Локальный противовирусный иммунный ответ. Большинство вирусов, вызывающих заболевания у человека, проникают в организм, используя слизистые. В связи с этим понимание механизмов локального иммунитета представляются чрезвычайно важным, особенно при возникновении риска реинфицирования. Термин «иммунная система слизистых» объединяет лимфоидные образования кишечного тракта (GALT-gut associated lymphoid tissue), бронхолегочную лимфоидную ткань (BALT – bronchus associated lymphoid tissue), глотки, слюнных и молочных желез, гениталий. Локальный иммунитет обеспечивается гуморальными и клеточными механизмами (10). В-лимфоциты с фенотипом CD5+ способны синтезировать и секретировать гетерофильные естественные антитела. Эти антитела эффективны против широкого круга вирусов. В подслизистом слое, соединительной и лимфоидной тканях, в миндалинах и Пейеровых бляшках обнаруживаются плазматические клетки. Значительная часть плазматических клеток синтезирует секреторные IgA. IgG синтезируются местно или поступают в секреты слизистых транссудацией из кровеносного русла. Преимущественно эти классы антител обеспечивают защиту слизистых и являются эффективным барьером для проникновения инфекционных агентов. Кинетика секреторных противовирусных антител отличается от таковой системных. В противоположность системному иммунитету, они синтезируются медленно, сохраняются несколько месяцев (не более года). Ткани слизистых содержат ДК, В-лимфоциты, CD8+ и CD4+ Т-лимфоциты, несущие гамма/дельта рецептор и способны эффективно развивать локальный специфический клеточный иммунный ответ. В инициации локального иммунного ответа важную роль играют М-клетки – микроскладчатые клетки, ассоциированные с групповыми лимфатическими фолликулами. Они обеспечивают захват и транспортировку чужеродных антигенов из просвета кишечника внутрь лимфатических фолликулов. В собственной пластинке (lamina propria), подслизистом слое кишечника содержится 75-100 млн. в 1 мм3. Вирусы, репродуцирующиеся в слизистых, индуцируют более сильный и эффективный локальный иммунный ответ в сравнении с вирусами, поступающими системно (8, 10, 22).
Вторичный иммунный ответ при реинфекции отличается тем, что индивидуум, как правило, уже имеет определенное количество (титр) противовирусных антител, способных немедленно взаимодействовать с вирионами (рис. 3). Антитела циркулируют в крови, присутствуют в секрете слизистых. Противовирусный эффект циркулирующих антител в отношении повторного проникновения и распространения зависит от их концентрации в биологических жидкостях, классоспецифичности, аффинности, функциональной значимости распознаваемых ими эпитопов. Наличие таких антител до момента инфицирования индивидуума крайне необходимо и является залогом эффективной защиты (8, 10, 22). Вместе с тем, протективная роль антител зависит и от особенностей патогенеза конкретной вирусной инфекции. Циркуляция антител в крови крайне важна при инфекциях, сопровождающихся виремией и характери0зующихся способностью вируса проникать через гематоэнцефалический барьер. Они препятствуют генерализации инфекции и диссеминации вирусов в ткани и органы. К тому же, индукция антигенами вирусов В-и Т-клеток памяти, несущих комплементарные вирусспецифические рецепторы также обеспечивает их быструю пролиферацию, образование новых генераций ПК и эффекторных Т-клеток, более интенсивную продукцию высокоспецифичных и высокоавидных антител в очень короткие сроки. Рестимуляция иммунной системы антигенами вируса того же самого серотипа приводит к ускоренному созреванию продуцируемых антител вследствие антигензависимой селекции В-клеток памяти. Такие антитела обладают более высокой биологической активностью и эффективнее взаимодействуют с вирионами. Регуляция анамнестического гуморального иммунного ответа особенно важна при создании противовирусных протективных вакцин.
Анамнестический клеточный иммунный ответ при реинфекции развивается быстрее и сильнее и, соответственно, играет важнейшую роль в защите. При большинстве вирусных инфекций наличие нейтрализующих антител до момента инфицирования индивидуума демонстрирует большую протективную значимость, нежели клеточных механизмов иммунитета (9, 22).
