Розділи:
Лекція
Иммунный ответ на HSV-инфекцию и причины персистенции вируса
сторінки: 26-28
.jpg)
Вирусы простого герпеса (HSV-1/2), принадлежащие к подсемейству α-герпесвирусов, являются важными патогенами человека, которые инфицируют большинство человеческой популяции во всем мире в раннем возрасте, вызывая широкий спектр клинических манифестаций, включая поражения пищеварительного тракта, гениталий [1]. Установлено, что не менее 80% людей инфицированы по крайней мере одним штаммом вируса [2]. От 20 до 40% людей регулярно обращаются за медицинской помощью по поводу герпетических оролабиальных поражений, хотя реальное их количество намного больше [2]. В последние годы во многих странах наблюдается заметный рост генитального герпеса, вызванного HSV-1 [3]. Хотя ранее господствовало мнение, что ведущей причиной генитального герпеса является HSV-2, сейчас тенденция меняется, и у вновь инфицированных обнаруживают, как правило, HSV-1 [4].
HSV ассоциированы также с неврологическими поражениями, например энцефалитами [2, 5]. 10-20% всех случаев этого заболевания в США связаны с HSV-1 [6]. HSV-индуцированные энцефалиты (HSЕ) характеризуются серьезными поражениями височной и фронтальной лобной структур, включая лимбический мезокортекс и гиппокамп. Процесс сопровождается высокой (до 70%) летальностью. Интенсивная противовирусная терапия снижает летальность до 20%, однако хроническое повреждение нервной ткани прогрессирует до 6 мес. Большинство всех случаев HSЕ развивается в результате реактивации латентного вируса, что объясняет высокую летальность и отдаленные осложнения, несмотря на противовирусное лечение [7].
| Хотя HSЕ часто приводит к некрозу нервных клеток вследствие репликации вируса и сопутствующего воспалительного процесса, прямая корреляция между размножением вируса в нервной ткани и степенью гистологических изменений и неврологической симптоматики отсутствует [8]. Более того, у части пациентов в начале инфекции активная репродукция вирусной ДНК не наблюдается, что свидетельствует об участии не только вирусных, но и клеточных факторов в патогенезе заболевания (см. ниже). |
Эпидемиологические данные указывают на возможную связь герпесвирусов с болезнью Альцгеймера [9].
Главной особенностью вирусов HSV-1/2 является их способность к пожизненной персистенции в чувствительных нейронах. HSV первоначально инфицирует клетки эпителия, что приводит к литической инфекции, разрушению инфицированных клеток и инвазии окончаний периферических нервов. Посредством ретроградного аксонного транспорта вирус инфицирует чувствительные нейроны региональных ганглиев. Выжившие нейроны могут содержать вирус в латентной форме неопределенно долго. При этом вирусная ДНК формирует эписому (кольцевую, ковалентно замкнутую молекулу), в то время как транскрипция большей части генома остается репрессированной [10]. Реактивация из состояния латентности может происходить в результате физического или эмоционального стресса, рекуррентных заболеваний [5]. Во время реактивации вирус распространяется от инфицированного хозяина, у которого зачастую отсутствуют какие-либо клинические симптомы, к другим восприимчивым индивидуумам [5].
Несмотря на активный иммунный ответ во время острой инфекции, который, впрочем, не приводит к развитию протективного иммунитета, в чувствительных нейронах периферических ганглиев, таких как тройничный или крестцовые, устанавливается пожизненная латентная HSV-инфекция [5]. При этом латентно инфицированными могут быть от 40 до 60% сенсорных нейронов [11]. Эффективность иммунного ответа при первичной инфекции определяет количество нейронов, содержащих латентный вирус, и количество копий вирусного генома в каждом латентно инфицированном нейроне. Оба этих фактора представляются важными в определении вероятности реактивации [11]. Ниже рассматриваются основные механизмы иммунного ответа хозяина на вирусную инфекцию и анализируются причины его неэффективности.
