CC BY
79
ИНТЕРФЕРОНОВЫЙ СТАТУС У БОЛЬНЫХ ГРИППОМ И ДРУГИМИ ОСТРЫМИ РЕСПИРАТОРНЫМИ ВИРУСНЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ
М.В. Шипилов
ООО "Смоленскмединвест", Смоленск E-mail: [email protected]
INTERFERON STATUS IN PATIENTS WITH INFLUENZA AND OTHER ACUTE RESPIRATORY VIRAL INFECTIONS
M.V. Shipilov
Smolenskmedinvest, Ltd., Smolensk
Изучена концентрация интерферона (IFN) и интерлейкина-18 (IL-18) методом иммуноферментного анализа в сыворотке крови больных острыми респираторными вирусными инфекциями (ОРВИ) в остром и реконвалес-центном периодах заболевания. Обследовано 85 больных средней тяжести в возрасте 15-54 лет: гриппом pH1N1 (n=18), гриппом A/H3N2 (n=17), аденовирусной инфекцией (n=17), парагриппом (n=20) и респираторно-синцитиальной вирусной инфекцией (n=13). Отдельную группу (n=10) составили больные с тяжелым течением гриппа pH1N1 с летальным исходом в возрасте 19-61 лет. Контролем служила кровь здоровых доноров (n=17). Выявлено достоверное повышение IFN-у в остром периоде гриппа pH1N1 (особенно при его тяжелой форме), гриппа A/H3N2, аденовирусной инфекции, парагриппа и респираторно-синцитиальной вирусной инфекции (в сравне-
нии с контролем), не приходящее в норму к периоду реконвалесценции, что подтверждает его важное участие в патогенезе заболевания. Концентрация IFN-a была повышенной в остром периоде гриппа pH1N1, парагриппа, респираторно-синцитиальной вирусной инфекции с нормализацией к периоду реконвалесценции. Определено повышение уровня IL-18 у больных с тяжелым течением гриппа pH1N1. Концентрация IL-18 у других групп больных была в пределах нормы. Установлено прогностическое значение высокого уровня IFN-y и его стимулятора ИЛ-18 при тяжелом течении гриппа pH1N1, что было использовано при создании экспертной системы “Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ”.
Ключевые слова: интерферон, интерлейкин-18, грипп, парагрипп, аденовирусная инфекция, респираторно-синцитиальная вирусная инфекция.
We have studied the concentration of interferon (IFN) and interleukin-18 (IL-18) by enzyme-linked assay in the serum of patients with acute respiratory viral infections (ARVI) in acute and convalescence periods of the disease. A total of 85 patients aged 15-54 years old were studied: influenza pH1N1 (n=18), influenza A/H3N2 (n=17), adenovirus infection (n = 17), parainfluenza (n=20) and respiratory syncytial virus infection (n=13). A separate group (n=10) consisted of fatal cases of patients with severe influenza pH1N1 at the age of 19-61 years. The blood of healthy donors (n=17) was a control point. A significant increase in IFN-y in the acute stage of influenza pH1N1 (especially when it is severe), influenza A/H3N2, adenovirus infection, parainfluenza and respiratory syncytial virus infection (compared with control) do not normalize by the period of convalescence what confirms its importance in the pathogenesis of the disease. The concentration of IFN-a was elevated in the acute stage of influenza pH1N1, parainfluenza, respiratory syncytial virus infection with the normalization by the period of convalescence. We have defined an increase in IL-18 in patients with severe influenza pH1N1. The concentration of IL-18 in other groups of patients were within normal limits. Conclusion: The prognostic significance of high IFN-y and IL-18 stimulator in severe influenza pH1N1, which was used to create an expert system “Express-diagnosis and prognosis of ARVI” was established.
Key words: interferon, interleukin-18, influenza, parainfluenza, adenoviral infection, respiratory syncytial virus infection.
Введение
Одними из важнейших цитокинов воспаления являются интерфероны (Ж), осуществляющие врожденную неспецифическую локальную и системную реакции организма в ответ на внедрение и репликацию вирусов. Стимуляторы интерферонов интерлейкин-18 (П-18) и др. -участие в воспалении принимают не прямо, а путем усиления выработки Ж. Все цитокины входят в состав биологической мультисистемы “цитокиновой сети”, осуществляющей межклеточные взаимодействия с поддержанием клеточного гомеостаза на неизменном уровне [2,
3].
