М. Супотницкий, А. Миронов, Е. Лебединская (все — Россия) |
Феномен антителозависимого усиления инфекции |
Биопрепараты, 2013, № 3, стр. 12–25 |
Оригинал здесь Суть феномена антителозависимого усиления инфекции (antibody-dependent enhancement, ADE) состоит в усилении инфекционного процесса в присутствии антител, специфических к возбудителю инфекционной болезни. ADE развивается в две стадии: 1. внешнее ADE (extrinsic ADE, eADE) — вирус-специфическое антитело, образовавшее комплекс с вирусом посредством взаимодействия его Fc-фрагмента с рецептором Fc (FcR) и/или с рецепторами комплемента на поверхности фагоцитирующих клеток, усиливает распространение вируса по фагоцитирующим клеткам, и 2. внутреннее ADE (intrinsic ADE, iADE) — комплексы "вирус-специфическое антитело", взаимодействующие с фагоцитирующей клеткой через Fc-рецепторы и рецепторы комплемента, запускают сигнальные механизмы, блокирующие ее антивирусную защиту, и тем самым способствуют внутриклеточному размножению вируса. Феномен ADE развивается при инфекционных процессах и в ответ на вакцинацию и введение иммуноглобулинов. У ранее вакцинированного человека он может быть связан с 1) неполноценной иммунизацией; 2) особенностями взаимодействия возбудителя инфекционной болезни с иммунной системой человека. Наиболее вероятно развитие ADE у лиц, ранее вакцинированных в отношении вирусов-возбудителей инфекционных болезней, представителей семейств Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Coronaviridae, Retroviridae, Parvoviridae, Filoviridae, Flaviviridae, Togaviridae, Picornaviridae, а также возбудителей туберкулеза. Предложен алгоритм доклинических исследований, имеющих целью обнаружение ADE и установление его природы. Миронов А. Н., Супотницкий М. В., Лебединская Е. В. Феномен антителозависимого усиления инфекции у вакцинированных и переболевших // Биопрепараты. 2013. № 3. С. 12–25. The essence of the antibody-dependent enhancement (ADE) of infection phenomenon is that the infectious process increases in the presence of antibodies, specific to the infectious agents. ADE has two stages of development: external ADE (extrinsic ADE, eADE) — a virus-specific antibody forms an antibody-virus complex, by it's Fc-fragment interaction with Fc-receptor-Fc (FcR) and/or with complement's receptors on the surface of phagocytic cells, it increases viral shedding by phagocytic cells, and inner ADE (intrinsic ADE, iADE) — "virus-specific antibody" complexes which interact with phagocytic cells via Fc-receptors and complement's receptors, triggering signaling mechanisms which block it's antivirus protection and thereby promote the intracellular virus replication. The phenomenon of ADE develops under the condition of infectious processes and as a response to vaccination and immunoglobulin administration. In previously vaccinated person it may be related to: 1) inadequate immunization, 2) features of interaction between the infectious agent and human immune system. The data provided in the article shows that the immunity is not always resistance. Not all the immune reactions to vaccination or an infectious process are defensive. Therefore it is necessary to develop methods of research allowing to detect the possibility of ADE to vaccination or administration of specific immunoglobulins during the pre-clinical studies. Mironov A. N., Supotnitskiy М. V., Lebedinskaya E. V. The phenomenon of antibody-dependent enhancement of infection in the vaccinated and convalescents // Biopreparats (Biopharmaceuticals). 2013. No. 3. P. 12–25. В последнее десятилетие в научных журналах появилось большое количество публикаций об участии иммунной системы человека в патогенезе инфекционных болезней [30, 31, 56, 68, 77, 79]. Провалом закончились масштабные клинические испытания ВИЧ-вакцины, разрабатываемой фармацевтическим гигантом Merck KGaA в полном соответствии с общепринятыми представлениями о роли Т- и В-систем иммунитета в блокировании инфекционных процессов [60, 63]. Эти и другие данные свидетельствуют о наличии обширных пробелов в знаниях о тонких механизмах функционирования иммунной системы человека, что не может не сказываться на эффективности иммунобиологических лекарственных препаратов (ИЛП) и результативности их экспертизы. Цель работы — обобщить имеющиеся в научной литературе данные по феномену антителозависимого усиления инфекции у вакцинированных и переболевших. Формирование типовых представлений об иммунитете. Теория опсонинов, разработанная А. Е. Райтом и С. Дугласом в 1903 г. [8], примирила враждующие между собой фагоцитарную (И. И. Мечников) и гуморальную (Р. Кох, П. Эрлих) теории иммунитета и дала толчок к ее дальнейшему развитию на основе представлений о кооперации клеточно-гуморальных иммунологических реакций. В последующие годы были описаны