Патогенез вирусных нейроинфекций — часть 1

Значительные успехи, достигнутые за последние 10—20 лет в области инфекционной патологии, неразрывно связаны с достижениями биологии. Изучение инфекционных заболеваний за последние годы характеризуется внедрением новых способов исследования. Особое значение имело широкое использование метода клеточных культур, определившего новые пути в развитии ряда областей биологии и патологии. Особенно перспективны для изучения нейроинфекций исследования на культуре нервной ткани. Следует отметить, что современный этап в развитии инфекционной патологии тесно связан с применением новейших достижений морфологии — способов количественного определения нарушений клеточного обмена, электронной микроскопии, с помощью которой стало возможным изучение субмикроскопических структур, иммунологического метода флюоресцирующих антител.

Последний метод, предложенный Coons и соавторами в 1941 г., основан на иммунологической реакции микропреципитацин антигена при присоединении к нему сыворотки (специфическое антитело), окрашенной флюоресцирующими красителями. На основании свечения определяется наличие в ткани специфического антигена. Применение этого метода на срезах дает возможность наблюдать под микроскопом вирусный антиген в структурных элементах исследуемых тканей, что при сопоставлении с гистологическими методами открывает большие возможности для изучения патогенеза инфекционных заболеваний.

Экспериментальные исследования на модели обезьян, а также других крупных животных имели большое значение на всех этапах изучения нейроинфекций и сыграли важную роль в выяснении их патогенеза.

Механизмы, лежащие в основе развития нейроинфекций вирусной природы, определяются рядом факторов: взаимоотношением вируса — строгого клеточного паразита — с клетками хозяина, биологическими свойствами вируса, состоянием чувствительных систем организма, проявлениями защитных иммунологических приспособлений специфического и неспецифического характера и, наконец, способом проникновения вируса в нервную систему.

Сложная биологическая проблема взаимоотношений вируса с клеткой тесно связана с вопросами о строении вируса, химической структуре его, нарушениях обмена инфицированной клетки, процессах, лежащих в основе образования нового поколения вирусных частиц. Для понимания роли этих основных факторов в развитии инфекционного процесса в целостном организме большое значение имеют исследования этих закономерностей на клеточном уровне, на более простой модели — однослойных клеточных культурах разных тканей, инфицированных вирусом. Эти исследования позволили выявить все этапы развития инфекционного процесса в зараженной вирусом клетке — от стадии эллипса, когда вирус в первой фазе, непосредственно следующей за заражением, не выявляется в клетке, до гибели ее.

Известно, что в состав вируса входят белки, образующие его оболочку, нуклеиновые кислоты и ферментативные системы. Первая фаза взаимодействия вируса и клетки-хозяина — это адсорбция вируса на клеточной поверхности. Механизм проникновения вируса в клетку, по мнению ряда авторов, связан с энзимными системами вируса. Нуклеиновые кислоты, освобожденные вследствие действия энзимов от белковой оболочки, проникают в клетку и вступают в сложные, до конца не выясненные взаимоотношения с ней. Известно, что структурной вирусной частицей, обусловливающей инфекционные свойства .вирусов, является не белковый компонент, а нуклеиновая кислота. Нуклеиновая кислота, содержащаяся в вирусе, определяет его инфекциозность. Вопрос этот будет подробно освещен в дальнейшем. Здесь же отметим только, что в конечном счете в клетке, инфицированной вирусом, повреждаются механизмы, связанные с синтезом клеточной нуклеиновой кислоты, и нарушается внутриклеточный синтез белков.

Проявления одного из основных биологических свойств вирусов — тканевого тропизма—играют большую роль в патогенезе нейроинфекций. Тропизм вирусов в значительной мере связан с первоначальной стадией взаимодействия вируса и клетки, его адсорбцией — прикреплением на клеточной поверхности. Рецепторы клетки обладают известной специфичностью. Соответствием рецепторов вируса и клетки объясняются видовая и тканевая чувствительность клетки к определенным вирусам, тропизм последних к определенному типу клеток — спектр их действия. Узкий спектр видового тропизма вируса полиомиелита, его избирательная патогенность для приматов объясняются тем, что только клетки обезьян обладают рецепторами, способными адсорбировать вирус полиомиелита I и III типа.

