Ожидание пандемии

Л. В. Львова, к. биол. наук

Мы не знаем, когда произойдет распространение птичьего гриппа среди людей, но нам точно известно, что это случится.

Ли Чжон Вук, генеральный директор ВОЗ

Штрихи к портрету

Поначалу миксовирусами называли группу оболочечных РНК-вирусов, отличающихся сродством с муцинами слизистых оболочек (от греческого myxa — «слизь») и обладающих способностью адсорбироваться на гликопротеиновых рецепторах эритроцитов, вызывая их агглютинацию (т. е. слипание). С обнаружением кардинальных различий между вирусами гриппа и прочими представителями этой группы, миксовирусы были разделены на парамиксовирусы и ортомиксовирусы. В первое семейство вошли вирусы парагриппа, три самостоятельных вида вирусов гриппа, различающихся по целому ряду признаков (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика вирусов А, В и С (Маянский А. Н. Микробиология для врачей)

* Вспышка гриппа — групповая заболеваемость в ограниченном организованном коллективе (к примеру, в учебном заведении); эпидемия гриппа — превышение ожидаемого неэпидемического уровня острых респираторных инфекций в городе (эпидемией в стране считаются эпидемии одинаковой этиологии в нескольких городах); пандемия гриппа — ряд последовательных эпидемий одной этиологии в разных странах, расположенных в разных частях света.

Вирусы типа А могут инфицировать людей, птиц, свиней, лошадей и китов. Вирусы типа В выделяются исключительно у людей, вирусы типа С — у людей и свиней.

Все вирусы гриппа состоят из нуклеокапсида, представленного спиралевидными РНК-белковыми комплексами, и суперкапсида — липидного бислоя с множеством мелких гликопротеиновых шипов. Разница лишь в том, что у вирусов А и В типов шипы наделены глютенизирующей или нейраминидазной активность, а у вирусов С — глютенизирующей или ацетилэстеразной активностью.

Геном вирусов гриппа имеет две характерные особенности.

Первая особенность состоит в том, что после проникновения в клетку вирусная РНК не может напрямую (без предварительной транскрипции) выполнять функцию матричной РНК.

Вторая особенность генома — его фрагментарность: у вирусов А и В геном представлен 8 сегментами РНК, у вируса С — 7 сегментами. Причем каждый сегмент, как правило, кодирует тот или иной вирусный белок.

Белки, входящие в состав вирусов гриппа, принято подразделять на поверхностные и внутренние. К поверхностным белкам относятся гемагглютинин, нейраминидаза и ацетилэстераза, к внутренним — матриксный белок, нуклеопротеин и белки полимеразного комплекса.

Гемагглютинин в жизни вируса играет очень важную роль. Благодаря сродству с сиалированными гликолипидами и гликопептидами, он обеспечивает связывание вириона со специфическими клеточными рецепторами. Позже, после проникновения вируса в клетку, способствует освобождению нуклеокапсида от суперкапсида и его выходу в клеточную цитоплазму. Вдобавок ко всему, гемагглютинин является главным протективным антигеном: антитела к гемагглютинину нейтрализуют вирус и подавляют развитие инфекции.

Антитела к нейраминидазе вируснейтрализующим эффектом не обладают. Они лишь препятствуют распространению вируса от клетки к клетке. Нейраминидаза, в сущности, играет роль «распространителя» инфекции. На ранних стадиях инфицирования она, «откусывая» гемагглютинин вместе с сиаловой кислотой, отделяет вирионы от сиалированных муцинов, покрывающих слизистую оболочку, и тем с΀?мым способствует их продвижению к поверхности эпителиальных клеток. По окончании репликативного процесса нейраминидаза таким же способом «помогает» созревшим вирионам отделиться от эпителиоцитов.

Матриксный белок, локализованный на внутренней стороне суперкапсида, служит «связующим звеном» между поверхностными белками и нуклеокапсидом: в случае его отсутствия или неполноценности вирион очень быстро распадается. Полимеразные ферменты запускают процесс транскрипции РНК. Нуклеопротеин, образующий чехол вокруг РНК, содействует ее транскрипции и репликации.

