, » Антигенный дрейф

Антигенный дрейф

4966
Дата публикации: Октябрь 22, 2012

Иммунитет к вирусу гриппа А после инфекции долго “живет”, но не может быть полным и не может быть полным к конкретному подтипу. Сегодня продолжается выявление новых штаммов, которые вытекают из антигенного дрейфа и новые подтипы которые вытекают из антигенного сдвига, все они приводят к продолжению эпидемии. Как правило, два или три штамма гриппа циркулируют в человеческой популяции в любой момент времени. Грипп передается от человека к человеку воздушно-капельным путем, требующим непосредственной близости, но люди путешествуют по разным странам и новые штаммы вируса ускорено перемещаются по всему миру. Антигенный дрейф – процесс, посредством которого мутации накапливаются в геноме вируса, как правило, из-за иммунного отбора, который приводит к развитию новых штаммов вируса. Эти новые штаммы частично устойчивы к иммунитету, индуцированного инфекцией с предыдущими штаммами вируса. После нескольких лет дрейфа, штаммы могут быть достаточно различны, они могут вызывать заболевания у каждого, кто был ранее инфицирован, но болезнь, как правило, менее тяжелая из-за частичного иммунитета к новому штамму. Тем не менее, новые штаммы способны вызвать серьезные заболевания, они могут возникнуть при антигенном сдвиге, при котором рекомбинация приводит к изменению поверхностных гликопротеинов вируса. Новый подтип может привести к пандемии в человеческой популяции потому что у челоека плохой иммунитет к вирусу, несущий эти новые поверхностные антигены, как это случилось в 1918 (H1N1), 1957 (H2N2) и в 1968 (H3N2). Вирус H1N1, который исчез с появлением из штамма H2N2 эпидемии в 1957 году, вдруг появился в 1977 году. Этот вирус H1N1, который впервые появился в северном Китае в мае 1977 года был назван русским гриппом. Он распространен у молодых людей, которые не подвергались вирусу H1N1. Предположительно этот вирус был сохранен в замороженном состоянии. В 1976 году в ответ на сообщения о том, что Западная Европа планирует разработку и тестирование вакцины против гриппа H1N1, ВОЗ собрало совещание на котором призвало к крайней осторожности использования живой вакцины из штамма H1N1 в связи с возможностью распространения вируса. Через год вирус вызвал новую эпидемию.

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.

Рис. 3. Механизмы происхождения пандемических вирусов гриппа

«Азиатский» грипп (1957-1958 гг.), вызванный вирусом А/H2N2, который впервые зарегистрирован в Центральном Китае, не отличался столь драматичностью для человечества, но общая летальность в мире составила 1 -2 млн чел. Причем самая высокая смертность наблюдалась среди больных старше 65 лет. Пандемии 1957 и 1968 гг. были вызваны новыми вирусами, появившимися в результате реассортации. В 1957 г двойное инфицирование, вероятно, человека или свиньи птичьим вирусом H2N2 и человеческим вирусом H1N1 дало начало новому вирусу, содержащему гены НА, NА и ген, кодирующий один из белков полимеразы (РВ1) - от «птичьего» вируса и 5 генетических сегментов вируса гриппа H1N1 человека 1918 г. Этот вирус циркулировал в популяции человека до 1968 г, когда его вытеснил новый реассортантный вирус H3N2 (Гонконг).

«Гонконгский» грипп , вызванный вирусом А/H3N2 (1968-1969 гг.) впервые был выделен в Гонконге. Он появился в результате замены Н2 и полимеразного гена (РВ1) вируса H2N2 на 2 новых гена вируса гриппа птиц Н3 и РВ1. Остальные 6 генов этого вируса были человеческими (т.е. от предыдущего вируса 1957 г) и сегодня потомок этого вируса, согласно рис. 3, продолжает циркулировать среди людей. Гены вируса А /H3N2, происходят от вируса, вызвавшего пандемию в 1918 г (R.B. Belshe, 2005) (рис.3). Гонконгский грипп не отличался столь высокой смертностью, как в предыдущие пандемии, так как антигенные изменения произошли только в НА (антигенный шифт), а NА вируса осталась неизмененной. Наличие антител к NА, не предотвращает развития заболевания, однако может ослабить тяжесть течения инфекции (W.P. Glesen, 1996). Вполне вероятно, что низкая смертность, среди пожилых людей, связана с штаммом вируса гриппа с Н3, который циркулировал в мире в этом столетии и поэтому люди старше 60 лет имели протективные антитела к этому вирусу (L. Simonsen et al., 2004).

