Персистирующая вирусная инфекция у детей с бронхиальной астмой

В 1972 г. Эдельману и Портеру была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся химической структуры антител». В Нобелевской лекции Эдельман указал, что иммунология - это особо плодотворная сфера деятельности для ученого, так как «она заставляет генерировать необычные идеи, многие из которых не так легко могут возникнуть в других областях науки». Он предсказал, что «по этой причине иммунология окажет сильное влияние на другие биологические и медицинские дисциплины».

После получения Нобелевской премии Эдельман приступил к исследованию других веществ, способных, подобно антителам, активизировать клетки иммунной системы. Кроме того, в 1978 г. он предложил принципиально новую теорию функционирования головного мозга, на которую его натолкнули исследования в области иммунологии. Дело в том, что при иммунном ответе организма внедрившийся в него вирус или бактерия не «учат» иммунную систему тому, как синтезировать соответствующее антитело, а скорее вызывают селекцию среди уже имеющихся вариантов эффективных антител; в дальнейшем в организме формируется клон таких антител.

С 1963 г. Эдельман занимал должность заместителя декана по аспирантуре в Рокфеллеровском университете, а в 1966 г. стал полным профессором этого университета. С 1974 г. он работает в должности почетного профессора в Рокфеллеровском университете. Он является членом совета руководителей Вейцмановского института и попечителем Солковского института биологических исследований.

Кроме Нобелевской премии, Эдельман был удостоен премии Спенсера Морриса Пенсильванского университета (1954), премии Эли Лилли Американского химического общества (1965), мемориальной премии Альберта Эйнштейна университета Йешивы

(1974) и мемориальной премии Бухмана Калифорнийского технологического института

(1975). Он является членом Нью-Йоркской академии наук, Американской академии наук и искусств, Национальной академии наук США, Американского общества клеточной биологии и Американского общества генетиков. Он обладает почетными званиями Пенсильванского университета, университета Сиены, Урсинус-колледжа, Уильямс-колледжа и колледжа Густава Адольфа.

Информация подготовлена заместителем главного редактора, канд. мед. наук Н.А. Лян.

Персистирующая вирусная инфекция у детей с бронхиальной астмой

В.А. Булгакова, И.И. Балаболкин, Л.К. Катосова, Т.Б. Сенцова, И.В. Зубкова, М.С. Седова

Научный центр здоровья детей РАМН, Москва

Persistent virus infection in children with bronchial asthma

V.A. Bulgakova, 1.1. Balabolkin, L.K. Katosova, T.B. Sentsova, I.V. Zubkova, M.S. Sedova

Questions of interaction of an infection and allergy remain area of intensive epidemiological, immunological and clinical researches all over the world that is connected first of all with questions of preventive maintenance and adequate therapy of allergic illnesses. The understanding of a role of an infection in development and an allergy current, including an atopic bronchial asthma, has important clinical value for effective control over a clinical course. Authors of article have revealed high levels of detection at children with a bronchial asthma of virus and bacterial respiratory activators, basically associative character. It

is shown that persistence of these activators promotes weighting of chronic inflammatory process in bronchial tubes, to development of a secondary immunodeficiency in which formation essential value can belong to infringements of processes apoptosis the immune cages, revealed at surveyed children.

Серьезной проблемой для пациентов с аллергическими болезнями являются рецидивирующие инфекции. В последние годы существенное значение придается персистенции вирусов и других патогенных микроорганизмов в различных отделах респираторного тракта. Предполагается, что персистирующая вирусная инфекция способствует формированию стойкой реактивности бронхов и прогрессированию иммунной недостаточности, определяя склонность детей с бронхиальной астмой к частым респираторным инфекциям, торпидному течению астмы и снижению эффективности стандартных схем противовоспалительной терапии. Вопросы взаимодействия инфекции и аллергии остаются областью интенсивных эпидемиологических, иммунологических и клинических исследований во всем мире, что связано в первую очередь с вопросами профилактики и адекватной терапии аллергических болезней. Понимание роли персистирующей инфекции в развитии и течении аллергии, в том числе атопической бронхиальной астмы, имеет важное клиническое значение для эффективного контроля над течением болезни.

Целью исследования явилось изучение взаимосвязи персистирующей вирусной инфекции и течения атопической бронхиальной астмы у детей.