Характерная черта всех внутренних белков — антигенная типоспецифичность: эпитопные профили внутренних белков кардинально отличаются у вирусов разных типов и практически одинаковы у всех вирусных штаммов одного и того же типа. На этом основано деление вирусов гриппа на типы. Внутривидовая классификация вирусов гриппа базируется на различиях антигенных особенностей поверхностных белков.

Подоплека изменчивости

Среди РНК-вирусов в целом и вирусов гриппа в частности поистине поразительной вариабельностью отличается вирус А: изменчивость его генома, проявляющаяся главным образом изменениями эпитопного профиля поверхностных белков, на несколько порядков выше, чем у остальных представителей группы РНК-оболочечных вирусов.

Изменения гемагглютинина и нейраминидазы происходят независимо друг от друга. Реализуются эти изменения с помощью двух генетических механизмов — шифта и дрейфа. Шифт приводит к полному обновлению эпитопов поверхностных белков и возникновению новых субтипов вируса А с более высокой эпидемической проходимостью. Дрейф вызывает лишь частичное обновление антигенного профиля, за счет чего в однородной вирусной популяции появляются клоны — родоначальники штаммов с более высокой иммунорезистентностью. Иначе говоря, штифт порождает новые субтипы гемагглютинина и нейраминидазы, дрейф — штаммовые варианты «родительского» субтипа, обусловленные точечными мутациями в генах гемагглютинина и нейраминидазы.

По причине низкой надежности РНК-реплицирующих ферментов и неспособности клетки-хозяина исправлять ошибки этих самых ферментов, «склонность» к образованию точечных мутаций присуща всем РНК-вирусам. Только у вирусов гриппа типа она более ярко выражена. Возможно, из-за этого секреторные антитела, с которыми вирус А вступает в контакт, попадая в верхние дыхательные пути, не в состоянии его полностью «обезвредить», и вирус начинает активно размножаться. Это приводит к росту вирусной популяции, а следовательно, и к увеличению вероятности мутаций. В том числе, еще более резистентных к секреторным антителам.

Предложенная модель хорошо согласуется с данными о слабой антигенной изменчивости РНК-вирусов, «обязанных» пройти через этап вирусемии. (В отличие от вирусов гриппа, не покидающих слизистые оболочки, те же вирусы кори и паротита эффективно нейтрализуются циркулирующими G-антителами, «не успевая накопить потомство, богатое мутациями».) Однако не позволяет объяснить более высокую вероятность дрейфа у вирусов гриппа А в сравнении с вирусами гриппа В и С.

Что касается шифт-вариантов, то они, в отличие от дрейф-вариантов, возникают вследствие крупных перестроек вирусного генома, обусловленных «перетасовками» генов при одновременном заражении клеток несколькими штаммами вируса. Причем в силу фрагментарности генома вирусов гриппа перетасовки эти могут быть и межвидовыми, что подтверждено, во-первых, экспериментами по получению гибридного потомства вирусов человека и животных. Во-вторых, получены убедительные доказательства того, что азиатский вирус A (H2N2) 1957 года и гонконгский вирус A (H3N2) 1968 года являются гибридами человеческих и птичьих вирусов. От птичьих вирусов им достались гены гемагглютинина, нейраминидазы и одного из белков полимеразного комплекса. Все остальные гены они унаследовали от более ранних человеческих вирусов — A (H1N1) и  A (H2N2) соответственно. При этом считается, что «смешивающим сосудом» для формирования шифт-вариантов могли быть свиньи, которые восприимчивы и к человеческим, и к птичьим вирусам. Мало того, современные свиные штаммы вируса гриппа сами могут выступать в качестве источника шифт-вариантов: рекомбинанты, содержащие сегменты РНК современных свиных штаммов, недавно были изолированы от больных детей в Нидерландах.

Еще одно (правда, косвенное) свидетельство в пользу генных перетасовок между вирусами человека и животных — отсутствие шифт-вариантов у вирусов гриппа В и С, природным хозяином которых является человек.

