Механизм инфицирования вирусом Эпштейна-Барр
Доктор медицинских наук, профессор Ракитянская И.А.
Впервые вирус Эпштейна-Барр (EBV) был выделен из культуры опухолевых клеток полученных в результате биопсии пациента с лимфомой Беркитта (BL) в 1964 году. Культура клеток была привезена из экспедиции по Экваториальной Африке (Уганды). Вирус Эпштейна-Барр (EBV) был первым идентифицированным онкогенным вирусом человека с высокой степенью инфицирования населения во всем мире. Всемирная организация здравоохранения признала ВЭБ онкогенным вирусом класса I, поскольку на его долю приходится более 200 000 случаев рака и 1,8% всех смертей от рака ежегодно [Khan G., Hashim M.J. 2014; YoungL.S., Yap L.F.,. 2016;]. Кроме того, ВЭБ-инфекция связана с рядом аутоиммунных заболеваний [Houen G., Trier N.H. 2021; Robinson W.H., Steinman L. 2022;]
Согласно данным Международного комитета по таксономии вирусов, ВЭБ относится к семейству Herpesviridae, подсемейству Gammaherpesvirinae, роду Lymphocryptovirus, виду Human herpesvirus (рисунок 1).
Согласно данным Международного комитета по таксономии вирусов, ВЭБ относится к семейству Herpesviridae, подсемейству Gammaherpesvirinae, роду Lymphocryptovirus, виду Human herpesvirus (рисунок 1).
Рисунок 1
Существует два разных типа EBV - 1 и 2 или Тип А и В. Разные типы EBV встречаются во всем мире, но различаются по своему географическому распределению. Тип 1 преобладает в Европе, Америке, Китае и Южной Азии, в то время как тип 2 в большей степени наблюдается в Африке и Папуа-Новой Гвинее, где он имеет равное распределение с типом 1 (Kwok H. et al. 2015). Эти два генотипа были выделены на основе различий в гене EBNA-2, который четко классифицирует тип 1 и тип 2 ,в то время, как остальные гены EBV отличаются не менее, чем на 5%. Геномы этих двух типов EBV очень похожи. У каждого человека присутствует только один доминирующий штамм вируса.
Персистирующая латентная инфекция на протяжении всей жизни хозяина является определяющей чертой вирусов герпеса. У каждого вируса герпеса есть ткани-мишени, в которых он персистирует, и выработана стратегия попадания в ткань и обратного выхода. Во время латентной персистенции вирус экспрессирует минимальное число генов, что позволяет ему уклоняться от иммунной регуляции и сохраняться с минимальным воздействием на хозяина, где он будет оставаться до конца своей жизни. Острая инфекция и реактивация вируса, позволяют распространяться вирусам и инфицировать новых хозяев, при этом минимально воздействуя на своего хозяина. Обычно в борьбе между вирусом и хозяином побеждает тот или иной — если это хозяин, вирус элиминируется, если вирус побеждает, то хозяин умирает. EBV имеет острую виремическую стадию, которая переходит в инфекцию низкого уровня, когда вирус просто стабильно сохраняется на этом очень низком уровне (что-то вроде 1 инфицированной клетки на 5 мл крови) в течение жизни хозяина (Hadinoto V. et al. 2009; Thorley-Lawson D.A. and Allday M. 2008). Математически это называется стабильной фиксированной точкой, которая является единственным способом достижения стабильного долгосрочного поведения. Динамически возникает ситуация, требующая, чтобы механизмы, регулирующие состояние персистенции инфекции, возвращали его к фиксированной точке всякий раз, когда оно нарушается (рисунок 2).
Персистирующая латентная инфекция на протяжении всей жизни хозяина является определяющей чертой вирусов герпеса. У каждого вируса герпеса есть ткани-мишени, в которых он персистирует, и выработана стратегия попадания в ткань и обратного выхода. Во время латентной персистенции вирус экспрессирует минимальное число генов, что позволяет ему уклоняться от иммунной регуляции и сохраняться с минимальным воздействием на хозяина, где он будет оставаться до конца своей жизни. Острая инфекция и реактивация вируса, позволяют распространяться вирусам и инфицировать новых хозяев, при этом минимально воздействуя на своего хозяина. Обычно в борьбе между вирусом и хозяином побеждает тот или иной — если это хозяин, вирус элиминируется, если вирус побеждает, то хозяин умирает. EBV имеет острую виремическую стадию, которая переходит в инфекцию низкого уровня, когда вирус просто стабильно сохраняется на этом очень низком уровне (что-то вроде 1 инфицированной клетки на 5 мл крови) в течение жизни хозяина (Hadinoto V. et al. 2009; Thorley-Lawson D.A. and Allday M. 2008). Математически это называется стабильной фиксированной точкой, которая является единственным способом достижения стабильного долгосрочного поведения. Динамически возникает ситуация, требующая, чтобы механизмы, регулирующие состояние персистенции инфекции, возвращали его к фиксированной точке всякий раз, когда оно нарушается (рисунок 2).