Жизненный цикл вируса можно разделить на три основных этапа:
• установление латентности;
• поддержание латентности;
• реактивация.
Установление латентности начинается с проникновения вируса в чувствительные нейроны с последующей интенсивной экспрессией вирусных генов и репликацией ДНК (острая фаза инфекции). Затем экспрессия большинства вирусных генов прекращается при сохранении выраженной экспрессии латентно ассоциированной области (LAT). Латентная персистенция вируса может поддерживаться на протяжении всей жизни хозяина, при этом инфекционный вирус не обнаруживается стандартными методами. Экспрессии вирусных генов, необходимых для продуктивной инфекции, не происходит. LAT – единственный транскрипт, который устойчиво экспрессирует во время этой фазы инфекции. Реактивация латентной инфекции инициируется внешним стимулом (стресс или иммуносупрессия), что сопровождается экспрессией вирусных генов. Это приводит к продуктивной инфекции, то есть продукции инфекционных вирусных частиц. Остается неясным, выживают ли нейроны, в которых наблюдается реактивация герпесвирусной инфекции, или они погибают.
Как у иммунологически компетентных, так и наивных индивидуумов инфицирование диким типом HSV-1 индуцирует первичные врожденные противовирусные механизмы, за которыми следуют адаптивные иммунные ответы. Основные различия в таких ответах между иммунными и неиммунными индивидуумами заключаются в скорости развития и интенсивности приобретенного ответа. Врожденный иммунитет имеет две основных функции: во-первых, он разрушает патогенные микроорганизмы, а во-вторых – определяет тип адаптивного ответа и инициирует его.
Врожденные иммунные ответы на HSV-1 включают:
• активацию каскада комплемента [13];
• активацию макрофагов, рекрутирование, активацию и созревание NK-клеток, CD4+CD11c–-предшественников дендритных клеток (ДК) 2 типа и γδ-экстратимусных Т-клеток [14];
• синтез и секрецию различных цитокинов и хемокинов, которые аранжируют указанные активности [15].
Целью врожденных ответов является ограничение первичной инфекции, прекращение дальнейшего размножения вируса и инициация созревания ДК или ДК-подобных клеток, которые затем активируют антигенспецифические Т-клетки, а также созревание В-клеток, способных продуцировать высокоаффинные и высокоавидные IgG [16].
Подобно многим другим вирусам, HSV-1 использует несколько механизмов для ускользания от врожденных иммунных ответов:
• связывание и инактивацию молекул комплемента (С3b, С5 и пропердин) гликопротеином С, находящимся на вирусной оболочке [17];
• связывание и инактивацию IgG гликопротеинами Е и I, присутствующими на вирусной мембране [18];
• уклонение от презентации вирусных антигенов в контексте МНС при помощи экспрессии вирусного белка IСР47, который блокирует транспорт пептидов через эндоплазматический ретикулум ТАР-переносчиком [19];
• подавление созревания ДК [20];
• ингибирование индукции и активности интерферонов (ИФН) 1 типа [21].
Детали этих механизмов приведены в ряде обзоров [22, 23].
Ответ хозяина на HSV-1-инфекцию нервной системы в значительной степени зависит от количества продуктивно инфицированных клеток. Вне циркуляции роль комплемента в противовирусной защите ограничена, вследствие чего организм использует другие гуморальные и клеточные ответы. Первые включают цитокины и хемокины, вторые – макрофаги, γδ-Т-клетки, CD4+CD11c–-предшественники ДК 2 типа и NK-клетки. Среди цитокинов наиболее мощным противовирусным действием обладают ИФН, которые обеспечивают состояние относительной непермиссивности для продуктивной HSV-инфекции. В свою очередь, HSV также обладает по крайней мере тремя механизмами, противодействующими эффекту ИФН-1:
• HSV блокирует накопление в ядрах клеток регуляторного фактора-3, который необходим для активации транскрипции генов ИФН-1;
• HSV блокирует сигнальные пути ИФН, подавляя фосфорилирование киназ STAT-1 и Janus [24];
• HSV способствует дефосфорилированию ядерного фактора трансляции eIF-2α [25], что противоположно влиянию dsРНК и ИФН на dsРНК-зависимую киназу РКR [21].