и апробированы иммунологические реакции и тесты с фагоцитирующими клетками и специфическими антителами, уточнялся механизм их взаимодействия с антигенами. В 1948 г. А. Фагреус доказала, что антитела синтезируются плазмоцитами. Иммунологическая роль Т- и В-лимфоцитов установлена в 1960-х гг., когда было показано, что под влиянием антигенов В-клетки превращаются в плазмоциты, а из недифференцированных Т-клеток возникает несколько субпопуляций, синтезирующих специфические к антигену антитела. В 1966 г. открыты цитокины Т-лимфоцитов, обуславливающие кооперацию (взаимодействие) иммункомпетентных клеток. Сформулированная в 1964 г. Н. Йерне и Ф. Бернетом клонально-селекционная теория иммунитета дала ученым понимание того, каким образом специфические антитела могут накапливаться в достаточно высокой концентрации, чтобы эффективно блокировать инфекционный процесс. Подобный же механизм установлен и при формировании клоноспецифических Т-клеток [7]. Сложившаяся в результате этих исследований типовая схема иммунного ответа выглядит следующим образом. Макрофаг поглощает (фагоцитирует) патогенный микроорганизм (бактерия, вирус), инактивирует его и презентирует его Т- и В-лимфоцитам. Ввиду различий рецепторного аппарата В-клетки реагируют с одними детерминантами, Т-клетки — с другими. Получив информацию об антигене от антигенпрезентирующих клеток (макрофаги, несущие на внешней мембране антигены), Т-хелперы с помощью иммуноцитокинов передают сигнал, усиливающий пролиферацию Т- и В-лимфоцитов определенных клонов1. В-лимфоциты дифференцируются до плазмоцитов, а Т-хелперы превращаются в Т-киллеры (Т-эффекторы). Плазмоциты синтезируют специфические антитела, участвующие в иммунном ответе в трех формах: нейтрализации, опсонизации и активации системы комплемента (гуморальный иммунный ответ); Т-киллеры разрушают клетки-мишени при непосредственном контакте (цитотоксический или клеточный иммунный ответ). После первичного контакта с антигеном остаются клоны Т- и В-клеток памяти, сохраняющие информацию о нем много лет. При вторичном попадании этого антигена в организм человека происходит стимуляция клонов, и они начинают быстро размножаться. В-клетки переходят в плазмоциты, продуцирующие антитела нужной специфичности. Т-клетки обеспечивают клеточную форму защиты (субпопуляции цитотоксических Т-клеток и Т-клеток воспаления) и участвуют в формировании гуморального иммунитета — хелперные Т-клетки [1, 2, 7]. В соответствии с этой схемой, иммунитет — это невосприимчивость. Все гуморальные и клеточные реакции, развивающиеся в ответ на введение вакцины или развитие инфекционного процесса, имеют защитный характер. Феномен антителозависимого усиления инфекции (antibody-dependent enhancement, ADE). Феномен ADE впервые описан Р. Э. Хоксом в 1964 г. [35], обнаружившим повышение продукции различных флавивирусов (японского энцефалита, энцефалита долины Мюррей и др.) в клетках куриного эмбриона, впервые экспонированных к вирусам, находящимся в среде с низким содержанием специфических антител. Впоследствии он привел доказательства, что увеличение "выхода" вируса в подобных экспериментах вызвано образованием комплекса "вирус-антитело" [35]. Эти данные настолько расходились с общепринятыми представлениями о защитной роли антител в инфекционном процессе, что их посчитали артефактами. Однако в конце 1960-х и начале 1970-х гг. уже другими исследователями обнаружена роль ADE в патогенезе тяжелых форм геморрагической лихорадки, вызванной вирусом Денге (dengue virus, DENV). Было установлено, что наличие антител в сыворотке крови реконвалесцента, оставшихся после легко перенесенных случаев лихорадки Денге, приводит к тяжелому течению болезни, если произошло повторное заражение DENV другого серотипа [30, 31]. Систематически феномен ADE изучается с конца 1980-х гг. [72] Суть феномена ADE состоит в усиление инфекционного процесса в присутствии антител, специфических к возбудителю инфекционной болезни. ADE развивается в две стадии:
В основном феномен ADE проявляется в ответ на образование антител изотипа IgG1 [37]. У людей имеются три типа рецепторов Fc, которые связывают IgG: это сиалогликопротеины FcγRI, FcγRII и FcγRIII (CD16). FcγRI наиболее представлен на моноцитах/макрофагах человека, и он связывает IgG с наибольшей авидностью. Поэтому ему принадлежит "лидерство" среди других рецепторов макрофагов в реализации феномена ADE. ADE, показанный в условиях in vitro, не обязательно воспроизводится в условиях in vivo [45]. Феномен ADE характерен для инфекционных процессов, вызываемых вирусами, имеющими следующие особенности: а) обычно они реплицируются в макрофагах; б) индуцируют продукцию большого количества антител с низкой способностью к нейтрализации гомологичных вирусов; в) способны к персистентной инфекции, характеризующейся продолжительной