Рисунок 2. EBV вызывает стабильную, доброкачественную, низкоуровневую, пожизненно персистирующую инфекцию. А). EBV - безопасный вирус. EBV вызывает персистирующую, неопасную инфекцию практически у каждого человека на протяжении всей его жизни. EBV также подвергается острой инфекции, но затем переходит в низкоуровневую персистирующую инфекцию, которая остается стабильной в течение жизни хозяина. B). Стабильная фиксированная точка.
Первичное инфицирование человека варьирует в зависимости от социально-экономических факторов, которые отражаются в перенаселенности и низкой санитарии. В развитых странах с высокими гигиеническими стандартами сероконверсия ВЭБ достигает максимума в два этапа у детей в возрасте от 2 до 4 лет, а также в 14 и 18 лет, и увеличивается с возрастом, достигая более 90% во взрослом возрасте. В странах с плохими гигиеническими стандартами инфицирование EBV обычно происходит в раннем детском возрасте, и почти все дети в этих развивающихся странах становятсясеропозитивны к 6 годам. Иммунокомпрометированные пациенты более восприимчивы к приобретению обоих типов. Здоровые люди также могут иметь смешанную инфекцию как с типом 1, так и с типом 2. Однако, неизвестно обеспечивает ли иммунная система ранее инфицированного человека защиту от новых вариантов (Farrell P.J. 2015).
Инфицирование клеток. Инфицирование клеток EBV - является частью нормального цикла персистенции EBV в организме человека-хозяина, которая происходит в области ротоглотки, куда вирус попадает с капельками слюны инфицированного человека. Через контакт со слюной EBV проникает через эпителий, который выстилает носоглотку (рисунок 3, 4)
Инфицирование клеток. Инфицирование клеток EBV - является частью нормального цикла персистенции EBV в организме человека-хозяина, которая происходит в области ротоглотки, куда вирус попадает с капельками слюны инфицированного человека. Через контакт со слюной EBV проникает через эпителий, который выстилает носоглотку (рисунок 3, 4)
Рисунок 3. Модель, иллюстрирующая заражение ВЭБ у человека. ВЭБ обычно передается через слюну и сначала попадает в ротоглотку и миндалины нового хозяина, где он в первую очередь поражает наивные В-клетки и, возможно, В-клетки памяти, а также эпителиальные клетки. ВЭБ устанавливает латентную инфекцию в большинстве наивных В-клеток, в то время как небольшая их часть может привести к продуктивной литической инфекции. Латентно инфицированные naive В-клетки активируются и проходят фазу быстрого размножения в результате экспрессии латентного гена ВЭБ. Затем эти активированные инфицированные В-клетки попадают в зародышевый центр (GC), переходя в более ограниченную форму латентного распространения вируса. Инфицированные В-клетки дифференцируются в В-клетки памяти в состоянии покоя, где ВЭБ почти полностью прекращает экспрессию своего гена и сохраняет свою персистенцию на протяжении всей жизни, но детали этого процесса все еще плохо изучены. Инфицированные ВЭБ В-клетки в состоянии покоя памяти циркулируют в периферической крови. При определенных стимулах эти В-клетки памяти могут дифференцироваться в плазматические клетки, повторно входить в состояние литической инфекции и продуцировать инфекционные вирионы. У этих вирионов отсутствует gp42, и они более эпителиотропны. После инфицирования эпителиальных клеток вирус реплицируется, лизирует клетки, высвобождая тропные к В-клеткам вирионы с высоким уровнем gp42 в слюне и начиная новый цикл передачи.
Рисунок 4. .Жизненный цикл вируса Эпштейна-Барра (EBV) у здоровых носителей. Инфекция начинается, когда EBV инфицирует эпителиальные клетки и naive В-клетки полости рта. Геном EBV транспортируется в ядро B-клетки, где реплицирует и приводит к пролиферации B-клеток. Позднее, когда клетки рециркулируют между периферическими и оральными отделами, покоящиеся В-клетки реактивируются и вызывают выделение вируса.
Кольцо Waldeyer’s, включающее в себя аденоиды, миндалины и лимфоидная система, окружающая носоглоточный регион, образует непрерывную структуру, называемую лимфоэпителием. Вирус использует нормальные пути биологии В-клеток в лимфоидной ткани кольца Вальдейера (миндалины и аденоиды) для установления инфекции, персистенции и репликации. (рисунок 5).
Рисунок 5. Лимфоэпителий миндалины, где EBV выполняет свои биологические функции. А). Кольцо Waldeyer’s состоит из аденоидов и миндалин, которые образуют кольцо лимфоидной ткани в задней части горла. В). Структура лимфоэпителия, лежащего в основе слюны. Вставка представляет собой расширенный вид маргинальной зоны / эпителия. В-клетки выходят из кровотока и попадают в лимфоидную ткань через HEV и мигрируют в мантийную зону фолликула. Здесь они находятся в течение определенного периода времени, а затем либо покидают фолликул, либо, если они видят антиген, проникают в фолликул далее в зародышевый центр, в результате образуются клетки памяти, которые затем попадают в периферический кровоток. Это система В-клеток, которую использует EBV.
