WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

МАСАЛОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА

ВИРУСНЫЙ ГЕПАТИТ С: НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ПАТОГЕНЕЗА И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ И ПРОФИЛАКТИКИ

03.02.02 – вирусология

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Москва – 2011

Работа выполнена в ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития Российской Федерации

Научный консультант:

Доктор биологических наук, профессор Кущ Алла Александровна

Официальные оппоненты:

д. б. н., профессор, академик РАМН Зверев Виталий Васильевич;

д. м. н., профессор Михайлов Михаил Иванович;

д. б. н., профессор Наровлянский Александр Наумович

Ведущая организация: НИИ переливания крови им. А.А. Богданова ФГБУ «Гематологический научный центр» Минздравсоцразвития Российской Федерации

Защита состоится 06 июня 2011 г. в 12-00 часов на заседании Диссертационного совета Д 208.131.01 при ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития Российской Федерации по адресу: 123098, г. Москва, ул. Гамалеи, д. 16

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития Российской Федерации

 

Автореферат разослан ……. 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета 

Доктор медицинских наук Бурцева Елена Ивановна

Актуальность проблемы

Гепатит С по оценкам экспертов ВОЗ и Европейского Союза относится к трем наиболее важным социально значимым инфекционным заболеваниям человека и является одной из главных причин хронических заболеваний печени. Около 3% человеческой популяции на Земле инфицировано вирусом гепатита С (ВГС) [Albeldawi et al., 2010]. Современные проявления эпидемического процесса при гепатите С характеризуются снижением частоты острых форм этой инфекции, но ростом числа лиц с наличием антител к ВГС в крови, а также увеличением числа микст-инфекций (в том числе сочетание ВГС- и ВИЧ-инфекции); отмечается также изменение возрастного состава больных, структуры путей передачи ВГС, увеличение показателей смертности от хронических гепатитов и цирроза печени [Михайлов М.И. и др., 2007, Шахгильдян И.В. и др., 2008]. Гепатит С характеризуется высокой частотой формирования хронической инфекции  (до 70% - 80% острых форм переходят в хронический гепатит) и широким спектром клинических проявлений. Тяжесть заболевания варьирует от бессимптомного носительства до тяжелых форм с повреждением печени, прогрессирующим в цирроз и гепатоцеллюлярную карциному. Кроме того, с хроническим гепатитом С (ХГС) связывают многочисленные внепеченочные проявления, что позволяет рассматривать гепатит С как системное заболевание [Bowen, Walker, 2005, Heller, Rehermann, 2005]. Эффективность комбинированного лечения больных ХГС с помощью пегилированного интерферона-альфа (IFN-) с рибавирином не превышает 50%, к тому же данная терапия сопряжена с серьезными побочными эффектами [Ghany et al., 2009].

Несмотря на успехи в изучении молекулярно-биологических свойств вируса, до сих пор не существует единой концепции патогенеза ВГС-инфекции и ясного понимания механизма повреждающего действия ВГС на клетки печени. По-прежнему, не совсем ясно, какие факторы вируса и хозяина определяют исходы острого гепатита С (ОГС) – реконвалесценцию или формирование хронической инфекции, а также обусловливают прогрессирующее в цирроз течение ХГС [Sumida et al., 2010, Wadhawan et al., 2010]. Возможности изучения структуры ВГС и патогенеза заболевания ограничены сложностями культивирования вируса in vitro и экспериментального заражения животных. Большинство исследователей полагает, что ВГС не обладает прямым цитопатогенным действием, и главным фактором хронизации и прогрессирования заболевания является нарушение Т-клеточного ответа, а именно дисбаланс в соотношении Th1 и Th2 лимфоцитов и секретируемых ими цитокинов [Albeldawi et al., 2010, Sharma, 2010].

Белки вируса изучены недостаточно в связи с их малой доступностью, так как ВГС циркулирует и накапливается в организме больных в низких концентрациях. Сведения о воздействии белков ВГС на клетки и организм противоречивы: вирусные белки могут супрессировать или усиливать иммунный ответ, ингибировать или индуцировать апоптоз [Irshad, Dhar, 2006, Pindel, Sadler, 2010, Siavoshian et al., 2005, Tang, Gris, 2009]. До сих пор не выяснена функциональная роль белков ВГС в формировании хронического гепатита, а также не выявлены маркеры инфекции, ассоциированные с активностью и стадией ХГС. Выяснение структуры и свойств вирусных белков необходимо как для решения теоретических проблем (локализация антигенных и иммуногенных детерминант, определение протективных эпитопов), так и для решения задач практической медицины – создания профилактических средств, терапевтических препаратов и диагностических тест-систем.

Вакцина против гепатита С до настоящего времени не создана. Одна из основных причин – недостаточная изученность защитных механизмов врожденного и адаптивного иммунитета в ходе взаимодействия ВГС и иммунной системы хозяина. Сложность разработки вакцины заключается в высокой гетерогенности ВГС и способности вируса ускользать от иммунного ответа хозяина (escape effect). Имеющиеся данные позволяют заключить, что решающим фактором при элиминации ВГС является ранний, сильный, мультиспецифичный и функционально активный иммунный ответ клеточного звена иммунитета [Albeldawi et al., 2010, Sharma, 2010]. Основным подходом к созданию вакцин против гепатита С в настоящее время является использование индивидуальных рекомбинантных белков, отдельных пептидов или участков генома ВГС в составе ДНК-конструкций [Abdulhaqq et al., 2008, Houghton, Abrignani, 2005, Encke et al., 2007]. Анализ результатов опубликованных работ показал, что ни одна из кандидатных вакцин пока не способна обеспечить полноценный профилактический и терапевтический эффекты против ВГС. Можно констатировать, что, несмотря на определенные успехи, разработка вакцин против гепатита С требует дальнейших усилий и новых решений.

Актуальной проблемой здравоохранения является усовершенствование диагностики гепатита С. Для ограничения распространения ВГС-инфекции особое значение имеет надежное обнаружение ВГС в крови и продуктах крови. Индикация анти-ВГС антител, в основном, решает задачу этиологического диагноза, но не характеризует течение инфекции и не решает задачу прогноза исхода заболевания. По этим причинам важным является развитие методов прямого определения вирусспецифических маркеров - РНК и белков, как в сыворотке крови, так и непосредственно в клетках организма. Обнаружение указанных маркеров ВГС может решить проблему серонегативного «окна», а также дать ответ на вопрос о репликации ВГС и вирусной нагрузке.

Вышеизложенное свидетельствует об актуальности работ, направленных на  комплексный анализ роли вирусных факторов (РНК и белков ВГС) и иммунного ответа хозяина (спектра антител к ВГС, иммунокомпетентных клеток, цитокинов и других иммунорегуляторных молекул) в патогенезе гепатита С. Эти знания необходимы для разработки эффективных средств диагностики, профилактики и создания специфических препаратов для лечения гепатита С, что позволит контролировать это широко распространенное  заболевание.

Перечисленные нерешенные проблемы в изучении гепатита С определили актуальность настоящей работы, цель и задачи, которые в ней были поставлены.

Цель и задачи исследования

Цель работы -  разработать критерии оценки активности гепатита путем комплексного определения РНК и белков ВГС в печени и периферической крови, маркеров функциональной активности иммунной системы у больных острым и хроническим гепатитом С для прогнозирования исходов заболевания и на основании полученных данных разработать вакцинную композицию, обеспечивающую эффективный иммунный ответ против ВГС.

Для достижения цели был поставлен ряд как фундаментальных, так и прикладных задач:

  1. Получить панель моноклональных антител к белкам ВГС для изучения антигенной структуры белков и разработки иммунохимических методов выявления белков ВГС;
  2. Оценить степень накопления белков ВГС в инфицированных клетках печени и в мононуклеарных клетках периферической крови больных гепатитом С;
  3. Исследовать количественное содержание белка нуклеокапсида (core) ВГС в сыворотках крови больных гепатитом С и ВГС-инфицированных лиц;
  4. Оценить частоту встречаемости геномных и репликативных форм РНК ВГС в печени и периферической крови больных гепатитом С;
  5. Выявить особенности спектра и активности антител к белкам ВГС у пациентов с острым и хроническим гепатитом С;
  6. Определить популяционный состав лимфоцитов периферической крови и исследовать содержание растворимых форм дифференцировочных антигенов в сыворотке крови больных с разными формами и стадиями гепатита С;
  7. Исследовать концентрацию про- и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови, а также продукцию цитокинов in vitro клетками периферической крови пациентов с гепатитом С;
  8. С помощью комплексного корреляционного анализа сопоставить результаты выявления вирусных маркеров и параметров иммунного ответа с клинико-морфологическими и биохимическими данными больных гепатитом С. Оценить роль вирусных и хозяйских факторов в повреждении печени, в  течение и прогнозе гепатита С;
  9. Провести иммунизацию мышей рекомбинантными белками ВГС и ДНК-конструкциями, сравнить эффективность иммунного ответа;
  10. Дать сравнительную оценку иммуномодулирующего действия адъювантов, усиливающих гуморальный и клеточный иммунные ответы;
  11. Выбрать оптимальные антигенные сочетания и адъюванты, создать вакцинную композицию, обеспечивающую эффективный иммунный ответ против ВГС.

Научная новизна

       С использованием полученных моноклональных антител (МКА) к белкам ВГС установлена структурная организация 10 антигенных детерминант, не описанных ранее. Впервые установлено, что антигенные детерминанты белков ВГС выявляются в инфицированных клетках печени и мононуклеарных клетках периферической крови (МКПК) больных гепатитом С с различной частотой. Наиболее часто выявляются пять эпитопов на белках NS4А, NS4B и NS5А, что может быть связано с пространственной доступностью этих детерминант.

С помощью иммунохимических методов, разработанных на основе МКА, получены новые данные о патогенетической роли белков ВГС. Впервые установлено, что у больных ХГС накопление core-белка в печени и в МКПК прямо коррелирует с выявлением репликативной формы РНК ВГС. Таким образом, core-белок может служить маркером активной репликации вируса. Частота обнаружения репликативной формы РНК ВГС, а также экспрессия белка NS4A в печени и в МКПК больных ХГС сокращается при тяжелых некрозо-воспалительных процессах в печени, что может свидетельствовать о снижении репликативной активности ВГС при прогрессировании заболевания. Впервые показано, что гистологическая активность ХГС и повышение уровня ферментов печени прямо связана с наличием как геномной РНК ВГС, так и белков ВГС в ткани печени, РНК и core-белка ВГС в сыворотках крови и белков ВГС в МКПК. При ХГС впервые установлена прямая зависимость между экспрессией белка NS5А в печени, выработкой антител к этому белку, увеличением гистологической активности и развитием фиброза, что позволяет рассматривать NS5А как один из маркеров степени повреждения ткани печени.

Анализ белков ВГС в печени больных гепатитом С впервые позволил получить прямые доказательства более высокой транскрипционной активности ВГС при ОГС по сравнению с ХГС. При ОГС выявлена прямая зависимость между накоплением белков core, NS3 и NS5A в гепатоцитах и некрозо-воспалительными изменениями ткани печени. Интенсивная экспрессия белков NS4A и NS3 в печени в период около 1 месяца после манифестации ОГС является предиктором спонтанной реконвалесценции.

Впервые установлено, что накопление белков ВГС в МКПК ассоциируется с с иммунными расстройствами – сокращением доли мононуклеарных клеток и лимфоцитов в популяции лейкоцитов. При ОГС уменьшение количества СD16+-лимфоцитов связано с более активной экспрессией белков NS3 и NS5A ВГС в печени (r= –0,7, p<0,05), а CD4+-лимфоцитов – с повышенным содержанием sFas (r= –0,52; р<0,05) и sHLA-DR (r= –0,56; р<0,05) в сыворотке крови.

Впервые установлена преимущественная циркуляция ВГС у пациентов с ОГС в виде безоболочечных нуклеокапсидов, а у больных с циррозом печени - в виде иммунных комплексов. Средняя концентрация core-белка в сыворотках крови больных ХГС достоверно выше, чем у пациентов с ОГС (р<0,05).

Впервые показано, что достоверный (р<0,05) прогноз реконвалесценции может быть сделан на основе комплекса следующих иммунологических и вирусологических признаков: в течение 1 месяца от начала клинических симптомов ОГС – отсутствие антител к NS5A, низкая концентрация (<20 УЕ/мл) растворимой формы дифференцировочного антигена sCD38 и низкая концентрация (<40 пг/мл) core-белка в сыворотке крови; в течение 3-4 месяцев – сочетание отсутствия РНК ВГС в сыворотке крови и нормализация уровня аланинаминотрансферазы (АЛТ).

При помощи технологии фагового дисплея получены фаговые клоны с пептидными вставками, имитирующими 11 антигенных детерминант белков core, NS3, NS4B и NS5A ВГС. Впервые показано, что антигенные детерминанты белков ВГС, экспонированные на поверхности фаговых частиц, являются более эффективными стимуляторами клеточного иммунного ответа по сравнению с олигопептидами со сходной аминокислотной последовательностью.

Впервые установлено, что ковалентные конъюгаты рекомбинантных белков ВГС с петидогликаном растительного происхождения иммуномодулятором иммуномаксом наиболее эффективно стимулируют гуморальный и клеточный иммунные ответы при введении низких доз антигена (около 1 мкг/мышь). Иммуномакс оказался также эффективным адъювантом при иммунизации мышей ДНК-плазмидой, кодирующей белки ВГС. Впервые показано, что вакцинная композиция, включающая специфические компоненты ВГС (ДНК-плазмиду и рекомбинантные белки) и иммуномакс в качестве адъюванта стимулирует интенсивный клеточный и гуморальный иммунный ответ к широкому спектру эпитопов ВГС.

Практическая значимость

Полученные МКА могут быть использованы в разных областях вирусологии и биотехнологии: для контроля качества и стандартизации рекомбинантных белков при производстве диагностических тест-систем, предназначенных для выявления антител к белкам ВГС в сыворотках крови; как  аффинные сорбенты при очистке рекомбинантных белков; для разработки более чувствительных вариантов ИФА-диагностикумов ("capture"-ИФА и варианты, основанные на конкуренции); для анализа экспрессии белков ВГС в эукариотических клетках при создании новых векторных систем и ДНК-вакцин. Информация о детальном строении детерминант ВГС, полученная с помощью МКА, может применяться для усовершенствования диагностики гепатита С, для изучения влияния аминокислотных замен в белках на их антигенные свойства, а также для изучения иммунного ответа у пациентов, инфицированных разными генотипами ВГС.

Разработан чувствительный иммуноферментный метод выявления core-белка в сыворотках как бессимптомных ВГС-инфицированных доноров, так и больных ОГС и ХГС. Получен патент на изобретение № 2329303 от 20.07.2008 г. Показано, что для обнаружения ВГС в крови пациентов с ОГС достаточно выявлять свободно циркулирующие вирионы, тогда как при ХГС следует включать анализ ВГС в составе иммунных комплексов. Преимущества количественного определения белка могут быть полезны для определения вирусной нагрузки, в том числе при оценке эффективности терапии. Низкая концентрация (<40 пг/мл) core-белка в сыворотке в ранние сроки (около 1 месяца) после манифестации ОГС является предиктором реконвалесценции. Полученные результаты являются основой для разработки ИФА тест-системы для диагностики гепатита С, в том числе и его ранних  стадий. Внедрение метода в практику позволит увеличить надежность диагностики гепатита С и вирусную безопасность гемотрансфузий.