виремией [73]. Феномен ADE также обнаружен при инфекционных процессах, вызываемых бактериальными патогенами, но изучен фрагментарно. Например, порообразующий токсин золотистого стафилококка — лейкоцидин — усиливает свое токсическое действие, если в крови человека содержатся специфические к нему антитела [85]. Такой же эффект вызывают моноклональные антитела к токсину А патогенных клостридий [36]. Имеются косвенные доказательства причастности феномена ADE к прогрессированию туберкулезной инфекции и Ку-лихорадки. При аэрозольном инфицировании M. tuberculosis мышей 57BL/6, дефицитных по рецептору FcγIIB, патологические изменения у них развиваются через 30 суток, у интактных мышей через 20 суток [49]. В условиях in vitro показано, что антитела к C. burnetii I фазы стимулируют ее размножение в макрофагах эффективнее, чем антитела к этому же микроорганизму II фазы [61, 65]. Возможно, что первое описание ADE оставил Д. К. Заболотный, наблюдавший в 1899 г. в Вэнчане (Монголия) появление пустулезной формы чумы у больного с бубонной чумой на пятые сутки после введения противочумной сыворотки. Он объяснил это явление примерно так, как сегодня объясняют ADE — антитела к возбудителю чумы распространили его по фагоцитирующим клеткам и усилили инфекционный процесс [3]. Можно предположить, что из-за низкого качества противочумной сыворотки, примененной Д. К. Заболотным, и ненадлежащих условий ее хранения во время экспедиции к очагам чумы в Монголии, антитела к возбудителю чумы утратили нейтрализующее действие, но сохранили способность взаимодействовать с FcR. eADE. Феномен наблюдается в двух вариантах: а) комплемент-опосредованное антителозависимое усиление инфекции (complement-mediated ADE; C-ADE); и б) не зависящее от комплемента и связанное с Fc-рецептором усиление инфекции (Fc-receptor-mediated ADE; FcR-ADE) [68, 73] (рис. 1).
В табл. 1 обобщены сведения по вирусным и бактериальным инфекциям, сопровождающимся феноменом еADE. Инфекционные болезни, сопровождающиеся феноменом еADE*
* За основу взята таблица, опубликованная нами ранее [10]. Безоболочечным вирусам (non-enveloped viruses), образовавшим комплекс с антителом, способным взаимодействовать с Fc-рецептором, специфические рецепторы на поверхности клетки-мишени не требуются [68]. Компонент комплемента С15, связывая Fc-фрагмент антитела, инициирует классический путь активации комплемента, в результате чего активируется компонент комплемента С3, ковалентно (!) связывающийся или с антителом, или с поверхностью вирусной частицы. Образовавшийся комплекс способен взаимодействовать с рецепторами комплемента на поверхности клетки посредством С3, усиливая взаимодействие вируса с клеткой. Альтернативно C1q-субъединица непосредственно может перекрестно связывать вирусный белок и C1q-рецепторы (C1qR) на поверхности фагоцитирующих клеток. Все перечисленные эффекты находятся в зависимости от концентрации антител. iADE. Толчком к исследованиям блокирующего действия ADE на антивирусную защиту клетки послужили данные, полученные при изучении причин развития хронических артритов у реконвалесцентов, перенесших острую форму болезни, вызванную вирусом Росс Ривер (Ross River virus, RRV). Такие артриты могут длиться до года, делая пациента на весь этот период неработоспособным. В синовиальной жидкости пациентов с хроническими артритами обнаружены антигены RRV и γ-интерферон (IFN-γ), что свидетельствует о хронической RRV-инфекции. При попытке ее воспроизвести на линиях мышиных макрофагов и первичных человеческих моноцитов/макрофагов6 (primary human monocytes/macrophages) установлено, что инкубирование RRV с разбавленной специфической сывороткой приводит к 1) супрессии синтазы оксида азота 2 (nitric oxide synthase 2, NOS2) и, соответственно, к снижению продукции активных радикалов азота (reactive nitrogen radical); 2) прекращению экспрессии генов интерферон-регулирующего фактора 1 (interferon regulatory factor 1, IRF-1) и фактора ядра каппа-би (nuclear factor-κВ) и, соответственно, к подавлению синтеза фактора некроза опухолей альфа (tumor necrosis factor alpha, TNF-alpha) и IFN-γ; 3) заметному увеличению синтеза интерлейкина-10 (interleukin-10, IL-10). Лигирование FcγR с комплексом антитело-зимозан в присутствии RRV не вызывало вышеописанного эффекта [47, 48]. Следовательно, увеличение продукции вируса клетками при ADE вызвано не только увеличением возможностей для взаимодействия вируса с поверхностью макрофагов, но и подавлением их собственной системы защиты от вирусов (innate cellular immunity) [76]. Классификация феномена ADE. Приведенные данные позволяют нам предложить классификацию феноменов ADE по двум принципам: по типу рецептора, с которым вирус взаимодействует на поверхности моноцитов/макрофагов (С-ADE и FcR-ADE), и по механизмам развития ADE (рис. 2).
