Цереброспинальный иммунитет при трансмиссивных пантропных вирусных инфекциях
Автор: Дубов А.В.
Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk
Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования
Статья в выпуске: 3-1 т.23, 2008 года.
Бесплатный доступ
Нами представлено дальнейшее развитие концепции об общем и забарьерном (гистогематические барьеры) цереброспинальном иммунитете при трансмиссивных пантропных вирусных инфекциях. Установлено, что гуморальный и клеточный иммунитет не исключают возможности проникновения вирулентных нейротропных вирусов, например, возбудителя клещевого энцефалита, через гематоэнцефалический барьер и развития острой вирусной инфекции или персистенции вируса с формированием хронического или медленного инфекционного процесса. Такая возможность должна быть учтена при вакцинопрофилактике КЭ инактивированными вакцинами.
Цереброспинальный иммунитет, трансмиссивные пантропные вирусные инфекции
Короткий адрес: https://sciup.org/14918876
IDR: 14918876
Текст научной статьи Цереброспинальный иммунитет при трансмиссивных пантропных вирусных инфекциях
Доказан пантропный характер репродукции вирусов семейства Todaviridae, передающихся человеку при нападении на него инфицированных клещей и комаров [1]. Установлено две фазы репродукции вирусов: экстраневральная, т.е. до проникновения в органы и ткани центральной нервной системы (ЦНС) и цереброспинальная после преодоления гематоэнцефалического барьера. Эпизоотическая цепь трансмиссивных вирусных инфекций поддерживается длительностью и напряженностью вирусемии [2]. Эффективность вакцинопрофилактики заболеваний, вызываемых вирусом желтой лихорадки, обеспечивается высокоэффективными живыми вакцинами. Показана также достаточно высокая эпидемическая эффективность инактивированных культуральных вакцин клещевого энцефалита (КЭ), особенно в западных очагах ареала распространения инфекции [3-7]. Однако среди привитых регистрируются заболевания КЭ в основном с более легким клиническим течением, что свидетельствует о проникновении вируса в органы ЦНС через гематоэнцефалический барьер. В отдельных случаях у вакцинированных людей, которые перенесли апаралитическую форму КЭ или вовсе не болели через полгода, год и более после инфицирования вирусом КЭ, выявляются хронические формы КЭ с медленным течением: полиомиелитическая, кожевниковская эпилепсия, синдром амиотрофического бокового склероза [1, 8, 9].
Нами выдвинута и развивается концепция об общем, барьерном (гематоэнцефалический, плацентар-44
ный, последовый и др. барьеры) и забарьерном (в частности, цереброспинальном) специфическом иммунитете при пантропных вирусных инфекциях [2, 10, 11]. Общий иммунитет формируется при естественной иммунизации или вакцинации вне ЦНС и препятствует распространению возбудителей инфекционных заболеваний до гистогематического (гематоэнцефалического) барьера, но не защищает органы-мишени. Цереброспинальный иммунитет развивается только после проникновения вируса или вирусного антигена в органы и ткани ЦНС.
Эффективность специфической профилактики КЭ базируется на антигенной и иммуногенной активности специфических противовирусных вакцин, способности распространения популяций дикого вируса от места внедрения до органов ЦНС, интенсивности его репродукции в экстраневральной системе, проникновении через гематоэнцефалический барьер, тропности к нервной ткани [12, 13].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В опытах использованы белые мыши BALB/C с весом 8-10 г, полученные из питомника Раполово Ленинградской области, взрослые обезьяны Macacus rhesus, доставленные самолетом из Индии и прошедшие карантин и адаптацию в условиях вивария лаборатории вирусологии не менее 30 дней. Индикацию и титрование вируса проводили на мышах при интрацеребральном заражении. Использовали высоковирулентные штаммы вируса КЭ (Софьин, Пан и Абсетта-ров) и естественно ослабленный штамм Еланцев (клон 15-20/3). Иммунизация осуществлялась инактивированной вакциной производства Института полиомиелитов и вирусных энцефалитов им.М.П.Чумако-ва РАМН и/или естественно ослабленным штаммом Еланцев (клон 15-20/3), который вводили в концентрации 4,0-4,4 lg LD50 обезьянам или подкожно, или в головной мозг (левый зрительный бугор). Через 1-2 месяца после иммунизации животным вводили вновь в левый зрительный бугор вирулентные штаммы или Софьин (5,7-7,8 lg LD50), или Пан (6,7-7,7 lg LD50), или Абсеттаров (3,9-8,0 lg LD50).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В экспериментах на мышах линии BALB/C с высоковирулентными штаммами вируса КЭ (Софьин, Пан, Абсеттаров и др.) нами получены результаты, совпадающие с характеристикой подобных штаммов [2]. Так, при подкожном заражении мышей уже на третьи сутки количество вируса в мозгу животных достигало 3,5 lg LD50/0,0. Первые трое суток количество вируса во внутренних органах было выше, чем в мозгу. Наибольшая концентрация вируса во внутренних органах крови наблюдалась к моменту развития клинических симптомов у мышей (5-е сутки после заражения). К моменту гибели животных (7-е сутки после заражения) происходило заметное снижение концентрации вируса во внутренних органах и кро- ви, а в головном мозге его количество резко возрастало с 5,5 до 7,2 lg LD50/0,03 мл (табл. 1). Во все сроки наблюдения виремия оставалась напряженной. Кривая содержания вируса в крови соответствовала таковой в органах, богатых ретикулоэндотелиальными клетками.