Разработан метод выявления белков ВГС в инфицированных клетках (печень, клетки крови, трансфицированные ДНК-плазмидами клетки) in situ. Выбраны иммунные реагенты (смесь МКА к неструктурным белкам NS4 и NS5A), позволяющие выявлять натуральные белки ВГС с наибольшей чувствительностью. Показано, что обнаружение белков ВГС в зараженных клетках увеличивает эффективность диагностики и позволяет оценить активность и стадию ХГС. Метод полезен также для исследования фундаментальных  вопросов, связанных с механизмами взаимодействия хозяин-вирус на клеточном уровне. Иммунные реагенты на основе МКА к ВГС, меченных ФИТЦ, пригодны для определения внутриклеточной экспрессии белков ВГС и анализа клеток методами проточной цитофлюориметрии и прямой иммунофлюоресценции. Конъюгаты МКА с пероксидазой хрена являются компонентами для разработки сэнвич-ИФА на антигены ВГС. На основе МКА к белкам core и NS4 разработаны варианты сэндвич-ИФА для выявления белков ВГС в лизатах клеток и тканей. С помощью данного метода обнаружены белки ВГС в лизатах биоптатов печени пациентов с гепатитом неуточненной этиологии. Методы могут быть полезны при исследовании замороженных клеток крови, биопсийных и аутопсийных материалов, а также для анализа экспрессии белков ВГС в трансфицированных клетках.

Выявлены закономерности, которые являются предикторами реконвалесценции: отсутствие антител к белку NS5А; низкая концентрация sCD38 и core-белка в ранние сроки после манифестации заболевания (около 1 месяца), отсутствие РНК ВГС в сыворотке крови в период 3-4 мес. от начала заболевания. Включение этих параметров в обследование пациентов позволит повысить точность прогноза исхода ОГС и своевременно начать противовирусную терапию.

Выбраны адъюванты для вакцинной композиции против гепатита С: иммуномакс в виде ковалентного конъюгата с рекомбинантными белками ВГС,  иммуномакс или ген GM-CSF – для ДНК-плазмиды.  Эти вещества наиболее эффективно стимулируют гуморальный и клеточный иммунные ответы к широкому спектру эпитопов ВГС. Определен дизайн экспериментальной кандидатной вакцины против гепатита С. Принцип, положенный в основу создания описанного мультиэпитопного вакцинного препарата, открывает перспективы для разработки на его основе вакцин нового поколения с использованием биотехнологических конструкций (белков и ДНК), содержащих аминокислотные и нуклеотидные последовательности структурных и неструктурных белков ВГС, в сочетании с иммуномаксом.

Основные положения, выносимые на защиту

  1. Получена панель из 26 МКА к 5 белкам ВГС, с помощью которых проведено антигенное картирование белков core, NS3, NS4A, NS4B и NS5A.
  2. На основе МКА разработано три группы иммунохимических методов для выявления белков ВГС в материалах (сыворотка/плазма крови, клетки периферической крови и печени) от больных гепатитом С и ВГС-инфицированных  лиц.
  3. Антигенные детерминанты белков ВГС выявляются в инфицированных клетках с различной частотой, что может быть связано с пространственной доступностью этих детерминант.
  4. Частота обнаружения белков ВГС в печени больных ОГС статистически значимо выше, чем больных ХГС, что свидетельствуют о более высокой активности репликации ВГС при ОГС по сравнению с ХГС.
  5. Выявление core-белка в сыворотке крови прямо коррелирует с гистологической и биохимической активностью, а также стадией ХГС.
  6. Белки ВГС экспрессируются в мононуклеарах периферической крови большинства больных ХГС и чаще обнаруживаются в моноцитах.
  7. Наличие и высокая активность антител к неструктурному белку NS5A ассоциированы с более тяжелым поражением печени при ХГС, а также с неблагоприятным прогнозом исхода ОГС.
  8. У больных гепатитом С выявлены изменения функциональной активности иммунной системы: повышение концентрации растворимых форм дифференцировочных антигенов, усиление экспрессии рецептора Fas-зависимого апоптоза на клетках крови, уменьшение доли Т-хелперов и NK-клеток, снижение иммунорегуляторного индекса, дисбаланс продукции цитокинов с преобладанием Th2-цитокинов.
  9. Мультикомпонентный препарат, созданный на основе биотехнологических продуктов – рекомбинантных белков ВГС, ДНК-конструкций, содержащих гены ВГС, в составе эукариотических векторов и иммуномодулятора иммуномакса, индуцирует наиболее эффективный клеточный и гуморальный ответ, направленный к широкому спектру эпитопов ВГС. 

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на IX и X Международных симпозиумах по вирусным гепатитам и болезням печени (Италия,  Рим, 1996, США, Атланта, 2000), на X Международном конгрессе по вирусологии (Израиль, Иерусалим, 1996), на IV и XI Российских национальных конгрессах «Человек и лекарство» (РФ, Москва, 1997, 2004), на II, III, IV, V, VI и VIII Российских научно-практических конференциях «Гепатиты В, С и D - проблемы диагностики, лечения и профилактики» и «Вирусные гепатиты – проблемы эпидемиологии, диагностики, лечения и профилактики» (РФ, Москва, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2009), на XXV и XXVI научных сессиях ЦНИИ гастроэнтерологии (РФ, Москва, 1998, 1999), на 3-й Всероссийской научно-практической конференции «Генодиагностика в современной медицине» (РФ, Москва, 2000), на Научно-практической конференции «Гепатит С (Российский консенсус)» (РФ, Москва, 2000), на I и II конгрессах Европейского общества вирусологов (Великобритания, Глазго, 2000, Испания, Мадрид, 2004), на 6-ой, 9-ой и 14-ой Российских конференциях «Гепатология сегодня» (РФ, Москва, 2001, 2004, 2009), на Международной конференции «Геномика, протеомика и биоинформатика для медицины» (РФ, Москва, 2002), на VIII Всероссийском съезде эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (РФ, Москва, 2002), на 8-ой Российской гастроэнтерологической неделе (РФ, Москва, 2002), на VI Российском съезде врачей-инфекционистов (РФ, С.-Петербург, 2003), на Международном Междисциплинарном Симпозиуме «От экспериментальной биологии к превентивной и интегративной медицине» (Украина, Судак, 2006), на итоговых конференциях по результатам выполнения мероприятий за 2007, 2008 и 2009 г.г. в рамках приоритетного направления «Живые системы» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (РФ, Москва, 2007, 2008, 2009), на конференции по ДНК-вакцинам (США, Лас-Вегас, 2008), на 2-ом Европейском конгрессе по иммунологии (Германия, Берлин, 2009).

В окончательном виде диссертация апробирована на заседании Совета по предварительной экспертизе диссертационных работ ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И.Ивановского» Минздравсоцразвития России 10 февраля 2011 г. (протокол № 118 от 10.02.2011).

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 76 научных публикациях: в 24 статьях (из них опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК, – 21 статья и 1 патент) и в 52 тезисах научных конференций.

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития России в рамках тем: «Особенности эпидемиологии и  патогенеза гепатита С, совершенствование методов диагностики, лечения и профилактики ВГС-инфекции» (госрегистрация № 0120.0 603540) и «Фундаментальные аспекты создания вакцин нового поколения для профилактики гепатита В, С и ВИЧ, разработка новых методических подходов для ранней диагностики других вирусных инфекций» (госрегистрация № 0120.0 603546).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 370 страницах, содержит 58 таблиц и 49 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, заключения и выводов. Список литературы включает 450 источников, в том числе 46 -  на русском языке.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Плазмы доноров. Сыворотки и плазмы крови (n=225) получены из НИИ переливания крови ФГБУ «Гематологический научный центр» Минздравсоцразвития России от добровольных доноров, среди которых были анти-ВГС позитивные (n=85) и анти-ВГС негативные образцы (n=140).

Пациенты. В работе использована венозная кровь и биопсии печени 432 пациентов с ОГС (n=79), ХГС (n=313), хроническими заболеваниями печени невирусной этиологии (n=25) и гепатитом неуточненной этиологии (n=15). Материалы от больных и клиническая характеристика предоставлены д.м.н. Блохиной Н.П. и к.м.н. Шкурко Т.В. (Консультативное гепатологическое специализированное отделение при Инфекционной клинической больнице №1 г. Москвы - ИКБ №1), д.м.н. Знойко О.О. и д.м.н. Климовой Е.А. (ИКБ №1, Московский государственный медико-стоматологический университет), к.м.н. Ткачевым В.Д.  (ЦНИИ гастроэнтерологии Департамента Здравоохранения г. Москвы). Диагноз ОГС и ХГС ставился на основании общепринятых эпидемиологических и клинико-лабораторных данных, а также исключения других этиологических факторов. Исход ОГС учитывали в среднем через 13,6±1,7 месяцев после манифестации ОГС в 1-3 временных точках. Критериями предполагаемой реконвалесценции считали нормализацию уровня ферментов печени и отсутствие РНК в сыворотке крови. Хронизацию заболевания констатировали при выявлении РНК и/или повышении активности трансаминаз.

Морфологический анализ ткани печени. Образцы ткани получали методом чрескожной пункционной биопсии печени (ПБП) иглой типа Menghini. Оценка структурных изменений печеночной ткани проводилась полуколичественным методом с использованием индекса Knodell et al. [1981] и шкалы METAVIR [Bedossa et al., 1996]. Степень активности гепатита оценивали по индексу гистологической активности (ИГА) и уровню АЛТ, стадию заболевания – по индексу фиброза (ИФ). Морфологический анализ срезов печени выполнен Келли Е.И. (ИКБ №1) и  Ткачевым В.Д. (ЦНИИ гастроэнтерологии).

Лабораторные животные. Для иммунизации животных и наработки асцитных жидкостей использовали самок мышей линий BALB/c (гаплотип H-2d), DBA/2J (H-2d), C57Bl/6 (H-2b) и гибридов 1 поколения (F1) BALB/c-DBA в возрасте 6–8 недель.

Рекомбинантные белки. Очищенные рекомбинантные белки, имитирующие иммунодоминантные регионы белков ВГС core, NS3, NS4 и NS5A (табл. 1), экспрессированные в прокариотической системе в комплексе с белками слияния -галактозидазой и глутатион-S-трансферазой (GST), любезно предоставлены д.м.н. Бурковым А.Н. и д.б.н. Улановой Т.И. (НПО Диагностические системы, г. Нижний Новгород).

Пептиды получены из Института биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. Из состава белка core использовано 16 пептидов, NS3 - 7, NS4 - 29, NS5A – 8 пептидов.

ДНК-конструкции для эукариотической экспрессии белков ВГС предоставлены для совместных исследований к.б.н. Мохоновым В.В., Грабовецким В.В. и д.б.н. Забережным А.Д. (ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И.Ивановского» Минздравсоцразвития России). В качестве эукариотического вектора для создания рекомбинантных плазмид использовали коммерческую плазмиду pcDNA3.1(+) (Invitrogen, США), обеспечивающую транскрипцию целевого гена под контролем CMV-промотора. Трансфекцию перевиваемых клеточных линий почек зеленой мартышки (Vero) и гепатокарциномы человека (Huh7) плазмидами проводили с использованием поликатионного липосомального реагента метафектина (Metafectene Pro, Biontex, Германия), Унифектина 56 (Унифект Групп, РФ) или липофектамина-2000 (Invitrogen, США) в соответствии с рекомендациями фирм.

Гибридомы, продуцирующие моноклональные антитела (МКА) к белкам  ВГС, получали стандартным методом [Kohler, Milshtein, 1975] путем слиянии спленоцитов мышей, иммунизированных рекомбинантными белками ВГС, с клетками миеломы Sp2/0. МКА заданной специфичности отбирали с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Иммунноглобулины (Ig) очищали из асцитных жидкостей мышей с помощью аффинной хроматографии. Конъюгацию МКА с пероксидазой хрена (ПХ) и ФИТЦ выполняли с помощью стандартных методов.

Картирование эпитопов белков ВГС с помощью технологии фагового дисплея. Использовали две фаговые библиотеки случайных эпитопов, сконструированные в лаборатории J.M. Gershoni (Tel Aviv University, Israel) на базе вектора Fth1 [Enshell-Seijffers et.al., 2001] и предоставленные к.б.н. Денисовой Г.Ф. Нуклеотидные последовательности, кодирующие двенадцатичленные пептиды, фланкированные цистеиновыми остатками в одной библиотеке (pVIII/CX12C) и семичленные пептиды (pVIII/X7) – в другой, были встроены в ген поверхностного белка фага fd – pVIII. Получение фаговых клонов, реагирующих с МКА, включающее этапы аффинной селекции, трансдукцию клеток E.coli фагами, иммуноскрининг, выделение одноцепочечной фаговой ДНК и секвенирование, проводили по описанной ранее схеме [Enshell-Seijffers et.al., 2001]. По нуклеотидной последовательности расшифровывали аминокислотную последовательность пептидной фаговой вставки. Для поиска мотивов, гомологичных фаговому пептиду, использовали сравнительный анализ пептидных вставок и аминокислотных последовательностей белков ВГС при помощи метода, разработанного Денисовым Д.А. [Enshell-Seijffers et.al., 2003], и алгоритма ClustalW [Jolivet-Reynaud et al., 2004].

Подготовка сывороток для детекции core-белка. Сыворотки/плазмы в объёме 1-4,5 мл «осветляли» центрифугированием при 6000 об/мин в течение 15 мин, затем добавляли полиэтиленгликоль 4000 до конечной концентрации 4% и перемешивали. Осадок формировался в течение ночи или не менее 3 часов при  4С, затем смесь центрифугировали при 12000 об/мин 30 минут при 4С. Осадок ресуспендировали в PBS до объёма, составляющего 1/15 часть исходного объема сыворотки, и анализировали в сэндвич-ИФА.

Выделение мононуклеарных клеток периферической крови (МКПК) проводили в градиенте плотности фиколл-пак (Pharmacia, Швеция). Цитологические препараты готовили на стеклах путем центрифугирования  на цитоцентрифуге. Спленоциты из суспензии селезенки мышей получали аналогичным способом.

Иммуноблот и иммунодот выполняли стандартными методами.

Непрямой вариант твердофазного ИФА проводили стандартным способом в микропанелях (NUNC, Дания), концентрации антигенов при сорбции составляли: рекомбинантные белки ВГС – 0,5-2 мкг/мл, пептиды – 5-10 мкг/мл, лизат клеток E.coli – 10 мкг/мл, GST и -галактозидаза – 1 мкг/мл, фаговые частицы – 108-1010/мл. Сыворотки или МКА вносили в серийных разведениях. Вторичные антитела – антивидовые конъюгаты, меченные ПХ (Сорбент, Россия, Jackson Immunoresearch Laboratories, США), субстрат – тетраметилбензидин гидрохлорид (ТМБ, US Biomedical, США).

