Введение

Острые респираторные инфекции занимают значительную долю в структуре заболеваемости во всех странах мира и являются частой причиной нетрудоспособности, сопряженных с ней существенных экономических потерь, а также смертности [1—3]. В качестве этиологических агентов этих заболеваний зачастую выступают вирусы, что предопределило не только выделение клинической группы болезней — острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ), но и присвоение некоторым из этих инфекций самостоятельных кодов в соответствии с Международной классификацией болезней [4].

К основным возбудителям ОРВИ относятся риновирусы, респираторно-синцитиальный вирус, вирусы гриппа А и В, коронавирусы, вирусы парагриппа, аденовирусы [2, 5—7]. Возможно сочетание различных возбудителей (микст-инфекция), когда у пациента обнаруживаются два и более патогенных вируса одновременно или происходит присоединение бактериальной инфекции [3, 7—9].

Непрямая этиологическая диагностика, заключающаяся в регистрации ответной реакции макроорганизма на внедрение патогена, является одним из важнейших направлений иммунодиагностики ОРВИ [2, 10]. Она позволяет установить факт перенесенного инфекционного заболевания, в том числе при отсутствии клинических проявлений, определить эффективность вакцинопрофилактики. При этом может оцениваться состояние как клеточного, так и гуморального иммунного ответа. Несмотря на значимость клеточного иммунитета при вирусных инфекциях, несомненный интерес представляет исследование состояния гуморального звена, что связано прежде всего с возможностью использования технически простых и быстрых методов лабораторной диагностики, позволяющих своевременно поставить правильный диагноз и, следовательно, начать лечение и принять необходимые противоэпидемические меры.

Как известно, при респираторных вирусных инфекциях специфические антитела обнаруживаются на слизистых оболочках (секреторные Ig) и в кровяном русле [10, 11]. В клинической практике для выявления секреторных иммуноглобулинов чаще всего получают назальные смывы, а для обнаружения циркулирующих в крови антител — сыворотку (плазму) крови.

По целому ряду причин особый интерес представляет исследование закономерностей обнаружения специфических антител, содержащихся в крови. Во-первых, данный вид биологического материала доступен в сравнительно большом количестве, что позволяет не только использовать его в любых реакциях, в том числе требующих сравнительно большого объема образца, но и при необходимости повторить исследование. Особенно важным является то, что методика получения сыворотки и плазмы крови стандартизована и универсальна. Это обеспечивает получение высококачественного гомогенного материала для лабораторного тестирования. Напротив, назальные смывы, аспираты и мазки представляют собой неоднородный материал, качество которого существенно зависит от процедуры взятия [12, 13]. Получение материала из носа бывает технически весьма затруднительным и вызывает дискомфорт, особенно у детей [13, 14]. При этом объем получаемого образца невелик и может оказаться недостаточным для эффективного использования в анализе, особенно при низком содержании антител.

Кроме того, специфические противовирусные антитела, содержащиеся в крови и обладающие нейтрализующей активностью, могут рассматриваться в качестве терапевтического средства для лечения тяжелобольных пациентов. В частности, переливание антиковидной плазмы в ряде случаев предотвращает прогрессирование дыхательной недостаточности при тяжелом течении инфекции и улучшает прогноз [15, 16]. Это также обусловливает значимость выявления антител в крови, в частности у потенциальных доноров, переболевших эпидемически опасными респираторными вирусными инфекциями.

Для максимально эффективного использования возможностей серологической диагностики, проводимой с целью обнаружения специфических антител при ОРВИ, вызванных тем или иным возбудителем, необходимо располагать достаточными сведениями о сроках появления антител в крови, величине диагностического титра, специфичности, продолжительности циркуляции в детектируемых количествах. Рассмотрению именно этих вопросов и посвящен настоящий обзор литературы.

Бокавирус

Бокавирусы человека (human bocavirus, HBoV), принадлежащие роду Bocavirus семейства Parvoviridae, открыты сравнительно недавно [8]. На сегодняшний день описано 4 варианта бокавирусов – HBoV 1, 2, 3 и 4, характеризующихся высокой степенью гомологии [16, 17]. HBoV-1 рассматривается как этиологический фактор ОРВИ, тогда как HBoV-2-4 ассоциируются преимущественно с гастроэнтеритами и их роль в патологии человека пока уточняется [18-20].