После 20-летнего перерыва стал снова циркулировать новый вариант вируса гриппа А/H1N1 , который в 1977-1978 гг. вызвал эпидемию, достаточно умеренную, после которой в мире одновременно начали циркулировать 3 варианта возбудителя: вирусы гриппа А подтипов H1N1 и H3N2 и типа В.

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).

Геном вируса - спираль, однонитчтая, фрагментированная минус-РНК, состоящая из 8 сегментов, которые кодируют 10 вирусных белков. Фрагменты РНК имеют общую белковую оболочку, которая объединяет их, образуя рибонуклеопротеид (RNP).

Вокруг RNP находится слой матриксного белка (М-слой), придающий вириону прочность.

Поверх М-слоя, прилегая к нему, расположен суперкапсид - липопротеиновая оболочка клеточного происхождения со встроенными вирусоспецифическими гликопротеинами гемагглютинином (Н), названным по способности агглютинировать эритроциты, и нейраминидазой (N), фермент, выступающими над поверхностью вириона в виде множества шипиков.

Гемагглютинин обеспечивает способность вируса присоединяться к клетке. Нейраминидаза отвечает, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку-хозяина, и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.

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.

Антигены вируса гриппа

Внутренние антигены (S- антиген) - это антигены белков нуклеокапсида и матриксного белка (NP-белком и М-белком) типоспецифические антигены Отличаются стабильностью, являются типоспецифичными, и не дают перекрестных реакций.

NP- белок связывает Со и определяется РСК

Поверхностные антигены (V-антигены) - являются протективными антигенами - это антигены поверхностных гликопротеинов - гемааглютинина (H-антиген) и нейраминидазы (N-антиген). АНТ к этим АНГ обладают вируснейтрализующим свойством. Исследуют в РТГА (АНГв+Эр+АНТв).

Поверхностные АНГ отличаются многообразием и изменчивостью (15 вариантов H-антигенов, 10 N-антигенов). Для вируса гриппа человека характерны гемагглютинины H1, H2, H3 и нейраминидазы N1 и N2. Различные варианты сочетания H- и N-антигенов определяют подтипы вируса типа А, напр. A/H1N1/, A/H2N2/ и A/H3N2.

Антигенная изменчивость обуславливается 2 процессами:

Дрейф антигенов - незначительные изменения в структуре H-N-антигенов за счет точечных мутаций в генах, которые их кодируют. В результате образуются измененные сероварианты (штаммы) того же подтипа.

Шифт антигенов -полное замещение участка генома, кодирующего синтез H- и N-антигенов, приводящее к образованию нового подтипа вируса гриппа.

Эпидемиология

Грипп:

Антропонозная ОРВИ

Высококонтагеозен

Механизм передачи - аэрогенный

Путь передачи - воздушно-капельный

Интенсивная репродукция вирусов происходит в ВДП, поэтому короткий инкубационный период - от нескольких часов до 2-х дней

Способность к антигенной изменчивости - дрейфу и шифту.

Эпидемическое распространение заболевания - повсеместно.

Пик заболеваемости нарастает в осенне-зимний период

Репродукция вируса гриппа

Адсорбция вирусов на чувствительных клетках

Проникновение вирионов в клетку

Транспортировка вируса к ядру клетки и дальнейшая депротеинизация

Экспрессия вирусного генома и синтез компонентов вириона

Формирование вирионов и их выход из клетки

Цикл репродукции вируса гриппа продолжается 6-8 часов. Зараженная клетка погибает не сразу и может продуцировать несколько тысяч вирионов.

Патогенез

Вирус гриппа избирательно поражает эпителий респираторного тракта (преимущественно трахеи). Размножаясь в клетках цилиндрического эпителия, вызывает их дегенеративные изменения, используя содержимое эпителиальных клеток для построения новых вирусных частиц. Массированный выход зрелых вирусных частиц нередко сопровождается гибелью эпителиальных клеток, а некроз эпителия и связанное с этим разрушение естественного защитного барьера приводит к вирусемии. Токсины вируса гриппа вместе с продуктами распада эпителиальных клеток оказывают токсическое действие на сердечно-сосудистую, нервную (центральную и вегетативную) и другие системы организма. Гриппозная инфекция приводит к подавлению иммунитета, а при внедрении вторичной бактериальной флоры через некротизированную поверхность слизистой оболочки дыхательных путей могут возникнуть различные осложнения.

В патогенезе гриппа выделяют пять основных фаз патологического процесса:

репродукция вируса в клетках дыхательных путей;

вирусемия, токсические и токсико-аллергические реакции;

поражение дыхательных путей с преимущественной локализацией процесса в каком-либо отделе дыхательного тракта;

возможные бактериальные осложнения со стороны дыхательных путей и других систем организма;

обратное развитие патологического процесса.

