The possibility of the use of interferon-gamma in Influenza infection

Full Text

Феномен вирусной интерференции длительное время пытались объяснить врачи различных специальностей. Вместе с тем только сотрудники Национального института медицинских исследований в Лондоне (National Institute for Medical Research) Алик Айзекс и Жан Линденманн [1] в 1957 г. сделали гениальное открытие: при введении инактивированного вируса гриппа в оболочку эмбриона цыпленка формировалось неизвестное вещество, которое пре- пятствовало заражению вирусом гриппа ранее не инфицированного эмбриона. Данное вещество получило название интерферон (ИФН), так как в лаборатории уже давно необыкновенные флюиды именовались ИФН. Было установлено, что ИФН - это белковые молекулы, которые могут вырабатываться практически всеми клетками организма в любой момент в ответ на внедрение чужеродной информации вне зависимости от ее природы (вирусы, бактерии, грибы, онкогены). В генетическом аппарате человека закодирован «рецепт» их синтеза (ген ИФН). ИФН - это один из цитокинов сигнальных молекул, играющих важную роль в работе иммунной системы. Главный биологический смысл ИФН - участие в процессах распознавания и удаления чужеродной информации. Уникальность свойств интерферона состоит в сочетании антивирусной, иммуномодулирующей и антипролиферативной активности. Исходя из этого, было сформулировано понятие системы ИФН. В организме человека вырабатывается около 20 видов ИФН. В начале ИФН классифицировали по клеткам-продуцентам: лейкоцитарный ИФН-а (ИНФ-а), фибробластный ИФН-Р (ИНФ-Р) и иммунный ИФН-у (ИНФ-у). На сегодняшний день ин- терфероны подразделяют на основании иммуноген- ных свойств и отличий в генных последовательностях, которые кодируют разные популяции молекул ИФН. В зависимости от этих признаков, а также от физико-химических характеристик, механизма действия и на основании ряда других факторов ИФН подразделяют на 2 типа: I и II. ИФН I типа - а, Р, ю, О - продуцируются и секретируются большинством клеток организма в ответ на действие вирусов и некоторых других агентов. К ИФН II типа относится ИНФ-у, который продуцируется клетками иммунной системы в ответ на действие чужеродных агентов. ИНФ-у занимает особое положение в семействе ИФН не только в связи с тем что имеет собственный рецептор на поверхности клеток, но и по совокупности функциональных особенностей, сближающих его с некоторыми интерлейкинами (ИЛ). Впервые ИНФ-у в виде рекомбинантного белка был получен в 1984-1985 гг. В 90-х годах установлена его третичная структура, выявлены специфический клеточный рецептор и система передачи сигнала с рецептора в ядро клетки [2]. И у человека, и у всех животных ИНФ-у кодируется единственным геном и представляет собой белок, характеризующийся высокой видовой специфичностью. Хотя ИНФ-у был открыт по способности оказывать противовирусный эффект, в дальнейшем выяснилось, что он, как и другие, представляет собой плейотропный лимфокин, обладающий множественным действием, которое он оказывает главным образом на рост и дифференцировку разных типов клеток, связанных с природным иммунитетом. ИНФ-у индуцирует дифференцировку миелоидных клеток, в результате чего они приобретают функциональные свойства более зрелых моноцитов, стимулирует экспрессию антигенов главного комплекса гистосовместимости (ГКГС) класса II и ГКГС класса I, является мощным активатором макрофагов, которые уничтожают проникшие в клетку антигенные молекулы. Имея все три типичные для ИФН функции, этот вид ИФН реализует их преимущественно через иммунный механизм. Отсюда его бытовое название “иммунный интерферон”. ИНФ-у продуцируется как T-лимфоцитами (T-хелперами 1-го типа и цитолитическими T-лимфоцитами), так и естественными киллерами, B-лимфоцитами, NKT-клетками, а также антигенпрезенти- рующими клетками (АПК): моноцитами, макрофагами и дендритными клетками [3]. Секреция ИНФ-у клетками, участвующими в реализации врожденных иммунных реакций, играет важную роль на ранних этапах защиты организма от инфекции. На этапе развития адаптивного иммунного ответа главными источниками ИНФ-у в больших