Analyzing features of measles immune response in adult patients

Full Text

Введение

Корь — высококонтагиозная, вакцинопрофилактируемая антропонозная инфекция. В связи с достижением высокого охвата прививками против кори казалось, что корь элиминирована, то есть прекратилась непрерывная передача инфекции, длящаяся более 12 мес. Однако корь не исчезла совсем: она то затухает, то вновь появляются вспышки [19]. Несмотря на то что США давно уже считаются территорией элиминировавшей корь, вспышки этой инфекции регулярно случаются в разных штатах. Была рассчитана цена средней вспышки, и она составила 152 308$, а средняя цена одного случая заболевания корью — 32 805$, что на несколько порядков превышает стоимость дозы вакцины [22]. В 2019 г. во всем мире отмечался подъем заболеваемости корью [17]. Например, в Казахстане в 2019 г. зарегистрировали 13 873 случая кори, из них 3684 среди взрослых [2]. В Российской Федерации по данным государственной статистики был зарегистрирован 4491 случай кори. Многие исследователи отмечали, что далеко не у всех привитых от кори в детстве взрослых сохраняются противокоревые антитела [3, 11]. Важно, что в заболевание корью оказываются вовлечены не только непривитые, что вполне понятно, но и привитые. Так в Калифорнии в 2014 г. среди заболевших корью 25% были привиты в детстве [14]. Даже среди заболевших корью детей в 2019 г., по данным ДГКБ № 9 имени Г.Н. Сперанского, 10% были ранее привиты от кори [6]. На фоне пандемии COVID-19 и применения карантинных мероприятий (локдауны, ношение масок и т. п.) заболеваемость корью снизилась, но после отмены ограничительных мер корь вновь появилась [18]. Вспышки на территориях, элиминировавших корь, могут происходить из-за недостаточного охвата вакцинацией [20] или в связи с утратой поствакцинального иммунитета [21]. Поэтому весьма важно продолжать исследования поствакцинального иммунитета против кори для оценки продолжительности его поддержания в условиях элиминации вируса и отсутствия естественного бустирования.

Цель работы: исследовать особенности иммунного ответа у взрослых больных корью в условиях подъема заболеваемости в процессе элиминации этой инфекции.

Материалы и методы

В простом сравнительном исследовании были проанализированы 1158 сывороток крови от больных корью за 2019г. в возрасте от 18 до 70 лет, проживающих на территории Москвы и Московской области. Подтверждение коревой инфекции осуществляли на основании модифицированного дифференциально-диагностического алгоритма [5]. При первичном анализе сыворотки, взятые с нарушением сроков, предусмотренных рекомендациям ВОЗ, (на 10– 20 день после появления сыпи) (69 образцов) были отнесены в отдельную группу и анализировались отдельно. Оставшиеся 1089 сывороток были разделены на следующие возрастные группы: 18–30 лет (молодежь), 31–40 лет и 41–50 лет (группы среднего возраста) и более 50 лет (старший возраст). Количество сывороток, вошедших в ту или иную группу, указано в таблицах ниже. Исследования проводились на базе лаборатории Национального научно-методического центра по кори и краснухе (ФБУН МНИИЭМ имени Г.Н. Габричевского Роспотребнадзора). Сыворотки хранили при –30°С до использования. Определение уровней антител и их авидности осуществляли методом иммуноферментного анализа на тест-системах «Anti-Measles Virus NP ELISA» (IgM), «Anti-Measles Viruses ELISA» (IgG) и «Avidity: Anti-Measles Viruses ELISA» («Euroimmun», Германия). Результаты выражали, согласно нормативно-технической документации на используемые наборы: для IgM — в единицах оптической плотности (о.е.), для IgG — в Ме/мл, авидность — по проценту диссоциации антител (индекс авидности). При этом, если индекс авидности был менее 40%, антитела расценивались как низкоавидные, если более 60% — высокоавидные, а от 40 до 60% — промежуточный результат. Для определения субклассов специфичных к антигенам вируса кори IgG применяли модификацию метода [10]. Использовали 96-луночные панели от набора «Anti-Measles Viruses ELISA» (IgG) (Euroimmun, Германия), но вместо конъюгата из набора мы добавляли в лунки моноклональные антитела, меченные пероксидазой: анти-IgG1 (клон 10G/2C11), анти-IgG2 (клон 23G/3C7), анти-IgG3 (клон 22G/5G12) и анти-IgG4 (клон 20G/5C7) (Полигност, Санкт-Петербург) в концентрации 1 мкг/мл. Для сопоставления результатов мы использовали стандартную сыворотку, содержащую специфические антитела к кори всех четырех субклассов IgG. Оценку результатов тестирования проводили с помощью микропланшетного фотометра «Multiskan FC» (Thermo scientific, Финляндия) при длине волны 450 нм против 620 нм.