Факты и прогнозы

Из всех членов семейства Orthomyxoviridae способностью вызывать эпидемии, перерастающие в пандемии, наделен только вирус А. Таких пандемий, судя по результатам ретроспективного анализа уровня антител у людей, родившихся в конце XIX века, вирусологических и иммунологических исследований на протяжении прошлого века было шесть.

Первая пандемия (1899–1901 гг.) была вызвана вирусом A (H2N2). Вторая и самая грозная пандемия 1918–1919 гг. так называемого испанского гриппа, унесшая по разным подсчетам от 20 до 50 млн. человеческих жизней, — вирусом A (H1N1). (Когда-то этот вирус называли «свиным». Однако результаты исследований последних лет свидетельствуют о том, что вирус «испанки» произошел от птичьего гриппа подтипа Н1, преодолевшего межвидовой барьер и адаптировавшегося к человеку. Предположительно благодаря мутациям и/или генным перетасовкам.)

Пандемия 1957–1958 гг. была вызвана вирусом азиатского гриппа A (H2N2).

Причиной пандемии 1968–1970 гг. стал вирус гонконгского гриппа А (H3N2), а пандемии 1977–1978 гг.— вирус A (H1N1), аналог возбудителя «испанки».

Субтип (H1N1) образца 1977 года оказался на удивление малоагрессивным: инфекция, хоть и распространилась по всему миру, но протекала легко. Причем болели в основном люди, родившиеся после 1957 года, когда вирус А (H1N1) исчез из циркуляции. Почему он, впрочем, как и вирус А (Н2N2), перестал выделяться от людей вскоре после окончания очередного пандемического цикла*, до сих пор остается непонятным. Нет однозначного ответа и еще на один вопрос: где «скрывались» вирусы А (Н2N2) и А (Н1N1) до «возвращения»? По одной версии, они «по небрежности «выскользнули» из какой-то лаборатории». По версии сторонников антропонозной гипотезы, по окончании соответствующих пандемических циклов вирусы перешли в неактивную форму и персистировали в организме человека, пока не произошла их реактивация (непонятно, по какой причине). К тому же, сторонники антропонозной гипотезы полагают, что пандемии должны возникать каждые 10–15 лет и вызывать их могут исключительно вирусы человеческого гриппа А/Н1, А/Н2 и А/Н3. С одной стороны, они, вроде бы, правы. С другой, вроде бы, и не очень: с 1977 года прошло около 30 лет, а ни одной пандемии гриппа не наблюдалось. Вирусы А (H3N2) и A (H1N1), циркулирующие с тех пор в человеческой популяции, вызывают лишь эпидемии. Иногда — сами по себе, иногда — в сочетании с вирусом В. И что характерно, в один и тот же эпидпериод в разных странах циркулируют не одни и те же штаммы вирусов гриппа. К примеру, в одних странах это могут быть вирусы А (H3N2), A (H1N1) и В, в других — вирусы каких-то двух серотипов, в третьих — только одного серотипа.

*Пандемический цикл начинается пандемией и продолжается в виде периодических эпидемий; по современной классификации, период с 1918 до 1956 гг. считается единым пандемическим циклом.

 Что касается новой пандемии, то ученые едины в одном: пандемия непременно будет.

По мнению приверженцев антропонозной гипотезы, очередную пандемию вызовет, скорее всего, вирус А (H2N2), вышедший из циркуляции в 1958 году. Произойдет это, по-видимому, лет через 10–15, когда практически не останется иммунных к нему людей.

Их оппоненты, приверженцы зоонозной теории, полагают, что следующий пандемический штамм будет гибридом вируса гриппа человека и птиц. Причем не любой, а унаследовавший от птичьего вируса ген, кодирующий гемагглютинин иного серотипа, чем у человеческого вируса (к примеру, Н5 или Н9). Унаследованный гемагглютинин должен непременно расщепляться в организме человека (в противном случае гибридный вирус не сможет размножаться в клетках нового хозяина). И, конечно же, новый вирус должен распространяться среди людей. Таковы основные характеристики следующего пандемического штамма. Правда, когда он появится, исследователи не уточняют.