Персистенция вирусов и способы уклонения вирусов от иммунной системы. Персистенция вирусов является еще до конца не изученным биологическим феноменом. Она может быть результатом комбинации нескольких механизмов, обусловленных как факторами организма хозяина, так и патогена. Успешное существование патогенов в природе объясняется их эффективной адаптацией и изменчивостью, особенно в условиях воздействия на них факторов специфического иммунитета. Конкуренция между экспрессией генов иммунной системы и генов вирулентности и изменчивость вирусов, определяют клиническое течение и исход инфекции на индивидуальном и популяционном уровнях (28). Мощный пресс поликлональных специфических иммунологических факторов на достаточно однородную популяцию образующихся новых потомств вирионов играет главную роль в этих взаимоотношениях. Клеточно-молекулярные механизмы персистенции вирусов представлены в табл.6. Вирусы существуют в двух основных формах – в виде внеклеточных вирионных частиц и внутриклеточных геномов. Вирионы более устойчивы к физическому стрессу, чем геномы, но более чувствительны к гуморальным факторам иммунитета. Вирусы синтезируют специальные белки, ингибирующие гуморальный иммунный ответ на уровне рецепторов комплемента (С3б) и иммуноглобулинов (Fс) (23, 52). Они защищают мембраны инфицированных клеток и липидную оболочку вирусов от лизиса системой комплемента, адсорбируя на своей поверхности молекулы CD59. Геном некоторых вирусов кодирует Fc рецепторы, связывающие молекулы антител, а также блокируют биосинтез интерферонов или синтезируют рецепторы интерферонов, понижая, таким образом, их противовирусный эффект на клетки и продукцию стимулирующих клеточный иммунный ответ цитокинов — ИЛ-12 и ИЛ-18. Адено-и герпес вирусы имеют гены, кодирующие цитокины вирусного происхождения (гомологи цитокинов человека) – vIL-6 и vIL-17. Они усиливают интенсивность пролиферации инфицированных клеток, повышают хемотаксис клеток воспаления в очаге инфекции. Ряд вирусов эффективно модулируют апоптоз клеток — ингибируют активацию каспаз белками-гомологами с антиапоптозными свойствами (vBcl-2), инактивируют функцию р53 белка, угнетающего рост опухолей (43). Снижение экспрессии молекул МНС I и II класса, модуляция скорости нарезания пептидов при процессинге белков в эндосомах и процесса транспортировки — еще один из важных механизмов воздействия вирусов, уменьшающих эффективность иммунного ответа (1).
Идентификация новых стратегий вирусов и анализ их функций в контексте модификации патогенеза вирусной инфекции должны привести к лучшему пониманию функций иммунной системы и путей взаимодействия вирусов с организмом человека. Новые данные будут способствовать созданию новых лекарственных средств и методов лечения обусловленной вирусами патологии, позволит создать более безопасные и более иммуногенные вирусные векторные вакцины или новые системы доставки вирусных антигенов клеткам иммунной системы, разработать новые методы иммуномодуляции. С помощью нового иммунологического подхода – использования меченных тетрамеров МНС в оценке динамики и специфичности иммунного ответа, для ряда вирусов (ВИЧ, гриппа, гепатита С, ЭБВ и др.) установлены иммунодоминантные пептиды протективных вирусных антигенов. Показано, что при латентных инфекциях в крови циркулирует от 1 до 10% вирусспецифических Т-лимфоцитов (9, 32, 39).
Таблица 6
Персистенция и механизмы уклонения вирусов от надзора иммунной системы
Персистенция вирусов ассоциируется с хроническими течением заболеваний, заканчивающихся прогрессией и летальным исходом. Персистенция некоторых из них может протекать инаппарантно и не проявляться клиническими признаками на протяжении всей жизни. Многие персистентные вирусы (ретро-, адено-, герпес-, гепадна-, гепатита С, папиллома-) являются онкогенными и вызывают широкий круг неопластических заболеваний (лейкозы, гепатокарциномы, лимфомы, цервикальные карциномы) (2, 4, 43, 56). Персистирующие в высоком титре вирусы ассоциируются с образованием циркулирующих иммунных комплексов, отложением их в сосудистой стенке, избыточной продукцией цитокинов (ФНО альфа, ИЛ-4), развитием васкулитов. Литическая инфекция пермиссивных клеток приводит к деструктивному повреждению слизистых и кожи при многих инфекциях (герпесе, варицелла зостер инфекции, ЛХМ). Многие персистентные вирусы (кори, ВИЧ-1, лиссавирусы, вирус Тейлера) вызывают прогрессивные деструктивные поражения ЦНС (энцефалиты, миелиты), сопровождающиеся демиелинизацией, модифицируют экспрессию генов клеток иммунной системы (62, 64, 66).
