Клинические проявления, патогенез
Симптомы птичьего гриппа у человека варьируют от типичных гриппо-подобных симптомов (лихорадка, кашель, боль в горле и боль в мышцах) до инфекции глаз, пневмонии, острого респираторного заболевания, вирусной пневмонии и других тяжелых, угрожающих жизни симптомов.
Патогенез вируса птичьего гриппа изучался на мышах, поскольку это одна из наиболее широко применяемых и изученных моделей для исследования патогенеза вирусов на млекопитающих, однако в качестве альтернативы предлагается изучать вирус птичьего гриппа на хорьках, для которых он также является патогенным (28).
Исследование патогенности птичьих и человеческих изолятов вируса H5N1 из Гонконга на 6-8 недельных мышах BALB/c показало, что как птичьи, так и человеческие изоляты вызывали у мышей заболевание, характеризующееся гипотермией, клиническими симптомами, быстрой потерей веса и 75-100% смертностью на 6-8 день после инфицирования. Три изолята не из Гонконга не давали никаких клинических проявлений. Один изолят A/tk/England/91 (H5N1) вызывал заболевание средней тяжести и все животные, кроме одного, выздоровели. Инфекция приводила к поражению (от легкого до тяжелого) как верхних, так и нижних отделов респираторного тракта. Наиболее часто вирус вызывал некрозы в респираторном эпителии полости носа, трахеи, бронхах и бронхиолах с сопутствующим воспалением. Наиболее серьезные и обширные поражения наблюдались в легких мышей, инфицированных гонконгским вирусом птичьего гриппа, в то время как у мышей, инфицированных вирусами A/ck/Scotland/59 (H5N1) и A/ck/Queretaro/95 (H5N2), поражения были слабыми или не наблюдались вовсе. Вирусы A/ck/Italy/97 (H5N2) и A/tk/England/91 (H5N1) проявили промежуточную патогенность, давая поражения респираторного тракта от слабых до средних. Кроме того, инфекция, вызванная различными изолятами вируса, могла быть в дальнейшем определена по иммунному ответу мышей. Изоляты не гонконгского происхождения после инфицирования вызывали продуцирование повышенных уровней активного трансформирующего фактора роста b, в то время как гонконгские изоляты такого не вызывали (29).
При заражении мышей человеческим изолятом вируса гриппа А H5N1, выделяются две группы, отличающиеся по вирулентности. Используя современные методы генетики, было показано, что мутация в позиции 627 в белке РВ2 влияет на исход инфекции у мышей. Более того, высокая расщепляемость гемагглютина является необходимым условием летальности инфекции (30).
Более ранние исследования также указывали на наличие двух групп вирусов: группа 1, для которой MLD50 находилась между 0.3 и 11 PFU, и группа 2, для которой MLD50 была более 103 PFU. Спустя день после интраназальной инокуляции мышам 100 PFU вируса группы 1, титр вируса в легких составлял 107 PFU/g или на 3 log больше, чем для вирусов второй группы. Оба типа вирусов реплицировались до высоких титров (>106 PFU/g) в легких на 3 день и оставались на этом уровне в течение 6 дней. Более важно то, что только вирусы первой группы вызывали системную инфекцию, реплицировались в нереспираторных органах, включая головной мозг. Иммуногистохимический анализ показал, что репликация вирусов первой группы происходила в нейронах головного мозга, глиальных клетках и кардиальных миофибрах.
Механизм вирулентности, ответственный за летальность вирусов гриппа у птиц, действует также и у хозяев-млекопитающих. То, что некоторые вирусы H5N1 не продуцировали системной инфекции на моделях, свидетельствует о том, что множественные факторы, которые еще должны быть установлены, вносят свой вклад в тяжесть H5N1 инфекции у млекопитающих. Кроме того, способность этих вирусов продуцировать системную инфекцию на мышах и отчетливые отличия в патогенности среди изолятов, показывает, что эта система является полезной моделью для изучения патогенеза вируса птичьего гриппа на млекопитающих (31).
