Молекулярні механізми грипу

1. МОЛЕКУЛЯРНІМОЛЕКУЛЯРНІ
МЕХАНІЗМИ ГРИПУМЕХАНІЗМИ ГРИПУ
Лекція-драма у 3-х діях з прологом таЛекція-драма у 3-х діях з прологом та
епілогомепілогом
Лектор: кандидат медичних наукЛектор: кандидат медичних наук
Жигарєв Юрій ОлександровичЖигарєв Юрій Олександрович

2. Kilbourne, Edwin D. (1980)
ГрипГрип
«Influenza… invariant disease of«Influenza… invariant disease of
variable occurrence»variable occurrence»

3. Дія І
Virus

4. Анатомія
Influenza Virus
Віріон має сферичну форму або
ниткоподібну
Діаметр 100-120 нм
У зовнішню ліпідну оболонку
занурені три білка - гемаглютинін,
нейрамінідаза і іонний канал (білок
М2), які відіграють основну роль в
інфекційному процесі.
Під ліпідної оболонкою матриксний
М1 білок - виконує структурну
функцію і організує складання вірусу
в клітині хазяїна

5. Геном - однониткова фрагментована (8
фрагментів) «мінус» РНК
РНК тісно пов'язана з білками капсида з
утворенням 8 рибонуклеопротеїдів
(РНП) спірального типу симетрії
Кожен фрагмент РНП пов'язаний з
вірусною РНК-залежною РНК-
полімеразою

6. • PA, PB1, PB2 – полімераза
• H(A), N(A)– гемаглютинін, нейрамінідаза
• M1 – структурний білок
• M2 – іонний канал
• PB1-F2 – білок патогенності
• NP – нуклеопротеїн
• NS1 – гальмує синтез інтерферону
• NEP/NS2 – відповідає за ядерний транспорт
Вірусні білки

7. Гемаглютинін (HА)
На поверхні віріону - до 500 шипиків HA
Відомо 16 антигенних варіантів (H1- H15)
HA здійснює зв'язування з рецепторами клітини
(перший етап взаємодії вірусу з клітиною)
Антитіла проти HA віруснейтралізуючі =
протективні
Назву отримав за здатність викликати
аглютинацію еритроцитів

8. Нейрамінідаза (NA):
Кількість - близько 100 на віріон
Відомо 10 антигенних варіантів (N1 -N10)
NA бере участь на останньому етапі взаємодії
вірусу з клітиною
Прискорює вивільнення вірусу з клітини,
запобігаючи аггрегацію вірусних частинок.
Антитіла до NA не є протективними, але
перешкоджають поширенню вірусу в організмі.

9. Класифікація вірусів
грипу
Вірус грипу тип A:
- HA і NA можуть піддаватися істотним змінам, або
демонструвати незначні варіації
Вірус грипу тип B:
- HA схильний до повільних змін; зустрічається тільки у
людини
Вірус грипу тип C:
- представлений тільки одним антигенними варіантом;
зустрічається тільки у людини, містить тільки HA і не
містить NA, йому не властива мінливість.

10. Тип вірусу
грипу
Місто, де
вперше був
ізольований
Кількість
ізолятів
Рік
ізолювання
Тип
HA та NA
A Сингапур 6 1986 H1N1
Приклад: A/Сингапур/6/86 (H1N1)
Номенклатура
ВООЗ запропонувала систему номенклатури вірусів грипу, засновану
на позначенні антигенного підтипу H і N

11. Генетична і антигенна
варіабельність вірусу грипу
Особливість вірусів грипу - висока мінливість
антигенних властивостей.
Дрейф - точкові мутації в генах, що кодують HA і
NA
В результаті щорічно виникають епідемії, а не
пандемії, бо захист від попередніх контактів з
вірусом зберігається, хоч він і недостатній.

12. Генетична і антигенна
варіабельність вірусу грипу
Шифт - повна заміна генів, що кодують
H і N
Це можливо, оскільки геном вірусу грипу
сегментований
При одночасному зараженні клітини
двома різними штамами сегменти їх
геномів, що реплікуються змішуються в
будь-яких варіаціях.

13.  таке змішування/поєднання називається
реасортацією
 нові віріони містять різні набори генів,
запозичені від кожного з вихідних вірусів.