Иммунопатология при вирусных инфекциях. Цитолитические CD8+ Т-лимфоциты являются наиболее важным фактором формирования иммунопатологии, индуцированной, вирусами. Они атакуют клетку мишень в несколько этапов: а) первичный контакт; б) распознавание ТКР комплекса пептид+молекула I класса на мембране клетки-мишени; в)активация ЦТЛ; г) высвобождение связанных с мембраной гранул, содержащих перфорин и гранзим В; д) слияние гранул с плазматической мембраной клетки-мишени и полимеризация мономеров перфорина в липидном бислое мембраны; е) осмотическое набухание и лизис клетки-мишени. В дополнение, активированные CD8+ T-лимфоциты продуцируют провоспалительные цитокины (гамма-интерферон, ФНО-альфа, некоторые интерлейкины). NK-клетки атакуют клетки-мишени двумя путями: а) с помощью активационного рецептора распознают клетки-мишени, не экспрессирующие молекулы I класса и их лизируют; б) распознают и лизируют клетки с помощью механизма антитело-зависимой цитотоксичности, взаимодействуя с фиксированными на их мембране вирусспецифическими антителами (52, 53, 54).
CD4+ T-лимфоциты при одних инфекциях играют вспомогательную роль, инициируя развитие некоторых иммунопатологических синдромов, обусловленных CD8+ Т-лимфоцитами, а при других главную. Лимфоцитарный хориоменингит является примером роли CD4+ Т-лимфоцитов в индукции летальной инфекции у животных с нокаутом генов, не экспрессирующих молекулы МНС I класса и слабой активностью CD8+ ЦТЛ. Исследования по истощению количественного содержания популяций Т-лимфоцитов у животных показали, что CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты в генезе иммунопатологических синдромов играют разную, но синергидную эффекторную роль. Гепатит В является ярким примером вирусных иммунообусловленных заболеваний человека (22, 57, 58, 60). Острая симптоматическая и бессимптомная типы инфекции существенно отличаются. Около 25-35% случаев заболеваний протекает в виде острого клинически манифестного гепатита. Большинство таких пациентов полностью выздоравливают, эффективно очищаются от вируса и приобретают пожизненный специфический иммунитет. В 65-80% случаев инфекция протекает в бессимптомной форме. Большинство из таких больных со временем избавляются от вируса и приобретают протективный иммунитет. От 2-х до 10% больных с первичной бессимптомной формой инфекции не могут избавиться от вирусов. Последние циркулируют в организме многие годы (десятилетия). Больные бессимптомной формой гепатита В характеризуются высоким титром вируса в крови, высоким содержанием HbsAg и утратой способности иммунной системы очищать организм от инфекционного агента. Как правило, они имеют невысокие титры вирусспецифических антител к поверхностному антигену. Циркуляция вирусов в высоком титре и отсутствие клинических проявлений гепатита у таких больных контрастирует со случаями острого гепатита, при котором вирус эффективно элиминируется из организма. Это позволило предположить, что клиника гепатита зависит не столько от количества циркулирующего вируса, а обусловлена особенностями и интенсивностью проявления иммунологических реакций, индуцированных инфекцией (55, 61).
Роль ЦТЛ при экспериментальном гепатите В стала более понятной в последнее время. При введении цитотоксических сингенных CD8+ Т-клеток, специфичных к эпитопам HbsAg, трансгенным животным, гепатоциты которых экспрессируют этот антиген, проявляется манифестацией гепатита. Выделяют два этапа в развитии этого процесса. Вначале небольшая часть инъецированных Т-лимфоцитов мигрирует в печень, находит пораженные гепатоциты, несущие на мембране HbsAg, и убивает их. Этот процесс протекает не очень интенсивно вследствие недостаточной миграции клеток эффекторов в орган-мишень. Во второй стадии введенные в организм клоны ЦТЛ, после контакта с гепатоцитами активируются, продуцируют значительные количества гамма-интерферона, который привлекает в орган-мишень огромные количества иммуновоспалительных клеток (моно-и полинуклеаров) с образованием в печени микровоспалительных фокусов, в которых гепатоциты погибают преимущественно от неспецифического токсического воздействия. При этом развивается клиника острого гепатита, происходит активация печеночных макрофагов, развивается выраженное воспаление и некроз. Все заканчивается фулминантным гепатитом с гибелью животных. Фулминантный гепатит В встречается у человека только в 1% случаев, что может быть обусловлено гиперактивацией Т-системы лимфоцитов (9, 54, 59). Существенные изменения цитокинового профиля выявлены и при гепатите С (15, 60).