Найти и обезвредить

Самым эффективным способом борьбы с гриппом А и В признана вакцинация.

Противогриппозные прививки хоть и не дают 100% гарантии защиты от болезни, но согласно статистике, заболеваемость снижают в 2,5–3 раза.

Естественно, если вакцинные штаммы подобраны правильно.

Все нынешние противогриппозные вакцины делятся на живые (разработанные на основе авирулентных штаммов) и инактивированные, которые, в свою очередь подразделяются на следующие виды:

• цельновирионные вакцины, приготовленные на основе высокоочищенных неразрушенных вирионов;
• сплит-вакцины, приготовленные на основе поверхностных и внутренних белков актуальных вирусных штаммов;
• субъединичные вакцины, приготовленные на основе двух поверхностных белков — гемагглютинина и нейраминидазы.

Введение живых вакцин зачастую сопровождается проявлениями естественной гриппозной инфекции, а иногда вызывает тяжелые реакции и осложнения. Цельновирионные вакцины обладают повышенной реактогенностью (в сравнении с другими инактивированными вакцинами), поэтому применяются только для вакцинации взрослых и детей старшего возраста. Наиболее полно всем требованиям ВОЗ отвечают сплит-вакцины (Ваксигрипп, Флюарикс) и субъединичные вакцины (Инфлювакс, Гриппол).

(Для справки. Одна прививочная доза Ваксигриппа содержит не менее 15 мкг гемагглютинина вируса гриппа А (H3N2), не менее 15 мкг гемагглютинина вируса гриппа А (H1N1), 15 мкг гемагглютинина вируса гриппа В, буферный раствор, следы формальдегида, незначительное количество мертиолята и формальдегида; одна прививочная доза Флюарикса содержит по 15 мкг гемагглютинина каждого из рекомендованных ВОЗ штаммов вирусов гриппа, фосфатный буфер, сахарозу, мертиолят и следы формальдегтда; в состав Гриппола входят поверхностные антигены трех вирусов А (H3N2), А (H1N1) и В, конъюгированные с иммуностимулятором полиоксидонием, что обеспечивает достаточно высокую иммуногенность вакцины при относительно низком содержании антигенов; Инфлювак содержит очищенные поверхностные антигены актуальных штаммов вирусов гриппа.)

Вакцинацию против гриппа можно проводить в любое время года, но лучше всего — осенью, перед началом гриппозного сезона.

Взрослым инактивированная вакцина вводится однократно, детям — двукратно, с интервалом в 30 дней. Дело в том, что многие взрослые имеют естественный иммунитет к циркулирующим вирусам гриппа, поэтому им достаточно одной — поддерживающей — дозы. У детей вероятность быть проиммунизированными за счет естественной циркуляции вирусов гриппа намного ниже. Однако такие дети есть. В принципе, им тоже следовало бы вводить одну вакцинирующую дозу. Но для этого необходимо предварительное иммунологическое обследование. Поэтому было принято решение: в детском возрасте проводить иммунизацию двумя дозами вакцины.

И детям, и взрослым противогриппозные прививки рекомендуется делать ежегодно. Во-первых, по причине высокой вариабельности вирусов гриппа. Во-вторых, потому что вакцина обеспечивает кратковременную иммунную защиту. К примеру, у пожилых людей после прививки защитный уровень антител* сохраняется около полугода, независимо от того, вводилась вакцина однократно или в тот же эпидсезон проводилась повторная вакцинация. Примерно так же обстоят дела и у привитых детей.

* Поствакцинальный иммунитет считается надежным при титре антител 1:40.