Кроме того, показано, что одним из факторов, оказывающих влияние на патогенез вируса H5N1, является деструктивное влияние на иммунную систему, которое отличается у летальных и нелетальных изолятов вируса H5N1 (32).
Биохимическим аспектам, которые влияют на вирулентность, адаптацию вируса к новому хозяину, иммунный ответ и патогенез, посвящен целый ряд работ (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40).
Вакцины
Сразу же после вспышек 1997-1999 годов начались поиски вакцины против вируса птичьего гриппа. Поскольку неадаптированный H5N1 вирус является патогенным для мышей, именно эти животные были использованы как модель иммунной системы млекопитающих для исследования летальной инфекции птичьего гриппа.
Производство вакцины против вируса гриппа H5N1 в системе куриных эмбрионов невозможно из-за гибели куриных эмбрионов при заражении этим вирусом и высоком уровнем биобезопасности, необходимым для работы с этим вирусом и производством вакцины на основе этого вируса. Для разработки вакцины на основе цельного вируса использовались авирулентный вирус H5N4, выделенный от мигрирующих уток, вирус H5N1 и авирулентный рекомбинантный вирус H5N1. Все вакцины были инактивированы формалином. Интраперитональная иммунизация мышей каждой вакциной вызывала выработку гемагглютинин-ингибирующих и вирус-нейтрализующих антител, в то время как интраназальная вакцинация без адьюванта индуцировала как мукозальный, так и системынй антительный ответ, который защищал мышей от контрольного заражения летальным вирусом H5N1 (41).
Интрамускулярное введение вакцины, приготовленной на основе непатогенного штамма A/Duck/Singapore-Q/F119-3/97 (H5N3), антигенно связанного с человеческим вирусом H5N1, в сочетании с квасцами или без них, приводило к полной защите от летального контрольного заражения вирусом H5N1. Защита от инфекции наблюдалась у 70% животных, которым вакцина вводилась сама по себе и у 100% животных, которым вакцина вводилась в сочетании с квасцами. Протективный эффект вакцинации коррелировал с уровнем вирус-специфических сывороточных антител. Эти результаты говорят о том, что в случае пандемии возможно использование антигенно связанных, но не патогенных вирусов гриппа в качестве кандидатов в вакцину (42, 43).
Исследования ДНК вакцин показали, что ДНК вакцина, кодирующая гемагглютинин из A/Ty/Ir/1/83 (H5N8), который отличается от A/HK/156/97 (H5N1) в пределах 12% в НА1, предотвращает гибель мышей, но не заболевание при инфицировании H5N1. Следовательно, ДНК вакцина, сделанная на основе гетерологичного штамма Н5 не защищает мышей от инфицирования вирусом птичьего гриппа H5N1, но полезна при защите мышей от гибели (44).
Противогриппозные вакцины, индуцирующие значительный перекрестный гетеросубтипный иммунитет, могут преодолеть ограничения эффективности вакцин, вызванные антигенной вариабельностью вируса гриппа А. Мыши, получившие трехкратную интраназальную иммунизацию вакциной H3N2 в сочетании LT(R192G), были полностью защищены при летальном контрольном инфицировании высокопатогенным человеческим вирусом H5N1, причем вирусные титры в носовой полости и легких были по крайней мере в 2500 раз ниже, чем у контрольных мышей, получавших только LT(R192G). Напротив, мыши, которые получили трехкратную вакцинацию вакциной H3N2 подкожно в присутствии или отсутствии LT(R192G) или неполного адьюванта Фрейнда, не были защищены при летальном контрольном инфицировании и никакого заметного снижения титров вируса в тканях не наблюдалось на 5 день после контрольного инфицирования вирусом H5N1. Вакцинация без LT(R192G) приводила лишь к частичной защите против гетеросубтипного контрольного заражения. Результаты исследования гетеросубтипного иммунитета подтвердили полезность мукозальной вакцинации, которая стимулирует перекрестную защиту против множества вирусных субтипов, включая вирусы, представляющие потенциальную пандемическую опасность (45).