Материалы и методы. Проведено комплексное вирусологическое и микробиологическое обследование 65 детей в возрасте от 4 до 15 лет: 50 пациентов с атопической бронхиальной астмой, госпитализированных в аллергологическое отделение НЦЗД РАМН, и 15 детей без признаков аллергической патологии, проходивших диспансеризацию в НЦЗД РАМН. У каждого обследуемого одномоментно исследовались смывы из носоглотки и аспираты из верхних дыхательных путей на выявление вирусов герпеса 1, 4, 5, 6 типов, Chlamydia pneumoniae, Mycoplasma pneumoniae, респираторных вирусов и бактериальной микрофлоры классическими вирусо-бактериологическими методами. У всех пациентов с бронхиальной астмой в сыворотке крови определялись специфические противоинфекционные антитела к респираторным вирусам, вирусам герпеса 1, 4, 5, 6 типов, родовые антитела к Chlamydiaceae и видовые к Mycoplasma pneumoniae методом ИФА с использованием коммерческих реактивов. Исследование содержания в сыворотке крови растворимых мембранных маркеров апоптоза - sCD95 (sAPO-1/FAS), растворимого FAS лиганда (sFASL), индуцирующего апоптоз TNF-зависимого лиганда для рецепторов DR4 и DR5 TRAIL, свидетелей ранней стадии эффекторного этапа апоптоза -фермента, преобразующего IL-1, Caspase-l/ICE (ICE - IL-1 Converting Enzyme) и последующей его стадии - белка Annexin V, а также sCD30 и sCD40 - маркеров активизации, модулирующих процессы апоптоза, осуществлялось всем детям посредством иммуноферментного энзим-связанного иммуносорбентного анализа (enzym-linked immunosorbent assay - ELISA) с использованием коммерческих наборов. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием критерия Стьюдента с помощью компьютерной программы Statistica (StatSoft, версия 6,0) с расчетом средней арифметической величины М и ошибки репрезентативности средней величины m (M±m); для выяснения статистической зависимости между изучаемыми параметрами использовался коэффициент корреляции г, различия считались достоверными при р<0,05.

Результаты. Нами была обнаружена высокая инфицированность детей с бронхиальной астмой вирусными и бактериальными респираторными возбудителями, имеющая в основном ассоциативный характер (р<0,05). Однако в период обострения астмы и при тяжелом течении болезни отмечалось наиболее высокое выявление как вирусных, так и бактериальных инфекционных агентов (р<0,05). Особенно актуально выявление возбудителей оппортунистической и атипичной инфекции (таблица 1). Показано, что инфицирование цитомегаловирусом, вирусом Эпштейна-Барр, вирусами герпеса 6-8 типов не является основным триггером заболевания бронхиальной астмой [1-3]. Однако обнаружение цитомегаловируса, вируса Эпштейна-Барр в период обострения на фоне незначительного выделения этих возбудителей в целом у детей с астмой, а также более высокое обнаружение антигенов хламидийной и микоплазменной инфекции в период обострения болезни,

Таблица 1. Частота выявления инфекционных антигенов из верхних дыхательных путей у обследованных детей____

ВОЗБУДИТЕЛИ ДЕТИ БЕЗ АЛЛЕРГИИ, n=15 ДЕТИ С АТОПИЧЕСКОИ БА, n=50

Легкое течение, n=11 Среднетяжелое течение, n=30 Тяжелое течение, n=9

Период обострения, n=13 Период ремиссии, n=17

Вирусы гриппа (А1, А2, В) 1 (6%) 3 (27%)* 2 (15%)* 3 (18%) 1 (11%)*

Вирусы парагриппа 1-3 типы 1 (6%) 3 (27%)* 9 (69%)* 5 (29%)* 3 (33%)*

РС-вирус 0 2 (18%)* 3 (23%)* 3 (18%) 1 (11%)*

Аденовирусы (I—III пулы) 3 (20%) 3 (27%) 5 (38%)* 4 (24%)* 4 (44%)*

Вирус простого герпеса 1 типа

Цитомегаловирус (HHV-5) 0 0 4(31%)* 0 1 (11%)*

Вирус Эпштейна—Барр (HHV-4) 0 0 1(8%)* 1(6%) 0

Вирус герпеса 6 типа (HHV-6) 0 0 0 0 0

Chlamydia pneumoniae 3

Mycoplasma pneumoniae 2 (13%) 2 (18%) 11 (85%)* 6 (35%)* 6 (67%)*

Staphilococcus aureus 6

Staphilococcus haemolyticus 1 (6%) 1 (9%) 2 (15%)* 1(6%)* 2 (22%)*

Streptococcus pneumoniae 3 (20%) 2 (18%) 3 (23%)* 4 (24%) 4 (44%)*

Streptococcus pyogenes 0 1

Haemophilus influenzae 2

Moraxella catarrhalis 1

*р<0,05 - достоверность различий между частотой выявления инфекционных антигенов у детей с БА в сравнении с детьми без аллергии