Сэндвич-варианты ИФА, разработанные с использованием МКА,  применяли для выявления антигенов ВГС: рекомбинантных белков, core-белка ВГС в сыворотках крови, белков ВГС в лизатах клеток и ткани печени. Индивидуальные МКА или смесь МКА сорбировали в лунки 96-луночных панелей NUNC Maxisorp (Дания) в концентрации 5 мкг/мл в растворе PBS, отмывали и блокировали неспецифические участки связывания 5% обезжиренным сухим молоком на PBS в течение часа при 37oС. Затем добавляли материалы, содержащие ВГС, и инкубировали 2 ч при 37°С при постоянном встряхивании. После отмывки добавляли конъюгаты - МКА, меченные ПХ, на 1 ч при 37°С, затем – ТМБ. Пробы считали положительными, если оптическая плотность (ОП) превышала критическую. Последнюю вычисляли, как среднюю ОП отрицательных контролей плюс две величины стандартного отклонения (SD).

Конкурентный ИФА использовали для сравнения антигенной специфичности МКА. В лунки микропанелей, сенсибилизированных рекомбинантными белками, вносили очищенные МКА-конкуренты в серийных разведениях, добавляли конъюгированные с ПХ МКА в разведениях, позволяющих получить ОП в пределах 1,0-1,5 при взаимодействии с рекомбинантными белками в отсутствии конкурирующих МКА, инкубировали 1 ч при 37°С, затем добавляли ТМБ. Результаты представляли как степень ингибирования  (в %) связывания конъюгатов МКА с соответствующим белком в присутствии немеченных МКА. Аналогичная  методика использовалась при изучении конкуренции за связывание с рекомбинантными белками между антителами в сыворотках ВГС-инфицированных лиц и конъюгированными МКА.

Иммуногистохимическое окрашивание in situ выполняли непрямым  иммунопероксидазным методом (ИПО). После блокирования эндогенной пероксидазы и неспецифических участков связывания на препараты (криостатные срезы печени, цитологические препараты МКПК, трансфицированные клетки) наносили очищенные МКА (50-100 мкг/мл), после инкубирования с которыми - антимышиный ПХ конъюгат (Jackson Immunoreserch Laboratories, США, DAKO, Дания). Реакцию проявляли раствором субстрата 3,3'-диаминобензидина (ДАБ, Sigma, США). Контрастирование ядер проводилось гематоксилином Карачи. Результаты ИПО оценивали с помощью светового микроскопа Opton (Германия). Количество окрашенных клеток представляли в процентах или в баллах. 

Окрашивание клеток авидин-биотиновым комплексом проводили с использованием набора LSAB 2 Kit (DAKO, Дания) в соответствии с рекомендациями фирмы,  концентрация МКА составляла 10 мкг/мл.

Внутриклеточное окрашивание белков ВГС методом проточной цитофлюорометрии. Цельную кровь для удаления эритроцитов, фиксации и пермеабилизации лейкоцитов обрабатывали реактивами Fix&Perm GAS-003 (CALTAG, США), клетки промывали и инкубировали с МКА к белкам ВГС, меченными ФИТЦ, в конечной концентрации 20 мкг/мл. Анализ проводили на проточном цитофлуориметре FACS CALIBUR (Becton Dickinson, США) с использованием программного обеспечения Cell Quest. Идентификацию клеток крови проводили по параметрам светорассеяния. Наличие белков ВГС внутри клеток оценивали по интенсивности флюоресценции. Работа проводилась совместно с к.б.н. Пичугиным А.В. и д.м.н., проф. Атауллахановым Р.И. (ФГБУ «ГНЦ РФ «Институт иммунологии» ФМБА России).

Детекция РНК ВГС. Определение геномной РНК ВГС (плюс-цепей) в сыворотках, лизатах МКПК и печени пациентов проводили методом ОТ-ПЦР с использованием праймеров к 5'-нетранслируемому региону ВГС [Okamoto et al.,1990]. Репликативную (минус-цепь) РНК ВГС выявляли с использованием праймеров в соответствии с Lanford et al. [1995]. Генотипирование ВГС проводили по методу Ohno et al. [1997]. Генодиагностика проводилась совместно с к.б.н. Самохваловым Е.И. и к.б.н. Альховским С.В. (ФГУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» Минздравсоцразвития России).

Реакция бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ) проводили стандартным методом в 96-луночных панелях. Для стимуляции клеток  in vitro использовали пептиды в конечной концентрации 5 мкг/мл, рекомбинантные белки – 0,5-1 мкг/мл, фаги – 5 мкг/мл, митоген конканавалин А (КонА) – 5 мкг/мл. Образование бластов учитывали либо по включению в ДНК [3H]-тимидина (-счетчик Beckman, США), либо визуально по изменению морфологии клеток. Результаты РБТЛ выражали как индекс стимуляции пролиферации (ИСП).

Определение содержания популяций лимфоцитов. Иммунологический статус пациентов характеризовали с помощью МКА (Сорбент, Москва), направленных к поверхностным рецепторам лимфоцитов различных субпопуляций, меченных ФИТЦ (CD4+, CD8+, CD16+, CD20+, CD95+), с помощью метода прямой флюоресценции в соответствии с рекомендациями фирмы.

Содержание лимфоцитов мышей, экспрессирующих маркеры Т-клеток (CD4+ и CD8+) и B-клеток (CD19+), относительно всех CD45+-позитивных клеток (лейкоциты), оценивали с помощью ФИТЦ- и фикоэритрин - меченных антител методом трехцветной проточной цитометрии (BD Biosciences, США). Анализ проводили на проточном цитофлюориметре FACS CALIBUR (Becton Dickinson, США) с использованием программного обеспечения Cell Quest совместно с к.б.н. Пичугиным А.В. и д.м.н., проф. Атауллахановым Р.И. (ФГБУ «ГНЦ РФ «Институт иммунологии» ФМБА России).

ELISpot. Определение количества клеток, секретирующих IFN-, проводили c помощью тест-системы «ELISpot mouse IFN-» (R&D systems, США) в соответствии с инструкцией фирмы.

Определение содержания цитокинов IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IFN-, TNF-  в сыворотках пациентов и в культуральных супернатантах проводили методом ИФА с помощью тест-систем фирм Вектор-Бест (Новосибирск) и Протеиновый контур (С.-Петербург). Измерение концентрации цитокинов в супернатантах, полученных при культивировании стимулированных спленоцитов мышей, проводили методом ИФА с использованием тест-систем для определения IFN-, IL-2 – Mabtech (Швеция) и TNF- – BioLegend (США).

Уровень растворимых форм дифференцировочных антигенов (sFas, sCD38, sHLA-DR и sHLA-I) определяли в сэндвич-ИФА с использованием МКА серии ИКО и поликлональных антител против мембранных антигенов человека. Данные тест-системы разработаны и любезно предоставлены д.б.н., проф. В.В. Новиковым (Нижегородский Государственный Университет им. Н.И. Лобачевского).

Статистическую обработку результатов проводили с использованием программ «Биостатистика» (версия 4.03) и «Statistica 6». Использовались следующие параметрические и непараметрические критерии: t-критерий Стьюдента, U-критерий Манна-Уитни, коэффициенты линейной регрессии Пирсона и ранговой корреляции Спирмена, критерий Пирсона (-квадрат) и точный тест Фишера. Сравнение двух зависимых (связанных) выборок проводили с помощью критерия Уилкоксона или метода знаков. Сравнение нескольких независимых выборок выполняли с помощью рангового двухфакторного анализа Фридмана (Friedman ANOVA). Уровень статистической значимости определяли при p<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. ПОЛУЧЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ЭПИТОПНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ МКА

В результате серии опытов по слиянию спленоцитов мышей, иммунизированных рекомбинантными белками, с клетками миеломы отобрано 26 гибридом, стабильно секретирующих МКА к белкам ВГС core, NS3, NS4 и NS5А (табл. 1). Большинство МКА относились к субклассу G1, 2 МКА – к субклассу G2b и 1 МКА – к классу М. В ИФА МКА с различной активностью взаимодействовали с соответствующими рекомбинантными белками - титры от 10-4 до 9x10-7.

Эпитопное картирование антигенных детерминант, реагирующих с полученными МКА, проводилось с использованием пяти методов: пептидного картирования (использовано более 60 пептидов), взаимодействия с антигенами разного состава в 8 коммерческих тест-системах на основе иммуноблота и ИФА, реактогенности с денатурированными белками, конкурентного анализа, а также с помощью пептидной фаговой библиотеки.

Восемь МКА получены к белку core. Конкурентный анализ показал, что 6 МКА распознают индивидуальные неперекрывающиеся эпитопы, МКА 1F9 и 6D1 – частично перекрывающиеся эпитопы в центральной части молекулы. С пептидами реагировали только 2 анти-core МКА – 1F9 и 6D1. Установлена специфичность связывании МКА 1F9 с пептидом 76-90 а.о., полученные методом фагового дисплея результаты позволили более точно определить этот эпитоп - 81-85 а.о. (табл. 1). Эта последовательность полностью консервативна для генотипов 1, 2 и 3. Нами впервые описаны МКА (1F9 и 6D1), взаимодействующие с центральной частью core-белка, которая содержит антигенный участок, активно реагирующий с сыворотками больных гепатитом С [Jolivet-Reynaud et al., 1998].

Антигенную специфичность 4-х из шести анти-core МКА, не реагировавших с пептидами (МКА 1A12, 27, D4, 4G5), исследована методом фагового дисплея. Прямой гомологии между мотивами пептидных вставок полученных фагов, опознаваемых МКА, и core-белком, не обнаружено. Логично предположить, что эти а.о. удалены друг от друга в полипептидной цепи, но сближены в пространстве и входят в состав конформационных эпитопов. В связи с тем, что полная третичная структура core-белка ВГС в настоящее время не установлена, можно предположить локализацию только отдельных мотивов этих эпитопов (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика моноклональных антител к белкам ВГС

Рекомбинантный белок

МКА

Изотип  Ig

Титр

в ИФА

Результаты картирования эпитопов (локализация, последовательность а.о.)

Эпитоп **

rCore

1-90 а.о.

1F9 *

G1

5x10-6

(81)YPWPL(85)

Л

6D1

G1

10-5

(71)PEGRTWAQPGYPWPLYGNEG(90) 

Л

1A12 *

G1

10-6

(36)LLP(38) и VRGAPPD

К

rCore

1-150 а.о.

27 *

G1

5x10-6

74-99 (часть эпитопа) - (74)RWWL(V,I)SGD

К

37

G1

10-5

1-80

К

D4 *

G1

10-6

(56)SQPR(59), (71)PxGR(74) и (84)PLYxN(88)

К

G7

G2b

10-5

80-150

К

4G5 *

G1

10-7

QSPSRLxD и KQxKExxxE

К

rNS3

1356 1459 а.о.

2G12

G1

10-6

1356 1459

К

2H4 *

G1

10-7

1363-1449:

(1363)NI(V)EE(D)(1366) и KE(D)RE(D)

К

5B2

G1

10-5

1356 1459

К

5G2

G1

10-6

1356 1459

К

6E9

G1

10-6

1356 1459

К

4H8

G1

10-5

1356 1459

К

4G7

M

10-7

1356 1459

К

rNS4

1677 1756 а.о.

3F11

G1

5x10-7

(1700)AVLYQEFD(1707)

Л

3F12

G1

9x10-7

(1700)AVLYQEFD(1707)

Л

1D11 *

G2b

5x10-6

(1713)SHLPY(1717)

Л

1D3

G1

10-4

(1711)EASHLPYIEQGMQLAEQFKQKA(1732)

Л

6B11 *

G1

10-6

(1748)PVVESKW(1754)

К

C1

G1

10-5

1689-1738

К

rNS5A

2193 2300 а.о.

2C9 *

G1

10-5

(2264)DEREVSV(2270)

К

3F4 *

G1

10-6

(2223)DADLIEANL(2231)

Л

1C5 *

G1

10-6

(2223)DADLIEAN(2230) и DT(S)L

К

6D12

G1

5x10-6

2193-2212

К

5A9

G1

10-6

2193-2212

К

Примечания: * эпитопы, картированные с помощью фагового дисплея; ** природа эпитопа - линейный (Л) или конформационно-зависимый (К)

По характеру конкуренции в ИФА и по способности взаимодействовать с NS3 из различных коммерческих наборов 7 МКА к NS3 можно условно разделить на 5 групп: 2G12-2H4, 5B2-5G2, 6E9, 4H8, 4G7 (табл. 1). Активность взаимодействия пяти клонов с денатурированными препаратами rNS3 резко падала или полностью отсутствовала, что свидетельствует о чувствительности большинства МКА к целостности конформационной структуры белка. Реакция двух клонов (2G12 и 2H4) с rNS3 оказалась более устойчивой к денатурации, сохраняя до 70% активности. Однако эпитоп белка NS3, опознаваемый МКА 2H4, по-видимому, конформационно-зависимый. Его мотив (1363)NI(V)EE(D)(1366) является линейной частью эпитопа 2H4. Основываясь на данных по трехмерной модели хеликазного домена белка NS3 (Protein Data Bank, код 1A1V), можно предположить что а.о., участвующие в образовании второго мотива, располагаются в составе полипротеина ВГС в следующих позициях: K1378 или 1386, Е1372, R1389, D1447 или 1449. Мотив NIEE и а.о. мотива KERE сближены друг с другом в составе третичной структуры хеликазного домена NS3 (рис. 1 А).

Рисунок 1. Конформационная структура антигенных детерминант 2H4, 6B11 и 2C9 белков NS3, NS4В и NS5A

А. Локализация а.о., образующих эпитоп 2H4, на модели третичной структуры хеликазного домена белка NS3. Слева – модель третичной структуры хеликазного домена NS3; справа – область локализации эпитопа 2H4 на молекуле хеликазного домена; посередине – 1) положение а.о. в составе хеликазного домена; 2) положение а.о. в составе полипротеина. Нумерация а.о. приведена согласно Protein Data Bank 1A1V.

Б. Предположительная вторичная структура участка белка NS4В в области локализации антигенной детерминанты 6B11.

В. Предположительная вторичная структура участка белка NS5A в области локализации антигенной детерминанты 2С9.

Активность взаимодействия шести МКА с rNS4, с синтетическими пептидами и с рекомбинантными белками из коммерческих наборов в ИФА и в иммуноблоте различалась, при этом МКА 3F11 и 3F12 были активны во всех изученных тест-системах. Эпитопное картирование 6 МКА к NS4 с помощью пептидов, а также конкурентный ИФА показали, что они опознают 5 антигенных детерминант. МКА 3F11 и 3F12 направлены к одному общему линейному эпитопу на C-конце белка NS4A (1707-1707 а.о.), МКА 1D11 и 1D3 - к двум  различным линейным эпитопам на N-конце белка NS4B (1711-1732 а.о.). Линейный характер эпитопа для МКА 1D11 подтвердился и при картировании с помощью фагов, но локализацию детерминанты удалось сузить до участка 1713-1717 а.о. (табл. 1). МКА 6B11 и C1 не взаимодействовали с короткими пептидами и были чувствительны к денатурации антигена. В фаговом дисплее показано, что конформация эпитопа, опознаваемого МКА 6B11, определяется вторичной структурой белка NS4В. С помощью метода Гарньер-Робсон предсказания вторичной структуры белка показано, что этот участок белка NS4B образует -спираль и а.о. PV и KW сближены друг с другом в составе ее витков (рис. 1 Б), что указывает на зависимость формирования эпитопа от вторичной структуры белка. Установлено, что эпитопы МКА 1D11 и 1D3 на участке 1711-1732 а.о. NS4B специфичны для генотипа 1 ВГС,  эпитоп 1748-1754 а.о. (МКА 6B11) более консервативен, тогда как эпитоп 1707-1707 а.о. (МКА 3F11 и 3F12) оказался полностью консервативным для всех изученных генотипов (1, 2 и 3).