 

Таблица 1. Распределение уровней противокоревых антител по возрастным группам, Ме (LQ–HQ)

Table 1. Age-related distribution of measles antibody levels, Ме (LQ–HQ)

Возраст Age	18–30 лет 18–30 years	31–40 лет 31–40 years	41–50 лет 41–50 years	> 50 лет > 50 years
Количество человек в группе Number in group	386	402	225	76
IgM (о.е.) IgM (o.u.)	1,32 (0,61–2,36)	1,30 (1,60–2,30)	1,16 (0,56–2,15)	0,91 (0,47–1,78)
IgG (МЕ/мл) IgG (ME/ml)	0,94 (0,38–24,08)	1,87 (0,51–23)	1,07 (0,47–20,03)	0,74 (0,32–3,87)
Авидность (%) Avidity (%)	78 (15–98)	72 (20–97)	64 (24–97)	47 (22–89,25)

Полученные результаты были обработаны методами непараметрической статистики с вычислением медианы (Ме), первого и третьего квартилей (LQ–HQ). Различия между группами оценивали с помощью критерия Манна–Уитни, уровень p < 0,05 расценивался как значимый.

Результаты

Распределение уровней противокоревых IgM, IgG и авидности антител по возрастным группам представлено в табл. 1. Из таблицы видно, что подавляющая часть заболевших приходится на возрастные группы 18–30 лет (35,45%) и 31–40 лет (36,91%) от состава всех больных корью взрослых. Уровни IgM и IgG антител и их авидность постепенно снижаются с возрастом, при этом максимум выявляется в возрастной группе 18–40 лет. Интервалы между первым и третьим квартилем сильно различаются в разных возрастных группах. Это свидетельствует о неоднородности данных в этих возрастных группах. Ранее было показано, что существуют значимые различия в уровнях антител при первичном и вторичном типе ответа на вирус кори [9]. Так, невысокий уровень низкоавидных IgG-антител типичен для первичного иммунного ответа, а высокий уровень высокоавидных IgG-антител (более 5 МЕ/мл) характерен для вторичного иммунного ответа. По этому признаку исследованные сыворотки были разделены на 3 группы. В группу 1 (первичный ответ) были отнесены 582 сыворотки (53,44%), в группу 2 (вторичный ответ) — 446 сывороток (40,96%). Однако 61 сыворотка (5,6%) не укладывалась в заданные критерии: уровень IgG-антител в них был менее 5 МЕ/мл, но авидность при этом была от 50 до 98%, то есть это были высокоавидные антитела, или антитела с промежуточной авидностью. Эти сыворотки были выделены в группу 3 (рис. 1). Эти 3 группы были неравномерно представлены среди больных корью разных возрастов.

 

Рисунок 1. Распределение больных корью по типу иммунного ответа на инфекцию

Figure 1. Distribution of measles patients by type of specific immune response

 

Распределение по возрастным группам типов иммунного ответа представлено на рис. 2. Из рисунка видно, что в группе молодых взрослых (18–30 лет) уровень отвечающих первичным типом ответа составлял 54,66% и колебался возле этого уровня в группах 31–40 и 41–50 лет. Иными словами, примерно половина заболевших в этих возрастных группах не была привита от кори, а вторая половина, видимо, была привита в детстве, но утратила в процессе жизни противокоревые антитела. В группе старше 50 лет уровень отвечающих первичным типом иммунного ответа немногим превышал 60%. Также из рисунка видно, что группа 3 увеличивалась с возрастом: от 2,85% в возрастной группе 18–30 лет до 13,16% в группе старше 50 лет, что выглядит неслучайным.

