Автореферат и диссертация по медицине (14.03.02) на тему:Патоморфологические и патогенетические аспекты гриппа H1N1 Калифорния в клинике и в эксперименте

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет»

На правах рукописи

04201364534

Дедов Владимир Андреевич

ПАТОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГРИППА НШ1 КАЛИФОРНИЯ В КЛИНИКЕ И В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

14.03.02 - Патологическая анатомия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор, Цинзерлинг Всеволод Александрович

Санкт-Петербург -2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................................................................................4

Цель исследования........................................................................................................................................................................................5

Задачи исследования..................................................................................................................................................................................5

Научная новизна................................................................................................................................................................................................6

Теоретическая и практическая значимость..........................................................................................................6

Методология и методы исследования..........................................................................................................................7

Положения, выносимые на защиту....................................................................................................................................8

Степень достоверности и апробация результатов....................................................................................8

Личный вклад автора................................................................................................................................................................................9

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................................................................11

1.1. Краткая характеристика заболевания..............................................................................................................11

1.2. Краткая характеристика возбудителя..............................................................................................................12

1.3. Патогенез гриппа................................................................................................................................................................................14

1.4. Патологическая анатомия гриппа..........................................................................................................................24

1.4.1. Поражения органов дыхательной системы......................................................................................24

1.4.1.1. Поражения верхних дыхательных путей, трахеи и крупных бронхов..................................................................................................................................................................................................................................................25

1.4.1.2. Поражения мелких бронхов и бронхиол........................................................................................25

1.4.1.3. Поражения респираторных отделов легких..............................................................................26

1.4.2. Поражения других органов..........................................................................................................................................29

1.4.3. Сравнение патоморфологии инфекций, вызванных вирусом гриппа НШ1 Калифорния и циркулировавшими ранее разновидностями вируса гриппа......................................................................................................................................................................................................................................................31

1.5. Экспериментальные модели гриппа..................................................................................................................35

1.6. Заключение....................................................................................................................................................................................................37

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ......................................................................................................................39

2.1. Секционный материал и методы его исследования................................................................39

2.1.1. Иммунофлуоресцентное и иммуногистохимическое исследование

секционного материала..............................................................................................................................................................................................39

2.1.2. Морфометрическое исследование секционного материала................ 40

2.1.3. Электронно-микроскопическое исследование секционного материала...................................................................................................................... 40

2.2. Экспериментальный материал и методы его исследования................... 41

2.2.1. Определение инфекционного титра вируса гриппа в легких экспериментальных животных................................................................................... 42

2.2.2. Морфометрическое и иммуногистохимическое исследование секционного материала............................................................................................... 43

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ............... 44

3.1. Общая характеристика изменений легких и других органов умерших

от гриппа в 2009-11 гг................................................................................................ 44

3.2. Клинический случай развития при гриппе генерализованного хламидиоза................................................................................................................... 64

3.3. Общая характеристика изменений легких и других органов при экспериментальном гриппе у белых беспородных мышей..................................... 76

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ..................... 86

ВЫВОДЫ........................................................................................................... 97

Практические рекомендации............................................................................ 98

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ............................................................................... 99

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................100

ВВЕДЕНИЕ

Грипп широко распространен во всем мире, вызывая ежегодные эпидемии, принимающие, в некоторых случаях, глобальный характер (Деева Э.Г., 2008; Онищенко Г.Г., 2013; Покровский В.И., Киселев О.И., 2005; Ansart S. et al., 2005). В конце XX в. только в Соединенных Штатах Америки грипп приводил к 2000040000 летальных исходов ежегодно (Ghendon Y., 1992). При этом помимо летальных исходов, непосредственно связанных с острым гриппом, инфекция приводит к усугублению фоновой соматической патологии и так называемой «скрытой» или «вторичной» смертности (Zambón М.С., 1999).

Экономические потери, связанные с гриппом, оцениваются в миллиарды долларов только в США (Wood S.C. et al., 2000). По данным K.L. Nichol (2001), в США вакцинация позволяет сэкономить $30,35 на каждого вакцинированного. Это обусловлено сокращением числа обращений за медицинской помощью, уменьшением количества дней, пропущенных по болезни, и сохранением высокой производительности труда.

Тем не менее, несмотря на многочисленные успехи фармакотерапии и вакцинопрофилактики гриппа, его эпидемическое значение практически не уменьшается из-за непрерывного изменения генома вируса гриппа (Киселев О.И., 2009; Taubenberger J.K. et al., 1997; Zimmer S.M, Burke D.S., 2009). Актуальность проблемы гриппа также подтверждают эпидемиологические данные, согласно которым заболеваемость и смертность во время пандемии «свиного» гриппа 20092010 гг. сопоставимы с соответствующими показателями пандемий 1957 г. («Азиатский грипп»), 1968-1969 гг. («Гонконгский грипп») и даже 1918-1919 гг. («Испанский грипп») (Деева Э.Г., 2008; Киселев О.И., 2009; Киселев О.И. и соавт., 2010; Киселев О.И. и соавт., 2003; Sullivan S. J. et al., 2010).