По результатам реципрокного конкурентного анализа и взаимодействия с рекомбинантными белками МКА к NS5A можно условно разделить на 3 группы: 2C9, 3F4-1C5 и 6D12-5A9. МКА 2С9 чувствительны к конформации белка. Однако при картировании методом фагового дисплея обнаружено, что мотив детерминанты непрерывный (табл. 1). Согласно методу Гарньер-Робсон показано, что участок белка NS5А 2260-2276, на котором локализуется данный эпитоп, образует вторичную структуру типа -спирали (рис. 1 В). Эпитоп 3F4 2223-2231 а.о. имеет линейный характер. Эта последовательность полностью консервативна в белках NS5A разных генотипов. В отличие от 3F4, МКА 1С5 чувствительны к денатурации антигена, хотя и опознают сходный мотив на белке NS5A. Детерминанта 1С5 состоит из линейного мотива (2223)DADLIEAN(2230) и из мотива DT(S)L, локализация которого неизвестна в

связи с отсутствием модели третичной структуры белка NS5A. Таким образом, детерминанты, опознаваемые данными МКА, имеют различное строение, частично перекрываясь.

Проведение конкурентного анализа МКА с антителами в сыворотках больных гепатитом С за связывание с рекомбинантными белками ВГС показало, что все МКА конкурировали с ними, но с разной эффективностью. Набор эпитопов, с которыми взаимодействовали эти антитела, значительно отличался у разных пациентов. Этот результат имеет практическое значение, так как указывает на один из путей совершенствования лабораторной диагностики гепатита С за счет включения в состав тест-систем всего спектра антигенных детерминант ВГС, способных индуцировать иммунный ответ.

Таким образом, полученная панель из 26 МКА, направленных к 22 линейным и конформационным эпитопам пяти белков ВГС, является наиболее представительной из известных в настоящее время. С помощью МКА картированы новые иммунодоминантные эпитопы в составе вирусных белков. Полученные МКА могут быть использованы в разных областях вирусологии и биотехнологии, а также для изучения фундаментальных проблем иммунопатогенеза гепатита С.

2. ВЫЯВЛЕНИЕ ВГС В МАТЕРИАЛАХ ОТ БОЛЬНЫХ ГЕПАТИТОМ С

Многие проблемы диагностики гепатита С, особенно ранних стадий, остаются нерешенными. В настоящее время диагностика основывается на выявлении антител к вирусным белкам. Однако установлено, что вирус-специфические антитела не выявляются на ранних стадиях инфицирования вирусом (фаза «окна» продолжительностью до нескольких месяцев) и у части хронических больных при иммунодефицитных состояниях. Кроме того, наличие антител к ВГС не позволяет судить о стадии и активности гепатита [Chen, Morgan, 2006, Pawlotsky et al., 2003]. Для надежной диагностики гепатита С и мониторинга подтвержденного гепатита С требуется определение прямых маркеров ВГС - РНК ВГС и вирусспецифических белков. Ко времени начала наших исследований коммерческие тест-системы для выявления белков ВГС отсутствовали, метод ПЦР в реальном времени также еще не применялся. Для решения фундаментальных и практических задач, поставленных в работе, были разработаны две группы методов на основе МКА: сэндвич-варианты ИФА для детекции вирусных антигенов в биологических жидкостях и в лизатах клеток и иммунохимическое окрашивание инфицированных клеток in situ.

2.1. Анализ выявления core-белка в сыворотках больных гепатитом С

Одной из приоритетных задач стала разработка метода выявления белка нуклеокапсида (core) в сыворотках крови. Прямая детекция белков ВГС в сыворотке затруднена в связи со следующими факторами: низкая концентрация вирусных частиц в крови, блокирование ВГС антителами в составе иммунных комплексов (ИК) и высокая генетическая вариабельность ВГС [Gastaminza et al., 2010, Seme et al., 2005, Simmonds, 2004].

С использованием плазм крови доноров, содержащих антитела к белкам ВГС, разработан оригинальный подход, включающий: 1- концентрирование вируссодержащего материала; 2 – его обработку детергентом в присутствии высокой ионной силы; 3 – ИФА с использованием МКА к белку нуклеокапсида. Концентрирование вируссодержащего материала проводили путем обработки плазм полиэтиленгликолем (ПЭГ-4000).

Обработка осадков заключалась в солюбилизации липидной оболочки вируса детергентом и дезинтеграции ИК с помощью хаотропных агентов. Использование 2,5М KBr в сочетании с 0,5% твин-80 было выбрано как наиболее эффективное из более чем 20 экспериментально апробированных нами способов разрушения ИК.

Решающую роль в определении core-белка играют аффинность и специфичность МКА. В результате сравнительных экспериментов установлено, что высокий уровень детекции натурального антигена достигался при включении в состав сэндвича МКА 27 как в качестве улавливающих, так и в качестве детектирующих антител. Вероятно, этот участок наиболее экспонирован и/или антигенно активен в пространственной мультимерной структуре молекул core-белка, образующих капсид  вирусных частиц. В состав моноклонального сэндвича были введены, кроме МКА 27, МКА 1F9 и 4G5, что позволило повысить чувствительность выявления core-белка на 17%. Такой состав сэндвича эффективно выявлял ВГС, по крайней мере, трех генотипов – 1, 2 и 3. Чувствительность метода составила 20 пг/мл.

Частота выявления core-белка и РНК у ВГС-позитивных доноров и больных гепатитом С представлена на рис. 2 А. Core-белок обнаруживался во всех группах со сходной частотой – 66-74%. У ВГС-позитивных доноров и пациентов с ХГС выявление обоих маркеров практически полностью совпадает. При ОГС белок обнаруживали чаще по сравнению с РНК, но различия не были статистически значимыми. В целом, между обнаружением белка и РНК ВГС установлена достоверная корреляция во всех группах сывороток (p<0,05). Максимальная концентрация core в сыворотках составляла 2,2 нг/мл при средних значениях 200 пг/мл. Средняя концентрация core-белка у пациентов с ХГС была выше, чем в других группах (рис. 2 Б), статистически значимые различия получены между больными ОГС и ХГС (p<0,05).

А  Б

Рисунок 2. Сравнительная частота выявления core-белка и РНК ВГС в сыворотках и плазмах крови ВГС-позитивных лиц (А) и концентрации core-белка (M ± m) (Б)

У двух больных с симптомами острого гепатита при первичном скрининге антитела к ВГС, маркеры других вирусных гепатитов, а также иные этиологические причины обнаружены не были, в связи с чем был установлен диагноз острого гепатита неясной этиологии. В то же время, наше исследование выявило прямые маркеры ВГС - core-белок и РНК ВГС (Табл. 2).

У 32% больных ОГС core-белок обнаруживался при отсутствии РНК в сыворотке. В 17% случаев встречалась обратная ситуация – отрицательный результат ИФА при положительном сигнале в ПЦР. Несовпадение результатов определения РНК и core-белка описано и другими исследователями [Bouvier-Alias et al., 2002, Schuttler et al., 2004]. Наличие РНК при отсутствии core-белка может свидетельствовать о низкой концентрации вируса в крови. Положительные показатели ИФА по сравнению с отрицательными - в ПЦР, по-видимому, можно объяснить наличием в некоторых образцах большого количества дефектных вирусных частиц, не содержащих РНК [Schuttler et al., 2004]. На то, что в крови циркулируют лишенные РНК core-содержащие структуры, указывают данные о широком разбросе между концентрациями белка и РНК: на 1 пг core-белка может приходиться от 50 до 20000 МЕ РНК ВГС при среднем соотношении 8000 МЕ РНК/пг core [Seme et al., 2005]. РНК-негативных, но core-позитивных сывороток обнаружено больше при ОГС, чем при ХГС (32% против 13%). Возможно, для ОГС более характерна продукция дефектных вирусных частиц в связи с высокой репликативной активностью ВГС. Второй причиной расхождений может служить разрушение РНК в процессе выделения или хранения проб, тогда как для  core-белка показана большая стабильность in vitro [Tanaka et al., 2003].

Таблица  2. Выявление маркеров ВГС у пациентов с острым гепатитом неясной этиологии в динамике

Пациент

День от начала желтухи

Концентрация сore, пг/мл

РНК (генотип)

антитела к ВГС*

АЛТ

(Мкмоль/

мин.л)

Core

NS3

NS4

NS5

1

3

н/и

н/и

отрицательный скрининг

1453

10

139

+ (1b)

отрицательный скрининг

412

23

<20

-

0,8**

1,2

0,3

0

135

2

4

н/и

н/и

отрицательный скрининг

1989

18

152

+ (2a)

отрицательный скрининг

1200

23

512

+

0,5

3,1

0

0

652

29

74

-

0,7

3,3

0

0

394

51

69

+

1,5

3,0

0

0

155

Примечания: * определение антител к ВГС проводили с помощью скринирующих и подтверждающих тест-систем  "Диагностические системы" (г. Нижний Новгород); **ОП сывороток с антигенами ВГС в ИФА; “-“ -  не обнаружено; н/и- не исследовали

Разработанный метод представляет интерес не только для диагностики гепатита С, особенно ранних стадий, но также для изучения патогенеза гепатита С, так как дает возможность дифференцировать разные популяции частиц ВГС, циркулирующих в плазме крови. При сравнении результатов выявления core-белка в сыворотке с клиническими, морфологическими, биохимическими и вирусологическими данными у больных гепатитом С впервые показано, что наличие core-белка в сыворотках прямо коррелирует с активностью и стадией ХГС, при этом содержание ИК увеличивается при прогрессировании заболевания и у больных с циррозом печени ИК являются преобладающей формой циркуляции ВГС. Впервые установлена преимущественная циркуляция ВГС у пациентов с ОГС в виде безоболочечных нуклеокапсидов, что может быть связано с высокой скоростью репликации вируса. При оценке исхода ОГС установлено, что концентрация белка нуклеокапсида в сыворотке крови выше у больных с последующей хронизацией гепатита, чем у предполагаемых реконвалесцентов (92±40 против 26±13 пг/мл, р<0,05).

2.2. Изучение экспрессии вирусных белков в клетках печени у пациентов с гепатитом С

Целью работы на данном этапе было изучение экспрессии вирусных белков в ткани печени пациентов с ОГС (n=20) и ХГС (n=69), а также анализ связи выявления белков с исходом ОГС и активностью патологического процесса при ХГС. Для этого проведен сравнительный анализ пяти методов иммуногистохимического (ИГХ) окрашивания криостатных срезов печени пациентов с гепатитом С. Выбраны два наиболее чувствительных – иммунопероксидазное окрашивание (ИПО) и окрашивание с помощью авидин-биотинового комплекса.

Таблица 3. Частота выявления белков ВГС с помощью МКА в срезах биопсий печени и в мононуклеарах периферической крови пациентов с гепатитом С

Белок

ВГС

МКА

БЕЛКИ ВГС В ПЕЧЕНИ

БЕЛКИ ВГС В МКПК

ХГС (n=85)

ОГС (n=20)

ХГС (n=69)

Достоверность

различий между ОГС и ХГС

core

1F9

9/19 (47%) *

10/36 (28%) *

р>0,05

9/44 (20%) *

6D1

6/19 (32%)

н/и

н/и

н/и

1A12

9/16 (56%)

н/и

н/и

6/54 (11%)

27

7/19 (37%)

3/26 (12%)

р>0,05

12/60 (20%)

37

14/19 (74%)

н/и

н/и

н/и

D4

9/19 (47%)

1/17 (6%)

р=0,01

11/48 (23%)

ВСЕГО**

18/19 (95%)

17/61 (28%)

р<0,00001

36/82 (44%)

NS3

2G12

12/18 (67%)

2/17 (12%)

р=0,001

8/33 (24%)

2H4

14/18 (78%)

н/и

н/и

н/и

6E9

6/9 (67%)

8/37 (22%)

р>0,05

2/7 (28,5%)

5G2

12/19 (63%)

8/41 (20%)

р=0,002

4/14 (28,5%)

5B2

14/19 (74%)

1/4 (25%)

р>0,05

8/38 (21%)

4H8

10/19 (53%)

3/30 (10%)

р=0,003

4/24 (17%)

ВСЕГО**

17/19 (90%)

18/42 (43%)

р=0,003

29/83 (35%)

NS4A

3F12

18/19 (95%)

17/40 (43%)

р=0,0007

32/80 (40%)

NS4B

1D11

17/19 (89%)

31/56 (55%)

р=0,01

3/10 (30%)

6B11

14/19 (74%)

46/69 (67%)

р>0,05

6/8 (75%)

ВСЕГО **

17/19 (89%)

46/69 (67%)

р=0,008

34/78 (43%)

NS5А

2C9

15/19 (79%)

29/50 (58%)

р<0,05

18/46 (39%)

3F4

9/19 (47%)

н/и

н/и

15/51 (29%)

1C5

14/17 (81%)

н/и

н/и

20/40 (50%)

6D12

8/15 (53%)

н/и

н/и

5/37 (13,5%)

5A9

8/15 (53%)

н/и

н/и

н/и

ВСЕГО**

17/19 (89%)

29/50 (58%)

р<0,05

51/83 (61%)

ВСЕГО **

20/20 (100%)

51/69 (74%)

р=0,009

71/83 (86%)

Примечания: * доля антиген-позитивных пациентов; ** белок ВГС выявлен хотя бы одним МКА; выделены ячейки с p<0,05; н/и – не исследовали

Серийные срезы печени окрашивали с использованием МКА к белкам сore, NS3, NS4А, NS4В и NS5А. Отдельные эпитопы белков ВГС выявлены у пациентов с различной частотой – от 10% до 95% (табл. 3). Разная частота детекции одних и тех же белков ВГС различными МКА, вероятно, свидетельствует о влиянии экспонированности индивидуальных эпитопов на выявляемость белков. Криостатные срезы печени больных различались по спектру выявляемых вирусных белков и интенсивности окрашивания клеток.  Наибольшее количество антиген-позитивных (АГ+) клеток обнаруживали при окраске препаратов гепатоцитов МКА 3F12 к белку NS4А, МКА 1D11 и 6B11 к белку NS4B, а также МКА 2C9 к белку NS5A. Оценку ИГХ-реакции с белками ВГС в печени проводили, суммируя результаты окраски серийных срезов отдельными МКА к данному белку.

А  Б

В  Г

Рисунок 3. Иммуногистохимическое окрашивание срезов печени пациентов с гепатитом С

А, Б – пациент с острым гепатитом С; В, Г – пациент с хроническим гепатитом С со слабовыраженной гистологической активностью, жировой дистрофией печени.