возможно, является свидетельством давней инфекции и последующей ее персистенции при недостаточности иммунного ответа при аллергии. С эпидемиологической точки зрения, нежелательно пребывание пациентов с легкой формой астмы в условиях стационара, где пациенты с более тяжелой формой болезни могут послужить источником инфицирования. Присутствие инфекционных возбудителей в верхних дыхательных путях в период ремиссии астмы может быть связано с недооцен-

Таблица 2. Комплексная оценка этиологической структуры инфицирования детей с атопической бронхиальной астмой по данным серологического обследования

ВОЗБУДИТЕЛИ ПАЦИЕНТЫ С АТ+

Легкое течение, n=11 Среднетяжелое течение, n=30 Тяжелое течение, n=9

Период обострения, n=13 Период ремиссии, n=17

Вирус гриппа А 3

Вирус гриппа В 1 (9%) 1 (8%) 2 (12%) 0

Вирусы парагриппа 1—3 типы 2 (18%) 3 (23%)* 3 (18%) 1 (11%)*

РС-вирус 3

Аденовирусы (I—III пулы) 3 (27%) 5 (38%)* 4 (24%) 4 (44%)*

Вирус простого герпеса 1 типа

Цитомегаловирус

Вирус Эпштейна-Барр

Вирус герпеса 6 типа (HHV-6) 1 (9%) 0 8 (47%)* 0

Chlamydiaceae 2

Mycoplasma pneumoniae 4

*р<0,05 - достоверность различий между группами

Рисунок 1. Частота выявления специфических противоинфекционных антител (^С, А, М) в сыворотке крови в зависимости от тяжести и периода атопической бронхиальной астмы у обследованных детей

Антитела к возбудителям:

%

120

100

80

60

40

20

Ш

11111 Вирусы гриппа А I I Вирусы гриппа B РС-вирус

Вирусы парагриппа Аденовирусы

ЕЗ

HHV-1 HHV-5

HHV-4

HHV-6

БА легкая

БА ср.тяж., обострение

БА ср.тяж., БА ремиссия тяжелая

Chlamydiaceae

I-1 Mycoplasma

pneumoniae

кой инфекционного фактора в патогенезе и отсутствием адекватного лечения. Кроме того, данный факт может свидетельствовать о недостаточной элиминации возбудителей на фоне иммуносупрессии у пациентов с атопической бронхиальной астмой. Данный факт подтверждается недостаточным специфическим иммунным ответом к респираторным вирусам при одновременном выявлении массивной персистенции этих возбудителей в верхних дыхательных путях у пациентов с атопической бронхиальной астмой (таблица 2). Бактериологическое обследование слизистой носоглотки выявило высокую обсемененность всех обследованных детей, но при БА чаще встречалась патогенная флора - Staphilococcus haemolyticus, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis. Однако у пациентов с астмой патогенная микрофлора слизистой носоглотки высоко ассоциировала с вирусными антигенами (таблица 1).

Оценка специфического иммунного ответа к исследуемым возбудителям у детей с атопической БА выявила высокую частоту обнаружения специфических антител к Chlamydiaceae, Mycoplasma pneumoniae, аденовирусам, PC-вирусу а также к вирусам герпеса 1, 4 и 5 типов (таблица 2).

Анализ результатов серологического исследования и сравнение их с результатами исследования на инфекционные антигены обнаружили особенности продукции противоинфекционных антител у детей с атопической БА в виде длительной сохранности IgM- и слабой тенденции к синтезу IgG-антител к Муcoplasma pneumoniae, повышения уровней специфических как IgM-, так и IgG-антител к PC-вирусу вирусам герпеса 1, 4, 5 типов, положительные серологические реакции сразу к нескольким возбудителям (рисунок 1).