Противовирусное действие Ж-а заключается в подавлении репликации вирусов на ранней стадии болезни. Функция Ж-а состоит в мощной активации макрофагов, Ж-клеток и подавлении пролиферации В-лимфо-цитов. Также Ж-а определяет дифференцировку Т-хел-перов на ТЫ [2]. Повышение уровня Ж-а в остром периоде заболевания со снижением до нормы в периоде реконвалесценции характеризует патогенез многих вирусных инфекций.
Продукция Ж-у, как и Ж-а, может осуществляться практически всеми клетками человеческого организма, но чаще - активированными ТЫ-лимфоцитами, В-лим-фоцитами, Ж-клетками, макрофагами. Ж-у активирует моноциты/макрофаги, Ж-клетки, Т- и В-лимфоциты, усиливая их цитотоксичность, продукцию молекул адгезии и других цитокинов [3].
Результаты изучения уровня Ж-у у больных ОРВИ противоречивы. Так, повышенный уровень Ж-у был обнаружен в носоглоточной слизи детей с тяжелым течением респираторно-синцитиальной вирусной инфекции (РС-инфекции) [5]. Было определено отсутствие достоверных различий концентрации Ж-у с контролем, как при среднетяжелом, так и тяжелом течении гриппа рИШ1 [7]. В другом исследовании были выявлены нормальные показатели концентрации Ж-у в периферической кро-
ви больных среднетяжелой формой гриппа рИШ1, однако отмечалось достоверное повышение его уровня при тяжелом течении, в связи с чем авторы посчитали повышенный уровень Ж-у маркером тяжелого течения гриппа рИШ1 [6].
Как и Ж, интерлейкин-18 по структуре представляет собой белок, который продуцируют, прежде всего, активированные макрофаги в зоне воспаления. Установлена координирующая роль провоспалительного П-18 в качестве дополнительного стимулятора продукции интерфе-ронов (прежде всего Ж-у). Помимо этого, П-18 в синергизме с интерлейкином-12 (П-12) и Ж (а и в) способен вызывать продукцию других провоспалительных цито-кинов ТЫ-лимфоцитами, которые, в свою очередь, могут привести к разрушению тканей путем излишней стимуляции выработки макрофагами ТЖ-а, свободных радикалов кислорода и окиси азота.
В доступной нам литературе мы не встретили работ, исследующих полный интерфероновый статус (Ж и П-18) у больных ОРВИ. Исходя из вышеизложенного, целью настоящей работы явилось исследование уровня Ж и его стимулятора П-18 у больных ОРВИ, вызванных респираторными вирусами, наиболее часто встречающимися в популяции, на разных этапах заболевания.
Материал и методы
Обследовано 85 больных средней тяжести в возрасте 15-54 лет: гриппом рИШ1 (п=18), гриппом А/Н3Ш (п=17), аденовирусной инфекцией (п=17), парагриппом (п=20) и РС-инфекцией (п=13). Отдельную группу (п=10) составили больные с тяжелым течением гриппа рШШ с летальным исходом в возрасте 19-61 лет. Кровь забирали в остром периоде (1-2-й день болезни) и в периоде реконвалесценции (на 7-9-й день болезни). Диагноз был подтвержден с помощью метода полимеразной цепной реакции или реакции непрямой гемагглютинации (выявлением специфических антител с ростом их титра в 4
Таблица
Сравнительная характеристика концентрации цитокинов у больных ОРВИ
Группы больных ОРВИ в зависимости от этиологии Медиана (диапазон значений), пг/мл; n - число обследованных пациентов
Период Острый период Реконвалесценция
Грипп рН1Ы1 (среднетяжелое течение) FN-a 13,2 (0-82,6)?, n=17 2,1 (0-13,7)', n=17
FN-y 1,1 (0-39,1)"?, n=17 0,2 (0-15,9)'?, n=16
L-18 618,6 (165,5-1000), n=15 433,6 (132,2-1000), n=14
Грипп рН1Ы1 (тяжелое течение /умершие/) FN-a 8,6 (0-500)?, n=10 -
FN-y 1,3 (0-128,4)?, n=10 -
L-18 523,9 (114,9-1000)?, n=10 -