Под эпителием находится лимфоидная ткань с формированием крипт, в которых может быть только одна эпителиальная клетка. Через поверхность крипт EBV в составеслюны проникает в крипты и пересекает тонкий слой эпителиальных клеток, инфицируя naive В-клетки, которые находятся ниже. Вирус может проникать через эпителиальный барьер пассивно посредством трансцитоза. Вирус поражает эпителиальные клетки, реплицирует, а затем высвобождается для заражения naive В-клеток в нижележащих областях, посредством активации латентных белков, кодируемых программой роста ("латентность тип III"), в результате клетка становится пролиферирующим лимфобластом (лимфобластный взрыв). Активированные антигеном naive бласты мигрируют в фолликул, инициируя реакцию зародышевого центра (GC-реакцию), далее B-клетки покидают GC центр, попадая в отделение памяти, становятся покоящимися, долгоживущими В-клетками памяти.
Антигенспецифичные В-клетки памяти в лимфоидной ткани получают сигналы о конечной дифференцировке в плазматические клетки и выработке антител. Латентно инфицированная EBV В-клетки памяти, находящаяся в состоянии покоя, возвращаются в кольцо Вальдейера и получают сигналы, которые инициируют терминальную дифференцировку, что индуцирует высвобождение вируса из клетки. Высвобожденный вирус может инициировать новый виток naiveВ-клеточной инфекции или инфицировать эпителий. Это приводит к образованию преходящих бляшек литической эпителиальной инфекции, что значительно увеличивает количество инфекционного вируса, который в конечном итоге попадает в слюну для распространения инфекции среди новых хозяев.
При инфицировании В-клеток происходит связывание гликопротеина gp350 с рецептором комплемента типа 2 (CD21) на мембране В-клеток, и через комплекс gp42, gH и gL происходит слияние клеточной мембраны и вирусной оболочки, посредством комплекса гистосовместимости HLA II на В-клетке. Naive В-клетки непрерывно циркулируют по всему организму и проникают из периферического кровообращения во вторичную лимфоидную ткань - миндалины через специализированные структуры, называемые эндотелиальными пузырьками (HEV), которые находятся в лимфоэпителии. NaiveВ-клетки мигрируют через эпителий в зону мантии фолликулов, которая находится непосредственно под эпителием и остаются там в течение нескольких дней, а затем возвращаются в кровоток. (рисунок 6).
Антигенспецифичные В-клетки памяти в лимфоидной ткани получают сигналы о конечной дифференцировке в плазматические клетки и выработке антител. Латентно инфицированная EBV В-клетки памяти, находящаяся в состоянии покоя, возвращаются в кольцо Вальдейера и получают сигналы, которые инициируют терминальную дифференцировку, что индуцирует высвобождение вируса из клетки. Высвобожденный вирус может инициировать новый виток naiveВ-клеточной инфекции или инфицировать эпителий. Это приводит к образованию преходящих бляшек литической эпителиальной инфекции, что значительно увеличивает количество инфекционного вируса, который в конечном итоге попадает в слюну для распространения инфекции среди новых хозяев.
При инфицировании В-клеток происходит связывание гликопротеина gp350 с рецептором комплемента типа 2 (CD21) на мембране В-клеток, и через комплекс gp42, gH и gL происходит слияние клеточной мембраны и вирусной оболочки, посредством комплекса гистосовместимости HLA II на В-клетке. Naive В-клетки непрерывно циркулируют по всему организму и проникают из периферического кровообращения во вторичную лимфоидную ткань - миндалины через специализированные структуры, называемые эндотелиальными пузырьками (HEV), которые находятся в лимфоэпителии. NaiveВ-клетки мигрируют через эпителий в зону мантии фолликулов, которая находится непосредственно под эпителием и остаются там в течение нескольких дней, а затем возвращаются в кровоток. (рисунок 6).
Рисунок 6. Первые этапы заражения EBV. Naive В-клетки выходят из HEV и мигрируют в мантийную зону фолликула. По пути они сталкиваются с ВЭБ, который либо преодолел эпителиальный барьер, либо происходит из литически инфицированных плазматических клеток. Недавно инфицированный лимфобласт активирует рецептор хемокина EBI2 и следует за градиентом хемокина в фолликул.
В-клетка памяти является местом долговременной персистенции вируса, где он может сохраняться всю жизнь хозяина, так ка на всю жизнь сохраняется иммунологическая память. Вирус перестает быть патогенным для хозяина, потому что отключены гены, которые управляют клеточной пролиферацией и способствуют развитию опухолевых заболеваний. Аналогичным образом, вирус не подлежит иммунологическому контролю, так как вирусные белки, играющие роль мишени для иммунной системы не экспрессируются. Программа транскрипции, используемая в этих клетках, называется латентной программой и отражает ее роль в месте скрытой персистенции вируса.
