Введение к работе
Актуальность проблемы
Известно, что ряд веществ обладает повреждающим действием на вторичную структуру белков и ферментов (Дурденко Е.В. и др., 2011). Одними из таких веществ являются полиэлектролиты (ПЭ) - полимеры, в состав молекул которых входят группы, способные в растворе к ионизации. Известно, что ПЭ обладают повреждающим действием на вторичную структуру белков и ферментов. Также известно, что некоторые ПЭ обладают выраженным иммуностимулирующим действием в отношении Т- и В-лимфоцитов (P.M. Хаитов и др., 2003). Однако, на данный момент практически ничего не известно о влиянии используемых в работе ПЭ на вирусные белки и вирусную оболочку. В ряде работ (Haldar J, An D, 2006, Slita A.V., 2007) указывается на наличие у определенных ПЭ антимикробной активности и вирусингибирующего действия в отношении вируса простого герпеса 1 типа, но отсутствует подробное описание механизмов наблюдаемых явлений. В нашей работе было изучено взаимодействие ПЭ с поверхностными антигенными белками и вирусной оболочкой, а также противовирусная активность полиэлектролитов в отношении вирусов гриппа и кори.
Грипп - высококонтагиозное вирусное заболевание людей, птиц и млекопитающих. Грипп обладает уникальными инфекционными свойствами, а именно склонностью к крупным вспышкам (эпидемиям и даже пандемиям), и является единственной инфекцией, вызывающей в последние столетия пандемии. Гриппозные пандемии характеризуются глобальным распространением болезни с поражением всех возрастных групп населения. В России на грипп и ОРВИ ежегодно приходится 90% регистрируемой инфекционной заболеваемости (до 30 млн. больных, из них 45-60% дети). Экономический ущерб, причиняемый гриппом и ОРВИ, составляет 87% от экономических потерь, наносимых инфекционными болезнями. В течение 2005-2011 гг. выявлены изменения в эпидемиологии гриппа животных.
Продолжают возникать случаи заболевания людей, вирус распространился географически на новые страны. Новый штамм вируса гриппа A/HiNi/California/04/09 впервые выделен весной 2009 года в Калифорнии и Мексике. Быстрое распространение нового вируса послужило причиной объявления Всемирной организацией здравоохранения VI фазы развития пандемии. На сегодняшний день трудно назвать в мире страну, в которой не были бы отмечены случаи заболевания гриппом, вызванным пандемическим вирусом HiNi - 2009 (Johnson N.P et al.,2010). Эффективность современных вакцин ограничивается постоянно меняющимся антигенным разнообразием вируса гриппа. Поэтому при появлении нового штамма необходимо заниматься созданием новой вакцины, что экономически невыгодно.
В связи с этим появление нового класса препаратов с вирусингибирующим действием на полиэлектролитной основе может решить данную проблему за счет его сочетанного воздействия как на вирусные антигенные белки вне зависимости от подтипов гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N), так и на фосфолипидную мембрану вирионов, липидный состав которых практически не изменяется в процессе эволюции вирусов.
Корь — острое, высококонтагиозное, антропонозное вирусное заболевание, распространяющееся воздушно-капельным путём, и проявляющееся общей интоксикацией, характерной макуло-папулёзной сыпью на коже, катаром верхних дыхательных путей и конъюктив. Восприимчивость к кори всеобщая, контагиозный индекс составляет 95-96%. Заболеваемость наиболее высока в детском возрасте. В довакцинальный период корь была распространена повсеместно и являлась одной из основных причин смертности детей раннего возраста. В настоящее время в России реализуется программа элиминации кори и уровень заболеваемости этой инфекцией низок. Вместе с тем отмечается немало случаев заболеваний среди подростков и взрослых лиц, особенно в регионах Африки, их доля в общей заболеваемости высока. По данным ВОЗ в мире ежегодно
регистрируется до 30 млн. случаев заболевания корью, из которых более 500 тыс. заканчиваются летальным исходом (WHO, 2010).
