Введение к работе
Актуальность проблемы. Научно-практическая значимость и актуальность настоящего исследования определяются прежде всего тем, что оно посвящено одному из наиболее сложных и малоизученных явлений, сопровождающих вирусные инфекции - вирусиндуцированной иммуномодуляции. Ее основу формирует двойственная природа вирусов, являющихся агентами, способными к внутриклеточному паразитизму, цель которых - реализация вирусного генома в организме хозяина, и одновременно антигенами, вызывающими иммунный ответ, направленный на элиминацию инфекционного начала. Важность исследования данной проблемы очевидна, так как многие из вирусных заболеваний сопровождаются стойким снижением иммунологической реактивности, т.е. состоянием "вирусной нммунодепресснн", причины и механизмы развития которой при ряде вирусных инфекций не установлены или нуждаются в уточнении (Семенов Б.Ф. и др.,1982, Поляк Р.Я. и др.,1986, Dhar R., Ogra P.L.1985).
Следует отметить, что взаимодействие вируса и макроорганизма представляет собой сложную многофакторную систему, генетически детерминированную и хозяином, и возбудителем (Kilbourne E.D.,1983, Askonas В.А.,1982, Fujimami R.S. et al., 1987). He исключено, что многие из индуцируемых вирусами сдвигов в иммуявом' статусе макроорганизма могут быть следствием прямого или опосредованного влияния возбудителя не только на зрелые формы иммуноцитов, но и на функциональные свойства полшютеитных стволовых клеток - родоначальниц всех элементов кроветворной и иммунной систем. Изучение процесса взаимодействия вирусов со стволовыми кроветворными клетками является чрезвычайно важной, но практически не исследованной проблемой противовирусного иммунитета. Особый интерес представляет изучение влияния на стволовые клетки ортомнксовирусов, для которых кроветворная система не является пермисснвной и представители которых - вирусы гриппа А - вызывают наиболее массовые и опасные вирусные заболевания современного человечества.
Известно, что функции стволовых клеток в обычных условиях контролируются рядом клеточных и гуморальных факторов - стромальными элементами микроокружения ( Чертков И.Л., Фриденштейн А.Я., 1977), лимфоцитами (Петров Р.В. и др., 1979,1981), макрофагами и различными медиаторами, опосредующими действие клеток (Кравцов В.Д. и др., 1988,
Hansz J.,1989, Balkwill F.R.,1989, Wong G.G., Clark.1989), гормонами (Мороз Б.Б., 1978, Абрамов B.B., 1988). Однако регуляторное влияние этих агентов на ранние этапы кроветворения и иммуногенеза при гриппозной и многих других вирусных инфекциях не изучено. Кроме того, в литературе отсутствует или очень ограничен сравнительный анализ действия различных по патогенности и подтипу инфекционных штаммов вируса гриппа на функции стволовых и ряда популяций нммунокомпетентных клеток, синтез интерферона, некоторых регулирующих иммунитет гормонов и ферментов, что с учетом высокой изменчивости вируса (Килбурн Э.Д.,1978) приобретает особую актуальность.
Необходимо подчеркнуть, что грипп почти всегда протекает как смешанная инфекция, в которой кроме вируса гриппа могут участвовать около 100 вирусных и бактериальных возбудителей (Жданов В.М.,1986). В этих условиях вирусы гриппа способны не только утяжелять инфекционный процесс за счет синергизма с бактериальным возбудителем и оказывать иммуносупрессивное действие, но выступать также в роли иммуностимуляторов, повышающих антибактериальную резистентность (Janssen RJ.,1963, Fashiro М. et al.,1987). Исследование клеточных и гуморальных факторов, влияющих ва течение и исход заболевания при вирус-бактериальном заражении, относится к числу важных, но недостаточно изученных проблем.
Видное место в исследовании принадлежит изучению функциональных особенностей клеток иммунной системы легких зараженных гриппом животных, их способности влиять на функции стволовых клеток. Исследования подобного рода являются актуальными ввиду исключительной роли альвеолярных макрофагов, лимфоцитов легких и выделяемых ими растворимых факторов в защите организма от респираторных инфекций, запуске местных и системных реакций противовирусного иммунитета. В свою очередь стволовые клетки, обладая уникальными возможностями пролиферировать и дифференцироваться в более зрелые в функциональном отношении формы, определяют ранние этапы развития иммуногенеза и кроветворения и, следовательно, патогенетические особенности развития болезни.
Таким образом, более глубокое понимание процессов взаимодействия вируса гриппа с кроветворными стволовыми клетками, другими элементами гемопоэтической и иммунной систем, определение конкретной роли отдельных клеточных и гуморальных факторов в регуляции кроветворения и иммуногенеза при гриппозной инфекции, выявление структурных
компонентов вириона, инициирующих супрессорную или стимуляторную активность вируса по отношению к иммунной системе, позволят в значительной степени расширить знания об этиологии и патогенезе гриппа и других вирусных инфекций, будут способствовать более успешному проведению практических противовирусных мероприятий.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключалась в исследовании и сравнительном анализе влияния различных по подтипу и патогснностн штаммов вируса гриппа А на иммунокомпетентные клетки, обеспечивающие функционирование основных звеньев системы иммунитета, а также на процессы костномозгового кроветворения на уровне центральных элементов гемопоэтической системы - кроветворных стволовых клеток.
В процессе выполнения работы решались следующие задачи:
I.Изучение влияния вируса гриппа А на пролиферативную функцию стволовых кроветворных клеток и клеток стромы костного мозга.
2.Выявление действия вируса гриппа А на процессы дифференцировки гемопоэтических клеток-предшественников костного мозга.
3.Исследование при гриппозной инфекции регуляторного действия клеток системы иммунитета на процессы пролиферации и дифференцировки гемопоэтических клеток-предшественников костного мозга.
4.Проведение сравнительного анализа пролиферативного ответа лимфоцитов, синтеза интерферонов и глюкокортикоидов в процессе гриппозной инфекции и под влиянием вирусных антигенов in vitro, а также функциональной активности макрофагов, естественных клеток-киллеров (ЕКК), вирусспецифстескях цктотокснческих Т-лимфоцитов (ЦТЛ).
5.0ценка неспецифического антибактериального эффекта, вызываемого вирусом гриппа А и его структурными компонентами в организме хозяина, с выявлением критериев устойчивости зараженного гриппом макроорганизма к стафилококковой инфекции.
Научная новизна работы. Впервые установлено, что вирус гриппа А обладает способностью оказывать угнетающее действие на процессы костномозгового кроветворения. Инфицирование вирусом доноров хлеток костного мозга или костномозговых клеток мышей in vitro сопровождалось подавлением пролиферативной активности стволовых кроветворных клеток (СКК), культивируемых в организме летально облученных сингенных реципиентов. Эффект нарушения пролиферации СКК под влиянием вируса гриппа зависел от подтипа, дозы, инфекционное вируса и способа заражения животного. В определенных условиях опыта зарегистрировано стимулирующее действие вирусной инфекции на пролиферативные свойства
СКК. Не установлено коррелятивных связей между степенью патогенности вируса и его способностью вызывать супрессию или стимуляцию пролиферации стволовых клеток.
Впервые показано, что подавление вирусом гриппа селезеночного колониеобразования, индуцируемого СКК, происходило за счет угнетения роста колоний эритроидного (Э) и гранулоцитарного (Г) типов с изменением в ряде случаев нормального соотношения Э/Г.
Впервые выявлено, что лимфоциты зараженных вирусом гриппа мышей оказывали супрессивное действие на пролиферативные свойства синтенных СКК.
Впервые установлено, что заражение животных вирусом гриппа сопровождается зависимым от штамма возбудителя изменением состава клеток костного мозга и влиянием на пролиферацию клеток стромы костного мозга, формирующих кроветворное микроокружение.
Продемонстрированы ранее неизвестные данные о значительном супрессивном действии иммуноцитов легких зараженных гриппом мышей на колониеобразующую способность сннгенных СКК с подавлением образования в селезенке колоний эритроидного и гранулоцитарного типов.
