Иммунологические механизмы противовирусной защиты

Факторы специфического иммунитета при вирусных инфекциях те же, что и при инфекциях другой этиологии: антигенреактивные молекулы (антитела) и клетки (антигенреактивные Т-лимфоциты), обеспечивающие соответственно гуморальный и клеточный иммунитет.

Вирусы как антигены принципиально не отличаются от других возбудителей. Стимуляция иммунной системы организма вирусными антигенами приводит к формированию иммунитета, который при многих вирусных заболеваниях настолько прочен, что сохраняется пожизненно (после натуральной и ветряной оспы, полиомиелита, кори, эпидемического паротита). При бактериальных инфекциях это наблюдается редко. Следует, однако, отметить, что сохранение пожизненного иммунитета может быть следствием пожизненной персистенции (сохранения вируса в функционально активном состоянии в клетках организма или культур ткани за пределами тех сроков, которые характерны для острой инфекции) вируса в организме.

Антигены вирусов различны, их роль в иммунных реакциях неодинакова. Например, антитела к нейраминидазе вируса гриппа в меньшей мере нейтрализуют инфекционные свойства вируса, чем антитела к гемагглютинину. Антитела к нуклеиновым кислотам вируса имеют малое значение. Главную роль играют оболочечные антигены, блокада которых антителами препятствует проникновению вируса в клетку. Вирусные антигены могут находиться и на поверхности зараженных клеток (вирусиндуцированные антигены), так как окончательное созревание может происходить во время выхода вируса из клетки. В процессе репродукции вируса в клетке происходит также синтез вирусспецифических неструктурных белков, не входящих в состав вириона, но необходимых для репродукции. Эти белки могут обладать антигенными свойствами и являются вирусиндуцированными.

Вирионы стимулируют, и гуморальные, и клеточные иммунные реакции. Размножение вируса в теле во время инфекции вызывает не только количественно большую иммунную реакцию, но также и делает доступным для иммунной системы целый диапазон вирусных антигенов, включая поверхностные и внутренние антигены, а также неструктурные антигены типа ранних белков.

В осуществлении гуморального антивирусного иммунитета наиболее важную роль играют антитела классов IgG, IgM и IgA. IgG и IgM играют главную роль в крови и тканевом пространстве, в то время как IgA более важны на поверхностях слизистых оболочек.

Антитела осуществляют нейтрализацию вируса несколькими механизмами. Они могут предотвращать адсорбцию вируса на клеточных рецепторах, увеличивая деградацию вирусов, или предотвращать выход вирусного потомства из инфицированных клеток. Комплемент может реагировать вместе с антителами, вызывая повреждение поверхностей оболочечных вирионов, а также цитолиз инфицированных вирусом клеток.

Некоторые антитела могут, как это ни парадоксально, увеличивать инвазионную способность вируса. Гуморальные антитела могут фактически иногда участвовать в патогенезе. Антитела могут вызывать комплемент-зависимое повреждение клеток или индуцировать иммунокомплексное повреждение тканей. Учащение инфекций, вызванных респираторно-синцитиальным вирусом в раннем детстве, как полагают, является результатом присутствия пассивно приобретенных материнских антител. У старших детей, у которые нет антител, вирус вызывает не причиняет более умеренное заболевание. Патогенез некоторых вирусных геморрагических лихорадок, как полагают, является иммунологической тромбоцитопенией. Большинство внепеченочных поражений при серозном гипатите должно быть обусловлено иммунными комплексами.

Клеточный иммунитет реализуется за счет действия Т-киллеров на пораженную вирусом клетку за счет взаимодействия рецепторов Т-киллера с вирусными или вирусиндуцированными антигенами на поверхности пораженной клетки. В результате клетка погибает, цикл репродукции вируса прерывается.

Некоторые вирусные инфекции вызывают подавление иммунной реакции. Например, коревая инфекция приводит к временному угнетению повышенной чувствительности к туберкулину.

