Изменчивость вируса гриппа. Антигенная структура вируса гриппа. Антигены вируса гриппа. Антигенный дрейф, антигенный шифт вируса гриппа Идентифицируют вирусы гриппа с помощью ртга
У вируса гриппа описаны 2 антигенных комплекса:
· S-антиген (растворимый, от лат. solution – растворять) представлен белками нуклеокапсида, является типоспецифическим, отличается стабильностью, неинфекционен (белок NР способен связывать комплемент, поэтому выявляется в РСК).
· V-антиген (от лат. viral – вирусный) – штаммоспецифический, состоит из гемагглютинина и нейраминидазы, располагается на шипиках, определяет вирулентность (выявляется в РТГА).
Изменчивость вирусов гриппа .
Внутренние структуры вируса экранизированы от действия внешней среды и не изменяются. Изменчивость присуща антигенам суперкапсида, причем гемагглютинины и нейраминидаза изменяются независимо друг от друга благодаря 2 генетическим механизмам – дрейфу и шифту.
Антигенный дрейф (от англ. drift – медленное течение) вызывает незначительные изменения, обусловленные точечной мутацией в большей степени в структуре гемагглютинина. Это приводит к развитию штаммовых различий, которые не выходят за пределы подтипа. В результате антигенного дрейфа могут возникать эпидемии (частота – через каждые 1-3 года).
Шифт (от англ. shift –скачок) – это полная замена гена, которая приводит к появлению нового антигенного варианта вируса. Полагают, что шифт – это результат генетической рекомбинации, т.е. обмена генетической информации между вирусами человека и животных, попавших в одну клетку, который приводит к смене подтипа Н или N (а иногда – обоих). Такая изменчивость может привести к появлению новых вариантов вирусов, способных вызывать пандемию (частота – каждые 10-20-40 лет).
Вирусы гриппа В и С лишены шифтовой изменчивости, поэтому вирус гриппа В вызывает эпидемии , а вирус гриппа С – спорадические заболевания или небольшие вспышки.
Особенности репродукция вируса .
1. Адсорбция на рецепторах чувствительных клеток, содержащих сиаловую кислоту, с помощью гемагглютининов.
2. Проникновение в клетку путем рецепторного эндоцитоза с последующим слиянием мембран вируса со стенкой клеточной вакуоли и образованием эндосомы.
3. Депротеинизация: вирус освобождается сначала от суперкапсида, затем – и от капсидных белков.
4. Эклипс-фаза (репликация НК и синтез вирусных белков): вирусная РНК проникает в цитоплазму клетки, затем – в ядро, где имеется продукт, необходимый для транскрипции и трансляции. Здесь синтезируется РНК. Капсидные белки NP, P1, Р2, P3 и М синтезируются в цитоплазме на рибосомах.
5. Сборка нуклеокапсида происходит в цитоплазме клетки (РНК и вирусные белки узнают друг друга и самособираются).
6. Выход из клетки осуществляется путем почкования или взрыва (лизиса), при этом из цитоплазматической мембраны клетки образуется суперкапсид.
Первые упоминания о гриппе были отмечены много веков назад - еще в 412 году до
н.э. описание гриппо-подобного заболевания было сделано Гиппократом. Также
гриппо-подобные вспышки были отмечены в 1173 году. Первая задокументированная
пандемия гриппа, унесшая много
жизней, случилась в 1580 году.
В 1889-1891 гг произошла пандемия средней тяжести, вызванная вирусом типа H3N2.
Печально известная "Испанка", вызванная вирусом H1N1 произошла в 1918-1920 гг.
Это самая сильная из известных пандемий
Унесшая более 20 млн. жизней. От "испанки"
серьезно пострадало 20-40% населения земного шара. Смерть наступала крайне
быстро. Человек мог быть еще абсолютно здоров утором, к полудню он заболевал и
умирал к ночи. Те же, кто не умер в первые дни, часто умирали от осложнений,
вызванных гриппом, например, пневмонии. Необычной особенностью "испанки" было
то, что она часто поражала молодых людей (обычно от гриппа в первую очередь
страдают дети и пожилые лица).
Возбудитель заболевания, вирус гриппа, был открыт Richard Shope в 1931 году.
Вирус гриппа А впервые был идентифицирован английскими вирусологами Smith,
Andrews и Laidlaw (National Institute for Medical Research, Лондон) в 1933
году. Тремя годами позже Francis выделил вирус гриппа В.
В 1940 году было сделано важное открытие - вирус гриппа может быть
культивирован на куриных эмбрионах. Благодаря этому появились новые
возможности для изучения вируса гриппа.
В 1947 году Тейлором был впервые выделен вирус гриппа С.
В 1957-1958 гг случилась пандемия
Которая получила название "азиатский грипп", вызванная вирусом H2N2. Пандемия
началась в феврале 1957 года на Дальнем Востоке и быстро
распространилась по всему миру. Только в США во время этой пандемии скончалось
более 70000 человек.
В 1968-1969 гг произошел средний по тяжести "Гонконгский грипп", вызванный
вирусом H3N2. Пандемия началась в Гонконге в начале 1968 года. Наиболее часто
от вируса страдали пожилые люди старше 65 летнего возраста. Всего число
погибших от этой пандемии составило 33800 человек.
В 1977-1978 гг произошла относительно легкая по степени тяжести пандемия
Названная "русским" гриппом. Вирус гриппа (H1N1), вызвавший эту пандемию
уже вызывал эпидемию в 50-х гг.
Поэтому в первую очередь пострадали лица, родившиеся после 1950 г.
Возбудители гриппа относятся к семейству ортомиксовирусов, включающее 3 рода вирусов гриппа: А, В, С. Вирусы гриппа содержат РНК, наружную оболочку, в которой размещены 2 антигена – гемагглютинин и нейраминидаза, способные менять свои свойства, особенно у вируса типа А. Изменение гемагглютинина и нейраминидазы обусловливает появление новых подтипов вируса, которые вызывают обычно более тяжелые и более массовые заболевания.
Согласно Международной номенклатуре, обозначение штаммов вируса включает следующие сведения: род, место изоляции, номер изолята, год изоляции, разновидность гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N). Например, A/Сингапур/l/57/H2N2 обозначает вирус рода А, выделенный в 1957 г. в Сингапуре, имеющий разновидность антигенов H2N2.
С вирусами рода А связывают пандемии гриппа. Вирусы гриппа В не вызывают пандемий, но локальные “волны” подъема заболеваемости могут захватить одну или несколько стран. Вирусы гриппа С вызывают спорадические случаи заболевания. Вирусы гриппа устойчивы к низким температурам и замораживанию, но быстро погибают при нагревании.
Ортомиксовирусы - вирусы гриппа А, В, С
Структурные особенности.
Ортомиксовирусы являются оболочечными (суперкапсидными, “одетыми”) вирусами, средний размер вирионов - от 80 до 120 нм. Вирионы имеют сферическую форму. Геном представлен однонитевой сегментированной (фрагментированной) негативной РНК. Вирион имеет суперкапсид, содержащий выступающие над мембраной в виде выступов (шипов) два гликопротеида - гемагглютинин (HA) и нейраминидазу (NA). У вирусов гриппа А выделяют 17 антигенно различных типов гемагглютинина и 10 типов нейраминидаз.
Классификация вирусов гриппа основана на отличиях нуклеопротеиновых антигенов (деление на вирусы А, В и С) и поверхностных белков HA и NA. Нуклеопротеид (также называемый S-антигеном) постоянен по своей структуре и определяет тип вируса (А, В или С). Поверхностные антигены (гемагглютинин и нейраминидаза - V-антигены), напротив, изменчивы и определяют разные штаммы одного типа вируса. Изменение гемагглютинина и нейраминидазы обусловливает появление новых подтипов вируса, которые вызывают обычно более тяжелые и более массовые заболевания
Основные функции гемагглютинина:
Распознает клеточный рецептор - мукопептид;
Отвечает за проникновение вириона в клетку, обеспечивая слияние мембран вириона и клетки; (Гемагглютинин обеспечивает способность вируса присоединяться к клетке.)
Его антигены обладают наибольшими протективными свойствами. Изменения антигенных свойств (антигенные дрейф и шифт) способствуют развитию эпидемий, вызванных новыми Аг вариантами вируса (против которых не сформировался в достаточной мере коллективный иммунитет).
Нейраминидаза отвечает за диссеминацию вирионов, совместно с гемагглютинином определяет эпидемические свойства вируса.
Нейраминидаза отвечает, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку-хозяина, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.
Нуклеокапсид состоит из 8 сегментов вРНК и капсидных белков, образующих спиралевидный тяж.
Жизненный цикл вируса.