А и В – окрашивание МКА 2С9 к белку NS5A. А - Наиболее интенсивное окрашивание гепатоцитов (коричневый цвет) наблюдается около лимфоидных инфильтратов (обозначены красными стрелками). В - Белки ВГС диффузно распределены в цитоплазме гепатоцитов. Б и Г – окрашивание неспецифическими МКА (отрицательный контроль). Специфическое коричневое окрашивание отсутствует. Докраска ядер гематоксилином. Ув. 400

Установлено, что антигены ВГС локализуются в цитоплазме гепатоцитов (рис. 3). У большинства больных ОГС прослеживалось более интенсивное окрашивание клеток около лимфоидных инфильтратов (рис. 3 А); при ХГС ВГС-содержащие гепатоциты располагаются диффузно, без топографической связи с очагами воспаления и некроза ткани печени (рис. 3 В). Инфицированные гепатоциты выглядели либо морфологически нормальными, либо имели те же морфологические изменения, что и неинфицированные.

Статистический анализ показал, что различия в выявлении белков ВГС в печени пациентов с ОГС и ХГС высоко достоверны (p=0,009) (табл. 3). Количество клеток печени, содержащих белки ВГС, при ОГС было больше, чем при ХГС: 51±7% против 33±3% (p=0,006). Эти различия складывались за счет достоверно большего числа больных ОГС, у которых хотя бы один из белков ВГС обнаруживался более чем в половине клеток печени (12 из 20, 60%), тогда как при ХГС таких больных было всего 16%. Анализ экспрессии отдельных белков ВГС в печени у больных с ОГС ранее не проводился. В настоящем исследовании индивидуальные вирусные белки в печени обнаруживались при ОГС с частотой 89-95%, при ХГС – 28-65%. Сравнение этих показателей позволило установить, что различия характеризовались высокой достоверностью для белков core (p<0,00001), NS4A (p=0,0001) и NS3 (p=0,0007); достоверные различия показаны также для белков NS5A и NS4B (табл. 3). Полученные данные свидетельствуют о более высокой транскрипционной и трансляционной активности ВГС при ОГС по сравнению с ХГС.

Таблица 4. Зависимость выявления белков ВГС в печени и РНК ВГС в сыворотке у больных ОГС с различной гистологической активностью гепатита


Параметры

Белки ВГС в печени

РНК ВГС в сыворотке

Сore

NS3

NS4A

NS4B

NS5A

дни от начала желтухи до ПБП

-0,48*

0,3

<0,3

-0,34

<0,3

-0,57

гистологическая активность по Metavir

A

0,35

0,5

<0,3

<0,3

<0,3

<0,3

PMN

0,44

0,52

0,34

<0,3

0,41

<0,3

LN

<0,3

0,4

<0,3

<0,3

<0,3

<0,3

Примечания: *коэффициенты ранговой корреляции (r); выделены ячейки со статистически значимыми (p<0,05) корреляциями. А – гистологическая активность; PMN – ступенчатый некроз; LN – интралобулярный некроз

Для выявления связи между выявлением вирусных антигенов в печени и клиническими, биохимическими, морфологическими параметрами гепатита С проведен корреляционный анализ. При ОГС впервые выявлена прямая зависимость между накоплением белков в печени и выраженностью некрозо-воспалительных повреждений ткани печени. В наибольшей степени с гистологической активностью (А) ассоциировано накопление белка NS3 (табл. 4). При этом установлено, что экспрессия белков ВГС ассоциирована только со степенью ступенчатого (PMN), но не интралобулярного (LN) некроза. Наибольший вклад в прогрессирование ступенчатого некроза вносили белки NS3, NS5A и core (табл. 4). Эти результаты могут свидетельствовать о прямом цитопатическом действии ВГС. Ранее при изучении сore-белка в модельных системах было показано, что при избыточном накоплении он может оказывать прямое цитотоксическое действие [Pavio, Lai, 2003; Realdon et al., 2004]. Получены также данные, указывающие на участие белков NS3 и NS5A в индукции патологических изменений клеток [Pavio, Lai, 2003]. С другой стороны, выявленная связь между накоплением белков NS3, NS5A и core и некрозом клеток печени, а также топографическая ассоциация АГ+ клеток с лимфоидными инфильтратами позволяет предположить участие иммуноопосредованного механизма повреждения гепатоцитов при ОГС.

У пациентов с ХГС степень ступенчатого некроза прямо коррелировала с накоплением белка NS5A (r=0,5, p=0,001). Экспрессия белков core и NS4A сокращалась по мере увеличения активности гепатита, и при тяжелом гепатите (А=3) эти белки не обнаруживались (p<0,05). У больных с умеренным интралобулярным некрозом (LN=2) белки NS4A и NS4B выявлялись достоверно реже и в меньшем количестве клеток печени по сравнению с пациентами, у которых значение LN составляло 0-1 балл, а core белок не был выявлен ни у одного из 15 пациентов с LN=2. При анализе белков ВГС в печени пациентов с различной стадией ХГС установлено, что белок NS5A достоверно обильнее накапливался у больных с продвинутым фиброзом и циррозом печени (r=0,6, p=0,0001).

При анализе связи между выявлением белков и биохимическими показателями у пациентов с ОГС статистически достоверных ассоциаций не обнаружено, но наблюдалась тенденция обратной зависимости между экспрессией белков ВГС и уровнем АЛТ. При ХГС накопление исследованных белков ВГС коррелировало с более высокой активностью АЛТ, статистически значимая зависимость получена для белков core (r=0,36, p=0,01) и NS4B (r=0,56, p=0,003).

Обнаружено, что core-белок чаще выявляется в печени пациентов, которым проводили ПБП в более ранние сроки от начала заболевания (табл. 4). Уменьшение накопления этого белка может отражать снижение репликативной активности ВГС с течением времени и служить маркером ранней стадии ОГС. Та же закономерность установлена для РНК ВГС в сыворотке (табл. 4). При ХГС оценка продолжительности инфицирования показала, что в целом белки ВГС достоверно чаще обнаруживаются в печени больных с большей длительностью заболевания (p<0,05), при анализе индивидуальных белков ВГС  статистически достоверные связи обнаружены между степенью накопления белка NS5А ВГС и продолжительностью заболевания (r=0,4, p=0,01).

В сыворотке крови исследованной группы больных ХГС РНК ВГС найдена в 33 из 54 анализированных образцов (61%). Белки ВГС в печени определяли приблизительно с одинаковой частотой у пациентов с виремией и без виремии (p>0,05). У 18 больных исследовали РНК ВГС в ткани печени, у 17 из них (94%) обнаружена геномная (плюс-цепи) РНК. Репликативная форма РНК выявлена у 8 из 17 пациентов, содержащих геномную РНК в печени (47%), и у 13 (76%) из этих пациентов обнаружены белки ВГС в печени. В наибольшей степени совпали результаты детекции репликативной формы РНК и белка core – в 83% образцов (p<0,05). При количественном учете результатов ИПО оказалось, что относительное количество клеток, содержащих белок нуклеокапсида, положительно коррелировало с обнаружением минус-цепей  РНК ВГС в  печени пациентов (r=0,56, p<0,05).

Для оценки факторов, которые могут влиять на исход ОГС, пациенты были условно разделены на две группы, отличающиеся по исходу болезни: одна группа - с биохимической и вирусологической ремиссией (предполагаемая реконвалесценция), вторая группа – со сформировавшимся ХГС (хронизация). Сравнение параметров показало, что первая группа характеризовалась достоверно более высоким уровнем экспрессии белков NS4A (р=0,045) и NS3 (р<0,0001) в печени. Можно предположить, что для успешной элиминации ВГС необходим высокий уровень экспрессии белков NS4A и NS3 на ранних стадиях инфицирования, что способствует их более эффективной презентации иммунокомпетентным клеткам, активации T-лимфоцитов по Тh-1 типу и продукции IFN- и других провоспалительных цитокинов. РНК ВГС в первые два месяца от начала заболевания определялась в группах с равной частотой, тогда как сохранение виремии в период 3-4 месяцев достоверно чаще отмечалось у пациентов второй группы. В этот период одновременное отсутствие РНК ВГС в сыворотке и нормализация АЛТ отмечалось только у пациентов с дальнейшей предполагаемой ремиссией (p=0,01). В первой группе активность АЛТ в разгар болезни была почти в 2 раза ниже, но различия не достигали достоверных значений.

2.3. Выявление маркеров ВГС в мононуклеарных клетках периферической крови

Внепеченочная репликация ВГС долгое время ставилась под сомнение [Bare et al., 2005, Zignego et al., 2007]. Роль мононуклеаров периферической крови в репликации вируса до сих пор не ясна. Основным доказательством репликации является обнаружение минус-цепи РНК ВГС. Ключевым подходом в доказательстве вирусной репликации в клетках периферической крови может стать выявление вирусных белков, в особенности неструктурных, которые формируют репликативный комплекс.

При помощи иммуноцитохимического метода изучена экспрессия белков ВГС в МКПК больных ХГС. Наиболее часто выявлялся белок NS5A – у 61% больных, остальные белки выявлялись со сходной частотой – у 35-44% пациентов (табл.3). Хотя бы один  вирусный белок выявлен у 71 из 83 пациентов с ХГС (86%), что согласуется с результатами Gong et al. [2003]. Все использованные нами МКА выявляли белки ВГС, частота выявления и интенсивность окраски варьировали. В целом, наиболее активно взаимодействовали с белками МКА 1С5, 1D11, 3F12, 2C9. Следует отметить, что именно эти МКА были самыми эффективными при выявлении вирусных антигенов в ткани печени. Это свидетельствует о том, что эпитопы, выявляемые данными МКА на белках NS4А, NS4B и NS5A, являются иммунодоминантными и должны учитываться при разработке вакцин. Эту задачу облегчают результаты по картированию последовательностей, опознаваемых указанными МКА, полученные в настоящей работе.

Доля АГ+ клеток значительно варьировала от больного – к больному и различалась при выявлении отдельных белков ВГС. Средние количества АГ+ клеток составили: core – 2,3±1,7%, NS3 – 6,3±3,5%, NS4A – 15,6±3,2%, NS4B –  19,6±2,4%, NS5A – 13,1±2,3%. Вирусные антигены обнаружены исключительно в цитоплазме клеток (рис. 4). Чаще всего они были локализованы в более крупных клетках, по морфологии сходных с моноцитами. В случае большого количества окрашенных клеток АГ-положительными были также и более мелкие мононуклеарные клетки, по-видимому, лимфоциты.

А Б         

 

Рисунок 4. Иммунопероксидазное окрашивание белка NS4В ВГС в мононуклеарных клетках периферической крови

А – больной ХГС; Б – ВГС-негативный донор крови. Докраска ядер гематоксилином. Ув.1000

Полученные результаты были подтверждены при помощи метода проточной цитофлюорометрии. Показано, что в основном белки ВГС локализовались во фракции моноцитов, их доля в некоторых случаях достигала 32% (табл. 5). АГ+ лимфоциты составляли не более 5% и выявлены у меньшего числа пациентов.

Таблица 5.  Выявление белков ВГС в различных популяциях мононуклеарных клеток крови у больных  ХГС методом проточной цитофлюорометрии

Субпопуляции МКПК

Частота выявления белков ВГС

Количество АГ+ клеток (%),

M±m (минимум-максимум)

моноциты

11/21 (52,4%)

13,7±2,6  (6,1 32,2)

лимфоциты

4/21 (19%)

3,1± 0,7  (1,6 4,9)

Статистический анализ показал достоверную обратную корреляцию между накоплением белков ВГС и количеством как лимфоцитов (r= –0,64, p=0,001), так и общей популяции МКПК (r= –0,66, p=0,002). Можно предположить, что экспрессия и накопление вирусных белков индуцирует гибель клеток крови. Не исключено, что одним из механизмов действия ВГС является повреждение ДНК лимфоцитов, обнаруженное у больных гепатитом С [Bolukbas et al., 2006].

В МКПК 37 больных ХГС исследовали наличие геномной и репликативной цепей РНК ВГС. Плюс-цепи РНК ВГС найдены в 35 образцах (95%), минус-цепь выявлялась значительно реже – у 19 больных ХГС (51%). В группе пациентов, у которых в мононуклеарах периферической крови была выявлена репликативная цепь РНК ВГС, все исследованные белки ВГС выявлялись чаще, в большем количестве клеток и с большей интенсивностью, чем у больных, у которых минус-цепь не была обнаружена. Для белков core и NS5A эти различия были достоверными (р<0,05).

А  Б

Рисунок 5. Выявление белков ВГС в МКПК в зависимости от гистологической активности гепатита и степени фиброза (А) и уровня АЛТ (Б)

Мы сравнили выявление вирусных антигенов в МКПК у больных с различными клиническими, биохимическими, морфологическими параметрами ВГС. Показано, что белки ВГС достоверно чаще обнаруживались в МКПК пациентов с тяжелыми некрозо-воспалительными повреждениями печени (А=3), высоким индексом фиброза (ИФ3) (рис. 5 А), а также у больных с повышенным уровнем АЛТ (рис. 5 Б). Количество АГ+ МКПК и интенсивность окрашивания клеток также были достоверно выше у этих пациентов, чем у больных с менее выраженными морфологическими изменениями в печени. Это позволяет заключить, что накопление белков ВГС в МКПК может влиять не только на нарушение иммунологических функций мононуклеаров, но также приводить к персистенции вируса и вызывать повреждение печени  при ХГС.

2.4.Обнаружение белков ВГС в лизатах инфицированных клеток

Представляло интерес изучить возможность определения антигенов ВГС в инфицированных клетках с помощью ИФА. Лизаты клеток печени готовили с помощью сочетаний ионных и неионных детергентов, которые солюбилизировали цитоплазматические мембраны, но не инактивировали вирусные белки. Методы разрабатывали с использованием замороженных образцов биопсий печени от 24 больных ХГС. Апробировано около 30 сочетаний МКА в качестве сорбентов на твердую фазу и в качестве конъюгатов с ПХ. Наиболее чувствительное определение core-белка достигалось при конструировании сэндвича с использованием МКА D4-1F9* и 1F9-6D1*. Белок NS4 при оптимальном подборе сочетаний МКА (6B11-1D11* и 3F12-1D11*) определялся с чувствительностью около 80 пг/мг ткани печени. Концентрация белков ВГС в лизатах биоптатов печени составляла 0,1 - 3 нг/мг ткани. Белки NS3 и NS5 выявить данным методом не удалось, вероятно, из-за разрушения конформационно-зависимых эпитопов МКА детергентами, используемыми при лизировании клеточных мембран.

Использование разработанных методов позволило верифицировать гепатит С у 3 из 15 пациентов с гепатитом неясной этиологии, у которых не были обнаружены серологические маркеры инфекции. Результаты выявления белков коррелировали с наличием РНК в печени этих пациентов. Исследовано содержание белков ВГС в замороженных МКПК больных ОГС и ХГС (n=39). Уровни детекции белков core и NS4 составили 40% и 48%, соответственно, суммарно белки ВГС обнаружены у 75% больных. Таким образом, ИФА лизатов клеток представляет интерес как с теоретической точки зрения - для изучения роли белков ВГС в патогенезе гепатита С, так и с практической - для экспресс-диагностики гепатита С.