Господствовавшие долгое время представления о строгом избирательном нейротропизме вирусов — возбудителей нейроинфекций были в значительной мере порождены многолетним опытом изучения экспериментального полиомиелита, воспроизведенного на обезьянах. Точка зрения об исключительной нейротропности вируса полиомиелита находится в противоречии с современными представлениями о патогенезе полиомиелита и других вирусных энцефалитов. Исследования Pette и соавторов, Howe и Bodian, отстаивавших в прежние годы точку зрения об элективном нейротропизме вируса полиомиелита, опровергнуты самими авторами и в настоящее время имеют только исторический интерес. Не вызывает сомнений тот факт, что возбудители большинства нейроинфекций обладают широким спектром тканевого тропизма, способны размножаться в живом организме вне нервной ткани, а вне организма — в клеточных культурах разных тканей. В отношении энтеровирусов эта точка зрения была предуготовлена рядом предшествующих исследований, которым в течение многих лет не было уделено должного внимания. В ряде работ отмечалось наличие вируса полиомиелита в фекальных массах и в смывах носоглотки у больных полиомиелитом и у контактировавших с ними лиц. Только в 30-х годах была высказана точка зрения о том, что полиомиелит является кишечной инфекцией. Большое значение имели исследования Bodian, показавшего в опытах на шимпанзе, зараженных пероральным путем, что чаще всего (в 80% случаев) полиомиелптическая инфекция ограничивается алиментарной стадией и характеризуется размножением вируса вне нервной ткани. Благодаря широкому применению метода культуры тканей стало возможным детально изучить у человека ранние стадии этой инфекции и установить фазу виремии, предшествующую внедрению вируса в нервную систему.

В отношении ряда других нейроинфекций, например трансмиссивных энцефалитов, вызванных разными представителями арбовирусов (передающихся клещами и комарами), имеется достаточно данных, свидетельствующих о висцеротропных свойствах их возбудителей. Было поставлено под сомнение сложившееся ранее представление о строго нейротропных свойствах возбудителя клещевого энцефалита. Высказано предположение, что вирус бешенства также обладает висцеротропными свойствами. Способность вирусов к экстраневральному размножению — один из важнейших факторов в патогенезе нейроинфекций. Особенно большое значение имеет размножение вируса вне нервной ткани в раннем периоде инфекционного процесса — в довиремической фазе и в течение виремии, до проникновения его в центральную нервную систему. Интенсивность репродукции вирусных частиц в акстраневральных тканях на ранних этапах патологического процесса определяет его дальнейшее развитие, обусловливает высокий уровень виремии, способствует тем самым инвазии вируса в нервную систему. Вопрос этот имеет эпидемиологическое значение, если учесть природную очаговость, трансмиссивный характер передачи ряда инфекций, высокое вирусоносительство среди животных и людей.

Особенности экстраневрального размножения вируса в известной степени связаны с входными воротами инфекции — с тем, проникает ли вирус в полость носоглотки (при заражении капельным путем), внедряется ли он в организм в месте укуса клеща или комара (при трансмиссивных энцефалитах — клещевом, японском и др.), происходит ли заражение через пищеварительный тракт. Последний способ инфицирования имеет место не только при энтеровирусных инфекциях (полиомиелит, Коксаки- инфекции), но в определенных условиях и при трансмиссивных энцефалитах (клещевая двухволновая молочная лихорадка, японский энцефалит), когда вирус попадает в организм вместе с молоком инфицированного животного (козы или коровы), вызывая при этом большое количество заболеваний у детей. Следует предположить наличие в этих условиях заражения некоторых общих патогенетических механизмов, свойственных как энтеровирусным инфекциям, так и заболеваниям, вызванным отдельными представителями арбовирусов, по крайней мере па ранних стадиях патологического процесса.