Вообще, вирусные инфекции сопровождаются прочным иммунитетом к реинфекции, который может в некоторых случаях быть пожизненным. Кажущиеся исключения, подобные вирусному насморку и гриппу, обусловлены не недостаточностью иммунитета, а результатом повторной инфекции, вызываемой антигенно различающимися вирусами. Живые вирусные вакцины также стимулируют более длительную защиту, чем бактериальные вакцины.

 

ВОПРОС 42.

Интерференция и синергизм вирусов. Данные об интерфероне, принципы его получения и применения.            

При всех способах взаимодействия вирусов между собой явления, при которых происходит подавление активности одного вируса другим, условно называют интерференцией. Взаимодействия вирусов, при которых происходит повышение активности участвующих вирусов, называют экзальтацией.

При множественном инфицировании чувствительной клетки между вирусами могут возникать интерферирующие взаимодействия. Интерференцией (от лат. inter — взаимно, между собой и ferio — ударяю, поражаю) вирусов называют ингибиторное действие одного вируса (интерферирующего) на репродукцию другого вируса (претендующего, или суперинфицирующего) и течение инфекционного процесса, вызываемого последним. Состояние клеток или тканей организма, вызванное интерферирующим вирусом, характеризуется устойчивостью их к заражению претендующим вирусом.

При гетерологической интерференции инфицирование одним вирусом полностью блокирует возможность репликации второго вируса в пределах одной клетки. Механизмы гетерологической интерференции связаны с угнетением адсорбции другого вируса путем блокирования или разрушения специфических рецепторов, а так же с ингибированием трансляции мРНК любой гетерологичной мРНК в инфицированной клетке. Кроме того, первичное заражение может индуцировать образование интерферона, ингибирующего репликацию второго вируса.

Гомологическая интерференци я, т.е. интерференция между гомологичными вирусами, характерна для многих вирусов, особенно при повторных пассажах in vitro и при высокой множественности инфицирования. В таких условиях образуется много дефектных вирусных частиц, обычно не способных к репродукции. Однако размножение дефектных вирусов возможно при совместном заражении с полноценным вирусом (вирус-помощник). При этом дефектный вирус может вмешиваться в репликативный цикл вируса-помощника и образовывать дочерние дефектные интерферирующие (ДИ) вирусные частицы. ДИ -частицам присущи три основных свойства:

- дефектность (повреждение в важных генах),

- способность к интерференции (ДИ - частицы препятствуют репликации полноценного вируса или других гомологичных вирусов),

- способность к самообогащению за счет стандартного вируса.

В вирусологических исследованиях используют методы, основанные на интерференции вирусов, для обнаружения, идентификации и титрования нецитопатогенных вирусов, например вируса классической чумы свиней вирусом ньюкаслской болезни. Испытуемый вирус вводится в культуру клеток первым, через несколько дней туда же вносят стандартную дозу вируса, обладающего выраженной цитопатической активностью или способностью вызывать гемадсорбцию. После определенного инкубирования проверяют наличие цитопатических изменений или гемадсорбции, подтверждающих размножение “выявляющего” вируса. Отсутствие в культуре “выявляющего” вируса говорит о наличии испытуемого вируса. Искусственно воспроизведение интерференции вируса при чуме крупного рогатого скота и ньюкаслской болезни гомологичными парами вирусов (авирулентные и вирулентные антигенно сходные штаммы одного и того же вируса) способствует быстрому прекращению начавшейся эпизоотии.

 

Синергизм вирусов

Как при естественном инфекционном процессе, так и в экспериментальных условиях клетка может быть заражена не одним, а несколькими вирусами. Поэтому при смешанной инфекции наблюдаются две различные формы взаимодействия:

- между геномами вирусов (генетические взаимодействия) — рекомбинация, множественная реактивация, пересортировка генов, кросс-реактивация, гетерозиготность;

- между продуктами генов (негенетические взаимодействия) — комплементация, интерференция, фенотипическое смешивание.