Грипп А/Н3М2 FN-a 0,6 (0-31,1)", n=14 1,4 (0-19,5), n=13
FN-y 8,7 (0-48,9)?, n=13 6,3 (0-11,4)?, n=13
L-18 266,9 (95,2-886,8), n=16 284,2 (98,3-373,1), n=13
Аденовирусная инфекция FN-a 5,8 (0-148), n=17 2,95 (0-51,6), n=12
FN-y 0,1 (0-111,9)"?, n=17 0,3 (0-12,8)'?, n=12
L-18 267,1 (50,5-1000), n=17 361,8 (64,6-1000), n=12
Парагрипп FN-a 9 (0-193,7)?, n=18 2,3 (0-44,9), n=16
FN-y 5,1 (0-66,6)?, n=19 5,3 (0-11,8)?, n=16
L-18 394,2 (87,2-1000), n=19 203,8 (106,9-1000)', n=16
РС-инфекция FN-a 4,9 (0,2-49)?, n=12 2,7 (0-11,7), n=13
FN-y 8,3 (0-97,9)?, n=12 3,7 (0-17,6)?, n=13
L-18 523,4 (149,3-942,6), n=13 291,2 (85,1-903,4), n=13
Контроль, пг/мл FN-a 0,9 (0-8,6), n=16
FN-y 0,1 (0-10,6), n=17
L-18 263,8 (13,7-1000), n=17
Примечание: ' - достоверные различия показателей в динамике заболевания (р<0,05). “ - достоверные различия между группой больных с тяжелым течением гриппа рН1Ы1 и другими ОРВИ, находящимися в остром периоде заболевания (р<0,05). ? - достоверное отличие от контроля (р<0,05).
и более раз). Уровень цитокинов определяли в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа коммерческими тест-системами ЗАО “Вектор-Бест”, Россия.
Результаты клинических и лабораторных исследований были внесены в специально разработанные карты индивидуального обследования пациентов с последующим представлением в виде электронных таблиц Microsoft Excel 2007. Статистическая обработка результатов исследований была проведена с использованием пакета StatGraphics 15.0. Нормальность распределения вариационных рядов (соответствие закону Гаусса) проверяли с помощью критериев согласия Колмогорова-Смирнова и Шапиро-Вилкоксона, одного из самых мощных критериев нормальности. При проверке гипотезы нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали выборочное среднее (Mo) [1]. В случае нормального распределения каждой из выборок межгрупповые различия выявляли при помощи t-критерия Стьюдента (СТ) и точного критерия Фишера для сравнения дисперсий (ф). При несоблюдении нормальности распределения в качестве точечной оценки характеристики центра группирования значений случайной величины использовали медиану (Ме) - показатель, наименее подверженный влиянию со стороны индивидуальных колебаний признака. Между собой выборки сравнивали с помощью непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни (ВМУ) - рангового критерия, хорошо приспособленного для анализа малых выборок и робастного к виду закона их распределения, а также двухвыборочного критерия Колмогорова-Смирнова (КС) [1]. Уровень значимости при проверке всех статистичес-
ких гипотез - р<0,05 (доверительная вероятность >0,95).
Контролем служила кровь 17 здоровых доноров в возрасте 19-40 лет (1Б^а-Ме=0,85 пг/мл, 1Б^-у-Ме= =0,1 пг/мл, И-18-Ме=2б3,8 пг/мл). Полученные нами значения цитокинов контрольной группы лиц согласуются со средними показателями, полученными при обследовании сыворотки крови 68 здоровых доноров фирмой-производителем тест-систем “Вектор-Бест”: Ж-а - значения, не превышающие 5 пг/мл, Ж-у - 2 пг/мл (с вариацией от 0 до 10 пг/мл), И-18 - 370 пг/мл (с вариацией от 104 до 650 пг/мл).
Результаты
Отмечено повышение концентрации Ж-а в остром периоде большинства ОРВИ: среднетяжелого (р<0,001) и тяжелого течения гриппа рИШ1 (р=0,011), парагриппа (р=0,022, р=0,011, р=0,012), РС-инфекции (р=0,027, р=0,003, р=0,013). Похожая тенденция выявлена и в остром периоде аденовирусной инфекции, но она не носила достоверного характера (р=0,055) (таблица).