14. Усі 4 пандемії ХХ ст:
“іспанський грип” 1918 г. - H1N1
“азіатський грип” 1957 г. - H2N2
“гонконгський грип”1968 г. -
H3N2
“російський грип” 1977 г. - H1N1
викликані реасортантами
вірусів грипа птахів і людини
(H2N2 - 1957, H3N2 - 1968), або
адаптованим до людини
пташиним вірусом (H1NI1- 1918)
Negative stain EM of
1918 influenza virus

15. Частина ІІ
Зустріч

16. Основні фази
патогенезу
Фаза I
• Проникнення вірусу в
дихальні шляхи;
• Фіксація на поверхні слизової
оболонки;
• Реплікація і цитопатична дія
вірусу на епітеліоцити;

17. Взаємодія вірусу з клітиною
Першим вступає в контакт з рецепторами клітини
гемаглютинін
Він зв'язується з сіаловою кислотою, що входить до
складу рецептора клітини
Фермент нейрамінідаза відщеплює кінцеві групи сіалової
кислоти клітинних рецепторів =>
клітина втрачає здатність розпізнавати антиген,
і вірус проникає в неї шляхом ендоцитозу

18. • (2,3)-зв’язок між сіаловою кислотою та галактозою:
• (2,3) – епітеліальні клітини птахів
– «пташиний грип»
• (2,6) – епітеліальні клітини людей
– «людський грип»
• епітеліальні клітини свиней –
(2,3) и (2,6)-звязки
Сіалова кислота

19. +++
+/-
Рецептори до вірусу грипа в
респіраторному тракті людини
2,6 sialic acidα
2,3 sialic acidα
Верхні дихальні шляхи
+++2,6 sialic acidα
2,3 sialic acidα
Нижні дихальні шляхи
+++

20. Взаємодія вірусу с
клітиною
Зміна рН в кислу
сторону активує
тріпсиноподобні
ферменти, які частково
розщеплюють
гемаглютинін
Конформаційні зміни
НА індукують злиття
мембран вірусу і
ендосоми
рН активує іонні канали,
утворені М2 білком
Утворюється "пора
злиття", через яку в
цитоплазму
відкривається шлях для
вірусного генетичного
матеріалу.
РНП вірусу проникають
у клітинне ядро.

21. Взаємодія вірусу с
клітиною
Геном
транскрибується
трьома
полімеразними
поліпептидами
мРНК що утворилися
надходять в
цитоплазму для
синтезу вірусних
білків
Велика частина
білків залишається в
цитоплазмі; HA, NA
асоційовані з ЦПМ

22. Взаємодія вірусу с
клітиною
Білок капсиду
повертається в ядро
для формування
нових РНП з копіями
геному
РНП знову
повертається в
цитоплазму для
складання віріонів;
М1 білок координує
складання
Нові віруси за
допомогою
нейрамінідази
вивільняються з
ушкоджених клітин

23. схильний до помилок:
ДНК-полімерази: 1 на 10 ^ 7-10 ^ 9
Вірусні РНК-полімерази: 1 на 10 ^ 3-10 ^ 5
Одна і більш мутацій в кожному новому
віріоні
=> Вкрай швидка еволюція вірусів і поява
нових видів
Синтез РНК

24. Частина ІІІ
Зоряні війни

25. Фаза II
•Активація факторів
неспецифічного захисту
(комплемент, фагоцитоз),
виділення хемотаксичних
факторів і активація молекул
адгезії;
• Інфільтрація слизової
клітинними інфільтратами
(макрофаги, нейтрофіли,
лімфоцити та ін.);

26. • Innate immune system
RIG-I, cytokines (IFN, TNF)
• Adaptive immune system
Антивірусний захист

27. Базовий структурно-молекулярний компонент
вродженої системи неспецифічного захисту
- рецептори, що розпізнають паттерн (pattern
recognition receptors - PRR), які розпізнають
патоген-асоційовані молекулярні структури (РАМР)
інфекційних агентів

28. Dr. Charles Alderson Janeway Jr. в
1989 році вперше припустив, що на
поверхні клітинних мембран людини
розташовані PRR, які розпізнають
РАМР інфекційних агентів і пов'язані з
розвитком як запалення, так і імунної
відповіді.

29. Нюсслейн Волхард у 1992 році встановила, що
ген, який регулює дорзовентральну полярність
дрозофіли, бере участь в протигрибковому
захисті.
Емоційна реакція дослідників була вкладена в
назву toll (в перекладі - «дивовижний,
вражаючий») цього гену і білка який він
кодує.