Первая классификация удобна для изучения феномена ADE в условиях in vitro, например, для установления границ феномена среди близкородственных видов вирусов на клетках культур тканей содержащих, либо наоборот, не содержащих Fc- и CIq-рецепторы, или при их блокировании специфическими мАТ (см. табл. 1). Границы феномена ADE устанавливаются с помощью специфических сывороток к вирусам близкородственных видов. Вторая классификация — для воспроизведения ADE в условиях in vivo при разработке ИЛП и в их доклинических и клинических исследованиях. Феномен ADE, развивающийся на фоне "сенсибилизации", вызванной предшествующим инфекционным процессом. Наиболее изучен среди других проявлений феномена ADE, поэтому мы рассмотрим его более подробно, чем остальные. Опережающим объектом исследований при изучении феномена данного типа является геморрагическая лихорадка Денге — острая трансмиссивная инфекция, распространенная в странах Южной и Юго-Восточной Азии, Африки, Океании и Карибского бассейна. Возбудитель лихорадки Денге — оболочечный (+)ssРНК-вирус7, четыре серотипа которого (DENV1—DENV4) относятся к арбовирусам семейства Togaviridae рода Flavivirus (арбовирусы антигенной группы В). Передача возбудителя инфекции среди людей осуществляется комарами Aedes aegypti, среди обезьян — A. albopictus. Клинически болезнь характеризуется развитием геморрагического диатеза и тенденцией к развитию шокового состояния (шоковый синдром Денге), которые могут привести к смерти. Отдельные вспышки болезни могут охватывать сотни тысяч человек. Ежегодно в мире не менее 50 млн человек заболевают лихорадкой Денге [25]. Схема жизненного цикла DENV в отсутствие специфических антител представлена на рис. 3.
После проникновения DENV в эндосомы, клетка запускает механизмы антивирусной защиты [74], в частности, экспрессию интерферонов (IFN). Оба типа интерферонов — тип I (α, β) и тип II (γ) способны блокировать репликацию DENV, если происходит его распознавание эндосомальными рецепторами: toll-подобный рецептор 3 (toll-like receptor, TLR-3)8 — распознает двухцепочечную РНК (dsRNA) вируса, TLR8 — распознает G-богатые олигонуклеотиды, и TLR7 — распознает ssРНК. В цитоплазме вирусную РНК "узнают" цитоплазматические РНК-геликазы (cytoplasmic RNA helicases)9, RIGI (retinoic-acid inducible gene 1) и MDA5 (melanoma differentiation-associated gene 5). Активация TLR индуцирует экспрессию провоспалительных цитокинов IL8, IL12, IFN-α и IFN-γ. Положительная регуляция экспрессии IL8, осуществляется через ядерный фактор каппа-би (NF-κB). Экспрессия IFN активирует STAT1 и усиливает экспрессию IRF1 (IFN regulatory factor 1), что приводит к усиленной продукции активных радикалов азота (NO). Комбинированное действие интерферонов и NO вызывает антивирусное состояние (antiviral state) у соседних клеток и ограничивает размножение DENV в инфицированных клетках соответственно [75]. При первичном инфицировании человека DENV иммунные ответы на вирус мало отличаются от тех, что описаны в классической схеме иммунного ответа, приведенной выше. Специфичные в отношении DENV B- и T-клетки формируются приблизительно через 6 суток после инфицирования и полностью контролируют развитие инфекции. Вирион DENV распознается антителами, специфичными к белкам E и prM. Структурная организация этих белков у "созревшего" и "несозревшего" вируса различается. Следовательно, различаются и их специфические эпитопы. Доминирующую роль в нейтрализации вируса играют антитела к белку prM "созревшего" вируса. Нейтрализующая активность специфических к DENV антител проявляется на двух уровнях: 1) блокирование взаимодействия вируса с клеточным рецептором; 2) блокирование слияния вируса с клеточной мембраной вследствие связывания антителами петли слияния белка Е. Антитела к prM "несозревшего" вируса обладают перекрестной активностью к DENV всех серотипов, но их нейтрализующая активность незначительна [22, 50]. Репликация DENV, как и любого другого РНК-вируса, сопровождается большим количеством ошибок. Вызвано это тем, что все молекулы вирусной РНК реплицируют через ассиметричную транскрипцию с одной цепи, исключающую большинство корректирующих механизмов, характерных для репликации ДНК. Поэтому первичный инфекционный процесс при лихорадке Денге сопровождается полиморфизацией DENV и образованием квазиспецифичных производных в пределах его серотипа. Иммунная система реагирует на них выработкой специфических антител [46]. При вторичном инфицировании человека DENV гетерологичного серотипа стимулируются клоны В-клеток памяти, сохраняющие информацию о DENV, инфицировавшем человека первично. Они дифференцируются в плазмоциты, продуцирующие антитела к вирусу (его квазипроизводным), который они запомнили, а не к тому, который вызвал инфекцию. Этот иммунологический феномен называется феноменом первичного антигенного греха или антигенным импринтингом10. Усиление инфекционного процесса происходит еще до того, как концентрация антител достигнет порога, необходимого для нейтрализации вируса. Продуцируемые плазмоцитами антитела "узнают" DENV, вызвавший инфекционный процесс, но не нейтрализуют его. Они формируют с вирусом комплекс и связывают его с Fc-рецептором на поверхности макрофагов (феномен FcR-ADE), тем самым усиливая инфекционный процесс. Одновременно происходит гомогенизация популяции DENV, так как на этапе eADE преимущества в инфицировании макрофагов/моноцитов получают лишь те квазипроизводные DENV, в отношении которых плазмоцитами вырабатываются антитела, способные связать их с Fc-рецепторами11 [25, 46] (рис. 4).