В основе поражения различных органов и систем при гриппе ведущую роль играют циркуляторные расстройства , причиной которых являются нарушения тонуса, эластичности и проницаемости сосудистой стенки, прежде всего капилляров. Повышение проницаемости сосудистой стенки приводит к нарушению микроциркуляции и возникновению геморрагического синдрома (носовые кровотечения, кровохарканья, а при тяжелом течении - кровоизлияния в вещество и оболочки головного мозга, в альвеолы, что проявляется синдромом инфекционно-токсической энцефалопатии или геморрагическим токсическим отеком легких).

Грипп обусловливает снижение иммунологической реактивности . Это приводит к обострению различных хронических заболеваний, а также к возникновению вторичных бактериальных осложнений. Наиболее частое и серьезное осложнение гриппа - острая пневмония. В настоящее время общепризнано, что пневмония при гриппе носит смешанный вирусно-бактериальный характер вне зависимости от сроков ее возникновения.

Клинические формы гриппа

Неосложненная форма

Легкая степень

Средняя степень тяжести

Тяжелая степень

Осложненная форма

Легкая степень

Средняя степень тяжести

Тяжелая степень

Крайне тяжелая (гипертоксическая) степень

Иммунитет

Постоянно действующие факторы неспецифической защиты (клеточные и гуморальные): выделительная функция организма, сывороточные ингибиторы, альфа-интерферон, секреторные IgA.

Факторы индуцированные вирусом (неспецифические - повышение Т тела, и специфические)

Стойкий постинфекционный клеточный и гуморальный иммунитет, который отличается своей узкой типо-, подтипо-, варианто специфичностью и направлен против сероварианта (штамма) вируса гриппа, вызвавшего определенное заболевание.

Поэтому противогриппозный иммунитет является подтипо- и штаммоспецифичным.

Микробиологическая диагностика базируется:

Выделение и идентификация вируса

Определение вирусных АНГ в клетках больного

Поиск вирусоспецифических АНТ в сыворотке больного.

Материал для исследования: носоглоточное отделяемое, мазки - отпечатки со слизистой носа, постмортальное исследование аутопсий

Лабораторная диагностика гриппа - раннюю и ретроспективную - проводят для подтверждения клинического диагноза, дифференциации гриппа от ОРВИ другой этиологии и для эпидемиологических целей.

Ранняя диагностика : в первые 3 дня и не позднее 5-го дня болезни обнаруживают АНГ вирусов гриппа с помощью экспресс методов Исследуемый материал : слизь из носовых ходов и носоглотки, взятая тампонами, путем смывов, методом мазков-отпечатков со слизистой нижних носовых раковин, а также секционный материал после их специальной обработки.

Экспресс-диагностика : 2-5 часов, чаще РИФ (прямой и непрямой). Специфические АНГ вируса гриппа и внутриклеточные включения выявляют по их яркому изумрудно-зеленому свечению в участках цитоплазмы и ядра инфицированных эпителиальных клеток.

Вирусологический метод

Выделение вируса на куриных эмбрионах:

Проводят комбинированное заражение исследуемым материалом 10-11 дневных эмбрионов в амниотическую и аллантоисную полости. После 3 дней инкубации при t 35С проверяют присутствие вирусов в амниотической и аллантоисной жидкости с помощью РГА с эритроцитами кур, морской свинки или человека, устанавливают титр вируса.

Далее проводится серологическая идентификация выделенного вируса с помощью РСК для определения типовой принадлежности вируса (А, В или С) и РТГА для установления подтипа или штамма вируса гриппа. Реакции ставят с соответствующими диагностическими сыворотками.

Выделение вирусов в культурах клеток

Осуществляется путем заражения нескольких типов культур клеток, чаще используются первичные культуры почек человека и некоторых животных. Клеточные культуры инкубируют в течение недели при Т-33С, ежедневно регистрируя изменения монослоя клеток с целью выявления ЦПД (РТГА, РГА, ИФ-метод). Далее вируссодержащей культуральной жидкостью заражают куриные эмбрионы, получают алантоисную жидкость с высоким содержанием вирусов, и проводят идентификацию выделенного вируса.

Ретроспективная диагностика гриппа (серологическое исследование)

Серологическое исследование парных сывороток, взятых в начале заболевания и через 7-14 дней. Повышение титра специфических АНТ в течение заболевание не менее, чем в 4 раза (у детей младшего возраста - в 2 раза) позволяют установить точную этиологию гриппа.