 

Генетические взаимодействия вирусов

 

Рекомбинация, или обмен генами между организмами, может быть межгенная, т. е. обмен целыми генами, и внутригенная, т. е. обмен участками внутри одного гена. Образующийся рекомбинантный вирус обладает свойствами разных родителей и характерными легко регистрируемыми признаками. Путем рекомбинации можно передавать ряд признаков: гемагглютинирующую активность; ингибиторо — и терморезистентность; патогенность для мышей; активность размножения в куриных эмбрионах; ферментативную, иммуногенную и цитопатогенную активности. Одни признаки (ингибиторорезистентность, гемагглютинирующая активность, инфекционность, иммунологическая активность) передаются регулярно, другие (терморезистентность, патогенность, ферментативная активность и ингибиторочувствительность) — нерегулярно.

Множественная реактивация. Вид генетического взаимодействия, который наблюдается при заражении клетки несколькими вирионами с поврежденным геном. При этом функцию «пострадавшего» гена может выполнять вирус, у которого этот ген не поврежден. Этот феномен был вначале обнаружен на бактериофагах.

В основе множественной реактивации лежит кооперативный процесс: вирионы с поражением отдельных генов дополняют друг друга путем генетической рекомбинации, в результате репродуцируется исходный неповрежденный вирус.

Кросс-реактивация. Реактивация при скрещивании (или спасение маркера) — это феномен, сходный с множественной реактивацией, но отличный тем, что один из вирусов используют в нативном (неизмененном) виде, другой — инактивируют путем частичного разрушения генетического материала (действие УФ, температуры и др.). При этом наблюдаются два различных явления:

реактивация (восстановление активности) инактивированного генома неповрежденным геномом вируса, т. е. сохраняются неповрежденные участки нуклеиновой кислоты инактивированного вируса; взаимная реактивация двух инактивированных геномов.

Пересортировка генов. Вид генетического взаимодействия, который наблюдается среди вирусов с фрагментированным геном (рео-, арена-, бунья-, ортомиксовирусы). Образуются определенные группировки (констелляции, или созвездия) генов, которые в данной системе клеток более стойкие, и вирус более жизнеспособен. Образующиеся при этом гибридные формы вирусов называют реассортантами.

Гетерозиготность. Феномен, наблюдаемый при репродукции в клетке нескольких частиц вирусов, отличающихся наследственными признаками. В результате в клетке могут образовываться вирионы, содержащие полный геном одного родительского штамма и часть генома (или полный геном) другого вируса (диплоидные или полиплоидные вирионы). Образующиеся при этом гибридные формы вирусов называются гетерозиготы. В отличие от обычных гомозиготных частиц все потомство обладает одинаковыми свойствами. Объединение генетического материала в одной вирусной частице не наследуется, но позволяет такому вириону дать потомство, в котором будет содержаться часть вирусных частиц со свойствами одного, а часть — другого родителя.

Транскапсидация. Феномен, наблюдаемый при репродукции в клетке нескольких неродственных вирусов. При этом часть чужеродного генетического материала, заключенного внутри капсида одного неродственного вируса, способна переноситься (в стабильной форме) в чувствительные к основному вирусу клетки.

 

Негенетические взаимодействия вирусов

 

Фенотипическое смешивание. Наблюдается при одновременной репродукции двух генетически различных вирусов; проявляется образованием вирионов с генотипом одного из исходных штаммов, но антигенными свойствами обоих вирусов. При данном виде взаимодействия объединяются только структурные белки вирусов, обмена информацией между их нуклеиновыми кислотами не происходит. Формы со смешанным фенотипом нейтрализуются сыворотками против обоих исходных штаммов, так как в оболочке полученных вирусов имеются структурные белки обоих родительских штаммов. Такие вирионы воспроизводят в первом поколении признаки того штамма, нуклеиновую кислоту которого они содержат.

Негенетическая реактивация. При таком виде взаимодействия инактивированный вирус А в результате денатурации структурных белков (депротеинизации) приобретает способность размножаться благодаря активности фермента другого родственного вируса Б. Катализатором может быть не только жизнеспособный вирус Б, но и вирус В, ДНК которого повреждена и не способна реплицироваться (воспроизводиться). Введение депротеинизирующего фермента в культуру клеток, которая инфицирована инактивированным вирусом, ведет к освобождению ДНК вирионов инактивированного вируса и запускает полноценный цикл репродукции.