Рассмотрим подробнее гуморальный противокоревой ответ в этих трех группах (табл. 2). В группе 1 (первичный иммунный ответ) основная часть заболевших приходится на молодой возраст 18–40 лет (415 человек, 71,3%). Во всех сыворотках этой группы были обнаружены положительные противокоревые IgM-антитела. К сожалению, для IgM-антител нет калибраторов, поэтому стандартно уровень этих антител оценивается как положительный, отрицательный или «серая зона». Однако для исследовательских целей можно приблизительно оценить уровень IgM ответа в единицах оптической плотности. При таком способе оценки можно увидеть, что уровень IgM-антител был максимален в возрастной группе 18–30 лет, а затем постепенно снижался с возрастом. В первой группе не во всех сыворотках были обнаружены противокоревые IgG-антитела, уровень серопозитивных колебался около 66%. Интересно, что медианы концентрации противокоревых IgG-антител, посчитанные для серопозитивных сывороток, практически не различались в зависимости от возраста и незначимо колебались около 0,57 Ме/мл. При этом авидность антител была низкой с незначительной тенденцией к подъему в старших возрастных группах. Из этих расчетов были исключены 69 сывороток, взятые в более поздние сроки (через 10–20 дней после появления сыпи), однако по своим характеристикам (невысокий уровень низкоавидных IgG) они соответствовали первичному типу иммунного ответа, поэтому мы сопоставили эту дополнительную группу с результатами группы 1. Уровень IgM-антител в сыворотках, взятых на поздних сроках, был ниже, чем в группе 1: 1,36 (0,99–1,82) о.е., уровень IgG — значимо выше: 0,94 (0,68–1,74) Ме/мл (p < 0,05), авидность не отличалась от группы 1. Эти различия, по-видимому, отражают процесс созревания первичного иммунного ответа на вирус кори у ранних реконвалесцентов.

Для группы 2 (вторичный иммунный ответ) пик заболевших также пришелся на группы 18–30 и 31–40 лет (338 чел., 75,78% от состава группы). В этой группе только 2/3 сывороток имели положительные IgM-антитела, но все сыворотки содержали высокий уровень (более 10 Ме/мл) высокоавидных антител, медиана авидности составила 98%. Отмечалась тенденция к снижению с возрастом уровня IgG-антител (см. табл. 2).

 

Таблица 2. Параметры гуморального ответа на вирус кори в зависимости от возраста и типа иммунного ответа, Ме (LQ–HQ)

Table 2. Parameters of humoral response to measles virus related to age and type of immune response, Ме (LQ–HQ)

Возраст Age	18–30 лет 18–30 years	31–40 лет 31–40 years	41–50 лет 41–50 years	> 50 лет > 50 years
Группа 1, количество человек (%) Group 1, number of subjects (%)	211 (36,25%)	204 (35,05%)	120 (20,62%)	47 (8,08%)
IgM (о.е.) IgM (o.u.)	1,99 (1,22–2,93)	1,85 (1,31–2,75)	1,61 (0,97–2,51)	1,36 (0,71–1,87)
IgG (МЕ/мл), % серопозитивных IgG (ME/ml), % seropositive	0,55 (0,41–0,80); 63,51%	0,69 (0,49–0,94); 68,14%	0,53 (0,23–0,86); 64,17%	0,59 (0,38–0,84); 65,96%
Авидность (%) Avidity (%)	12 (8–22)	15 (9–36)	19 (10–38)	26 (12–33)
Группа 2, количество человек (%) Group 2, number of subjects (%)	164 (36,77%)	174 (39,01%)	89 (19,96%)	19 (4,26%)
IgM (о.е.), % серопозитивных IgM (o.u.), % seropositive	1,02 (0,63–1,94); 66,46%	1,03 (0,68–1,92); 65,52%	1,27 (0,72–2,39); 70,79%	0,62 (0,49–1,53); 57,89%
IgG (МЕ/мл) IgG (ME/ml)	25,8 (22,64–28,61)	24,1 (21,83–26,8)	22,84 (19,48–25,7)	20,4 (17,12–24,16)
Авидность (%) Avidity (%)	98 (95–100)	98 (94–100)	98 (95–100)	97 (90–99)
Группа 3, количество человек (%) Group 3, number of subjects (%)	11 (18,04%)	24 (39,34%)	16 (26,23%)	10 (16,39%)
IgM (о.е.), % серопозитивных IgM (o.u.), % seropositive	1,60 (1,03–3,33); 100%	1,61 (1,06–2,58); 83,33%	1,22 (0,98–2,19); 82,35%	0,95 (0,74–1,99); 80%
IgG (МЕ/мл) IgG (ME/ml)	1,62 (0,82–3,12)	2,44 (1,86–2,94)	1,84 (0,99–2,47)	1,61 (1,31–2,62)
Авидность (%) Avidity (%)	62 (51–72)	63 (58–68)	58 (56–72)	61 (57–70)