количествах являются уже T-лимфоциты [4]. В регуляции продукции ИНФ-у принимают участие такие цитокины, как ИЛ-12 и ИЛ-18. Стимуляция макрофагов, естественных киллеров и T-лимфоцитов этими цитокинами сопровождается повышением продукции ИНФ-у [5]. Антагонистами ИФН-у являются ИЛ-4 и ИЛ-10. Кроме того, негативная регуляция продукции и секреции ИФН-у осуществляется также под действием фактора некроза опухоли альфа (ФНОа) и глюкокортикостероидов [6]. При секреции ИФН-у влияет как на саму секре- тирующую его клетку, так и на расположенные рядом клетки через соответствующие рецепторы [7]. ИФН-у в активном состоянии является гомодимером, т. е. состоит из двух идентичных субъединиц. Специфичные к ИФН-у рецепторы локализуются на поверхности большинства клеток организма, но экспрессия этих рецепторов варьирует в различных клетках. Так, рецепторы с высокой степенью сродства локализованы на Т- и В-лимфоцитах, NK- клетках, моноцитах, макрофагах, фибробластах, нейтрофилах, эндотелиальных клетках и клетках гладкой мускулатуры. Рецептор ИФН-у также организован из двух субъединиц, поэтому образование комплекса включает в себя димеризацию рецептора, индуцированную молекулой ИФН-у [8]. Активированный рецептор ИФН-у сразу взаимодействует с транскрипционным регулятором STAT-1 и двумя типами протеинкиназ, которые являются основными в трансформации внешнего сигнала во внутриклеточный. Протеинкиназы фосфорилируют фактор STAT-1, что также приводит к его димеризации, и в такой форме он способен транспортироваться в клеточное ядро и связываться с регуляторными последовательностями генов, вовлеченных в клеточный ответ на данный стимул. Результатом активации этих генов является формирование клеточной защиты, например от вирусной инфекции, включение синтеза интерлейкинов, и в частности ИЛ-12, как важного «партнера» ИФН-у в противостоянии бактериальным и вирусным инфекциям [7]. Кроме того, известно, что ИФН-у обладает собственным сигналом ядерной локализации, поэтому в тех случаях, когда существует подавление функций сигнальных молекул, таких как STAT-1, вирусами, он способен транспортировать транскрипционные факторы в клеточное ядро. В настоящее время достоверно известен полный геномный ответ на ИФН-у. Этот ответ не ограничен известными факторами противовирусной защиты, такими как дцРНК-зависимая протеинкиназа (PKR), 2’-5‘-олигоаденилатсинтетаза и РНКаза L. Перечень генов включает также HLA I и II классов, регуляторные белки ISG, семейство протеинкиназ, ГТФазы, факторы инициации синтеза белка, цитохром С, дцРНК-зависимую аденозиндезаминазу, молекулы адгезии, факторы сплайсинга и ряд других белков, функции которых пока неизвестны. Наряду с ИЛ-2, ИЛ-12 и ФНОа ИНФ-у обладает выраженным иммуномодулирующим действием, является индуктором клеточного звена иммунитета и относится к основным провоспалительным ци- токинам. Роль ИНФ-у в регуляции факторов врожденного иммунного ответа является ключевой в реализации иммунной защиты нашего организма от острых вирусных инфекций, таких как грипп и другие ОРВИ. Первыми клетками иммунной системы, которые встречаются с вирусом, являются альвеолярные макрофаги и дендритные клетки. Детекция молекулярных сигналов опасности способствует изменению функционального состояния этих клеток, что чрезвычайно важно для формирования очага воспаления, привлечения в очаг воспаления других иммунокомпетентных клеток, активации микроби- цидной активности макрофагов и регуляции последующего развития высокоспецифических иммунных реакций. Известно, что главными источниками ИНФ-у являются активированные T-лимфоциты. Таким образом, ИНФ-у, продуцируемый в большом количестве на этапе развития высокоспецифического иммунного ответа, может оказывать повторное стимулирующие действие на клетки, участвующие в реализации неспецифической иммунной защиты нашего организма. Так, активация АПК ИНФ-у сопровождается повышением на поверхности этих клеток экспрессии адгезивных молекул (ICAM-1, VCAM-1) и хемокинов (IP-10,MCP-1, MIG, MIP- 1а/р, RANTES), что обеспечивает миграцию в очаг воспаления других иммунокомпетентных клеток. Кроме того, ИНФ-у