Специалистам / Практика / Практика (статья)

Бешенство в практике врача. Часть 1

БешенствоБешенство практически во всех случаях является фатальным заболеванием, которое может манифестировать как классическая буйная или как паралитическая форма. Выздоровление описано всего у нескольких больных, большинство из которых были инфицированы вариантом вируса бешенства летучих мышей, и сопровождалось быстрым иммунным ответом инфицированного организма и самопроизвольной (иммунной) элиминацией вируса. В целом удовлетворительное функциональное восстановление выживших может быть обусловлено эволюцией вирусных механизмов в сторону минимизации повреждения ЦНС, но при этом позволяющих вирусу распространяться. Худшая выживаемость больных с буйной формой по сравнению с показателем у пациентов с паралитической тесно соотносится с большим количеством вируса и более слабым иммунным ответом в ЦНС при буйной форме. Вирус бешенства появляется в ЦНС задолго до возникновения симптомов — у больных с буйной формой еще за несколько дней до развития церебральной симптоматики по данным МРТ головного мозга можно выявить субклиническую дисфункцию клеток переднего рога и признаки поражения. Мы только сейчас начинаем понимать, посредством каких механизмов реализуется разрушительное действие вируса бешенства, каким образом он селективно поражает функцию периферических нервов у пациентов с паралитической формой и нарушает поведение у больных с буйной формой бешенства. Однако для разработки эффективного лечения необходимо детальное понимание нейропатогенетических механизмов.

Бешенство, заболевание которым вызывает вирус бешенства (rabies virus — RABV) 1-го генотипа, является одной из наиболее распространенных фатальных инфекций во всем мире. В Европе, Азии и Африке это заболевание в основном ассоциируется с укусами собак, в Америке — с укусами летучих мышей. У 2/3 инфицированных собачьими вариантами RABV манифестируют классической буйной формой бешенства, которая характеризуется флуктуацией уровня сознания, изменением психического статуса, фобическими или инспираторными спазмами и симптомами раздражения вегетативной нервной системы. У 1/3 больных развивается паралитическая форма бешенства, которая напоминает синдром Гийена — Барре, однако нарастание комы, отек мышц и недержание мочи позволяют с уверенностью различать эти заболевания (таблица). Бешенство, ассоциированное с вариантами RABV летучих мышей, имеет такие атипичные черты, как фокальные симптомы поражения ствола мозга, миоклонус, гемихорея, симптомы и признаки синдрома Горнера.

При других инфекционных энцефалитах в мозге выявляют выраженные патологические изменения, а при бешенстве мозг при вскрытии кажется здоровым, обнаруживают лишь минимальную утрату нейронов и признаки воспалительных реакций, выраженные в разной степени. Этот факт можно объяснить уникальной многоуровневой стратегией, которую RABV выработал в процессе эволюции во избежание своей элиминации (из ЦНС); он использует механизмы репликации, замедляющие выраженные нарушения метаболизма клетки хозяина, способные предотвращать апоптоз и уклоняться от реакции врожденной и адаптивной иммунной систем, которые в противном случае вызывали бы изменения проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и препятствовали прогрессированию инфекции. На МРТ головного мозга у больных бешенством выявляют только незначительные изменения. Повреждения, диагностируемые с помощью усиления гадолинием, отсутствуют. По данным визуализации с контрастированием воспаление от малой до выраженной степени обнаруживают преимущественно у лиц, заболевших бешенством вскоре после трансплантации, и у больных, инфицированных вариантами собачьего RABV, находящихся в коме.

Попытки лечения симптомных больных, инфицированных вариантами собачьего RABV, терапевтическими средствами и препаратами интенсивной терапии, обычно безуспешны. У несколько выживших после инфицирования вариантом RABV летучих мышей, продемонстрировавших хорошее функциональное восстановление, обнаруживали признаки раннего иммунного ответа, проявлявшегося наличием в крови и цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) нейтрализующих или не-нейтрализующих антител к RABV при отсутствии РНК либо частиц вируса в образцах биологических жидкостей или волосяных фолликулах. Следовательно, благоприятный исход может зависеть от быстроты иммунного ответа организма-хозяина и освобождения от вируса как центральной, так и периферической нервной системы.

В этом обзоре суммированы данные, полученные по результатам обследования больных, инфицированных вариантами собачьего RABV, и при изучении животных моделей, ассоциированных с инфекцией RABV 1-го генотипа. Мы экстраполируем эти данные для объяснения различных клинических фаз при буйной и паралитической формах бешенства, причиной которого являются варианты собачьего RABV. Мы используем собачью модель бешенства, приобретенного естественным путем, для объяснения клинического разнообразия (заболевания). Эта модель демонстрирует те же клинические паттерны, что наблюдаются у человека, в том числе инкубационный период от нескольких недель до месяцев, а также позволяет проводить in vivo исследования нарушений в ЦНС и определять состояние ГЭБ при помощи МРТ. Результаты этих исследований позволяют предположить, что роль иммунной системы в ускорении летального исхода, особенно при буйной форме бешенства, маловероятна.

КЛИНИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ

Клинические стадии бешенства включают в себя: инкубационный период, продромальный период, период острых неврологических проявлений, кому и смерть. Средняя продолжительность жизни (от момента возникновения клинических проявлений до смерти при отсутствии или ограниченной интенсивной терапии) у 80 больных с буйной формой бешенства и у 35 — с паралитической, инфицированных собачьим вариантом RABV, в Таиланде за период 1988-2004 гг. составила 5,7 и 11 дней соответственно (компиляция данных из ранее опубликованных сообщений, см. таблицу). Эти данные существенно не отличаются от сведений о продолжительности жизни, о которой сообщалось в Индии за период 1980-2007 гг.. Продолжительность жизни может быть увеличена до 1 мес или более, если больному проводят интенсивную терапию.