 

Рисунок 2. Возрастная структура больных корью в зависимости от типа иммунного ответа

Figure 2. Age structure of measles patients related to type of immune response

 

Наиболее интересной нам показалась группа 3. Пик заболевших приходился на возрастную группу 31–40 лет. Процент IgM-серопозитивных сывороток менялся с возрастом от 100% в возрасте 18–30 лет, до 80% в старшем возрасте. Уровень IgG-антител значимо (p < 0,05) превышал соответствующий уровень группы 1 во всех возрастных группах, как и процент авидности антител, хотя он был значимо ниже (p < 0,01), чем в группе 2. Ранее было показано, что при первичном иммунном ответе преобладают антитела субкласса IgG3, а при вторичном иммунном ответе — IgG1 [7]. Поэтому мы протестировали все сыворотки группы 3 на соотношение субклассов IgG-антител к вирусу кори. Рассчитанные нами ранее cut off для IgG1 (46,84%) и IgG3 (42,8%) антител у больных корью [8] позволили разделить группу 3 на отвечающих преимущественно по первичному (31 человек) (подгруппа 3а), или по вторичному типу (30 человек) (подгруппа 3б), иммунного ответа (рис. 3).

 

Рисунок 3. Распределение пациентов группы 3 в зависимости от соотношения IgG1 и IgG3 субклассов противокоревых антител

Figure 3. Distribution of group 3 patients based on measles-specific IgG1/IgG3 antibody subclass ratio

Примечание. Черными маркерами обозначены пациенты с преимущественно первичным типом иммунного ответа, белыми маркерами обозначены пациенты с преимущественно вторичным типом иммунного ответа. Пунктирными линиями обозначены cut off для разделения первичного и вторичного типа иммунного ответа.

Note. Black and white markers indicate patients showing predominantly primary and secondary type of immune response, respectively. Dotted lines indicate cut off threshold to separate primary and secondary types of immune response.

 

После такого разделения авидность в подгруппе 3а составила 60 (54–67)%, а в подгруппе 3б — 66 (60–74)%, однако эти различия оказались не значимыми. Дополнительное исследование анамнеза заболевания людей, отнесенных в группу 3, показало, что все они имели клиническую картину кори с типичными высыпаниями. При этом 40 человек из 61 были вакцинированы от кори за 1–3 мес. до заболевания.

Обсуждение

Проведенные нами исследования выявили важные закономерности. Ранее нами было показано, что в 2013 г. вторичным типом иммунного ответа реагировали взрослые в группах 18–30 (12,1%), 31–40 (18%) и 41–50 лет (15,2%) [11]. В 2019 г. первичным типом иммунного ответа реагируют только 53,44% заболевших, а вторичный ответ продемонстрировали уже более 40% взрослых больных. Следовательно, почти половина заболевших взрослых была привита в детстве, но утратила в процессе жизни противокоревые антитела. Это означает, что выявленная нами тенденция к утрате поствакцинального иммунитета среди старших школьников и взрослых и вовлечение этих привитых в детстве людей в эпидемический процесс продолжает усугубляться. Подобные результаты были получены Cherry и Zahn при расследовании вспышки кори в США. Так 11% заболевших имели подтвержденную двудозовую вакцинацию, при этом срок от последней вакцинации в среднем был 16,7 лет, а размах — от 6 до 23,6 лет) [12]. Неоднократно поднимался и обсуждался вопрос о необходимости тестирования учеников 10– 11 классов на наличие IgG-антител к вирусу кори и вакцинации серонегативных [4, 11]. Такая стратегия позволила бы исключить из эпидемического процесса значительную часть молодых взрослых, а ведь именно эта группа является молодыми родителями, способными инфицировать своих маленьких, еще не привитых от кори детей. Конечно, утрата долгоживущих плазмоцитов, синтезирующих антитела не означает полную утрату противокоревого иммунитета. В-клетки памяти несут после вакцинации уже перестроенные высокоавидные и преимущественно IgG1-рецепторы, однако сами они антител не производят до тех пор, пока не встретят вновь вирус кори. Ответ В-клеток памяти развивается намного быстрее, чем ответ наивных В-клеток, однако не мгновенно, поэтому люди, утратившие антитела заболевают, но отвечают вторичным иммунным ответом (высокий уровень высокоавидных антител).