Установлено, что исследуемые штаммы вируса гриппа А при заражении ими мышей вызывали в организме животных усиление фагоцитарной активности макрофагов, цитотоксической активности ЕКК и образование противогриппозных штаммоспецифических и перекрестнореагирующих ЦТЛ.
Показано, что исследуемые штаммы вируса гриппа А обладали различной митогенной активностью по отношению к лимфоцитам интактных мышей in vitro: вирусы подтипов H2N2 и H2N1 вызывали высокий, а вирусы подтипа НШ1 - низкий пролиферативный ответ лимфоцитов.
Выявлено, что исследуемые штаммы вируса гриппа А существенно различаются по способности вызывать синтез интерферонов и кортикостерона.
Показано, что заражение животных вирусом гриппа А, подтипов H2N2 и H1N1, или их иммунизация поверхностными антигенами вирионов, могут вызывать различно выраженное антибактериальное действие, защищая мышей от смертельной стафилококковой инфекции, а критерием устойчивости животных к бактериальному заражению может служить показатель активности 5-нуклеотидазы (5-н) макрофагов.
Практическая значимость. Материалы диисертации могут быть использованы в практике научно-исследовательских работ для изучения иммуномодулирующей активности применяемых в настоящее время средств защиты от вирусов и сравнительной оценки эффективности традиционных методов иммунокоррекции гриппа. Полученные данные могут также применяться при разработке и создании новых вирусных препаратов с целью
выявления наиболее действенных средств профилактики, лечения гриппа и других вирусных инфекций.
Основные положения, выносимые на защиту. 1. Заражение вирусом гриппа А приводит к изменению функциональных свойств СКК костного мозга мышей - угнетению пролиферации колониеобразующих единиц селезенки (КОЕс) и нарушению дифференцировки СКК с изменением нормального соотношения числа колоний эритроидного и гранулоцитарного типов. 2. В регуляции процессов кроветворения при гриппе на уровне СКК участвуют клетки системы иммунитета - лимфоциты. 3. Гриппозная инфекция у мышей сопровождается нарушениями в системе кроветворного микроокружения -угнетением пролиферации фибробластов костного мозга. 4. Клетки иммунной системы респираторного тракта мышей, зараженных вирусом гриппа, оказывают супрессивное действие на пролиферацию и дифференцировку сингенных КОЕс. 5. Изменения, индуцируемые вирусом гриппа А в клетках систем иммунитета и кроветворения, носят штаммозависимый характер: нарушения основных функций СКК костного мозга и вирусиндуцируемая пролиферация лимфоцитов in vitro тесно связаны с подтипом вируса; активация ЕКК и появление в организме хозяина вирусспецифических ЦТЛ коррелирует с патогенностью вируса.
, Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на: X Европейском иммунологическом конгрессе (Эдинбург, Великобритания, 1990), I Всесоюзном съезде радиобиологов (Москва, 1989), I Всероссийском съезде иммунологов (Новосибирск, 1992), Международной школе иммунологов (Пьяна Брашов, Румыния, 1988), Всесоюзном симпозиуме с международном участием "Иммунодефицита и аллергия" (Москва, 1986), Всесоюзной конференции "Молекулярные механизмы развития инфекционных заболеваний" (Звенигород, 1990), IX межинститутской научной конференции "Факторы клеточного и гуморального иммунитета при различных физиологических и патологических состояниях"(Челябинск,1988), научной конференции "Иммунокоррекция при инфекционной патологии" (Ленинград,1988), отраслевом совещании "Микроскопические аспекты патогенеза вирусных инфекций" (Новосибирск,1991), заседаниях секции "Инфекционная иммунология" Всесоюзного общества иммунологов (Москва, 1989).
По материалам диссертации опубликовано 37 научных работ.
Объем и структура диссертации. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, иллюстрирована 15 таблицами и 19 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, 8 глав собственных исследований, заключения, выводов и библиографического указателя, включающего 443 отечественных и зарубежных источника.