Репликация ортомиксовирусов первично реализуется в цитоплазме инфицированной клетки, синтез вирусной РНК осуществляется в ядре. В ядре на вРНК синтезируется три типа вирусспецифической РНК: позитивные матричные мРНК (матрица для синтеза вирусных белков), полноразмерная комплементарная кРНК (матрица для синтеза новых негативных вирионных РНК) и негативные вирионные вРНК (геном для вновь синтезируемых вирионов).
Вирусные белки синтезируются на полирибосомах. Далее вирусные белки в ядре связываются с вРНК, образуя нуклеокапсид. Заключительный этап морфогенеза контролируется М - белком. Нуклеокапсид, проходя через мембрану клетки, покрывается вначале М - белком, затем клеточным липидным слоем и суперкапсидными гликопротеинами HA и NA. Цикл репродукции составляет 6-8 часов и завершается отпочковыванием вновь синтезированных вирионов.
Антигенная изменчивость.
(Антигенная изменчивость вирусов гриппа. Изменчивость вируса гриппа общеизвестна. Эта изменчивость антигенных и биологических свойств является фундаментальной особенностью вирусов гриппа типов А и В. Изменения происходят в поверхностных антигенах вируса - гемагглютинине и нейраминидазе. Вероятнее всего это эволюционный механизм приспособляемости вируса для обеспечения выживаемости. Новые штаммы вирусов, в отличие от своих предшественников не связываются специфическими антителами, которые накапливаются в популяции. Существует два механизма антигенной изменчивости: относительно небольшие изменения (антигенный дрейф) и сильные изменения (антигенный шифт).)
Современное разделение ортомиксовирусов на рода (или типы А,В и С) связано с антигенными свойствами главных белков нуклеокапсида (нуклеокапсидный белок - фосфопротеин NP) и матрикса вирусной оболочки (белок М). Кроме отличий по NP и M белкам, ортомиксовирусы отличаются высочайшей антигенной изменчивостью, обусловленной вариабельностью поверхностных белков HA и NA. Выделяют два основных типа изменений - антигенный дрейф и антигенный шифт.
Антигенный дрейф обусловлен точечными мутациями, изменяющими структуру этих белков. Основным регулятором эпидемического процесса при гриппе является популяционный (коллективный) иммунитет. В результате его формирования происходит отбор штаммов с измененной антигенной структурой (прежде всего гемагглютинина), против которых антитела менее эффективны. Антигенный дрейф поддерживает непрерывность эпидемического процесса.
(Антигенный дрейф - происходит в период между пандемиями у всех типов вирусов (А, В и С). Это незначительные изменения в структуре поверхностных антигенов (гемагглютинина и нейраминидазы), вызываемые точечными мутациями в генах, которые их кодируют. Как правило такие изменения происходят каждый год. В результате возникают эпидемии, так как защита от предыдущих контактов с вирусом сохраняется, хоть она и недостаточна.)
Однако у вирусов гриппа А обнаружена и другая форма антигенной изменчивости - антигенный шифт (сдвиг), связанный со сменой одного типа гемагглютинина (или нейраминидазы) на другой, т.е. на появлении нового антигенного варианта вируса. Это наблюдается редко и связано с развитием пандемий. За всю известную историю гриппа выделено только несколько антигенных фенотипов, вызывающих эпидемии гриппа у людей: HoN1, H1N1, H2N2, H3N2, т.е. только три типа гемагглютинина (HA1-3) и два - нейраминидазы (NA 1 и 2). Вирусы гриппа типа В и С вызывают заболевания только у человека, вирусы гриппа А - у человека, млекопитающих и птиц. Наибольшую эпидемическую роль имеют наиболее изменчивые вирусы гриппа А. У вирусов гриппа С отсутствует нейраминидаза, эти вирусы обычно вызывают более легкую клиническую картину.
Существует мнение, что антигенный шифт - результат генетического обмена (рекомбинации) между вирусами гриппа человека и животных. До сих пор окончательно не установлено, где в межэпидемический период - вне человеческой популяции (у птиц или млекопитающих) или в человеческой популяции (благодаря длительной персистенции, локальной циркуляции) сохраняются вирусы, на время исчерпавшие свои эпидемические возможности.
Птиц считают первичными и основными хозяевами вирусов гриппа А, у которых в отличии от человека распространены вирусы со всеми 17 типами HA и 10 типами NA. Дикие утки - естественные хозяева вирусов гриппа А, у которых возбудитель находится в желудочно - кишечном тракте и не приносит хозяевам заметного ущерба. Вирусы проявляют свои патогенные свойства при переходе на других птиц и на млекопитающих. Среди млекопитающих наибольшее значение придают свиньям, которых считают промежуточным хозяином и сравнивают со “смешивающим сосудом”.
(Современные вирусы гриппа человека слабо переходят на животных. Все пандемии гриппа А с 1930г. начинались в Китае, основными воротами распространения является Сибирь (массовые миграции птиц).
Н1N1- 1930г. Выявлен у человека, свиньи, китов (1972г.), домашних и диких птиц. С ним связана знаменитая пандемия “испанки” (испанского гриппа). Этот тип вновь получил распространение с 1977г.
H2N2 выявляется с 1957г. у человека и птиц. Эпидемии, связанные с этими вирусами, приходили периодически. Сейчас оба типа выявляют параллельно.
H3N2 выявлен в 1963г. (Гонконг).
Вирус А/ Сингапур/1 /57 (H2N2) имеет три гена от вирусов гриппа птиц Евразии, вирус А/ Гонконг /1 /68 (H3N2) содержит 6 генов от вируса “Сингапур” и два - от птиц. Эти данные подтверждают, что новые эпидемические типы вирусов гриппа А человечество получает от птиц - первичного хозяина. Ближайший прогноз - возможность появления новых эпидемических вариантов вируса гриппа А, имеющих гемагглютинин HA5 или 7 (достаточно замены одной - двух аминокислот в их структуре).)
К семейству ортомиксовирусов (греч. orthos - правильный, туха - слизь) относятся вирусы гриппа типов А, В, С, которые так же, как и парамиксовирусы, обладают сродством к муцину. Вирусы гриппа А поражают человека и некоторые виды животных (лошади, свиньи и др.) и птиц. Вирусы гриппа типов В и С патогенны только для людей. Первый вирус гриппа человека был выделен от человека в 1933 г. В. Смитом, К. Эндрюсом и П. Лэйдоу (штамм WS) путем заражения белых хорьков. Позже этот вирус был отнесен к типу А. В 1940 г. Т. Френсис и Т. Меджилл открыли вирус гриппа типа В, а в 1949 г. Р. Тэйлор - вирус гриппа типа С.При классификации вирусов гриппа всегда испытывались определенные трудности, связанные с их антигенной изменчивостью. Вирусы гриппа подразделены на три типа А, В и С. К типу А отнесены несколько подтипов, отличающихся друг от друга своими антигенами - гемагглютинином и нейраминидазой. Согласно классификации ВОЗ (1980 г.), вирусы гриппа человека и животных типа А разделены на 13 антигенных подтипов по гемагглютинину (Н1-Н13) и на 10 - по нейраминидазе (N1-N10). Из них в состав вирусов гриппа человека типа А входит три гемагглютинина (HI, H2 и НЗ) и две нейраминидазы (N1 и N2).у вируса типа А в скобках указывается подтип гемагглютинина и нейраминидазы. Например, вирус гриппа А: Хабаровск/90/77 (H1N1).Структура и химический состав
Вирус гриппа имеет сферическую форму, диаметром 80-120 нм. Реже встречаются нитевидные формы. Нуклеокапсид спиральной симметрии представляет собой рибонуклеопротеиновый (РНП) тяж, уложенный в виде двойной спирали, которая составляет сердцевину вириона. С ней связаны РНК-полимераза и эндонуклеазы (Р1 и РЗ). Сердцевина окружена мембраной, состоящей из белка М, который соединяет РНП с двойным липидным слоем внешней оболочки и шиловидными отростками, состоящими из гемагглютинина и нейраминидазы.Вирионы содержат около 1% РНК, 70% белка, 24% липидов и 5% углеводов. Липиды и углеводы входят в состав липопротеидов и гликопротеидов внешней оболочки и имеют клеточное происхождение. Геном вируса представлен минус-нитевой фрагментированной молекулой РНК. Вирусы гриппа типов А и В имеют 8 фрагментов РНК Из них 5 кодируют по одному белку, а 3 последних - по два белка каждый.Антигены