Вирус выбирает биологически нормальные В-клетки для введения инфицированных клеток в состояние покоя в периферическом русле, где они не подлежат иммунологическому контролю. После возвращения в кольцо Вальдейера В-клетки вступают в литическую стадию и способствуют продукции вирусных частиц, которые инфицируют новые В-клетки или нового хозяина при контакте со слюной. В-клетки в стадии активированных бластов и в литической стадии удаляются посредством цитотоксических лимфоцитов, а свободные вирусы очищаются нейтрализующими антителами.
Naive В-клетки непрерывно рециркулируют по всему телу, экстравазируя из периферического кровообращения во вторичную лимфоидную тканьчерез специализированные структуры, которые называются верхними эндотелиальными везикулами, находящиеся в лимфоэпителии. Naive В-клетки мигрируют в мантийную зону фолликулов ниже эпителия и остаются там в течение нескольких дней, а далее возвращаются в кровообращение. Инфицирование новых naive В-клеток происходят в интраэпителиальном слое при попадании в фолликул, где они уже являются бластами и не могут мигрировать в мантийную зону. Таким образом, B-клетки памяти - место долговременной вирусной персистенции, где EBV сохраняется длительное время, не являясь патогенным для человека, так как не экспрессирует гены, способствующие пролиферации клеток, а иммунологическая память сохраняется всю жизнь. В-клетки памяти при случайном воздействии Т-клеток активируются и делятся, генерируя новые клетки памяти и плазматические клетки, что поддерживает стабильный уровень В-клеток памяти и антителосекретирующихплазматических клеток антиген-независимым путем.
EBV-инфицированные клетки, которые возвращаются в кольцо Вальдейера, подвергаются дифференцировке в плазматические клетки и инициируют репликацию вируса. Вирус поражает эпителий кольца Вальдейера и в течение 7 дней образует бляшку, содержащую от 1 до 105 инфицированных эпителиальных клеток. Одномоментно формируется от 1 до 3 бляшек. Размер этих бляшек зависит от исходного числа инфицированных эпителиальных клеток и способности инфекции распространяться. Этот процесс происходит в миндалинах, а плазматические клетки мигрируют в лимфоэпителий и выделяют вирус. Однако вопрос о том, будет ли этот вирус выделен сразу в слюну или первоначально увеличивается через литическую фазу в эпителиальных клетках – спорный (Smatti M.K.,et al 2018). Латентно EBV-инфицированная покоящаяся В-клетка памяти, возвращается в кольцо Вальдейера и получает сигналы, которые инициируют терминальную дифференцировку, что вызывает активацию вирусного литического цикла и выброс вируса из клетки. Высвободившийся вирус инициирует новый виток инфицирования naïve В-клеток и эпителия. Это приводит к значительному увеличению количества вируса, который выделяется в слюну для последующего инфицирования нового хозяина (Borza C.M., Hutt-Fletcher L.M.2002;).
Каждые 107 В-клеток памяти содержат от 5 до 3000 инфицированных В-клеток, как в периферической крови (в среднем 110х107) так и в кольце Вальдейера (среднее 175/107), то есть вирус равномерно распределяется по всему кольцу. Таким образом, уровень инфицированных клеток аналогичен между периферической кровью и кольцом Вальдейера, но в 20 раз ниже, чем в другой лимфоидной ткани (селезенка и брыжеечный лимфатический узел) (Laichalk L.L.et al., 2002).
Это предполагает преимущественное возвращение в лимфоэпителий кольца Вальдейера. Таким образом, общая нагрузка на организм рассчитывается как 104х107 (в среднем 0,5 × 10 6) инфицированных В-клеток памяти на человека, что представляет собой небольшой, стабильный и, что наиболее важно, “безопасный” пул инфицированных клеток, гарантирующий долгосрочную персистенцию. Только около 1% этих клеток находятся в периферической крови. 90% инфицированных EBV В-клеток памяти в периферическом русле человека находятся в состоянии покоя, но 2-3 % клеток в любой момент времени подвергаются клеточному делению, что соответствует нормальным В-клеткам памяти (2,7%). Период полураспада как инфицированных EBV, так и неинфицированных EBV В-клеток памяти практически идентичен -7,5 ± 3,7 дня и 11 ± 4 дня соответственно. Таким образом, пул латентно инфицированных В-клеток памяти для хозяина абсолютно неотличим от нормальных В-клеток памяти.