32. Сигнальні трансмембранні Toll-
подібні рецептори
Відповідно до сучасних уявлень, трансмембранні
Toll-like рецептори (TLR) є центральним елементом
багаторівневої системи розпізнавання РАМР

33. Ліганди TLR
Nazia Chaudhuri и соавт., 2005

34. TLR не вступають в безпосередню взаємодію з РАМР
це молекулярні структури, які передають сигнал збудження
компонентам внутрішньоклітинних сигнальних шляхів

35. Епітеліоцити респіраторного тракту експресують
всі відомі TLR (найбільш інтенсивно - TLR2, TLR3,
TLR5, і TLR6)
TLR епітеліальних клітин слизової оболонки
зосереджені на базолатеральній поверхні
цитоплазматичної мембрани
Структура екстрацелюлярної
ділянки TLR
Choe та співавт., 2005

37. B. Beutler та співавт., 2007
Участь TLR у
розпізнанні вірусних
агентів

38. Вирусы PAMP TLR Локализация
ДНК- CpGДНК TLR9 ендосома
РНК- дцРНК TLR3
мембрана та
ендосома
РНК- оцРНК TLR7, TLR8 ендосома
Грипу Гемагглютинін TLR2 мембрана
R. J. Carmody, Y. H. Chen, 2007
PAMP вирусів та відповідні TLR

39. Фаза III
Порушення мукоциліарного
кліренсу;
Виділення медіаторів запалення
(цитокінів, протеаз і ін.);
Активація специфічної імунної
відповіді;
Елімінація збудника і відновлення
порушених структур і функцій;

40. R. Bals, P.S. Hiemstra, 2004
Роль епітелію в захисті від інфекційних
агентів

42. Залежно від рівня первинної продукції IL-12 і IL-4
відбувається диференціація Th0 хелперів в Th1 або в
Th2

43. ЦИТОКІНОВА РЕГУЛЯЦІЯ ФУНКЦІЙЦИТОКІНОВА РЕГУЛЯЦІЯ ФУНКЦІЙ
ЕПІТЕЛІЮ ДИХАЛЬНИХ ШЛЯХІВЕПІТЕЛІЮ ДИХАЛЬНИХ ШЛЯХІВ
Цитокіни Функція при ГРВІ
INF-γ, TNF-α, IL-1β, IL-4 Підсилення експресії молекул адгезії ICAM-1
TNF-α, IL-1β, IL-6 Підвищення секреції муцину
TNF-α Стимуляція активності NO-синтази, індукція гипертермії
IL-6
Індукція Тh2 гуморальної імуної відповіді, індукція
гипертермії
IL-4 Підсилення активності 5-ліпооксігенази
IL-8 Підсилення хемотаксису, маркер ураження НДП

44. Десквамація і некроз епітелію;
Зменшення кількості епітеліальних клітин і вій;
Збільшення секреції слизу;
Клітинна інфільтрація, переважно лейкоцитами,
нейтрофілами, макрофагами;
Зміни епітелію при грипозній інфекції

45. Заміщення
миготливого
епітелію
келихоподібними
клітинами
Збільшення кількості
та розмірів
(гіперплазія)
келихоподібних
клітин
Набряк слизової,
звуження
просвіту бронхів
і бронхіол
Зміни епітелію при грипозній інфекції

46. Імунопатогенез
Т-лімфоцити, їх субпопуляціїї і природні
кілери (NК).
Гальмування функціональної активності Т-
системи імунітету, NК-клітин призводить до
більш тривалої персистенції вірусу.
Гіперергічна імунна відповідь призводить до
розвитку важкого "токсичного" грипу з
більшою ймовірністю загибелі хворого.

48. На картині «Сім'я» вмираючий
художник Егон Шиле (1890-1918
рр.) зобразив трьох жертв
«іспанки» - себе, свою вагітну
дружину і її ненароджену дитину
Іспанський грип (або
«іспанка») - пандемія
1918-1919 років -
вважається
найстрашнішою
пандемією грипу за всю
історію людства.
Захворіло 21% населення
Землі, померло ≈3-5% (20-
100 млн. )
Хвороба була викликана
особливим штамом вірусу
H1N1 A/South
Carolina/1/1918 (SC18)
Імовірно він походив від
вірусу, поширеного серед
диких птахів.

49. 19:06
ВибірковеВибіркове
ураженняураження
епітеліальнихепітеліальних
клітин ВДПклітин ВДП
(дегенеративні(дегенеративні
зміни ізміни і
загибельзагибель
епітеліоцитів) -епітеліоцитів) -
«катаральні«катаральні
явища»явища»
«Сезонний»
грип

50. 19:06
УраженняУраження
епітеліальнихепітеліальних
клітин ВДП іклітин ВДП і
НДП (масоваНДП (масова
загибельзагибель
епітеліоцитів іепітеліоцитів і
альвеоцитов,альвеоцитов,
масивний синтезмасивний синтез
прозапальнихпрозапальних
цитокінів) -цитокінів) -
«катаральні«катаральні
явища» + віруснаявища» + вірусна
геморагічнагеморагічна
пневмонія/ГРДСпневмонія/ГРДС
«Пандемічний»
грип