Несмотря на высокое обнаружение антигенов вирусов гриппа и парагриппа в слизистой верхних дыхательных путей у детей с БА, уровень специфических антител к ним был низким, что, возможно, связано как с изменчивостью антигенного состава возбудителя, так и с особенностями иммунного ответа при аллергии. Отсутствие смены классов специфических IgM- на IgG-антитела при отрицательном результате исследования на выявление возбудителей может свидетельствовать о перенесенной ранее инфекции и связано с особенностями иммунного ответа в условиях аллергической патологии. Выявление специфических антител к антигенам разных возбудителей может являться результатом поликлональной сти-

0

Таблица 3. Динамика содержания сывороточных маркеров активации и апоптозау детей с атопической бронхиальной астмой

ВОЗБУДИТЕЛИ SCD95, pg/ml sFASL (sCD178), Pg/ml TRAIL, pg/ml sCD30, U/ml sCD40, Pg/ml Caspase-1/ICE, Pg/ml Annexin V, ng/ml

Легкое течение БА, п=1 490,49±32,87* 1 0,18±0,05И 498,92±31,35*l 45,7±4,6*l 28,76±3,14l 47,01 ±5,52И 5,15±0,99*|

Среднетяжелое течение БА, период ремиссии, п=17 593,7±31,2*# 0,15±0,01 *# 484,62±22,61 * 56,2±6,1*# 24,94±3,24* 45,5±5,11 * 4,0±0,89*

Среднетяжелое течение БА, период обострения, п=13 637,64±38,4*# 0,13±0,01*# 434,78±27,43* 60,1±6,3*# 25,54±3,52* 41,99+5,38* 3,05+0,73*

Тяжелое течение БА, п=9 598,99±34,32* # 0,14±0,09*# 401,81±28,2# 76,2±5,1*# 19,35±2,96*# 42,17±5,33*# 4,11±0,86*

БА с рецидивирующей респираторной инфекцией, п=49 592,86±42,31 * 0,16±0,01 451,62±29,93* 62,9±5,1 * 30,02±4,32 41,12±4,93 * 4,9±0,97*

Здоровые дети, п=15 400,5±4,9 0,21 ±0,01 706,4±7,4 34,4±0,3 35,3±0,4 53,7±0,5 21,3±0,2

*р<0,001 - в сравнении со здоровыми детьми

#р<0,05 - в сравнении с легким течением астмы

муляции специфического гуморального иммунного ответа и перекрестного реагирования инфекционных антигенов, что наблюдали при обследовании детей на условно-патогенную флору и другие исследователи, объясняя данный феномен как важнейший механизм противоинфекционной защиты [4]. Однако высокая частота выявления возбудителей в верхних дыхательных путях у детей с атопической БА, сопровождающаяся нарушениями специфического иммунного ответа, может свидетельствовать о давности инфицирования и последующей персистенции инфекционных агентов и служить существенным отрицательным фактором, способствующим утяжелению хронического воспалительного процесса в бронхах, формированию иммуносупрессии у этих пациентов, склонности к частым ОРИ. По-видимому, в осуществлении высокой инфицированности вирусами и атипичными возбудителями детей с атопической бронхиальной астмой и недостаточной их элиминации играют роль и нарушения неспецифических иммунных механизмов.

Развитие инфекционного воспаления связано с процессами торможения апоптоза [5, 6]. Возможно, именно с механизмом апоптоза связана выявленная нами персистенция различных респираторных вирусов у детей с атопической бронхиальной астмой. Проведенные исследования показателей иммунного статуса детей с атопической бронхиальной астмой выявили стойкие изменения концентрации исследуемых показателей у детей с атопической бронхиальной астмой и рецидивирующей респираторной инфекцией, наиболее выраженные отличия отмечены в содержании sCD95, sCD30, TRAIL, Caspase-1/ICE (таблица 3). Предполагается, что повышенный уровень растворимой формы мембранной молекулы CD95, ингибирующей процесс апоптоза, является одной из причин слабого иммунного ответа на вирусную инфекцию и, как следствие, её длительной персистенции в организме [7]. Показана возможность связывания sCD95 с FAS-лигандом не только на поверхности цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8+) и NK-клеток, но и на Т-лимфоцитах-хелперах 1-го типа [8]. Возникающий литический эффект инфицированной вирусом клетки достигается преимущественно за счет цитотоксических Т- лимфоцитов (CD8+), а также CD4+ (Th-система). Выявленный нами высокий уровень растворимой мембранной молекулы CD95, способной блокировать ТЫ-клетки, опосредующие свое действие в результате интенсификации процессов апоптоза, также может способствовать дисбалансу Т-хелперной субпопуляции лимфоцитов при атопии. Кроме того, это может служить одним из механизмов недостаточной иммунорегуляции цитотоксичности, которой отводится ведущая роль в элиминации инфекционного возбудителя, что в свою очередь объясняет склонность пациентов с атопической бронхиальной астмой к инфицированию и персистенции возбудителей как банальных вирусных, так и оппортунистических инфекций.

В патогенезе аллергических болезней, в том числе атопической бронхиальной астмы, важное место занимает вторичная иммуносупрессия, в развитии которой предполагается нарушение апоптотических процессов, в частности связанная с эффектом негативной активизации

[9-11].