 Еще один аргумент в пользу ежегодной вакцинации получен при изучении иммунологической эффективности повторных прививок в условиях слабого антигенного дрейфа, которое показало, что после очередной вакцинации защитный уровень антител формировался в 85–90% случаев. Полученные результаты, по мнению сторонников вакцинопрофилактики, подтверждает «оправданность рекомендаций о е΀?егодной вакцинации независимо от наличия или отсутствия изменений в рекомендованном составе противогриппозных вакцин». К тому же, судя по результатам мета-анализа, частота возникновения любых побочных реакций у ранее привитых и ранее непривитых достоверно не различается. А реактогенность гриппозной вакцины ни в коей мере не зависит от наличия (или отсутствия) антител к вирусу гриппа до вакцинации.

Тем не менее, некоторые вирусологи, считая ежегодную вакцинацию неоправданной и даже вредной, отдают предпочтение противовирусным препаратам — производным адамантана: адамантину и римантадину.

И адамантин, и римантадин действуют внутриклеточно, блокируя удаление матриксного белка, которое предшествует транспорту нуклеокапсида в клеточное ядро. Но самое любопытное, что эффективны оба препараты только в отношении вируса А. Для вируса В они никакой опасности не представляют.

Правда, в ходе масштабного исследования, предпринятого специалистами Американского федерального агентства по контролю и профилактике болезней, выяснилось, что производные адамантана способны индуцировать мутации в гене матриксного белка, отвечающие за резистентность к этим самым производным. И если в эпидсезон 1994–1995 гг. доля резистентных штаммов вируса гриппа А (H3N2) составляла в среднем 0,4%, то в 2004–2005 гг. она выросла до 12,3%. В странах Азии за тот же период уровень резистентности увеличился с 1,1% до 27%. Причем в 1994–1995 гг. устойчивые штаммы были идентифицированы только в Южной Корее (там их доля составила 5,6%). Ни в Китае, ни в Гонконге, ни в Японии они не были обнаружены. Но к 2005 году в лидеры «вышли» Китай и Гонконг, где численность устойчивых штаммов возросла до 73,8% и 69,6% соответственно. Третье место досталось Южной Корее (15,1%), четвертое — Японии (4,3%).

В США с 1999 по 2004 год резистентность держалась на уровне 2%. Потом — всего за один год — увеличилась до 15%. Аналогичная ситуация наблюдалась еще в 11 странах. С чем связано стремительное увеличение резистентности вируса гриппа А (H3N2), пока непонятно.

Потенциально опасен

В 1997 году в одной из гонконгских больниц от пневмонии скончался трехлетний мальчик.

Как показал микробиологический анализ, он был инфицирован вирусом птичьего гриппа А (H5N1). Это был первый документально подтвержденный случай прямой передачи вируса гриппа от птиц к человеку. Первый, но не единственный: этот новый для человека штамм вируса был обнаружен еще у 8 детей и 9 взрослых (1 ребенок и 5 взрослых скончались).

В 1998–1999 гг. вирусом птичьего гриппа А (H9N2) были инфицированы двое детей в Гонконге и несколько человек в материковой части Китая.

В 2003 году в Гонконге были зафиксированы два случая инфицирования птичьим гриппом А (H5N1) (один человек погиб, один выздоровел) и один случай инфицирования птичьим гриппом А (H9N2), закончившийся выздоровлением. В тот же год в Нидерландах во время вспышки птичьего гриппа у 86 рабочих птицеферм и 3 членов их семей был выделен вирус А (H7N7). Один пациент погиб, но у большинства заболевших дело ограничилось инфекцией глаз в сочетании с некоторыми симптомами респираторных заболеваний.

В 2004 и 2005 гг. снова были зафиксированы случаи инфицирования вирусом А (H5N1).

Ни одного случая передачи вируса птичьего гриппа от человека к человеку со времени первой вспышки зафиксировано не было. Оптимистов этот факт обнадеживает. Пессимисты, ссылаясь на значительную мутабельность вирусного генома, прогнозируют грядущую пандемию птичьего гриппа среди людей.

Пока же в ходе экспериментального изучения человеческих изолятов вируса А (H5N1) на мышах были выделены летальные и нелетальные варианты вирусов.

Летальные вирусы имели свойство реплицироваться в нереспираторных органах (нейронах головного мозга, глиальных клетках, миофибриллах) и вызывать у животных системную инфекцию. Нелетальные вирусы такими способностями не обладали.