52. «Капіляротоксикоз» з переважним ураженням
мікросудин верхніх дихальних шляхів, легень і ЦНС.
Геморагічний набряк сильно васкуляризованих органів –
легень, мозку і його оболонок.
Патогенетично так звані «грипозні пневмонії» це фактично
гострий респіраторний дистрес-синдром /ГРДС/
(Acute respiratory distress syndrome /ARDS).
Це важка форма дихальної недостатності, що
характеризується специфічними змінами в легенях -
дифузною інфільтрацією, некардіогенним геморагічним
набряком легень, альвеолярним колапсом.

60. Extracorporeal membrane oxygenation
(ECMO),
або
extracorporeal life support (ECLS)

61. Чим
лікувати???
імуномодулятор
и
імунокоректори
гомеопатія
противірусні

62. 19:06
Етіотропна терапія?Етіотропна терапія?

63. 19:06
Етіотропна терапія –Етіотропна терапія –
(др.-гр. α τία — причина и τρόπος — ἰ
напрямок) - лікування, спрямоване на
усунення причини виникнення
захворювання!

64. 19:06
Класифікація противіруснихКласифікація противірусних
препаратів прямої дії:препаратів прямої дії:
інгібітори М2-каналів: ремантадин,
амантадин
інгібітори нейрамінідази: занамівір,
озельтамівір, перамівір

65. Amantadine – блокатор M2 каналу

66. Епілог

67. Isolates
tested (n)
Resistant
isolates
% Resistance
US Isolates 305 305 100
Foreign Isolates 78 78 100
Global Isolates 383 383 100
Резистентність пандемічного вірусу
грипу до адамантанів (М2-блокаторів)

68. Тхір
• Сприйнятливі до вірусу грипу
• Симпотми грипозної інфекції
такі ж яук у людей
• Презентація рецепторів
сіалової кислоти у
респіратоному тракті як у
людини

69. In vitro = In Vivo
In Vivo = In Vivo

70. Противірусне лікування рекомендовано для всіх людей з
підозрюваним або підтвердженим грипом, які страждають важкою,
ускладненою або прогресуючою хворобою, потребують
госпіталізації або мають підвищений ризик ускладнень, у тому
числі:
- дітям до 5 років (особливо <2 років),
- особам <19 років, що отримують довгострокову терапію аспірином,
- дорослим ≥65 років,
- хворим з ожирінням (ІМТ ≥40),
- жінкам, які вагітні або ≤2 тижні після пологів,
- американським індіанцям / корінним мешканцям Аляски,
- мешканцям будинків для догляду та ін. хронічних лікувальних
закладів
- особам з імунодефіцитом і тим, які мають певні хронічні
захворювання (включаючи легеневі, серцево-судинні, ниркові,
печінкові, гематологічні, метаболічні, неврологічні розлади).
Рекомендації CDC - 2018

71. "...У порівнянні з плацебо, застосування Таміфлю
призвело до більш швидкого полегшення
грипоподібних симптомів тільки на півдня (від 7 днів
до 6,3 днів) у дорослих, але ефект у дітей був більш
невизначеним. Не було ніяких доказів зменшення числа
госпіталізацій або серйозних ускладнень грипу…
…Механізм дії противірусних препаратів,
запропонований виробниками, не відповідає клінічним
доказам."
"...У порівнянні з плацебо, застосування Таміфлю
призвело до більш швидкого полегшення
грипоподібних симптомів тільки на півдня (від 7 днів
до 6,3 днів) у дорослих, але ефект у дітей був більш
невизначеним. Не було ніяких доказів зменшення числа
госпіталізацій або серйозних ускладнень грипу…
…Механізм дії противірусних препаратів,
запропонований виробниками, не відповідає клінічним
доказам."
https://www.cochrane.org/CD008965/ARI_regulatory-information-trials-oseltamivir-
tamiflu-and-zanamivir-relenza-influenza-adults-and

72. Використання інгібіторів нейраминідази для лікування
неускладненого грипу скорочує тривалість симптомів
приблизно на 1 день у дорослих.
Метааналіз рандомізованих досліджень у дітей з
грипом визначив, що лікування озелтамивиром
протягом 48 годин після появи симптомів зменшує
тривалість захворювання шляхом приблизно 18 годин
загалом.
tiviral Drugs for Seasonal Influenza 2017-20
https://secure.medicalletter.org/w1537a

74. ьте розумними і здоровим