Как показывают последние исследования у больных гепатитом С отклонения в иммунном статусе от нормы выражены незначительно. В связи с чем определение общего и относительного содержания В-и Т-лимфоцитов не дает клиницисту необходимой информации. С целью повышения информативности иммунологических исследований при гепатите С, более адекватной оценки терапевтического воздействия и прогноза болезни предложены расчетные индексы активации и апоптоза, характеризующие функциональную активность и динамику реагирования Т-системы лимфоцитов – CD25/HLA-DR, CD95/CD25, CD95/HLA-DR, CD4CD25/CD8CD25 (59,60,61 ) на развитие инфекционного процесса, а также противовирусную химио-и иммунотерапию.
Антителозависимая вирусиндуцированная иммунопатология. Считается, что развивающийся шоковый синдром при вирусной геморрагической лихорадке Денге является результатом усиления репликации вируса, обусловленной вирусспецифическими антителами. Количества вирионов в крови возрастает от 10 до 100 раз. При этом у больного повышается проницаемость и хрупкость капилляров, снижается содержание тромбоцитов, развивается кровотечение вследствие недостаточности некоторых факторов системы свертывания крови. Вирусы реплицируются преимущественно в клетках системы мононуклеарных фагоцитов – моноцитах и макрофагах. Они в свою очередь синтезируют значительные количества вазоактивных монокинов – ФНО-альфа, ИЛ-1 и альфа-интерферона (35). Развивающийся в результате этого «цитокиновый шторм» резко усиливает сосудистую реакцию, индуцирует кровотечение и может завершиться шоковым синдромом. Образование циркулирующих иммунных комплексов инициирует внутрисосудистую активацию комплемента по классическому пути. В кровь больного выбрасывается большое количество низкомолекулярных пептидов-С3а, С4а и С5а (23, 51). Они характеризуются высокой анафилатоксической и хемотаксической активностями, повышают проницаемость сосудистой стенки, вызывают миграцию лейкоцитов в очаг воспаления.
Аутоиммунные заболевания, индуцированные вирусами. Исследованием первичной структуры белков вирусов и человека установлено наличие у ряда из них одинаковых или близких по строению пептидов (мотивов) (Табл. 7.). Это уникальное биологическое явление получило название молекулярной мимикрии.
Таблица 7
Близкородственные эпитопы в белках вирусов и человека
Данное структурное подобие белков является основой для сенсибилизации организма на фоне инфекции и формирования реакций аутоиммунитета. У сенсибилизированного индивидуума активируются пептидспецифические клоны В-и Т-лимфоцитов, синтезируются эффекторные антитела и накапливаются эффекторные CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты (28, 33, 38, 39). Все они способны распознавать и взаимодействовать с соответствующими эпитопами мембраносвязанных или цитозольных белков клеток органов. Аутоиммунный ответ может или не может реализоваться в клинически проявляемой форме определенного аутоиммунного заболевания (21).
Аллергические заболевания, идуцированные вирусами. Респираторные вирусы – гриппа, парагриппа, аденовирусы, риновирусы и респираторно-синтициальный вирус наиболее часто вызывают острые респираторные инфекции у детей. Повышенной чувствительностью к вирусной инфекции отличаются дети с разнообразными нарушениями системного и локального иммунитета. В процессе репродукции в эпителии дыхательного тракта они высвобождаются из клеток в окружающие ткани, слизистое отделяемое, резко увеличивают секрецию эпителиальными клетками компонентов слизи. Вирусы взаимодействуют с белками и клетками секретов слизистых, повреждают эпителий, оказывают общетоксическое действие на организм. В результате формируется воспаление. Эпителиальные и мононуклеарные клетки синтезируют провоспалительные цитокины – ИЛ-1, ФНО-альфа, ИЛ-8, интерферон – альфа, ИЛ-10 (10, 55, 58, 60). Отмечается массивное повреждение эпителия дыхательных путей, повышается чувствительность организма к аэроаллергенам. Клетки воспаления – нейтрофилы, эозинофилы, тучные клетки секретируют медиаторы воспаления – гистамин, кинины, лейкотриены, тромбоксаны. Активированные вирусами и их антигенами CD4+ Тh2 типа продуцируют ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-13, ИЛ-10, что способствует продукции вирусспецифических антител IgE изотипа. У ребенка формируется атопический статус. Вирусная инфекция является наиболее значимым фактором риска развития атопического синдрома, особенно у детей с наследственной предрасположенностью к аллергии. Клиническими проявлениями аллергии является бронхиальная астма, бронхит с аллергическим компонентом и др. (22).