Вирусы гриппа А, В и С отличаются друг от друга по типоспецифическому антигену, связанному с РНП (белок NP) и М-матриксным белком, стабилизирующим структуру вириона Этиантигены выявляются в РСК. Более узкую специфичность вируса типа А определяют два других поверхностных антигена - гемагглютинин Н и нейраминидаза N, обозначаемые порядковыми номерами.Гемагглютинин является сложным гликопротеином, обладающим протективными свойствами. Он индуцирует в организме образование вируснейтрализующих антител - антигемагглютининов, выявляемых в РТГА. Изменчивость гемагглютинина (Н-антигена) определяет антигенный дрейф и шифт вируса гриппа. Под антигенным дрейфом понимают незначительные изменения Н-антигена, вызванные точечными мутациями в гене, контролирующем его образование. Подобные изменения могут накапливаться в потомстве под влиянием таких селективных факторов, как антитела. Это в конечном итоге приводит к количественному сдвигу, выражающемуся в изменении антигенных свойств гемагглютинина. При антигенном шифте происходит полная замена гена, в основе которой, возможно, лежат рекомбинации между двумя вирусами. Это приводит к смене подтипа гемагглютинина или нейраминидазы, а иногда обоих антигенов, и появлению принципиально новых антигенных вариантов вируса, вызывающих крупные эпидемии и пандемии.Гемагглютинин является также рецептором, с помощью которого вирус адсорбируется на чувствительных клетках, в том числе эритроцитах, вызывая их склеивание, и участвует в гемолизе эритроцитов.Вирусная нейраминидаза - фермент, катализирующий отщепление сиаловой кислоты от субстрата. Она обладает антигенными свойствами и в то же время участвует в освобождении вирионов из клетки хозяина. Нейраминидаза, подобно гемагглютинину, изменяется в результате антигенного дрейфа и шифта.Культивирование и репродукция
Вирусы гриппа культивируются в куриных эмбрионах и в культурах клеток. Оптимальной средой являются куриные эмбрионы, в амниотической и аллантоисной полостях которых вирус репродуцируется в течение 36-48 ч. Наиболее чувствительными к вирусу гриппа являются первичные культуры клеток почек эмбриона человека и некоторых животных. Репродукция вируса в этих культурах сопровождается слабовыраженным ЦПД, напоминающим спонтанную дегенерацию клеток. Вирусы гриппа адсорбируются на гликопротеиновых рецепторах эпителиальных клеток, в которые они проникают путем рецепторно-го эндоцитоза. В ядре клетки происходит транскрипция и репликация вирусного генома. При этом считываемые отдельные фрагменты РНК в виде м-РНК транслируются на рибосомы, где происходит синтез вирусоспецифических белков. После репликации вирусного генома формируется фонд вирусных РНК, который используется при сборке новых нуклеокапсидов.Патогенез
Первичная репродукция вируса происходит в эпителиальных клетках дыхательных путей. Через эрозированную поверхность слизистой оболочки вирус попадает в кровь, вызывая вирусемию. Циркуляция вируса в крови сопровождается повреждением эндотелиальных клеток кровеносных капилляров, в результате чего повышается их проницаемость. В тяжелых случаях наблюдаются кровоизлияния в легкие, сердечную мышцу и другие внутренние органы. Вирусы гриппа, попадая в лимфатические узлы, повреждают лимфоциты, следствием чего является приобретенный иммунодефицит, который способствует возникновению вторичных бактериальных инфекций.При гриппе имеет место интоксикация организма различной степени тяжести.Иммунитет
Механизм противогриппозного иммунитета связан с естественными факторами противовирусной неспецифической защиты, главным образом с продукцией интерферона и натуральными клетками-киллерами.Специфический иммунитет обеспечивается факторами клеточного и гуморального ответа. Первые представлены макрофагами и Т-киллерами. Вторые - иммуноглобулинами, прежде всего антигемагглютининами и антинейроминидазными антителами, обладающими вируснейтрализующими свойствами. Последние в отличие от антигемагглютининов только частично нейтрализуют вирус гриппа, препятствуя его распространению. Комплементсвязывающие антитела к вирусному нуклеопротеину не обладают протективными свойствами и через 1,5 мес. исчезают из крови реконвалесцентов.Антитела обнаруживаются в сыворотке крови через 3-4 суток после начала заболевания и достигают максимальных титров через 2-3 недели. Продолжительность специфического иммунитета, приобретенного после гриппозной инфекции, вопреки прежним представлениям, измеряется несколькими десятилетиями. К этому заключению пришли на основании изучения возрастной структуры заболеваемости гриппом, вызванным вирусом A (H1N1) в 1977 г. Было установлено, что данный вирус, отсутствовавший с 1957 г., поражал в 1977 г. только лиц не старше 20 лет.Таким образом, после перенесения гриппозной инфекции, вызванной вирусом гриппа типа А, формируется напряженный иммунитет, строго специфический к тому подтипу вируса (по Н- и N-антигенам), который вызвал его образование.Кроме того, новорожденные обладают пассивным иммунитетом, обусловленным антителами класса IgG к соответствующему подтипу вируса А. Иммунитет сохраняется в течение 6-8 мес.Эпидемиология
Источником инфекции являются больные люди и вирусоносители. Передача возбудителя происходит воздушно-капельным путем. Грипп относится к эпидемическим инфекциям, которыечаще возникают в зимние и зимне-весенние месяцы. Примерно через каждые десять лет эпидемии гриппа принимают характер пандемий, охватывающих население разных континентов. Это объясняется сменой Н- и N-антигенов вируса типа А, связанного с антигенным дрейфом и шифтом. Например, вирус гриппа А с гемагглютинином NSW1 вызвал в 1918 г. пандемию «испанки», унесшей 20 млн. человеческих жизней. В 1957 г. «азиатский» вирус гриппа (H2N2) вызвал пандемию, охватившую более 2 млрд. человек. В 1968 г. появился новый пандемический вариант - вирус гриппа A (H3N2), получивший название «гонконгский», который продолжает циркулировать до настоящего времени. В 1977 г. к нему присоединился вирус типа A (H1N1).Это оказалось неожиданным, поскольку идентичный вирус уже циркулировал в 1947-1957 гг., а затем был полностью вытеснен «азиатским» подтипом. В этой связи возникла гипотеза о том, что шифтовые варианты вируса не являются исторически новыми. Они представляют собой циркулирующие в прошедшие годы сероподтипы.Прекращение циркуляции вируса гриппа, вызвавшего очередную эпидемию, объясняется коллективным иммунитетом населения, сформировавшимся к данному антигенному варианту возбудителя. На этом фоне происходит селекция новых антигенных вариантов, коллективный иммунитет к которым еще не сформировался.Пока неясно, где сохраняются в течение длительного времени шифтовые антигенные варианты (сероподтипы) вируса гриппа типа А, вышедшие из активной циркуляции в тот или иной исторический период. Возможно, что резервуаром сохранения таких вирусов являются дикие и домашние животные, особенно птицы, которые инфицируются человеческими вариантами гриппозных вирусов типа А и поддерживают их циркуляцию в течение длительного времени. При этом в организме птиц происходят генетические рекомбинации между птичьими и человеческими вирусами, которые приводят к формированию новых антигенных вариантов.По другой гипотезе вирусы гриппа всех известных подтипов постоянно циркулируют среди населения, но становятся эпидемически актуальными лишь при снижении коллективного иммунитета.Вирусы гриппа типов В и С отличаются более высокой антигенной стабильностью. Вирусы гриппа типа В вызывают менее интенсивные эпидемии и локальные вспышки. Вирус гриппа типа С является причиной спорадических заболеваний.Вирус гриппа быстро разрушается под действием температуры выше 56°С, УФ-излучения, дезинфектантов, детергентов. Он сохраняет свою жизнеспособность в течение 1 сут. при комнатной температуре, на гладких металлических и пластмассовых поверхностях - до 2-х сут. Вирусы гриппа сохраняются при низких температурах (-70°С).Специфическая профилактика
Для профилактики гриппа используют ремантадин, который подавляет репродукцию вируса гриппа типа А. Для пассивной профилактики применяют противогриппозный иммуноглобулин человека, полученный из сыворотки крови доноров, иммунизированных гриппозной вакциной. Определенный эффект оказывает человеческий лейкоцитарный интерферон.Для вакцинопрофилактики используют живые и инактивированные вакцины. При введении живых вакцин формируется как общий, так и местный иммунитет. Кроме того, отмечается индукция интерферона.В настоящее время получены инактивированные вакцины различных типов: вирионные, субъединичные, расщепленные и смешанные. Вирионные вакцины получают путем высококачественной очистки вирусов, выращенных в куриных эмбрионах. Субъединичные вакцины представляют собой очищенные поверхностные антигены вируса гриппа - гемагглютинины и нейраминидазу. Такие вакцинные препараты характеризуются пониженной реактогенностью и высокой иммуногенностью. Расщепленные или дезинтегрированные вакцины получают из очищенной суспензии вирионов путем обработки детергентами. Однако пока еще отсутствует единое мнение о преимуществе какой-либо одной из этих вакцин. Инактивированные вакцины индуцируют иммунный ответ в системе общего и местного гуморального иммунитета, но в меньшей степени по сравнению с живыми вакцинами индуцируют синтез интерферона.Многолетний опыт применения живых и инактивированных вакцин свидетельствует о том, что антигенное несоответствие вакцинных штаммов эпидемическим служит основной, но не единственной причиной низкой эффективности вакцинопрофилактики гриппа. В последние годы предпринимаются попытки создания генноинже--нерных и синтетических гриппозных вакцин.Грипп