Хотя основными способами диагностики являются вирусологический, клинический и эпидемиологический, во многих случаях посмертная морфологическая диагностика играет важную роль, особенно в случаях с атипичными клиническими проявлениями, когда в силу разных причин не были

проведены прижизненные вирусологические исследования. Кроме того, без морфологических исследований у умерших практически невозможно решать важнейшие вопросы, связанные с пато- и танатогенезом гриппа, такие как выявление клеток-мишеней в органах дыхания, верификация внелегочных поражений и достоверное установление непосредственных причин смерти.

Однако многие аспекты патоморфологии гриппа в настоящее время изучены недостаточно. Критерии морфологической диагностики современного гриппа не вполне ясны. Диагностика гриппа подробно освещена в работах A.B. Цинзерлинга, опубликованных в 70-е гг. XX в. (Цинзерлинг A.B., 1970; Цинзерлинг A.B., 1977), однако для применения разработанных им положений в современных условиях необходимо провести сравнительную характеристику патоморфологических изменений, отмеченных при гриппе в 70-е гг. XX в. и наблюдаемых в настоящее время.

Цель исследования

Определить особенности морфологических изменений и патогенеза гриппа H1N1 Калифорния при его тяжелом клиническом течении в сравнении с экспериментальной инфекцией.

Задачи исследования

1. Дать характеристику структурных изменений в легких, головном мозге и сердце при летальных исходах, связанных с гриппом H1N1 Калифорния в сравнении с изменениями, наблюдавшимися при гриппе в предшествующие эпидемии.

2. Охарактеризовать вирусиндуцированные изменения клеток в пораженных органах и оценить их диагностическую значимость.

3. Описать структурные изменения у экспериментальных животных, зараженных разными штаммами вируса гриппа, и сравнить их с данными, полученными при изучении секционного материала.

4. Изучить возможность развития при гриппе генерализованной инфекции и дать ее морфологическую характеристику на секционном и экспериментальном материале.

5. На секционном материале умерших от гриппа выявить поражения, обусловленные другими возбудителями, описать связанные с ними структурные изменения и оценить их роль в танатогенезе.

Научная новизна

Проведена подробная оценка цитопатического и цитопролиферативного эффекта вируса гриппа НШ1 Калифорния на секционном и экспериментальном материале. Дана подробная характеристика вирусиндуцированных изменений клеток мерцательного эпителия, альвеолоцитов и альвеолярных макрофагов.

На клиническом и экспериментальном материале доказана способность вируса гриппа НШ1 Калифорния вызывать генерализованную инфекцию с поражением головного мозга и сердца.

Продемонстрировано наличие вирусиндуцированных изменений клеток вплоть до 2-3 недели заболевания.

Показана возможность развития на поздних сроках гриппозной инфекции тяжелого генерализованного хламидиоза, явившегося причиной смерти.

Теоретическая и практическая значимость

Доказана способность вируса гриппа НШ1 Калифорния вызывать как цитопатические, так и пролиферативные изменения в клетках мерцательного эпителия, альвеолоцитах и альвеолярных макрофагах.

Доказано значение в патогенезе гриппа специфических изменений, индуцированных непосредственно вирусом гриппа, а также неспецифических изменений, связанных с системной воспалительной реакцией и активацией вторичной микробиоты, таких как диффузное альвеолярное повреждение, являющееся морфологическим эквивалентом острого респираторного дистресс-синдрома взрослых.

Обосновано применение экспериментальной модели гриппа H1N1 Калифорния на белых беспородных мышах для воспроизведения основных морфологических проявлений инфекции.

Методология и методы исследования

Выполнение работы базируется на представлениях школы члена-корреспондента РАМН профессора A.B. Цинзерлинга (1923-1995) о развитии при гриппе характерных морфологических изменений в легких, головном мозге и ряде внутренних органов, которые в зависимости от свойств возбудителя могут несколько варьировать. Представители этой школы придают первостепенное значение разграничению поражений, непосредственно связанных с вирусом гриппа, и разнообразных осложнений вызванного им заболевания.

Выбранные методы исследования являются классическими для патологоанатомов, изучающих инфекционную патологию: сопоставление морфологических и вирусологических данных на клиническом (аутопсийном) и экспериментальном материале. Принципиальным является использование методов, направленных на выявление возбудителей в тканях, и дифференцированная оценка тканевых реакций. В настоящем исследовании для достижения этих целей были использованы современные методические подходы, прежде всего иммуногистохимические исследования.

Положения, выносимые на защиту

1. Морфологические проявления гриппа характеризуются как специфичными для гриппа изменениями клеток мерцательного эпителия, альвеолоцитов и альвеолярных макрофагов, так и неспецифичным диффузным альвеолярным повреждением (острым респираторным дистресс-синдромом взрослых).

2. Характерные для гриппа H1N1 Калифорния изменения клеток отличаются более выраженными пролиферативными изменениями и увеличением ядерно-цитоплазматического коэффициента по сравнению с соответствующими изменениями клеток, наблюдавшимися при гриппе в предшествующие эпидемии.