Достоверных отличий концентрации Ж-а у больных с тяжелым течением гриппа рИШ1 в сравнении с его среднетяжелым течением (острым периодом) определено не было, однако уровень Ж-а статистически значимо был выше у каждой из указанных двух выборок в сравнении с соответствующим периодом среднетяжелого течения гриппа А/Н3Ш (р<0,05).
У всех групп больных ОРВИ к периоду реконвалес-ценции уровень Ж-а, в сравнении с контролем, был нормализован (р>0,05), что характерно для провоспали-тельных цитокинов, активно участвующих в начальной
стадии инфекционного процесса.
Выявлено достоверное повышение концентрации Ж-у в остром периоде и в периоде реконвалесценции у больных всех обследуемых групп (р<0,05). Уровень №N-7 в остром периоде у больных с тяжелым течением гриппа рН1Ш был достоверно выше, чем при среднетяжелом течении гриппа рНШ1 (р<0,001), а также аденовирусной инфекции (р=0,026).
В периоде реконвалесценции самый низкий статистически значимый уровень №N-7 - хотя и больший по сравнению с контролем (р<0,001) - был у пациентов со среднетяжелым течением гриппа рНШ1 в сравнении с больными ОРВИ другой изученной нами этиологии (гриппом А/Н3Ш, аденовирусной инфекцией, парагриппом, РС-инфекцией), р<0,05.
Изменения №N-7 в течение ОРВИ были разнонаправленными. Так, при гриппе рНШ1 было выявлено достоверное снижение концентрации №N-7 к периоду рекон-валесценции (р<0,001), а при аденовирусной инфекции, наоборот, - повышение (р=0,015). При гриппе А/Н3Ш, парагриппе и РС-инфекции в течение всего периода заболевания была высокая концентрация №N-7 а ее изменения с течением времени не были достоверными (р>0,05).
Визуально высокие показатели уровня И-18 - в сравнении с контролем - характеризовали острый период гриппа рНШ1, а также РС-инфекции (табл. 1). Так, самый высокий уровень отмечен у больных среднетяжелым течением гриппа рНШ1. Хотя он статистически значимо не отличался от нормы, но был достоверно выше, чем при гриппе А/Н3Ш в остром периоде (р=0,024). Достоверным было только повышение уровня И-18 у больных с тяжелым течением гриппа рНШ1 в сравнении с контролем (р=0,046), а также в сравнении с острым периодом гриппа А/ЩШ (р=0,017, р=0,011, р=0,029). Концентрация же И-18 у других групп больных ОРВИ повышена не была.
В периоде реконвалесценции гриппа рНШ1 концентрация И-18 оставалась на достаточно высоком уровне, но не прямо (в сравнении с контролем), а в сравнении с аналогичным периодом гриппа А/Н3Ш (р=0,004, р=0,007, р=0,025) и парагриппа (р=0,028, р=0,008, р=0,021). Также в сравнении с реконвалесцентным периодом гриппа А/Н3Ш (р=0,009, р=0,03б) и парагриппа (р=0,003) концентрация И-18 достоверно выше определялась и при аденовирусной инфекции. Таким образом, выявлено, что концентрация И-18 в реконвалесцентном периоде гриппа рНШ1 и аденовирусной инфекции была более высокой в сравнении с тем же уровнем И-18 при гриппе А/Н3Ш и парагриппе.
Обсуждение
Известно, что повышенная продукция Ж (как -7, так и -а) и их стимулятора И-18 является универсальным защитным механизмом иммунной системы в ответ на внедрение и репликацию респираторного вируса (вне зависимости от его типа) [3]. Однако с течением времени изменение уровня данных регуляторных белков у больных ОРВИ изученной нами этиологии было различным, наиболее ярко проявляясь при гриппе рНШ1. Так, у боль-
ных гриппом рНШ1 достоверно более высокий уровень №N-7 был установлен при тяжелом течении с неблагоприятным исходом заболевания в сравнении с его среднетяжелым течением. Это, по видимому, свидетельствовало о более высокой активности клеток-продуцентов (ТЫ-лимфоцитов) и, наряду с другими цитокинами воспаления, являлось одной из причин, способствующей запуску деструктивных механизмов, альтерации и т.п., приводя в итоге к летальному исходу. Определяемая в исследовании более высокая концентрация №N-7 у больных с тяжелым течением гриппа рНШ1 в сравнении со среднетяжелым, вероятно, может быть объяснена мощным синтезом И-18 активированными макрофагами в зоне воспаления.