Динамика накопления и распределения естественно ослабленного штамма Еланцев (клон 15-20/3) в организме подкожно зараженных белых мышей линии BALB/C имела свои особенности. Через сутки после заражения вирус определился, кроме головного мозга, во всех исследуемых внутренних органах и тканях белых мышей. Наибольшее его количество удавалось изолировать из органов, богатых ретикулоэндотелиальными элементами: селезенка, лимфоузлы (табл. 2).
На третьи сутки после заражения вирус определялся во всех исследуемых органах и тканях. Причем в головном мозге его было гораздо меньше, чем во внутренних органах. Даже на 5-е сутки после заражения количество вируса в головном мозге было у штамма Еланцев в 100 раз меньше, чем в этот же период у штамма Абсеттаров. На 9-12 сутки у выживших мышей наблюдалось существенное снижение концентрации вируса как в ЦНС, так и в экстраневральных органах.
Проведено изучение динамики распространения и накопления вируса КЭ на мышах BALB/C, привитых инактивированной вакциной и естественно ослабленным штаммом Еланцев (клон 15-20/3) в различных схемах опытов.
а) Двукратная иммунизация инактивированной вакциной в/брюшинно с интервалом 7-8 дней, затем введение подкожно через 14-15 дней вирулентного штамма Софьин, Пан, Абсеттаров и др. (табл. 3).
Накопление вирулент-
Таблица 1
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в различных органах и тканях белых мышей линии BALB/C, зараженных подкожно высоковирулентными штаммами Абсеттаров вируса КЭ
|
Наименование органа, ткани |
Дни после заражения |
|||
|
1 |
3 |
5 |
7 |
|
|
Кол-во вируса в lg LD50/0,03 мл |
||||
|
Мозг |
1,0 |
3,5 |
5,5 |
7,2 |
|
Селезенка |
2,5 |
4,5 |
4,0 |
2,5 |
|
Лимфоузлы |
3,5 |
3,5 |
4,5 |
3,6 |
|
Печень |
2,5 |
2,5 |
4,0 |
1,7 |
|
Кишечник |
2,5 |
2,0 |
4,0 |
1,5 |
|
Подкожная клетчатка |
2,5 |
3,5 |
2,3 |
3,2 |
|
Кровь |
3,0 |
4,0 |
4,2 |
2,3 |
Таблица 2
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в различных органах и тканях белых мышей, зараженных подкожно штаммом Еланцев вируса КЭ
|
Наименова-ние органа, ткани |
Дни после заражения |
|||||
|
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
12 |
|
|
Кол-во вируса в lg LD50/0,03 мл |
||||||
|
Мозг |
0 |
0,7 |
3,0 |
5,3 |
3,8 |
2,2 |
|
Селезенка |
1,6 |
1,2 |
2,3 |
1,5 |
1,0 |
0,7 |
|
Лимфоузлы |
2,2 |
2,2 |
2,5 |
3,2 |
2,7 |
1,9 |
|
Печень |
1,5 |
1,2 |
1,0 |
1,2 |
0,7 |
0 |
|
Кишечник |
1,2 |
1,5 |
1,0 |
2,5 |
1,2 |
0,9 |
|
Подкожная клетчатка |
0,7 |
1,7 |
1,2 |
0 |
0 |
0 |
|
Кровь |
1,5 |
1,7 |
1,7 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
Таблица 3
ного вируса у привитых 2-кратно инактивированной вакциной существенно отличалось от неиммунизиро-ванных. Однако вирулентный вирус проникал в головной мозг животных и длительно репродуцировался и персистировал.