повышает экспрессию на поверхности АПК молекул гистосовместимости I и II классов (MHC I-II), что необходимо для успешной передачи сигнала другим T- и B-лимфоцитам и для запуска адаптивного иммунного ответа. Если усиление экспрессии молекул MHC I и II классов происходит на инфицированной клетке, она становится более доступной мишенью для последующего разрушения. Под действием ИФН-у происходит созревание плазмацитоидных дендритных клеток с последующей продукцией ими большого количества ИФН I типа [4]. Одним из важнейших иммуномодулирующих эффектов ИНФ-у является активация бактерицидной активности макрофагов. Так, макрофаги под действием ИНФ-у приобретают способность к ускоренному пиноцитозу и фагоцитозу, а также к уничтожению чужеродных агентов. Эти механизмы реализуются за счет увеличения экспрессии макрофагами высокоафинных Fc-рецепторов (FcRI), рецепторов комплемента (CR3), а также за счет повышения секреции белков комплемента, продукции оксида азота и активных форм кислорода (ROS). Классически активированные макрофаги продуцируют в большом количестве преимущественно провоспалительные цитокины, такие как ИЛ-1, ФНОа, ИЛ-6. Активация микробицидной и цитотоксической активности макрофагов сопровождается образованием больших количеств ROS и оксида азота. Если роль кислородзависимых механизмов микробицидной активности макрофагов в патогенезе вирусных инфекций достаточно хорошо изучена, то роль оксида азота еще только предстоит установить. Однако известно, что эндогенный оксид азота может ограничивать репликацию вируса иммунодефицита человека и ряда других вирусов [9]. Кроме того, установлено, что индуцируемый под действием ИНФ-у оксид азота через инактивацию рибонуклеиновой редуктазы клеток может воздействовать на поздние стадии репликации вируса, такие как синтез белков и созревание вирионов [10]. Иммуномодулирующее действие ИНФ-у на факторы адаптивного иммунного ответа заключается в преимущественной активации клеточного звена иммунного ответа, переключении изотипа B-лимфоцитов на IgG2a и регуляции локальных лейкоцит-эндотелиальных взаимодействий. Так известно, что ИФН-у активирует дифференциров- ку Т-клеток в сторону Т-хелперов-1 (Th1) и ингибирует Т-хелперы-2 (Th2). Проапоптотический эффект ИНФ-у достигается преимущественно за счет регуляции продукции ИФН-регулирующего фактора-1 (IRF-1) [12]. Кроме того, ИФН-у усиливает противоопухолевую активность цитотоксических T-лимфоцитов и повышает неспецифическую активность естественных киллеров. Совместно с лимфо- токсином, образуемым как T-лимфоцитами хелпера- ми, так и цитолитическими T-лимфоцитами, ИФН-у подавляет рост опухолевых клеток. Воздействуя на ядро клетки-мишени, ИФН-у индуцирует на ее поверхности экспрессию рецепторов лимфотоксина. Еще одним очень важным биологическим свойством ИФН-у является наличие не только опосредованного, но и прямого неспецифического противовирусного действия. Известно, что некоторые вирусы гриппа способны к ингибированию как продукции, так и защитного действия ИФН I типа [9, 10]. В этой связи противовирусные эффекты ИНФ-у представляют большой интерес в плане лечения и профилактики острых респираторных вирусных заболеваний. Механизм противовирусного действия ИНФ-у заключается в индукции ключевых противовирусных белков, таких как PKR, 2’-5‘- олигоаденилатсинтетаза, ADAR, GBP1, GBP2. Про- теинкиназа разрушает фактор инициации синтеза белка с матричной РНК, что подавляет белковый синтез. Олигоаденилатсинтетаза в свою очередь активирует эндонуклеазу, которая участвует в процессах деструкции вирусных мРНК. Роль ИНФ-у в процессах ингибирования внедрения вируса в клетки и его “раздевания”, репликации вирусных РНК и ДНК, синтеза и сборки вирусных белков была исследована на различных моделях вирусных инфекций в системах in vitro и in vivo [11]. ИНФ-у широко применяют для лечения инфекционных, онкологических, аутоиммунных и аллергических заболеваний. К числу наиболее известных препаратов, содержащих его в качестве активного начала, относятся препараты c рекомбинантным ИНФ-у 1b: Immukin (Boehringer, Германия) и Actimmune (InterMune