Таким образом, выявленное сочетание высокой концентрации №N-7 и И-18 при тяжелом течении гриппа рНШ1, характеризующимся бесконтрольным выбросом и других мощных цитокинов воспаления [6, 7], вносит свой “вклад” в процессы повреждения тканей и последующий летальный исход.
О значительной активации ТЫ-лимфоцитов при гриппе рНШ1 с относительным истощением компенсаторных возможностей клеток к реконвалесценции может свидетельствовать и самый низкий показатель №N-7 (в сравнении с другими ОРВИ), определенный в реконва-лесценции.
В сравнении с №N-7 изменение уровня Ж-а характеризовалось повышением в остром периоде большинства ОРВИ (р<0,05) с быстрым снижением его концентрации в периоде реконвалесценции. В связи с отсутствием статистически значимых различий уровня Ж-а между среднетяжелым и тяжелым течением гриппа рНШ1 (в отличие от Ж-у и И-18) можно предположить, что он играет несколько менее значимую роль при тяжелом течении гриппа рНШ1 по сравнению с Ж-7
Заключение
Установлено прогностическое значение высокого уровня Ж-у и его стимулятора И-18 в патогенезе тяжелого течения гриппа рНШ1. Для оценки состояния противовирусной защиты организма необходимо исследовать как Ж-а, так и Ж-у и И-18. Нами установлено, что наиболее информативными среди них являются Ж-у и И-18. В то же время динамика уровня Ж-а, характеризующаяся повышением в остром периоде и снижением в сыворотке крови к периоду реконвалесценции, свидетельствует о благоприятном течении ОРВИ. В связи с тем, что выявленное своеобразие изменения системы Ж, по нашему мнению, в какой-то мере характеризует патогенез каждой из форм ОРВИ, уровень исследуемых белков в крови был нами использован в виде одного из критериев в экспертной системе “Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ” [4].
Литература
1. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для
инженеров и научных работников. - М. : Физматлит, 2006.
- 816 с.
2. Нагоев Б.С., Нагоева М.Х., Камбачокова Э.А. О роли цитокинов в регуляции иммунной системы при инфекционных заболеваниях // Инфекционные болезни, 2011. - Т. 9, прил. 1. - С. 260. - (Материалы III Ежегодного Всероссийского Конгресса по инфекционным болезням (Москва, 28-30 марта 2011 года)).
3. Симбирцев А.С. Цитокины - новая система регуляции защитных реакций организма // Цитокины и воспаление. -2002. - № 1. - С. 9-17.
4. Усков А.А., Шипилов М.В. Экспертная система “Экспресс-диагностика и прогноз течения ОРВИ” // Информатика, математическое моделирование, экономика : сборник научных статей по итогам Международной научно-практической конференции (г. Смоленск, 22 апреля 2011 г.) - 2011.
- Т. 1. - С. 185-188.
5. Bermejo-Martin J.F., Garcia-Arevalo M.C., De Lejarazu R.O. et al. Predominance of Th2 cytokines, CXC chemokines and innate immunity mediators at the mucosal level during severe respiratory syncytial virus infection in children // Eur. Cytokine Netw. - 2007. - Vol. 18, No 3. - P. 162-167.
6. Bermejo-Martin J.F., Ortiz de Lejarazu R., Pumarola T. et al. Th1 and Th17 hypercytokinemia as early host response signature in severe pandemic influenza // Crit. Care. - 2009. - Vol. 13, No. 6.
- P. 201.
7. Hagau N., Slavcovici A., Gonganau D.N. et al. Clinical aspects and cytokine response in severe H1N1 influenza A virus infection // Crit. Care. - 2010. - Vol. 14, No. 6. - P. 203.
Поступила 10.06.2011