HBoV – безоболочечные вирусы, содержащие ДНК, которая кодирует ряд структурных и неструктурных белков. Основными антигенами, к которым обнаруживаются сывороточные антитела, являются белки капсида VP1 и VP2 [17], при этом последний характеризуется иммунодоминантными свойствами [21].

Специфические антитела к антигенам HBoV, обнаруживаемые у инфицированных детей и взрослых различными методами, в частности ELISA, иммуноблоттинга и иммунофлуоресценции, относятся к классам М и G [21, 22]. У клинически здоровых лиц также выявляются антитела: IgM определяются в незначительном проценте случаев, тогда как встречаемость IgG у взрослых превышает 90% [8, 22, 23].

Было показано, что в сыворотках детей с подтвержденным диагнозом бокавирусной инфекции в 49% случаев обнаруживаются IgM, в 73% – IgG. Сероконверсия и диагностически значимое нарастание титра IgG в течение 2-3 недель от начала заболевания отмечается у большинства обследованных (63%). Отмечено, что постановка серологического диагноза оказалась возможной в практически 100% случаев у детей до 3 лет и с высокой вирусной нагрузкой по результатам ПЦР-исследования образцов назофарингеальных аспиратов и сыворотки [21].

Обращает на себя внимание кросс-реактивность антител к структурным белкам HBoV-1-4 и частое отсутствие бустерного эффекта при повторном инфицировании бокавирусами разных вариантов, что предположительно объясняется феноменом «первичного антигенного греха» (антигенного импринтинга), когда первая инфекция, вызванная одним вирусом, подавляет иммунный ответ, направленный на уникальные эпитопы другого родственного вируса [17-19].

Аденовирусы

Аденовирусы человека (human adenovirus, HAdV), принадлежащие к роду Mastadenovirus семейства Adenoviridae, не имеют оболочки, содержат двухнитевую линейную ДНК [24]. С учетом антигенных и генетических особенностей аденовирусы делят на семь групп (видов) A-G, а также серотипы, которых к настоящему времени известно около 70 [24, 25]. Все аденовирусы имеют сходный икосаэдрический нуклеокапсид – окруженный капсидом вирусный геном, состоящий примерно из 34000-36000 пар оснований [24, 26].

На поверхности вирусных частиц экспрессируются три основных белка капсида: гексон, основание пентона и фибрилла [26, 27]. Эти белки несут на себе как группо-, так и типоспецифические эпитопы, индуцируя образование специфических антител с вируснейтрализующей активностью [6, 28-32].

Уже в первые дни при острой инфекции в сыворотках крови лиц разного возраста регистрируются специфические иммуноглобулины трех классов (IgG, IgM и IgA) с характерным нарастанием титра в процессе болезни [33, 34].

Иммуноглобулины класса G обладают вируснейтрализующей активностью [35] и наиболее значимы с диагностической точки зрения. Так, в сыворотках крови 77% заболевших детей и молодых мужчин иммуноферментным методом детектируются IgG к гексону [34, 36]. Хотя титр антител к HAdV заметно нарастает в течение 2 недель от начала заболевания [33], у детей старше года многократное увеличение титра IgG к гексону продолжается на протяжении трех месяцев (срок наблюдения) [34]. Потенциальное диагностическое значение имеет и обнаружение специфических сывороточных IgA к гексону [34, 36].

Выявление IgM к HAdV при применении разных методов (РСК, МФА, ИФА) не так информативно, поскольку антитела данного класса встречаются менее чем у половины пациентов [34, 36, 37]. Кроме того, их продукция не свидетельствует о начале болезни, поскольку сывороточные IgM циркулируют в течение примерно двух месяцев [34], а иногда встречаются спустя 10 месяцев после перенесенной инфекции [33].

ОРВИ, вызываемая аденовирусами, – убиквитарное заболевание, занимающее одно из ведущих мест в этиологической структуре инфекционных поражений респираторного тракта [5, 6]. К 5 годам практически все дети переносят его хотя бы один раз, а большинство детей 10-летнего возраста и взрослые обладают антителами по крайней мере к одному типу аденовируса [26, 35]. Перенесенная аденовирусная инфекция оставляет типоспецифический гуморальный иммунитет. Распространенность в популяции нейтрализующих антител к различным группам и серотипам аденовирусов, часто являющаяся препятствием при разработке вакцин на основе аденовирусных векторов, подробно описана в научной литературе [35, 38-40].

