Патогенез вирусных нейроинфекций — часть 2

Весьма вероятно, что характер взаимоотношения между вирусом полиомиелита и клеткой жировой ткани в какой-то мере отражает более общие закономерности. Еще много лет назад, изучая взаимоотношения вируса полиомиелита и нервной клетки, Bodian отметил, что наиболее интенсивно его размножение осуществляется в нейронах, еще не подвергшихся тяжелой деструкции. Установив при сопоставлении морфологических и вирусологических данных аналогичные взаимоотношения между полиовирусом и жировой клеткой, Г. Л. Зубри пришел к выводу, что указанная закономерность действительно носит более общий характер.

Поражение коричневого жира — единственного органа, кроме центральной нервной системы, в котором вирус полиомиелита вызывает значительные структурные изменения, следует рассматривать как одну из особенностей, свойственную всей группе энтеровирусов. Общеизвестно, что вирусы Коксаки группы В обладают выраженными висцеротропными свойствами. Наряду с поражением сердечной мышцы, поперечнополосатой мускулатуры, печени, поджелудочной железы и других паренхиматозных органов эти вирусы с наибольшим постоянством вызывают морфологические изменения в коричневом жире, что было показано на новорожденных мышах. Вирусы Коксаки группы А, ряд представителей которых обладают нейротропными свойствами, характеризуются более узким спектром тканевого тропизма, но выявляют, хотя и непостоянно, сродство к ткани коричневого жира.

При некоторых других заболеваниях нервной системы вирусного происхождения была установлена роль коричневого жира в экстраневральном размножении вируса. Вирус бешенства найден в ткани бурого жира при заражении сирийских хомяков и летучих мышей. При заражении мышей вирусом Западного Нила в коричневом жире выявлен этот вирус и обнаружены морфологические изменения. Однако вопрос о том, какое влияние оказывает размножение вирусов в ткани коричневого жира на дальнейшее течение патологического процесса при этих заболеваниях, изучен далеко не так полно, как при энтеровирусных инфекциях. Длительное переживание вируса в коричневом жире инфицированных летучих мышей дает основание предполагать, что они являются резервуаром вируса бешенства в природе. Нельзя, однако, не отметить, что способность вирусов к размножению в ткани коричневого жира не соответствует существующим представлениям о механизме репродукции вирусных частиц, связанной с нарушениями внутриклеточного метаболизма нуклеиновых кислот и синтеза белков в инфицированной клетке. До сих пор при вирусных инфекциях безуспешны попытки выявить специфический вирусный антиген в ткани коричневого жира с помощью метода флюоресцирующих антител. Вопрос о патогенетическом значении репродукции вируса в ткани коричневого жира нуждается в дальнейших исследованиях.

В последние годы обращено внимание на роль мышечной ткани как органа, в котором осуществляется размножение вируса в ранней стадии инфекционного процесса при ряде вирусных нейроинфекций.

Для изучения экстраневрального размножения вирусов представляет интерес обнаруженное сродство их к элементам белой крови — лимфоцитам и сегментоядерным лейкоцитам. Электронномикроскопическое исследование установило при ряде инфекций (инфлюэнца, Коксаки инфекции) наличие вирусных частиц в лейкоцитах в воспалительных очагах. Такие данные были приведены Nelson и соавторами, изучавшими мышиный энцефалит. В препаралитической стадии экспериментального полиомиелита у обезьян в лейкоцитах, находящихся в просвете мозговых сосудов, Mannweiler и соавторы обнаружили кристаллы вируса. Методом флюоресцирующих антител в мозге обезьян в воспалительных очагах удалось найти вирусный антиген. Он содержался в лейкоцитах, которые располагались в просвете капилляров, и определялся только в препаралитической стадии полиомиелита. В периферической крови инфекционный вирус и вирусный антиген в лейкоцитах обнаружены в инкубационном периоде и не только у заболевших, но и у обезьян, оставшихся здоровыми.

Вопрос о том, какую роль играют лейкоциты в патогенезе полиомиелита, остается нерешенным. Одни полагают, что наличие вирусных частиц в лейкоцитах имеет иммунологическое значение и свидетельствует об их защитной функции, связанной с поглощением ими частиц вируса. По мнению других, лейкоциты являются переносчиками вируса, транспортируя его из кровяного тока в мозговую ткань к нервным клеткам.

