Laboratory support for seromonitoring of anti-pertussis post-vaccination immunity

Full Text

Введение

Коклюш — актуальная инфекция [3, 5]. Одним из направлений эпидемиологического надзора за коклюшем в России и других странах (МКБ-10: А37.0/А37.1/А37.8/А37.9) является наблюдение за формированием гуморального иммунитета у лиц с завершенной вакцинацией; в нашей стране — в индикаторной группе детей 3–4 лет [2, 6, 9, 13]. Доля серонегативных лиц в индикаторной группе является прогностическим показателем для комплексной оценки заболеваемости в регионе; приемлемой считается доля серонегативных лиц не более 10% [6, 9]. На усмотрение эпидемиолога серологическое обследование может быть проведено в дополнительных возрастных группах, а применяемая ранее реакция агглютинации (РА) может быть заменена иммуноферментным анализом (ИФА). Метод ИФА в зарубежных странах широко применяется для сероэпидемических исследований поствакцинального и постинфекционного противококлюшного иммунитета, однако в России применение метода ИФА для этой цели вызывает ряд вопросов:

• адекватность применения ИФА для серомониторинга противококлюшного иммунитета у лиц, привитых цельноклеточными вакцинами;
• интерпретация массовых результатов без унифицированного референтного значения противококлюшных иммуноглобулинов G (IgG) (вариации у разных ИФА-наборов), в то время как для РА минимальный защитный титр (1:160) однозначно указан в действующих нормативных документах [6].

Цель исследования — оценить состояние противококлюшного популяционного иммунитета в индикаторной и в смежных возрастных группах, сформулировать рекомендации по его оценке.

Материалы и методы

За период 2016–2020 гг. обследованы полностью привитые от коклюша дети (n = 1729) Самарской области; они распределены на возрастные группы:

• < 3 лет, n = 46 (2,7%, ДИ: 2,0–3,5);
• 3–4 года, n = 1427 (82,5%, ДИ: 80,7–84,3);
• 5–7 лет, n = 145 (8,4%, ДИ: 7,1–9,8);
• ≥ 7,1 лет, n = 111 (6,4%, ДИ: 5,3–7,7).

Также обследуемые распределены на 3 группы по типу вакцинации: клеточные вакцины — n = 1657 (95,8%, ДИ: 94,8–96,7); бесклеточные вакцины — n = 44 (2,5%, ДИ: 1,9–3,4); комбинация клеточных и бесклеточных вакцин — n = 28 (1,6%, ДИ: 1,1–2,3).

Биоматериал — сыворотка венозной крови (интервал между датой RV1 и датой обследования ≥ 3 месяца); исключены гемолизированные, мутные и хилезные образцы. Использованы наборы ИФА, пригодные для серомониторинга поствакцинального иммунитета, согласно инструкциям производителей:

«RIDASCREEN^® Bordetella» (R-Biopharm AG, Германия) — количественное определение IgG к B. pertussis 4-параметрическим методом. Содержание IgG > 18 Ед/мл оценивалось как наличие иммунитета к B. pertussis. Набор использовался для массовых исследований.

«SeroPertussis™ IgG» (Savyondiagnostics, Израиль) — количественное определение IgG к B. pertussis по калибровочной кривой. Содержание IgG ≥ 10 СвЕд/мл считалось положительным. Набор использовался только для сличительных исследований.

Исследование одобрено комитетом по биоэтике при Самарском государственном медицинском университете, протокол № 212 от 11.11.2020 г. Для статистического анализа использована программа StatTech v.2.6.2 (ООО «Статтех», Россия). Категориальные данные описаны с указанием абсолютных значений и процентных долей. Сравнение процентных долей при анализе многопольных таблиц сопряженности выполнено с помощью критерия Хи-квадрат Пирсона.

Результаты и обсуждение

В данном исследовании суммарная доля серонегативных привитых детей более 10%. При анализе зависимости гуморальной противококлюшной защиты, определяемой методом ИФА, от типа вакцинации установлены статистически значимые различия (p < 0,001): наибольшая доля обследуемых с отсутствием гуморальной защиты против коклюша отмечалась у привитых клеточными вакцинами, наименьшая — среди привитых бесклеточными вакцинами (табл. 1). Сравнительные исследования эффективности противоколюшных вакцин, проводимые в период применения разных типов вакцин в европейских странах, также отмечали низкую эффективность цельноклеточных вакцин по сравнению с бесклеточными при определении защитных антител методом ИФА [11].

