Возбудители гриппа - вирусы гриппа А, В и С - относятся к семейству ортомиксовирусов (Orthomyxoviridae). В простонародье гриппом часто называют любые относительно легко протекающие ОРВИ, вызываемые вирусами, передающимися воздушно-капельным путем, тогда как настоящий грипп (особенно, вызываемый вирусом гриппа типа А) является острым респираторным заболеванием порой с крайне тяжелым течением и последующими осложнениями. Ежегодные вспышки гриппа в осенне-зимний период все чаще являются причиной смерти среди пожилых пациентов, наряду с которыми пациенты с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также маленькие дети и беременные женщины подвергаются повышенному риску при заражении вирусом гриппа.
Характеристика ортомиксовирусов:
К данному семейству, как уже было указано выше, относятся 3 патогенных для человека рода: Influenza-A, Influenza-B, Influenza-C. Ортомиксовирусы обладают сегментарым геномом, содержащим однонитевую РНК негативной полярности ( (-)ssRNA - single-stranded RNA). Сегментация генома (8 сегментов у вирусов гриппа А и В, 7 - у Influenza-C) и высокая частота мутаций являются важными основами широкой генетической вариабельности вирусов гриппа. Вирусы гриппа В и С встречаются, как правило, только у людей (при этом вирус гриппа С как возбудитель инфекций у человека играет крайне малую роль), а резервуаром вируса гриппа А зачастую могут быть водоплавающие птицы. Кроме того, инфицированию таким типом вируса гриппа подвержены не только люди, но и многие другие млекопитающие. Как наиболее грозного и часто встречающегося возбудителя ОРВИ у людей мы будем рассматривать в посте вирус гриппа А.
Influenza-A: строение и классификация:
Повторюсь, геном вируса гриппа А состоит из 8-ми сегментов, которые в общей сложности кодируют 11 собственных вирусных белков. Каждая сегментарная РНК ассоциирована с нуклеопротеином (NP) и вместе с полимеразными белками (PB1, PB2, PA) образует рибонуклеопротеидный комплекс (нуклеокапсид). Разделение вирусов гриппа на три типа обусловлено именно антигенными свойствами белков нуклеокапсида. Все рибонуклеопротеидные комплексы окружаются липидной оболочкой, которая формируется от мембраны клетки-хозяина.
Из всех собственных вирусных белков вирусной оболочки преобладают 2 основных гликопротеина: гемагглютинин (HA) и нейраминидаза (NA), которые как шипы выдаются над поверхностью вируса. Еще один белок вирусной оболочки - М2 - представляет собой ионный канал. Внутренняя поверхность оболочки вируса покрыта матричным протеином М1. Кроме того, наследственный материал вирусов гриппа несет в себе закодированную информацию о неструктурных белках - NS1 и NS2, которые выполняют разнообразные функции, например, при репликации вируса.
- гемагглютинин - содержит антигенные детерминанты, которые ответственны за нейтрализацию вируса (индукцию нейтрализующих антител) и за взаимодействие вируса с поверхностью клетки-хозяина, а также определяют серологическую специфику подтипов вируса и их вариантов. Молекула гемагглютинина состоит из 2-х субъединиц - HA1 и HA2, которые образуются под воздействием протеаз клетки-хозяина из общего белка-предшественника (данный процесс можно обозначить как «cleavage» - кливаж, расщепление). Каждая субъединица обладает гидрофобной и гидрофильной частями; гидрофобный конец связан с липидами оболочки вируса, а гидрофильная часть обуславливает биологическую активность субъединицы. После расщепления HA вирус становится инфекционным. HA1 отвечает за связывание с рецепторами (содержащие нейраминовую кислоту протеиды плазматической мембраны или липиды) на поверхности клетки. HA2 способствует слиянию вирусной оболочки с мембраной эндосомы.