Слабость в укушенных конечностях может быть явной уже при появлении первых симптомов, несмотря на форму заболевания, которое оно принимает в дальнейшем. Хотя все основные симптомы буйной формы бешенства (например, флуктуация уровня сознания, гидрофобия или аэрофобия, инспираторный спазм, признаки дисфункции вегетативной нервной системы) наблюдаются у большинства лиц с этой формой болезни, они могут не быть выраженными в одно и то же время и, кроме того, исчезать при наступлении комы. У больных с буйной формой бешенства, находящихся в коме (или в состоянии, близком к коме), развивается выраженная слабость конечностей, что часто ошибочно интерпретируют как паралитическую форму бешенства. Восходящая слабость, обусловленная вовлечением нижнего мотонейрона, проявляющаяся исключительно двигательными расстройствами, напротив, является начальным признаком паралитической формы бешенства, при которой сознание сохранено вплоть до предтерминальной стадии (см. таблицу).

В последнее время все больше признается существование атипичных проявлений и симптомов, ассоциированных с инфицированием как собачьими вариантами RABV, так и вариантами вируса летучих мышей. Есть сообщения о заболевании, проявляющемся поперечным миелитом, невритом зрительного нерва или симптомами тетании с тризмом.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

Наиболее частым путем передачи инфекции является попадание в рану при укусе слюны инфицированного животного содержащей RABV. Другие пути передачи включают: вдыхание распыленного RABV, передачу вируса во время трансплантации органов и тканей, контакт с инфицированными трупами, загрязнение открытой раны, царапины, скарификации слизистой оболочки инфицированной слюной или нервной тканью. Эффективность передачи вируса при укусе зависит от типа вируса и его тканевого тропизма. Вероятность развития инфекции при инфицировании собачьими вариантами RABV максимальная при глубоких укусах, которые попадают в мышцы, так как этот вирус может проникать только через двигательные концевые пластинки нервно-мышечного соединения, а проникновение через сенсорные или симпатические нервные окончания в мышцах не происходит. Проникновение вируса через двигательные пути обусловлено наличием никотинового рецептора ацетилхолина в постсинаптической части нервно-мышечного соединения (но не в сенсорных или вегетативных синапсах), который обеспечивает связывание RABV, приводит к адгезии нейронов и молекулярно-опосредованному проникновению вируса через концевую пластинку двигательного нейрона. Заболевание протекает без виремии. Существует ли сенсорный путь проникновения при инфицировании собачьими вариантами RABV вируса при повреждениях в пределах кожи (то есть при отсутствии доступа к двигательным концевым пластинкам), остается неясным, так как эксперименты, направленные на подтверждение этого, до сих пор не проводились. При минимальных повреждениях кожи, нанесенных собакой, которая инфицирована RABV, необходима постэкспозиционная профилактика только путем вакцинации.

Напротив, больные с малейшими ссадинами на коже, нанесенными летучими мышами, которые инфицированы RABV, подвержены высокому риску развития инфекции, так как варианты RABV летучих мышей, в отличие от вариантов собачьего RABV, способны размножаться в клетках эпидермиса, что было подтверждено результатами экспериментов, проведенных in vitro. Более высокая распространенность локальной нейропатической боли у инфицированных вариантом RABV летучих мышей (70%), чем у инфицированных собаками (30%), а также проявления синдрома Горнера и другие атипичные проявления бешенства могут предполагать наличие дополнительного (или альтернативного) пути распространения вариантов RABV летучих мышей через сенсорную или симпатическую иннервацию кожи, что требует дальнейшего изучения.

Инкубационный период

Продолжительность инкубационного периода или латентной фазы может варьировать от нескольких недель до нескольких лет, но в среднем составляет 1-2 мес. Длительность инкубационного периода не зависит ни от локализации укуса, ни от клинической формы заболевания. Большая часть инкубационного периода RABV находится в мышцах в состоянии так называемой тлеющей, медленно реплицирующейся инфекции, которая остается локализованной в области внедрения в мышцу. Эта локальная инфекция не вызывает адекватного иммунного распознавания. Дендритные, то есть антигенпрезентирующие клетки, которые играют ключевую роль в запуске как врожденного, так и адаптивного иммунного ответа, не активируются в достаточной степени приобретенной естественным путем (уличной) RABV-инфекцией. Длительный инкубационный период, вероятно, обусловлен низкой инфицирующей дозой и наличием механизмов инактивации эндогенной РНК или микроРНК (миРНК), которая замедляет репликацию вируса в мышце. Установлено, что специфичная для мышцы миРНК mir-133, которая обладает способностью связываться как с нуклеопротеиновыми, так и с гликопротеиновыми транскриптами RABV, существенно уменьшает экспрессию белка вируса бешенства в клетках Neuro-2а. Однако на моделях грызунов и приматов было показано, что в высокой инфицирующей дозе RABV способен инфицировать двигательные концевые пластинки без предварительной репликации в мышцах. Более того, при высоких инфицирующих дозах, введенных напрямую в нерв, возможно не только отсутствие фазы, предшествующей репликации вируса, но и его проникновение непосредственно в аксон двигательного нейрона. Эти данные могут объяснять исключительно короткий инкубационный период бешенства у человека, который обычно наблюдается при проникающих ранениях нерва.

Механизмы клинического разнообразия буйной и паралитической форм бешенства у человека

Ко времени развития у больного первых продромальных признаков, таких как лихорадка, гриппоподобные симптомы и нарушения со стороны пищеварительного тракта, вирус уже повсеместно диссеминирован в ЦНС. Более локализованные продромальные явления или нейропатическая боль (например, парестезия, аллодиния, ощущение жжения) являются симптомами дисфункции ганглиев заднего корешка, возникающими в результате иммунной реакции (см. таблицу). Клинические проявления у больного с буйной формой бешенства представлены в рамке 1 и на рис. 1, у пациента с паралитической формой — в рамке 2.