Вирусиндуцированная иммуносупрессия. Установлено, что многие вирусы могут вызывать состояние иммуносупрессии. Наиболее показательным примером является ВИЧ-инфекция, при которой вирус повреждает CD4+ T-лимфоциты и, таким образом, постепенно разрушает иммунную систему. Вирусы кори, герпеса, гепатита С и др. проникают в лимфоциты или АПК и вмешиваются в процессы созревания и дифференцировки клеток, модулируют их функциональную активность (1, 2, 4, 7). Вирус кори ингибирует продукцию мононуклеарными фагоцитами интерлейкина 12, цитомегаловирус подавляет экспрессию молекул МНС II класса АПК, аденовирусы ингибируют транспорт пептидов вирусных белков и образование комплекса – пептид + молекулы МНС I класса (27, 30, 31). В развитии супрессивного фенотипа пациента важная роль принадлежит естественным регуляторным Т-клеткам (CD4+CD25+hi). Они составляют от 2-4% циркулирующих CD4+ Т-клеток. На их мембране, как правило, экспрессируется молекула ингибитора ко-стимуляции – CTLA-4 и толл-рецепторов 4,5,7 и 8 (24). Это означает, что одной из главных стратегий вируса в инфицированной клетке является блокирование ключевых процессов нормального ответа популяций клеток, нарушение кооперации между ними. Вирусиндуцированная иммуносупрессия является основным камнем преткновения при разработке эффективных живых вакцин (26, 39, 68). Некоторые механизмы, с помощью которых вирусы уклоняются от воздействия факторов иммунной системы, представлены в таблице 8.
Таблица 8
Компоненты и продукты репликации вирусов, интерферирующие с факторами защиты организма
Вирусные инфекции у иммунокомпроментированных лиц. Лица с врожденной или приобретенной иммуносупрессией представляют группу риска по предрасположенности к широкому кругу вирусных инфекций. В большей степени это относится к группе латентных вирусных инфекций, вызываемых вирусами герпеса, цитомегаловирусами и вирусом ветряной оспы. Клинически они проявляются рецидивирующими инфекциями. Новорожденные с тяжелым комбинированным иммунодефицитом (ТКИД) демонстрируют рецидивирующую вирусную инфекцию уже на ранних этапах жизни (например, ротавирусная инфекция, проявляющаяся длительной диареей) (20, 41, 43). Применение иммуносупрессивной терапии пациентам после трансплантации органов может сопровождаться генерализованной ветряной оспой или пневмонией, обусловленными ЦМВ или паразитарными инвазиями (63). У лиц со сниженной продукцией или отсутствием антител (гипо-и агаммаглобулинемией) регистрируется персистенция вирусов и их экскреция в окружающую среду на протяжении месяцев или лет после перенесенной инфекции, а также после иммунизации живыми вакцинами (полиовакцина) (10, 11).
Заключение. Несмотря на интенсивные исследования механизмов противовирусного иммунитета в последние 60 лет многие его стороны (как в случаях самолимитирующих, персистентных и хронических вирусных инфекций) до настоящего времени не разрешены. С одной стороны это обусловлено чрезвычайным разнообразием видов и вариантов значимых для медицины вирусов, их высокой изменчивостью, а с другой – трудностями, возникающими при их культивировании, экспериментальном моделировании инфекции и в значительной мере определяется методическим уровнем исследователей. Наиболее полно постинфекционный и поствакцинальный иммунитет исследован при кори, полиомиелите, ВИЧ-инфекции, гепатитах В и С, гриппе А. При многих как «новых» (герпес 6-8 типов, лихорадка западного Нила,
9-09-2015, 00:14