Коронавирусы человека

Коронавирусы, выступающие в роли возбудителей респираторных инфекций человека (human coronaviruses, HCoV), относятся подсемейству Orthocoronavirinae семейства Coronaviridae. К настоящему времени описано семь коронавирусов человека: HCoV-NL63 и HCoV-229E, принадлежащие роду Alphacoronavirus, а также HCoV-OC43, HCoVHKU1, SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2, относящиеся к роду Betacoronavirus [41, 42].

Структура генома и антигенный состав у разных HCoV сходны. Геном представлен однонитевой линейной молекулой РНК размером около 30000 нуклеотидов. Вирионы содержат нуклеокапсид (геномную РНК, связанную с нуклеопротеином (N)), покрытый оболочкой – липидной мембраной со встроенными белками: гликопротеином шипа (S), представленным двумя субъединицами (S1 и S2) и формирующим булавовидные отростки, гемагглютинин-эстеразой (HE), мембранным протеином (М) и малым мембранным протеином оболочки (E). Выработка специфических антител происходит преимущественно к N и S антигенам [43, 44]. Антитела к S1 домену белка шипа обладают нейтрализующей активностью, определяемой в реакции вируснейтрализации [41].

Степень гомологии диагностически значимых антигенов предопределяет кросс-реактивность антител к различным HCoV, причем между альфа- и бета-коронавирусами она выражена в меньшей степени, чем внутри каждого из родов [41, 44-47]. При остром заболевании может наблюдаться выработка кросс-реактивных антител разных классов (М, А и G), в том числе с характерным четырехкратным нарастанием титра [45]. Также сообщается о значительных индивидуальных различиях динамики продукции сывороточных антител к коронавирусам [46, 48].

Сероконверсия при коронавирусных инфекциях, вызываемых конкретными представителями HCoV, имеет некоторые особенности, несмотря на сохранение в целом общих закономерностей выработки антител при ОРВИ.

Коронавирусы, вызывающие сезонные ОРВИ

При экспериментальном инфицировании HCoV-229E повышение уровня антител регистрировалось преимущественно у лиц с развившейся клинической симптоматикой [49]. Было показано, что специфические антитела IgA и IgG к коронавирусу 229E начинают детектироваться методом ELISA спустя 8 дней после начала болезни с пиком примерно через 14 дней. Впоследствии уровень антител у инфицированных снижается к 11 неделе, оставаясь в течение года (срок наблюдения) слегка повышенным по сравнению с таковым до заражения [48]. Характерным является четырехкратное и более нарастание титра специфических сывороточных антител, выявляемое разными методами в остром периоде заболевания и по мере выздоровления [48, 50].

При инфицировании HCoV‐NL63, HCoV‐OC43 и HKU1 также наблюдается выработка специфических иммуноглобулинов. В зависимости от используемого метода становится возможной детекция антител как обладающих строгой специфичностью по отношению к конкретному возбудителю, так и кросс-реагирующих с другими патогенными для человека коронавирусами [45, 47, 51, 52].

Коронавирус MERS-CoV

При ближневосточном респираторном синдроме, вызываемом MERS-CoV, в крови выявляются антитела разных классов: IgM, обнаруживаемые в реакции иммунофлуоресценции, IgG и IgA к S1 домену белка шипа, детектируемых методом ELISA [99-101]. Антитела к S1 домену белка шипа обладают нейтрализующей активностью, определяемой в реакции вируснейтрализации [41, 54, 55].

При данной инфекции IgM детектируются на постоянном уровне, начиная со 2 недели болезни до 34 дней (срок наблюдения) [53]. Титры IgG достигают пиковых значений на 3 неделе от начала клинических проявлений [53, 55]. Показана существенная зависимость сроков сероконверсии от тяжести заболевания: при легком течении и неосложненной пневмонии к 3 неделе от начала заболевания нейтрализующие антитела в крови в детектируемых количествах появлялись в 100 и 92,9 % случаев соответственно. Более поздняя сероконверсия наблюдалась у лиц, поражение нижних отделов респираторного тракта которых сопровождалось развитием дыхательной недостаточности [55].

Антитела класса IgG к S1 домену белка шипа MERS-CoV определяются в крови в течение длительного времени – пяти месяцев [56] и даже до одного года, хотя и со снижением титра [57].

Установлено также, что скорость изменения уровня специфических сывороточных антител имеет прогностическое значение: со второй недели титр IgG у выживших нарастал значительно быстрее, чем у впоследствии умерших [54].

