CC BY
83
REVIEWS
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2018 УДК: 615.277.3.012.03
Алпатова Н.А., Авдеева Ж.И, Мовсесянц А.А., Медуницын Н.В.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ЦИТОКИНОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИММУНОГЕННОЙ АКТИВНОСТИ АНТИРАБИЧЕСКИХ ВАКЦИН
ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 127051, Москва
Важной проблемой общественного здравоохранения во всём мире остается заболеваемость бешенством, которое вызывается нейротропным вирусом бешенства (RABV). Защита от бешенства, согласно современным представлениям, в основном обусловлена действием вируснейтрализующих антител, которые предотвращают развитие прогрессирования инфекции и контролируют распространение RABV. Также важную роль в предотвращении развития заболевания должны играть механизмы системы врождённого иммунитета и клеточного иммунного ответа. Однако RABV уклоняется от иммунологического надзора хозяина с помощью различных механизмов и предполагается, что способность вируса к уклонению связана с его патогенностью. Наиболее эффективным способом, обеспечивающим защиту людей, инфицированных RABV, является экстренная вакцинопрофилактика, однако эффективность используемых антирабических вакцин ещё нуждается в совершенствовании.
В настоящем обзоре представлен краткий анализ особенностей механизмов развития иммунного ответа при инфицировании вирусом бешенства и подходов к повышению эффективности вакцин против бешенства, обусловленных использованием цитокинов в качестве адьювантов.
Ключевые слова: вирус бешенства; врождённый и адаптивный иммунитет; вируснейтрализующие антитела; эффективность вакцины; адьюванты; цитокины; обзор.
Для цитирования: Алпатова Н.А., Авдеева Ж.И, Мовсесянц А.А., Медуницын Н.В. Экспериментальное изучение роли цитокинов с целью повышения иммуногенной активности антирабических вакцин. Иммунология. 2018; 39(2-3): 143-151. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2018-39-2-3-143-151.
Alpatova N.A., Avdeeva Zh.I., Movsesyantc А.А., Medunitsyn N.V.
EXPERIMENTAL STUDY OF THE ROLE OF CYTOKINES TO IMPROVE IMMUNOGENOUS ACTIVITY OF ANTIRABIC VACCINES
Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow 127051, Russian Federation
An important public health problem throughout the world remains the incidence of rabies, which is caused by a neurotropic rabies virus (RABV). Protection against rabies, according to current ideas, is mainly due to the action of virus neutralizing antibodies, which prevent the progression of infection and control the spread of RABV. Also, the mechanisms of the innate immunity system and the cellular immune response should play an important role in preventing the development of the disease. However, RABV evades immunological surveillance of the host by various mechanisms and it is assumed that the virus's ability to evade is related to its pathogenicity. The most effective way to protect people infected with RABV is emergency vaccine prophylaxis, but the effectiveness of the rabies vaccines in use still needs to be improved. This review presents a brief analysis of the specific features of mechanisms for the development of an immune response in rabies virus infection and approaches to increasing the effectiveness of rabies vaccines due to the use of cytokines as adjuvants.
Keywords: rabies virus; innate and adaptive immunity; virus neutralizing antibodies; vaccine efficacy; adjuvants; cytokines; overview.
For citation: Alpatova N.A., Avdeeva Zh.I., Movsesyantc А.А., Medunitsyn N.V Experimental study of the role of cytokines to improve immunogenous activity of antirabic vaccines. Immunologiya. 2018; 39(2-3): 143-151. DOI: http://dx.doi. org/10.18821/0206-4952-2018-39-2-3-143-151.
For correspondence: Alpatova Natalia Alexandrovna. Chief expert of Laboratory of immunology of Test Center of Quality Expertise of medical immunobiological preparations, candidate of biological science, E-mail: alpatova@expmed.ru.
conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgments. The study had no sponsorship.
Received 29.03.18 Accepted 16.04.18
Бешенство - это острый энцефалит, вызываемый нейротропным вирусом бешенства (RABV). Инфекция представляет серьезную проблему для здравоохранения большинства стран мира. Наиболее эффективным способом, обеспечивающим защиту людей, инфицированных RABV, является экстренная вакцинопрофилактика [1, 2]. Отмечается, что
Для корреспонденции: Алпатова Наталья Александровна, главный эксперт лаборатории иммунологии Испытательного центра экспертизы качества МИБП, канд.биол.наук, E-mail: alpatova@ expmed.ru
при её отсутствии заболеваемость бешенством приводит к летальному исходу практически в 100% случаев [3, 4]. В настоящее время для профилактики бешенства используются антирабические вакцины, которые содержат инактивирован-ный вирус. Несмотря на успешное использование в течение длительного времени указанных вакцин, их эффективность всё ещё нуждается в совершенствовании [1, 3, 5, 6]. Одним из недостатков применения вакцин является необходимость проведения повторных инъекций для обеспечения успешного лечения [7]. Это предопределяет разработку новых стратегий вакцинации против бешенства.
Различают два типа очагов бешенства: природный - под-
ОБЗОРЫ
держивается в популяции диких животных и антропургиче-ский - в популяции домашних и сельскохозяйственных животных. При этом строение вируса идентично по антигенной структуре. RABV имеет геном РНК с отрицательной цепью, который кодирует пять структурных белков: нуклеопротеин (М), фосфопротеин (Р), матричный белок (М), гликопроте-ин (G) и РНК-зависимую РНК-полимеразу (Ъ). Белки Р Ь и N образуют вместе с геномной РНК комплекс рибонуклео-протеинов (КМР) и при этом каждый из белков играет важную роль в репликации вируса, его транскрипции, а также в индукции клеточного и гуморального иммунного ответа. Комплекс КМР окружён оболочкой, содержащей белок М и трансмембранный G-белок, который, являясь поверхностным белком вириона бешенства, способен индуцировать продукцию вируснейтрализующих антител (НМЛ) против RABV. Предполагается, что G-белок является важным фактором, определяющим индукцию реакций системы врождённого иммунитета [8-10].
При инфицировании RABV проникает в организм человека через повреждённый эпидермис или слизистую оболочку. В нервную систему вирус попадает, связываясь с ацетилхо-линовыми рецепторами, а также молекулами адгезии нервных клеток. Затем с помощью механизмов ретроградного (обратного) аксонного транспорта RABV проникает в ЦНС, реплицирует там, после чего частицы вируса могут распространяться центробежно в вегетативную нервную систему и периферические железы (например, надпочечник, слюнные железы и др.) [8, 9]. После внутримышечного введения RABV отмечается или низкий уровень репликации вируса в мышечной ткани в течение разных временных периодов, или отсутствие первоначальной репликации в зависимости от титра вируса. Предполагается, что репликация вируса в мышце имеет важное значение для нейроинвазивности, и это зависит от штамма вируса и способности RABV уклоняться от иммунного ответа организма хозяина [11, 12].
Во время миграции в ЦНС RABV распознается системой врожденного иммунитета. Тем не менее, специфический иммунный ответ на RABV запускается только тогда, когда вирус инфицирует ЦНС. По-видимому, уровень антигенной стимуляции на периферии является недостаточным для инициирования ответов Т- и 5-клеток [11, 13, 14].
Прогрессирование инфекции в спинном и головном мозге после инфицирования RABV сопровождается ответом системы врождённого иммунитета, характеризующимся продукцией интерферонов (1КЫ) типа 1, а также развитием воспалительных реакций. Однако иммунный ответ, развивающийся при заражении вирусом бешенства, имеет свои особенности, обусловленные иммунопривилегированным статусом нервной системы, опосредован ограниченным количеством в ткани мозга антигенпрезентирующих клеток (АПК) и мигрирующих иммунных Т-клеток. АПК ЦНС, такие как олиго-дендроциты, клетки микроглии и астроглии, а также клетки эндотелия сосудов локализуются в оболочках мозга, сосудистых сплетениях и вдоль сосудов. Дендритные клетки (ДК), которые являются основными АПК, при соответствующих условиях могут мигрировать в ЦНС и участвовать в развитии иммунного ответа [15-17].
Современное общепринятое представление о защите от бешенства предполагает, что она обусловлена действием УЫА, которые предотвращают развитие прогрессирования инфекции и контролируют распространение RABV. В дополнение к антителам (АТ), по-видимому, важную роль в предотвращении развития заболевания должны играть противовирусный эффект /ЕМ и механизмы клеточного иммунитета. Однако известно, что вирус подавляет иммунный ответ хозяина с помощью различных механизмов, таких как прямое ингибирование экспрессии генов или модификация сигнальных путей цитокинов [12, 18].