Изменения в клетке, связанные с iADE, начинаются раньше, чем DENV покинет эндосому. Точный механизм развития iADE не установлен. Имеющиеся знания [25] позволили описать его следующим образом. Комплекс "DENV—специфическое антитело" через рецептор Fc запускает негативные регуляторы экспрессии TLR3, TLR4, TLR7 и TLR-сигнальных молекул. В результате слабой экспрессии этих рецепторов вирус, проникший в эндосому, не узнается клеткой, и эффективной экспрессии генов, кодирующих интерфероны и синтез противовоспалительных цитокинов IL8, IL12, не происходит. Одновременно блокируется экспрессия IRF1, что тормозит продукцию активных радикалов азота12. Подавление системы противовирусной защиты клетки приводит к длительному размножению в них DENV и к увеличению выхода зрелых вирусных частиц [46]. Однако только персистированием DENV в макрофагах iADE при лихорадке Денге не ограничивается. По сигнальным путям, инициируемым через рецептор Fc, запускается экспрессия гена IL-10, макрофаг начинает продуцировать большие количества IL-10, ингибирующего синтез противовоспалительных цитокинов (IFN-γ, IL 2, 3, 12 и др.) и усиливающего синтез фактора некроза опухолей (TNF) и IL 6, вызывающих повышенную проницаемость сосудов [86]. IL-10 также нарушает дифференциацию Т-хелперов на субпопуляции Th1 и Th2, что ведет к нарушению взаимодействия между клеточными и гуморальными звеньями иммунной системы при блокировании размножения DENV [19]. Лихорадка Денге развивается в тяжелой клинической форме. Исследования, проведенные с целью выяснить, какие аминокислотные замены структурных и неструктурных белков различных серотипов DENV (мутации в их генах) ассоциируются с тяжелым течением болезни, не дали результатов. Повышенная виремия и высокие количества IL-10 в сыворотке крови всегда сопровождают тяжелое состояние больного. Других объяснений тяжелых осложнений при геморрагической лихорадке Денге, кроме как вовлечения в патогенез болезни ADE, пока не предложено [46, 76]. Феномен ADE, развивающийся без предварительной "сенсибилизации" иммунной системы. A. Такада с соавт. [67–69] показали, что ADE при инфекционном процессе, вызванном вирусом Эбола (субтип Zaire), развивается в результате взаимодействия образующихся вирусспецифических антител с вирусом и Fc1-рецептором или компонентом комплемента C1q и его рецептором (C1ADE) у макрофагов. Используя моноклональные антитела, исследователи локализовали такие эпитопы у GP вируса субтипа Zaire, и сконструировали химерные эпитопы, индуцирующие продукцию антител у мышей со сниженной способностью вызывать ADE, но обладающих нейтрализующей активностью в отношении вируса субтипа Zaire. Феномен ADE был менее выражен для неопасного для человека субтипа Reston, чем для вирусов субтипов Zaire и Sudan. Авторы данных работ предположили, что феномен ADE играет важную роль в патогенезе лихорадки Эбола (рис. 5).