Не вызывает сомнения, что при алиментарном заражении входными воротами инфекции являются верхние и нижние отделы пищеварительного тракта, в тканях которого и происходит первоначальное размножение вируса. Однако недостаточно ясен вопрос о проявлениях его избирательного тканевого тропизма: размножается ли он в ранней довиремической стадии в эпителии или в клетках мезенхимной ткани. Одни авторы считали, что основным местом экстраневрального размножения вирусов является лимфоидная ткань, другие придавали особое значение эпителию пищеварительного тракта. Bodian отстаивал точку зрения об особом значении размножения вируса полиомиелита в лимфоидной ткани на всех этапах инфекционного процесса. Основываясь на опытах, проведенных на шимпанзе, перорально зараженных, т. е. на модели, наиболее близкой к естественному заболеванию человека, он предполагал, что первоначальное размножение вируса происходит в миндалинах и пейеровых бляшках. Здесь ранее всего и в наибольшей концентрации обнаруживается вирус. Из миндалин и пейеровых бляшек еще до развития виремии он проникает в регионарные лимфатические узлы. С этой точки зрения репродукция вируса в лимфоидной ткани определяет интенсивность виремии. Ряд исследователей указывали на первоначальное размножение вируса в эпителии верхнего и нижнего отрезков пищеварительного тракта, а в стадии виремии и в других паренхиматозных органах. Некоторые авторы допускают возможность первоначального размножения вируса полиомиелита в эпителиальной и лимфоидной тканях пищеварительного тракта (в эпителия задней стенки глотки и одновременно в ее лимфоидной ткани).

Вопрос о том, какие ткани являются местом экстраневрального размножения вируса, долгое время решался только на основании вирусологических исследований и не получал морфологического обоснования. Не было приведено доказательств паразнтирования вируса ни в клетках эпителия пищеварительного тракта, ни в ретикулярных клетках лимфоидной ткани. Не удавалось выявить сколько-нибудь значительных нарушений структуры паренхиматозных органов при применении светового микроскопа и использовании общепринятых в патологической анатомии методов исследования. Лишь за последние годы в связи с внедрением тонких методов морфологического исследования в этот вопрос внесена ясность. Изменения строения эпителия слизистой оболочки тонкой кишки (структура органоидов цитоплазмы — митохондрий, рибосом, а также ядра) у хлопковых крыс, зараженных орально вирусом полиомиелита, обнаружены при электронно-микроскопическом исследовании А. А. Авакяном и соавторами, Н. М. Шестопаловой и В. Н. Райнгольд. Исследования Kanamitsu и соавторов, основанные на применении метода флюоресцирующих антител и электронномикроскопического анализа, установили роль эпителия пищеварительного тракта — задней стенки глотки и толстого кишечника в экстраневральном размножении вируса полиомиелита на ранней, довиремической стадии инфекции. Эти данные противоречили мнению Bodian, который не придавал значения первоначальному паразитированию вируса в эпителии пищеварительного тракта. Kanamitsu и соавторы, как и Bodian, установили роль лимфопдной ткани в репродукции вирусных частиц на ранних стадиях инфекции. Благодаря применению морфологического метода стало возможным уточнить эти представления — выявить морфологические структуры, в которых происходит размножение вируса, особенно подчеркнув элективную чувствительность его к элементам ретикуло- эндотелия. Был обнаружен специфический вирусный антиген в гистиоцитах и макрофагах миндалин, а также в клетках ретикуло-эндотелия laminae propria толстого кишечника. Изучение динамики экстраневрального размножения вируса полиомиелита дало основание предполагать, что регионарные лимфатические узлы и паренхиматозные органы не являются местом первоначального размножения вируса. Однако широкая диссеминания вируса в фазе виремии, до внедрения его в нервную систему, наличие вирусного антигена в лимфатических узлах и внутренних органах свидетельствуют о том, что репродукция вируса в последних оказывает в конечном счете влияние на дальнейшее течение инфекционного процесса.

Применение метода флюоресцирующих антител значительно расширило представления о проявлениях тканевого тропизма вирусов комплекса клещевого энцефалита и позволило на всех этапах патологического процесса изучить размножение вируса в различных тканях, начиная с момента внедрения его в организм, в области укуса клеща, и кончая проникновением в нервную систему. О широком спектре тропизма вируса клещевого энцефалита можно судить по способности его размножаться во всех органах — в тканях, производных трех зародышевых листков. В этих исследованиях также была подчеркнута роль элементов ретикуло-эндотелпя в стадии экстраневрального размножения вируса клещевого энцефалита. Первоначальная репродукция вируса осуществляется на месте инокуляции в фнбробластах, гистиоцитах и макрофагах подкожной клетчатки, в телах которых методом флюоресцирующих антител обнаружено накопление специфического вирусного антигена.