Комплементация. Наблюдается в тех случаях, когда при мутации в геноме вируса возникают повреждения, и он лишается способности самостоятельной репродукции. Если в клетку проникают два дефектных штамма, у одного из которых повреждения локализованы в гене, ответственном за синтез ранних белков (ферментов), а у другого штамма — в гене, ответственном за синтез структурных белков, то каждый из них может взаимно использовать фермент, синтез которого индуцируется другим штаммом. В результате такой кооперации два дефектных вируса, не способных репродуцироваться поодиночке, при двойной инфекции проходят полный цикл репродукции. Отличие комплементации от генетической рекомбинации заключается в отсутствии обмена генетическим материалом.

Интерфероны

Интерфероны видоспецифичны, интерферон, образованный одним видом, может защищать от вирусной инфекции только клетки того же или родственного вида, но не клетки неродственных видов. Активность не является вирусспецифической. Интерферон, индуцированный одним вирусом (или даже невирусными индукторами) может обеспечивать защиту против инфекции как тем же, так и неродственным вирусом. Однако, вирусы варьируют по их чувствительности к интерферону. Вирусы также варьируют по способности индуцировать интерферон, цитоцидные и вирулентные вирусы – плохие индукторы, а слабо вирулентные вирусы – хорошие индукторы интерферона. РНК–содержащие вирусы являются лучшими индукторами, чем ДНК-содержащие. Примерами сильных индукторов могут служить вирус везикулярного стоматита и вирус Сендай. Нуклеиновые кислоты (например, двуспиральная РНК) и некоторые синтетические полимеры - особенно эффективные индукторы.

Продукция интерферона увеличивается при повышении температуры до 40 С и подавляется стероидами и повышенным кислородным потенциалом. Синтез интерферона начинается примерно через час после индукции и достигает высокого уровня через 6-12 часов. Быстрота индукции интерферона, намного более высокая, чем гуморальный иммунный ответ, говорит о том, что интерфероны могут играть первостепенную роль в защите хозяина против вирусных инфекций.

На основании антигенной характеристики, клеточного происхождения и других свойств, интерфероны классифицированы на три типа - альфа, бета и гамма. Обычно интерферон сокращенно обозначается как ИФН.

Альфа-интерферон, или «лейкоцитарный интерферон», образуется лейкоцитами после индукции соответствующими вирусами. Это - негликозилированный белок. Было идентифицировано по крайней мере 16 антигенных подтипов.

Бета-интерферон, или «фибробластный интерферон», образуется фибробластами и эпителиоцитами после стимуляции вирусами или полинуклеотидами. Это - гликопротеид.

Гамма-интерферон, или «иммунный интерферон», образуется Т-лимфоцитами при стимуляции антигенами или митогенами. Это – гликопртеид. Он имеет большее отношение к иммуномодуляторной и противопухолевой функциями чем к противовирусной защите. Он также отличается от альфа- и бета-интерферона наличием к нему специального клеточного рецептора.

Многие свойства интерферона делают его идеальным кандидатом на использование в профилактике и лечении вирусных инфекций; он нетоксичен, неантигенен, свободно распространяется по телу и обладает широким спектром антивирусной активности.

Хотя интерферон был сначала признан как антивирусный агент, теперь он известен больше как регуляторный пептид, принадлежащий к классу цитокинов. Главные биологические действия интерферонов:

1. Антивирусные эффекты: индукция устойчивости инфекциям.

2. Антимикробные эффекты: резистентность к внутриклеточным инфекциям, например, к токсоплазмозу, хламидиозу, малярии.

3. Клеточные эффекты: подавление клеточного роста и пролиферации, а также синтеза ДНК и белка, увеличение экспрессии антигенов ГКС (главного комплекса совместимости) на поверхности клеток.

4. Иммунорегуляторные эффекты: увеличение цитотоксической активности NK, K и T клеток; активация цитоцидной активности макрофагов, активация Т-супрессоров, подавление ГЗТ.

ВОПРОС 43.