В Табл. 6 схематично представлены выявленные в данной части исследования закономерности, характеризующие связи между обнаружением РНК и экспрессией белков ВГС в печени и периферической крови у больных ХГС в зависимости от активности и стадии заболевания. Следует отметить, что указанные закономерности установлены впервые.

Показано, что повышение уровня ферментов печени прямо связано с общей вирусной нагрузкой: наличием как геномной РНК ВГС, так и белков ВГС в ткани печени, РНК и core-белка в сыворотках крови и белков ВГС в МКПК (табл. 6). С повышением гистологической активности ассоциированы активная экспрессия белка NS5А в печени и обнаружение белка core в периферической крови. В то же время, при тяжелых некрозо-воспалительных процессах в печени (ИГА 9-12, А=3) частота обнаружения минус-цепей РНК ВГС, а также экспрессия белка NS4A в печени и в МКПК больных ХГС сокращается, что может свидетельствовать о снижении репликативной активности ВГС при прогрессировании заболевания. Прямые корреляционные связи установлены между развитием тяжелого фиброза и цирроза ткани печени (ИФ3) и накоплением белка NS5А в печени, а также белка core в МКПК и сыворотке крови, при этом у пациентов с циррозом преобладающей формой циркуляции ВГС являются иммунные комплексы.

Сравнивая частоту обнаружения маркеров ВГС, можно сделать вывод, что отсутствие ВГС в сыворотке или плазме крови, которые наиболее часто используются для диагностических целей, не означает отсутствие РНК и белков ВГС в клетках. Полученные данные указывают на большую диагностическую ценность анализа клеток крови или цельной крови, в том числе, методом ПЦР.

Таблица 6. Схема корреляционных зависимостей между выявлением белков и РНК ВГС и активностью и стадией ХГС

Белки и РНК ВГС

Гистологические показатели

Биохимическая активность

(АЛТ)

Локализа-ция

Маркеры ВГС

Средняя частота выявления

Индекс гистологич. активности

Индекс фиброза

Печень

Белки

сумма        

Core

NS3

NS4A

NS4B

NS5A

51/69 (74%)

17/61 (28%)

18/42 (43%)

17/40 (43%)

46/69 (67%)

29/50 (58%)

Плюс-цепи РНК

71/87 (82%)

Минус-цепи РНК

22/69 (32%)

МКПК

Белки

сумма

Core

NS3

NS4A

NS4B

NS5A

71/83 (86%)

36/82 (44%)

29/83 (35%)

32/80 (40%)

34/78 (43%)

51/83 (61%)

Плюс-цепи РНК

35/37 (95%)

Минус-цепи РНК

19/37 (51%)

Сыв-ка крови

Core-белок

126/177 (71%)

105/177 (59%)

21/79 (27%)

Вирионы

ИК

Плюс-цепи РНК

189/269 (70%)

Одновременно белки в печени и РНК в сыворотке

22/54 (41%)

Примечания: - выявлена позитивная корреляция между частотой выявления маркера или активностью экспрессии белков ВГС и показателями тяжести ХГС (p<0,05); - выявлена негативная корреляция (p<0,05); -корреляция не выявлена (p>0,05)

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИММУННОГО ОТВЕТА НА ВГС-ИНФЕКЦИЮ И АНАЛИЗ ИММУНОГО СТАТУСА БОЛЬНЫХ ГЕПАТИТОМ С

Третья часть работы посвящена изучению роли белков ВГС в индукции антивирусного иммунного ответа. Анализировали спектр и активность антител к белкам ВГС и ряд маркеров иммунного статуса и активации иммунной системы. Нас интересовала также связь этих параметров с активностью и стадией заболевания и влияние вирусных белков и РНК ВГС на Т- и В-клеточный ответ при ВГС-инфекции.

3.1. Активность антител к белкам ВГС в сыворотке и плазме крови

Спектр антител к рекомбинантным белкам ВГС определяли в ИФА. Данные о выявлении антител к белкам ВГС у больных ХГС с различной активностью и стадией заболевания представлены в табл. 7. Антитела к белку core и NS3 обнаруживались у большинства больных ХГС, однако их выявление не коррелировало с гистологической и биохимической активностью и стадией заболевания. Антитела к белку NS5А достоверно чаще обнаруживались у больных с более высокими показателями ИФ и АЛТ; при оценке ИГА по шкале Metavir положительная корреляция установлена между титрами анти-NS5A антител и гистологической активностью (r=0,35, p=0,01). Пациенты, у которых найдены белки ВГС в печени, также значительно чаще имели анти-NS5А антитела. Положительная корреляция (r=0,42, p=0,03) найдена между экспрессией белка NS5А в клетках печени и наличием  антител к этому белку. У больных с определяемыми белками ВГС в печени и одновременно РНК ВГС в сыворотке достоверно чаще по сравнению с пациентами без этих вирусных маркеров выявлялись антитела к белкам NS4 и NS5А.

Таблица 7. Частота встречаемости антител к белкам ВГС у пациентов с ХГС в зависимости от активности и стадии заболевания и наличия вирусных маркеров

Морфологические, биохимические и вирусологические характеристики

Частота встречаемости нтител к белкам ВГС, %

core

NS3

NS4

NS5А

Показатели активности и стадии ХГС

ИГА (баллы) *

(n=52)

1-8

96

74

65

56

9-12

96

83

78

72

ИФ (баллы) *

(n=52)

1-2

96

77

70

60

3

100

80

60

100

АЛТ (мкмоль/мин. л)

(n=52)

40

95

77

62

31

> 40

98

77

72

72

Маркеры ВГС

Белки в печени

(n=52)

Есть

96

78

75

72

Нет

96

76

59

37

РНК в сыворотке (n=37)

Есть

98

84

72

66

Нет

95

67

67

52

РНК в сыворотке и белки в печени (n=20)

Есть

100

86

71

67

нет

96

67

33

17

Пациенты с ХГС (n=52), средние значения

96

77

70

60

Примечания: * по модифицированной системе Knodell; выделены статистически значимые (р<0,05) различия между группами больных с различными характеристиками параметров

Таблица 8. Характеристика активности антител в сыворотках пациентов с ОГС в зависимости от исхода заболевания

Антитела к белкам ВГС в сыворотке крови

Группы больных

Достоверность различий

Реконвалесценция (n=5)

Хронизация

(n=17)

core

3,4±0,5*

3,3±0,8

p=0,93

NS3

3,4±0,9

2,4±0,5

p=0,38

NS4

0,4±0,2

1,6±0,5

p=0,24

NS5

<0,1

0,9±0,4

p=0,048

Примечания: * ОП в ИФА сывороток в разведении 1:10, M±m; выделены ячейки со статистически значимыми различиями между группами (p<0,05)

При исследовании пациентов с ОГС у 5 из 22 больных (23%) наиболее вероятно произошла реконвалесценция, у 17 сформировался ХГС. Сравнение больных ОГС с различным исходом заболевания показало, что активность антител к белку NS5A была достоверно больше в группе больных с хронизацией гепатита (табл. 8).

Таким образом, анализ спектра и активности антител к разным белкам ВГС выявил различия в гуморальном ответе на белки NS4 и NS5A у больных ХГС с разной активностью и стадией гепатита и на белок NS5A у пациентов ОГС с различными исходами заболевания. Впервые выявленная нами корреляция между накоплением белка NS5А в клетках печени, выработкой антител к этому белку и прогрессированием заболевания позволяет предположить, что белок NS5А может рассматриваться как один из маркеров тяжести патологического процесса при ХГС.

3.2. Показатели иммунного статуса при гепатите С

Анализ фенотипа лимфоцитов периферической крови у исследованных пациентов с ХГС (n=52) выявил достоверно значимое по сравнению с ВГС-негативными донорами крови снижение количества CD4+ (Th) при относительно нормальном уровне CD8+ (CTL) и, как следствие, уменьшение иммунорегуляторного индекса CD4+/CD8+ (табл. 9). Это свидетельствует о слабом пролиферативном ответе CD4+ Т-клеток на антигены ВГС у пациентов с ХГС. К подобному заключению пришли и другие исследователи [Редькин Ю.В., Дронь Е.В., 2007, Amador-Caizares et al., 2008]. Данные настоящей работы впервые показали, что более выраженное снижение иммунорегуляторного индекса происходит у пациентов с активной экспрессией белков ВГС в печени (p<0,05). Среднее количество натуральных киллеров (NK, CD16+) также было меньше у пациентов с ХГС по сравнению с контрольной группой (p<0,05), при этом концентрация NK была в большей степени снижена у пациентов с определяемыми белками ВГС в печени и/или РНК в сыворотке (p<0,05). У пациентов, не содержащих этих вирусных маркеров, данные показатели не отличались от нормы. Выявленные закономерности могут отражать более слабую противовирусную резистентность и неэффективный клеточный иммунный ответ у пациентов с активной репликацией ВГС.

У больных ОГС обнаружены значительно более глубокие изменения в иммунном статусе (Табл.9). По сравнению с ВГС-негативными донорами были статистически значимо снижены показатели CD4+, CD16+ и индекса CD4+/CD8+, сопровождающиеся увеличением доли CD8+-лимфоцитов. Обнаружены различия и с больными ХГС – по показателям CD4+, CD8+ и CD4+/CD8+. Впервые установлено, что сокращение количества СD16+-лимфоцитов ассоциировано с более активной экспрессией белков NS3 и NS5A ВГС в печени (r=0,6-0,7, p<0,01).

Таблица 9. Выявление поверхностных маркеров Т- и В-лимфоцитов периферической крови у больных с ОГС и ХГС

Группы пациентов в зависимости от выявления ВГС

Количество лимфоцитов (%), содержащих антигены: (M±m)

CD3+

CD4+

CD8+

CD4+/

CD8+

CD16+

CD20+

Контроль (n=20)

67,1±1,5

44,5±0,3

25,3±0,5

1,73±0,03

14,6±0,2

13,5±0,5

Пациенты с ОГС (n=22)

64,7±1,8

37,0±1,3*

27,4±0,9

*

1,34±0,02

*

13,0±0,7

12,6±0,6

Пациенты с ХГС (n=52)

65,0±1,0

39,0± 0,8

25,6±0,7

1,55±0,03

12,6±0,5

12,6±0,5

Белки в печени

(ХГС, n=52)

Есть

64,9±1,4

38,9±1,0

25,7±0,6

1,51±0,03

12,1±0,6

12,4±0,5

Нет

65,2±1,1

40,1±0,8

25,1±0,7

1,63±0,06

13,3±1,1

13,0±1,0

РНК в сыв-ке (ХГС, n=37)

Есть

67,0±2,0

41,1±0,9

26,1±0,7

1,58±0,04

12,2±0,8

12,7±0,7

Нет

66,0±1,1

40,3±1,1

26,0±0,6

1,57±0,07

13,1±1,0

12,1±0,9

РНК в сыв-ке и белки ВГС в печени

(ХГС, n=20)

Есть

66,4±1,9

41,1±1,3

26,6±1,0

1,57±0,06

11,8±0,9

13,1±0,9

Нет

64,5±0,5

40,3±1,4

24,8±1,6

1,64±0,18

13,0±2,1

13,5±2,2

Примечания: выделены статистически значимые (р<0,05) отличия от контроля; *статистически значимые (р<0,05) различия между группами пациентов с ОГС и ХГС

Рисунок 6. Экспрессия маркера Fas-зависимого апоптоза CD95+ на МКПК больных ХГС в зависимости от выявления белков ВГС в печени и РНК ВГС в сыворотке крови

По оси абсцисс: Белки ВГС в печени и РНК в сыворотке крови; по оси ординат: относительное количество рецептора CD95+ в МКПК (%), M±m 

У 53-54% исследованных пациентов обнаружены лимфоциты, несущие рецептор Fas-зависимого апоптоза CD95+. Относительное содержание этой субпопуляции варьировало от 0 до 10%, в среднем составив 1,7±0,3% у больных ХГС и 2,8±0,5% - ОГС, что достоверно отличалось от нормы: ни у одного человека в контрольной группе CD95+-лимфоциты не выявлены (p=0,02 и р=0,0006, соответственно). Одной из причин повышения относительного количества рецепторов CD95+ на МКПК может быть персистенция ВГС в клетках лимфоидной системы. В работе японских исследователей показано, что МКПК, несущие рецептор CD95+, содержали РНК ВГС, в то время как в популяции CD95+-негативных лимфоцитов РНК ВГС отсутствовала [Taya et al., 2000]. При ХГС относительное содержание CD95+-лимфоцитов у больных с виремией оказалось в 2 раза больше, чем у больных без виремии (p<0,05) (рис. 6). Впервые выявлена негативная корреляция между количеством CD95+-лимфоцитов и степенью накопления в клетках печени белков ВГС: core и NS4A – при ХГС (p<0,05) (рис. 6), NS3, NS4A и NS5A – при ОГС (p<0,05). Роль белков ВГС в апоптозе исследована, главным образом, в модельных системах (трансфицированные клетки и трансгенные животные), в которых показаны как апоптотические, так и антиапоптотические потенции белков [Hahn et al., 2000, Мachida et al., 2001, Siavoshian et al., 2005]. Результаты наших исследований свидетельствуют об ингибирующем влиянии экспрессии вирусных белков в печени на процесс Fas-опосредованного апоптоза в клетках крови. Однозначная интерпретация полученных результатов в настоящее время представляется затруднительной, однако, учитывая противоположное влияние вирусного генома и белков ВГС на экспрессию рецептора CD95+, нельзя исключить, что в Fas-опосредованный  апоптоз могут быть вовлечены разные механизмы.

3.3. Содержание растворимых форм дифференцировочных антигенов в сыворотках больных гепатитом С

Следующим этапом работы было определение содержания растворимых (s) форм мембранных белков клеток иммунной системы больных гепатитом С и их роли в патогенезе гепатита С. Исследования были сфокусированы на s-формах четырех антигенов – sCD95 (Fas), sCD38, sHLA-I и sHLA-DR. У пациентов с ОГС средний уровень всех исследованных антигенов достоверно превышал средние значения, обнаруженные в сыворотках доноров (табл. 10). У больных ХГС достоверные отличия от группы сравнения получены для sCD38. При использовании тест-системы фирмы Abcam (США) при исследовании других пациентов с гепатитом С (n=36) было установлено статистически значимое повышение концентраций sCD95 как при остром, так и хроническом гепатите С по сравнению с группой контроля (p=0,01), при этом наиболее высокий средний уровень sCD95 (219 пг/мл по сравнению с 34 пг/мл в контроле, p=0,0006) выявлен у больных с циррозом печени.

Анализировали возможную связь между содержанием растворимых форм дифференцировочных антигенов и клинико-морфологическими и вирусологическими данными пациентов.