б) Двукратная иммунизация мышей линии BALB/C инактивированной вакциной внутрибрюшинно с интервалом 7-8 дней, затем через 14-15 дней заражение подкожно 10000 LD50/мл естественно ослабленным штаммом Еланцев (табл. 4).
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в различных органах и тканях белых мышей BALB/C, двукратно привитых инактивированной вакциной и зараженных подкожно 10000 LD50/мл вирулентным вирусом штамм Абсеттаров
|
Наименование органа, ткани |
Дни после заражения |
|||||||
|
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
12 |
15 |
30 |
|
|
Количество вируса в lg LD50/0,03 мл |
||||||||
|
Мозг |
0 |
0 |
1,9 |
2,7 |
1,9 |
2,2 |
1,4 |
1,7 |
|
Селезенка |
0,7 |
1,2 |
1,6 |
1,0 |
1,0 |
0 |
0,7 |
0 |
|
Лимфоузлы |
1,9 |
2,2 |
2,0 |
1,6 |
0,7 |
0,7 |
0 |
0,7 |
|
Печень |
1,0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Кишечник |
0,7 |
1,2 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Подкожная клетчатка |
0,7 |
1,2 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Кровь |
1,1 |
1,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 4
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в различных органах и тканях белых мышей BALB/C, двукратно привитых инактивированной вакциной и зараженных подкожно естественно ослабленным штаммом Еланцев
|
Наименование органа, ткани |
Дни после заражения |
|||||||
|
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
12 |
15 |
30 |
|
|
Количество вируса в lg LD50/0,03 мл |
||||||||
|
Мозг |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
|
Селезенка |
1,2 |
0,7 |
0 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Лимфоузлы |
1,7 |
1,9 |
1,7 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
|
Печень |
1,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Кишечник |
1,2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Подкожная клетчатка |
0 |
0,7 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Кровь |
0,7 |
0,9 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
заболеваний зарегистрировано не было, однако высоковирулентные штаммы активно репродуцировались во внутренних органах, проникали в органы ЦНС, где отмечалась их длительная персистенция (табл. 5).
У обезьян, зараженных экстраневрально большими концентрациями естественно ослабленного штамма Еланцев (4,0-7,7 lg LD50/мл), проникновения вируса в органы ЦНС не обнаружено (табл. 6).
Экстраневральное заражение (иммунизация) обезьян как высоковирулентными штаммами вируса КЭ, так и естественно ослабленным приводило к интенсивной продукции специфических вируснейтрализующих и антигемаг-глютинирующих антител. Однако повторное заражение обезьян в головной мозг вирулентными штаммами вируса КЭ не предохранило от развития смертельного энцефалита на 7-й– 10-й день после заражения.
При первичном заражении животных в левый зрительный бугор штаммом Абсеттаров, Пан или Софьин развивался тяжелый панэн
При многократных постановках опыта весьма редко выявляли проникновение естественно ослабленного штамма Еланцев в мозг мышей преимущественно на 9-й день после введения его подкожно. Репродукции вируса не выявлено в течение 30 дней наблюдения.
В опытах на обезьянах Macacus rhesus при экстра-невральном заражении (подкожно, внутривенно) как естественно ослабленным штаммом Еланцев, так и высоковирулентными Софьин или Пан, или Абсеттаров
Таблица 5
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в организме зараженных внутривенно обезьян штаммом
Софьина вируса КЭ (в lg LD50)
цефалит с гибелью обезьян на 7-й–10-й день при интенсивной репродукции вируса в различных органах ЦНС (табл. 7).
У обезьян, вскрытых на 3, 8, 15 и 30-й дни после внутримозгового заражения штаммом Еланцев, установлена весьма слабая репродукция его в органах ЦНС (табл. 8).