Коронавирус SARS-CoV-2

Изучению особенностей продукции специфических антител к новому патогену – коронавирусу SARS-CoV-2, вызвавшему пандемию COVID-19, посвящены многочисленные исследования. Установлено, что при данном заболевании в крови детектируются специфические иммуноглобулины А, M и G, динамика выработки которых носит индивидуальный характер, зависит от возраста, тяжести заболевания и не в полной мере одинакова для антител, направленных к разным антигенам возбудителя. Выявленные закономерности гуморального иммунного ответа при COVID-19 описаны в целом ряде оригинальных и обзорных статей [42, 44, 61-66].

Наибольшее внимание было уделено исследованию антител, специфичных к основным иммунодоминантным антигенам SARS-CoV-2 – нуклеокапсидному белку и рецептор-связывающему домену (receptor-binding domain, RBD) субъединицы S1 белка шипа. В среднем у большинства пациентов IgM и IgG к RBD и N-белку появляются соответственно на 8 и 10 день после начала клинических проявлений [67], а к 12-14 дню сероконверсия выявляется практически всегда при применении разных методов иммуноанализа [68]. Уровни IgM и IgG достигают плато через 6 дней после сероконверсии [69]. Затем начинается постепенное снижение титров специфических антител, при этом IgG остаются на детектируемом уровне в течение нескольких месяцев, а по некоторым данным N IgG определяются в крови спустя год (срок наблюдения) после перенесенной инфекции [64].

Сведения о зависимости интенсивности антителопродукции и тяжести заболевания носят противоречивый характер. Наряду с исследованиями, в которых показано, что при тяжелом течении COVID-19 отмечается более сильный гуморальный ответ [67, 70], имеются сведения об отсроченном появлении антител у тяжелобольных пациентов. Так, по нашим данным, специфические IgM и IgG к SARS-CoV-2 отсутствуют у четверти поступивших в стационар скорой помощи, и число серопозитивных пациентов значительно увеличивается к моменту выписки. Также отмечается и рост титра антител класса IgG в процессе лечения [15]. Это согласуется с рядом сообщений зарубежных исследователей о том, что при тяжелом течении инфекции наблюдается более поздняя и менее интенсивная выработка антител, в том числе с нейтрализующей активностью [44, 71-73].

Показано, что в результате вакцинации происходит выработка специфических IgG к RBD S-белка SARS-CoV-2, обладающих вируснейтрализующей активностью, что является одним из критериев эффективности вакцинопрофилактики [74]. При этом бустерное введение большинства разработанных вакцинных препаратов стимулирует выработку антител к RBD, хотя данные об их защитных свойствах в отношении мутантных вариантов коронавируса SARS-CoV-2, противоречивы [65, 75].

Независимо от используемого метода иммуноанализа, количественная оценка содержания специфических IgG в крови, в том числе направленных к RBD, пока не позволяет установить эталонных значений, по которым можно было бы с уверенностью судить о сроках возникновения и прогнозе заболевания, а также уровне защиты от повторного инфицирования как при естественной иммунизации, так и после вакцинации.

Активное исследование гуморального иммунитета, связанного с инфицированием коронавирусом SARS-CoV-2, в настоящее время продолжается.

Заключение

Проведенный анализ литературы, посвященной особенностям гуморального ответа при различных ОРВИ, показал, что динамика синтеза специфических антител имеет ряд особенностей в зависимости от этиологического агента заболевания, хотя принципиально она соответствует описанной для вирусных инфекций в целом [10, 11].

Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на значительные успехи, достигнутые в области изучения антительного ответа при ОРВИ, остается немало вопросов, требующих дальнейшего изучения. Так, например, по-прежнему актуальны поиск уникальных специфических эпитопов диагностически значимых антигенов респираторных вирусов и повышение чувствительности методов детекции иммуноглобулинов, циркулирующих в крови. Перспективным направлением является описание особых кинетических профилей антител разных классов к комплексу вирусных антигенов с целью получения более точной информации о фазе заболевания и характере его течения. Особую важность приобретает возможность прогнозирования исходов тяжелых ОРВИ на основании результатов анализа процесса антителопродукции.

Дальнейшее глубокое исследование особенностей обнаружения специфических антител при ОРВИ с применением современных технологий и методических приемов позволит усовершенствовать диагностику этих серьезных заболеваний, расширит возможности оценки эффективности вакцинации и уровня коллективного иммунитета, обеспечит повышение качества проводимого эпидемиологического мониторинга.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.