Вопросы, касающиеся изучения факторов, влияющих
на формирование как гуморального иммунного ответа, особенно образование протективных АТ, специфичных к RABV, так и механизмов развития клеточного иммунитета, исследованы не в полной мере [19]. Предполагается, что основные причины недостаточной эффективности антирабических вакцин заключаются в их ограниченной способности вызывать формирование длительного и напряженного клеточного иммунитета, стойкой иммунологической памяти, что требует необходимости в повторной вакцинации инфицированных лиц [20].
В связи с этим разработка подходов к повышению эффективности вакцин против бешенства является актуальной, и одним из способов решения данной проблемы может быть использование различных адьювантов. В настоящее время для обеспечения индукции желаемых иммунных реакций в качестве адъювантов используются разнообразные вещества природного или синтетического происхождения и системы целевой доставки антигена (АГ). Некоторые адъюванты могут индуцировать ответ системы врождённого иммунитета путём регуляции экспрессии антигенов гистосовместимости (МНС) и костимулирующих молекул на дендритных клетках (ДК), активировать АПК с помощью рецепторов распознавания молекулярных паттернов возбудителей (PRR), что приводит к развитию локального воспаления и последующему эффективному запуску адаптивных иммунных реакций [21].
Цель настоящего обзора - анализ механизмов развития иммунного ответа при инфицировании вирусом бешенства и подходов к повышению эффективности вакцин против бешенства с использованием адьювантов.
Особенности развития иммунного ответа при инфицировании вирусом бешенства
Известно, что патогены, вызывающие инфекции, распознаются системой врождённого иммунитета как для обеспечения немедленной защиты организма, так и с целью формирования долговременного адаптивного иммунитета. Для реагирования на совершенно разные группы патогенов система врождённого иммунитета использует несколько систем распознавания, которые основаны на определении общих структурных особенностей, связанных с различными классами микроорганизмов. В обнаружении вирусных нуклеиновых кислот участвуют два типа РКК - То11-подобные рецепторы (TLR) и R/G-I-подобные РНК-геликазы (RLR). TLR являются трансмембранными рецепторами, при этом ГLR-3, TLR-7 и TLR-8 экспрессируются на мембранах цитоплазмати-ческих гранул. TLR-3 распознает вирусную двухцепочечную ^)РНК, а TLR-7 и TLR-8 - вирусную одноцепочечную РНК, тогда как RLR присутствуют в цитоплазме, где они распознают вирусную ssРНК или dsРНК. В семейство RLR входят белки R/G-I, MDЛ5 и LGP-2, функция которых состоит в индукции синтеза /ЕМ типа I, а также провоспалительных цитокинов в ответ на распознавание вирусной РНК [9, 22].
Рядом авторов показано, что RABV при инфицировании и во время миграции в ЦНС, активирует RG-I иMDЛ5, а также TLR-3, 4 и 7, это индуцирует запуск классических реакций системы врождённого иммунитета [23, 24]. Инфицированные нейроны играют активную роль в раннем иммунном ответе, стимулируя продукцию /ЕМр, хемокинов и провоспа-лительных цитокинов, которые привлекают активированные лимфоциты (Лф) и макрофаги (Мф) для миграции через ге-матоэнцефалический барьер [4, 25]. Известно, что /ЕМа и в реализуют противовирусные функции посредством сигнального пути Jak/STAT. Основным транскрипционным фактором генов провоспалительных цитокинов является ядерный фактор каппа кВ (ОТ-кВ), который также способствует ранней транскрипции 1Ш (ТШр, ШШ4) [26, 27].
Инфицированные нейроны также продуцируют ШКу, ГЬ-6 и некоторые хемокины, в том числе СХ3СЬ1, имеющий рецепторы на Мф и глиальных клетках. Указанные клетки активируются и вырабатывают другие цитокины и хемокины
(IL-1, IL-6, IL-12, TNFa, CXCL10 и др.), которые вызывают повышение экспрессии антигенов МНС и молекул адгезии на клетках микроглии, что способствует их взаимодействию с циркулирующими лейкоцитами и повышению проницаемости гематоэнцефалического барьера [28]. Одним из первых хемокинов, который экспрессируется нейронами (4-й день после инфицирования), а затем микроглией и астроцитами при развитии ответа на инактивированный RABV, является CXCL10. Это указывает на его положительную роль в защите от первичной инфекции RABV [29].
Известно, что активация воспаления важна для развития эффективной защиты организма от многих патогенов, включая РНК-вирусы. При инфекции RABV, в отличие от других энцефалитных вирусов, характерно развитие слабого воспалительного ответа в ЦНС [4, 30]. Некоторые провоспалитель-ные цитокины, такие как IL-6 или IL-12, экспрессируются в ЦНС, инфицированной RABV. Однако отмечается, что повышение уровня экспрессии белка LGP-2 сопровождается снижением экспрессии IL-6 и хемокинов CCL9 и CXCL11. В их отсутствии инфильтрация CD4+ T-клеток в ЦНС, инфицированную RABV, снижается [31].
Результаты исследований по оценке функции воспаления в ответе на инфекцию RABV, проведённые на ДК костного мозга мыши показали, что инфицирование клеток RABV индуцирует синтез про-IL-ip, что способствует секреции IL-ip путём активации механизмов NLRP3-, ASC- и каспаза-1-зависимого воспаления. Отмечено, что репликация вируса стимулирует выработку про-ГЬ-ф и активацию воспаления. У мышей с дефицитом рецептора к IL-1 наблюдается повышение патогенности RABV - это может свидетельствовать о важной роли IL-ip в борьбе с распространением вируса в ЦНС [32]. В исследовании по определению клеточной локализации IL-ip и TNFa в головном мозге крыс, инфицированных RABV, с разными временными интервалами заболевания (1, 3, 4, 5 и 6-й дни после инфицирования) показано, что указанные ци-токины продуцируются как локальными клетками микроглии, так и инфильтрирующими Мф, при этом уровень цитокинов повышается. Вероятно, IL-ip и TNFa играют важную роль в развитии воспалительного ответа при бешенстве [33].
В настоящее время известно, что защита от RABV обусловлена действием VNA, однако механизмы, с помощью которых специфические АТ нейтрализуют вирус, изучены недостаточно. Установлено, что при нейтрализации RABV молекулы IgG более эффективны, чем специфические F(аb)2-фрагменты АТ [34]. В основном АТ к RABV направлены к эпитопам G-белка, хотя некоторые АТ могут специфически распознавать N-белок. Подчеркивается, что только АТ класса IgG (но не IgM), нейтрализующие гликопротеин RABV, играют основную роль при защите от бешенства [3, 35]. Однако при постконтактной профилактике бешенства, когда для защиты требуется быстрое реагирование В-клеток, АТ класса IgM могут способствовать предотвращению распространения патогенного RABV из периферических участков в ЦНС [36].
Недостаточно известно о природе взаимодействий между CD4+ T- и В-клетками в ЦНС, но ясно, что клетки Thi участвуют в продукции В-клетками АТ, специфичных к RABV [37]. Что касается происхождения АТ, участвующих в клиренсе RABV, предполагается, что выработка VNA инфильтрирующими В-клетками имеет решающее значение для элиминации вируса, поскольку не все VNA, продуцируемые на периферии, могут проходить через гематоэнцефалический барьер в ЦНС [38, 39].
Предполагается, что клеточный иммунитет играет важную роль в развитии эффективного иммунного ответа хозяина против инфекции RABV [12]. Однако Т-клетки, активированные на периферии во время заражения высокопатогенными штаммами RABV, не проявляют эффекторной функции, поскольку подвергаются апоптозу в ЦНС через несколько дней после заражения [40, 41]. Важную роль в
REVIEWS
развитии клеточного иммунного ответа играют хемокины и цитокины. Например, CXCL10 способствует привлечению иммунных клеток в ЦНС, инфицированную вирусом, поскольку его рецептор CXCR3 экспрессируется активированными CD4+ и CD8+ Т-клетками [42]. Также отмечается, что CXCL10 способствует дифференцировке Т-клеток хел-перов в клетки Th1 и Th17, которые продуцируют IFNy и IL-17 соответственно [43]. Показано, что при введении инактивированного RABV до момента появления VNA развитие иммунного ответа Th1 способствует контролю за репликацией вируса, обусловленному усилением как секреции IFN типа 1, так и других противовирусных реакций системы врождённого иммунитета [44]. Сообщается, что IL-17, продуцируемый клетками Th17 в ЦНС, вызывает изменение TJ-белка, которое способствует повышению проницаемости гематоэнцефалического барьера [45].
Таким образом, для запуска адекватного иммунного ответа при инфицировании RABV важное значение имеют несколько событий, таких как инфильтрация иммунных эффекторных клеток в ЦНС, которая зависит от продукции хемокинов и цитокинов, а также изменение проницаемости гематоэнцефалического барьера, инициируемого резидентными клетками ЦНС.
Известно, что первой линией защиты от вирусной инвазии является врождённый иммунный ответ, при этом провос-палительные хемокины и цитокины играют важную роль в реакциях системы врождённого иммунитета против вирусных инфекций [22, 23]. Способность RABV индуцировать экспрессию хемокинов и цитокинов способствует удалению вируса из ЦНС, тогда как при нарушении экспрессии и активации отмечено повышение вирулентности и патогенности вируса. Как и большинство вирусов, RABV уклоняется от иммунологического надзора и старается противодействовать развитию противовирусной защиты, подавляя активацию рецепторов системы врождённого иммунитета и эффекты IFN [43, 46, 47].
Распознавание RABV клетками иммунной системы запускает выработку IFN типа I через активацию регуляторных факторов IFN (IRF) 3 и 7 в сочетании с белком активатором 1 (АР-1) и ядерным фактором NF-кВ. Однако фосфопроте-ин (Р-белок) RABV подавляет продукцию внутриклеточного IFN, предотвращая транскрипцию генов IFNa и р путём нарушения фосфорилирования IRF3 и IRF7, а также блокируя передачу сигнала по пути STAT, с помощью которого реализуется противовирусная активность IFN. Следует отметить, что активация NF-kB при этом не нарушается [48, 49]. Показано, что при инфекции RABV созревание ДК зависит от сигнального пути JAK/STAT. Вероятно, высокопатогенные штаммы RABV будут подавлять как созревание ДК, так и активацию противовирусных генов. Кроме того, при отсутствии индукции IFNa и р репликация вируса в ДК происходит более быстрыми темпами, что способствует повышению его патоген-ности [50]. По-видимому, созревание ДК, которое важно для развития как врожденного, так и адаптивного иммунитета, подавляется P-белком RABV. Это также подтверждается тем фактом, что инактивированные штаммы RABV индуцируют значительно более высокие уровни IFNa и р, чем патогенные [51, 52]. Имеются данные, что после инфицирования RABV в ДК снижается как уровень экспрессии антигенов MHC классов I и II, так и продукция IFN типа I [53].
Отмечается, что другие структурные белки RABV также участвуют в механизмах уклонения вируса от иммунного ответа хозяина. При этом N-белок подавляет активацию RIG-I и индукцию IFN I типа, способствуя снижению ответа системы врождённого иммунитета, что позволяет усилить вирусную репликацию и распространение в ЦНС [54, 55]. M-белок RABV ингибирует ответ NF-kB, что имеет решающее значение для подавления репликации вирусной РНК [12]. Высокий уровень экспрессии G-белка у инактивированного RABV
ОБЗОРЫ
коррелирует со способностью вируса содействовать индукции апоптоза, повышению проницаемости гематоэнцефали-ческого барьера и стимуляции врождённых иммунных реакций в ЦНС. С другой стороны, дикий RABV, экспрессируя низкий уровень G-белка, уклоняется от врождённых иммунных реакций хозяина [56, 55]. По-видимому, каждый из белков RABV участвует в нарушении развития врождённого и адаптивного иммунного ответа на различных этапах иммунного распознавания, подавляя ответы ШК, опосредованные разными механизмами передачи сигналов [54].
Результат заражения вирусом бешенства дикого типа особенно зависит от скорости индукции врождённых и адаптивных иммунных механизмов, предотвращающих проникновение вируса в ткани ЦНС, где он уклоняется от иммунного надзора. Предполагается, что способность вируса к уклонению связана с его патогенностью и уровнем воспалительных реакций, причём высокопатогенные штаммы являются более эффективными при сдерживании защитных механизмов иммунной системы организма хозяина [15]. Это подтверждается тем, что более выраженные воспалительные реакции наблюдались у животных, инфицированных инактивирован-ным RABV, по сравнению с мышами, заражёнными диким вирусом, у которых воспалительные реакции менее выраженные или отсутствовали [56]. Кроме того, инактивирован-ный RABV индуцировал экспрессию генов, вовлечённых в развитие иммунных реакций, особенно связанных с сигнальными путями ШКа и в, а также воспалительных хемокинов. У мышей, инфицированных диким RABV, не выявлено повышения экспрессии многих из этих генов [58]. Развитие воспаления чаще всего является ключевым элементом для проникновения иммунных клеток в ткани ЦНС, поскольку способствует изменениям гематоэнцефалического барьера, отвечающим за ограничение контакта между циркулирующими компонентами иммунной системы и нервной ткани. Отмечается, что у мышей после заражения инактивирован-ным RABV, выявлена более высокая проницаемость гемато-энцефалического барьера [31, 38, 59, 60].
Показано, что инфицирование инактивированным вирусом бешенства (SRV9) приводит к более ранней репликации вируса и быстрой индукции экспрессии генов системы врождённого иммунитета в головном мозге мышей, а патогенный вирус (BD06) вызывает экспрессию указанных генов только на поздней стадии инфекции. Более ранняя репликация вируса SRV9 стимулирует созревание и дифференцировку ДК и В-клеток в паховых лимфатических узлах и инициирует продукцию УЫА, которые способствуют более эффективному устранению вируса из ЦНС. В то же время, при инфицировании вирусом BD06 не выявлена стимуляция продукции УЫА. По-видимому, патогенный вирус смог уклониться от ответа иммунной системы хозяина, что способствует развитию инфекции [56].
Различия патогенности штаммов RABV связаны не только с репликацией вируса и скоростью распространения инфекции, но также с уровнем и продолжительностью экспрессии цито-кинов. При введении животным инактивированного RABV отмечается более высокий уровень экспрессии цитокинов, увеличение проницаемости гематоэнцефалического барьера и инфильтрации воспалительных клеток в ЦНС, что приводит к более высокому уровню клиренса вируса [30, 60, 61]. Однако отмечается, что для выживания при бешенстве быстрый запуск синтеза цитокинов и хемокинов важнее, чем высокий уровень их экспрессии, так как высокие уровни цитокинов и хемокинов выявлялись у погибающих животных [27].
Известно, что ДК являются профессиональными АПК, которые необходимы для активации наивных Т-клеток и, следовательно, участвуют в развитии адаптивного иммунного ответа [62]. Сообщалось, что при заражении инактивиро-ванным RABV отмечена сильная активация ОТ-кБ и созревание ДК [63]. Кроме того, RABV активирует ДК посредством
сигнализации RIG-I и индукции выработки IFN типа I [64]. Напротив, RABV дикого типа не индуцирует эффективную активацию ДК, что может помешать представлению вирусного белка наивным Т-клеткам [65].
Авторами подчеркивается, что Т-клетки, активированные на периферии во время заражения высокопатогенными штаммами RABV, не становятся эффекторами, поскольку разрушаются с помощью механизмов апоптоза в ЦНС через несколько дней после заражения [40, 41]. Установлено, что на поверхности нейронов, инфицированных RABV, повышается уровень экспрессии лигандов Fas-L и B7-H1, а также молекул HLA-G [4, 66, 67]. Трансмембранный белок B7-H1 является одним из двух лигандов PD-1, он играет важную роль в подавлении реакций иммунной системы, способствуя снижению пролиферации ан-тигенспецифических CD8+ Т-клеток [68]. Белок Fas-L является лигандом рецептора Fas, а HLA-G относится к антигенам МНС класса I человека и может способствовать развитию толерантности к вирусу. Установлено, что при острой инфекции RABV после инфильтрации Т-клеток в нервную систему происходит резкое снижение их количества, которое опосредовано апопто-зом [66, 69]. Известно, что при активации Т-клеток для регулирования толерантности и ослабления иммунного ответа обычно включаются механизмы самоограничения, такие как подавление стимуляции или апоптоз Т-клеток. PD-1 и Fas являются молекулами, которые индуцируют апоптоз и поэтому обеспечивают подавление функций Лф посредством взаимодействия с соответствующими лигандами. Связывание лигандов B7-H1, Fas-L и HLA-G-инфицированных нейронов с соответствующими мембранными молекулами (PD-1, Fas или CD8), экспресси-руемыми T-клетками, подавляет пролиферацию T-клеток и продукцию цитокинов, приводит к гибели мигрирующих Т-клеток путём апоптоза и таким образом инициирует истощение CD3/ CD8+ T-клеток и способствует вирусной инвазии нервной системы [41, 69].
Вопросы, касающиеся изучения иммунных реакций, развивающихся при инфицировании вирусом бешенства, а также механизмов, с помощью которых RABV может уклониться от иммунного ответа хозяина, многосторонне исследуются. Актуальным направлением исследований является разработка способов повышения эффективности профилактической вакцинации против бешенства, одним из которых является использование адьювантов. Учитывая, что особенностью патогенеза при бешенстве является то, что дикий вирус, попав в клетки нервной системы, становится практически недоступен, эффект адьювантов для оптимизации вакцинального процесса при бешенстве должен быть направлен на быструю и адекватную активацию иммунокомпетентных клеток, способствующую предотвращению попадания вируса в ЦНС.
Использование различных адьювантов для повышения эффективности антирабических вакцин
Исследования по использованию различных адьювантов и их комбинаций для повышения эффективности антираби-ческой вакцины проводятся многими исследователями.
Скорость формирования и увеличение продолжительности гуморального иммунитета с использованием адъювантов является важной задачей при разработке эффективных вакцин против бешенства, поскольку существует необходимость в разработке вакцин, вводимых однократно и вызывающих формирование раннего и более длительного иммунитета.
Рядом авторов показано, что рекомбинантный RABV (rRABV), экспрессирующий цитокины и хемокины, индуцирует развитие более выраженных ответов системы как врождённого, так и адаптивного иммунитета, которые способствуют клиренсу RABV дикого типа в ЦНС [70].
Известно, что IL-7 в системе адаптивного иммунитета играет центральную роль в пролиферации и дифференци-ровке Т- и В-клеток [22]. Показано, что иммунизация животных экспериментальной вакциной против бешенства, экс-прессирующей ген IL-7 мыши (rLBNSE-IL-7), способствует
увеличению количества фолликулярных Т-клеток хелперов и стимуляции ответа в зародышевых центрах, что приводит к увеличению количества плазматических клеток и повышению продукции УКА. После иммунизации гЬВ№Е-ГЬ-7 более высокий уровень В-клеток памяти сохраняется до 360 дней, поэтому при повторном воздействии вируса они дифференцируются в клетки, секретирующие АТ, что приводит к быстрой и интенсивной продукции вторичных УЫА. Таким образом, повышенный уровень экспрессии ГЬ-7 усиливает продукцию первичных и вторичных АТ к RABV [71].
При изучении роли цитокина ГЬ-21 в развитии иммунного ответа, индуцированного вакциной, содержащей rRABV, показано, что у мышей с дефицитом рецептора к ГЬ-21 (ГЬ-2Ш -/-) уровни первичных и вторичных АТ к RABV были ниже по сравнению с мышами, имеющими указанный рецептор. При иммунизации низкой дозой rRABV все мыши, имеющие рецептор, выжили, тогда как мыши ГЬ-2Ш -/- были менее защищены от патогенного заражения RABV Это свидетельствует о том, что передача сигнала через ГЬ-2Ш необходима для продукции АТ при введении низкой дозы вакцины. При введении высокой дозы вакцины у мышей ГЬ-2Ш -/- уровень первичных АТ к RABV был субоптимальным, однако выявлен более выраженный ответ вторичных АТ. Очевидно, что отсутствие сигнала ГЬ-21 может влиять на индукцию специфических АТ после вакцинации против бешенства [19].
Влияние повышенного уровня экспрессии ГЬ-21 на имму-ногенность RABV изучено при использовании рекомбинант-ного RABV, экспрессирующего ГЬ-21 мыши (LBNSE-ГL21). У мышей, иммунизированных LBNSE-ГL21, не наблюдалось усиления активации ДК, однако выявлено существенное увеличение количества фолликулярных Т-клеток хелперов, В-клеток в зародышевом центре, более высокие титры УКА в первые шесть недель, что способствовало более выраженному протективному эффекту, по сравнению с животными, иммунизированными исходным вирусом LBNSE [72].
Известно, что ГЬ-18 играет важную роль в развитии как врожденного, так и адаптивного иммунного ответа. При изучении патогенности и иммуногенности рекомбинантного RABV, экспрессирующего ГЬ-18 (гНЕР-ГЬ18) установлено, что у мышей после однократного внутримышечного введения гНЕР-ГЬ18 выявлялись более высокие уровни ШКу и CD4+ и CD8+ Т-Лф, а также более высокие титры УКА и более выраженный клеточный иммунный ответ по сравнению с исходным вирусом НЕР-Р1шу. Отмечается, что иммунизация вирусом гНЕР-ГЬ18 способствует активации и привлечению большего количества Т- и B-клеток в лимфатические узлы или периферическую кровь, что имеет значение для выявления вируса на ранних стадиях инфекции. При заражении RABV дикого типа процент выживших мышей был выше в группе, иммунизированной гНЕР-ГЬ18, по сравнению с НЕР-Flury. Авторы предполагают, что цитокин ГЬ-18 обладает адъювантной активностью и может быть использован в качестве адьюванта для новых вакцин против бешенства [73].
С целью разработки более эффективной и безопасной вакцины была создана химерная вирусоподобная частица (УЬР), содержащая G- и М-белки RABV штамма ERA, а также ко-лониестимулирующий гранулоцитарно-макрофагальный фактор (GM-CSF) - ЕУЬР^. При иммунизации ЕУЬР^ отмечено значительное увеличение уровня УКА, специфичных к RABV, по сравнению с sRVLP, включающим только белки G и М. Также у животных, иммунизированных ЕУЬР^, отмечен более высокий уровень ШКу- или ГЬ-4-секретирующих CD4+ и CD8+ Т-клеток. Более того, иммунный ответ, обусловленный ЕУЬР^, защищал всех иммунизированных мышей от летального исхода, вызванного RABV. Авторы предполагают, что ЕУЬР^ может рассматриваться в качестве нового кандидата на вакцину для профилактики и борьбы с бешенством у животных [74].
Предшествующая иммунизация рекомбинантным RABV,
REVIEWS
экспрессирующим GM-CSF (LBNSE-GM-CSF), приводит к развитию интенсивного иммунного ответа и защите от заражения летальными дозами RABV дикого типа. Вну-тримозговое введение мышам LBNSE-GM-CSF приводит к значительно более высоким уровням экспрессии хемокинов/ цитокинов и более выраженной инфильтрации воспалительных и иммунных клеток в ЦНС, чем при введении исходного штамма или LBNSE-GM-CSF, инактивированного ультрафиолетовым облучением. У мышей, получавших LBNSE-GM-CSF, отмечено улучшение проницаемости гематоэнцефалического барьера и увеличение продукции VNA. Повышение протективной эффективности инактивированного LBNSE-GM-CSF отмечено при его внутримозговом введении с моно-цитарным хемоаттрактантным белком-1 (CCL2) [75].
Показано, что привлечение и/или активация ДК имеет большое значение для усиления защитных иммунных реакций против RABV. Гены GM-CSF, хемокина, выделенного из МФ (MDC) и макрофагального воспалительного белка 1а (MIP-1a) были клонированы в геном RABV. Показано, что инфицирование животных каждым из рекомбинантных вирусов приводит к активации ДК, полученных из костного мозга мыши. Выявлено повышение уровня экспрессии CD11c и CD86 на поверхности ДК, а также уровня продукции IFNa по сравнению с оцениваемыми значениями после инфицирования исходным штаммом. Отмечен более выраженный гуморальный ответ с формированием VNA. Кроме того, однократная иммунизация rRABV, экспрессирующим GM-CSF или MDC, защищает значительно большее количество мышей при интрацеребральном заражении вирулентным RABV, чем иммунизация исходным штаммом. Также установлено, что rRABV, экспрессирующие MIP-1a, MDC, а также GM-CSF индуцируют экспрессию хемокинов, инфильтрацию воспалительных клеток, повышение проницаемости гемато-энцефалического барьера [26, 76].
Бактериальный флагеллин был клонирован в геном RABV и создан рекомбинантный вирус LBNSE-Flagellin. Для сравнения иммуногенной активности LBNSE-Flagellin и LBNSE-GMCSF мышей иммунизировали каждым из этих rRABV посредством внутримышечного или перорального пути введения. Обнаружено, что как LBNSE-GMCSF, так и LBNSE-Flagellin способствуют привлечению/активации большего количества ДК и B-клеток на периферии, стимулируют более высокие уровни VNA и защищают большее количество мышей от заражения по сравнению с родительским вирусом LBNSE. Авторами показано, что rRABV, экспрессирующий GM-CSF или флагеллин, более иммуногенен, чем исходный вирус при применении двух способов иммунизации [77].
Сравнение иммуноадъювантных свойств трёх флагел-линов сальмонеллы Typhimurium flagellin (FljB, FliC и FljB'-FliC) при изучении их влияния на эффективность инакти-вированной вакцины против бешенства (WKRV) проведено в экспериментах на мышах. Отмечено, что гуморальный и клеточный иммунный ответ большей интенсивности развивается на WKRV в сочетании с FljB, чем при использовании только WKRV, или WKRV с FliC, или FljB'-FliC. У мышей, иммунизированных WKRV и FljB, установлены более высокие уровни VNA против RABV, чем у животных других групп. Хотя мыши во всех группах выжили после заражения RABV, потеря массы тела у животных в группе, иммунизированной WKRV и FljB, была ниже, чем в других группах. Авторы предполагают, что FljB - перспективный адъювант для повышения эффективности вакцин против бешенства [78].
Перспективным является направление по разработке и изучению ДНК-вакцин против бешенства. В работе ряда авторов показано, что введение ДНК-вакцины pgp.LAMP-1 обеспечивает защиту 60% мышей BALB/c при заражении 20 LD50 вируса бешенства (CVS). Сочетанное применение указанной вакцины с эмульсией Emulsigen-D, используемой в качестве адъюванта, обеспечивает полную защиту живот-
ОБЗОРЫ
ных от летальной дозы вируса. Для оценки возможности применения этой вакцины в медицинской практике она была протестирована с другими адъювантами, одобренными FDA, а именно Alum, Immuvac, Montanide ISA720 VG. Отмечается, что повышение интенсивности иммунного ответа при добавлении квасцов к ДНК-вакцине коррелирует с высоким титром АТ класса IgG, высоким уровнем VNA при соотношении IgG1/IgG2a > 1. Общий титр IgG составлял 2 мкА/мл, а общий титр VNA - 4 ЕД/мл, что в 8 раз превышает минимальный защитный титр, рекомендованный ВОЗ. Авторы предполагают, что дополнение квасцов к ДНК-вакцине pgp.LAMP-1 против бешенства будет способствовать созданию нетоксичной, эффективной, стабильной и доступной вакцины [79].
Монофосфорилированный липид A (MPLA) хорошо известен как мощный адъювант для усиления иммунных реакций против вирусной инфекции [80]. При изучении эффективности MPLA в качестве адъюванта при иммунизации мышей BALB/c вакциной против бешенства показано, что введение вакцины с MPLA значительно ускорило продукцию специфических АТ - на 10 дней раньше, по сравнению с вакциной без адьюванта. Кроме того, MPLA способствует индукции более выраженных клеточных иммунных реакций, включая продукцию IFNy и активацию CD4+/CD8+-T-клеток. Полученные результаты свидетельствуют о том, что исследуемый препарат MPLA усиливает гуморальный и клеточный иммунитет и является перспективным адъювантом для разработки более эффективных вакцин против бешенства [20].
При изучении влияния экзогенных цитокинов TNFa, IL-1a, IL-2 и IFNy на иммунный ответ экспериментальных животных, индуцированный инактивированной вакциной против RABV, установлено, что каждый из цитокинов способствовал повышению уровня вирусспецифических АТ (IgG) после первичной и после вторичной иммунизации. Также однократное введение TNFa или IL-1a в дозе 1,3 нг перед иммунизацией животных способствует повышению резистентности к заражению (в 4 и 7 раз соответственно) без усиления ответов VNA. Напротив, однократное введение 10 Ед IFNy или 5 ежедневных инъекций IL-2 в дозе 1,6 мкг увеличивает величину предельно допустимого разведения вакцины, защищающего 50% мышей (значения КР50) от 77 до 50 раз соответственно, с сопутствующим усилением ответа VNA. При разведении вакцины 1:10 000 как IFNy, так и IL-2 повышают протективный эффект без усиления ответов VNA. Введение цитокинов невакцинированным животным не оказывало влияния на устойчивость к заражению. Сочетанное введение IFNy и IL-2 синергически усиливает ответ VNA. IFNy, в основном, стимулирует продукцию вирусспецифиче-ских АТ (IgG2a), а также антигенспецифическую пролиферацию спленоцитов, индуцированную вирусом бешенства. Эти результаты свидетельствуют о том, что определенные цитокины отдельно или в комбинации являются мощными иммунологическими адъювантами, которые могут направлять и модулировать иммунные реакции, индуцированные иммунизацией [81].
Таким образом, использование различных адьювантов с целью повышения эффективности и протективной активности антирабических вакцин является перспективным направлением исследований, поскольку на различных экспериментальных моделях показано их стимулирующее действие на развитие иммунного ответа при иммунизации вирусом бешенства.
Учитывая основные иммунобиологические свойства цито-кинов, препараты на их основе используются в качестве им-муноадъювантов на различных иммунологических моделях. В работах многих авторов изучение адьювантных свойств рекомбинантных цитокинов человека проводится с использованием экспериментальных животных, в основном мышей. Полученные данные свидетельствуют о том, что исследуемые
цитокины человека обладают биологической активностью у используемых лабораторных животных [81-84].
Результаты наших исследований по изучению влияния цитокинов на протективный эффект и иммуногенную активность антирабической вакцины свидетельствуют о проявлении адъювантных свойств препаратов цитокинов при их со-четанном введении с вакциной КОКАВ экспериментальным животным при заражении фиксированным вирусом бешенства (штамм CVS). Эффективность сочетанного применения вакцины и цитокинов оценивали по числу выживших животных (в %) и величине предельно допустимого разведения вакцины, обеспечивающего 50% выживаемость животных после заражения фиксированным вирусом бешенства, рассчитанного по методу Reed-Muench (КР50).
Установлено, что эффективность иммунизации животных вакциной КОКАВ повышается в случае применения в качестве адьювантов rhIL-1ß или rhTNFa. Отмечено увеличение выживаемости экспериментальных животных, при этом процент выживших мышей в группе с рч^-^ при использовании вакцины в разведениях 1:25 и 1:125 был в 1,6 раза выше аналогичного показателя в контроле при введении только вакцины (45,5 и 27,3%; 40,0 и 25,0% соответственно). В группе с rhTNFa при использовании вакцины в разведении 1:25 указанный показатель был в 1,7 раза выше показателя контрольной группы мышей (46,2 и 27,3% соответственно).
При оценкетитров вируснейтрализующих АТ в сыворотках крови экспериментальных животных установлено, что наиболее эффективными в плане стимулирующего влияния на процесс антителообразования были препараты rhIL-1ß и rhTNFa. При введении вакцины в разведении 1:25 отмечено увеличение титров АТ в 6,9 и 2,7 раза соответственно. При использовании вакцины в разведении 1:125 в группах с rhTNFa и rhIL-1ß титры АТ были в 2,4-3,7 раза выше уровня контрольной группы. При большем разведении вакцины не отмечено стимулирующего влияния цитокинов на формирование АГ-специфических АТ.
Повышение иммуногенной активности антирабической вакцины отмечено и при введении животным одновременно с КОКАВ комплекса цитокинов, включающего rhIL-1ß, rhIL-2 и rhTNFa. При заражении фиксированным вирусом бешенства отмечен больший процент выживаемости экспериментальных животных, которых иммунизировали КОКАВ в сочетании с комплексом цитокинов. При использовании вакцины в разведении 1:50 процент выживших животных в опытной группе в 2,0 раза превышал показатели контроля (83,4 и 40,0% соответственно), а при использовании вакцины в разведении 1:500 в опытной группе выжило 46,1% мышей, тогда как в контрольной группе все животные погибли. Доза вакцины, определяемая как величина её предельного разведения, обеспечивающая 50% выживаемость животных, получивших вместе с вакциной КОКАВ комплекс цитокинов, была в 7,3 раза ниже по сравнению с дозой вакцины, используемой без цитокинов (1:365 и 1:50 соответственно).
Таким образом, введение животным одновременно с вакциной КОКАВ как отдельных препаратов цитокинов, так и комплекса, включающего rhIL-1ß, rhIL-2 и rhTNFa, повышает иммуногенную активность вакцины. Животные, имму-низированые вакциной на фоне введения цитокинов, были в большей степени защищены при их последующем заражении фиксированным вирусом бешенства по сравнению с животными, иммунизированными вакциной без цитокинов [85, 86].
Наблюдаемый протективный эффект при использовании вакцины КОКАВ в сочетании с комплексом цитокинов или rhIL-1ß и rhTNFa сопровождался усилением как антиген- и митогениндуцированной, так и спонтанной пролиферации Лф, увеличением числа Т-хелперов и Т-Лф с цитотоксической активностью. Функциональную активность Лф определяли
в реакции бласттрансформации как спонтанной, так и при воздействии митогенов (ФГА, КонА, ЛПС) или специфического АГ.
Установлено, что в группе животных, иммунизированных вакциной в сочетании с комплексом цитокинов (rhIL-1ß, rhIL-2 и rhTNFa), наблюдается статистически достоверное увеличение процентного содержания Т-хелперов и Т-Лф с цитотоксической активностью (p<0,05), усиление антиген- и митогениндуцированной, а также спонтанной пролиферации Лф по сравнению с группой интактных мышей (p<0,05). Наиболее выраженный стимулирующий эффект на показатели спонтанной, митоген- и АГ-индуцированной пролиферации Лф выявлен также в группе мышей, иммунизированных вакциной КОКАВ в сочетании с rhIL-1ß. Активация показателей клеточного иммунного ответа в указанной группе сочетается с усилением протективного эффекта и более высокой продукцией вируснейтрализующих АТ по сравнению с группой мышей, иммунизированных только вакциной КОКАВ [87].
Результаты исследований на экспериментальных животных свидетельствуют о том, что использование рекомбинант-ных цитокинов rhlL-1ß и rhTNFa в виде монопрепаратов, а также комплекса цитокинов, включающего rhIL-1ß, rhIL-2 и rhTNFa, в качестве адъювантов способствует повышению протективного эффекта антирабической вакцины КОКАВ. Иммунизация КОКАВ с цитокинами увеличивала выживаемость животных при последующем их заражении фиксированным вирусом бешенства. Наблюдаемый протективный эффект при использовании вакцины КОКАВ в сочетании с комплексом цитокинов или rhIL-1ß сопровождался усилением как антиген- и митогениндуцированной, так и спонтанной пролиферации Лф, увеличением числа Т-хелперов и Т-Лф с цитотоксической активностью и повышением титра специфических вируснейтрализующих АТ.
Таким образом, иммунный ответ, развивающийся при заражении вирусом бешенства, имеет свои особенности, которые обусловлены способностью вируса уклоняться от иммунологического надзора. Современные знания об иммунитете против бешенства позволяют предположить, что быстрая индукция механизмов системы врождённого иммунитета будет способствовать контролю распространения RABV в тканях нервной системы и инфильтрации в ЦНС иммунных эффек-торных клеток, которые участвуют в клиренсе вируса. Изучение вопросов патогенеза заболевания, включая сложные взаимодействия между RABV и иммунной системой, будет способствовать разработке эффективных профилактических и терапевтических средств. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о перспективности применения цитокинов в качестве адъювантов, способных повышать иммуногенную активность вакцин против бешенства, а также открывают возможности использования новых подходов к управлению иммунным ответом. Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
литература
1. Медуницын Н.В. Вакцинология. М. 2010.
2. Мовсесянц А.А. Бешенство. Особенности современной эпизоо-тологической и эпидемиологической ситуации в России. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2011; 5:4-5.
3. Стародубова Е. С., Преображенская О. В.,. Кузьменко Ю. В, Латанова А. А., Ярыгина Е. И., Карпов В. Л. Вакцины против бешенства: современное состояние и перспективы развития. Молекулярная биология. 2015; 49 (4): 577-584.
6. Седова ЕС, Шмаров ММ. Новые антирабические рекомбинант-ные вакцины. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2016; 16 (4): 219-228. 19. Ярилин А.А. Иммунология. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2010.
REVIEWS
85. Авдеева ЖИ. Цитокины как иммунобиологические препараты. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2004; 4: 2-6.
86. Авдеева Ж.И., Акользина С.Е., Алпатова Н.А., Мовсесянц А.А., Медуницын Н.В. Действие цитокинов на протективные свойства антирабической вакцины. Цитокины и воспаление. 2007; 6 (2): 46-50.
87. Авдеева Ж.И., Алпатова Н.А., Акользина С.Е.,. Медуницын Н.В. Иммуноадьювантный эффект цитокинов. Тихоокеанский медицинский журнал. 2009; 3:19-22.
references
1. Medunitsyn N.V. Vaccinilogy. [Vaccinologiya]. Moscow; 2010. (in Russian).
2. Movsesyants A.A. Rabies. Features of the modern epizootic and epidemiological situation in Russia. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2011; 5:4-5. (in Russian).
3. Starodubova E.S., Preobrazhenskaya O.V., Kuz'menko Yu.V., Latanova A.A., Yarygina E.I., Karpov V. L. Vaccines against rabies: the current state and development prospects. Molekulyarnaya biologiya. 2015; 49 (4):577-584. (in Russian).
4. Lafon M. Immune Evasion, a Critical Strategy for Rabies Virus. Dev Biol. 2008; 131:403-409.
5. WHO, «WHO Position Paper on Rabies Vaccines», Weekly Epidemiol Record. 2007; 82(49-50): 425-436.
6. Sedova E.S., Shmarov M.M. New anti-rabies recombinant vaccines. BIOpreparaty. Profilaktika, Diagnostika, Lechenie. 2016; 16 (4): 219-228. (in Russian).
7. Hicks D.J., Fooks A.R. and Johnson N. Developments in rabies vaccines. Clin.Exp. Immunol. 2012 Sep; 169(3):199-204.
8. Wunner W.H., Larson J.K., Dietzschold B., Smith C.L. The molecular biology of rabies viruses. Rev.Infect.Dis. 1998; 10:771-784.
9. Dietzschold B., Li J., Faber M., Schnell M. Concepts in the pathogenesis of rabies. Future Virol. 2008 Sep; 3(5):481-490.
10. Zhang G., Wang H., Mahmood F., Fu Z.F. Rabies virus glycoprotein is an important determinant for the induction of innate immune responses and the pathogenic mechanisms. Vet.Microbiol. 2013 Mar 23; 162(2-4):601-13.
11. Jackson A.C. Rabies virus infection: An update. J. Neurovirol. 2003; (9):253-258.
12. Katz ISS, Guedes F., Fernandes E.R., Dos Ramos Silva S. Immuno-logical aspects of rabies: a literature review. Arch.Virol. 2017 Nov; 162 (11):3251-3268.
13. Zhao P., Zhao L., Zhang T., Qi Y., Wang T., Liu K., et.al. Innate immune response gene expression profiles in central nervous system of mice infected with rabies virus. Comp. Immunol.Microbiol.Infect. Dis. 2011; 34 (6):503-512.
14. Johnson N., Cunningham A. F., Fooks A.R. The immune response to rabies virus infection and vaccination. Vaccine. 2010; 28:38963901.
15. Lafon M. Immunology. In: Jackson A.C., Wunner W.H. (eds) Rabies. Elsevier, Oxford. 2007.
16. Mrdjen D., Pavlovic A., Hartmann F.J., Schreiner B., Utz S.G., Leung B.P., et.al. High-Dimensional Single-Cell Mapping of Central Nervous System Immune Cells Reveals Distinct Myeloid Subsets in Health, Aging, and Disease. Immunity. 2018; Feb 20; 48(2):380-395.
17. De Laere M., Berneman Z.N., Cools N. To the Brain and Back: Migratory Paths of Dendritic Cells in Multiple Sclerosis. J.Neuropathol Exp Neurol. Mar 1. 2018; 77(3):178-192.
18. Johnson N., Cunningham A.F. Interplay between rabies virus and the mammalian immune system. World. J. Clin.Infect.Dis. Nov 25. 2015; 5(4):67-76.
19. Dorfmeier C.L., Tzvetkov E.P., Gatt A., McGettigan J.P. Investigating the role for IL-21 in rabies virus vaccine-induced immunity. PLoS Negl Trop Dis. 2013; 7(3):e2129.
20. Hu X., Liu R., Zhu N. Enhancement of humoral and cellular immune responses by monophosphoryl lipid A (MPLA) as an adjuvant to the rabies vaccine in BALB/c mice. Immunobiology. 2013 Dec; 218(12):1524-8.
21. Coffman R.L., Sher A., Seder R.A. Vaccine adjuvants: Putting innate immunity to work. Immunity. 2010; 33:492-503.
22. Yarilin A.A.Immunology. M.: GEOTAR-Media; 2010. (in Russian).
23. Chopy D., Detje C.N., Lafage M., Kalinke U., Lafon M. The type I interferon response bridles rabies virus infection and reduces pathogenicity. J. Neurovirol. 2011; 17:353-367.
24. Li J., Faber M., Dietzschold B., Hooper D.C. The role of toll-like receptors in the induction of immune responses during rabies virus infection. Adv.Virus.Res. 2011; 79:115-126.
ОБЗОРЫ
25. Prehaud C., Megret F., Lafage M., Lafon M. Virus infection switches TLR-3-positive human neurons to become strong producers of beta interferon. J.Virol. 2005; 79:12893-12904.
26. Niu X., Wang H., Fu Z.F. Role of chemokines in rabies pathogenesis and protection. Adv. Virus Res. 2011; 79:73-89.
27. Appolinario C.M., Allendorf S.D., Peres M.G., Ribeiro B.D., Fon-seca C.R., Vicente A.F., et.al. Profile of Cytokines and Chemokines Triggered by Wild-Type Strains of Rabies Virus in Mice. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2016 Feb 3; 94(2):378-383.
28. Zhao L., Toriumi H., Kuang Y., Chen H., Fu Z.F. The roles of chemokines in rabies virus infection: overexpression may not always be beneficial. J.Virol. 2009; 83:11808-11818.
29. Chai Q., She R., Huang Y., Fu Z.F. Expression of neuronal CXCL10 induced by rabies virus infection initiates infiltration of inflammatory cells, production of chemokines and cytokines, and enhancement of blood-brain barrier permeability. J.Virol. 2015; 89(1):870-876.
30. Chopy D., Pothlichet J., Lafage M., Megret F., Fiette L., Si-Tahar M., Lafon M. Ambivalent Role of the Innate Immune Response in Rabies Virus Pathogenesis. J. Virol. July 2011; 85 (13):6657-6668.
31. Roy A., Hooper D.C. Immune evasion by rabies virus through the maintenance of blood-brain barrier integrity. J.Neurovirol. 2001; 14:401-411.
32. Lawrence T.M., Hudacek A.W., de Zoete M.R., Flavell R.A., Schnell M.J. Rabies virus is recognized by the NLRP3 inflammasome and activates interleukin-1p release in murine dendritic cells. J. Virol. 2013 May; 87 (10):5848-57.
33. Marquette C., Van Dam A.M., Ceccaldi P.E., Weber P., Haour F., Tsiang H. Induction of immunoreactive interleukin-1 beta and tumor necrosis factor-alpha in the brains of rabies virus infected rats. J. Neuroimmunol. 1996 Aug; 68(1-2):45-51.
34. Bournazos S., DiLillo D.J., Ravetch J.V. The role of Fc-FcyR interactions in IgG-mediated microbial neutralization. J. Exp. Med. 2015; 212(9):1361-1369.
35. Dietzschold B., Wang H.H., Rupprecht C.E., Celis E., Tollis M., Ertl H., et.al. Induction of protective immunity against rabies by immunization with rabies virus ribonucleoprotein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1987; 84(24):9165-9169.
36. Dorfmeier C.L., Shen S., Tzvetkov E.P., McGettigan J.P. Reinvestigating the role IgM in rabies virus postexposure vaccination. J.Virol. 2013; 87(16):9217-9222.
37. Hooper D.C., Morimoto K., Bette M., Weihe E., Koprowski H., Di-etzschold B. Collaboration of antibody and inflammation in clearance of rabies virus from the central nervous system. J. Virol. 1998; 72(5):3711-3719.
38. Phares T.W., Kean R.B., Mikheeva T., Hooper D.C. Regional differences in blood-brain barrier permeability changes and inflammation in the apathogenic clearance of virus from the central nervous system. J. Immunol. 2006; 176(12):7666-7675.
39. Hooper D.C., Phares T.W., Fabis M.J., Roy A. The production of antibody by invading B cells is required for the clearance of rabies virus from the central nervous system. PLoS. Negl. Trop. Dis. 2009; 3(10):1-8.
40. Lafon M. Modulation of the immune response in the nervous system by rabies virus. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2005; 289:239-258.
41. Baloul L., Camelo S., Lafon M. Up-regulation of Fas ligand (FasL) in the central nervous system: a mechanism of immune evasion by rabies virus. J. Neurovirol. 2004; 10(6):372-382.
42. Groom J.R., Luster A.D. CXCR3 in T cell function. Exp.Cell Res. 2011; 317(5):620-631.
43. Barkhouse D.A., Garcia S.A., Bongiorno E.K., Lebrun A., Faber M., Hooper D.C. Expression of interferon gamma by a recombinant rabies virus strongly attenuates the pathogenicity of the virus via induction of type I interferon. J. Virol. 2015; 89(1):312-322.
44. Rossiter J.P., Hsu L., Jackson A.C. Selective vulnerability of dorsal root ganglia neurons in experimental rabies after peripheral inoculation of CVS-11 in adult mice. Acta Neuropathol. 2009; 118(2):249-259.
45. Huppert J., Closhen D., Croxford A., White R., Kulig P., Pietrowski E., et.al. Cellular mechanisms of IL-17-induced blood-brain barrier disruption. FASEB J. 2010; 24(4):1023-1034.
46. Masatani T., Ito N., Shimizu K., Ito Y., Nakagawa K., Sawaki Y., et al. Rabies virus nucleoprotein functions to evade activation of the RIG-I-mediated antiviral response. J. Virol. 2010; 84:4002-4012.
47. Rieder M., Conzelmann K. K. Rhabdovirus evasion of the interferon system. J. Interferon Cytokine. Res. 2009; 29:499-509.
48. Rieder M., Brzozka K., Pfaller C.K., Cox J.H., Stitz L., Conzelmann K.K. Genetic dissection of interferon-antagonistic functions of rabies virus phosphoprotein: inhibition of interferon regulatory factor 3 activation is important for pathogenicity. J. Virol. 2011; 85:842-852.
49. Brzozka K., Finke S., Conzelmann K.K. Identification of the rabies virus alpha/beta interferon antagonist: phosphoprotein P interferes
with phosphorylation of interferon regulatory factor 3. J. Virol. 2005; 79: 7673-7681.
50. Vidy A., Chelbi-Alix M., Blondel D. Rabies virus P protein interacts with STAT1 and inhibits interferon signal transduction pathways. J. Virol. 2005; 79:14411-14420.
51. Kip E., Naz F., Suin V., Vanden Berghe T., Francart A., Lamoral S., Vandenabeele P., et al. Impact of caspase-1/11, -3, -7, or IL-10/IL-18 deficiencyon rabies virusinduced macrophage cell death and onset of disease. Cell. Death. Discov. 2017; 3:17012.
52. Wang Z.W., Sarmento L., Wang Y., Li X.Q., Dhingra V., Tseggai T., et al. Attenuated rabies virus activates, while pathogenic rabies virus evades, the host innate immune responses in the central nervous system. J. Virol. 2005; 79(19):12554-12565.
53. Senba K., Matsumoto T., Yamada K., Shiota S., Iha H., Date Y., et al. A passive carriage of rabies virus by dendritic cells. Springerplus. 2013; 2:1-12.
54. Scott T.P. and Nel L.H. Subversion of the Immune Response by Rabies Virus. Viruses. 2016; 8 (8): e231.
55. Masatani T., Ito N., Ito Y., Nakagawa K., Abe M., Yamaoka S. et.al. Importance of rabies virus nucleoprotein in viral evasion of interferon response in the brain. Microbiol. Immunol. 2013; (57): 511-517.
56. Miao F.M., Zhang S.F., Wang S.C., Liu Y., Zhang F., Hu R.L. Comparison of immune responses to attenuated rabies virus and street virus in mouse brain. Arch. Virol. 2017 Jan; 162(1):247-257.
57. Yamaoka S., Ito N., Ohka S., Kaneda S., Nakamura H., Agari T., et.al. Involvement of the rabies virus phosphoprotein gene in neuro-invasiveness. J. Virol. 2013; 87(22):12327-12338.
58. Zhao P., Zhao L., Zhang T., Qi Y., Wang T., Liu K, et al. Innate immune response gene expression profiles in central nervous system of mice infected with rabies virus. Comp.Immunol.Microbiol.Infect. Dis. 2011; 34(6):503-512.
59. Kuang Y., Lackay S.N., Zhao L., Fu Z.F. Role of chemokines in the enhancement of BBB permeability and inflammatory infiltration after rabies virus infection. Virus Res. 2009; 144(1-2):18-26.
60. Fabis M.J. Phares T.W., Kean R.B., Koprowski H., Hooper D.C. Blood-brain barrier changes and cell invasion differ between therapeutic immune clearance of neurotrophic virus and CNS autoimmu-nity. PNAS. 2008; 105(40):15511-15516.
61. Zhang D., He F., Bi S., Guo H., Zhang B., Wu F., et al. Genomewide transcriptional profiling reveals two distinct outcomes in central nervous system infections of rabies virus. Front. Microbiol. 2016; 7:751.
62. Benchereau J., Briese F., Caux C., Davoust J., Lebecque S., Liu YJ., et al. Immunobiology of dendritic cells. Annu.Rev.Immunol. 2000; 18:767-811.
63. Li J., McGettigan JP., Faber M., Schell M.J., Dietzschold B. Infection of monocytes or immature dendritic cells (DCs) with an attenuated rabies virus result in DC maturation and a strong activation of the NFkappaB signaling pathway. Vaccine. 2008; 16(8):419-426.
64. Faul E.J., Wanjalla C.N., Suthar M.S., Gabe M., Wirblich C., Schnell M.J. Rabies virus infection induces type I interferon production in an IPS-dependent manner while dendritic cells activation relies on IFNAR signaling. PLoS Pathog. 2010; 6(7):1-15.
65. Yang Y., Huang Y., Gnanadurai C.M., et.al. The inability of wild-types rabies virus to activate dendritic cells is dependent on the gly-coprotein and correlates with its low level of the denovo-synthesized leader RNA. J.Virol. 2015; 79:2157-2169.
66. Lafon M., Prehaud C., Megret F., Lafage M., Mouillot G., Roa M., et al. Modulation of HLA-G expression in human neural cells after neurotropic viral infections. J. Virol. 2005; 79:15226-15237.
67. Greenwald R.J., Freeman G.J., Sharpe A.H. The B7 family revisited. Annu. Rev. Immunol. 2005; 23:515-548.
68. Lafon M., Megret F., Meuth S.G., Simon O., Velandia Romero M.L., Lafage M., et al. Detrimental contribution of the immuno-inhibitor b7-h1 to rabies virus encephalitis. J. Immunol. 2008; 180:7506-7515.
69. Baloul L., Lafon M. Apoptosis and rabies virus neuroinvasion. Biochimie. 2003; 85:777-788.
70. Huang Y., Gnanadurai C.M., Zhenfang F.U. Critical roles of chemok-ines and cytokines in antiviral innate immune responses during rabies virus infection. Front. Agr. Sci. Eng. 2017; 4(3):260-267.
71. Li Y., Zhou M., Luo Z., Zhang Y., Cui M., Chen H., et al. Overexpression of Interleukin-7 Extends the Humoral Immune Response Induced by Rabies Vaccination. J Virol. 2017 Mar 13; 91(7): e02324-16.
72. Zhang Y., Zhou M., Wang Z., Yang J., Li M., Wang K., et al. Recombinant rabies virus expressing IL-21 enhances immunogenicity through activation of T follicular helper cells and germinal centre B cells. J. Gen. Virol. 2016 Dec; 97 (12):3154-3160.
73. Gai W., Zheng W., Wang C., Wong G., Song Y., Zheng X. Immunization with recombinant rabies virus expressing Interleukin-18 exhibits
REVIEWS
enhanced immunogenicity and protection in mice. Oncotarget. 2017 Sep 16; 8(53):91505-91515.
74. Kang H., Qi Y., Wang H., Zheng X., Gao Y., Li N., et al. Chimeric rabies virus-like particles containing membrane-anchored GM-CSF enhances the immune response against rabies virus. Viruses. 2015 Mar 11; 7(3):1134-52.
75. Wang H., Zhang G., Wen Y., Yang S., Xia X., Fu Z.F. Intracerebral administration of recombinant rabies virus expressing GM-CSF prevents the development of rabies after infection with street virus. PLoS. One. 2011; 6(9):e25414.
76. Wen Y., Wang H., Wu H., Yang F., Tripp R.A., Hogan R.J., Fu Z.F. Rabies virus expressing dendritic cell-activating molecules enhances the innate and adaptive immune response to vaccination. J. Virol. 2011 Feb; 85(4):1634-44.
77. Zhou M., Zhang G., Ren G., Gnanadurai C.W., Li Z., et al. Recombinant rabies viruses expressing GM-CSF or flagellin are effective vaccines for both intramuscular and oral immunizations. PLoS. One. 2013 May 20; 8(5):e63384.
78. Xiao X.X., Zhang Y., Liu J.X., Wei Q.L., Yin X.P. Immunoenhancement with flagellin as an adjuvant to whole-killed rabies vaccine in mice. Arch. Virol. 2016 Mar; 161(3):685-91.
79. Garg R., Kaur M., Saxena A., Prasad R., Bhatnagar R. Alum adju-vanted rabies DNA vaccine confers 80% protection against lethal 50 LD50 rabies challenge virus standard strain. Mol. Immunol. 2017 May; 85:166-173.
80. Savelkoul H.F.J., Ferro V.A., Strioga M.M., Schijns V.E. Choice and Design of Adjuvants for Parenteral and Mucosal Vaccines. Vaccines. 2015; 3:148-171.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2018 УДК: 612.017-616-056.3](075)
Замолодчикова Т.С.1, Толпыго С. М.1, Шойбонов Б. Б.1,2, Котов А. В.1
КАТЕПСИН G ЧЕЛОВЕКА - МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПРОТЕАЗА ИММУНИТЕТА
1ФГБНУ «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П.К. Анохина»,125315, Москва, Россия;
2ФГБУ «Государственный научно-исследовательский центр профилактической медицины» Минздрава РФ, 101990, Москва, Россия
Некоторые клетки иммунной системы, такие как тучные клетки, нейтрофилы и Т-лимфоциты продуцируют сери-новые протеазы, которые в значительной степени обусловливают роль этих клеток как эффекторов в защитных реакциях. В настоящем обзоре систематизированы экспериментальные данные о функциональных свойствах и физиологической роли одного из основных протеолитических ферментов иммунной системы - катепсина G (Кат G). Кат G синтезируется большинством иммуноцитов, причём как в секреторной форме (нейтрофилы, тучные клетки), так и в виде внутриклеточного белка (антигенпредставляющие клетки). Кат G обнаруживается также в некоторых немиелоидных клетках, таких как специализированные эпителиоциты кишечных желёз (клетки Панета), эндотелиальные клетки, астроциты мозга и фибробласты. Каталитическая активность Кат G охватывает широкий спектр биологических субстратов, включая белки межклеточного матрикса, рецепторы, ферменты, цитокины и другие биологически активные пептиды. Специфический гидролиз этих субстратов Кат G обусловливает модуляцию хемотаксиса и межклеточных взаимодействий, активацию локальной ренин-ангиотензиновой системы гранулоци-тов, инициацию апоптоза и многих других процессов. Многофункциональная протеаза Кат G считается важным фактором поддержания тонкого равновесия между защитой ткани и её повреждением в условиях воспаления. Роль протеазы не ограничивается реакциями врождённого иммунитета - Кат G участвует в презентации антигенов и стимуляции специфического иммунного ответа, и, кроме того, активность этого фермента имеет значение в патогенезе некоторых заболеваний.
Ключевые слова: катепсин G; иммунитет; воспаление; сериновые протеазы; нейтрофилы; обзор. Для цитирования: Замолодчикова Т.С., Толпыго С. М., Шойбонов Б.Б., Котов А.В. Катепсин G человека - многофункциональная протеаза иммунитета. Иммунология. 2018; 39(2-3): 151-157. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0206-4952-2018-39-2-3-151-157.
Zamolodchikova T.S.1, Tolpygo S. M.1, Shoibonov B.B.1-2, Kotov A.V.1 HUMAN CATHEPTSIN G - MULTIFUNCTIONAL IMMUNITY PROTEASE 1 P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology, 125315, Moscow, Russia;
Для корреспонденции: Замолодчикова Татьяна Степановна, канд. хим. наук, старший научный сотрудник лаборатории физиологии мотиваций «Научно-исследовательского института нормальной физиологии имени П.К. Анохина», E-mail: lab_motiv@mail.ru.
81. Schijns V.E., Claassen I.J., Vermeulen A.A., Horzinek M.C., Osterhaus A.D. Modulation of antiviral immune responses by exogenous cytokines: effects of tumour necrosis factor-alpha, interleukin-1 alpha, interleukin-2 and interferon-gamma on the immunogenicity of an inactivated rabies vaccine. J.Gen.Virol. 1994; 75 (Pt 1):55-63.
82. Chiara P., Boraschi D., Nencioni L., et.al. Enhancement of in vivo immune response by tumor necrosis factor. J. Immunol. 1987; 139:3676-3679.
83. Playfair J.H.L., DeSouza J.B. Recombinant gamma interferon is a potent adjuvant for a murine malaria vaccine in mice. Clin.exp.Im-munol. 1987; 67:5-10.
84. Nunberg J., Doyle M.V., York S.M., York C.J. Interleukin 2 acts as adjuvant to enhance the potency of inactivated rabies virus vaccine Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 1989; 86:4240-4243.
85. Avdeeva Zh.I. Cytokines as immunobiological preparations. Bio-preparaty. Profilaktika. Diagnostika, Lechenie. 2004; 4:2-6. (in Russian).
86. Avdeeva Zh.I., Akol'zina S.E., Alpatova N.A., Movsesyants A.A., Medunitsyn N.V. The effect of cytokines on the protective properties of rabies vaccine. Tsitokiny i vospalenie. 2007; 6 (2):46-50. (in Russian).
87. Avdeeva Zh.I., Alpatova N.A., Akol'zina S.E., Medunitsyn N.V. Immunoadjuvant effect of cytokines. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal. 2009; 3:19-22. (in Russian).
Поступила 29.03.18 Принята в печать 16.04.18