Независимо от роли лейкоцитов в патогенезе инфекции, можно считать доказанным поражение элементов белой крови не только при полиомиелите, но и при других вирусных инфекциях, например клещевом энцефалите. Эти данные легли в основу лечения лейкемии ослабленными в природных условиях штаммами малайского вируса ТР21.

Пантропные свойства, присущие вирусам — возбудителям нейроинфекций, обусловливают их висцеротропность, отчетливо выраженную при различных инфекционных заболеваниях нервной системы вирусного происхождения. Ранняя стадия процесса — это висцеральная фаза, которая может выражаться также в виде алиментарной инфекции. Но висцеральная фаза   часто является не только более ранней стадией патологического процесса, но и единственным проявлением его. Известно, что у человека полномиелитическая инфекция, чаще всего ограничиваясь алиментарной стадией, протекает с поражением нервной системы не больше чем в 1% случаев. Субклиническое течение свойственно многим нейроинфекциям вирусного происхождения (клещевые и другие трансмиссивные энцефалиты). Во время висцеральной стадии происходит выработка антител. Этот период инфекции имеет иммунологическое значение. Процессы, протекающие в данной фазе, лежат в основе механизма вакцинации.

По одному из основных вопросов патогенеза нейроинфекций — о способе проникновения вируса в нервную систему — до сих пор нет единого мнения. Наличие висцеральной фазы инфекционного процесса, виремии, гематогенной диссеминации вируса не исключает возможность проникновения его в нервную систему не через кровь, а другими путями. Следует отметить, что М. С. Маргулис, исходя из общих представлений об инфекционном процессе, придавал особое значение фазе гематогенной диссемпнации вируса, присущей всем нейропнфекцням, но проникновение вируса в центральную нервную систему связывал главным образом с его продвижением по периневральным пространствам.

В отношении полиомиелита теория нейронального распространения вируса долгое время была связана с ранее весьма распространенной точкой зрения о преимущественном контактном способе заражения при этой инфекции. Теория эта потеряла свое значение после того, как было признано, что полиомиелит является кишечной инфекцией и заражение осуществляется через пищеварительный тракт. Прежнее представление сменила точка зрения о продвижении вируса по направлению к центральной нервной системе по нервным волокнам, чувствительные окончания которых заложены на разных уровнях пищеварительного тракта. Так, Faber, исходя из представлений об исключительной нейротропности вируса полиомиелита, считает, что после фиксации вируса в чувствительных окончаниях пищеварительного тракта он способен размножаться только в нервных клетках: сначала в нейронах чувствительных периферических узлов, а затем в образованиях центральной нервной системы, используя для своего продвижения только нервные пути. Sabin, признавая экстраневральное размножение вируса, полагает, что фиксация его чувствительными окончаниями, заложенными в пищеварительном тракте, происходит после стадии виремии и размножения вируса в эпителии пищеварительного тракта.

По мере того как менялись взгляды на биологические свойства вируса полиомиелита, большее значение стала приобретать точка зрения о роли гематогенного пути в патогенезе поражения нервной системы. В пользу этой теории свидетельствуют вирусологические, апатомо-клинические наблюдения, экспериментально-морфологические данные, особенно анализ локализации патологического процесса и его структуры. Эта точка зрения нашла подтверждение и в наших исследованиях, основанных на морфологическом изучении нервной системы 700 обезьян, проведенном нами совместно с сотрудниками лаборатории патогистологии нервной системы Института полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР.

При динамическом изучении, начиная с продромального периода, изменений в центральной нервной системе этих обезьян, зараженных как в мозг, так и экстраневральными способами (внутримышечно, в кожу, миндалину, желудочно-кишечный тракт) различными штаммами вируса полиомиелита, получены данные, которые указывают на отсутствие определенной связи между местом введения инфекта в организм и областью наибольшего и более раннего поражения определенных образований мозга — той связи, которая могла бы служить доказательством продвижения вируса по нервным путям. В ряде работ было показано, что в первой фазе препаралитического периода, еще до формирования типичных полиомиелитических очагов, патогенному воздействию подвергаются одновременно нейроны, расположенные в различных участках центральной нервной системы.

Независимо от примененного способа заражения, выявлялись определенные образования, наиболее чувствительные к действию вируса ядра сетчатой формации, вестибулярные ядра, красные ядра, двигательные нейроны поясничного отдела спинного мозга, реже пирамиды Беца двигательной коры.

В пользу роли гематогенного пути в патогенезе поражения нервной системы свидетельствует локализация специфического вирусного антигена в эндотелии капилляров мозга.