Роль ИФН-γ в ограничении HSV-инфекции не столь очевидна; существуют различные точки зрения на этот счет [21]. Этот цитокин продуцируется макрофагами и периферическими γδ-ТСR+-Т-клетками в ответ на вирусную инфекцию. ИФН-γ может прямо ингибировать вирусную репликацию, а также стимулировать продукцию iNOS (inductible Nitric Oxide Synthase; индуцибельная синтаза оксида азота), который генерирует оксид азота – мощный ингибитор размножения HSV [26]. Цитокины IL-15 и -18 также могут модулировать врожденный и адаптивный иммунные ответы на HSV. IL-15 синтезируется активированными периферическими мононуклеарами и индуцирует противовирусный ответ NK-клеток [27]. IL-18 продуцируется активированными макрофагами и стимулирует синтез ИФН-γ Т-хелперами и NK-клетками [28]. Важным начальным медиатором воспалительного процесса является продуцируемый макрофагами TNF-α. Подавление его экспрессии ведет к эффективной репликации вируса и его распространению [29]. Хемокин RANTES/CCL5, продуцируемый активированными макрофагами в ответ на HSV-инфекцию, привлекает моноциты и NK-клетки к месту инфекции и обеспечивает связь с адаптивными иммунными ответами [30].
Еще одной линией неспецифической защиты организма от HSV-инфекции является активация TLR (Toll-like рецепторов). Передача сигнала посредством TLR приводит к экспрессии и высвобождению макрофагами и ДК ряда цитокинов, включая IL-6, -8, -12, что также подавляет диссеминацию вируса.
Известно, что ДК выполняет выдающуюся роль в оркестровке иммунных ответов на инфекцию. В ответ на HSV-инфекцию начинается пролиферация ДК. Ростовым фактором, вызывающим пролиферацию и дифференцировку ранних гемопоэтических предшественников, находящихся в фетальной печени и костном мозге или селезенке иммунологически зрелого организма, является лиганд FMS-подобной тирозинкиназы 3 (Flt3L). До 44% обработанных Flt3L спленоцитов начинают экспрессировать CD11c+, а общее количество ДК при этом возрастает в 100 раз [31]. У мышей CD11c+-ДК состоят из клеток двух фенотипов: CD11c+CD8α+ и CD11c+CD8α– [32]. Этим клеткам для пролиферации требуются различные наборы цитокинов, и они отличаются по способности индуцировать Тh1- или Th2- ответы [33]. Показано, что CD8α–-ДК захватывают и представляют антигены более эффективно, чем CD8α+-клетки [34], что приводит к индукции более интенсивного Тh1-ответа в тройничном ганглии, обеспечивающего элиминацию вируса и снижение персистенции. Напротив, CD11c+CD8α+-ДК индуцируют слабый иммунный ответ, пониженную способность к удалению вируса и, соответственно, способствуют формированию латентной инфекции [35]. Показано также, что пониженная экспрессия LАТ в тройничном ганглии и, соответственно, уменьшенная способность вируса к персистенции ассоциированы с деплецией ДК и снижением уровня ИФН-γ [35]. По-видимому, CD11c+CD8α–-ДК стимулируют различные иммунные факторы, обеспечивающие эффективную элиминацию вируса из организма, в то время как CD11c+CD8α+ супрессируют или интерферируют с противовирусными механизмами, усиливая латентность.
| В общем, персистентная или латентная инфекции характеризуются различной степенью функциональной незрелости вирус-специфических Т-клеточных ответов, и этот дефект является главным фактором, препятствующим иммунной системе хозяина элиминировать патоген. |
Находящийся в нейронах в латентном состоянии вирус не определяется иммунной системой, потому что:
• латентно инфицированные нейроны не синтезируют вирусные белки;
• нейроны не экспрессируют МНС-молекулы, необходимые для распознавания Т-клеточными рецепторами антигенных пептидов.
