Effect of interferon on the direction of polarization of the immune response to influenza in children

Full Text

Актуальность Современные знания о цитокинах и их биологических эффектах в механизмах иммунной защиты очень важны для анализа закономерностей клинических проявлений инфекционных заболеваний и создают реальные возможности для прогнозирования клинического течения и проведения оптимальной иммунокорригирующей терапии для восстановления функций иммунной системы при гриппе [1, 2, 3, 10, 13]. Известно, что интерферон-альфа (IFN-α), как фактор врожденной резистентности организма, один из первых цитокинов реагирует на внедрение вируса гриппа и играет контрольно-регуляторную роль в сохранении гомеостаза в организме человека. IFN-α обладает непосредственно противовирусным действием, подавляя рост и развитие внутриклеточных инфекционных агентов, а также иммунорегуляторным действием, препятствуя апоптозу и способствуя дифференцировке активированных антигеном T-хелперов и созреванию функционально активных, антиген-презентирующих дендритных клеток, но вместе с тем может способствовать лейкопении, лимфаденопатии [1, 5, 14]. IFN-α при внедрении вируса гриппа вместе с IL-12 активирует транскрипционный фактор STAT4, способствуя дифференцировке активированных антигеном наивных T-хелперов в CD4±/Тh1 типа, продуцирующих IFN-γ, обусловливая наиболее эффективный клеточный иммунный ответ [7, 9, 16, 18]. Также известно, что дифференцировка Th0 лимфоцитов, обуславливающих направленность иммунного реагирования, зависит от дозы антигена, силы сигнала толл-подобных рецепторов, особенностей костимулирующего действия других факторов, что может способствовать поляризации T-хелперов в CD4±/Тh2 типа с характерным спектром цитокинов, к которым относятся IL-4 и IL-10 [9, 14, 17]. Основное действие IL-4 - активация пролиферации В-лимфоцитов, с созреванием в плазматические клетки, которые начинают синтез специфических антител - иммуноглобулинов подкласса IgG1, но в большей степени IgE, что способствует аллергизации организма после перенесенного заболевания гриппозной инфекцией [4, 5]. Показателями, характеризующими направленность поляризации Th-0 лимфоцитов, являются уровни содержания в сыворотке крови IFN-γ, IL-4 и IL-10, а также соотношения IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ [2, 16]. Целью исследования было определить влияние цитокинового статуса на поляризацию иммунного реагирования при гриппе у детей в зависимости от клинического течения с обоснованием иммунокорригирующей терапии. Материалы и методы За период наблюдения в инфекционных отделениях базовых клиник ФГБУ «НИИ гриппа» Минздрава России были обследованы 1900 детей разного возраста и 690 взрослых с лабораторно подтвержденным гриппом в разные эпидемические сезоны. Интерфероновый статус in vitro и цитокиновый профиль в сыворотке крови определялся «сэндвич»-методом твердофазного ИФА коммерческими тест-системами производства ООО «Цитокин» Санкт-Петербург, у 495 детей с гладким течением гриппа, у 315 детей с бронхитом и 135 детей с гриппом, осложненным пневмонией, с последующим корреляционным анализом клинико-лабораторных показателей и уровня цитокинов [6, 8]. Этиологию гриппа устанавливали с помощью детекции генетического материала вирусов методом ПЦР [10]. Анализ результатов выполняли с применением статистического пакета SPSS 17.0 RU for Windows. Показатели цитокинового профиля, представленные медианой (Mе) и интерквартильным размахом (ИКР), сравнивались методами квартильного анализа по Мостеллеру и Тьюки. Достоверность различий анализировали с помощью t-критерия Стьюдента-Фишера, непараметрического критерия Уилкоксона-Манна-Уитни. Критический уровень значимости различий групп р принят равным 0,05 [11]. Результаты и обсуждение После расчета коэффициентов соотношения IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ и проведения статистической обработки были определены типы поляризации иммунного ответа при гриппе по Th-1, Th-2 или смешанному типу - Th-1/Th-2. Полученные данные представлены в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха (ИКР) в таблице 1. Показано, что преимущественная поляризация наивных лимфоцитов по Th-l типу характеризуется коэффициентом соотношения показателей IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ в пределах 0,8-1,4 и 0,8-1,9 соответственно у людей разного возраста. При преимущественной поляризации лимфоцитов по Th-2 типу коэффициенты были в пределах 3,0-3,7 и 2,9-3,5 соответственно за счет значительного увеличения содержания IL-4 и IL-10 в сыворотке крови больных гриппом. Смешанный тип иммунного ответа Th-l/Th-2 определялся с коэффициентом соотношения 2,1- 2,9 и 1,8-2,8 соответственно, что статистически значимо превышало таковые при поляризации по Th-l типу, но были ниже, чем при поляризации по Th-2 типу. Клиническое соответствие направленности поляризации лимфоцитов у детей и взрослых показано в таблице 