Введение к работе
Актуальность темы. Грипп – это тяжелая вирусная инфекция, которая поражает людей вне зависимости от возраста и национальности и остается серьезной проблемой здравоохранения во всем мире. Заболевания гриппом сопровождаются высокой смертностью, особенно у маленьких детей и пожилых людей (Thompson et al., 2003). Эпидемии гриппа происходят каждый год и охватывают до 15% населения Земли. Пандемии возникают каждые 10–40 лет. В 2009 году мир оказался на пороге первой пандемии 21–го века, вызванной вирусами, подобными А/Калифорния/7/2009 (H1N1)pdm.
Сегодня, наряду с уже повсеместно циркулирующим калифорнийским штаммом А (H1N1), потенциальную угрозу пандемии несут высоко патогенные вирусы гриппа птиц, которые уже преодолели видовой барьер, передаваясь от птиц к человеку (, 2002). В дальнейшем могут произойти новые генетические изменения, которые позволят птичьим вирусам передаваться уже непосредственно от человека к человеку.
Три основных свойства вируса гриппа определяют его пандемические потенции: новизна штамма для иммунной системы, вирулентность и способность передаваться от человека к человеку, то есть трансмиссивность. Именно степень трансмиссивности циркулирующих штаммов определяет тяжесть вызываемых ими пандемий или эпидемий (Lowen et al., 2009). Несмотря на бесспорно ключевую роль трансмиссивности вируса гриппа в распространении эпидемических и пандемических штаммов, природа и механизмы их контагиозности продолжают обсуждаться. Поэтому существует насущная необходимость глубокого понимания проблемы трансмиссивности вируса гриппа. Раскрытие механизмов, лежащих в ее основе, позволит более эффективно контролировать грипп и изыскивать новые пути и методы его профилактики.
На сегодняшний день наиболее эффективным методом защиты от гриппа является вакцинопрофилактика. В последние годы живая гриппозная холодоадаптированная (ХА) реассортантная вакцина (ЖГВ) как средство защиты от гриппа заняла лидирующее положение в мире среди других профилактических противогриппозных препаратов. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), использование живых противогриппозных вакцин является эффективным путем защиты восприимчивой популяции не только от сезонно возникающих эпидемий, но и глобальных пандемий гриппа.
Начиная с 1977 года регулярно публиковались результаты клинических исследований по выделению вакцинных штаммов ЖГВ, в которых (Rudenko et al., 1991; Murphy, 1993; Talbot, 2005; Nichol, 2006; Block, 2008; Mallory et al, 2011), за единственным исключением (Vesikari et al, 2006, 2008), не была зарегистрирована их передача при тесном контакте привитых и не привитых лиц. Только в работах Vesikari с соавт. (2006, 2008) описан единичный случай выделения вакцинного штамма американской вакцины FluMist от ребенка, получившего препарат плацебо. Однако, в связи с изменением антигенной структуры циркулирующих вирусов, появлением новых эпидемических и пандемических вирусов, а также с опасностью циркуляции в человеческой популяции вирусов гриппа птиц и животных (в частности, свиней), требуется проведение новых, углубленных исследований трансмиссивности вакцинных штаммов.
Сегментированная природа генома, и, соответственно, способность к реассортации вируса гриппа является одной из основных причин возникновения пандемических вирусов и играет ключевую роль в адаптации к новому хозяину (Taubenberger, 2009). Известен ряд работ, касающихся изучения последствий для организма чувствительного хозяина реассортации двух «диких» вирусов. В частности, в экспериментах на мышах показано, что скрещивание низко патогенного вируса гриппа птиц А(H5N1) и вируса гриппа человеческого происхождения А(H3N2) может привести к формированию реассортантов с повышенной вирулентностью (Li et al., 2010; Chen et al., 2008). Обнаружение в дикой природе межвидовых реассортантных вирусов гриппа, несущих гены вирусов человеческого и иного происхождения (Cong, 2010), свидетельствует о возможности наступления событий такого рода. Высокая эффективность скрещивания после одномоментного заражения хорьков смесью вируса гриппа птиц А(H5N1) и человека А(H3N2) с преобладанием реассортантов, несущих поверхностные антигены птичьего происхождения, делает реальной опасность такого рода встречи (Jackson, 2009).