- нейраминидаза - удаляет сохраняющиеся остатки нейраминовой кислоты с мембраны клетки-хозяина и вирусной оболочки, играет важную роль в высвобождении вирусных частиц.
У водоплавающих птиц, которые, как мы помним, являются естественным резервуаром вируса гриппа А, обнаружено на сегодняшний день 16 различных подтипов гемагглютинина (H1-16) и 9 подтипов нейраминидазы (N1-9), описано более 110 различных HA/NA-комбинаций. В сезонных и пандемических случаях вирусных инфекций человека, вызванных активностью вируса гриппа типа А, основное значение имеют НА-подтипы Н1-Н3, а среду NA-подтипов выделены N1 и N2. Вообще, при названии выделенного вируса учитывается не только информация о субтипах белков вирусной оболочки, но и следующие моменты: 1) обозначение рода (типа вируса); 2) место, где вирус был выделен; 3) номер изолированного штамма; 4) год, когда вирус был выделен; 5) HA- и NA-подтипы. Например: A/Hongkong/1/68(H3N2).
Цикл репликации вируса Influenza-A:
Первым этапом в репликации вируса является адсорбция вирусных частиц на эпителиальных клетках верхних дыхательных путей. При этом HA1-субъединица гемагглютинина связывается с терминальными остатками нейраминовой кислоты, которые входят в состав гликопротеинов или гликолипидов, составляющих клеточный рецептор для вируса гриппа А. Особое сродство вирусов гриппа к альфа-2,3- и альфа-2,6-связанной нейраминовой кислоте предопределяет как органотропность вируса, так и инфицируемый вирусом организм.
После проникновения вириона в клетку посредством рецептороопосредованного эндоцитоза, снижения значения рН в эндосоме, начинается изменение конформации HA1/НA2-комплекса, что вызывает раскрытие домена HA2-субъединицы, обеспечивающего слияние вирусной оболочки с мембраной эндосомы. Кроме того, через М2-ионный канал происходит снижение рН внутри вирусной частицы. Этот момент является очень важной предпосылкой для разрыва белок-белковых взаимодействий и делает возможным высвобождение рибонуклеопротеидного комплекса в цитоплазму и дальнейший транспорт свободных от белка М1 рибонуклеопротеидов.
После этого осуществляется транспорт в клеточное ядро, где происходит транскрипция и репликация РНК. Вирусная мРНК служит матрицей для синтеза вирусных белков с помощью рибосом клетки. Нуклеопротеидные комплексы накапливаются в ядре. Белки вирусной оболочки синтезируются на рибосомах шероховатой ЭПС и по завершении посттрансляционной модификации транспортируются в аппарат Гольджи и далее к клеточной мембране, где происходит формирование новых вирусных частиц. После «отпочковывания» сформированных частиц вируса вирусная нейраминидаза снова разрывает связь гемагглютининовых «шипов» с клеточной нейраминовой кислотой, прежде чем вирусные частицы смогут выйти из клетки.
Роль вируса гриппа как возбудителя инфекционных заболеваний:
Эпидемиология
Антигенный дрейф и антигенный шифт: высокая погрешность в работе вирусной РНК-зависимой РНК-полимеразы при репликации РНК ведет к многочисленным мутациям. При этом под влиянием иммунной системы инфицированного организма закрепляются мутации, определяющие изменение антигенных свойств вируса. Антигенный дрейф в значительной мере является процессом, обуславливающим ежегодные вспышки гриппа, сезонный грипп. Также, сегментированный геном располагает к обмену составляющими его сегментами, благодаря чему вирус может обзавестись новыми антигенными или влияющими на патогенность характеристиками, что может стать основой для пандемии гриппа. Если же при этом происходит обмен сегментами, содержащими информацию о поверхностных протеинах - HA, NA - в этом случае речь идет об антигенном шифте.