2. Рассматривалось гладкое и негладкое течение гриппа с развитием бронхолегочных осложнений. Пациенты с гладким течением гриппа были распределены на две группы в зависимости от выраженности интоксикации. Оказалось, что при среднетяжелой форме гриппа поляризация по Th-l типу выявлялась у большинства пациентов - у 63,0 % детей и 72,0 % взрослых, однако у детей статистически значимо чаще, чем у взрослых, отмечалась поляризация по Th-2 типу - 21,8 и 10,4 % случаев соответственно. При тяжелом течении гриппа поляризация лимфоцитов по Th-2 типу отмечалась статистически значимо чаще, чем при среднетяжелой форме гриппа, во всех возрастных группах, но также чаще у детей, чем у взрослых - 54,9 и 32,2 % соответственно. Смешанный тип поляризации наблюдался с одинаковой частотой примерно в 20,0 % случаев, как при гладком течении, так и при гриппе с бронхолегочными осложнениями у пациентов разного возраста. При развитии бронхолегочных осложнений как у детей, так и у взрослых в большинстве случаев отмечалась поляризация по Th-2 типу - 76,3 и 78,0 % соответственно, смешанный тип встречался в 23,7 и 22,0 % случаев соответственно, тогда как поляризация по Th-l типу не определялась. Данные по изучению показателей продукции интерферонов и основных цитокинов с расчетом коэффициентов соотношения IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ в зависимости от возраста пациентов, больных гриппом, представлены в таблице 3. Было показано, что у пациентов с гладким течением среднетяжелой формы гриппа, независимо от возраста, на фоне выраженного снижения способности лейкоцитов к индуцированной продукции IFN-α и IFN-γ повышается в основном уровень сывороточного IFN-α. С увеличением возраста способность иммунокомпетентных клеток (ИКК) к индуцированной продукции IFN обоих типов статистически значимо повышалась. Однако у детей до 1 года уровни спонтанной и индуцированной продукции IFN-α были выше, чем в других возрастных группах, тогда как индуцированная продукция IFN-γ была достоверно ниже, при этом сохранялась способность к спонтанной продукции IFN-γ, что свидетельствует об адекватном иммунном реагировании у данной группы пациентов. Индукция IFN-γ с увеличением возраста была более выражена, чем IFN-α, что объясняется более зрелой иммунной системой в старшем возрасте, а также может свидетельствовать о праймировании Т-лимфоцитов во время предыдущих заболеваний [12]. Умеренное нарастание уровня спонтанного IFN-α свидетельствовало о реакции организма на вторжение вируса гриппа и воспалении верхних отделов респираторного тракта. При этом у детей до 6 лет уровень IFN-α был ниже, чем у пациентов старшего возраста и взрослых. У детей младше 6 лет содержание цитокина IL-4, а также его соотношение с IFN-γ превышало показатели у здоровых людей почти в 2 раза и было статистически значимо выше, чем у старших детей, что не противоречит концепции других авторов о преимущественной поляризации дифференцировки Т0-лимфоцитов в сторону Th-2 типа у младших детей [4, 5, 15]. У пациентов старше 7 лет и взрослых соотношение IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ в пределах 1,0 ± 0,2 свидетельствовало о преимущественной поляризации по Th-1 типу с активацией клеточного иммунитета при гриппе. При развитии бронхолегочных поражений у детей разного возраста отмечалась преимущественная поляризация Th-0 лимфоцитов в сторону Th-2 типа и смешанного типа, при этом уровень индуцированного IFN-α in vitro был статистически значимо снижен по сравнению с неосложненным течением, что свидетельствует о нарушении активации врожденных механизмов иммунной защиты и способствует присоединению вторичной инфекции (табл. 4). Установлено, что у детей с гриппом при гладком течении заболевания средний уровень сывороточного IFN-α был в пределах нормальных значений или несколько превышал норму, свидетельствуя о достаточной активации врожденных иммунных реакций, тогда как у детей с бронхолегочными осложнениями показатели IFN-α были статистически значимо ниже. Спонтанная продукция IFN-α повышалась во всех группах наблюдения, но при пневмониях ее уровень был достоверно более высоким, чем при гладком течении процесса. Это зависело от затянувшегося воспалительного процесса и длительной циркуляции инфекционного агента, в связи с чем высокая спонтанная активность интерферона сохранялась к поздним срокам заболевания. Показано, что в острую фазу гриппа уровень продукции IFN-γ снижен у пациентов всех возрастных групп, что обусловливает активацию лимфоцитов Th-2 типа и определяет гуморальную направленность иммунного ответа (табл. 5). При этом образующиеся в избытке антитела класса IgG способны через индукцию IL-10 селективно подавлять клеточные механизмы иммунного ответа. Индуцированная продукция IFN-γ была снижена у детей во всех наблюдаемых группах по уровню поражения респираторного тракта. При гладком течении гриппа без бронхолегочных поражений уровень индуцированной продукции IFN-γ был