Установлено, что в мышиной модельной системе in vivo спонтанная реактивация HSV-1 из латентного состояния невозможна [36]. Однако вирус может спонтанно реактивировать в мышиных ганглиях in vitro, реактивация может быть также индуцирована in vivo [36]. Таким образом, факторы, которые удерживают вирусный геном в латентном состоянии, могут быть при определенных условиях подавлены in vivo. В культуре in vitro эти факторы отсутствуют. Они могут иметь внутриклеточное и внеклеточное происхождение. К последним относятся различные иммунные механизмы, среди которых следует прежде всего отметить CD8+ цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ). Именно эти клетки осуществляют основную функцию надзора, контролируя реактивацию HSV-1 из состояния латентности в чувствительных нейронах и/или ограничивая транспорт зрелых вирусных частиц из чувствительных ганглиев к периферическим тканям, которые они иннервируют. Истощение пула CD8+-Т-клеток является, возможно, главным фактором, ведущим к персистенции вирусной инфекции [37]. Свою функцию эти клетки осуществляют, в том числе, посредством усиления апоптоза и продукции ИФН-γ [37]. При этом повышается экспрессия генов GzmA, GzmB, принимающих участие в гранзимзависимой клеточной смерти, и уровень ИФН-γ. Парадоксальным образом чрезмерная экспрессия этих и других генов приводит к быстрой гибели CD8+-Т-клеток и повышению латентности [35]. Напротив, низкий уровень этих транскриптов является важным защитным механизмом, способствующим выживанию Т-клеток и сохранению их способности эффективно удалять вирус и снижать возможность его персистенции.
Еще недавно считалось, что в латентно инфицированных нейронах вирусные белки не синтезируются. Затем было показано, что в латентно инфицированных ганглиях присутствуют, хотя и в низкой концентрации, транскрипты HSV-1 генов IСР4 и тимидинкиназы [38]. Обработка латентно инфицированных клеток моноклональными антителами анти-CD8α через 24 ч приводит к активации вирусных генов и началу репликативного цикла [39]. Таким образом, CD8+-Т-клетки могут прямо или косвенно регулировать экспрессию вирусных генов. Постулируется, что низкий уровень (или временная продукция) предранних (IЕ) вирусных белков латентно инфицированными нейронами обеспечивает необходимый сигнал для поддержания CD8+-Т-клеток в активированном состоянии, которое необходимо для предотвращения реализации жизненного цикла вируса [39]. Предполагается, что в начале процесса HSV-1-реактивации латентно инфицированные нейроны начинают продуцировать предранние и ранние вирусные белки, а также МНС 1 класса. Сочетанная экспрессия HSV-1 и МНС-белков активирует HSV-1 специфические CD8+-Т-клетки. Низкая плотность эпитопов на поверхности нейронов благоприятствует продукции ЦТЛ противовирусных цитокинов без лизиса клетки, прерывая тем самым процесс HSV-реактивации [39]. Описываемый механизм контроля латентности не является, по-видимому, единственным. Так, установлено, что фактор роста нервных клеток (NGF) может предотвращать реактивацию HSV-1 в чувствительных нейронах [31]. Уточнение механизма, посредством которого CD8+-Т-клетки блокируют HSV-1-реактивацию в латентно инфицированных чувствительных нейронах, может открыть новые терапевтические возможности для предотвращения рецидивирования герпеса.
| Блокирование реактивации, в отличие от лечения, способно заметно уменьшить клинические проявления заболевания и осложнения, связанные с HSV-1-инфекцией. |
Список литературы находится в редакции