Специфическая профилактика

Вакцинопрофилактика:

Цельновирусные вакцины (1-го поколения) - инактивированные и живые.

Расщепленные - сплит вакцины (2-го поколения), содержат внутренние и наружные АНГ вирусов гриппа и не содержат липидов, удаленных после обработки вирионов растворителями или детергентами.

Субъединичные вакцины (3-го поколения) являются наиболее очищенными, содержат наружные H- и N-антигены вирусов гриппа

Экстренная профилактика:

Ее проводят во время эпидемического подъема заболеваемости. Различают плановую профилактику, организуемую в детских учреждениях, рабочих коллективах и очаговую в семьях гриппозных больных. Для экстренной профилактики применяют противовирусные препараты, иногда проводят иммуноглобулинпрофилактику.

Лечение гриппа

Для лечения гриппа применяют противовирусные препараты:

Препарата интерферона (вирус гриппа А + антитоксическое действие при гриппе В)

Ремантадин (вирус гриппа А +В) ингибирует синтез М-белка, что приводит к нарушению цикла репродукции и препятствует формированию полноценных вирионов.

Арбидол и амиксин , являются индукторами интерферонов и иммуномодуляторами, которые воздействуют на все типы вирусоа гриппа

При тяжелых формах гриппа в первые 3 дня болезни показано введение противогриппозного иммуноглобулина .

Симптоматическое лечение. При наличии бактериальных осложнений назначают антибиотики и сульфаниламиды.

Антигенный дрейф вируса гриппа – это процесс в результате которого образуются новые штаммы возбудителя. Именно благодаря нему иммунитет после перенесенного заболевания сохраняется всего несколько лет.

Антигенный дрейф вируса гриппа – это причина того, что этим заболеванием ежегодно переболевают огромное количество человек . Некоторые инфекции после себя оставляют стойкий иммунитет, так как возбудитель, их вызывающий, имеет постоянную антигенную структуру. Иммунные клетки, вступив в контакт с микробом, на всю жизнь сохраняют «память» и способность вырабатывать антитела. При повторном контакте с возбудителем, благодаря этим антителам, организм сохраняет невосприимчивость к болезни. Но с гриппом ситуация иная. Этим заболеванием можно переболеть несколько раз за сезон.

Процесс в результате которого образуются новые штаммы возбудителя, называется антигенным дрейфом

При попадании возбудителя в организм защитные силы включаются сразу. Некоторые механизмы, такие, как наличие слоя слизи, ворсинчатого эпителия, поверхностных секреторных иммуноглобулинов на слизистой дыхательных путей, активны постоянно. Другие – реакция лейкоцитов – начинают действовать немного позже, так как клеткам надо время, чтоб попасть к очагу инфекции.

Быстрые меры обычно носят неспецифический характер, они одинаково проявляются по отношению ко всем агрессивным воздействиям. Кроме них, есть еще один механизм защиты, он присоединяется позднее всех и оказывает специфическое воздействие (то есть, он приспособлен для уничтожения конкретного агрессора). Это реакция синтеза антител в ответ на антигенную стимуляцию.

Антигенами являются любые чужеродные вещества, которые при попадании в организм провоцируют иммунный ответ в виде выработки антител. Антитела – это особые белки, обладающие способностью взаимодействовать с антигенами с образованием устойчивых соединений. Комплексы «антиген плюс антитело» называется циркулирующими иммунными комплексами (ЦИК). Они находятся в крови и постепенно поглощаются лейкоцитами.

Антигеном, теоретически, может быть любое вещество. Структура бактерии, вируса или другой инородной частицы (например, пыльцы) может иметь несколько элементов, проявляющих антигенные свойства. Антигены, имеющиеся у вируса гриппа, представлены двумя основными типами:

Поверхностные антигены (V-антигены). Они находятся в оболочке и выступают над ней в виде шипов. Помимо антигенных свойств, эти вещества играют роль при размножении вируса. Именно мутации генома, ответственного за структуру этих белков, являются «поставщиками» новых серотипов. Это следующие вещества:

гемагглютинин (H);
нейраминидаза (N).

Структурные антигены (S-антигены). Расположены под оболочкой, к ним относятся структурные белки, а также рибонуклеопротеиды генома вируса. По этим антигенам грипп подразделяется на серотипы (A, B, C).

Если организм имеет антитела к тому или иному возбудителю, то заболевание при повторном контакте с ним не разовьется либо будет протекать в легкой форме. Антитела быстро обезвредят вирусы. Человек, переболев заразной болезнью и имея антитела, при последующих контактах с инфекцией оказывается защищен.