Для лихорадки Марбург феномен ADE был описан в 2011 г. Так же, как для субтипов вируса Эбола, показана связь между ADE и вирулентностью изолятов вируса Марбург. Авторами делается вывод, что феномен ADE лежит в основе патогенеза не только лихорадок Марбург и Эбола, но и других филовирусных геморрагических лихорадок [56]. Феномен ADE, развивающийся в ходе персистирующего инфекционного процесса. Феномен ADE лежит в основе патогенеза болезни многих персистирующих инфекционных процессов. Например, клинически выраженный кошачий инфекционный перитонит, вызываемый FIPV (семейство Coronaviridae), развивается у кошек, уже имевших антитела после ранее перенесенной бессимптомно инфекции, либо на фоне персистирующей инфекции в случае мутации вируса, приведшей к появлению его нового антигенного варианта. Отличить же вирулентные штаммы FIPV от невирулентных в прямых опытах на животных не удается [78, 79]. Алеутская болезнь норок вызывается парвовирусом (Aleutian disease virus, ADV) из семейства Parvoviridae. ADV патогенен для норок всех цветных вариантов. Основной источник вируса — переболевшие норки-вирусоносители, выделяющие вирус с мочой, калом и слюной. Репликация ADV в макрофагах сопровождается секрецией плазматическими клетками большого количества антител, не обладающих способностью нейтрализовать вирус. Эти антитела образуют иммунные комплексы с ADV, увеличивающие инфицированность макрофагов и вызывающие образование ненейтрализующих антител. "Порочный круг" замыкается осаждением комплекса "ADV-антитело" на ренальных гломерулярных мембранах или стенках капиллярных сосудов почек, что приводит к летальному гломерулонефриту [57]. Но наиболее интересную роль феномен ADE играет при ВИЧ-инфекции. Для ВИЧ он показан в конце 1980-х гг. [38, 62], но до сих пор игнорируется разработчиками ВИЧ-вакцин. У ВИЧ-инфицированных людей соблюдается определенная очередность проявления вариантов развития eADE. На ранней стадии инфекции феномен реализуется через V3-петлю gp120 (по типу FcR-ADE); по типу C-ADE феномен начинает проявляться перед клиническим прогрессированием ВИЧ-инфекции [72]. Клиническое значение феномена ADE для ВИЧ — это прогрессирование инфекции и облегчение переноса вируса от матери к плоду [28]. Вне контекста представлений о роли ретровирусов в эволюции клеточных форм жизни и роли ADE в эволюции ВИЧ, процесс накопления разных вариантов ВИЧ в популяциях людей выглядит случайным, как проявление некой способности ВИЧ "постоянно меняться". Но случайностей в этом процессе нет. По данным А. Такеда с соавт. [71], в условиях in vitro добавление к клеткам моноцитов сыворотки ВИЧ-инфицированных людей в субнейтрализующих концентрациях значительно усиливает репликацию вируса, т. е. на ранних этапах выработки антител к новому серотипу вируса основную роль в усилении инфекционного процесса играет феномен ADE. Высокие концентрации такой сыворотки в условиях in vitro показывают вируснейтрализующую активность. Следовательно, ВИЧ не удается "увильнуть" от специфических антител, однако блокирования инфекционного процесса специфическими антителами в условиях in vivo не происходит. Высокая скорость мутаций при обратной транскрипции и высокая скорость репликации ВИЧ генерируют большое количество серовариантов ВИЧ. Особенно этот процесс дает о себе знать после сероконверсии и перехода болезни в асимптоматическую стадию. Как только уровень антител, нейтрализующих данный серотип ВИЧ, достигает определенного порога, селекционируется вариант вируса, способный избегать их нейтрализующего действия [17]. Выработка антител к нему начинается заново. И вновь путем вовлечения в инфекционный процесс феномена ADE новому серотипу вируса обеспечивается распространение по клеткам, содержащим на своей поверхности Fc-рецептор (ранняя стадия инфекции) и рецептор комплемента (перед клиническим прогрессированием ВИЧ-инфекции). С каждым новым серовариантом вируса цикл повторяется. Скорость появления как ВИЧ-нейтрализующих антител, так и избегающих их вирусов, варьируют у разных лиц, однако сам цикл многократно повторяется на протяжении жизни ВИЧ-инфицированного человека и больного СПИДом [26], приводя к росту генетического разнообразия ВИЧ. Только по мере истощения иммунной системы и, соответственно, работы маховика ADE, гетерогенизация ВИЧ прекращается. Эту закономерность хорошо иллюстрируют данные Р. Шанкараппа с соавт. [64] У ВИЧ-инфицированных пациентов, так называемых умеренных прогрессоров (moderate progressors), в пределах асимптоматической стадии ВИЧ-инфекции Р. Шанкараппа с соавт. [64] выделяют три фазы дивергенции и три фазы роста разнообразия ВИЧ. Под дивергенцией (divergence) эти авторы понимают различия между нуклеотидной последовательностью исходного вируса и последовательностью вируса, полученного от ВИЧ-инфицированного человека через какое-то время после инфицирования. Под разнообразием (diversity) — различия в нуклеотидных последовательностях ВИЧ в данной временной точке (рис. 6).