Все обезьяны, однократно иммунизированные в левый зрительный бугор естественно ослабленным
Таблица 6
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в организме зараженных внутривенно обезьян штаммом Еланцев вируса КЭ (в lg LD50)
|
Наименование органа, ткани |
Дни после заражения |
|||||
|
1 |
8 |
15 |
30 |
60 |
90 |
|
|
Кора головного мозга |
1,2 |
2,2 |
1,0 |
0,9 |
0 |
0,7 |
|
Подкорковые узлы |
1,4 |
2,2 |
1,3 |
1,1 |
0,9 |
0,9 |
|
3-й желудочек |
1,0 |
1,8 |
1,1 |
0,7 |
0 |
0 |
|
Варолиев мост |
0 |
1,9 |
1,3 |
0 |
0 |
0 |
|
Шейный |
1,1 |
1,9 |
0,7 |
0,9 |
0,7 |
0,7 |
|
Грудной |
1,3 |
2,4 |
1,4 |
1,3 |
0,9 |
0,9 |
|
Поясничный |
1,0 |
1,5 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
0,6 |
|
Печень |
1,4 |
2,0 |
0,9 |
0 |
0 |
0 |
|
Кишечник |
1,1 |
1,3 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
|
Селезенка |
2,0 |
2,8 |
1,9 |
1,1 |
1,3 |
0,7 |
|
Лимфоузлы |
1,5 |
2,2 |
1,6 |
1,1 |
0 |
0,5 |
|
Кровь |
0,5 |
0,9 |
0,7 |
0 |
0,7 |
0 |
У животных, иммунизированных в головной мозг
Таблица 7
Количество вируса в lg LD50/мл на высоте клинических проявлений на 7-й день после заражения обезьян в левый зрительный бугор штаммами (M ± m)
У обезьян Macacus rhesus, иммунизированных в головной мозг (левый зрительный бугор) инактивированной вакциной против клещевого энцефалита или естественно ослабленным штаммом Еланцев, вокруг капилляров и прекапилляров возникает пролиферация перицитов с формированием периваскулярных муфт. Клетки располагаются в несколько рядов, образуя скопления, четко ограниченные от окружающей ткани мозга. В них отчетливо выступают фигуры митоза. В составе периваскулярных муфт, наряду с крупными клетками ретикулярного типа с рыхлой цитоплазмой, ядром и пироцитофильным ядрышком, встречаются клетки лимфогистоцитарного характера, плазмобласты и «зрелые» плазматические клетки.
Весьма сходные морфологические образования наблюдаются в лимфатических узлах уже в первые десять дней после экстраневральной иммунизации обезьян. Обнаруживаются плазматические клетки переходного типа, наблюдающиеся в макотных шнурах. Это крупные полигональные клетки с пиронинофиль-ной цитоплазмой, светлым ядром овальной формы с базофильным ядрышком, возникшие в результате трансформации ретикулярных клеток. В более поздние сроки наблюдений (30-е–54-е сутки после введения вируса клещевого энцефалита) в корковом и мозговом слоях лимфатических узлов, наряду с плаз-мобластами, обнаруживаются зрелые плазматические
Таблица 8
Результаты многодневных наблюдений накопления вируса в организме зараженных в левый зрительный бугор обезьян штаммом Еланцев (клон 15-20/3) вируса КЭ (в lgLD50)
|
Наименование органа, ткани |
Дни после заражения |
||||||||||
|
3 |
8 |
15 |
30 |
||||||||
|
Номер обезьяны (опыта) |
|||||||||||
|
11 |
12 |
15 |
16 |
17 |
18 |
41 |
45 |
46 |
47 |
58 |
|
|
Кора головного мозга |
0 |
1,2 |
0 |
0,7 |
0,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Подкорковые узлы |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0,7 |
0,7 |
0 |
0 |
|
3-й желудочек |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Варолиев мост |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
|
Оливы |
0,7 |
0 |
0,7 |
0 |
0,5 |
0,7 |
0 |
0 |
0,7 |
0,7 |
0 |
|
Кора мозжечка |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
|
Спинной мозг |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Шейный |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Грудной |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Поясничный |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Печень |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Селезенка |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
|
Кишечник |
0 |
0,7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Лимфоузлы |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
клетки. Последние в отдельных случаях в большом количестве залегали в макотных шнурах, вытесняя лимфоидную ткань. В синусах и реактивных центрах фолликулов часто выявлялись свободные макрофаги [14].