Рисунок 1. Клиническое разнообразие проявлений у больного с буйной формой бешенства
Информация о больном представлена в рамке 1. На 3-й день после появления симптомов (А) больной был в ясном сознании, но его беспокоила боль в левой руке (стрелки). Единственными отклонениями по данным электродиагностического обследования были распространенные фибрилляции и позитивные острые волны, регистрируемые с левой руки, в области иннервации C_V-C_VIII и с шейных параспинальных мышц (+). Двигательные и сенсорные функции были сохранены. В левой руке отмечено снижение глубоких сухожильных рефлексов вплоть до полного их отсутствия. На 5-й день (не показано) зарегистрировано снижение амплитуд потенциала действия чувствительных нервов (sensory nerve action potential – SNAP) в левой руке приблизительно на 50% по сравнению с показателями с правой стороны. Выявлено снижение болевой чувствительности до уровня локтевого сустава (затемненная область на рисунке В) и нарастание боли до интенсивного уровня. К 6-му дню (В) в левой руке зарегистрировано дальнейшее снижение амплитуд SNAP при нарастании фибрилляций и позитивных острых волн билатерально в конечностях и параспинальных мышцах, в области иннервации C_V-C_VII (+). Результаты исследования двигательной проводимости, включая F-волны, оставались в пределах нормы. Определялась легкая слабость левой руки и мышц запястья. Интенсивность боли уменьшилась и стала менее выраженной, чем в предыдущие дни. Сниженная чувствительность в области предплечья (затемненная область на рисунке В) несколько усугубилась вместе с угнетением глубоких сухожильных рефлексов и суставного чувства левой руки. Больной был оглушен и дезориентирован (круг на рисунке В), на 8-й день умер.

Пути распространения RABV и их взаимоотношения с клиническими проявлениями продромального периода

Последовательность распространения RABV у человека после глубокого укуса левого запястья (см. рамку 1 и рис. 1) экстраполированы на основании комбинированного анализа работ по изучению распространения RABV на животных моделях (то есть при внутримышечной инокуляции RABV, приобретенного естественным путем у скунсов и хомяков, и при внутримышечной инокуляции фиксированной стандартной вирусной линии CVS (challenge virus standard) или происходящих от нее рекомбинант грызунам и приматам) и знаний о связях спинного мозга (рис. 2). Взаимоотношения между последовательностью распространения по спинному мозгу и симптомами и признаками продромального периода у больного с буйной формой бешенства (см. рамку 1 и рис. 1) обобщены на рис. 3. По данным анализа классических экспериментальных работ в отношении распространения приобретенного естественным путем RABV в контексте последних нейроанатомических исследований и современных знаний о проводниковых путях ЦНС было выявлено отсутствие различий в свойствах распространения (по нервной системе) RABV собачьего происхождения, приобретенного естественным путем, от свойств фиксированной стандартной RABV линии, что согласуется с ретроградным транснейрональным распространением по моторным путям.

Пути распространения RABV к и по спинному мозгу

Рисунок 2. Пути распространения RABV к и по спинному мозгу
Диаграмма описывает распространение вируса после глубокого укуса бешеным животным левого запястья (см рамку 1 и рис 1). В левом верхнем углу изображены спинной мозг и локализация спинномозговых сегментов. Черные тонкие прерывающиеся линии в основной части рисунка показывают границы слоев спинного мозга (I-X). Проникновение вируса бешенства (rabies virus – RABV) из мышц происходит исключительно через двигательные пути (нейроны первого порядка (1°)) при отсутствии инфекции в сенсорных (проприорецепторных из заднекорешковых ганглиев) и вегетативных нейронах, иннервирующих ту же мышцу. Центростремительное распространение к спинному мозгу представлено жирными синими линиями (жирные зеленые для антагонистов, иннервируемых C_VIII) и цветными круглыми маркерами (цветовое кодирование в соответствии с порядком синапсов, см. обозначения в левой части рисунка); черные стрелки показывают направление транспорта. RABV распространяется исключительно посредством ретроградного транснейронального транспорта от инфицированных двигательных нейронов (1°, круглые маркеры, окрашенные серым, C_VIII слева) до моносинаптически связанных спинальных интернейронов и популяций нейронов заднекорешковых ганглиев (нейроны второго порядка (2°), круглые маркеры, окрашенные черным). Популяции нейронов заднекорешковых ганглиев включают: большие проприоцептивные нейроны заднекорешковых ганглиев (группы афферентов Ia и II) нижних цервикальных или первых грудных сегментов ипсилатерально; ипсилатеральные короткие проприоспинальные нейроны V-VII слоев (латеральная часть) цервикальных или верхних грудных сегментов, к которым подходят как афференты заднекорешковых ганглиев, так и кортикоспинальные, руброспинальные и ретикулоспинальные пути, иннервирующие мышцы ипсилатеральной руки; а также длинные проприоспинальные нейроны билатерально в слоях VII, VIII и Х (включая холинергические популяции Х-слоя и разделительные клетки), которые связывают практически всю протяженность спинного мозга и иннервируют мотонейроны аксиальных, проксимальных и дистальных мышц билатерально. Длинные проприоспинальные нейроны связаны как с афферентами заднекорешковых ганглиев, так и с ретикулоспинальными, вестибулоспинальными и кортикоспинальными путями, они включены в разнообразные рефлекторные пути и являются частью спинальных локомоторных сетей. Среди нейронов 2° в VII слое находятся клетки Реншоу, Ia ингибиторные нейроны, Ib и II интернейроны (в VII-VI слоях). Следующие шаги ретроградного транснейронального распространения из 2° нейронов приводят к инфицированию интернейронов более высокого порядка и популяций заднекорешковых ганглиев, которые иннервируют мотонейроны мышц-антагонистов (3°, жирный зеленый путь в сегменте C_VIII), также оказываются инфицированными (через Ia интернейроны и 2°, являющиеся путями реципрокного торможения). Центробежное (антероградное) распространение RABV (открытые цветные круглые маркеры и пунктирные красные или зеленые линии для антагонистов в сегменте C_VIII) – медленный (зависимый от расстояния) процесс (см. обозначения в правой части рисунка), который приводит к инфицированию других интернейронов и мотонейронов. Центробежный транспорт RABV по спинному мозгу осуществляется по двигательным и чувствительным аксонам (большие стрелки) и приводит к инфицированию экстраневральных органов по путям их сенсорной иннервации.