 

Таблица 1. Гуморальная защита от коклюша у детей, привитых разными типами вакцин

Table 1. Humoral protection against pertussis in various type vaccinated children

Интерпретация результатов ИФА Interpretation of ELISA data	Тип вакцинации Vaccine type
	Клеточная Cellular	Бесклеточная Acellular	Смешанная Hybrid
Гуморальная защита отсутствует (IgG < 14 Ед/мл) No humoral protection (IgG < 14 U/ml)	926 (55,9%)	9 (20,5%)	11 (39,3%)
Гуморальная защита недостаточная (IgG ≥ 14 Ед/мл и IgG ≤ 18 Ед/мл) Insufficient humoral protection (IgG ≥ 14 U/ml and IgG ≤ 18 U/ml)	143 (8,6%)	5 (11,4%)	3 (10,7%)
Гуморальная защита достаточная (IgG > 18 Ед/мл) Humoral protection is sufficient (IgG > 18 U/ml)	588 (35,5%)	30 (68,2%)	14 (50,0%)

 

Также был проведен анализ напряженности противококлюшного иммунитета у привитых детей в зависимости от принадлежности к одной из 4 возрастных групп (табл. 2).

 

Таблица 2. Гуморальная защита от коклюша у детей различных возрастных групп

Table 2. Anti-pertussis humoral protection in different pediatric age groups

Интерпретация результатов ИФА Interpretation of ELISA data	Возраст обследуемых, годы Age of the subjects, years
	< 3*	3–4*	5–7**	≥ 7,1**
Гуморальная защита отсутствует (IgG < 14 Ед/мл) No humoral protection (IgG < 14 U/ml)	24 (52,2%)	788 (55,2%)	89 (61,4%)	45 (40,5%)
Гуморальная защита недостаточная (IgG ≥ 14 Ед/мл и IgG ≤ 18 Ед/мл) Insufficient humoral protection (IgG ≥ 14 U/ml and IgG ≤ 18 U/ml)	2 (4,3%)	134 (9,4%)	9 (6,2%)	6 (5,4%)
Гуморальная защита достаточная (IgG > 18 Ед/мл) Sufficient humoral protection (IgG > 18 U/ml)	20 (43,5%)	505 (35,4%)	47 (32,4%)	60 (54,1%)

Примечание. Установлены статистически значимые различия *p = 0,002, **p = 0,011.

Note. Significant differences, *p = 0.002, **p = 0.011.

 

Достоверно установлено: доля серонегативных привитых детей в возрасте < 3 лет 52,2%, она увеличивается до 55,2% в «индикаторной группе», что существенно выше допустимых 10,0%; и далее до 61,4% в группе старших дошкольников. Доля серонегативных детей в группе школьников снижается по сравнению с предшествующей группой до 40,5%, что свидетельствует о естественной иммунизации [4]. Полученная методом ИФА доля серонегативных детей в «индикаторной группе» (55,2%) отличается в бóльшую сторону от литературных данных (30–40%), полученных преимущественно при использовании РА [2, 7]. Это может указывать на некорректность интерпретации результатов серомониторинга противококлюшного иммунитета по референтным критериям иностранных ИФА наборов и на необходимость уточнения референтных уровней противококлюшных IgG для применения в отечественной эпидемиологии.

Низкий уровень гуморальной противококлюшной защиты, определяемый в реакции ИФА у привитых цельноклеточными вакцинами, однако, не является поводом для отказа от данного типа вакцин [1]. Согласно актуальным публикациям оптимальная защита от B. pertussis является многофакторной, требующей гуморальных и клеточных реакций. Бесклеточные противококлюшные вакцины индуцируют Th2-опосредованные иммунные реакции, которые не предотвращают колонизацию слизистых, что способствует распространению коклюшной инфекции в популяции. Цельноклеточные вакцины, напротив, индуцируют Th1- и Th17-опосредованные иммунные реакции, обеспечивающие выведение бактериального агента и долговременную защиту [12]. Другие авторы обосновывают эффективность цельноклеточных противококлюшных вакцин в рамках проспективных эпидемиологических наблюдений: так в группе, получавшей либо цельноклеточную вакцину, либо комбинацию обеих вакцин, заболеваемость коклюшем была ниже среди младенцев и детей дошкольного возраста, чем среди детей школьного возраста [14].