В отношении заболеваний, вызванных вирусами комплекса клещевого энцефалита и возбудителями других арбовирусных инфекций, точка зрения о периневральной диссеминации инфекции поддерживалась некоторыми исследователями на первых этапах изучения этих энцефалитов. В дальнейшем были приведены натологоанатомические данные, которые давали право считать преобладающей роль гематогенного пути проникновения вируса в центральную нервную систему при этих заболеваниях. Справедливость этой точки зрения была подтверждена последующими экспериментальными исследованиями на чувствительных лабораторных животных, а также данными, полученными с помощью метода флюоресцирующих антител о динамике накопления вирусного антигена в эндотелии капилляров мозга при некоторых арбовирусных инфекциях.

Есть основание считать, что различные представители арбовирусов, проникая в район центральной нервной системы гематогенным путем, действуют и на гемато-энцефалический барьер, вызывая нарушения ликвородинамики. С этим, видимо, связаны значительные воспалительные изменения мягких мозговых оболочек, интенсивная пролиферативная реакция элементов глии, приуроченная к периваскулярным пространствам и маргинальным областям мозга при инфекциях, вызванных различными арбовирусами, у людей и экспериментальных животных. Воспалительные изменения менее выражены при энтеровирусных инфекциях. В связи с этим представляет интерес выявление методом флюоресцирующих антител вирусного антигена в эпителии сосудистого сплетения при японском энцефалите.

В патогенезе поражения нервной системы при некоторых других инфекциях периневральное распространение вируса долгое время считалось наиболее вероятным. Это относится, например, к энцефалиту, вызванному вирусом простого герпеса, морфологическим субстратом которого являются очаговые некротические изменения в головном мозге, преимущественно в височной доле. Представление о распространении вируса простого герпеса по тройничному нерву, а затем по волокнам центральной нервной системы было в значительной мере основано на опытах с введением вируса в роговицу кролика. Возможность продвижения вируса по нервным путям в определенных условиях опыта не может быть отвергнута. Однако локализация специфического вирусного антигена в эндотелии мозговых капилляров при экспериментальной герпетической инфекции, подобно тому как это имеет место при других нейровирусных инфекциях, позволяет ставить вопрос о роли гематогенного пути в патогенезе поражения центральной нервной системы, вызванного вирусом простого герпеса.

Распространение вируса внутри самой нервной системы при нейроинфекциях определяется механизмом диссеминации вируса от клетки к клетке. Этот механизм, представленный в инфицированных тканевых культурах, по нашему мнению, имеет важное патогенетическое значение и в живом организме. Речь идет о распространении инфекции внутри нервной системы не только по нервным путям вдоль аксонов, но и но поперечнику от клетки к клетке.
Однако неясно, с какими структурными элементами связано это движение. В последние годы высказано предположение о том, что внутри нервной системы в продвижении вируса играет роль механизм пиноцитоза, связанный со способностью астроцитов к поглощению разнообразных молекул.

Проникнув в нервную систему, вирус наиболее активно размножается в нервных клетках, вызывая нарушения их жизнедеятельности. Особенности взаимоотношения вируса и нервной клетки — одна из основных проблем патогенеза нейроинфекций.
На однослойных клеточных культурах было показано, что существуют разные типы взаимодействия вируса и клетки. В одних случаях в результате паразитирования происходит репродукция вирусных частиц и гибель клетки, в других создается своеобразный симбиоз, при котором паразитирование вируса, способного к образованию нового поколения вирусных частиц, не ведет к гибели клетки.

Возникает вопрос, в какой мере закономерности, выявляемые на клеточном уровне, могут быть перенесены на живой организм, на патологические процессы, развивающиеся при нейроинфекциях. Сопоставление процессов, происходящих в системе вирус — клетка на клеточном уровне и в живом организме, показывает, что в культуре ткани, инфицированной вирусом (например, полиомиелита), процесс протекает по закону «все или ничего» и все зараженные клетки неминуемо подвергаются разрушению. В живом организме, как было показано выше, при ряде нейропнфекций в экстраневральных тканях возникает симбиоз такого типа, при котором обеспечиваются способность вируса к репродукции, и сохранность клетки. В последней могут происходить только суммикроскопические изменения структур.

Паразитирование вируса в нервной клетке в одних случаях может приводить к ее гибели, в других она сохраняется, в третьих легкие изменения ее структуры могут быть выявлены лишь при применении тонких методов исследования, вирус же сохраняется или теряет способность к новообразованию своих частиц. Не исключена возможность пролиферативной реакции других структурно-тканевых элементов центральной нервной системы (клетки глии и сосудисто-мезенхимальные элементы мозговой стромы) при воздействии на них вируса.