ГЗК – ганглий заднего корешка
Ia-ИН – Ia-ингибиторные нейроны
ИМЛ – интермедиолатеральная группа клеток
ДПН – длинные проприоспинальные нейроны
МН – мотонейрон
РК – разделительные клетки
КР – клетки Реншоу
КПН – короткие проприоспинальные нейроны

Связь между продромальными симптомами и проявлениями и распространением вируса бешенства по спинному мозгу у больного с буйной формой бешенства

Рисунок 3. Связь между продромальными симптомами и проявлениями и распространением вируса бешенства по спинному мозгу у больного с буйной формой бешенства

1° - нейрон первого порядка
2° - нейрон второго порядка
3° - нейрон третьего порядка
4° - нейрон четвертого порядка
5° - нейрон пятого порядка
ГЗК – ганглий заднего корешка
SNAP – потенциал действия чувствительных нервов (sensory nerve action potential – SNAP)

Центростремительное распространение

Из инфицированных мышц центростремительное распространение RABV происходит только через двигательные пути и осуществляется исключительно ретроградным транснейрональным транспортом по двигательным нейронам, которое начинается через 2 дня после проникновения вируса через концевые пластинки мотонейронов и продолжается с высокой скоростью (12 ч на преодоление одного синаптического контакта независимо от расстояния). К 4-му дню после проникновения инфекции в двигательные нейроны связанные с ними интернейроны и ипсилатеральные (нижние шейные и верхние грудные) ганглии задних корешков, иннервирующие укушенную руку, оказываются полностью инфицированными. В ганглиях задних корешков инфекция сначала поражает большие нейроны (нейроны афферентных волокон Iа и II типов, а также нейроны других крупных миелинизированных афферентных путей, иннервирующих двигательные нейроны и интернейроны; см. рис. 2); нейроны дорсального ганглия проприорецептивных путей, иннервирующие двигательные нейроны мышц-антагонистов, также оказываются инфицированными (через ингибиторные интернейроны Iа типа). Малые нейроны заднекорешковых ганглиев (немиелинизированные и малые миелинизированные афферентные нейроны), которые иннервируют интернейроны более высокого уровня заднего рога, инфицируются позже (см. рис. 2). Через спинальные межнейронные связи инфекция быстро распространяется на билатеральные шейные и грудные заднекорешковые ганглии, иннервирующие контралатеральную руку, шею и спину, и позже — люмбосакральные ганглии заднего корешка (см. рис. 2). Параллельно ретроградное транснейрональное распространение вируса приводит к инфицированию ствола мозга и кортикоспинальных путей, иннервирующих инфицированные спинальные мотонейроны и интернейроны, а также нейроны ЦНС более высоких уровней.

Центробежное распространение

Медленная фаза центробежного (антероградного) распространения может начинаться только через 2 дня после репликации вируса в каждой инфицированной нейрональной популяции. Ее следствием является транспорт вируса в вентральные и дорсальные корешки и центробежное распространение в экстраневральные органы по путям их сенсорной иннервации, то есть к мышечным веретенам (через большие нейроны заднекорешковых ганглиев), коже (через большие и малые нейроны заднекорешковых ганглиев, которые входят в состав кожных афферентных путей), к органам иммунной системы и к внутренним органам, включая слюнные железы, сердце и кровеносные сосуды (через малые нейроны заднекорешковых ганглиев). Центробежное распространение вируса к внутренним органам, вероятно, опосредовано теми нейронами дорсальных ганглиев, чьи разветвляющиеся аксоны составляют как соматические, так и висцеральные нервы и иннервируют органы (например, левый локтевой нерв и сердце) и несколько внутренних органов. Перечисленные пути формируют анатомический субстрат для соответствующего болевого синдрома и кросс-органной сенситизации. Центробежное распространение вируса к экстраневральным органам соотносится с топографией висцеротропной сенсорной иннервации и зависит от длины проводников, так как антероградный аксональный транспорт RABV является малоэффективным и на достижение отдаленных органов может уйти несколько недель. Нарастающими функциональными расстройствами инфицированных проводников чувствительности, которые иннервируют экстраневральные органы (включая сердце и вегетативные сплетения), можно объяснить органную дисфункцию и, вероятно, даже вегетативные нарушения у больных бешенством. Несмотря на то, что экстраневральные органы, в которых может быть выявлен RABV, также имеют вегетативную иннервацию, маловероятно, что нервы, относящиеся к вегетативной иннервации, вносят вклад в центробежное распространение вируса. Данные экспериментальных исследований свидетельствуют, что после инокуляции RABV в скелетные мышцы вовлечение вегетативных образований (спинальные преганглионарные нейроны в центральной вегетативной области) — редкое и второстепенное событие, которое не является показательным в отношении периферического проникновения вируса и может возникать довольно поздно, через интраспинальные пути. Сходные данные дают посмертные ультраструктурные исследования клинического случая больного с буйной формой бешенства, которые демонстрируют широкую представленность цитоплазматических вирусных включений в сенсорных ганглиях и редкое их выявление в симпатических ганглиях.

В ходе центробежного распространения антиген RABV также может попадать в лимфатические узлы как непосредственно, через их сенсорную иннервацию, так и непрямым путем, при выходе вируса из аксонов и его проникновении (с током лимфы) в лимфатические узлы. Высокая концентрация вируса в экстраневральных органах, обусловленная его центробежным распространением, приводит к активации и миграции дендритных клеток, а также запускает стимуляцию Т-лимфоцитов в лимфатических узлах и адаптивный иммунный ответ. В обоих случаях (то есть при прямом и непрямом транспорте вируса в лимфатические узлы) вирус и активированные дендритные клетки прежде всего достигают региональных лимфатических узлов, что объясняет, почему Т-лимфоциты в региональных лимфатических узлах активируются раньше, чем в лимфатических узлах другой локализации. Хотя клинические стадии соответствуют слишком далеко зашедшему процессу, чтобы делать однозначные выводы, вполне возможно, что у больного с буйной формой бешенства (см. рамку 1 и рис. 1, 2) после достижения RABV двигательных нейронов спинного мозга потребуется 3-4 дня, чтобы инфицировать шейные заднекорешковые ганглии, иннервирующие руку и кожу шеи, 2 дня до начала центробежного транспорта по сенсорным аксонам, еще 2 дня на транспорт к шейным волосяным фолликулам и коже и, вероятно, еще 4 дня для достижения региональных (шейных и аксилярных) лимфатических узлов. Должно пройти еще 4 дня для активации Т-клеток в лимфатических узлах и, вероятно, еще 3 дня до возникновения ганглиопатии и появления нейропатической боли (начало продромального периода). Исходя из подобных оценок, весь период (3 нед) занимает значительно меньше времени, чем 7-недельный инкубационный период (см. рамку 1 и рис. 1), что можно объяснить низкой активностью инфекции в стадии инфицирования мышц, длительность которой составила 4 нед. Экстенсивное центростремительное и центробежное распространение вируса, которое уже завершилось в инкубационный период, продемонстрировано с помощью изменений, выявленных на МРТ (см. рамку 1), и выделением вируса из слюны при наступлении продромального периода, которое возможно только при центробежном распространении вируса в слюнные железы через пути их иннервации.

Последовательность симптомов и проявлений продромального периода находится в тесной параллели с последовательностью распространения вируса. Мотонейроны и связанные (с ними) проприорецептивные заднекорешковые ганглии, иннервирующие укушенную руку, являются первыми инфицированными нервными клетками и первыми клетками, демонстрирующими прогрессирующие функциональные изменения (см. рис. 2; рис. 3). Предпочтительное проникновение вируса через двигательные пути может объяснять, почему денервационные потенциалы (определяемые к 3-му дню) предшествуют потере чувствительности (5-й день) и первоначально локализуются в укушенной руке и ипсилатеральных параспинальных мышцах шеи (к 3-му дню), а на противоположную руку и параспинальные мышцы распространяются к 6-му дню. Сходным образом раннее и интенсивное инфицирование проприоцептивных путей (Iа) ганглиев задних корешков, иннервирующих мышцы-агонисты и антагонисты укушенной руки (см. выше и рис. 2), которые проводят глубокие сухожильные рефлексы, может объяснять снижение глубоких сухожильных рефлексов укушенной руки к 3-му дню и их исчезновение впоследствии (см. рис. 1, 3). Более позднее инфицирование путей кожной чувствительности (по сравнению с проприорецептивной) ганглиев задних корешков может объяснять, почему сенсорная функция укушенной руки остается сохранной к 3-му дню, но нарушается к 5-му (см. рис. 3). Возникновение фокального дефицита (например, слабость левой руки или мышц запястья, потеря глубоких рефлексов и ощущения положения, ослабление болевой чувствительности) к 6-му дню может свидетельствовать о прогрессирующей нейрональной дисфункции и ганглиопатии. Подобным образом можно объяснить симптомы и проявления продромального периода у больных с паралитической формой бешенства. Отмечена связь между локализацией укуса и топографией симптомов и проявлений продромального периода, которую можно объяснить распространением RABV по спинальным путям и ганглиям задних корешков, синаптически связанных с двигательными нейронами, иннервирующими укушенную конечность. Например, у больного с паралитической формой бешенства (рамка 2), распространение RABV по двигательным нейронам, иннервирующим укушенный правый голеностоп, к связанным с ними спинальным интернейронам и люмбосакральным заднекорешковым ганглиям может объяснять, почему боль, снижение глубоких сухожильных рефлексов и гипестезия первоначально локализовались в правой ноге. Преимущественное распространение инфекции через двигательные пути также может объяснять, почему подобная валлеровской дегенерация и воспалительные изменения гораздо более выражены в передних корешках, чем в задних, у больного с паралитической формой бешенства.

Смерть при буйной форме бешенства: результат иммунного ответа или воздействии вируса?

На основе данных экспериментальных исследований о возможности увеличения выживаемости у иммуносупрессированых мышей, а также возникновении паралича и гибели после восстановления иммунного ответа путем пассивного введения иммунной сыворотки или клеток, можно сделать вывод, что иммунный ответ на RABV участвует в развитии болезни. Данные о том, что больные с клеточным иммунитетом к антигену RABV и повышенной сывороточной концентрацией цитокинов более склонны к проявлениям буйной формы бешенства, чем паралитической, явились основанием для мнения о том, что проявления буйной формы иммунно обусловлены (и связаны с выработкой провоспалительных цитокинов и азота нитрита), и что от вакцинации следует отказаться у больных в симптомной стадии бешенства, так как она может ускорить наступление смерти. Однако увеличивающееся количество доказательств свидетельствует об обратном. Попытки продлить жизнь больных бешенством при помощи (кортико)стероидов в высоких дозах, антитимоцитного (иммуно)глобулина или других иммуносупрессивных препаратов не увенчались успехом. Более того, исследования на собаках в ранней стадии буйной или паралитической формы бешенства не выявили повышенного иммунного ответа в инфицированном мозге. Напротив, транскрипты мРНК цитокинов и хемокинов в мозге, особенно у собак с буйной формой бешенства, едва определялись. Сообщалось о большем количестве РНК вируса бешенства в мозге собак с буйной формой, чем у собак с паралитической, что предполагает связь проявлений буйной формы с более широким распространением RABV в мозге, чем при паралитических проявлениях.