Периодически в научной литературе и средствах массовой информации поднимается вопрос о возможности распространения среди населения штаммов живой гриппозной вакцины с их последующей реассортацией с циркулирующими вирусами. По мнению авторов таких статей, вакцинный штамм может обменяться генами с сезонным вирусом, что в свою очередь может привести к формированию реассортантного вируса с новыми, неизученными свойствами и повышенной вирулентностью. Однако, в научной литературе имеется только одна работа, посвященная экспериментальному изучению реассортации «дикого» и ХА вакцинного штаммов (Parks, 2007). В ней было продемонстрировано, что скрещивание «дикого» вируса А/Сидней/5/97 (H3N2) с ХА вакцинным штаммом, подготовленным на его же основе, привело к созданию реассортантов, среди которых доминировали аттенуированные температурочувствительные варианты; ни один реассортант не приобрел вирулентность, превышающую таковую «дикого» родителя.
Таким образом, к моменту начала нашей работы систематических исследований подобного рода в мире не проводилось.
Все вышесказанное определяет важность изучения феномена трансмиссивности вируса гриппа, а доказательство необоснованности приведенных выше опасений позволит подтвердить безопасность применения ЖГВ не только в эпидемический, но и в пандемический по гриппу периоды.
Основной целью настоящей работы явилось изучение трансмиссивности и особенностей реассортации in vivo вирусов гриппа, обладающих разным уровнем вирулентности для экспериментальных животных.
Для решения поставленной цели в задачи исследования входило:
1. Отработка модели трансмиссивности вируса гриппа в экспериментах на морских свинках.
2. Изучение трансмиссивности пандемических, потенциально пандемических и сезонных штаммов вируса гриппа в экспериментах in vivo и сравнительная оценка степени их контагиозности для лабораторных животных.
3. Оценка возможности передачи холодоадаптированных вирусов (доноров аттенуации) и вакцинных штаммов ЖГВ от зараженных контактным животным.
4. Изучение особенностей реассортации сезонных и пандемически опасных вирусов гриппа с ХА штаммами в экспериментах in vivo.
Научная новизна исследования.
Впервые в России в экспериментах in vivo проведено систематическое изучение способности к трансмиссивности широкого спектра вирусов гриппа.
Показано, что разные штаммы вируса гриппа обладают способностью к передаче на расстоянии различной степени выраженности (от высокой до полного ее отсутствия). Наиболее трансмиссивными оказались вирус NIBRG–23 (H5N1), унаследовавший НА и NA от вируса гриппа птиц A/turkey/Turkey/1/2005, и выделенный от человека вирус гриппа свиней A/Индиана/10/2011 (H3N2)v. Вызвавший пандемию 2009 года вирус А/Калифорния/07/2009 (H1N1)pdm проявлял меньшую контагиозность.
В экспериментах на лабораторных животных впервые продемонстрировано полное отсутствие трансмиссивности ХА штаммов вируса гриппа (доноров аттенуации и вакцинных штаммов ЖГВ).
Установлено, что смешанная инфекция in vivo «диких» и ХА вирусов не приводит к формированию реассортантов, превышающих по своей вирулентности «дикие» родительские вирусы.
Теоретическая и практическая значимость работы.
В результате моделирования смешанной инфекции in vivo обоснована несостоятельность опасений о возможности формирования при массовой вакцинации населения живой гриппозной вакциной реассортантных вирусов, обладающих повышенным уровнем патогенности.
Показано, что реассортация in vivo происходит менее эффективно, если один из участников скрещивания является ХА вирусом.
Установлен факт интерференции ХА вирусов с вирусами «дикого» типа, что открывает новые перспективы применения живой гриппозной аттенуированной вакцины в пандемической ситуации.
Подтверждена безопасность массового применения не только сезонной, но и пандемической живой гриппозной вакцины.
Положения, выносимые на защиту.
«Дикие» вирусы гриппа обладают разной степенью трансмиссивности для экспериментальных животных (морских свинок).
Холодоадаптированные штаммы вируса гриппа активно реплицируются в ВДП экспериментальных животных, но не способны к передаче от вакцинированных контактным особям.
Теоретически возможная реассортация высоко вирулентных вирусов с ХА штаммами живой гриппозной вакцины не приведет к формированию реассортантов, обладающих непредсказуемо высоким уровнем вирулентности и трансмиссивности и потенциально способных вызвать новую эпидемию или даже пандемию, что подтверждает высокую безопасность применения ЖГВ.