Одновременной элиминации кори во всех 6 регионах мира не произойдёт (Зверев В.В., Юминова Н.В. и др., 2011). Еще в течение 7-15 лет в Европейском, Американском, Тихоокеанском и других регионах мира будет существовать серьёзная опасность заноса на эти территории неэндемичных диких штаммов вируса кори и возможно, возникновение вспышек этого тяжелого вирусного заболевания особенно среди взрослого населения. В этой связи, разработка новых химиопрепаратов, основой которых являются ПЭ, будет способствовать повышению эффективности методов лечения вирусных инфекций, за счёт комплексного, одновременного воздействия ПЭ на антигенные белки и вирусную мембрану, приводящая к инактивации вируса.
Цель исследования
Разработка теоретических и научно-практических основ химиотерапии оболочечных вирусов для создания и применения ПЭ, направленных на лечение высококонтагиозных вирусных инфекций на примере вирусов гриппа и кори.
Задачи исследования
Изучение полиэлектролитов, обладающих наиболее выраженным вирусингибирующим действием и выбор оптимальных нетоксических концентраций исследуемых полиэлектролитов.
Использование методов кругового дихроизма и белковой флуоресценции для оценки структурно-функциональной целостности поверхностных вирусных белков.
Разработка методики для оценки кинетических параметров нейраминидазной активности после взаимодействия с ПЭ.
Количественный анализ противовирусной активности ПЭ по отношению к вирусам гриппа и кори.
Выявление возможных механизмов вирусингибирующего действия выбранных ПЭ на различные штаммы вирусов гриппа и кори.
Научная новизна
Впервые изучено влияние ПЭ полистиролсульфоната (ПСС) с различными степенями полимеризации и полиаллиламина (ПАА) с молекулярными массами 6 и 8 кДа на инфекционность различных штаммов вирусов гриппа и кори. Показано выраженное вирусингибирующее действие ПСС-8 и ПАА (6 кДа) в отношении вирусов гриппа и кори, характеризующееся достоверным снижением инфекционного титра вирусов. Определён диапазон нетоксических концентраций для ПСС-8 - 1-40 мМ, и ПАА (6 кДа) - 1-40 мкМ, с 1С5о = 3,8 ± 0,19 мМ и 1,8 ± 0,09 мкМ, соответственно. Впервые для оценки воздействия ПЭ на структурно-функциональные состояния антигенных вирусных белков были использованы методы кругового дихроизма и белковой флуоресценции. Для изучения изменения физико-химических параметров вирусной мембраны после взаимодействия с используемыми в работе ПЭ впервые в качестве экспериментальных моделей были использованы плоские бислойные липидные мембраны (БЛМ). Определены константы скорости инактивации нейраминидазы ПСС-8 и ПАА. Определен тип ингибирования нейраминидазы указанными ПЭ. Выявлены возможные механизмы вирусингибирующего действия ПЭ на поверхностные вирусные белки и фосфолипидную мембрану вирионов.
Практическая значимость работы
Использованные в работе методические приемы могут быть использованы исследователями для изучения структурно-функциональных изменений вирусных белков и оболочки вирусов.
Полученные автором данные позволяют научно обосновать перспективу создания новых лекарственных средств на основе исследованных в работе полиэлектролитов для борьбы с высококонтагиозными вирусными инфекциями.
Апробация материалов диссертации и
публикации
Материалы диссертации доложены на Международной конференции
«Развитие научных исследований и надзор за инфекционными
заболеваниями» (Санкт-Петербург, 2010), научно - практической
конференции «Вакцинология 2010. Совершенствование
иммунобиологических средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней» (Москва, 2010), научной конференции молодых учёных НИИВС им. И.И.Мечникова РАМН (Москва, 2011).
Апробация диссертации состоялась 14 июня 2011 г. на научной конференции отдела вирусологии НИИВС им. И.И.Мечникова РАМН.
Основные положения диссертации изложены в 7 печатных работах, в том числе в 3 журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации
