Вирусы полиомиелита человека

Название «полиомиелит» происходит от греческих слов polios – серый и myelos – серое вещество спинного мозга. Термин «полиовирус» является аббревиатурой от «вируса полиомиелита».

История открытия. Вирусную этиологию полиомиелита впервые доказали К. Ландштейнер, Г. Поппер и Левадити в 1908 г., заразив обезьян полиомиелитом при инокуляции экстрактов спинного мозга умерших от полиомиелита людей. Вирусы полиомиелита были впервые выделены на тканевой культуре в 1936 г. А. Сэбиным и Олицким. В 1949 г. Д. Эндерс с коллегами продемонстрировали, что вирус можно вырастить в культурах клеток не нервного происхождения. С 1951 г. Брунгильдом, Ленсингом и Леоном выделено 3 группы (серотипа) полиовирусов. Впервые полная последовательность геномной РНК полиовируса была опубликована в 1981 г. Уиммером и соавторами, а первая атомная структура – в 1985 г. Хоглем. В середине 1960-х гг. созданы инактивированная (Солк) и живая аттенуированная (Сэбин) вакцины. В 1988 г. ВОЗ объявила о своем намерении ликвидировать заболевание до 2000 г. и имеется существенный прогресс в осуществлении этой цели.

Особенности вируса. Вирионы полиовирусов имеют размер 28-30 нм и типичное для пикорнавирусов строение (рис. 2). Гемагглютинирующими свойствами вирион не обладает. Способность полиовируса вызывать паралич также, по-видимому, связана с одним из белков оболочки. Белки определяют также иммуногенные свойства вируса. Геном представлен однониточной нефрагментированной «+»-РНК, состоящей из 7,5_*10³ нуклеотидов. Установлена зависимость между нейровирулентностью вируса и степенью активности регуляторного гена, который определяет интенсивность синтеза вирусных белков, особенно в нервных клетках.

Антигенная структура полиовируса. По антигенным признакам полиовирусы подразделяются на 3 типа: I, II, III (третий серотип подразделяется на А и В подсеротипы – IIIA и IIIB). Антигенность полиовируса I типа обеспечивается последовательностью 95-105 аминокислот VP1; полиовируса II типа - последовательностью 221-226 аминокислот VP1 и 164-172, 270 VP2; полиовируса III типа - складывается из 2 независимых участков, IIIA и IIIB. Антиген IIIA состоит из 58-60 аминокислот и 71-73 аминокислот VP3, тогда как антиген IIIВ состоит из 72 аминокислоты VP2 и 76-79 – VP3. Антигены I и II типов также могут быть подразделены, однако эти разделения менее существенны, чем у антигена III типа.

Все 3 серотипа имеют общий комплементсвязывающий антиген. Их дифференциация производится в реакции нейтрализации. Антигенная структура полиовирусов достаточно стабильна, возможны лишь редкие серологические вариации. Все типы полиовирусов вызывают полиомиелит.

Культивирование полиовирусов. Вирусы полиомиелита хорошо репродуцируются с выраженным ЦПД в первичных и перевиваемых культурах разного происхождения (фибробласты человека, клетки HeLA, Vero, Hep-2, клетки амниона человека). Во время размножения полиовирусов в культурах клеток ЦПД выражается в полной дегенерации монослоя клеток: клетки, которые содержат вирус, округляются, сморщиваются, изменяют свои светопреломляющие качества, в ядрах происходят пикнотические изменения (рис. 3). На заключительной стадии размножения вирусов клетки теряют отростчатость, полностью разрушаются и отслаиваются от стекла (табл. 1).

 

Таблица 1

Дифференциация диких и аттенуированных вариантов вируса полиомиелита

Свойства	Дикие вирусы	Аттенуированные вирусы
Способность размножаться в культуре ткани при разных температурах	Размножаются при 40˚С, плохо размножаются при 35-36˚С	Пониженная способность размножения при 40˚С, хорошая – при 35-36˚С
Размножение в кислой среде	Не влияет	Пониженное

Резистентность. Полиовирусы устойчивы к действию эфира, поскольку лишены липидов; стабильны в широком диапазоне рН (2,5-11,0). Термостабильность их повышается в присутствии двухвалентных катионов. Полиовирусы сохраняют свои инфекционные свойства в сточных водах при 0˚С в течение месяца. Нагревание при температуре 50˚С инактивирует вирусы в течение 30 минут в воде, а при 55˚С – в молоке, сметане, масле и мороженом. Вирус устойчив к детергентам, но высоко чувствителен к ультрафиолетовым лучам и высушиванию, а также к содержащим хлор дезинфектантам (хлорная известь, хлорамин).

Эпидемиология. Полиовирусы распространены повсеместно, более часто заболевание регистрируется в странах Северного Полушария с умеренным климатом. Возбудители высоко контагиозны, особенно при наличии большого скопления людей и при нарушениях элементарных санитарных правил и гигиены.

Источником инфекции является только человек (больной или вирусоноситель). Основной механизм передачи – фекально-оральный, реализуемый водным, пищевым и контактно-бытовым путями. Не исключается возможность передачи полиовируса воздушно-капельным путем, поскольку вирусы способны размножаться в эпителиальных и лимфоидных тканях верхних дыхательных путей (однако пи полиомиелите катаральные явления отсутствуют). В окружающую среду вирус выделяется в огромном количестве с испражнениями с конца инкубационного периода (последние 3-7 дней) до 40 дня болезни, а в ряде случаев – несколько месяцев. В 1 грамме фекалий больных полиомиелитом содержится до 1 миллиона инфекционных доз.

Наиболее чувствительны к полиомиелиту дети, однако заболевают и взрослые. Нередко распространение полиомиелита приобретает эпидемический характер. Для полиомиелита характерна сезонность с подъемом заболеваемости в летние месяцы, что связано с распространением возбудителя с фекалиями.

Патогенез. Алиментарная стадия. Входными воротами при полиомиелите является эпителий слизистых оболочек ротоглотки, желудка, кишечника, а также лимфоидная ткань кольца Пирогова-Вальдейера и пееровых бляшек. В них происходит первичное размножение вируса и поэтому через несколько дней после заражения его можно обнаружить в глоточной слизи и испражнениях. После размножения в эпителиальных клетках вирус проникает в регионарные лимфатические узлы, а затем в кровь (стадия вирусемии). Эти две стадии, как правило, протекают бессимптомно. Лишь иногда вирусемия сопровождается кратковременным повышением температуры и легким недомоганием – это характерно для так называемой «малой» болезни, которая заканчивается выздоровлением и формированием постинфекционного иммунитета. Стадия вирусемии продолжается от нескольких часов до нескольких дней. «Малая» болезнь, как правило, развивается при наличии в сыворотке крови больных высоких титров защитных антител, которые препятствуют дальнейшему диссеминированию возбудителя (абортивная инфекция). В противном случае развивается вторичная вирусемия. При этом в некоторых случаях полиовирусы преодолевают гематоэнцефалический барьер и проникают в центральную нервную систему, в результате чего развивается «большая» болезнь. Полиовирусы проникают в мотонейроны спинного и головного мозга, по-видимому, через аксоны периферических нервов. Это может быть связано с повышенной проницаемостью гематоэнцефалического барьера за счет образующихся иммунных комплексов.

Репродукция вируса в двигательных нейронах передних рогов спинного мозга, а также в нейронах большого и продолговатого мозга, приводит к глубоким, нередко необратимым изменениям. В цитоплазме пораженных нейронов, которые подвергаются глубоким дегенеративным изменениям, обнаруживаются кристаллоподобные скопления вирионов. Вызываемая полиовирусами гибель двигательных нейронов передних рогов спинного мозга приводит к развитию параличей скелетных мышц, вследствие чего больной либо умирает, либо остается инвалидом на всю жизнь.

Клиника полиомиелита. Форма течения полиомиелита определяется величиной инфицирующей дозы, степенью нейровирулентности вируса и иммунологическим статусом организма.

Непаралитические формы полиомиелита. Значительная часть полиовирусных инфекций протекает бессимптомно (скрытно), а абортивная инфекция не вызывает развития специфического симптомокомплекса и проявляется только подъемом температуры тела, слабостью, катаральными либо желудочно-кишечными расстройствами. У незначительной части заболевших (около 1 %) развивается самоограничивающийся асептический менингит, обычно не дающий осложнений.

Паралитическая форма полиомиелита. Наблюдается у 0,1-1 % больных полиомиелитом. Заболевание обычно начинается бурно, с подъема температуры тела до 39-40˚С, сочетающимся с неврологическими расстройствами. Параличи развиваются внезапно на 3-5 сутки. Частота и тяжесть паралитической формы полиомиелита увеличиваются соответственно возрасту. Для детей старше 10-15 лет более характерно развитие тяжелых, калечащих форм заболевания.

Иммунитет. Пассивный иммунитет, приобретенный после рождения, сохраняется в течение первых 4-5 недель жизни ребенка. После перенесенного заболевания (в том числе и в скрытой форме) остается прочный пожизненный иммунитет, обусловленный вируснейтрализующими антителами и клетками иммунной памяти. Гуморальный иммунитет носит типоспецифический характер. Вируснейтрализующие антитела синтезируются еще до появления параличей, однако их максимальные титры (1:2048 и более) регистрируются через 1-2 месяца и обнаруживаются в течение многих лет. Это имеет практическое значение для ретроспективной диагностики полиомиелита. Высокая концентрация антител в сыворотке крови не предотвращает развитие параличей после того, как полиовирус проник в ЦНС.