Поражение проводников ствола головного мозга и выживаемость при паралитической форме бешенства

Прижизненное MPT-исследование продемонстрировало более выраженную патологию сигнала в стволе головного мозга, гипоталамусе и височной доле собак с паралитической формой бешенства, чем в тех же отделах у собак с буйной формой, несмотря на то, что у собак с паралитической формой в целом отмечались более низкие титры вируса (табл. 4, рис. 4). Не выявлено свидетельств нарушения проницаемости ГЭБ у собак как с буйной, так и с паралитической формой бешенства. MPT-исследования продемонстрировали выраженные патологические изменения в стволе мозга у собак с ранней стадией бешенства. Это может подразумевать, что у собак с паралитической формой распространение вируса прерывается, в результате чего меньшее количество вируса достигает полушарий мозга. Было проведено посмертное исследование мозга (5 случаев буйной формы и 5 — паралитической) и образцов спинного мозга (по 3 при каждой клинической форме) 10 инфицированных естественным путем бешеных собак, включая нескольких, которым выполнили МРТ. Для изучения ранних патологических изменений всех животных умерщвили вскоре после развития симптомов бешенства. При обеих клинических формах сообщалось о следующем распределении RABV-антигена в каудально-ростральном направлении в порядке убывания: спинной мозг, ствол мозга, мозжечок, срединные структуры (хвостатое ядро, таламус), гиппокамп и большой мозг. Напротив, РНК RABV более всего была распространена в срединных структурах. Большее количество RABV- антигена определялось в гораздо большем количестве областей ЦНС у собак с буйной формой бешенства, чем с паралитической. Значительно более высокие концентрации РНК отмечались в коре мозга, таламусе, среднем и продолговатом мозге собак с буйной формой, чем с паралитической, при этом концентрации РНК в спинном мозге были сходными при обеих клинических формах. Сообщалось о существенной корреляции признаков воспаления в стволе мозга собак с паралитической формой бешенства с отклонениями от нормы МРТ и расширенной областью/увеличением протяженности иммунного ответа ЦНС (см. табл., рис. 4). Следовательно, воспаление ствола может замедлять распространение вируса в направлении большого мозга и обеспечивать более длительную выживаемость больных с паралитической формой бешенства.

МРТ при собачьем бешенстве

Рисунок 4. МРТ при собачьем бешенстве

МРТ-изображения среднесагиттального среза в режиме инверсия-восстановление с подавлением сигнала от воды (fluid-attenuated inversion recovery – FLAIR), гипоталамуса, среднего мозга, ствола, мозжечка и верхнего шейного отдела спинного мозга собаки в ранней стадии паралитической формы бешенства (А и С) и собаки в ранней стадии буйной формы бешенства (B и D). Также показаны коронарные FLAIR-изображения височной доли, лобной доли, таламуса/гипоталамуса и базальных ганглиев собаки в ранней стадии паралитической формы бешенства (Е) и собаки в ранней стадии буйной формы бешенства (F). У собаки с паралитической формой бешенства отмечены патологические изменения гиперсигнала Т2 в области гипоталамуса (зеленая стрелка на изображениях А и Е), дорсальной части среднего мозга (белая стрелка на изображении А) и верхнем цервикальном отделе (двойная белая стрелка на изображении С). Также выявлены умеренные изменения гиперсигнала Т2 билатерально в височных долях (звездочки на изображении Е) при сохранных лобных и теменных долях. У собаки с буйной формой бешенства отмечены менее четко очерченные диффузные изменения гиперсигнала Т2 от легкой до умеренной степени в гипоталамусе, среднем мозге, стволе и верхнем цервикальном отделе (белые стрелки изображениях B, D и F) и мозжечке (звездочка на изображении В). У нее видны более диффузные, но не менее четко очерченные легкие изменения гиперсигнала Т2 в височных, лобных и теменных долях (звездочки на изображении F), чем у собаки с паралитической формой.

Диффузионно-тензорная визуализация (ДТВ) обеспечивает возможность количественного определения значений в сравнении с нормой и обладает большей чувствительностью для выявления микро- и макроструктурных повреждений (целости невральных путей), чем обычная МРТ, что проявляется уменьшением фракционной анизотропии и повышением сигнала в режиме FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery — инверсия-восстановление с подавлением сигнала свободной жидкости) соответственно, а также эффективна для оценки состояния ГЭБ. Предварительные данные ДТВ у бешеных собак предполагают сходные результаты с полученными при проведении МРТ, которые демонстрировали признаки нарушения целости невральных путей ствола мозга у собак с паралитической формой. В ранней стадии бешенства средняя диффузия или проницаемость ГЭБ не была повышена ни при буйной, ни при паралитической форме.

Специфические варианты вирусов при буйной и паралитической формах бешенства

Существует гипотеза, объясняющая клиническое разнообразие бешенства наличием буйного и паралитического вариантов вируса. Однако есть данные о том, что укус одной и той же собаки вызывал буйную форму у одного больного и паралитическую — у другого, хотя, теоретически, эти данные не исключают изменение патогенности в результате спонтанной точечной мутации после инфицирования и свидетельствуют против подобной гипотезы. Мутации гена в области, кодирующей аминокислоту аргинин (Arg) в позиции 333 вирусного гликопротеина, лишает вирус вирулентности, а замена в этом же гене, соответствующая позиции 194 (Asn), усиливает патогенность. Другие замены в позициях 318 (Phe) и 352 (His) — белка, ответственного за связывание с рецептором нейротрофина р75, могут влиять на созревание вируса и его транспорт внутрь клетки, а замены в гене, соответствующие позициям 273 (Glu) и 394 (Gin) нуклеопротеина RABV, повышают способность вируса уклоняться от иммунного ответа и усиливают его патогенность.

Анализ генов RABV, кодирующих нуклеопротеин, фосфопротеин и гликопротеин, которые получены из образцов больных как с буйной, так и с паралитической формой бешенства, не выявил специфических паттернов. Мутации в образцах RABV не отличались в двух группах ни в позициях 333 (Arg), 194 (Asn), 318 (Phe), ни в позиции 352 (His) G гена, ни в позициях 273 (Gin) и 394 (Glu) гена протеина N, ни в области карбокситерминали последовательности связывающей PDZ, ответственной за выживание нейронов и апоптоз.