3. Вирус гриппа H1N1 Калифорния способен приводить к генерализованной инфекции с преимущественным поражением головного мозга и сердца.

4. Грипп H1N1 Калифорния может протекать как смешанная инфекция, но в 2009-11 гг. сочетание гриппа H1N1 Калифорния с бактериальной инфекцией встречалось редко; в то же время в единичном наблюдении было выявлено сочетание гриппа H1N1 Калифорния с генерализованным хламидиозом.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием широкого набора морфологических методов, включая иммуногистохимическое и иммунофлуоресцентное исследование, а также электронную микроскопию, на клиническом и экспериментальном материале в сопоставлении с вирусологическими данными. При морфологической оценке характерных для гриппа клеток проведено морфометрическое исследование со статистической обработкой (критерий Стьюдента).

Полученные результаты опубликованы в 6 работах, из которых 3 работы опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендуемых Высшей аттестационной комиссией. Материалы доложены на всероссийской конференции

памяти O.K. Хмельницкого, конференциях молодых ученых Санкт- . Петербургского университета «Фундаментальная наука и клиническая медицина», научно-практических конференциях, проводимых НИИ гриппа.

Личный вклад автора

Автор разработал план исследования, изучил литературные источники прежних лет, провел поиск современных источников, имеющих отношение к теме исследования. Автором проведен анализ протоколов патологоанатомических вскрытий из ряда больниц Санкт-Петербурга и Ленинградской области и изучены соответствующие микропрепараты. Иммуногистохимические исследования аутопсийного материала проведены совместно с сотрудниками НИИ Гриппа (д.б.н. И.Н. Жилинская) и использованы в диссертации в рамках совместной публикации. Разработан план и проведены морфометрические исследования и статистическая обработка их результатов.

Автор совместно с научным руководителем и сотрудником НИИ гриппа к.б.н. В.В. Зарубаевым принял участие в разработке плана экспериментального исследования, лично участвовал в заражении животных, их забое, заборе материала для вирусологического и гистологического исследований. Автор лично проводил гистологические исследования экспериментального материала.

Вирусологические и иммуногистохимические исследования были проведены совместно с к.б.н. В.В. Зарубаевым и д.б.н. И.Н. Жилинской и использованы в диссертации в рамках совместной публикации. В одном наблюдении иммуногистохимическое исследование было проведено совместно с к.м.н. В.Е. Каревым, иммунофлуоресцентное исследование было проведено совместно с к.м.н. Н.В. Семеновым, и электронно-микроскопическое исследование было проведено в НИИ гриппа совместно с к.б.н. В.В. Зарубаевым и к.б.н. А.К. Сироткиным.

Автор выражает признательность научному руководителю, д.м.н., проф., В.А. Цинзерлингу, д.б.н. И.Н. Жилинской, к.б.н. В.В. Зарубаеву,

к.м.н. В.Е. Кареву, к.м.н. Н.В. Семенову и к.б.н. совместных исследованиях.

А.К. Сироткину

за помощь в

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Краткая характеристика заболевания

По общепринятым представлениям грипп является наиболее тяжелой ОРВИ, способной вызывать серьезные поражения дыхательных путей и легких, приводя к летальным исходам в эпидемический период (Киселев О.И. и соавт., 2003; Парусов В.Н., 1981; Пигаревский В.Е., 1964; Taubenberger J.K., Morens D.M., 2008). Подавляющее большинство исследователей анализируют в основном поражения дыхательной системы (Gill J. R. et al., 2010; Mauad T. et al., 2010; Soto-Abraham M. V. et al., 2009; Taubenberger J.K. et al., 1997). В то же время, существуют работы, подтверждающие возможность развития при гриппе внелегочных поражений (Kodama M., 2010; Rezkalla S. H., Kloner R. A., 2010; Zinserling A.V. et al., 1983).

Количество заболевших гриппом в разные годы варьирует, однако, по некоторым оценкам, за год гриппом может переболеть половина всего населения. Заболеваемость особенно высока в холодное время года, когда часто развиваются эпидемии. В случае быстрого распространения инфекции по всему миру процесс называют пандемией. Последние пандемии включают пандемии «Испанского» гриппа (H1N1) в 1918 г., «Азиатского» гриппа (H2N2) в 1957 г., гриппа «Гонконг» (H3N2) в 1968-1969 гг., и (Sullivan S.J. et al., 2010). К последним пандемиям «птичьего» H5N1 и «свиного» H1N1 гриппа было привлечено внимание всего мира.

Весьма распространена точка зрения, согласно которой заболевания гриппом можно наблюдать только в период эпидемий. Во время отдельных эпидемий летальность может превышать 2% (Киселев О.И., 2011; Киселев О.И. и соавт., 2010). Вместе с тем, есть убедительные данные в пользу существования случаев заболевания (Киселев О.И. и соавт., 2012) и даже единичных летальных исходов (Цинзерлинг А.В., 1977) и в межэпидемический период.

Эпидемии и пандемии обычно связаны с