Лабораторная диагностика включает вирусологический и серологический методы исследования. Недостаток всех имеющихся методов – большая длительность и невозможность быстрого получения результатов.

Материалом для исследования служат смывы с носовой части глотки, мазки из глотки, кал, ректальные тампоны, спинномозговая жидкость, кровь и ее сыворотка. В летальных случаях исследуется секционный материал.

Вирусологический метод.Выделение полиовирусов проводят в первичных культурах тканей (хирургические отходы, эмбрионы) или культурах клеток HeLa, Нер-2, СОЦ и др. Индикацию возбудителей осуществляют по ЦПД и цветной пробе, а его идентификацию – в РН при использовании типовых антисывороток.

О ЦПД сказано в разделе «Культивирование полиовирусов».

Цветная проба. Нормально растущие клетки тканевой культуры кислыми продуктами своего метаболизма изменяют рН среды, вследствие чего содержащийся в ней индикатор (фенол-рот) изменяет цвет из красного в желтый. При инфицировании тканевой культуры полиовирусами происходит разрушение клеток, что сопровождается выходом в среду цитоплазмы клеток с щелочной рН. В результате этого содержащийся в питательной среде индикатор изменяет ее цвет в малиновый с фиолетовым оттенком. Нейтрализация полиовируса соответствующей типу иммунной сывороткой не нарушает метаболических процессов в тканевой культуре, в результате чего так же, как и в первом случае, происходит изменение цвета среды на желтый. Цветная проба лежит в основе реакции нейтрализации.

Реакция нейтрализации. Постановке РН предшествует подготовительный этап: 1) забор материала и его обработка; 2) титрование вируса.

Забор материала и его обработка. Фекалии больного помещают в стерильный пенициллиновый флакон до 10 % объема, заливают раствором Хенкса, центрифугируют, замораживают, оттаивают, к надосадочной жидкости добавляют антибиотики, повторяя данную последовательность несколько раз. Получают прозрачную надосадочную жидкость желто-коричневого цвета, которую засевают в культуру клеток.

Титрование вируса. Для этого вирус разводят от 10^-1 до 10^-10 и каждым разведением заражают по 4 пробирки с культурами клеток. Определяют ТЦД₅₀ (ТЦД – тканевая цитопатическая доза – это такое разведение содержащего вирус материала, которое вызывает гибель 50 % зараженных культур клеток).

Постановка РН. В каждую из 3 пробирок вносят по 1 мл содержащего вирус материала в дозе 100 ТЦД₅₀. В 1 пробирку добавляют 1 мл сыворотки первого типа, во 2 - второго типа и в 3 - третьего типа. Каждой смесью (0,2 мл) заражают культуру клеток (2 пробирки). Во все пробирки приливают 0,8 мл среды 199. Инкубируют при 37˚С 5-7 суток, после чего учитывают РН по ЦПД полиовируса, а также по цветной пробе.

Серологический метод.Включает определение антител в сыворотке крови и спинномозговой жидкости. Выявление высоких титров Ig М указывает на наличие инфекции.

Лечение. Средства специфической противовирусной терапии при полиомиелите отсутствуют. Возможно использование интерферонов.

Профилактика. Неспецифическая профилактика включает в себя выявление и санацию источника инфекции, а также разрыв механизмов и путей передачи полиовирусов, что достигается соблюдением санитарно-гигиенического режима в организованных коллективах. Особое внимание следует уделять обеззараживанию молока и воды (кипячение, пастеризация).

Специфическая профилактика. В настоящее время используется инактивированная формалином вакцина Д. Солка и живая вакцина А. Сэбина.

Убитая вакцина Солка лишена возможности мутаций вакцинного штамма, способных приводить к увеличению вирулентности. К недостаткам вакцины относят: 1) парентеральное введение вакцины, не позволяющее развиться местному иммунитету в лимфоидной ткани кишечника; 2) дороговизна; 3) отдельные партии вакцины могут различаться по иммуногенным свойствам; 4) стойкая невосприимчивость развивается только после 4 инъекций; 5) изготовление требует постоянного контроля эффективности инактивации вируса.

Живая вакцина Сэбина. Достоинствами вакцины являются: 1) сравнительная дешевизна и пероральное использование; 2) вызывает развитие местной (синтез Ig А) и системной невосприимчивости; 3) не требует хранения в холодильнике; 4) способствует формированию иммунной прослойки в популяции. Недостатками вакцины являются: 1) вакцинный штамм способен мутировать и резко увеличивать вирулентные свойства; 2) менее надежна в тропических странах.

По рекомендации ВОЗ прививки против полиомиелита являются обязательными и проводятся, начиная с трехмесячного возраста, до 14 лет. Вакцинация начинается с 3 месяцев трижды с интервалом в 1 месяц. Ревакцинация проводится однократно в 18 месяцев, в 3, 6 и 14 лет.