Выявленные изменения в содержании sCD30 и sCD95 у обследованных детей могут отражать стойкую активизацию Th2-лимфоцитов и свидетельствовать о супрессии Th1-ответа, характерные при атопии. Указанные изменения являются также предрасполагающим фактором, способствующим инфицированию, и наиболее выражены при длительном и тяжелом течении астмы.

Заключение. В результате проведенного комплексного вирусобактериологического и иммунологического исследования обнаружена высокая инфицированность детей с атопической бронхиальной астмой вирусными и бактериальными респираторными возбудителями, имеющая в основном ассоциативный характер. Однако в период обострения астмы и при тяжелом течении болезни отмечается наиболее высокое выявление как вирусных, так и бактериальных инфекционных агентов. Обнаружение цитомегаловируса, вируса Эпштейна-Барр в период обострения на фоне незначительного выделения этих возбудителей в целом у детей с астмой, а также более высокое обнаружение антигенов хламидийной и микоплазменной инфекции в период обострения болезни предполагают давнее инфицирование и последующую персистенцию возбудителей при недостаточности иммунного ответа при аллергии. Присутствие инфекционных возбудителей в верхних дыхательных путях в период ремиссии астмы может быть связано с недооценкой инфекционного фактора в патогенезе и отсутствием адекватного лечения. Высокий уровень серопозитивных пациентов с бронхиальной астмой к возбудителям хламидийной и микоплазменной инфекций, а также к вирусам герпеса 1, 4 и 5 типов может свидетельствовать о латентном персистировании этих возбудителей и одновременном их длительном воздействии на иммунную систему, приводящим к утяжелению хронического воспалительного процесса в бронхах, формированию иммуносупрессии у пациентов с атопической бронхиальной астмой и склонности их к частым респираторным инфекциям. Персистирующая вирусная инфекция у детей с атопической бронхиальной астмой объясняет развитие вторичной иммуносупрессии, в формировании которой существенное значение может принадлежать нарушениям процессов апоптоза иммунных клеток, выявленное у обследованных детей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Belanger С., Gravel А., Tomoiu A. et al. Human herpesvirus 8 viral FLICE-inhibitory protein inhibits Fas-mediated apoptosis through binding and prevention ofprocaspase-8 maturation //J. Hum. Virol. -2001. - Vol. 4, № 2. - P. 62-73.

2. Busse W.W., Gern J.E. Viruses in asthma //J. Allergy Clin. Immunol. - 1997. - Vol. 100. - P. 147- 150.

3. Johnston S.L. Viruses and asthma // Allergy. - 1998. - Vol. 53. - P. 922-932.

4. Катосова Л.К. Условно-патогенная флора дыхательных путей и ее роль в этиологии пневмоний / под ред. В.К. Таточенко. - Чебоксары. - 1994. - 323 с.

5. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии / под ред. А. С. Быкова, А.А. Воробьева, В.В. Зверева - 2-е изд. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. -С. 201-254.

6. Рабсон А., Ройт А., Делвз П. Основы иммунологии. -М.: Мир. - 2006. - 320 с.

7. Новиков В.В., Евсегнеева И.В., Караулов А.В., Барышников А.Ю. Растворимые формы мембранных антигенов клеток иммунной системы при социально значимых заболеваниях. Сообщение II. Исследование их роли при вирусных инфекциях //Рос. биотерапевт, журн. - 2005. -№3. - С. 131-142.

8. Аббасова С.Г., Липкин В.М., Трапезников Н.Н., Кушлинский Н.Е. Система FAS-FASL в норме и патологии //Вопр. биолог., мед., фармацевт. химии. - 1999. - №3. - С. 3-17.

9. Сепиашвили Р.И., Шубич М.Г., Колесникова Н.В. и др. Апоптоз в иммунологических процессах // Аллергология и иммунология. - 2000. - Т. 1, № 1. - С. 15-23.

10. Минеев В.И., Нестерович И.И., Оранская Е.С., Тафеев А.Л. Апоптоз и активность рибосомальных цистронов клеток периферической крови при бронхиальной астме // Аллергология. - 2001. - № 1. - С. 3-9.

11. Бойчук С.В., Мустафин И.Г., Фассахов Р.С., Терещенко Д.В. Спонтанный и глюкокортикоидиндуцированный апоптоз лимфоцитов больных атопической бронхиальной астмой: роль митохондрий и CD95 (АРО-1) // Аллергология. - 2002. - №1. - С. 13-20.