Впервые показано, что существует статистически значимая корреляция (r=0,3-0,4, p<0,05) между степенью накопления белков ВГС в печени и концентрацией sFas в сыворотках: белков core, NS3, NS4B, NS5А при ХГС и NS4A, NS5A – при ОГС. Полученные данные показывают, что гепатоциты, экспрессирующие белки ВГС, вносят существенный вклад в образование растворимой формы sFas. Молекулы sCD95 являются конкурентами Fas рецептора на инфицированных клетках, и их высокое содержание в организме может препятствовать апоптозу и способствовать персистенции вируса. Таким образом, белки ВГС, стимулируя повышение концентрации sFas, могут ингибировать элиминацию вирус-инфицированных клеток вследствие связывания Fas-лиганда на активированных цитотоксических лимфоцитах циркулирующими молекулами sFas. Наряду с описанными ранее механизмами ингибирования апоптоза вирусными белками [Kountouras et al., 2003, Sacco et al., 2003], этот путь также может участвовать в патогенезе гепатита С. В других исследованиях была показана увеличенная экспрессия Fas-антигена на мембранах ВГС-инфицированных гепатоцитов [Kountouras et al., 2003] и установлена корреляция между уровнем экспрессии Fas на гепатоцитах и концентрацией sFas [El Bassiouny et al., 2008].

Таблица 10. Уровень растворимых форм мембранных антигенов в сыворотках больных гепатитом С

Исследуемая группа

Уровень растворимого антигена (УЕ/мл), M±m

sFas

sCD38

sHLA-I

sHLA-DR

Доноры (n)

203±35 (68)

72±8 (100)

517±80 (24)

192±38 (66)

ОГС (n)

350±53 (71)

178±26 (68)

976±124 (59)

355±64 (68)

ХГС (n)

250±27 (157)

204±23 (155)

411±66 (67)

285±33 (155)

Примечания: выделены статистически достоверные различия с контрольной группой (p<0,05)

Большой интерес представляло выяснить, существует ли связь между концентрацией sFas в сыворотке и выявлением маркеров ВГС в МКПК. Взаимосвязи между сывороточным содержанием sFas, наличием плюс- и минус-цепей РНК ВГС в МКПК не наблюдалось. В то же время, обнаружено достоверное снижение уровня sFas в сыворотках пациентов с ХГС, у которых выявлено большое количество (>25%) ВГС-позитивных МКПК, по сравнению с больными, не содержащими вирусные белки в МКПК (p=0,02). Это может быть связано с установленным нами сокращением популяции ВГС-инфицированных МКПК и, как следствие, снижением экспрессии мембранного Fas и образования растворимой формы Fas-антигена. Следует отметить, что вклад мононуклеаров крови в продукцию sFas существенен только при острой форме гепатита С: корреляция между sFas и числом CD95+-лимфоцитов при ОГС была статистически значимой (r=0,4; p<0,05), тогда как при ХГС связи между этими параметрами не установлено (r<0,3).  При изучении других растворимых форм показано, что уровень sHLA-DR также был ниже у пациентов с высокой долей АГ+ МКПК (р=0,05), достоверные значения получены для белка NS3 (р=0,018).

Уровень sFas в сыворотках больных ОГС с генотипами вируса 1а и 1b был достоверно выше, чем в сыворотках пациентов с другими генотипами (462±120 и 148±29, соответственно, р<0,05). Концентрация других исследованных растворимых форм также была выше у пациентов с генотипом 1 ВГС, однако различия не были достоверными (p>0,05).

При сравнении двух групп пациентов с различными исходами ОГС установлено, что больные, у которых сформировался ХГС, характеризовались более высокой концентрацией s-форм в первый месяц от начала заболевания в отличие от возможных реконвалесцентов (рис. 7). Для sCD38 полученные отличия оказались статистически достоверными. Это означает, что концентрация sCD38 в сыворотке крови пациентов с ОГС может иметь прогностическое значение при оценке исхода заболевания.

Негативная роль растворимых форм дифференцировочных антигенов состоит также в снижении популяции иммунокомпетентных клеток: у больных с ОГС обнаружена обратная корреляция между количеством CD4+ -лимфоцитов периферической крови и концентрациями  sFas (r= –0,52; р<0,05) и sHLA-DR (r= –0,56; р<0,05), что может свидетельствовать об усилении гибели CD4+-лимфоцитов путём апоптоза [Rebmann et al., 2003]. Интересно, что у больных ХГС такой зависимости выявлено не было, что является дополнительным доказательством в пользу различного проявления иммунных реакций при острой и хронической формах гепатита С.

Рисунок 7. Концентрация растворимых форм дифференцировочных антигенов у пациентов с различным исходом ОГС (M±m)

3.4. Цитокиновый профиль больных гепатитом С

Цитокины контролируют процессы пролиферации, дифференцировки и функциональной активности всех иммунокомпетентных клеток. Задача данного этапа состояла в изучении цитокинового статуса больных гепатитом С, а также в выборе цитокинов, наиболее значимо отражающих иммунные изменения при ВГС-инфекции.

У больных гепатитом С по сравнению с ВГС-негативными донорами выявлен дисбаланс цитокинов, продуцируемых Th1 и Th2 Т-клетками. Он заключается в гиперпродукции IL-6, IL-10 и TNF- в сыворотках крови (p<0,001) (рис. 8). Кроме этого, при ХГС по сравнению с донорами наблюдается повышение концентрации IL-4 (р=0,02), а при ОГС повышена продукция IL-8 (р<0,002) и понижена – IL-2 (p=0,035). Эти показатели характеризуют иммунный ответ при гепатите С как идущий преимущественно по гуморальному, Th2-типу. Сходные данные по содержанию некоторых из изученных нами цитокинов в сыворотках больных ХГС получены и другими исследователями [Мезенцева М.В. и др., 2007, Баранов А. В., Малеев В. В., 2008, Макашова В. В. и др., 2009, de Almeida et al., 2011, Zarife et al., 2010]. Содержание IFN- у пациентов не отличалось от группы сравнения. Уровень исследованных цитокинов в крови не коррелировал ни с ИГА, ни с ИФ, ни с АЛТ.

Рисунок 8. Концентрация цитокинов в сыворотках крови пациентов с гепатитом С по сравнению с ВГС-негативными донорами крови

Представлены концентрации цитокинов (медианы, пг/мл); прямоугольники –интерквартильные интервалы (25-75%); отрезки - минимальные и максимальные значения; * статистически достоверные различия с контрольной группой (p<0,05)

При исследовании продукции цитокинов клетками крови in vitro установлено, что рекомбинантные белки ВГС (core, NS3, NS4 и NS5A) проявили себя значительно более слабыми стимуляторами IL-2, IFN- и TNF-, чем конканавалин А (p<0,01). Это убедительно свидетельствует о неспособности белков ВГС быть эффективными индукторами антивирусных функционально активных Th1 цитокинов. Сравнение антигенов ВГС между собой показало, что рекомбинантный белок NS3 оказался наиболее эффективным стимулятором большинства исследованных цитокинов: IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IFN- и TNF- (p<0,05).

Таким образом, наиболее значимые отличия в цитокиновом статусе больных гепатитом С обнаружены при анализе уровня цитокинов IL-6, IL-10 и TNF-, а также IL-2 и IL-8 при ОГС в сыворотках крови, что указывает на диагностическую ценность этих тестов.

4. РАЗРАБОТКА КАНДИДАТНОЙ ВАКЦИНЫ ПРОТИВ ГЕПАТИТА С

Целью данного раздела работы было исследование иммунного ответа животных на иммунизацию конструкциями из состава ВГС для выбора вакцинной композиции, индуцирующей интенсивный и мультиспецифический клеточный и гуморальный иммунный ответ против гепатита С. В большинстве исследований, посвященных созданию вакцин против гепатита С, предлагается использовать индивидуальные рекомбинантные белки, пептиды различной протяженности или отдельные участки генома ВГС в составе ДНК-конструкций [Abdulhaqq et al., 2008, Chen et al., 2006, Drane et al., 2008, Houghton, Abrignani, 2005, Encke et al., 2007].

Для разработки дизайна кандидатной вакцины на основании полученных данных мы выбрали иммунодоминантные области неструктурных белков NS3, NS4 и NS5A ВГС, экспрессия которых и иммунный ответ на которые связан с прогрессированием хронического гепатита С и исходом острого гепатита С.

Проведенная серия экспериментов по оценке иммунного ответа мышей на введение рекомбинантных белков ВГС показала, что они слабо иммуногенны. На это указывают и данные других исследователей [Qiu et al., 2008]. Для усиления иммуногенности белков проведено сравнительное исследование иммуностимулирующего действия 6 адъювантов различной природы при введении разных доз белков. Оценивали параметры гуморального ответа, включая спектр антител к отдельным детерминантам, представленных пептидами, и изотип антител. Клеточный ответ исследовали по пролиферации лимфоцитов в РБТЛ и секреции цитокинов активированными лимфоцитами. Наши исследования подтвердили высокую адъювантную активность адъюванта Фрейнда (ПАФ) и гидроокиси алюминия (Al) как высокоэффективных стимуляторов гуморального ответа (рис. 9). Однако, как известно, ПАФ не разрешен для клинического использования, тогда как Al входит в состав многих вакцин. В настоящей работе впервые показано, что при иммунизации рекомбинантными белками ВГС Al - не лучший выбор. Во-первых, он не индуцирует образование антител к широкому спектру эпитопов, во-вторых, не стимулирует Т-клеточный ответ. Сходные данные получены при использовании ПАФ в качестве адъюванта. Более перспективными по широте спектра антител и соотношению IgG2a/IgG1 показали себя новые, ранее не исследованные вещества: глюкозаминил-мурамилдипептид (ГМДП) – синтетический аналог участка клеточной стенки бактерий, и 2 производных фуллерена С60: с ГМДП и с натриевой солью аминокапроновой кислоты. Эти препараты, однако, не были эффективны при использовании малых доз антигена и стимулировали иммунный ответ только после 4-5 иммунизаций, что снижает их пригодность в составе вакцинных препаратов. Лучшей иммуностимулирующей потенцией обладали ковалентные конъюгаты белков с иммуномаксом. Фармакологический препарат Иммуномакс® – кислый пептидогликан растительного происхождения, обладающий свойствами иммуномодулятора, оказывает активирующее действие на NK-клетки, дендритные клетки, моноциты и макрофаги [Атауллаханов Р.И. и др., 2005]. Показано, что ковалентные конъюгаты рекомбинантных белков ВГС с иммуномаксом эффективно стимулируют гуморальный и клеточный иммунные ответы при введении белка в низких дозах  - около 1 мкг/мышь.

Рисунок 9. Продукция антител к белку rNS4 при иммунизации мышей рекомбинантным белком в зависимости от дозы белка и адъюванта

       

       При исследовании иммуногенности двух ДНК-конструкций, кодирующих неструктурные белки NS3 и NS5A ВГС, показано, что они индуцируют высокий Т-клеточный ответ, но низкий гуморальный ответ. Установлено, что испытанные в качестве адъювантов иммуномакс и ген цитокина GM-CSF эффективно стимулируют клеточный иммунный ответ.

       Проведена серия экспериментов по сравнению иммунного ответа мышей при введении ДНК-плазмиды, кодирующей белок NS5А ВГС,  рекомбинантного белка NS5А – продукта этого гена,  а также различных их сочетаний. Двум группам мышей вводили либо ДНК, либо конъюгат белка NS5A с иммуномаксом; двум другим – ДНК и белки в различной последовательности (табл. 11). Для оценки специфичности клеточного иммунного ответа использованы 15 антигенов из состава NS5A – синтетические пептиды, рекомбинантные белки различных генотипов и фаги, экспонирующие различные пептиды NS5A.

Показано, что двукратная иммунизация не приводит к стимуляции эффективного иммунного ответа ни в одном из вариантов. Анализ иммунного ответа после трех иммунизаций показал, что одновременное введение мышам ДНК-плазмиды и конъюгата рекомбинантного белка NS5A с иммуномаксом стимулирует наиболее эффективный иммунный ответ к белку NS5А ВГС (табл. 11). Клеточный ответ заключается в интенсивных реакциях на широкий спектр эпитопов белка NS5A ВГС в форме пролиферации лимфоцитов, накопления клеток, синтезирующих IFN-, и секреции активированными Т-клетками провоспалительных цитокинов IFN- и IL-2. С помощью проточной цитометрии установлено увеличение относительного количества Т-клеток – CD4+ и CD8+, свидетельствующее об их активной пролиферации и сдвиге иммунного ответа в сторону клеточного звена. О направленности иммунного ответа по Th1-типу свидетельствует также преобладание антител к NS5A изотипа IgG2a по сравнению с IgG1. Кроме клеточного ответа, данные иммуногены индуцируют стабильную продукцию антител к NS5A.

Таблица 11. Сравнение гуморального и клеточного ответа мышей, иммунизированных рекомбинантным белком NS5A и/или ДНК-конструкцией, кодирующей NS5A

Вид теста

Группа мышей

ДНК + белок

(3 раза)

ДНК

(3 раза)

1. ДНК

2. белок

3. белок

белок

(3 раза)

1. белок

2. ДНК

3. ДНК

Пролиферация Т-клеток, ИСП

14±6 *

4±6

7±5

4±2

10±4

Секреция IFN- (количество спотов/106 клеток), ELISpot

38±16

0

8±4

0

4±3

Секреция IFN- (пг/мл), ИФА

3±1

27±11

0

6±2

0

Секреция IL-2 (пг/мл), ИФА

8±2

10±4

25±4

5±2

3±1

Секреция TNF- (пг/мл), ИФА

2±0

2±1

4±1

4±2

2±1

Мультиэпитопность **

11/15

3/15

5/15

1/15

3/15

Содержание CD4+ (%)

25±3

22±4

25±3

19±1

19±1

Содержание CD8+ (%)

6.6±1.0

5.9±1.0

6.9±1.3

5.3±0.6

5.1±0.5

Титр анти-NS5A антител

2263±2

112±3

50±1

25000±10

112±3

Соотношение  антител IgG2a/IgG1

4,1

4,3

7,8

0,2

2,6

Примечания: * M±m; ** количество NS5A-антигенов из 15 тестированных, стимулирующих продукцию двух и более цитокинов одновременно (в ИФА или ELISpot); выделены статистически достоверные (p<0,05) различия с контрольной группой (парное сравнение по критерию Уилкоксона)

       Таким образом, установлен ряд ключевых позиций в дизайне  кандидатной вакцины – состав, адъювант и последовательность введения, что позволит продолжить работу по созданию вакцины против гепатита С.