В дальнейшем, по мнению большинства авторов, образование вирусных частиц происходит в регионарных лимфатических узлах. Быстро наступающая вслед за этим виремия сопровождается широкой диссеминацией вируса в паренхиматозных органах. Раннее появление виремии при клещевом энцефалите отмечено Е. Н. Левкович и А. К. Шубладзе, впервые осветившими основные вопросы патогенеза этого заболевания.

В последнее время обращено особое внимание на роль коричневого жира в патогенезе ряда заболеваний нервной системы вирусной природы и показана особая чувствительность этой ткани к воздействию некоторых вирусов. Коричневый жир — одна из наименее изученных тканей млекопитающих. Расположенный в межлопаточной области, на шее, в клетчатке, окружающей надпочечник, коричневый жир имеет дольчатое строение, состоит из округлых и полигональных клеток, окруженных соединительной тканью. От белого жира коричневый (бурый) жир отличается дольчатым строением, сложным химическим составом, содержанием большого количества липопигмента, что и обусловливает его коричневую окраску. Коричневый жир содержит некоторые ферменты и кортикостероидные гормоны. Показано изменение его структуры при введении кортизона: гипертрофия паренхимы и атрофия ее при введении ткани надпочечников. Коричневый жир имеет, видимо, отношение к гормональной функции.

Наиболее подробно состояние коричневого жира изучено при энтеровирусных инфекциях. Начиная с 1953 г. в серии работ на разных экспериментальных моделях (обезьяны циномольгус, хомяки, мыши) установлены морфологические изменения в коричневом жире. Высокая концентрация вируса указывала на активное размножение его в этой ткани в ранние сроки инфекции. Однако вопрос о роли коричневого жира в патогенезе заболевания оставался нерешенным. Так, Bodian хотя и признавал размножение вируса полиомиелита в коричневом жире, но предполагал, что проникновение его в эту ткань происходит лишь в третьей, конечной фазе патологического процесса, одновременно с внедрением в нервную систему. Такая точка зрения исключала значение коричневого жира в развитии патологического процесса.

В 1964—1966 гг. в руководимой нами лаборатории патогистологии Института полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР Г. Л. Зубри и соавторы провели морфологическое изучение состояния коричневого жира в опытах на 107 обезьянах, зараженных как высокопатогенными, так и аттенунрованными Себином штаммами вируса полиомиелита. Животные были инокулированы перорально, внутримышечно, интрацеребрально и непосредственно в ткань коричневого жира. Заражение и вирусологическое исследование этого материала проведены в лаборатории иммунологии и в лаборатории биологического контроля этого института.

Результаты исследований свидетельствовали о высокой поражаемости коричневого жира и определенной закономерности в развитии морфологических изменений в этой ткани. Патологический процесс, который удалось обнаружить уже в ранней, допаралитической стадии, выражается в паренхиматозных и воспалительных изменениях. Они начинаются с поражения клеток дистрофического и некробиотического характера, вслед за чем развивается воспалительная реакция. Изменения эти, обратимые в одних случаях, в других заканчиваются некрозом участков паренхимы и разрастанием замещающей ее соединительной ткани.

Наличие морфологических изменений в коричневом жире при отсутствии в ряде случаев поражения центральной нервной системы дало основание предполагать более высокую по сравнению с нервной тканью чувствительность коричневого жира к этому вирусу. Интересно отметить, что аттенуцированные Sabin штаммы, утратив нейровирулентность, сохраняли избирательный тропизм к жировой ткани. Убедительными доказательствами в пользу специфичности установленных в коричневом жире морфологических изменений могут служить результаты вирусологических исследований И. К. Лавровой. По ее данным, полиовирус у обезьян обнаруживается в коричневом жире с наибольшим постоянством и в больших титрах, чем в других тканях и органах, при этом выявляется уже в ранней стадии инфекции. Таким образом, были приведены данные, которые не оставляли сомнения в том, что коричневый жир является одним из основных мест экстраневрального размножения вируса. Это позволило предположить, что репродукция вируса в этой ткани имеет патогенетическое значение, влияет на дальнейшее развитие патологического процесса, уровень виремии, проникновение вируса в нервную систему.