Грипп - острое респираторное заболевание человека, которое имеет тенденцию к эпидемическому распространению. Характеризуется катаральным воспалением верхних дыхательных путей, лихорадкой, выраженной общей интоксикацией. Часто грипп сопровождается возникновением тяжелых осложнений - вторичных бактериальных пневмоний, обострением хронических заболеваний легких.Возбудители гриппа относятся к семейству Orthomyxoviridae. Она включает три рода вирусов - А, В, С.Вирус гриппа имеет сферическую форму, его размеры 80-120 нм. Порой образуются нитевидные вирионы. Геном образован однониточной минус-нитью РНК, которая состоит из восьми фрагментов, и окружен белковым капсидом. РНК ассоциированная с 4 внутренними белками: нуклеопротеидов (NP) ивысокомолекулярными белками PI, Р2, РЗ, участвующих в транскрипции генома и репликации вируса. Нуклеокапсид имеет спиральный тип симметрии. Над капсидного оболочкой находится слой матриксного белка (М протеин). На внешней, суперкапсидний оболочке в виде шипиков расположены гемагглютинин (Н) и нейраминидаза (N). Оба гликопротеины (N и Н) имеют выраженные антигенные свойства. У вирусов гриппа найдено 13 различных антигенных типов гемагглютинина (НИ-13) и 10 вариантов нейраминидазы (N1-10).По внутреннему нуклеопротеидный антигеном различают три типа вирусов гриппа - А, В, С, которые можно определить в РСК. У вирусов типа А, которые поражают человека есть три вида гемагглютинина (HI, Н2, НЗ) и две - нейраминидазы (N1, N2). Зависимости от их комбинаций, выделяют варианты вирусов гриппа А - H1N1, H2N2, H3N2. их определяют в реакции торможения гемагглютинации с соответствующими сыворотками.Вирусы гриппа легко культивируются в куриных эмбрионах и различных культурах клеток. Максимальное накопление вирусов происходит через 2-3 дня. Во внешней среде вирус быстро теряет инфекционность через высушивания. При низкой температуре в холодильнике хранится в течение недели, при -70 ° С - значительно дольше. Нагрев приводит к его инактивации через несколько минут. Под влиянием эфира, фенола, формалина быстро разрушается.Вирусологический метод диагностики
Материалом для исследования смывы из носоглотки, выделения из носа, которые принимают сухими или влажными стерильными ватными тампонами в первые дни заболевания, мокроты. Вирусы можно обнаружить в крови, спинномозговой жидкости. При летальных случаях забирают кусочки пораженных тканей верхних и нижних дыхательных путей, головного мозга и т.п..Носоглоточные смывы берут натощак. Больной должен трижды прополоскать горло стерильным физиологическим раствором хлорида натрия (10-15 мл), который собирают в стерильную банку с широким горлом. После этого кусочком стерильной ваты протирают заднюю стенку глотки, носовые ходы, затем ее окунают в банку со смывом.Можно взять материал стерильным, увлажненным в растворе хлорида натрия тампоном, которым тщательно протирают заднюю стенку глотки. После забора материала тампон погружают в пробирку с физиологическим раствором, к которому добавлено 5% инактивированной сыворотки животных. В лаборатории тампоны полощут в жидкости, отжимают у стенки пробирки и удаляют. Слив выдерживают в холодильнике для отстаивания, затем отбирают среднюю часть жидкости в стерильные пробирки. К материалу добавляют антибиотики пенициллин (200-1000 ЕД / мл), стрептомицин (200-500 мкг / мл), нистатин (100-1000 ЕД / мл) для уничтожения сопутствующей микрофлоры, выдерживают 30 мин при комнатной температуре и используют для выделения вирусов, предварительно проверив его на стерильность.Чувствительным методом выделения вирусов заражения 10-11-дневных куриных эмбрионов. Материал в объеме 0,1-0,2 мл вводят в амниотическую или аллантоиса полости. Заражают, как правило, 3-5 эмбрионов. Эмбрионы инкубируют при оптимальной температуре 33-34 ° С в течение 72 часов. С целью увеличения количества вирионов в исследуемом материале его предварительно концентрируют. Для этого используют методы адсорбции вирусов на куриных эритроцитах, обработку 0,2% раствором трипсина с целью усиления инфекционных свойств вирусов или осаждают их по специальным методикам.После инкубации куриные эмбрионы охлаждают при температуре 4 ° С в течение 2-4 ч, затем отсасывают стерильными пипетками или шприцем алантоисну или амниотическую жидкость. В этой с помощью РГА определяют наличие инфекционного вируса. Для этого смешивают равные объемы (0,2 мл) вирусмисткого материала и 1% взвеси эритроцитов кур. О положительной реакции (наличие вируса в материале) свидетельствует оседания эритроцитов в виде зонтика.При наличии в материале вируса, который имеет гемаглютинуючи свойства, его титруют с помощью развернутой РГА, определяя титр гемаглютинуючои активности.С помощью этой реакции определяют титр гемаглютинуючого вируса - наибольшее разведение материала, которое еще дает реакцию гемагглютинации. Это количество вируса принимают за одну гемаглютинуючу единицу (ГАО).Идентифицируют вирусы гриппа с помощью РТГА
Для этого сначала готовят рабочее разведение вирусного материала, которое содержит 4 ГАО вируса в определенном объеме.Учет реакции проводят после образования осадка эритроцитов в контрольных лунках. О положительной реакции свидетельствует задержка гемагглютинации в исследуемых лунках.Выделять вирусы гриппа можно, используя различные линии культур клеток - эмбриона человека, почек обезьян, перевиваемой линии клеток почек собаки (MDCK) и другие. В клеточных культурах проявляется цитопатическое действие вирусов (появление клеток с фестончатыми краями, вакуолями, формирование внутриядерных и цитоплазматических включений), которая завершается дегенерацией монослоя клеток.Для идентификации выделенных вирусов используют РТГА (при условии, если тите гемагглютинина составляет в культу рал ьний жидкости не менее 1:8). Кроме этой реакции можно использовать РГГадс, однако она менее чувствительна и требует титра иммунной сыворотки не менее 1:160 а также РСК, РН, РЕМА подобное.Серологическое исследование
Серологическое исследование используют для подтверждения диагноза гриппа. Оно основывается на определении четырехкратного роста титра антител в сыворотке больного.Первую сыворотку получают в начале болезни в остром периоде (2-5-1 день болезни), вторую - после 10-14-го дня заболевания. Поскольку сыворотки дослтн джують одновременно, первую из них хранят в холодильнике при температуре -20 ° С. Чаще всего используют РТГА, РСК, РНГА. Эти реакции ставят со специальными наборами стандартных вирусных диагностикумов (эталонные штаммы вируса гриппа различных серологических типов). Поскольку сыворотки больных могут содержать неспецифические ингибиторы гемагглютинации, их сначала прогревают при температуре 56 ° С, а также обрабатывают специальным ферментом (например, нейраминидая зой) или растворами перйодаты калия, риванола, хлорида Марганца, суспензиеы белой шины т.п. по специальным схемам. ИРеакция торможения гемагглютинации
Реакцию торможения гемагглютинации можно ставить в пробирках (макромш тод) или в специальных планшетах для иммунологических исследований.Реакция считается положительной при образовании компактного, плотного осадка эритроцитов с ровными краями.Экспресс-диагностика
Метод основан на выявлении в исследуемом материале специфических вирусных антигенов с помощью иммунофлюоресценции в прямой или косвенной РИФ. Слизь получают из носовых ходов или задней стенки глотки, центрифугируют и из осадка клеток цилиндрического эпителия слизистой оболочки готовят мазки на предметных стеклах. их обрабатывают иммунофлуоресцентный сыворотками, конъюгированными с флуорохромами, например, ФИТЦ (флуоресцеинизотиоцианат). При исследовании препаратов с помощью люминесцентного микроскопа наблюдают характерное зелено-желтое свечение вирусов гриппа, которые локализуются в начале болезни в ядрах эпителиальных клеток.В последнее время предлагается использовать для индикации специфических вирусных антигенов ИФА, РЗНГА, ПЦР.
Грипп A/H1N1 как типичная эмерджентная инфекция: Общая характеристика вирусов гриппа, изменчивость, появление новых пандемических штаммов
Вирусы гриппа - РНК-содержащие вирусы - относятся к сем. Orthomyxoviridae и разделяются на вирусы А, В и С (табл. 1).
Таблица 1.