Личный вклад автора в проведенные исследования заключается в его непосредственном участии в выполнении всех разделов данной работы.
Внедрение результатов исследования. Подготовленные автором два вакцинных штамма ЖГВ на эпидемический сезон 2012–2013 гг. депонированы в Государственную коллекцию вирусов Российской Федерации на базе ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздрава России под номерами 2723, 2724 и переданы в производственные институты. Разработанное компьютерное обеспечение «Калькулятор фенотипов» внедрено в практику работы лаборатории вакцинных штаммов отдела вирусологии им. А.А.Смородинцева (ФГБУ «НИИЭМ» СЗО РАМН, Санкт–Петербург) и используется для обработки массива данных, оценки фенотипических свойств полученных реассортантных вирусов.
Апробация диссертации осуществлялась на протяжении всего периода работы. Основные положения диссертации были доложены на 19 международных и российских научных конференциях: на Международной научно–практической конференции, посвященной Всемирному дню здоровья (Киев, Украина, 7–8 апреля 2010 г.); на 14–й Международной Пущинской школе–конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 19–23 апреля 2010 г.); на 17–м Международном конгрессе медицинских наук (ISCOMS) (Гронинген, Нидерланды, 8–11 июня 2010 г.); на VII Международном конгрессе по контролю за гриппом (Гонконг, Китай, 3–7 сентября 2010 г.); на Международном научно–практическом конгрессе студентов и молодых ученых «Актуальные проблемы современной медицины» (Киев, Украина, 3–4 ноября 2010 г.); на Всероссийской конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (21–22 декабря 2010 г.); на Х–й Всероссийской молодежной конференции Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике» (Сыктывкар, республика Коми, 19–21 апреля 2011 г.); на 15–й Международной Пущинской школе–конференции молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 19–23 апреля 2011 г.); на Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Молодежь – медицине будущего», посвященной 135–летию со дня рождения Н.Д.Стражеско (Одесса, Украина, 28–29 апреля 2011 г.); на Четвертой конференции Европейской научной рабочей группы по гриппу (ESWI) (Мальта, 11–14 сентября 2011 г.); на Всероссийской научно–практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы эпидемиологии на современном этапе», посвященной 80–летию кафедры эпидемиологии и доказательной медицины ГОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М.Сеченова Минздравсоцразвития России (Москва, 13–14 октября 2011 г.); на Всероссийской молодежной конференции–школе «Нейробиология интегративных функций мозга» посвященной 120–летию создания физиологического отдела им. И.П.Павлова НИИЭМ СЗО РАМН (Санкт–Петербург, 21–25 ноября 2011 г.); на Международном конгрессе «Человеческий фактор риска» Союза управления рисками в профилактической медицине (URMPM) (Лондон, Великобритания, 8–9 сентября 2012 г.); на Второй Российско–Германской неделе молодого ученого «Общество и здоровье» (Екатеринбург, 16–21 сентября 2012 г.); на Научной конференции «Грипп: вирусология, эпидемиология, профилактика, лечение», посвященной 45–летию ФГБУ «НИИ гриппа» Минсоцздравразвития России (Санкт–Петербург, 24–25 октября 2012 г.); на II–й Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт–Петербург, 12–14 ноября 2012 г.); на XVI Всероссийской медико-биологической научной конференции молодых ученых с международным участием «Фундаментальная наука и клиническая медицина человек и его здоровье» (Россия, Санкт-Петербург, 20 апреля 2013 г.); на Международной конференции «Молекулярная эпидемиология актуальных инфекций» (Россия, Санкт-Петербург, 5–7 июня 2013 г.); на VIII Международном конгрессе по контролю за гриппом (ЮАР, Кейптаун, 5–10 сентября 2013), а также регулярно заслушивались на заседаниях отдела вирусологии им. А.А.Смородинцева ФГБУ «НИИЭМ» СЗО РАМН (2010–2012 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 5 в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 93 страницах текста, включая 27 таблиц и 7 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 108 источников, из них 5 отечественных и 103 иностранных.
![Чувствительность эпидемических штаммов вирусов гриппа А и В к химиопрепаратам [Электронный ресурс]](/i/i/4453/177401.png "Чувствительность эпидемических штаммов вирусов гриппа А и В к химиопрепаратам [Электронный ресурс] Шевченко Елена Сергеевна")