Каждые 2 мин вирус постоянно просачивается в полость рта, которая играет роль резервуара, где смешивается со слюной перед актом глотания. Выброс EBV в слюну происходит непрерывно и быстро. Уровень латентно инфицированных клеток памяти стабилен в течение длительных периодов времени, а выделение вируса резко колеблется. То есть, уровень выделения относительно стабилен в течение коротких периодов (часы–дни), но изменяется на 3,5–5,5 порядка величины в течение более длительных периодов. Это изменение означает, что определение высокого и низкого уровня выделения зависит не столько от различий между индивидуумами, сколько внутри индивидуумов с течением времени. Выделение EBV со слюной является быстрым и непрерывным. Таким образом, полость рта - это канал, по которому непрерывным потоком проходит вирус со слюной (Hadinoto V,. 2009;). (рис. 7).
Вирус выбирает биологически нормальные В-клетки для введения инфицированных клеток в состояние покоя в периферическом русле, где они не подлежат иммунологическому контролю. После возвращения в кольцо Вальдейера В-клетки вступают в литическую стадию и способствуют продукции вирусных частиц, которые инфицируют новые В-клетки или нового хозяина при контакте со слюной. В-клетки в стадии активированных бластов и в литической стадии удаляются посредством цитотоксических лимфоцитов, а свободные вирусы очищаются нейтрализующими антителами.
Naive В-клетки непрерывно рециркулируют по всему телу, экстравазируя из периферического кровообращения во вторичную лимфоидную тканьчерез специализированные структуры, которые называются верхними эндотелиальными везикулами, находящиеся в лимфоэпителии. Naive В-клетки мигрируют в мантийную зону фолликулов ниже эпителия и остаются там в течение нескольких дней, а далее возвращаются в кровообращение. Инфицирование новых naive В-клеток происходят в интраэпителиальном слое при попадании в фолликул, где они уже являются бластами и не могут мигрировать в мантийную зону. Таким образом, B-клетки памяти - место долговременной вирусной персистенции, где EBV сохраняется длительное время, не являясь патогенным для человека, так как не экспрессирует гены, способствующие пролиферации клеток, а иммунологическая память сохраняется всю жизнь. В-клетки памяти при случайном воздействии Т-клеток активируются и делятся, генерируя новые клетки памяти и плазматические клетки, что поддерживает стабильный уровень В-клеток памяти и антителосекретирующихплазматических клеток антиген-независимым путем.
EBV-инфицированные клетки, которые возвращаются в кольцо Вальдейера, подвергаются дифференцировке в плазматические клетки и инициируют репликацию вируса. Вирус поражает эпителий кольца Вальдейера и в течение 7 дней образует бляшку, содержащую от 1 до 105 инфицированных эпителиальных клеток. Одномоментно формируется от 1 до 3 бляшек. Размер этих бляшек зависит от исходного числа инфицированных эпителиальных клеток и способности инфекции распространяться. Этот процесс происходит в миндалинах, а плазматические клетки мигрируют в лимфоэпителий и выделяют вирус. Однако вопрос о том, будет ли этот вирус выделен сразу в слюну или первоначально увеличивается через литическую фазу в эпителиальных клетках – спорный (Smatti M.K.,et al 2018). Латентно EBV-инфицированная покоящаяся В-клетка памяти, возвращается в кольцо Вальдейера и получает сигналы, которые инициируют терминальную дифференцировку, что вызывает активацию вирусного литического цикла и выброс вируса из клетки. Высвободившийся вирус инициирует новый виток инфицирования naïve В-клеток и эпителия. Это приводит к значительному увеличению количества вируса, который выделяется в слюну для последующего инфицирования нового хозяина (Borza C.M., Hutt-Fletcher L.M.2002;).
Каждые 107 В-клеток памяти содержат от 5 до 3000 инфицированных В-клеток, как в периферической крови (в среднем 110х107) так и в кольце Вальдейера (среднее 175/107), то есть вирус равномерно распределяется по всему кольцу. Таким образом, уровень инфицированных клеток аналогичен между периферической кровью и кольцом Вальдейера, но в 20 раз ниже, чем в другой лимфоидной ткани (селезенка и брыжеечный лимфатический узел) (Laichalk L.L.et al., 2002).
Это предполагает преимущественное возвращение в лимфоэпителий кольца Вальдейера. Таким образом, общая нагрузка на организм рассчитывается как 104х107 (в среднем 0,5 × 10 6) инфицированных В-клеток памяти на человека, что представляет собой небольшой, стабильный и, что наиболее важно, “безопасный” пул инфицированных клеток, гарантирующий долгосрочную персистенцию. Только около 1% этих клеток находятся в периферической крови. 90% инфицированных EBV В-клеток памяти в периферическом русле человека находятся в состоянии покоя, но 2-3 % клеток в любой момент времени подвергаются клеточному делению, что соответствует нормальным В-клеткам памяти (2,7%). Период полураспада как инфицированных EBV, так и неинфицированных EBV В-клеток памяти практически идентичен -7,5 ± 3,7 дня и 11 ± 4 дня соответственно. Таким образом, пул латентно инфицированных В-клеток памяти для хозяина абсолютно неотличим от нормальных В-клеток памяти.