Однако вышесказанное не отрицает теорию, объясняющую клиническое разнообразие мутациями вируса, поскольку в образцах ствола мозга проводилось секвенирование только генов гликопротеина, нуклеопротеина и фосфопротеина, а другие гены, играющие роль в патогенности вируса (например, ген матричного протеина), не изучали.

Недостаточный иммунный ответ в инфицированном бешенством ЦНС

ЦНС не может противопоставить RABV адаптивный иммунный ответ, так как не содержит никаких основных иммунных органов (то есть антигенпрезентирующих клеток и классической лимфатической циркуляции) — адаптивный иммунный ответ должен быть запущен на периферии. После распознавания вирусной РНК двумя классами врожденных сенсоров: эндосомальными трансмембранными Тоll-подобными рецепторами 3 и 7/8 (Toll-like receptors — TLRs) и хеликазами RIG-I, подобными индуцируемому ретиноевой кислотой гену 1 (также известные как DDX58) и MDA5 (также известный как IFIHl), инфицированные нейроны и клетки глии способны противопоставить ответ противовирусными средствами врожденного иммунитета — интерферон 1-го типа (α или β) и воспалительные цитокины. Интерфероны α и β реализуют противовирусные функции посредством сигнального пути JAK/STAT, а основные транскрипционные факторы для провоспалительных цитокинов, такие как фактор некроза опухоли альфа (TNF-α) и интерлейкины, реализуют свое действие через ядерный фактор κВ (NF-κВ), который также способствует ранней транскрипции интерферона (интерферон β, интерферон α4).

Несмотря на воздействие различных защитных механизмов, RABV тем не менее распространяется в организме хозяина и достигает головного мозга (рис. 5). Хотя нейроны обладают средствами для выявления RABV инфицирования и запуска ответа врожденного иммунитета, вирус выработал несколько стратегий для уклонения или уменьшения активации врожденных сенсоров и антивирусных эффектов интерферонов. Эти стратегии позволяют сохранять нейрональную целость, чтобы вирус мог распространяться между нейронами. Нейроны человеческого мозга экспрессируют врожденный сенсор TLR3, который может запускать гибель клетки в присутствии интерферонов. Однако вирус использует TLR3 в своей стратегии уклонения от иммунного ответа путем накопления его в тельцах Негри, где он играет роль в мультиплицировании RABV (см. рис. 5). Присутствие RABV также активирует врожденные сенсоры RIG-I и MDA5 и запускает выработку интерферона 1-го типа (через активацию регулирующего фактора интерферона (interferon regulatory factor — IRF) 3 и 7 в сочетании с протеином активатором 1 (activator protein 1 — АР-1) и NF-κВ). Однако фосфопротеин RABV противодействует противовирусным эффектам интерферона, предотвращая транскрипцию генов интерферона α/β путем блокады фосфорилирования IRF3 и IRF7 киназами ТВК1 и IKK-i (также известные как IKBKE) он также ингибирует сигнальный путь STAT, с помощью которого интерферон реализует противовирусную активность, при этом активация NF-kB не нарушается (см. рис. 5). Вирусный нуклеопротеин (аминокислотные остатки в позициях 273 и 394) также важен для уклонения от антивирусного ответа, опосредованного RIG-I [76]. Таким образом, индукция интерферона в ЦНС, инфицированной RABV, снижена, а нейровоспаление — умеренное.

Рисунок 5. Механизмы уклонения RABV от иммунного ответа
Диаграмма описывает ингибирование вирусом бешенства (rabies virus — RABV) врожденного иммунного ответа (А) и уклонение от адаптивного иммунного ответа (В) внутри ЦНС. В инфицированных нейронах RABV предотвращает активацию врожденных сенсоров Тоll- подобного рецептора 3 (Toll-like receptor 3 —TLR3) путем секвестрации его втельцах Негри (А).В цитоплазме нейрона вирусная РНК опознается иммунными сенсорами RIG-I и MDA5 (А, центр-слева), что обычно запускает транскрипцию врожденного антивирусного α/β интерферона 1-го типа через формирование протеинового комплекса (не показан, включая протеин-адаптор IPS-1 вместе cTRAF3, TBKBP1, NAP1, TANK, TRADD, RIP1 и FADD), который запускает фосфорилирование IRF3/7 посредством TBK1/IKK-i. Фосфорилированый IRF3/7 транспортируется в ядро для индукции транскрипции α/β интерферона в сочетании с протеином-активатором (activator protein — АР-1) и ядерным фактором κВ (NF-κВ); АР-1 активируется посредством митоген-активируемых протеинкиназ и NF-κВ с помощью NEMO (не показано), фосфопротеин RABV (Ф, в красном круге) изменяет транскрипцию генов α/β интерферона путем блокирования фосфорилирования IRF3/7 и его импорта в ядро (красные кресты), при этом активация АР-1 и NF-кВ не нарушается. Фосфопротеин RABV также ингибирует сигнальный путь STAT. Связываясь с рецепторами клеточной поверхности (серый, IFNAR1/2), интерферон α/β индуцирует фосфорилирование (р) киназами JAK1/TYK2 (не показаны); фосфорилированный комплекс STAT/IRF9 импортируется в ядро, где активирует интерферон-стимулируемые гены (interferon-stimulated genes — ISGs), обладающие антивирусными эффектами, фосфопротеин RABV предотвращает транскрипцию ISGs путем связывания с фосфорилированым STAT в цитоплазме, блокады его ядерного импорта и связывания с комплексом STAT/IRF9 в ядре (опосредованного более короткой версией фосфопротеина). Несмотря на сохранность гематоэнцефалического барьера у больных бешенством, активированные Т-клетки и моноциты могут инфильтрировать ЦНС, преодолевая его (В). Поверхностная экспрессия иммуногенных молекул В7-Н1, HLA-G и лиганда Fas (темно-синие маркеры) инфицированными нейронами приводит к связыванию Т-клеток, которые экспрессируют соответствующие лиганды, после чего быстро наступает гибель мигрирующих Т-клеток (красный крест).