В дальнейшем удалось выяснить, что на исход инфекции у мышей влияет мутация в гене, кодирующем один из ферментов полимеразного комплекса, и что необходимым условием летальности инфекции является высокая расщепляемость гемагглютинина. К тому же, летальные и нелетальные вирусы отличались характером деструктивного влияния на иммунную систему. Параллельно с изучением вируса А (H5N1) сразу же после вспышек в 1997–1999 гг. начались поиски вакцины.

В итоге было предложено несколько вариантов: вакцина на основе авирулентного вируса H5N4, выделенного у мигрирующих уток, вакцина на основе авирулентного рекомбинантного вируса H5N1, вакцина на основе непатогенного штамма A/Duck/Singapore- Q/F119–3/97 (H5N3), антигенно связанного с человеческим вирусом H5N1 (в сочетании с квасцами или без них), и ДНК-вакцина, кодирующая гемагглютинин из A/Ty/Ir/1/83 (H5N8), который отличается от A/HK/156/97 (H5N1) в пределах 12%.

Как показали исследования, интрананазальное введение первых двух вакцин индуцирует у мышей как мукозальный, так и системный имунный ответ, защищающий животных от контрольного заражения летальным вирусом. А интраперитональная вакцинация теми же вакцинами — продукцию гемагглютинин-ингибирующих и вирус-нейтрализующих антител.

Внутримышечное введение вакцины на основе непатогенного штамма A/Duck/Singapore-Q/F119–3/97 (H5N3), антигенно связанного с человеческим вирусом А (H5N1), — как в сочетании с квасцами, так и без них, — полностью защищает мышей от летального контрольного заражения вирусом H5N1. Правда, вакцина без квасцов защищала от инфекции 70% животных, а вакцина в сочетании с квасцами — 100%. (В обоих случаях протективный эффект вакцинации напрямую коррелировал с уровнем вирус-специфических сывороточных антител.)

ДНК-вакцина на основе гетерологичного штамма Н5 от инфицирования вирусом А (H5N1) мышей не защищала, но гибель животных предотвращала, что тоже немаловажно.

Что касается лечения птичьего гриппа, то и здесь дела обстоят не так уж плохо.

Во-первых, человеческие изоляты птичьего вируса оказались чувствительными к амантадину и римантадину. Во-вторых, при изучении ингибитора вирусных нейраминидаз занзивира выяснилось, что при интраназальном введении занзивира в дозах 10, 50 и 100 мкг/кг веса у мышей значительно уменьшаются титры вируса в легких и полностью блокируется его распространение в мозг. В дозе 10 мкг/кг веса препарат полностью защищал мышей от инфицирования вирусом H9N2 и уменьшал число летальных исходов у мышей, инфицированных вирусами H6N1 и H5N1. Более высокие дозы занзивира полностью защищали мышей от смерти. Аналогичный эффект в отношении вирусов A/Hong Kong/156/97 (H5N1) и A/quail/Hong Kong/G1/97 (H9N2) продемонстрировал и ингибитор нейраминидазы RWJ-270201 в дозе 10 мкг на кг веса, что, по мнению исследователей, свидетельствует о возможности его использования в клинической практике.

P. S.

В начале ноября в Женеве прошла Международная конференция, посвященная проблеме птичьего гриппа, где был выработан план действий, предусматривающий усиление контроля за распространением вируса H5N1 среди птиц, укрепление системы раннего предупреждения о вспышках заболевания, расширение сети лабораторий и обеспечение справедливого доступа к вакцинам и противовирусным препаратам, создание национальных программ борьбы с птичьим гриппом и потенциальной пандемией и улучшение системы информирования населения о рисках, связанных с этим заболеванием.

По оценкам Всемирного банка, в ближайшие три года на борьбу с птичьим гриппом и подготовку к пандемии понадобится 1 млрд. долл. По оценкам экспертов ВОЗ, еще 500 млн. долл. потребуется на разработку вакцин и увеличение производства противовирусных препаратов.