Сравнительная характеристика вирусов гриппа
| Критерии | Тип А | Тип В | Тип С |
| Тяжесть заболевания | ++++ | ++ | + |
| Природный резервуар | Есть | Нет | Нет |
| Пандемии человека | Вызывает | Не вызывает | Не вызывает |
| Эпидемии человека | Вызывает | Вызывает | Не вызывает (лишь спорадические заболевания) |
| Антигенные изменения | Шифт, дрейф | Дрейф | Дрейф |
| Сегментированный геном | Да | Да | Да |
| Чувствительность к ремантадину | Чувствительны | Не чувствительны | Не чувствительны |
| Чувствительность к занамивиру | Чувствительны | Чувствительны | - |
| Поверхностные гликопротеины | 2 (HA, NA) | 2 (HA, NA) | 1(HA) |
Вирус гриппа имеет сферическую форму и размер 80-120 нм. Сердцевина представлена одноцепочечной отрицательной цепью РНК, состоящей из 8 фрагментов, которые кодируют 11 вирусных белков.
Вирусы гриппа А широко распространены в природе и поражают как людей, так и целый ряд млекопитающих и птиц. Вирусы гриппа типов В и С выделены только от человека.
Эпидемически значимыми являются 2 подтипа вируса гриппа А - H3N2 и H1N1 и вирус гриппа типа В (А.А. Соминова с соавт, 1997; О.М. Литвинова с соавт., 2001). Итогом такой ко-циркуляции явилось развитие в один и тот же эпидсезон в различных странах эпидемий гриппа различной этиологии. Гетерогенность популяции эпидемических вирусов возрастает также за счет дивергентного характера изменчивости вирусов гриппа, что приводит к одновременной циркуляции вирусов, относящихся к различным эволюционным ветвям (О.М. Литвинова с соавт., 2001). В этих условиях создаются предпосылки для одновременного инфицирования человека различными возбудителями, что приводит к формированию смешанных популяций и реассортации как между вирусами ко-циркулирующих подтипов, так и среди штаммов в пределах одного подтипа (О.И. Киселев с соавт., 2000).
Классификация типов вирусов гриппа основана на антигенных различиях двух поверхностных гликопротеинов - гемагглютинина (НА) и нейраминидазы (NА). Согласно этой классификации вирусы гриппа и подразделяют на 3 типа - вирусы гриппа типа А, типа В и типа С. Различаются 16 подтипов НА и 9 подтипов NА.
Рис. 1. Классификация вирусов гриппа А и виды животных и птиц - промежуточные и конечные хозяева в цепи передачи инфекции к человеку.
Недавно открыт 16 подтип (Н16) гемагглютинина
Примечание: ∗ НА 7 и NА 7-NА8 выявили и у лошадей
На рис. 1 представлены подтипы вирусов гриппа типа А и их промежуточные хозяева и природные резервуары (перелетные птицы). К основным хозяевам вирусов гриппа А относятся те виды, которым свойственна заболеваемость гриппом.
В популяции человека до настоящего времени выявлены вирусы гриппа А только трех подтипов с НА1, НА2 и НА3. При этом вирусы содержат только два типа нейраминидазы - NА1 и NА2 (рис.1). Доказана их стабильная циркуляция в течении прошлого столетия, начиная с пандемии 1918 г (R.G. Webster et al., 1978; K.G. Nicholson et al., 2003).
Вирусы гриппа А (в меньшей степени В) обладает способностью к изменению структуры НА и NА. Для вируса гриппа А характерны два типа изменчивости:
- точечные мутации в вирусном геноме с соответствующим изменением в НА и NА (антигенный дрейф);
- полная замена одного или обоих поверхностных гликопротеинов (НА и NА) вируса путем реассортации/рекомбинации (антигенный шифт), в результате которого появляется принципиально новый вариант вируса, способный вызвать гриппозные пандемии.
Для вируса гриппа В антигенная изменчивость ограничивается только дрейфом, т.к. он, по-видимому, не имеет природного резервуара среди птиц и животных. Для вируса гриппа С характерна большая стабильность антигенной структуры и с ним связаны лишь локальные вспышки и спорадические случаи заболевания.
Представляет определенный интерес появление новых штаммов вируса гриппа в человеческой популяции и связанные с ними пандемии (рис. 2). На рис. 2 представлены основные антигенные шифты, ассоциированные с панедмиями ХХ века, вызванные вирусами гриппа А:
- в 1918 г пандемия была вызвана вирусом типа H1N1;
- в 1957 г - H2N2 штаммом А/Singapore/1/57;
- в 1968 г - H3N2 штаммом A/Hong Kong/1/68;
- в 1977 г - H1N1 штаммом A/USSR/1/77 (многие ученые не рассматривали это как пандемию, но с появлением этого штамма сложилась ситуация с одновременной ко-циркуляцией 2 штаммов вируса гриппа А - H3N2 и H1N1).
В 1986 г в Китае вирус А/Тайвань/1/86 вызвал обширную эпидемия гриппа А/H1N1, продолжавшуюся до 1989г. Дрейф варианты этого вируса просуществовали до 1995 г, вызывая локальные вспышки и спорадические случаи заболевания. По результатам молекулярно-биологических исследований в геноме вируса А/H1N1 в эти годы возникли множественные мутации. В 1996 г появились два антигенных варианта вируса гриппа А/H1N1: А/Берн и А/Пекин, их особенностью являлась не только антигенная, но и географическая разобщенность. Так, в России вирус гриппа А/Берн принял активное участие в эпидемии гриппа 1997-98 гг. В этот же сезон на востоке страны была зарегистрирована циркуляция штаммов вируса А/Пекин. В дальнейшем в 2000-2001 гг. вирус гриппа А/H1N1 стал возбудителем эпидемии гриппа в России. Современные вирусы гриппа А/H1N1 обладают низкой иммуногенной активностью, свежие выделенные изоляты вируса взаимодействуют только в эритроцитами млекопитающих (человека 0 группы и морских свинок).
Рис. 2. Возникновение новых штаммов вируса гриппа в человеческой популяции и связанные с ними пандемии
В прошлом столетии вирусы гриппа типа А претерпели значительные генетические изменения, результатом чего явились глобальные пандемии с высокой летальностью среди людей. Самая большая пандемия гриппа (H1N1) была в 1918-1919 гг. («испанка»). Вирус, появившийся в 1918 г проделал выраженный дрейф, исходные (Hsw1N1) и конечные (H1N1) его варианты считаются шифтовыми. Вирус вызвал опустошительную эпидемия, унесшую 20 млн жизней (половина погибших - молодые люди в возрасте от 20 до 50 лет (M.T. Osterholm, 2005).
Исследования J.K. Tanbenberger et al., (2005) показали, что вирус, вызвавший пандемию 1918 г., не являлся реассортантом между птичьим вирусом гриппа и вирусом гриппа человека - все 8 генов вируса H1N1 имели больше сходство с вариантами «птичьего» вируса, нежели человеческого (рис. 3). Поэтому, по мнению R.B. Belshe (2005) вирус гриппа птиц, должен инфицировать (минуя промежуточного хозяина) человека, передаваясь от человека к человеку.
Важно отметить, что вирусы гриппа птиц «участвуют» в появлении новых «человеческих» вирусов гриппа, которые характеризуются высокой патогенностью и способностью вызывать пандемии (Э.Г. Деева, 2008). Эти вирусы (H1N1, H2N2 и H3N2) имели различный набор внутренних генов, происхождение которых указывает на их филогенетическую связь с вирусами птиц и свиней.
Каковы же механизмы происхождения пандемических штаммов и какие биологические характеристики необходимы для появления высокопатогенного вируса с пандемическим потенциалом?
Для вирусов гриппа А характерна высокая частота возникновения реассортантов в результате смешанного заражения, что обусловлено сегментированностью вирусного генома. Преобладание реассортанта определенного генного состава считается результатом селекции, при которой из обширного набора разных реассортантов отбирается именно такой, который наиболее приспособлен к репродукции в данных условиях (Н.Л. Варич с соавт., 2009). Штаммоспецифические свойства геномных сегментов могут оказать сильное влияние на генный состав реассортантов в неселективных условиях. Другими словами, отличительной особенностью вирусов гриппа является то, что в восьми из генных сегментов, особенно в гене НА, происходят частые и непредсказуемые мутации. Реассортация играет важную роль в появлении новых вариантов вирусов, в частности в происхождении пандемических штаммов. И иногда нельзя исключить возможность появления на протяжении пандемии вируса с более высокой вирулентностью.
Современные исследования показали, что генная структура нового вируса А/H1N1 является сложной и в его состав, как мы уже отмечали во введении, входят гены свиного гриппа, поражающего свиней Северной Америки; гены свиного гриппа, поражающего свиней Европы и Азии; гены птичьего гриппа; гены человеческого гриппа. По сути, гены нового вируса получены из четырех различных источников. Микрофотография вируса гриппа А/H1N1 представлена на рис. 4.