RABV также способен уклоняться от адаптивного иммунного ответа в ЦНС. Активация и проникновение в ЦНС не является лимитирующим фактором для Т-клеток и моноцитов, которые могут инфильтрировать ЦНС, невзирая на интактность ГЭБ (см. рис. 5). Посмертные иммуногистохимические исследования мозга у человека показали, что единственными клетками, находящимися в состоянии апоптоза, были лейкоциты. По данным посмертных исследований мозга людей, инфицированных вариантом 11АВУ кровососущих летучих мышей, установлено, что единственные клетки, инфильтрирующие (ЦНС), относящиеся к адаптивной иммунной системе (Т-клетки субтипов CD4+ и CD8+), находились в состоянии апоптоза, а естественные киллеры, макрофаги, астроциты и нейроны — нет. Парадоксально, но RABV использует врожденный иммунный ответ для индукции апоптоза Т-клеток инфильтрата. Эта стратегия продемонстрирована на модели трансгенных мышей, гиперекспрессирующих Lgp2 (также известный как Dhx58), для нарушения опосредованного RIG-I ответа врожденного иммунитета; отмечены более низкая заболеваемость и более полное освобождение мозга от вируса после инфицирования RABV у мышей, гиперэкспрессирующих Lgp2, чем у мышей линии C57BL/6, а также уменьшение инфильтрации CD4+ Т-клеток при менее выраженном уменьшении инфильтрации Т-клетками CD8+. Это свидетельствует о том, что ответ врожденной иммунной системы организма-хозяина одновременно способствует как инфильтрации Т-клетками, так и элиминации клеток CD8+. Элиминация инфильтрирующих Т-клеток опосредуется увеличением продукции иммуногенных молекул на нейрональной поверхности, таких как В7-Н1 (также известный как CD274) и HLA-G, продукция которых является интерферонзависимой, и лиганд Fas, продуцируемый независимо от интерферона [97, 105]. Поверхностная экспрессия В7-Н1, HLA-G и лиганда Fas инфицированными нейронами запускает гибель мигрирующих Т-клеток, экспрессирующих соответствующие рецепторы (см. рис. 5).

Хотя интактный ГЭБ при бешенстве не является препятствием для миграции активированных лимфоцитов в ЦНС, эффективное проникновение, особенно В-клеток, требует повышенной проницаемости ГЭБ. Неспособность увеличить проницаемость ГЭБ и доставить иммунные эффекторы (в ЦНС) была основной причиной смертности мышей, инфицированных вариантом RABV серебристых летучих мышей. Для освобождения ЦНС от вируса у мышей, инфицированных аттенуированным RABV, необходима интратекальная продукция антител к вирусу бешенства инфильтрирующими В-клетками.

Нейровоспаление может ингибировать нейроинвазивность (то есть способность распространяться внутри ЦНС) RABV. Сравнительный анализ транскриптов мРНК цитокинов и хемокинов из 12 областей мозга собак, инфицированных естественным путем бешенством в ранних стадиях, выявил большую активность транскрипции воспалительных цитокинов у собак с паралитической формой, чем с буйной (см. таблицу). Интерферон γ и интерлейкин 1β определялись исключительно у собак с паралитической формой. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор и интерлейкины 2, 4, 5, 8 и 10 не определялись у собак с буйной формой бешенства. TNF-α обнаружен у собак как с буйной, так и с паралитической формой, но существенно повышенным был при паралитической форме, при этом только CCL2 и VEGF были значительно повышены у собак с буйной формой бешенства. Сообщалось, что интерлейкин 6, TNF-α, интерлейкин lα, интерлейкин 1β и цитокины интерферона γ повышают проницаемость ГЭБ in vitro и in vivo (при прямом введении поросятам и крысам), а также усиливают лейкоцитарную инфильтрацию ЦНС. У собак (см. рис. 4) ГЭБ оставался интактным, несмотря на наличие цитокинов. Транскрипция воспалительных цитокинов ассоциировалась с меньшей вирусной нагрузкой (во всех областях ЦНС) у собак с паралитической формой, чем с буйной. Большие нарушения на МРТ у собак с паралитической формой ассоциировались с более выраженным иммунным ответом и меньшей нейроинвазивностью (см. рис. 4), чем у собак с буйной формой бешенства. Однако в поздней стадии болезни цитокины практически не определяются в ЦНС ни при одной из форм бешенства, а количество вирусов было сходным при обеих формах.

Исследования мозга собак в поздней стадии бешенства с использованием протеомного профилирования выявило повышенную продукцию тяжелых цепей иммуноглобулина в стволе мозга собак с паралитической формой, а интерферона α4 и белка SARM1 в гиппокампах собак с буйной формой бешенства. CRMP-2, маркер активированных инфильтрирующих Т-клеток, был снижен в спинном мозге при обеих формах бешенства, но повышен в стволе мозга собак с паралитической формой. Исследование мозга 25 больных с паралитической и буйной формами бешенства не выявило корреляции между воспалением или распределением вирусного антигена и экспрессией интерлейкина 1β и TNF-α (в микроглии, макрофагах и лимфоцитах). Такой результат можно объяснить далеко зашедшей стадией болезни на момент исследования.

Дано описание исследования клинического случая, согласно которому больному, инфицированному вариантом RABV летучих мышей, проводили нейропротекторную терапию (мидазолам, кетамин и пропофол вместе с антирабическим иммуноглобулином, рибавирином и амантадином). Лечение было прекращено через 48 дней в связи с отсутствием неврологического восстановления. Больной умер более чем через 2 мес после начала болезни. По данным анализа ЦСЖ перед смертью (через 3 нед после прекращения терапии, которая обладает иммуносупрессивным потенциалом) и посмертного исследования мозга выявлены выраженные воспалительные ответы в мозге и ЦСЖ. Исследователи предполагают, что такой ответ в очень поздней стадии может быть связан с воспалительным синдромом иммунного восстановления.

ПРОДОЛЖЕНИЕ ЧИТАЙТЕ ЗДЕСЬ: Бешенство в практике врача. Часть 2