ВЫВОДЫ

  1. Впервые на белках core, NS3, NS4A, NS4B и NS5A вируса гепатита С (ВГС) определена локализация 22 антигенных детерминант, взаимодействующих с моноклональными антителами (МКА). Установлено, что большинство эпитопов (16) являются конформационно-зависимыми, 6 эпитопов выявляют линейные участки вирусных белков.
  2. Впервые установлены особенности экспрессии белков ВГС в печени при различных формах гепатита С. При ХГС показана прямая зависимость между накоплением белка NS5А в печени, выработкой антител к этому белку, увеличением гистологической активности и развитием фиброза (p<0,05), что позволяет рассматривать NS5А как один из маркеров повреждения печени. При ОГС выявлена прямая зависимость между накоплением белков core, NS3 и NS5A в гепатоцитах и некрозо-воспалительными изменениями ткани печени (p<0,05).
  3. Сравнительный анализ структурных и неструктурных белков ВГС в печени показал, что при ОГС белки встречались с частотой 89-95%, при ХГС – 28-65%. Среднее количество ВГС-содержащих клеток печени при ОГС превышает таковое при ХГС: 51±7% против 33±3% (p=0,006). Полученные данные прямо свидетельствуют о более высокой активности репликации ВГС при ОГС по сравнению с ХГС.
  4. В мононуклеарных клетках периферической крови (МКПК) больных ХГС геномная РНК ВГС выявляется достоверно чаще, чем в сыворотке крови (94,6% против 76,5%, p=0,02). Белки ВГС найдены у 86% больных ХГС преимущественно в моноцитах (до 32% популяции), в меньшей  степени – в лимфоцитах (до 5% популяции). Накопление белков ВГС в МКПК ассоциируется с уменьшением количества мононуклеаров (r= –0,66, p=0,001), повышением активности АЛТ (р<0,05) и присутствием репликативной формы РНК ВГС в МКПК (р<0,05).
  5. Частота выявления белка сore ВГС в ткани печени и МКПК значительно ниже, чем в сыворотке крови (28 и 44%, соответственно, против 71%, р<0,05). Наличие core-белка в периферической крови прямо коррелирует с гистологической и биохимической активностью, а также со стадией ХГС (р<0,05). Результаты определения core-белка в сыворотках статистически значимо связаны с обнаружением геномной РНК ВГС; в клетках крови и печени – репликативной формы РНК ВГС (р<0,05).
  6. У больных гепатитом С на МКПК статистически значимо по сравнению с ВГС-негативными донорами крови повышена экспрессия рецептора Fas-зависимого апоптоза CD95+ (p<0,05). Выявлена негативная корреляция между количеством CD95+-лимфоцитов и степенью накопления в клетках печени белков ВГС: core и NS4A – при ХГС (p<0,05), NS3, NS4A и NS5A – при ОГС (p<0,05). При ХГС относительное содержание CD95+-лимфоцитов у больных с виремией в 2 раза больше, чем у больных без виремии (p<0,05).
  7. У больных гепатитом С по сравнению с ВГС-негативными донорами крови установлено статистически значимое (p<0,05) повышение концентраций растворимых форм дифференцировочных антигенов в сыворотке крови: sFas, sCD38, sHLA-I и sHLA-DR – при ОГС, sFas и sCD38 – при ХГС. Выявлена прямая корреляция между концентрациями sFas, sHLA-I и накоплением белков ВГС в клетках печени больных гепатитом С (r=0,3-0,4, p<0,05). Уровень sFas достоверно выше у больных ОГС с генотипами 1а и 1b ВГС по сравнению с генотипами 2а и 3а (462±120 и 148±29 УЕ/мл, соответственно, р<0,05).
  8. У больных ХГС наблюдается нарушение иммунного статуса, которое проявляется в статистически значимом (р<0,05) снижении относительного количества субпопуляций лимфоцитов с маркерами CD4+ (Th) и СD16+ (NK), а также иммунорегуляторного индекса CD4+/CD8+  по сравнению с ВГС-негативными донорами. У больных ОГС, кроме этого, статистически значимо увеличена субпопуляция CD8+ (CTL). При ОГС сокращение количества СD16+-лимфоцитов ассоциировано с более активной экспрессией белков NS3 и NS5A ВГС в печени (r= –0,7, p<0,05), а CD4+-лимфоцитов – с повышенным содержанием sFas (r= –0,52; р<0,05) и sHLA-DR (r= –0,56; р<0,05) в сыворотке крови.
  9. У больных гепатитом С по сравнению с ВГС-негативными донорами крови выявлен дисбаланс цитокинов, продуцируемых Th1 и Th2 Т-клетками. Он заключается в гиперпродукции IL-6, IL-10 и TNF- в сыворотках крови (p<0,001). Кроме этого, при ХГС наблюдается повышение концентрации IL-4 (р=0,02), а при ОГС – повышение IL-8 (р<0,002) и понижение – IL-2 (p=0,035). Рекомбинантные белки ВГС значительно слабее стимулируют секрецию клетками крови in vitro цитокинов IL-2, IFN- и TNF-, чем конканавалин А (p<0,01).
  10. При исследовании гуморального ответа установлено, что частота встречаемости и активность антител к белку NS5А статистически значимо выше у пациентов с большей гистологической и биохимической активностью и стадией ХГС, а также у больных ОГС с последующей хронизацией заболевания (p<0,05). Эти данные позволяют рассматривать наличие антител к NS5A как неблагоприятный признак при гепатите С.
  11. Анализ полученных вирусологических и иммунологических данных выявил новые прогностические критерии для оценки исхода ОГС. Показано, что предикторами реконвалесценции в течение первого месяца от начала заболевания служат: высокий уровень экспрессии белков NS4A и NS3 в печени; низкая концентрация (<20 УЕ/мл) sCD38 в сыворотке; отсутствие антител к NS5A; низкая концентрация (<40 пг/мл) core-белка в сыворотке.
  12. На основе полученных МКА разработан комплекс иммунохимических методов, которые позволили: а) выявлять белки ВГС в инфицированных клетках печени и крови in situ; б) обнаруживать белки ВГС в лизатах клеток и тканей; в) определять белок нуклеокапсида в сыворотках крови и дифференцировать безоболочечные нуклеокапсиды, вирионы ВГС и иммунные комплексы.
  13. Разработан дизайн экспериментальной кандидатной мультиэпитопной вакцины против гепатита С. Вакцинная композиция включает: специфические компоненты ВГС (ДНК-плазмиду и рекомбинантные белки) и новый оригинальный отечественный адъювант иммуномакс. Установлено, что трехкратное введение комплексной вакцины лабораторным животным стимулирует интенсивный клеточный и гуморальный иммунный ответ к широкому спектру эпитопов ВГС.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации:

    1. Масалова О.В., Атанадзе С.Н., Калинина Т.И. и др. Иммунохимические свойства и специфичность моноклональных антител в отношении N- и C-концевых участков рекомбинантного белка нуклеокапсида вируса гепатита С (HCcAg).//Вопросы вирусологии. -1996. - Т.41. - №4. - С.150-153
    2. Масалова О.В., Логинов А.С., Атанадзе С.Н. и др. Иммунохимическое выявление белков вируса гепатита С в печени с помощью моноклональных антител.//Российский гастроэнтерологический журнал. – 1997. - №3. - С.15-23
    3. Masalova O.V., Atanadze S.N., Samokhvalov E.I. et al. Detection of Hepatitis C virus core protein circulating within different virus particle population.//Journal of Medical Virology. – 1998. - V.55. - №1.- Р.1-6
    4. Масалова О.В., Шепелев А.В., Атанадзе С.Н. и др. Иммуностимулирующее действие водорастворимых производных фуллерена - перспективных адъювантов для вакцин нового поколения.//Доклады Академии Наук. – 1999. - Т.369. - №3. - С.411-413
    5. Масалова О.В., Самохвалов Е.И., Петракова Н.В. и др. Выявление маркеров вируса гепатита С - белка нуклеокапсида вируса гепатита С, РНК и вирусспецифических антител в плазмах доноров.//Вопросы вирусологии. -2000. - Т.45. - №2. - С.12-18
    6. Лакина Е.И., Самохвалов Е.И., Левченко О.Г., Масалова О.В. и др. Выявление положительных (геномных) и отрицательных (репликативных) цепей РНК вируса гепатита С в сыворотке крови, лимфоцитах и ткани печени больных хроническим гепатитом С с помощью полимеразной цепной реакции.//Вопросы вирусологии. -2000. - Т.45. - №4. - С.37-42
    7. Лакина Е.И., Масалова О.В., Абдулмеджидова А.А., Кущ А.А. Вирусная нагрузка и тяжесть заболевания гепатитом С - есть ли связь?//Вирусные гепатиты достижения и перспективы. – 2001. - №3. - С.11-16
    8. Ющук Н.Д.,…..., Масалова О.В., Кущ А.А. Значение выявления РНК вируса гепатита С в различных субстратах у больных хроническим гепатитом С.//Клиническая медицина. – 2001. - Т.79. - №12. - С.24-28
    9. Абдулмеджидова А.Г., Масалова О.В., Атанадзе С.Н. и др. Характеристика панели моноклональных антител к рекомбинантному белку NS3 вируса гепатита С.//Вопросы вирусологии. – 2002. - Т.47. - №1. - С.21-25
    10. Масалова О.В., Абдулмеджидова А.Г., Атанадзе С.Н. и др. Характеристика панели моноклональных антител и эпитопное картирование белков вируса гепатита С.//Доклады Академии Наук. – 2002. - Т.383. - №4. - С.545-550
    11. O.V. Masalova, E.I. Lakina, A.G. Abdulmedzhidova et al. Characterization of monoclonal antibodies and epitope mapping of the NS4 protein of hepatitis C virus.//Immunology Letters. – 2002. - V.83. - №3. - Р.187-196
    12. Масалова О.В., Кущ А.А. Моноклональные антитела к белкам вируса гепатита С – инструмент для картирования антигенных детерминант, диагностики гепатита С и изучения вирусного патогенеза.//Российский биотерапевтический журнал. – 2003. - Т.2. - №3. - С.7-24
    13. Масалова О.В., Абдулмеджидова А.Г., Шкурко Т.В. и др. Анализ белков вируса гепатита С в клетках печени больных хроническим гепатитом С.//Вопросы вирусологии. – 2003. - Т.48. - №1. - С.9-14
    14. Масалова О.В., Абдулмеджидова А.Г., Моргунов К.В. и др. Изменение параметров гуморального и клеточного иммунного ответа у пациентов с хроническим гепатитом С различной тяжести.//Вопросы вирусологии. – 2003. - Т.48. - №3. - С.15-19
    15. Вишневская Т.В., Масалова О.В., Шкурко Т.В. и др. Растворимые формы дифференцировочных антигенов в сыворотке крови больных гепатитом С.//Медицинская иммунология. – 2005. - Т.7. - №1. - С.33-40
    16. О.В. Масалова, Е.А. Речкина, Т.В. Шкурко и др. Белки вируса гепатита С в клетках печени при остром гепатите С: связь с повреждением печени и исходом заболевания.//Вопросы вирусологии. – 2005. - Т.50. - №4. - С.18-23
    17. Е. А. Речкина, Г. Ф. Денисова, О. В. Масалова и др. Картирование антигенных детерминант белков вируса гепатита С при помощи технологии фагового дисплея.//Молекулярная биология. – 2006. - Т.40. - №2. - С.357-368        
    18. О.В. Масалова, Т.В. Вишневская, Т.В. Шкурко и др. Сравнительный анализ core-белка вируса гепатита С в образцах плазмы и сывороток крови ВГС-инфицированных доноров крови и больных гепатитом С.//Вопросы вирусологии. – 2007. - Т. 52. - №4. - С.11-17
    19. Вишневская Т.В., Масалова О.В., Альховский С.В. и др. Выявление маркеров репликации вируса гепатита С в мононуклеарных клетках периферической крови больных хроническим гепатитом С.//Медицинская иммунология. – 2008. - Т. 10. - №4-5. - С. 397-404
    20. О.В. Масалова, Е.И. Леснова, А.В. Пичугин и др. Исследование иммуногенности ковалентных конъюгатов неструктурных белков вируса гепатита С с иммуномаксом.//Иммунология. – 2008. - Т. 29. - №6. - С.338-345
    21. Masalova O.V., Lesnova E.I., Pichugin A.V. et al. Peptidoglycane  Immunomax  increases humoral and cell immune responses of mice to recombinant proteins of hepatitis C virus.//MEDIMOND International Proceedings, ed. R.E. Schmidt. – 2009. - Р.469-472
    22. О.В. Масалова, Е.И. Леснова, В.В. Грабовецкий и др. ДНК-иммунизация плазмидой, содержащей ген белка NS5A вируса гепатита C, индуцирует эффективный клеточный иммунный ответ.//Молекулярная биология. – 2010. - Т. 44. - № 2. - С. 275-283
    23. O.V. Masalova, E.I. Lesnova, A.V. Pichugin et al. The successful immune response against hepatitis C nonstructural protein 5A (NS5A) requires heterologous DNA/protein immunization.//Vaccine. – 2010. - V.28. - №8. - Р.1987-1996
    24. Масалова О.В., Вишневская Т.В., Кущ А.А. Моноклональное антитело, иммунореактивное с белком нуклеокапсида (кор) вируса гепатита С - 4G5, способ диагностики ВГС-инфекции и комбинация моноклональных антител для его осуществления./Патент на изобретение № 2329303 от 20.07.2008 г. // Бюллетень «Изобретения. Полезные модели». – 2008. - №20. - С.1-8

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АЛТ – аланинаминотрансфераза

АГ – антиген, АГ+ - антиген-позитивный

а.о. – аминокислотный остаток

АТ – антитело

ВГС – вирус гепатита С

ГМДП – глюкозаминил-мурамилдипептид

ДАБ – 3,3'-диаминобензидин

ИГА – индекс гистологической активности

ИГХ – иммуногистохимия

ИК – иммунные комплексы

ИПО – иммунопероксидазное окрашивание

ИСП – индекс стимуляции пролиферации

ИФ, F – индекс фиброза

ИФА – иммуноферментный анализ

КонА – конканвалин А

МКА – моноклональные антитела

МКПК – мононуклеарные клетки периферической крови

ОГС – острый гепатит С

ОП – оптическая плотность

ОТ-ПЦР обратная транскрипция–полимеразная цепная реакция

ПАФ – полный адъювант Фрейнда

ПБП – пункционная биопсия печени

ПХ – пероксидаза хрена

ПЭГ – полиэтиленгликоль

РБТЛ – реакция бласттрансформации лимфоцитов

ТМБ – тетраметилбензидин гидрохлорид

УЕ – условная единица

ФИТЦ – изотиоционат флуоресцеина

ХГС – хронический гепатит С

С60-АКК – производное фуллерена С60 с натриевой солью аминокапроновой кислоты

С60-ГМДП – производное фуллерена С60 с ГМДП

ELISpot – (enzyme-linked immunosorbent spot) полуколичественный метод определения цитокин-секретирующих клеток

GM-CSF – гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор

GST – глутатион-S-трансфераза

HLA – (Human Leukocyte Antigens) - лейкоцитарный антиген человека

IFN – интерферон

Ig – иммуноглобулин

IL – интерлейкин

LN – интралобулярный (внутридольковый) некроз

M±m среднее ± стандартная ошибка

NS – неструктурный белок

PMN – ступенчатый (перипортальный) некроз

s – растворимые формы антигенов

SD – стандартное отклонение

CD – маркеры дифференцировки лимфоцитов

CD3+ – Т-лимфоциты

CD4+, Th – Т-хелперы

CD8+, CTL – цитотоксические Т-лимфоциты

CD16+, NK – натуральные (естественные) киллерные клетки

CD19+ – В-клетки

Th1 – Т-хелперы 1-типа

Th2 – Т-хелперы 2-типа

TNF – фактор некроза опухоли

A – аланин

R – аргинин

N – аспарагин

D – аспарагиновая кислота

C – цистеин

E – глутаминовая кислота

Q – глутамин

G – глицин

H – гистидин

I – изолейцин

L – лейцин

K – лизин

M – метионин

F – фенилаланин

P – пролин

S – серин

T – треонин

W – триптофан

Y – тирозин

V – валин








© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.