Таким образом, нами показано, что морфология иммунитета в периферических лимфатических узлах весьма сходна с таковой в ЦНС в результате образования при инфекционном процессе периваскулярных муфт. Это дает основание предполагать, что периваскулярные муфты в ЦНС выполняют роль морфофункционального лимфатического узла.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выявлено два самостоятельных вида формирования иммунитета при нейротропной вирусной инфекции: общий (экстраневральный) и за гематоэнцефалическим барьером (цереброспинальный). Оба иммунитета развиваются независимо и лишь после проникновения в органы-мишени вируса или вирусного антигена. Общий иммунитет лишь приводит к снижению репродуктивной активности вирулентных популяций вируса, но не обеспечивает его полную элиминацию в органах ЦНС, что создает условия для персистенции вируса, заканчивающейся в отдельных случаях развитием хронических или медленных форм заболевания.
Экстраневральный общий иммунитет, индуцированный инактивированной вакциной против КЭ, не обеспечивает надежную блокаду вирулентных популяций вируса в экстраневральной системе и не прерывает его распространение через гематоэнцефали-тический барьер, что приводит к развитию персистенции вируса в органах и тканях ЦНС с формированием в отдельных случаях хронического и медленно текущего КЭ.
В то же время иммунитет, индуцированный инактивированной вакциной, является достаточным для блокады пути распространения естественно ослабленных вирусов из экстраневральной системы в органы и ткани ЦНС. На фоне грундиммунитета, созданного инактивированной вакциной, при дальнейшем введении живой вакцины обеспечивается надежная защита от вирулентных популяций вируса КЭ. В связи с этим вновь возникает необходимость вернуться к сочетанной вакцинации с созданием грундиммуните-та инактивированной вакциной с заключительной иммунизацией безопасной, но высоко иммуногенной живой вакциной против КЭ, которая надежно защищает не только от западных и восточных генотипов вируса КЭ, но и от возбудителей комплекса КЭ.
Список литературы Цереброспинальный иммунитет при трансмиссивных пантропных вирусных инфекциях
- Смородинцев А.А., Дубов А.В. Клещевой энцефалит и его вакцинопрофилактика. -М. -Л., 1986. -231 с.
- Dubov A.V. Common and cerebrospinal immunity in pantropic virus infections. -European Jornal of Natural History. -2008, № 1. -P. 5-11.
- Воробьева М.С., Расщепкина М.Н. История создания и развития производства вакцины клещевого энцефали-та в России и за рубежом//The Far Eastern Journal of Infections Pathology. -2007. -№ 11. -P. 21-27.
- Злобин В.И. Эпидемическая обстановка и проблемы борьбы с клещевым энцефалитом в Российской Федерации//Бюл.сиб.мед. -2006. -Т. 5. -Прил. 1. -С. 16-23.
- Леонова Г.Н., Павленко Е.В., Крылова Н.В. Вакцино-профилактика клещевого энцефалита. -Владивосток, 2006. -100 с.
- Barret P.N., Schoba-Bendixen S., Erlich H.J. History of TBE vaccine//Vaccine 21. -2003. -S1/41-S1/49.
- Kunz C. TBE vaccination and Austrian experience//Vaccine 21. -2003 -S1/50-S1/55.
- Куимов Д.Т., Дубов А.В. Амиотрофический боковой склероз как синдром клещевого энцефалита//Журн. невропатол. и психиатрии. -1958. -№ 3. -С. 282-287.
- Шаповал А.Н. Хронические формы клещевого энцефалита. -Ленинград: Медицина, 1978. -176 с.
- Дубов А.В. Иммунопрофилактика: общий и церебро-спинальный иммунитет//Сибирский медицинский журнал. -2004. -№ 2. -Т. 19. -С. 56-57.
- Дубов А.В. Забарьерный цереброспинальный иммунитет при клещевом энцефалите/The Far Eastern Journal of Infections Pathology. -2007. -№ 11. -P. 132.
- Дубов А.В. Общий и цереброспинальный иммунитет в генезе вакцинального процесса//Мат-лы конф. «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири. -Красноярск, 2007. -Вып. 6. -С. 99-100.
- Timofeev A.V., Karganova J.J. Tick-borne Encephalitis Vaccine: from Past to Future. -M., 2003.
- Гирс Б.К., Григорьева Л.В., Кошуков С.Д., Дубов А.В. Патоморфологические изменения в сосудах центральной нервной системы обезьян при интрацеребральном введении различных штаммов вируса клещевого энцефалита. -Тюмень, 1971. -С. 102-107. ©