Pharm.,США), а также российский препарат «Ингарон» («Фармаклон», Россия). Опыт применения ИНФ-у при гриппозной инфекции В нашей стране препарат препарат ИФН-у «Ин- гарон» зарегистрирован для лечения как инфекционных, так и аутоиммунных, аллергических и онкологических заболеваний. Хорошо изучена эффективность ИФН-у в терапии различных вирусных инфекций, таких как хроническая дельта-инфекция [13], хронический гепатит В [14], хронический гепатит С [15, 16], ВИЧ-инфекция [17, 18]. В отношении гриппа и ОРВИ существует мнение, что более 90% заболеваний, вызванных вирусами и сопровождающихся поражением верхних дыхательных путей, могут быть предотвращены за счет интраназального применения препаратов ИФН а, в и у [19]. In vivo ИФН-у вызывает множество эффектов, необходимых для активации целого ряда факторов иммунной защиты человека и развития противовирусного иммунного ответа. Еще в 1995 г. T. Tomoda и соавт. [20] высказали мнение о важной роли ИФН-у в защите от гриппа и других ОРВИ. Они изучали влияние живой гриппозной интраназальной вакцины на факторы местного иммунитета и отметили важную профилактическую роль ИФН-у в регуляции местных защитных реакций. Протективная активность ИФН-у была продемонстрирована при экспериментальной гриппозной инфекции на модели животных [21]. По результатам испытаний, проведенных в ФГБУ “НИИ гриппа” Минздрава России, было показано, что ингарон проявляет выраженную противовирусную активность в отношении различных штаммов вируса гриппа. Так, с целью доклинической оценки противовирусной активности в ФГБУ “НИИ гриппа” Минздрава России было проведено тестирование ряда препаратов in vitro на модели гриппозной инфекции, вызванной вирусом гриппа свиного происхождения подтипа H1N1. В исследовании использовались культуры клеток MDCK, рекомендованных референс-центрами ВОЗ по гриппу и Минздравом России для выделения и исследования вирусов гриппа, а также клеточные культуры Vero и А459. Химиопрепараты вводились по лечебно-профилактической схеме в фармакологически адекватных концентрациях. Вирус гриппа A/California/07/09 (H1N1)swl был получен из коллекции вирусов “НИИ гриппа” РАМН и пассирован в аллантоисной полости 10-12дневных куриных эмбрионов в течение 48 ч при 37oC. Противовирусное действие оценивали путем титрования вируса. О наличии вируса судили по реакции гемагглютинации (РГА) в контрольных и опытных лунках, а за титр вируса по РГА принимали величину, обратную десятичному логарифму наибольшего 3,5-| Длительность заболевания, дни Щ Ингарон ® Плацебо Рис. 1. Продолжительность течения неосложненных форм гриппа и ОРВИ у лиц, получавших препарат "Ингарон" с целью профилактики. На гистограмме представлено число больных гриппом и ОРЗ в зависимости от продолжительности заболевания. Заболевшие гриппом и ОРЗ пациенты контрольной группы болели дольше, чем пациенты, принимающие с целью профилактики ингарон. разведения исходного вируса, вызывающего положительную реакцию. Результаты проведенного исследования подтвердили высокую противовирусную активность препарата “Ингарон” (снижение вирусной репродукции в культурах клеток на 4,5-5,5 lg). Кроме того, было показано, что комбинация препаратов ИФН-а и ИФН-у дает дозозависимый эффект вплоть до полного подавления репродукции вируса на уровне относительно невысоких концентраций. Учитывая этот факт, ИФН-у наряду с ИФН-а можно отнести к наиболее надежным и высокоэффективным средствам профилактики и лечения гриппа. С целью оценки эффективности и переносимости препарата ингарон при интраназальном способе введения для профилактики гриппа и других ОРВИ у взрослых в ФГБУ “НИИ гриппа” Минздрава России проведено рандомизированное, плацебо-конт- ролируемое исследование. Курс профилактики включал два 10-дневных цикла с интервалом в одну неделю. В течение 10-дневного цикла ингарон применяли через день интраназально по 2-3 капли в каждый носовой ход, всего в течение 2 циклов 10 раз. В основную группу пациентов, получающих с целью профилактики ингарон, было включено 107 человек. Группу сравнения составили 103 пациента. Исследуемые группы пациентов были сопоставимы по