Ученые пришли к выводу, что характер протекания вирусной инфекции — острый или хронический — зависит от количества белка интерферона, вырабатываемого в организме.
При острой инфекции наблюдается две волны продукции этого белка, но если вирусная нагрузка слишком высока, то макрофаги cd169+, отвечающие за вторую волну продукции интерферона, гибнут преждевременно. В таком случае остается только первая волна интерферона, и иммунная система не способна эффективно «мобилизоваться» и уничтожить вирус, что делает инфекцию хронической. Результаты исследования, поддержанного российским научным фондом (РНФ), были опубликованы в журнале Cell Death & Disease.
Ход развития вирусного заболевания зависит от способности нашей иммунной системы справиться с вирусом. Если иммунитет сильный, то инфекция быстро проходит острую фазу и полностью исчезает. В таких случаях болезнь редко продолжается более нескольких недель. Однако, если иммунная система не может уничтожить вирус, например, когда она ослаблена, то заболевание становится хроническим и может длиться месяцы или даже годы. Это особенно характерно для инфекций, вызванных вирусами гепатита В, С или ВИЧ-1. Тем не менее, точные механизмы, определяющие «судьбу» инфекции, до сих пор остаются неясными, что не позволяет врачам предсказать форму заболевания у конкретного пациента и эффективно управлять ходом вирусных заболеваний для предотвращения их хронического протекания.
Ученые из Института вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН (Москва), Университета Помпеу Фабра (Испания) и Автономного университета Барселоны (Испания) провели исследование острой и хронической формы заболевания, вызванного вирусами лимфоцитарного хориоменингита у мышей. Это заболевание поражает оболочки головного мозга грызунов и проявляется вялостью, повышенной температурой и затрудненным дыханием. Более того, оно может привести к смертельному исходу. Человек также может заразиться вирусом лимфоцитарного хориоменингита, но, как правило, инфекция протекает легко и часто даже без симптомов.
Авторы исследования выбрали эту инфекцию в качестве модели, потому что в лабораторных условиях ее течение достаточно легко управлять. Для этого нужно просто подобрать «правильную» дозу вируса: для острой формы заболевания — низкую (около 200 вирусных частиц), а для хронической — высокую (2 миллиона вирусных частиц). Ученые вводили животным соответствующие количества вирусных частиц и затем наблюдали за течением заболевания.
Исследователи сравнили активность генов в клетках селезенки здоровых мышей и животных с острым или хроническим лимфоцитарным хориоменингитом. Селезенка является одним из важнейших органов иммунной системы, в котором созревают лимфоциты — клетки, участвующие в борьбе с инфекциями. Исследователи анализировали образцы клеток ежедневно в течение недели после заражения, а также в 9 и 31 день инфекции. Это позволило выявить почти три тысячи генов, активность которых отличается при острой и хронической инфекции.
Особое внимание ученых привлекли гены, кодирующие интерферон первого типа (ИФН-1) — белок, который участвует в уничтожении вирусов. У мышей с острым лимфоцитарным хориоменингитом эти гены активировались дважды: через два и пять дней после инфицирования. У животных с хроническим заболеванием активность этих генов повышалась только один раз — на следующий день после заражения. При хроническом варианте заболевания происходит досрочное разрушение макрофагов cd169+ L-лимфоцитами, что приводит к отсутствию второй волны ИФН-1.
«Нам удалось обнаружить, что ранние этапы острой и хронической инфекций отличаются числом волн продукции интерферона. Отсутствие второй волны интерферона при хроническом заболевании приводит к тому, что иммунная система не может побороть вирус, а потому он надолго остается в организме. Обнаруженную нами особенность можно использовать при разработке терапии для лечения хронических вирусных инфекций. В дальнейшем мы планируем исследовать географию иммунных процессов в селезенке и связать ее с “игрой чисел”, характеризующих взаимодействие вирусов с иммунной системой», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Геннадий Бочаров, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН, профессор кафедры высшей математики, механики и математического моделирования Сеченовского университета и кафедры вычислительных технологий и моделирования МГУ имени М.В. Ломоносова.
По материалам портала «Научная Россия»