Приведенные Р. Шанкараппа с соавт. [64] данные показывают, что в раннюю фазу инфекции развиваются оба процесса; промежуточная фаза характеризуется непрерывным увеличением дивергенции ВИЧ, но стабилизацией или даже снижением его разнообразия; поздняя фаза проявляется снижением темпа или даже стабилизацией процессов дивергенции и формирования разнообразия вируса. Результатом работы такого механизма являются: 1) массивное распространение ВИЧ по фагоцитирующим клеткам; 2) повышение его вирулентности за счет отбора вариантов, тропных к рецептору CXCR4. По данным Чжан Х. [87], увеличение генетического разнообразия вируса субтипа С у детей зависит от антител с широким нейтрализующим действием. Чем выше титр таких антител, тем больше на данный момент времени вирусы различаются между собой. То, что ВИЧ меняется не сам, а его в ходе инфекционного процесса меняет иммунная система с помощью феномена ADE и специфических антител, выглядит странно только в контексте медицинского подхода к пониманию ВИЧ/СПИД-пандемии. ВИЧ относится к семейству Retroviridae. Вирусы этого семейства интегрируют свою ДНК-копию (провирус) с геномом хозяина в единую молекулу ДНК. Если ретровирус становится частью генома вида, то вид считается прошедшим через эндогенизацию. Эндогенные ретровирусы активны в геноме вида и его видов-потомков до 6 млн лет. Они передаются вертикально, инициируя наращивание его генетического материала образованием своих новых копий; усложняя геном образованием новых экзонов из интронов и/или увеличивая количества генов, подвергающихся альтернативному сплайсингу [9, 10, 13, 20, 21]. Феномен ADE, развивающийся на фоне "сенсибилизации", вызванной вакцинацией. Осложнения после вакцинации, возникающие как следствие феномена ADE, до настоящего времени не стали объектом системных исследований, поэтому сведения о них носят разрозненный характер (табл. 2 ). Феномен ADE, развивающийся как ответ на вакцинацию*
*По [30]. Феномен ADE у ранее вакцинированного человека может быть связан с: 1) неполноценной иммунизацией; 2) особенностями взаимодействия возбудителя инфекционной болезни с иммунной системой человека. Неполноценная иммунизация. Причинно-следственная связь ADE с неполноценной иммунизацией подробно изучена на примерах инактивированной коревой вакцины и инактивированной вакцины против респираторного синтициального вируса (respiratory syncytial virus, RSV) [27, 43]. Обе вакцины получают путем инактивации вирусов формальдегидом. C начала 1960-х гг., т. е. после начала массовых иммунизаций населения против кори вакцинами, инактивированными формалином13, среди вакцинированных людей отмечаются случаи так называемой атипичной кори (кори, протекающей в тяжелой форме). И. Д. Янков с соавт. [41] показали, что в основе ее развития лежит феномен FcR-ADE, вызываемый антителами к гемагглютинину вируса (поверхностный белок Н). Установлено, что антитела, полученные в отношении антигенных белков вирусов кори и RSV, инактивированных формальдегидом, обладают сниженной протективной способностью по сравнению с антителами, полученными в отношении этих же антигенов живых вакцин. Это вызвано тем, что подвергнутые обработке формалином антигенные белки имеют увеличенное количество активных карбонильных групп, что ведет к нарушению третичной структуры эпитопов [23, 55]. ADE как феномен, характерный для взаимодействия возбудителя инфекционной болезни с иммунной системой человека. Если ADE развивается в ходе инфекционного процесса, то есть основание считать, что феномен будет иметь место у вакцинированных людей и животных, если они будут заражены вирусом, против которого их вакцинировали (см. табл. 1 и табл. 2). Показательны результаты экспериментов с вакцинами, разрабатываемыми для специфической профилактики ретровирусных инфекций у животных — инфекционной анемии лошадей и иммунодефицита кошек. Также они имели цель моделирования стратегий вакцинации против ВИЧ. Хотя эти эксперименты выполнены еще в 1990-х гг., они до сих пор не вызвали интереса у разработчиков ВИЧ-вакцин. Инфекционная анемия лошадей вызывается вирусом инфекционной анемии лошадей (Equine infectious anemia virus, EIAV). Болезнь носит нециклический характер, проявляется синдромами лихорадки, анорексии, анемии, выздоровления не наступает. Показано серьезное обострение болезни при заражении EIAV вакцинированных лошадей и пони, если в их сыворотке присутствовали антитела, индуцированные введением вакцины. К. Иссель с соавт. [42] использовали виремию как критерий тяжести болезни и продемонстрировали, что вакцинация инактивированной цельновирионной вакциной не может предотвратить развитие виремии и клинических симптомов болезни у животного, которому введен вирулентный штамм вируса. В экспериментах по заражению гетерологичным штаммом вируса животных, вакцинированных высокоочищенным оболочечным гликопротеином вируса, также не удавалось предотвратить ни виремию, ни развитие клинических симптомов болезни. В последующем C. Ван с соавт. [81] провели масштабные эксперименты на пони и лошадях по оценке защитной эффективности рекомбинантной вакцины, полученной на основе поверхностного гликопротеина EIAV. Результаты экспериментов показали усиление инфекции у всех предварительно вакцинированных животных. Ретровирус, возбудитель иммунодефицита кошек (Feline immunodeficiency virus, FIV), после инфицирования кошек, вакцинированных оболочечным рекомбинантным белком этого вируса, обнаруживался в их крови даже раньше, чем у невакцинированных животных [59]. В сходных исследованиях с различными рекомбинантными FIV-вакцинами было установлено, что в крови животных в ответ на вакцинацию обнаруживаются антитела к оболочечному белку (env) FIV, плохо нейтрализующие вирус в условиях in vitro. У вакцинированных животных вирусная нагрузка была значительно большей, чем у невакцинированных. При росте титров антител к коровому белку (core protein) FIV у кошек имело место усиление клинических признаков болезни [11, 39, 40]. Сходные результаты были получены в экспериментах на людях по изучению протективного эффекта ВИЧ-вакцины, проведенных в Африке фирмой Merck. Из 741 вакцинированного добровольца 24 впоследствии заразились ВИЧ. В другой группе добровольцев, получивших плацебо, 21 из 762 участников также были инфицированы. Эксперимент был досрочно прекращен [77]. Приведенные выше данные показывают, что не все реакции со стороны иммунной системы, развивающиеся в ответ на введение вакцины или инфекционный процесс, имеют защитный характер. ADE — распространенное явление при инфекционных болезнях и иммунных ответах на введение вакцин и лечение иммуноглобулинами. Осложнения на вакцинацию, связанные с ADE, могут проявляться через десятилетия после ее проведения. Постулат вакцинологии "чем выше титр антител, тем сильнее иммунитет", не может рассматриваться как критерий профилактической эффективности вакцины в тех случаях, когда возможно развитие ADE. Также этот феномен требует по-новому взглянуть на подходы к оценке иммунологической безопасности ИЛП. Граждане, которые привлекаются к клиническим исследованиям вакцин, в соответствии с п. 1. ст. 5 Федерального закона № 157-ФЗ от 17.09.1998 г. "Об иммунопрофилактике инфекционных болезней", должны быть информированы о возможности развития у них ADE при заражении возбудителем инфекционной болезни, в отношении которого они были вакцинированы ранее. Поэтому необходима разработка методов исследований, позволяющих еще на этапе доклинического исследования ИЛП устанавливать возможность развития ADE как следствие вакцинации или введения специфических иммуноглобулинов. Ранее нами был предложен алгоритм доклинических исследований, имеющих целью обнаружение ADE при изучении иммунологической безопасности ИЛП (рис. 7).
Наиболее вероятно развитие ADE у лиц, ранее вакцинированных в отношении вирусов, возбудителей инфекционных болезней, представителей семейств Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Rhabdoviridae, Coronaviridae, Retroviridae, Parvoviridae, Filoviridae, Flaviviridae, Togaviridae, Picornaviridae, а также возбудителей туберкулеза. Общими требованиями при доклиническом изучении риска развития ADE у ранее вакцинированных людей, должно быть проведение экспериментов, в которых необходимо установить: 1) границы феномена, т. е. очертить "круг" близкородственных видов вирусов (их серотипов или изолятов), при инфицировании которыми вакцинированных людей возможно усиление инфекционного процесса; 2) тип ADE; 3) эпитопы антигенов, ответственные за феномен ADE, и эпитопы, ответственные за протективный эффект. ПРИМЕЧАНИЯ1 Т-хелперы 1
(Th1) — преимущественно способствуют развитию клеточного иммунного ответа, активируя
Т-киллеры; Т-хелперы 2 (Th2) — активируют В-лимфоциты, способствуя развитию гуморального
иммунного ответа.
ЛИТЕРАТУРА1. Воробьев А. А., Быков А.
С., Пашков Е. П. с соавт. Микробиология. М. 1992.
Библиографическое описание: Миронов А. Н., Супотницкий М. В., Лебединская Е. В. Феномен антителозависимого усиления инфекции у вакцинированных и переболевших // Биопрепараты. 2013. № 3. с. 12–25. Bibliographical description: Mironov A. N., Supotnitskiy М. V., Lebedinskaya E. V. The phenomenon of antibody-dependent enhancement of infection in the vaccinated and convalescents // Biopreparats (Biopharmaceuticals). 2013. No. 3. p. 12–25. ССЫЛКИ ПО ТЕМЕСупотницкий М. В. Неисследованные тупики вакцинации // Крымский журнал экспериментальной и
клинической медицины. — 2011. — Т. 1, № 3–4. — С. 118–127.
|