naozaj schopné vstúpiť do buniek cicavcov. Avšak doposiaľ išlo iba o experimentálne a umelé penetrácie, ktoré neviedli k intracelulárnemu rozmnožovaniu fytovírusov.

Aby bolo možné s istotou konštatovať, že fytovírusy môžu byť patogénne aj pre človeka, museli by byť k dispozícii spoľahlivé dôkazy, že fytovírusy sú schopné do buniek človeka penetrovať, v ľudskej bunke sa replikovať, vyvolať symptomatické ochorenie a byť schopné ďalšieho šírenia, teda naplniť tzv. Kochove postuláty.

Záver

Výsledky viacerých štúdií naznačujú, že fylogenetické hranice medzi rastlinami a cicavcami, vrátane človeka, môžu byť pre fytovírusy menej neprekonateľné ako sa doteraz predpokladalo. Skutočnosť, že ľudstvo je exponované fytovírusmi už tisícky rokov, podporuje paradigmu že tieto vírusy sú pre človeka bezpečné. Ak by však fytovírus kompletne prekonal bariéru hostiteľskej špecifity a stal by sa schopný reprodukcie v bunkách stavovcov, táto multiplikácia by zrejme ostala bez povšimnutia, ak by nebola asociovaná so špecifickými symptómami. Z evolučného hľadiska, ak k takémuto prípadu aj niekedy došlo, išlo o slepú uličku vývoja smerujúcu k zániku, keďže nepokračovala ďalším prenosom na iné stavovce (Balique et al., 2015). Iba veľmi málo doposiaľ publikovaných štúdií bolo venovaných problematike priamej potenciálnej patogenity fytovírusov pre človeka. S určitosťou sa dá však konštatovať, že na úrovni súčasného poznania zatiaľ nie sú k dispozícii žiadne dôkazy, že by fytovírusy boli priamymi pôvodcami chorôb zvierat alebo človeka.