Каждые 2 мин вирус постоянно просачивается в полость рта, которая играет роль резервуара, где смешивается со слюной перед актом глотания. Выброс EBV в слюну происходит непрерывно и быстро. Уровень латентно инфицированных клеток памяти стабилен в течение длительных периодов времени, а выделение вируса резко колеблется. То есть, уровень выделения относительно стабилен в течение коротких периодов (часы–дни), но изменяется на 3,5–5,5 порядка величины в течение более длительных периодов. Это изменение означает, что определение высокого и низкого уровня выделения зависит не столько от различий между индивидуумами, сколько внутри индивидуумов с течением времени. Выделение EBV со слюной является быстрым и непрерывным. Таким образом, полость рта - это канал, по которому непрерывным потоком проходит вирус со слюной (Hadinoto V,. 2009;). (рис. 7).
Рисунок 7. Модель реактивации и выделения ВЭБ, при которой единственная латентно инфицированная В-клетка памяти в миндалине иногда дифференцируется в плазматическую клетку и высвобождает вирус, который поражает эпителиальные клетки. Инфекция экспоненциально распространяется по эпителию, что приводит к выделению вируса. Бляшка в конечном итоге элиминируется иммунным ответом. В это время в другом месте кольца Вальдейера образуется другая бляшка.
Инфицирование эпителиальных клеток (ЭК) происходит путем связывания вирусного протеина BMRF2 с β1-интегринами на мембране ЭК, слияние мембран облегчается комплексом gH и gL. Слияние EBV с B-клетками или ЭК происходит с помощью общего механизма слияния, состоящего из слитого «регулятора», комплекса gHgL и слитого белка «executor» gB (рисунок 7). Инфицирование ЭК EBV распространяется с экспоненциальной скоростью и прекращается случайным образом, в результате чего образуются инфицированные бляшки из эпителиальных клеток размером от 1 до 105 клеток. В любой момент времени во всем кольце Вальдейера может быть очень небольшое количество (≤3) таких инфицированных эпителиальных бляшек, которые будут временными и обычно небольшими, что объясняет, почему они ранее оставались незамеченными. На ЭК для EBV экспрессируется рецептор α5β1 интегрин, это обуславливает инфицирование только на базолатеральной поверхности ЭК, то есть только в одном направлении, так как с апикальной (т.е. слизистой оболочки) стороныэпителиальные клетки устойчивы к инфицированию. EBV-инфицированные В-лимфоциты и эпителиальные клетки имеют субпопуляции неинфицированных и инфицированных клеток. Часть клеток, выделяя вирус, инфицируют новые клетки. Остальные клетки гибнут в результате апоптоза и некроза.
Начальное инфицирование клеток EBV кратковременно проходит через пре-латентный абортивный литический цикл, когда происходит экспрессиялатентных и некоторых литических генов. Далее литические гены подавляются хроматинизацией, и EBV переходит в латентную фазу, в которой только небольшая часть вируса подвергается реактивации.
Инфицирование клеток EBV может иметь два возможных пути развития (рисунок 8) 1. Латентная инфекция характеризуется генерацией геномной ДНК в ядре клетки хозяина в виде эписомы, хроматизируется гистонами и экспрессирует лишь несколько скрытых генов. В этом случае эписома остается в латентной форме в В-клетках, а вирусный геном реплицирует один раз, синхронно с геномом хозяина в S-фазе, а затем передается дочерним клеткам во время митоза. При первичном инфицировании клеток EBV ненадолго переживает начальный всплеск литической репликации, которая является продуктивной, но прерывается и переходит в латентную инфекцию, аэкспрессия литических геновподавляется хроматинизацией (Mansouri А. et al. 2014). Небольшая часть инфицированных вирусом клеток реактивируется во время латентного состояния.
Все три программы латентности связаны с латентной инфекцией и длительной персистенцией EBV в организме (Kalla M., et al2010).
Начальное инфицирование клеток EBV кратковременно проходит через пре-латентный абортивный литический цикл, когда происходит экспрессиялатентных и некоторых литических генов. Далее литические гены подавляются хроматинизацией, и EBV переходит в латентную фазу, в которой только небольшая часть вируса подвергается реактивации.
Инфицирование клеток EBV может иметь два возможных пути развития (рисунок 8) 1. Латентная инфекция характеризуется генерацией геномной ДНК в ядре клетки хозяина в виде эписомы, хроматизируется гистонами и экспрессирует лишь несколько скрытых генов. В этом случае эписома остается в латентной форме в В-клетках, а вирусный геном реплицирует один раз, синхронно с геномом хозяина в S-фазе, а затем передается дочерним клеткам во время митоза. При первичном инфицировании клеток EBV ненадолго переживает начальный всплеск литической репликации, которая является продуктивной, но прерывается и переходит в латентную инфекцию, аэкспрессия литических геновподавляется хроматинизацией (Mansouri А. et al. 2014). Небольшая часть инфицированных вирусом клеток реактивируется во время латентного состояния.