Рис. 4. Микрофотография вируса гриппа А/H1N1
ВОЗ опубликовала «Руководство для лабораторий гриппа» и представила новые данные по последовательности вирусных генов и их длины реассортантного нового вируса гриппа А/H1N1 (изолят - А/California/04/2009): НА, NА, М, РВ1, РВ2, РА, NР, NS. Эти данные свидетельствуют о формировании нового пандемического варианта вируса, создавая всеобщую уязвимость перед инфекцией в виду отсутствия к иммунитета. Становится понятным, что пандемические варианты вируса гриппа возникают посредством как минимум двух механизмов:
- реассортации между вирусами гриппа животных/птиц и человека;
- непосредственной адаптации вируса животных/птиц к человеку.
Для понимания происхождения пандемических вирусов гриппа важное значение имеет изучение свойств природного резервуара инфекции и путях эволюции этого семейства вирусов при смене хозяина. Уже хорошо известно и это можно утверждать, что водоплавающие птицы являются природным резервуаром вирусов гриппа А (адаптированные к этим промежуточным хозяевам в течение многих столетий), о чем свидетельствует носительство всех 16 подтипов НА этого вируса. Через фекалии птиц, которые в воде могут сохраняться более 400 дней (Грипп птиц…, 2005), вирусы могут передаваться другим видам животных при употреблении воды из водоема. (K.G. Nicholson et al., 2003). Это подтверждается филогенетическим анализом последовательностей нуклеиновых кислот разных подтипов вирусов гриппа А от различных хозяев и из различных географических регионов.
Анализ последовательностей гена нуклеопротеина показал, что вирусы гриппа птиц эволюционировали с появлением 5 специфических хозяйских линий: вирусы диких и домашних лошадей, чаек, свиней и человека. Причем (!) вирусы гриппа человека и свиней составляют так называемую сестринскую группу, что свидетельствует об их близком родстве и, естественно, общем происхождении. Предшественник вирусов гриппа человека и классический свиной вирус, по-видимому, имели полностью «птичье» происхождение. В странах Средней Азии, по известным причинам, свинина не популярна, и эти животные практически отсутствуют в животноводстве. Это приводит к тому, что (в отличие от Китая, например), данный регион не имеет в популяции домашних животных основного промежуточного хозяина - свиней, поэтому вероятность «зарождения» пандемических вирусов в Среднеазиатском регионе ниже, чем в Китае, что практически и следует из данных по анализу их происхождения (Грипп птиц, 2005). Постоянный источник генов пандемических вирусов гриппа, существует (в фенотипически неизменнном состоянии), в природном резервуаре вирусов водоплавающих и перелетных птиц (R.G. Welster, 1998). Следует иметь в виду, что предшественники вирусов, вызвавших пандемию «испанки» (1918 г), как и вирусы, явившиеся источником генома пандемических штаммов Азия/57 и Гонконг/68, до сих пор циркулируют среди популяции диких птиц с незначительными мутационными изменениями (Грипп птиц…, 2005).
Комментарии
(видны только специалистам, верифицированным редакцией МЕДИ РУ)
Первые данные о вирусе гриппа получены при выделении вируса от больного в 1933 г. (Smith W. et al., 1933). Выделенный изолят вируса и подобные ему (со сходными свойствами) были названы вирусом гриппа типа А. Впоследствии этот тип вируса постоянно выявляли в период сезонных эпидемий гриппа, которые он вызывал. В 1940 г. был идентифицирован вирус гриппа типа В, который признан вторым по важности вирусом, выделяемым во время эпидемий (Francis T., 1940; Frank A.L. et al., 1983). Вирус, выделенный от больного гриппом в 1949 г., не относился ни к типу А, ни к типу В, и был обозначен как вирус гриппа типа С (Francis T. et al., 1950). Течение заболевания, вызванного вирусом гриппа типа С, не было тяжелым, а его активность не подчинялась законам сезонных эпидемий (Shaw M.W. et al., 1992).
Вирусы гриппа типов А и В представляют род Orthomyxovirus в составе семейства Orthomyxoviridae. Геном вируса гриппа представлен односетевой сегментированной РНК, каждый сегмент имеет самостоятельную транскрипцию (табл. 1).
Как показано на рис. 1, на поверхности сферических или филаментных вирионов гриппа имеются «шипы», которые представляют собой поверхностные гликопротеины: гемагглютинин (H) и нейраминидазу (N). Вирусы гриппа типа А описаны по номенклатуре, включающей биологического хозяина, географическое происхождение, номер штамма и год его выделения. Антигенная классификация H и N дана в скобках, например, А/Гонконг/1/68(H 3 N 2). Всего насчитывается 14 антигенных подтипов гемагглютинина (H 1 — H 1 4) и 9 подтипов нейраминидазы (N 1 — N9).
Таблица 1
Реализация генетической информации вируса гриппа
| Сегмент РНК | Продукты генов | Функции |
| 1 | Полимераза (PB2) | Полимеразный комплекс, участвую-щий в транскрипции и репликации РНК |
| 2 | Полимераза (PB1) | |
| 3 | Полимераза (PA) | |
| 4 | Гемагглютинин (H) | Прикрепление к специфическим рецепторам на поверхности клетки |
| 5 | Нуклеопротеин (NP) | Основной компонент рибонуклео-протеинового (РНП) комплекса в вирионе и инфицированной клетке |
| 6 | Нейраминидаза (N) | Фермент, уничтожающий рецепторы |
| 7 | Матрикс (M1) Матрикс (M2) | Матричный белок мембраны Трансмембранный белок (только в типе А) |
| 8 | Неструктурный (NS1) Неструктурный (NS2) | Неструктурный белок Неструктурный белок |
Все подтипы обнаруживают у водоплавающих птиц, и только некоторые из них — у человека (H 1 N 1 , H 2 N 2 , H 3 N 2), свиней и лошадей (Hinshaw V.S., Webster R.G., 1992). Подобные подтипы отсутствуют у вируса гриппа типа В.
1.1. Поверхностные белки
1.1.1. Гемагглютинин
Гликопротеин (Н), содержание которого составляет до 25% всего вирусного белка, выполняет по крайней мере три функции: а) прикрепление вируса к специфическим рецепторам на клеточной мембране; б) слияние вириона и клетки при вхождении в последнюю вируса; в) обеспечение «площадки», к которой преимущественно прикрепляются антитела, нетрализующие инфекционность вируса гриппа (Ada G.L., Jones P.D., 1986). Молекула Н присутствует в вирионе в виде тримера. Каждый мономер представлен двумя полипептидами, НА1 и НА2, соединенных одной дисульфидной связью. Дистальный отрезок полипептида НА1 содержит активные центры для связывания с рецепторами и антителами. Вариации в активных центрах, предназначенных для связывания с антителами, являются в основном причиной частых вспышек гриппа и неудач в постоянном контроле над вирусом методом активной иммунизации (Webster R.G. et al., 1982). В отличие от вариабельности НА1, полипептид НА2 является достаточно неизменчивым (Krystal M., 1982).
1.1.2. Нейраминидаза
Шипы N вириона представляют собой тетрамеры, закрепленные в липидном бислое вируса. Нейраминидаза обладает активностью, направленной на уничтожение рецепторов, и предотвращает агрегацию незрелых вирионов, что в значительной степени снижает их инфекционность (Palese P., 1974).
Антинейраминидазные антитела угнетают высвобождение незрелых вирусных частиц из инфицированной клетки путем образования перекрестных связей между почкующимися вирионами. Присутствие антинейраминидазных антител обратно пропорционально коррелирует с заболеваемостью и тяжестью клинических проявлений инфекции (Schulman I.L., 1975; Ada G.L., Jones P.D., 1986). На основании этих данных появилась концепция «нейраминидазоспецифической вакцины» (Couch R.B. et al., 1974).
1.2. Внутренние белки
Нуклеопротеин (NP) — один из типоспецифичных антигенов, по которому отличаются вирусы типов А, В и С. Принадлежит к основным антигенам, на которые направлена активность цитотоксических Т-лимфоцитов — ЦТЛ (Tite I.P. et al., 1988). Мембрана матричного белка М1 также является типоспецифичным антигеном вириона. Ее роль в индукции иммунитета не выяснена (Webster R.G. et al., 1982). Второй полипептид — М2, кодируемый геномом 7, определенным образом связан c резистентностью к противовирусному препарату амантадину (Hay A.I. et al., 1985). Полимеразные белки (РА, РВ1 и РВ2) транскрибируют вирусную РНК и, вероятно, не имеют существенного значения в выработке иммунитета.
Неструктурные белки (NS1, NS2) кодируются самым маленьким сегментом РНК и, вероятно, не участвуют в формировании иммунного ответа.
2. Молекулярная генетика вируса гриппа
2.1. Антигенный шифт
Сегментированная природа генома вируса гриппа ответственна за значительные вариации, которые возможны как в генотипе, так и в фенотипе (табл. 2, 3) (Palese P., Kingsbury D.W., 1983). При инфицировании клетки более чем одним штаммом в ней может образоваться потомство вирусов с новыми сочетаниями генов. Этот процесс, который может происходить как в природных условиях, так и в лаборатории, называется рекомбинацией, или пересортировкой (reassortment) (Webster R.G. et al., 1971). При таком антигенном шифте (дословно с англ. «сдвиг») происходит обмен участками генома, кодирующими H и N.