Если организм имеет антитела к возбудителю, то заболевание при повторном контакте не разовьется

В случае гриппа все немного по-другому. Можно переболеть этим заболеванием, а на следующий год снова заразиться. Иногда можно переболеть за сезон 2–3 раза. Несмотря на то что после гриппа остаются антитела, они не спасают от последующего заражения. Антигенный дрейф вируса гриппа – это и есть тот механизм, который «уводит» вирус из-под иммунного ответа.

Механизмы, приводящие к изменению антигенной структуры

Генетическая изменчивость – это один из основных механизмов эволюционного процесса. Если благодаря изменчивости появляется особь или организм, более приспособленный к среде, он получает преимущества для выживания, а также больше возможностей для размножения. Его потомство перенимает ценные свойства.

Организм человека и животных для вирусов и бактерий является своего рода ареной эволюционной борьбы. Иммунная система использует различные механизмы для защиты от агрессии. Одним из наиболее эффективных является выработка антител. Наилучший способ уйти от иммунного ответа – это изменить свои антигенные свойства. Генетическая изменчивость реализуется двумя основными способами:

мутация, при ней происходит случайная замена одного фрагмента генетического материала на другой при процессе копирования под воздействием мутагенных факторов;
рекомбинация – это обмен генетическим материалом.

Рекомбинация – это отдельный очень значимый процесс получения генетически разнородной популяции . Рекомбинацию большинство ученых считают лежащей в основе такого вида изменчивости, как антигенный шифт.

Мутации вирусов, затрагивающие небольшие участки генома, имеют название антигенный дрейф . Под термином антигенный дрейф вируса гриппа понимают процесс изменения структуры антигенов посредством точечных мутаций. Чаще подобным образом изменяется антигенная структура гемагглютинина, немного реже – нейраминидазы.

Это вещества белковой природы, они состоят из аминокислот. За синтез одной аминокислоты в РНК вируса обычно отвечает последовательность из нескольких нуклеотидов. Если при размножении вируса произошел сбой, и дочерняя цепь РНК образовалась с заменой нескольких нуклеотидов на другие, то белок, синтезируемый по ней потом, может получить в свой состав не ту аминокислоту. В итоге он приобретает новые свойства.

Это может быть радикальное изменение, приводящее к значительному повышению вирулентности (например). Но это случается крайне редко. Чаще эта мутация слегка изменяет антигенные свойства молекулы, или, вообще, ведет к дефектности вируса и потере им своих свойств.

Мутации вирусов, затрагивающие небольшие участки генома, имеют название антигенный дрейф

Последствия антигенного дрейфа

Эпидемическое распространение заболевания возможно только при наличии в популяции достаточного количества восприимчивых людей. Это можно сравнить с лесом. Если лес сухой, то пожар по нему распространяется очень быстро, перекидываясь с дерева на дерево.

Когда прошла эпидемия, в результате которой переболело много людей, образуется так называемая иммунная прослойка (доля переболевших). Это своего рода буфер, благодаря которому прекращается эпидемическое распространение болезни.

Благодаря иммунной прослойке эпидемии гриппа проходят волнами

Именно поэтому эпидемии гриппа проходят волнами:

Сначала заболевает небольшое количество восприимчивых людей.
Они заражают здоровых, тоже не имеющих иммунитета, число больных растет.
Первые больные выздоравливают, становясь невосприимчивыми.
Постепенно число переболевших начинает превышать число здоровых людей, тогда эпидемия идет на спад.

Если бы поверхностные антигены вируса гриппа A и B не подвергались изменчивости (как это, кстати, происходит с вирусом гриппа C), то этой болезнью люди болели бы один раз за жизнь при первом контакте и получали стойкий иммунитет. Но с вирусами гриппа A и B происходит немного иначе. Иммунитет к определенным штаммам этих вирусов тоже сохраняется, но сами вирусы через некоторое время становятся другими.

Вирусные штаммы постоянно меняются

Подвергшись антигенному дрейфу, они меняют свой «внешний вид» , благодаря чему антитела перестают их распознавать и специфичность иммунитета снижается. В результате снова растет заболеваемость.

Высокая изменчивость вируса гриппа является большой проблемой для здравоохранения, а также для человечества в целом . Благодаря ей вирус ежегодно возвращается в виде эпидемий, а порой и пандемий, забирая большое количество ресурсов и человеческих жизней.

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).)

Механизм антигенной изменчивости вируса гриппа а h3n2. Антигенная изменчивость вируса гриппа