ближе к нижней границе нормы, что чаще соответствовало Тh-1 и смешанному типу поляризации иммунного ответа. При бронхитах уровень индуцированного IFN-γ был статистически значимо ниже - 166,0 ± 2,6 и 138,4 ± 2,7 пг/мл соответственно. При развитии пневмонии у пациентов не отмечалось характерного, для поляризации по Тh1 типу соотношения уровня цитокинов, а наблюдалась в 76,3 % случаев преимущественная поляризация по Th-2 типу с активацией гуморального звена иммунитета и только в 23,7 % случаев - смешанный иммунный ответ Тh1/Th2 типа - 110,0 ± 1,8 пг/мл и 122,4 ± 2,7 пг/мл соответственно. Этот факт может свидетельствовать о том, что функциональная активность ИКК значительно снижена, не происходит достаточной активации клеток, ответственных за продукцию IFN-γ, за счет чего и происходит поляризация лимфоцитов по Тh-2 типу. При исследовании в период реконвалесценции, как правило, отмечалось снижение уровня спонтанной и индуцированной продукции IFN-γ и снижение его содержания в сыворотке крови, что объясняется некоторым истощением функциональной активности ИКК, то есть появляется состояние вторичного иммунодефицита, что может быть опасно при суперинфицировании пациента. Повышение сывороточного и спонтанного IFN-γ показывает уровень иммунного ответа в целом на гриппозную инфекцию, однако иногда при более тяжелом клиническом течении не наблюдается увеличение этих показателей, что свидетельствует о низком уровне реакции защитных систем организма, приводящем к развитию осложнений. Полученные данные свидетельствуют о недостаточной индукции образования интерферонов всех типов при встрече организма с вирусом гриппа, что связано со свойствами возбудителя и состоянием иммунной системы человека, и приводит к более тяжелому течению заболевания, нередко с вовлечением в процесс нижних отделов респираторного тракта. Снижение показателей спонтанной продукции интерферонов обоих типов в динамике в период реконвалесценции свидетельствует о завершении воспалительного процесса, тогда как увеличение этих показателей, а также увеличение коэффициентов соотношения IL-4/IFN-γ и IL-10/IFN-γ свидетельствует об активации Тh-2 типа иммунного ответа, что способствует более тяжелому клиническому течению гриппа с формированием вирусиндуцированной бронхообструкции у детей, особенно младшего возраста. Таким образом, при гладком и осложненном клиническом течении гриппа определены три варианта поляризации иммунного ответа, которые зависят от свойств возбудителя и индивидуальных особенностей иммунной системы людей разного возраста. 1. При развитии клеточного иммунного ответа по Тh-1 типу отмечалось повышение уровня сывороточного и спонтанного IFN-γ во всех возрастных группах, при котором соотношение IL-4/IFN-γ от 0,8 до 2, что соответствует гладкому течению гриппа и не требует иммунокорригирующей терапии. 2. Для поляризации иммунного ответа по гуморальному Тh-2 типу характерна наиболее низкая концентрация как сывороточного, так и спонтанного IFN-α и IFN-γ за счет значительного снижения функциональной активности ИКК. Тяжелое течение гриппа с вовлечением в процесс нижних отделов респираторного тракта при повышении уровня IL-4 > 50 пг/мл, приводящее к увеличению соотношения IL-4/IFN-γ > 3 требует заместительной иммунотерапии рекомбинантными интерферонами. 3. Смешанный Тh-1/Тh-2 тип иммунного ответа при гриппозной инфекции средней тяжести, как при заболевании с выраженным интоксикационным синдромом, так и при наличии бронхолегочных осложнений, характеризующийся умеренным снижением продукции интерферонов обоих типов при соотношении IL-4/IFN-γ от 2 до 3, встречается при затяжном течении заболевания у детей и взрослых примерно с одинаковой частотой в 1/4 случаев. При данном иммунном ответе рекомендовано применение индукторов интерферона, способствующих переключению на Тh-1 тип иммунного ответа особенно у пациентов младшего возраста.

About the authors

Yekaterina Georgiyevna Golovacheva

Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: okdixi@mail.ru
MD, PhD, Senior Researcher, Department of Respiratory Viral Infections in Children

Olga Ivanovna Afanasyeva

Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: olga-afanaseva57@mail.ru
MD, PhD, Dr Med Sci, Leading Researcher, Department of Respiratory Viral Infections in Children

Lyudmila Viktorovna Osidak

Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: lvosidak@mail.ru
MD, PhD, Dr Med Sci, Professor, Leading Researcher Department of Respiratory Viral Infections in Children

Yelena Viktorovna Obraztsova

Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: alorz@mail.ru
MD, PhD, Senior Researcher, Department of Respiratory Viral Infections in Children

Lyubov Vasilyevna Voloshchuk

Research Institute of Influenza, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: 7970747@mail.ru
MD, PhD, Senior Researcher, Department of Respiratory Viral Infections in Children

References

Supplementary files