Таблица 2
Изменчивость вируса гриппа
Пандемические штаммы вируса гриппа А возникают при пересортировке генов человеческих и животных штаммов при одновременном инфицировании промежуточного хозяина, возможно, свиньи, которая служит как бы «смешивающим сосудом» (Hinshaw V.S. et al., 1978; Scholtissek C. et al., 1985).
2.2. Антигенный дрейф
Менее радикальные изменения — антигенный дрейф компонентов H и N возникают при точечных мутациях в генах, вследствие которых накапливаются изменения в последовательностях аминокислот, что в свою очередь приводит к изменению активных центров антигена, при которых они перестают распознаваться иммунной системой хозяина.
Повторное возникновение подтипа гриппа А (H 1 N 1) в 1977 г. стало иллюстрацией феномена рециркуляции, потому что штаммы, выделенные в Северном Китае, имели выраженное сходство со штаммами, циркулировавшими в 1950 г. (Scholtissek C. et al., 1978).
Вариабельность Н может также проявляться в период адаптации вируса гриппа к куриному эмбриону (Schild G.C. et al., 1983; Robertson J.S. et al., 1987). Поскольку вирус гриппа, используемый в качестве вакцины, культивируется в куриных эмбрионах, возник вопрос, не будут ли изменения антигенности достаточными для того, чтобы снизить защитные свойства вакцины по отношению циркулирующих человеческих штаммов. Однако экспериментальные данные свидетельствовали, что штаммы вируса А (H 3 N 2), выращенные как в куриных эмбрионах, так и в клетках млекопитающих, у человека индуцируют одинаковые защитные свойства при его контакте с вирусом (Katz J.C. et al., 1987).
Природа иммунного ответа на вакцинацию
Гуморальный (антительный) ответ
Существуют доказательства того, что антитела в сыворотке крови, определяемые методами торможения гемагглютинации, нейтрализации инфекционности и угнетения N, являются хорошими прогностическими факторами резистентности конкретного индивидуума к инфекции. Сывороточные антитела, иммуноглобулины класса G (IgG) к Н играют основную роль в защите от гриппа (Potter C.W., Oxford J.S., 1979; Ada G.L., Jones P.D., 1986). В высоких концентрациях обеспечивают полную защиту. В более низких концентрациях предотвращают развитие или ослабляют проявления заболевания после заражения у значительного количества больных. Антигемагглютининовый титр (1:40) или (1:32) многие авторы (Hobson D. et al., 1972; Longini I.M. et al., 1988; Davis J.R., Grillis E.A., 1989) определяют как защитный порог. Результаты полевых исследований свидетельствуют, что предсуществующие контакту с вирусом титры, превышающие это значение, обеспечивают по крайней мере частичную защиту.
Таким образом, определение уровней сывороточных антигемагглютининов может рассматриваться в качестве индикатора уровня иммунитета против гриппа.
Достоверную выработку антител иногда регистрировали уже через 4 дня после вакцинации взрослых, контактировавших ранее с вирусом (Zuckerman M.A. et al., 1991). Несмотря на данные о чрезвычайно быстром ответе и высоких уровнях защиты, высокий защитный уровень антител возникает в течение 14 дней после вакцинации (Pyhala R. et al., 1993). Время действия защитных уровней иммунитета после вакцинации инактивированной вакциной редко превышает 1 год, что важно в практическом отношении (Clark A. et al., 1983).
Состав выработанных в ответ на вакцинацию антител зависит главным образом от предыдущих контактов пациента с антигеном. Пациенты, примированные одними подтипами вируса в детстве, по-разному реагируют на гомологичную или гетерологичную инфекцию или вакцинацию впоследствии, по сравнению с теми, у кого был контакт с другими подтипами вируса (Davenport F.M. et al., 1953; Francis T. et al., 1953; Webster R.G., 1966). Этот феномен может повлиять на часть вакцинированных, но ни в коем случае не может быть причиной отказа от ежегодной вакцинации, поскольку новые антитела обеспечивают защиту от эпидемического демические штаммы вируса гриппа А возникают при пересортировке генов человеческих и животных штаммов при одновременном инфицировании промежуточного хозяина, возможно, свиньи, которая служит как бы «смешивающим сосудом» (Hinshaw V.S. et al., 1978; Scholtissek C. et al., 1985).
Со времени выделения первого вируса гриппа произошло два крупных антигенных шифта у вируса гриппа А человека, не учитывая повторное возникновение штаммов этого вируса А (H 1 N 1) в 1977 г. В ретроспективных сероэпидемиологических исследованиях выявлены подтипы эпидемических штаммов, которые циркулировали до 1933 г. (Masurel N. et al., 1973). Установлено также, что вирусы гриппа типов B и C не подвергаются антигенным шифтам, возможно, потому, что они не имеют животного резервуара, в отличие от типа вируса гриппа А. Антигенные шифты возникают через нерегулярные промежутки времени — 10-40 лет.
Местный антительный ответ
Применение инактивированных вакцин обычно не приводит к выработке IgA в верхних дыхательных путях, но ведет к образованию IgG антител в верхних и нижних дыхательных путях (Clements M.L., Murphy B.R., 1986). Местный иммунный ответ, заключающийся в выработке IgG, отмечен у 94% примированных пациентов после введения инактивированной вакцины, антител класса IgA — только у 38% (Zahradnik J.M. et al., 1983; Clements M.L. et al., 1986).
Влияние возраста на иммунный ответ
По результатам многочисленных наблюдений предполагают, что иммунный ответ после вакцинации от гриппа может снижаться с возрастом. Считают, что иммунодефицит, связанный со старением, зависит от постепенной инволюции вилочковой железы, что приводит к недостаточной выработке Т-клеток, в то время как В-клетки остаются интактными (Thomas M.L., Weigle W.O., 1989). Полагают также, что функция Т-клеток снижается у лиц пожилого возраста, поэтому как количество, так и качество Тх с возрастом может изменяться. Так, выявлено снижение выработки интерлейкина-2 (IL-2) с возрастом в ответ на введение вакцины против гриппа (Huang J.P. et al., 1992).
Опубликованы данные о снижении эффективности вакцины против гепатита В в пожилом возрасте, что также подтверждает предположение о возрастном снижении иммунного ответа (Denis F. et al., 1984). Однако у большинства привитых больных гепатитом В, проживающих в Северном полушарии, не было недавних контактов с этим вирусом, а у лиц пожилого возраста отмечен один контакт или более с одним или несколькими типами или подтипами вируса гриппа, циркулирующими в течение их жизни. Таким образом, вакцинация действует как бустер и активирует клоны предсуществующих В-клеток памяти.
С возрастом происходят и изменения в подклассах вырабатываемых антител. Ухудшение с возрастом выработки антител класса IgG1 может быть причиной более низкой эффективности вакцины, отмеченной по крайней мере в нескольких исследованиях у пациентов пожилого возраста по сравнению с таковой у молодых (Hocart M.J. et al., 1990; Remarque E.J. et al., 1993; Powers D.C., 1994). Антитела IgG1 — наиболее эффективный подкласс, способствующий активации комплемента и нейтрализации вируса. Гемагглютинин-ингибирующая активность коррелирует больше с титрами IgG1, чем с любым другим изотипом IgG (Burton D. et al., 1986). Активированные лимфоциты, полученные от лиц пожилого возраста, секретируют меньше IL-2, чем IL-4, IL-6 и гамма-интерферона по сравнению с клетками, полученными у лиц молодого возраста (контроль) (Daynes R.A. et al., 1993). Изменения в профиле цитокинов могут быть ответственны за возрастные изменения в относительных количествах специфических антител подклассов IgG. В нескольких работах исследовали ответ ЦТЛ на введение вакцины для профилактики гриппа в пожилом возрасте (Gorse G.J., Belshe R.B., 1990; Powers D.C., Belshe R.B., 1993).
При сравнительном исследовании клеточного иммунного ответа у лиц пожилого возраста отмечали достоверно более низкие исходные и пиковые поствакцинальные уровни специфического лизиса аутологичных клеток-мишеней, инфицированных вирусом гриппа типа А, однако ЦТЛ-опосредованный ответ был сравним с таковым у взрослых молодого возраста. Гриппо-специфическая ЦТЛ-активность снижалась у пожилых лиц через 3 мес после вакцинации (Powers D.C., Belshe R.B., 1993). Наблюдаемая ограниченная персистенция ЦТЛ-памяти у привитых лиц пожилого возраста может иметь некоторое значение вследствие наличия интервала между введением вакцины поздней осенью и сезоном эпидемии гриппа в зимний период.