Изменения в нервных клетках при нейроинфекциях, выявляемые с помощью обычных гистологических и цитохимических методов, весьма разнообразны и являются косвенным доказательством инфицирования клетки вирусом. Наиболее убедительными фактами, свидетельствующими о паразитировании вируса в нервной клетке, может служить накопление в ней специфического вирусного антигена, обнаруживаемого с помощью метода иммунофлюоресценции при многих нейровирусных инфекциях (энтеровирусные, трансмиссивные, бешенство и др.). Изучение некоторых нейровирусных инфекций на клеточном уровне, электронномикроскопическое исследование дали возможность не только выявить наличие вирусных частиц в нервной клетке, но и расширить представления о патологии нейрона, обнаружить субмикроскопические нарушения его структуры.

Одним из основных факторов, обусловливающих развитие при нейроинфекциях патологического процесса, его течение, исход, являются биологические свойства вируса, его генетические особенности. Они и определяют степень его нейровирулентности, особенности роста и размножения в нервной клетке. Нейровирулентность отдельных штаммов одного и того же вируса подвержена большим колебаниям. Ослабление нейротропной активности штаммов вируса выражается в понижении или потере ими способности к репродукции своих частиц в нервных клетках. Появление штаммов с измененными свойствами, с пониженной нейровирулентностью свидетельствует об изменчивости их, приобретенной в естественных или экспериментальных условиях. Эти штаммы обладают и рядом других признаков, которые позволяют судить об изменении их генетических свойств (например, потеря способности размножаться при определенной температуре и рад других маркеров).
Инфекционным началом вируса является не белковый компонент, а нуклеиновая кислота. Известно, что содержащиеся в вирусах нуклеиновые кислоты являются носителями генетических свойств вируса — несут генетическую информацию. Им принадлежит основная роль в построении белковой молекулы. Было показано, что рибонуклеиновая кислота (РНК), выделенная из очищенных препаратов вируса полиомиелита первого и второго цикла по методу Schirer и Schram, способна воспроизводить в чувствительных клетках тканевой культуры вирусные частицы того типа, из которого она была выделена, т. е. является основой инфекционных свойств вируса. Рядом исследований, проведенных на модели полиомиелитической инфекции и на модели клещевого энцефалита показано, что в живом организме рибонуклеиновая кислота является носителем инфекционных свойств вируса.

Gerber и Kirschtein установили, что рибонуклеиновая кислота, выделенная из двух разных штаммов вируса полиомиелита — вирулентного и аттенуированного, — оказалась ответственной за степень патогенности этих штаммов для мышей.

По данным Ю. 3. Гендон н А. М. Амченковой, для мышей и обезьян выделенная из вирулентных штаммов всех трех типов вируса полиомиелита РНК обладает патогенностью, вызывает тяжелые морфологические изменения и паралитическое заболевание. В то же время выделенная из аттенуированных штаммов РНК лишена нейротропной активности для этих животных.

С клинической точки зрения, для оценки тяжести отдельных эпидемических вспышек представляют интерес большие колебания степени нейровирулентности отдельных штаммов, принадлежащих к одному типу. Появление среди них штаммов со сниженной нейровирулентностью свидетельствует об изменении их биологических свойств — изменчивости, приобретенной в естественных условиях.

Исследованию вопроса о том, в какой мере РНК является субстратом этой изменчивости, был посвящен ряд работ. При морфологическом изучении в опытах на 118 обезьянах нейровирулентности 8 разных штаммов вируса полиомиелита второго типа, которые, по вирусологическим данным, обладали разной степенью патогенности, выявлен большой диапазон изменений. Степень поражения центральной нервной системы колебалась в больших пределах в зависимости от заражения тем или иным из этих штаммов. Одни штаммы обладали высоким тропизмом к нервной ткани, и инфицирование ими вызывало постоянное, часто бурно развивающееся поражение центральной нервной системы, массивную гибель нейронов, острую воспалительную, экссудативного характера реакцию.