Если же НА- и NA-подтип сохраняется, то говорят о реассортантном вирусе, поскольку в результате смешения генов разных вирусов формируется вирус гриппа, который содержит разнообразные гены, собранные из нескольких источников. Чтобы обмен сегментами генома состоялся, клетка должна быть инфицирована как минимум двумя различными вирусами гриппа. Такая смешанная инфекция может приводить к обмену сегментами генома между вирусами со сродством к различным организмам, в случае, если они инфицируют организм, восприимчивый и к тому, и к другому. В пример можно взять свиней: они подвержены заражению не только «классическим» свиным вирусом гриппа А, но и человеческим, и птичьим, вследствие чего могут возникать реассортантные вирусы, объединяющие свойства человеческого, свиного и птичьего вирусов гриппа. Это происходит, как правило, на территориях, где люди и домашний скот, птицы живут в непосредственной близости друг от друга (например, Юго-Восточная Азия).
Пандемии вирусной инфекции
Если вирус с сильно измененными или даже полностью новыми антигенными свойствами оказывается среди населения, которое, так сказать, иммунологически не готово к встрече с ним (отсутствуют нейтрализующие вирус антитела), то вполне вероятно развитие пандемии, поскольку вирус распространяется за короткое время и вызывает развитие заболевания у достаточно большого количества людей. Также, вследствие отсутствия частичного иммунитета, во время вспышек пандемий не только возрастает количество заболевших, но и случаи тяжелого клинического течения болезни.
Первая и одновременно самая агрессивная пандемия вируса гриппа двадцатого столетия - испанский грипп или «испанка» - унесла в 1918-19 годах 20-40 миллионов жизней по всему миру. По различным оценкам, в среднем, около 30% населения планеты было заражено вирусом гриппа. Секвенциальный анализ материала, выделенного из вирусов из биоптатов легких умерших от той пандемии людей (трупы сохранились в мерзлой горной породе), показал, что возбудителем испанского гриппа был вирус Influenza-A подтипа H1N1. Этот подтип в различных вариациях циркулировал среди населения до 1957 года.
В 1957 году случилась новая пандемия гриппа - «азиатский грипп» - вызванная подтипом H2N2. В 1968-69 и этот подтип был сменен H3N2, который циркулирует и до сегодняшнего дня.
В 1977 году снова появился H1N1, причем с очень похожими антигенными свойствами, как и у пропавшего в 1957 году подтипа вируса гриппа (причины этого явления пока окончательно не ясны). С тех пор H1N1 и H3N2 периодически встречаются в человеческой популяции.
В 2009 году стало известно о новом быстро распространяющемся вирусе гриппа А, родом из Мексики, также подтипа H1N1, но сильно отличающегося по антигенной структуре от циркулировавшего до сих пор вируса этого подтипа. Новый пандемичный штамм, предположительно, является реассортантом классического свиного вируса гриппа А (генные сегменты HA, NP, NS), евразийского свиного вируса гриппа (NA, M), вируса птичьего гриппа (PB2, PA) и циркулирующего H3N2 (PB1).
Факторы патогенности:
Чтобы вирус гриппа А смог инфицировать клетки человеческого организма, должны быть выполнены некоторые условия. Важнейшим из этих условий является специфика вирусных рецепторов: вирус гриппа человека использует в качестве клеточных рецепторов для связывания протеины или липиды, несущие альфа-2,6-связанные остатки нейраминовой кислоты (или ее производных, сиаловых кислот), которые присутствуют, главным образом, в клетках эпителия верхних дыхательных путей человека.
Играет ли ключевую роль и в инфицировании человека структура, ответственная за расщепление гемагглютинина, что является решающим моментом для патогенности вируса птичьего гриппа, до конца еще не понятно. Вирус гриппа, ставший причиной эпидемии «испанки», в противоположность высокопатогенному вирусу птичьего гриппа, не обладает четким участком расщепления, что наводит на мысль, что прямая связь этого участка с патогенностью вируса для человека отсутствует. Некоторые штаммы Staphylococcus aureus или, например, Aerococcus viridans секретируют протеазы, которые могут активировать гемагглютинин вируса гриппа, в результате чего бактериальная коинфекция может приводить к тяжелому течению заболевания.
Также уровень репликации (может быть обусловлен мутациями в вирусном полимеразном комплексе - PA, PB1, PB2) вносит свой вклад в патогенность вируса. Помимо этого, важными являются вирусные факторы, влияющие на иммунный ответ инфицированного организма: например, NS1-белок, который, кроме прочего, блокирует развитие иммунного ответа с участием a/Џ-IFN. Или можно вспомнить белок PB1-F2, способный индуцировать апоптоз моноцитов/макрофагов, выводя тем самым из строя важные клетки, необходимые для активации адаптивного иммунного ответа.
Терапия и медикаментозная профилактика:
Неосложненная вирусная инфекция лечится, как правило, симптоматически. Салицилаты не назначаются детям из-за опасности развития синдрома Рейе. Осложнения, вызванные бактериальной суперинфекцией, лечат, назначая антибиотики в соответствии с выявленным возбудителем.
Специфическая терапия имеет место быть у пациентов с повышенным риском осложнений или при тяжелом течении вирусной инфекции. Это могут быть ингибиторы нейраминидазы (озельтамивир, занамивир) или блокаторы мембранного протеина М2 (адамантаны). Терапия будет эффективной, если она начата в пределах от 48 до 72 часов, хотя в тяжелых случаях попытка терапии может быть предпринята и в более поздний срок.
- ингибиторы нейраминидазы: блокируя вирусную нейраминидазу препятствуют высвобождению новых вирусных частиц из инфицированных клеток организма, благодаря чему тяжесть и продолжительность заболевания существенно снижается. Эффективность препаратов этой группы распространяется на вирусы гриппа типа А и В. Озельтамивир принимается перорально, занамивир пока только в ингаляционной форме. Хотелось бы также упомянуть, что часть циркулирующего вируса гриппа A H1N1 в период с 2007 по 2009 годы была резистентна к озельтамивиру.
- адамантаны: адамантин эффективен исключительно по отношению к вирусу гриппа типа А. Однако побочные эффекты препарата достаточно велики, а резистентность к нему развивается очень быстро. Штаммы пандемичного A/H1N1 2009 года резистентны к адамантанам.
Медикаментозная профилактика проводится только непривитым людям, с повышенной вероятностью контакта с возбудителем, имеющим риск тяжелого течения заболевания.
Вакцинация:
По причине высокой изменчивости вируса гриппа вакцинация должна проводиться каждый год перед началом сезона. Это мертвые вакцины, представленные двумя типами: сплит-вакцины (расщепленные) или субъединичные. Вирусы для вакцинационного материала выращиваются в инкубируемых куриных яйцах, в исключительных случаях - в клеточной культуре.
Современные противовирусные вакцины являются трехвалентными, поскольку содержат HA- и NA-составные части обоих циркулирующий дрейфовых вариантов вируса гриппа подтипов H3N2 и H1N1 (с сезона 2010/2011 используются компоненты пандемичного H1N1 вируса вместо циркулирующего до этого «сезонного» вируса H1N1) и НА-часть актуального вируса гриппа В. Каждый год ВОЗ выпускает рекомендации для составления вакцины в соответствии с меняющейся эпидемиологической ситуацией.
Источники:
Suerbaum, Hahn, Burchard, Kaufmann, Schulz: Medizinische Mikrobiologie und Infektologie. Springer Verlag, 2012 (7. Auflage)
vk.cc/5KGrYT - методичка по вирусам гриппа, с большим количеством источников для дальнейшего погружения
vk.cc/5KGset -статья о механизмах действия белка PB1-F2
vk.cc/5KGsrm - институт Роберта Коха (много инфы по различным инфекциям)
Источник: vk.com