Все три программы латентности связаны с латентной инфекцией и длительной персистенцией EBV в организме (Kalla M., et al2010).
Рисунок 8. Двухфазный жизненный цикл ВЭБ. Инфекция EBV имеет два возможных варианта состояния, латентное и литическое. Зеленые кружки обозначают вирусные белки, участвует в латентном периоде вируса, а синие, красные и желтые кружки обозначают вирусные белки, участвующие в литической репликации.
2. Литическая инфекция возникает, когда происходит образование вирионов и клетка лизируется, что характерно для В-клеток памяти, эпителиальных и частично плазматических клеток. Литический цикл характеризуется последовательной экспрессией непосредственно ранних генов (IE), далее следуют ранние гены (E) и поздние гены (L), каскад, регулируемый специфическими вирусными трансактиваторами. При литическом типе инфекции экспрессируются все литические гены EBV (> 80 генов), происходит мощная репликация генома вирусной ДНК и, наконец, образуются частицы потомства вируса. Иммуносупрессия хозяина может инициировать реактивацию вируса в латентно инфицированных В-клетках, что приводит к продуктивной инфекции.
В-клетки памяти делятся только один раз в течение нескольких месяцев, то есть делится лишь небольшая часть инфицированных клеток. EBV в месте персистенции не экспрессирует белки (латентная программа). Вирусу это не нужно, потому что клетки находятся в состоянии покоя. EBNA1 используется только при делении клеток. В конечном счете, EBV подобен другим вирусам герпеса, так как при попадании в место латентной персистенции он отключает все вирусные гены, кодирующие белок. Уникальной особенностью EBV является то, что он использует серию программ дискретной латентной транскрипции для преобразования вновь инфицированной клетки в покоящуюся клетку памяти перед выключением транскрипции генов, кодирующих белок. Таким образом, вирус нашел идеальную нишу для долговременной персистенции: латентность в долгоживущих клетках памяти. Эти клетки невидимы для иммунного ответа, поскольку отсутствуют цитотоксические Т-лимфоциты-мишени, и не являются патогенными для хозяина, поскольку гены, стимулирующие рост, больше не экспрессируются (рисунок 9).
В-клетки памяти делятся только один раз в течение нескольких месяцев, то есть делится лишь небольшая часть инфицированных клеток. EBV в месте персистенции не экспрессирует белки (латентная программа). Вирусу это не нужно, потому что клетки находятся в состоянии покоя. EBNA1 используется только при делении клеток. В конечном счете, EBV подобен другим вирусам герпеса, так как при попадании в место латентной персистенции он отключает все вирусные гены, кодирующие белок. Уникальной особенностью EBV является то, что он использует серию программ дискретной латентной транскрипции для преобразования вновь инфицированной клетки в покоящуюся клетку памяти перед выключением транскрипции генов, кодирующих белок. Таким образом, вирус нашел идеальную нишу для долговременной персистенции: латентность в долгоживущих клетках памяти. Эти клетки невидимы для иммунного ответа, поскольку отсутствуют цитотоксические Т-лимфоциты-мишени, и не являются патогенными для хозяина, поскольку гены, стимулирующие рост, больше не экспрессируются (рисунок 9).
Рис. 9. Схематическое представление персистенции EBV в периферической крови. Считается, что клетки, латентно инфицированные EBV, вырабатываются в кольце Вальдейера и попадают в периферическое кровообращение (в виде В-клеток памяти в состоянии покоя).
Переход от латентного к литическому состоянию называется реактивацией (Murata T. . 2014;) (рисунок 10).
Рисунок 10 . Иллюстрация цикла литической репликации. Обработка латентных клеток TPA, ингибитором гистондеацетилазы, ионофором кальция, анти-Ig, TGF-β и/или гипоксией приводит к экспрессии двух генов IE, BZLF1 и BRLF1, которые затем индуцируют экспрессию продуктов таких генов, как BMRF1 и BALF5. Эти гены обеспечивают репликацию вирусной ДНК.
Вирусная реактивация иногда может происходить в латентно инфицированных В-клетках памяти, что приводит к новому вирусному циклу. У здоровых иммунокомпетентных лиц реактивация EBV может происходить без специфических клинических симптомов за счет контроля инфекции цитотоксическими Т-лимфоцитами.
Реактивацию вируса можно подразделить на три дискретные фазы:
Персистенция EBV- инфекции – это самовоспроизводящийся цикл инфекции, дифференцировки, реактивации и реинфекции, которая использует практически все аспекты биологии зрелых В-клеток. С точки зрения биологии очевидно, что персистенция EBV возможна за счет скрытой инфекции покоящихся В-клеток памяти, которые невидимы для иммунной системы.
Инфекция может быть стабильной на очень низком уровне. Это важно как для хозяина, так и для вируса, потому что это налагает минимальное бремя на хозяина, в котором EBV хочет сохраняться всю жизнь. В среднем у человека на 5 мл крови приходится ~ 1 инфицированная клетка. Такой низкий уровень заражения делает вирус уязвимым для вымирания из-за случайных изменений, однако значение меняется только в ± 25 % раз в течение многих лет (Hadinoto V. 2009). Это происходит потому, что уничтоженная популяция клеток может быть быстро повторно замещена новой инфицированной популяцией клеток, возвращая систему к тому же равновесию, что и раньше.
Абсолютные уровни инфекции определяются уровнем иммунного ответа против вирусных белков. Сюда входят цитотоксические реакции на инфицированные клетки, экспрессирующие латентные и литические белки и нейтрализующие антитела против инфекционного вируса. Положение о том, что иммунная система снижает только общую вирусную нагрузку, а не форму персистенции, подтверждается исследованиями лиц с подавленным иммунитетом, у которых при наличии минимально эффективного иммунного ответа, уровни инфицированных вирусом В-клеток памяти увеличиваются в среднем в 50 раз. Однако регуляция персистенции вируса не нарушена, и вирус в крови остается ограниченным покоящимися В-клетками памяти в состоянии покоя. Это означает, что иммунный ответ сам по себе не играет никакой роли в регулировании механизмов персистенции вируса, но он регулирует только абсолютные уровни инфекции.
Таким образом, персистирующую инфекцию EBV можно рассматривать как самоподдерживающийся цикл инфицирования, дифференцировки, персистирующей инфекции, реактивации и повторного заражения, который использует практически все аспекты биологии зрелых В-клеток. Распространение вируса уравновешивается иммунным ответом. Именно этот цикл заражения вместе с неактивным заражением В-клеток периферической крови позволяет вирусу поддерживаться на чрезвычайно низких и стабильных уровнях, характерных для персистирующей инфекции. При этом EBV не нарушает нормальную обработку латентно инфицированных клеток памяти, и поскольку присутствие вируса может вызывать отклонения от нормальной биологии В-клеток, они не выявляются к моменту попадания клеток в отделение памяти.
Реактивацию вируса можно подразделить на три дискретные фазы:
- немедленная ранняя, когда в период образования белков рано экспрессируются транскрипционные факторы, участвующие в репликации вирусной ДНК;
- поздняя, когда вирусная ДНК и структурные белки собираются в вирионы;
- конечная фаза приводит к высвобождению вируса, инфицированию новых naive В-клеток, тем самым завершая цикл.
Персистенция EBV- инфекции – это самовоспроизводящийся цикл инфекции, дифференцировки, реактивации и реинфекции, которая использует практически все аспекты биологии зрелых В-клеток. С точки зрения биологии очевидно, что персистенция EBV возможна за счет скрытой инфекции покоящихся В-клеток памяти, которые невидимы для иммунной системы.
Инфекция может быть стабильной на очень низком уровне. Это важно как для хозяина, так и для вируса, потому что это налагает минимальное бремя на хозяина, в котором EBV хочет сохраняться всю жизнь. В среднем у человека на 5 мл крови приходится ~ 1 инфицированная клетка. Такой низкий уровень заражения делает вирус уязвимым для вымирания из-за случайных изменений, однако значение меняется только в ± 25 % раз в течение многих лет (Hadinoto V. 2009). Это происходит потому, что уничтоженная популяция клеток может быть быстро повторно замещена новой инфицированной популяцией клеток, возвращая систему к тому же равновесию, что и раньше.
Абсолютные уровни инфекции определяются уровнем иммунного ответа против вирусных белков. Сюда входят цитотоксические реакции на инфицированные клетки, экспрессирующие латентные и литические белки и нейтрализующие антитела против инфекционного вируса. Положение о том, что иммунная система снижает только общую вирусную нагрузку, а не форму персистенции, подтверждается исследованиями лиц с подавленным иммунитетом, у которых при наличии минимально эффективного иммунного ответа, уровни инфицированных вирусом В-клеток памяти увеличиваются в среднем в 50 раз. Однако регуляция персистенции вируса не нарушена, и вирус в крови остается ограниченным покоящимися В-клетками памяти в состоянии покоя. Это означает, что иммунный ответ сам по себе не играет никакой роли в регулировании механизмов персистенции вируса, но он регулирует только абсолютные уровни инфекции.
Таким образом, персистирующую инфекцию EBV можно рассматривать как самоподдерживающийся цикл инфицирования, дифференцировки, персистирующей инфекции, реактивации и повторного заражения, который использует практически все аспекты биологии зрелых В-клеток. Распространение вируса уравновешивается иммунным ответом. Именно этот цикл заражения вместе с неактивным заражением В-клеток периферической крови позволяет вирусу поддерживаться на чрезвычайно низких и стабильных уровнях, характерных для персистирующей инфекции. При этом EBV не нарушает нормальную обработку латентно инфицированных клеток памяти, и поскольку присутствие вируса может вызывать отклонения от нормальной биологии В-клеток, они не выявляются к моменту попадания клеток в отделение памяти.