возрасту и полу. На момент включения в исследование ни у одного из пациентов не было сопутствующей острой патологии, в том числе каких-либо симптомов острого респираторного заболевания. Результаты исследования показали, что профилактический курс приема ингарона обеспечил достоверное снижение частоты возникновения ОРВИ в основной группе. Кроме того, среди лиц, получавших ингарон с профилактиче- 6п Лихорадочная Головная Ринит Кашель реакция боль % 100-, Симптомы заболевания ^ Ингарон Ц Плацебо + БТ Рис. 2. Продолжительность клинических симптомов в зависимости от типа терапии. На гистограмме представлена продолжительность клинических симптомов (в днях) в зависимости от типа терапии. Среди больных гриппом и ОРЗ, получавших ингарон, длительность проявления таких симптомов, как лихорадка, головная боль, ринит, кашель, была существенно ниже, чем среди пациентов контрольной группы. ской целью, было отмечено более легкое течение развившихся ОРВИ и уменьшение числа осложненных форм в 1,9 раза, а длительность течения неосложненного ОРВИ была на 1,5 дня короче, чем в контрольной группе (рис. 1). С целью оценки переносимости, безопасности и лечебной эффективности ингарона в терапии гриппа и ОРВИ при интраназальном способе введения у взрослых в период с 2005 по 2006 г. в ФГБУ “НИИ гриппа” Минздрава России было также проведено открытое рандомизированное контролируемое исследование. В исследование включены 155 взрослых пациентов с клинически установленным диагнозом гриппа или ОРВИ. Пациенты основной группы (n = 90) получали лечение ингароном по 2 капли в каждый носовой ход 5 раз в день в течение 5 дней. Лечение пациентов контрольной группы (n = 55) проводилось препаратами базисной терапии, не содержащими ИФН. Результаты исследования показали, что переносимость исследуемого препарата была хорошей, побочных явлений и аллергических реакций зарегистрировано не было. Терапевтический курс с использованием ингарона в течение 5 дней обеспечил уменьшение длительности основных синдромов заболевания: интоксикации в 2 раза (p < 0,05, рис.2), а лихорадки в 1,7 раза (рис. 3). Немаловажно, что у больных ОРВИ, получавших ин- гарон с лечебной целью, также удалось сократить сроки временной нетрудоспособности. В заключение следует подчеркнуть, что препараты ИФН-у целесообразно назначать для профилактики гриппа и ОРВИ в период подъема заболеваемости либо в первые дни/часы от начала болезни. Сочетанное применение препаратов ИФН-а и ИФН-у День болезни ЦЦ Ингарон |§ Плацебо + БТ Рис. 3. Динамика температурной реакции в зависимости от типа терапии. На гистограмме представлена динамика температурной реакции (в % больных с повышением температуры тела более 37,0oC) в зависимости от типа терапии. У абсолютного большинства больных гриппом и ОРЗ, получавших ингарон, лихорадочные реакции разрешались уже к 4-5-му дню болезни, в то время как у некоторых пациентов контрольной группы лихорадка сохранялась до 7-го дня болезни. в отношении гриппа и ОРВИ может значительно повысить как профилактическую, так и лечебную эффективность.

About the authors

Vladimir Vladimirovich Nikiforov

N.I. Pirogov Russian National Research Medical University

1, Ostrovityanova Str., Moscow, Russian Federation, 117997

T. V Sologub

Research Institute of Influenza

Email: tomarasologub@rambler.ru
15/17, Professora Popova Str., Saint-Petersburg, Russian Federation, 197376

I. I Tokin

Research Institute of Influenza; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: ivan.i.tokin@rambler.ru
15/17, Professora Popova Str., Saint-Petersburg, Russian Federation, 197376

V. V Tsvetkov

Research Institute of Influenza

Email: suppcolor@gmail.com
15/17, Professora Popova Str., Saint-Petersburg, Russian Federation, 197376

M. K Erofeeva

Research Institute of Influenza

Email: mariana.erofeeva@influenza.spb.ru
15/17, Professora Popova Str., Saint-Petersburg, Russian Federation, 197376

V. V Zarubaev

Research Institute of Influenza

Email: vladimir.zarubaev@influenza.spb.ru
15/17, Professora Popova Str., Saint-Petersburg, Russian Federation, 197376

References

Supplementary files