Таким образом, цельноклеточные противоколюшные вакцины на современном этапе вновь обрели статус наиболее эффективных и рекомендованы к широкому применению [10]. Однако серомониторинг их иммуногенности требует новых подходов к лабораторному обеспечению и к интерпретации результатов.

На современном этапе стандартизация оценки противококлюшного популяционного иммунитета представляет актуальную проблему не только в России, но и за рубежом; это обусловлено разнообразием применяемых вакцин против коклюша, вариабельностью их антигенного состава, а также разнообразием комбинаций коклюшных антигенов, единиц измерения и их референтных значений у зарегистрированных наборов ИФА [13]. В России эта ситуация осложняется отсутствием зарегистрированных отечественных наборов ИФА для оценки поствакцинального противококлюшного иммунитета, а выбор наиболее близкого по антигенному составу зарубежного набора не всегда возможен по коммерческим причинам.

В практическом здравоохранении для оценки массовых ИФА результатов серомониторинга противококлюшного поствакцинального иммунитета, а именно доли серонегативных лиц, возможен вариант применения поправочного коэффициента. В качестве него предлагается использовать расчетный показатель «прогностическая ценность отрицательных результатов», который возможно определить в сличительных исследованиях с идентичным ИФА-набором или эталонным набором реагентов с известным референтным значением. Для оценки доли серонегативных лиц очевидным является выбор наборов с наибольшей специфичностью.

В рамках данного исследования для определения прогностической ценности результатов IgG к B. pertussis была исследована случайная выборка сывороток крови от детей 3–4 лет (n = 70) параллельно первым и вторым набором. При использовании первого набора получено 40 положительных и 30 отрицательных результатов; второго — 44 и 26 соответственно. В сличительной внутрилабораторной панели образцы распределились следующим образом: истинноположительных (а) — 38; ложноположительных (b) — 2; ложноотрицательных (c) — 6; истинноотрицательных (d) — 24. Точность результатов определялась по формуле: ((a+d)/(a+b+c+d)) × 100%, и составила 88,6%, или 0,886.

Для набора «RIDASCREEN^® Bordetella» прогностическая ценность положительных результатов составила 95,0% (0,950); отрицательных — 80,0% (0,800). Для набора «SeroPertussis™IgG» прогностическая ценность положительных результатов составила 86,4% (0,864); отрицательных — 92,3% (0,923).

Интерпретация массовых ИФА результатов с учетом прогностической ценности может выглядеть следующим образом: доля серонегативных детей в индикаторной группе 3–4 лет составляет 0,552 (55,2%), но с учетом известной прогностической ценности отрицательных результатов используемого набора («RIDASCREEN^® Bordetella») она будет расчетной и составит 0,552 × 0,800 = 0,442 (44,2%). Этот показатель сопоставим с результатами, полученным при использовании РА (30–40%).

Выводы

Доля серонегативных привитых от коклюша детей в Самарской области существенно выше рекомендованных 10% и максимальна в группе привитых клеточными вакцинами, что может являться неблагоприятным признаком для прогноза по заболеваемости коклюшем в регионе.

Процентная доля серонегативных лиц с завершенной вакцинацией минимальная в группе детей младше 3 лет, в последующих возрастных группах она достоверно увеличивается до школьного возраста, в котором наблюдается резкое снижение доли серонегативных лиц, свидетельствующее о появлении в популяции лиц с постинфекционным иммунитетом [4, 8].

Сличительные исследования позволяют на небольшой выборке определить у доступных наборов прогностическую ценность отрицательных результатов, которую возможно использовать в качестве поправочного коэффициента для интерпретации результатов серомониторинга.

Для достоверной оценки доли серонегативных лиц в популяции следует отдавать предпочтение наборам с более высокой прогностической ценностью отрицательных результатов (специфичностью).

About the authors

Maria V. Vidmanova

Samara State Medical University of the Ministry of Health of Russia; Hygienic and Epidemiological Centre in the Samara Region

Author for correspondence.
Email: maria.vidmanova17@yandex.ru

Assistant Professor, Department of Medical Microbiology and Immunology; Bacteriologist

Россия, Samara; Samara

References

Supplementary files