Хотя группа 3 составила всего 5,6% заболевших, само появление ее весьма настораживает. Несмотря на высокий уровень разделительной модели, основанной на определении соотношения субклассов противокоревых антител, в сыворотках крови группы 3, мы, по-видимому, наблюдаем смешанный тип иммунного ответа. При этом у 40 человек, недавно привитых от кори инфицирование, вероятно, наложилось на процесс формирования поствакцинального иммунитета, тогда как у 21 человека такой смешанный тип ответа возник, очевидно, по другой причине. Такая ситуация может возникнуть, если привитый в детстве человек утратил не только плазмоциты, синтезирующие противокоревые антитела, но и часть В-клеток памяти, способных распознать вирус кори. В этом случае в ответ на повторную встречу с вирусом кори параллельно развиваются 2 процесса: вторичный ответ оставшейся еще части В-клеток памяти и первичный ответ наивных В-клеток, которые постоянно формируются в костном мозге. От того, сколь большая или малая часть В-клеток памяти была утрачена и насколько вовлечены наивные В-клетки в этот ответ на вирус кори зависит, будет ли такой смешанный ответ развиваться с преобладанием первичного (подгруппа 3а) или вторичного (подгруппа 3б) иммунного ответа. Вероятно, что на этот баланс будет также влиять первичная инфицирующая доза вируса у каждого конкретного пациента.

Причин утраты противокоревого иммунитета у привитых может быть несколько. Так хорошо известны случаи первичных вакцинальных неудач, когда антитела на вирус кори вообще не формируются после вакцинации и даже ревакцинации [1]. Также известны случаи вторичных вакцинальных неудач, когда появившиеся противокоревые антитела быстро исчезают из крови. На уровень противокоревых антител, формирующихся после вакцинации, могут оказывать влияние полиморфизм HLA, которые отвечают за распознавание Т-хелперами антигенов вируса кори [16], различия в экспрессии рецепторов, которые вирус кори использует для прикрепления к клетке [13], полиморфизмы в некоторых молекулах иммунного ответа [15]. Также состояние иммунной системы на момент вакцинации влияет на результат прививки: показано, что уровень некоторых параметров иммунной системы оказывает как позитивное, так и негативное влияние на уровень противокоревых антител после вакцинации [23].

Таким образом, в результате проведенного исследования удалось показать, что выявленная нами ранее тенденция к утрате поствакцинального иммунитета среди старших школьников и молодых взрослых и вовлечение этих привитых в детстве людей в эпидемический процесс продолжает усугубляться. Пик заболеваемости корью приходится на возраст 18–40 лет, кроме того, что это наиболее активная и подвижная группа населения, это также молодые родители, которые могут инфицировать своих еще не привитых детей, поэтому крайне важно наладить тестирование на наличие противокоревого иммунитета школьников 10–11 классов и вакцинацию серонегативных. Это поможет действительно взять под контроль заболеваемость корью и элиминировать ее в дальнейшем.

About the authors

Anna P. Toptygina

G.N. Gabrichevsky Research Institute for Epidemiology and Microbiology; Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: toptyginaanna@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-9981-4762

DSc (Medicine), Head Researcher, Head of the Laboratory of Cytokines, Professor, Department of Faculty of Biology

Россия, 125212, Moscow, Admiral Makarov str., 10; 119991 Moscow, Leninskiye Gory, 1

Tamara A. Mamaeva

Lomonosov Moscow State University

Email: 4522826@bk.ru

PhD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Immunochemistry

Россия, 119991 Moscow, Leninskiye Gory, 1

References

Supplementary files