Эпидемиология гриппа
Гриппозная инфекция у человека определяется сложными взаимодействиями нескольких факторов, включая вирулентность и генетическую специфичность вируса, иммунитет хозяина и, возможно, как генетические факторы, так и факторы внешней среды, которые влияют на передачу вируса в человеческой популяции (Hemmes J.H. et al., 1960). Для гриппа характерна определенная сезонность с наивысшей активностью зимой и ранней весной. Факторы окружающей среды в этот период могут иметь значение для передачи вируса гриппа (Ghendon Y., 1991). В тропиках эпидемии гриппа происходят в сезон дождей. Основная активность эпидемического процесса наблюдается во время случайных пиков, спорадическая активность — на протяжении всего года; эндемическая персистенция между эпидемиями является хорошо задокументированным фактом (Ghendon Y., 1991).
Повышенная заболеваемость гриппом в закрытых коллективах (дома престарелых) обусловлена скученностью. Вирус гриппа передается воздушно-капельным путем (при кашле или чиханьи), поэтому частые контакты лиц в закрытых коллективах, совместное питание и проживание способствуют перекрестной инфекции (Longini I.M. et al., 1982).
В большинстве исследований установлено, что уровень заболеваемости детей дошкольного и школьного возраста гораздо выше, чем взрослых (Monto A.S., Kiomehr F., 1975). Следовательно, семьи, в которых есть дети, страдают от гриппа значительно больше. Поэтому вакцинация детей, проживающих в непосредственном контакте с лицами из групп высокого риска, такими, как пожилые, рекомендуется для снижения вероятности передачи вируса этим лицам (Immunization Practices Advisory Committee (ACIP), 1992).
По данным исследований эпидемических процессов, частота возникновения гриппа составляет от 10 до 20% всех респираторных заболеваний в эпидемический год. Заболеваемость гриппом типа А при этом несколько выше, чем гриппом типа В (Ghendon Y., 1991). Однако заболеваемость гриппом типа А в закрытых коллективах может достигать 60% (Glezen W.P., 1982).
Катастрофическая пандемия 1918-1920 гг. («испанка»), во время которой во всем мире погибло более 20 миллионов заболевших, пандемии 1957 г. («Азиатский грипп») и 1968 г. («Гонконгский грипп») свидетельствуют об опасности внезапно возникающих штаммов вируса гриппа, против которых у населения отсутствует иммунитет (Collins S.D. et al., 1930). Ежегодные зимние эпидемии, вызываемые дрейфующими вариантами гриппа типа А и В, менее драматичны и поэтому их опасность часто недооценивают. Тем не менее они ответственны за повышение заболеваемости и смертности в группах риска (Barker W.H., Mullooly J.P., 1980; Choi K., Thacker S.B., 1981; Blackwelder W.C. et al., 1982; Cameron A.S. et al., 1985; Lui K., Kendal A.P., 1987; Baron R.C. et al., 1988; Glathe H., Rasch G., 1992; McBean A.M. et al., 1993; Sprenger M.C. et al., 1993).
Такие часто возникающие клинические осложнения, как пневмония, вторичные бактериальные инфекции или обострения имеющейся патологии, опасны для лиц пожилого возраста и пациентов с хроническими заболеваниями. В США ежегодные эпидемии являются причиной смерти 20 000-40 000 больных и госпитализаций 150 000 — 200 000, в основном лиц пожилого возраста с хроническими заболеваниями (Choi K., Thacker S.B., 1981; Blackwelder W.C. et al., 1982; Lui K., Kendal A.P., 1987; Baron R.C. et al., 1988). В период эпидемии 1989- 1990 гг. 26 000 человек умерли от осложнений гриппа в Великобритании, 55 000 — в США и 4100 — в Нидерландах (Curwen M. et al., 1990; Sprenger M.I.W. et al., 1990). Частота госпитализации взрослых с сопутствующими заболеваниями высокого риска возрастает во время крупных эпидемий в 2-5 раз, достигая максимальной частоты надфоновых госпитализаций 800 на 100 000 субъектов из групп высокого риска, что обусловит 1600 «дополнительных» госпитализаций на 1 миллион жителей, если взять за точку отсчета, что 20% всего населения входят в группу высокого риска (Barker W.H., Mullooly J.P., 1980; Sprenger M.C. et al., 1993).
Грипп как медицинская проблема
Среди медицинской общественности сегодня уже существует общее понимание проблемы гриппа и его серьезных последствий для здоровья. Болезнь ассоциируется с большой частотой серьезных осложнений и абсолютные показатели смертности порой достигают миллионов, хотя смертность, напрямую связанная с гриппом, порой может быть занижена или не выявлена.
Смертность вследствие гриппа или его осложнений особенно высока у лиц, находящихся в учреждениях закрытого типа, у пациентов с хроническими заболеваниями, туберкулезом и бронхиальной астмой, артериосклерозом, артериальной гипертензией, ревматическими поражениями сердца, цереброваскулярными заболеваниями, генерализированным артериосклерозом, сахарным диабетом, болезнью Паркинсона и множественным рассеянным склерозом. Например, во время эпидемии Азиатского гриппа 1957 года в Нидерландах смертность среди пациентов с эндокринными заболеваниями (в основном с сахарным диабетом) возросла на 25% (Polak M.F., 1959; Ashley J. et al., 1991; Foster D.A. et al., демические штаммы вируса гриппа А возникают при пересортировке генов человеческих и животных штаммов при одновременном инфицировании промежуточного хозяина, возможно, свиньи, которая служит как бы «смешивающим сосудом» (Hinshaw V.S. et al., 1978; Scholtissek C. et al., 1985).
Со времени выделения первого вируса гриппа произошло два крупных антигенных шифта у вируса гриппа А человека, не учитывая повторное возникновение штаммов этого вируса А (H 1 N 1) в 1977 г. В ретроспективных сероэпидемиологических исследованиях выявлены подтипы эпидемических штаммов, которые циркулировали до 1933 г. (Masurel N. et al., 1973). Установлено также, что вирусы гриппа типов B и C не подвергаются антигенным шифтам, возможно, потому, что они не имеют животного резервуара, в отличие от типа вируса гриппа А. Антигенные шифты возникают через нерегулярные промежутки времени — 10-40 лет.
Грипп как социально-экономическая проблема
Социально-экономические последствия гриппа еще труднее оценить, а данные, которыми мы располагаем, чаще всего опубликованы в США и странах Западной Европы. Так, во Франции во время эпидемии гриппа 1989-1990 гг. общее количество дней нетрудоспособности составило 17 млн (Sprenger M.J.W. et al., 1992). В 31% случаев причиной отсутствия с сентября по март сотрудников на рабочих местах было заболевание гриппом (Nicol K.L. et al., 1994) (табл. 4). По опубликованным данным величины охвата групп риска в Европе колеблются от 30 до 78%. В США определена первостепенная задача службы охраны здоровья на 2000 год — достижение 60% охвата пациентов из групп риска. Невысокие показатели охвата объясняются скорее всего такими факторами, как национальная политика в области здравоохранения.
В большинстве стран мира бюджетные средства преимущественно направляются на решение проблем заболеваний сердечно-сосудистой системы, рака, СПИД/ВИЧ и сексуального здоровья, медицины катастроф. В прессе и научной литературе широко освещаются проблемы контролируемых рандомизированных и неконтролируемых исследований, посвященных в основном вопросам клинической эффективности применения вакцин. К сожалению, эти работы не могут быть использованы в качестве доказательства эффективности непосредственно профилактической медицины и тем более для укрепления позиций профилактики в умах чиновников и управленцев всех уровней. Даже специалисты порой не могут доказать эффективность профилактической работы с конкретными вакцинами, прогнозировать оборачиваемость вложений. Вместе с тем, подсчитано, что польза вакцинации и, в частности, у детей, больше, чем все другие медицинские мероприятия, включая использование антибиотиков. В то же время показательным является то, что менее 10% мирового бюджета расходуется на проведение вакцинопрофилактики. Экономическая эффективность предотвращения гриппа является одной из самых выгодных для бюджета стратегий в области превентивной медицины, уступая лишь профилактике гепатита В. Рынок же всех противоинфекционных вакцин примерно равен рынку одного только препарата для лечения язвы желудка. Почему же такая экономически выгодная для национальной службы здравоохранения стратегия не используется? Почему до сих пор при наличии современных высокоэффективных вакцин не удается полностью искоренить определенные инфекционные заболевания? Существует много причин, но основными, по-видимому, следует считать следующие:
- Охват при вакцинации должен быть адекватным, что необходимо для создания коллективного иммунитета. Например, предполагалось полностью ликвидировать корь к 1991 г. Теперь очевидно, что для достижения этой цели необходима вакцинация 99% населения.
- Недостоверная или невыверенная информация о побочных эффектах, которой уделяется чересчур много внимания. Чтобы избежать этого требуется образование и обучение как медицинских работников, так и населения.
Дополнительная литература