На другом полюсе стояли штаммы, не патогенные для обезьян, которые не вызывали морфологические изменения в центральной нервной системе. Промежуточное место занимали штаммы, заражение которыми вело к непостоянным и в меньшей степени выраженным морфологическим изменениям, локализованным главным образом в спинном мозге. При заражении рибонуклеиновой кислотой, выделенной из этих 8 штаммов, вновь синтезированные частицы вируса сохраняли генетические признаки исходных штаммов, как бы обретали присущую каждому из них степень нейровирулентности. Это нашло выражение в том, что интенсивность морфологических изменений в центральной нервной системе обезьян, зараженных РНК, колебалась в столь же широких пределах, как и исходных штаммов, и каждый раз соответствовала картине, обнаруженной при изучении исходных как высокопатогенных, так и малопатогенных штаммов.

Снижение нейровирулентности особенно выражено у аттенуированных штаммов, которые получили широкое применение в целях вакцино-профилактики в нашей стране. Морфологические критерии аттенуации ослабленных Себином штаммов вируса полиомиелита изучены Я. Е. Хесиным и соавторами, Ю. 3. Гендон и соавторами и И. А. Робинзон и соавторами, А. В. Тюфановым п соавторами, Э. Э. Розиной. Штаммы с пониженной или утерянной способностью к репродукции вирусных частиц в нервной клетке вызывают небольшую степень поражения нейронов при наличии воспалительной реакции.

Механизмы, лежащие в основе развития этого патологического процесса, приобретают новые своеобразные черты. Одной из особенностей аттенуированных штаммов является нарушение механизмов, связанных с выхождением вируса из клетки, распространением процесса по поперечнику от клетки к клетке. С этим связаны тенденция аттенуированных вирусов длительно сохраняться в нервной клетке, развитие латентной инфекции. Она протекает без развернутых морфологических изменений и воспалительной реакции. М. П. Фролова, изучавшая в опытах на обезьянах латентную инфекцию, вызванную заражением аттенуированными Себином штаммами вируса полиомиелита, обнаружила топки© нарушения структуры мотонейронов спинного мозга, улавливаемые только при применении специальных гистохимических и цитологических методов исследования. На 25-й день после заражения имеются внутриядерные включения — особая реакция клетки на присутствие в ней вируса. Это свидетельствует о длительном переживании вируса в нейроне, об особых симбиотических отношениях вируса и клетки, о типе паразитирования, который не сопровождается грубыми нарушениями структуры клетки хозяина.
 
О латентно протекающей инфекции при полиомиелите, вызванном ослабленными штаммами, имеются данные, полученные при применении метода флюоресцирующих антител. Безуспешность попыток выделения вируса из центральной нервной системы в некоторых из этих случаев говорит о большой чувствительности метода иммунофлюоресценции. Об этом же свидетельствуют результаты изучения этого метода при Коксаки-инфекции и клещевом энцефалите.

Если раньше господствовало представление о том, что вирус, проникнув в нервную систему, адсорбируется только нервными клетками, то теперь обсуждается вопрос о том, что ему присущ более широкий спектр действия — поражение других структурно-тканевых элементов нервной системы: астроцитарной глии, микроглии и сосудисто-мезенхимных элементов. Еще раньше при изучении экспериментального полиомиелита обезьян наряду с нарушениями структуры нейронов отмечены дистрофические изменения астроцитарной глии и олигодендроглии, отчетливо выраженные на фоне тяжелых гемо- и ликвородинамическнх нарушений. Эти изменения астроцитарной глин были обнаружены на самых ранних этапах патологического процесса, в выделенной нами первой фазе препаралитического периода, предшествующей появлению выраженных воспалительных изменений.

Zlotnik обратил внимание на способность ряда вирусов комплекса клещевого энцефалита, некоторых комариных арбовирусов группы А п В, вируса бешенства вызывать у восприимчивых животных изменения астроцитов. Гистологическое исследование обнаружило изменения астроцитов альтернативного и пролиферативного характера, рано возникающие, нередко предшествующие поражению нейронов и развитию воспалительной реакции. В силу анатомического расположения астроцитов, непосредственно связанных с сосудами, на стенках которых находятся их ножки, они наряду с олигодендроглией регулируют водный обмен, осуществляют дренажную функцию, транспортируют из мозга к сосудам жидкости, электролиты и, вероятно, другие продукты обратного метаболизма нервной ткани. Полагают, что именно астроциты являются темп клеточными элементами, которые в нервной системе осуществляют функцию пиноцитоза — феномена, описанного Levis в 1931 г. Эта функция присуща определенным клеткам в других органах и тканях и связана с поглощением макромолекул, которые обнаруживаются в пиноцитозных вакуолях в цитоплазме клеток.