Доказано влияние вируса Эпштейна-Барр на развитие рассеянного склероза. Перевод препринта

Исследование проводили: Тобиас В. Ланц, Р. Камилла Брюэр, Джэ-Сын Мун, Алехандро М. Гомес, Габриэль-Стефан Надж и Уильям Х. Робинсон,

отделение иммунологии и ревматологии, медицинский факультет, Медицинская школа Стэнфордского университета

Коротко о самом главном

В чем суть 

Вирус Эпштейна-Барр обманывает иммунную систему, заставляя ее воздействовать не только на вирус, но и на белковые структуры глиальных клеток. У военнослужащих это называется “использовать дружественный огонь”: борясь с врагом, мы наносим ущерб и нашей собственной армии.

Рассеянный склероз (РС) — хроническое демиелинизирующее заболевание центральной нервной системы. Основная причина этого заболевания была неизвестна, но считалось, что вирус Эпштейна-Барр (ВЭБ) является возможным виновником. Однако у большинства людей, инфицированных этим распространенным вирусом, не развивается рассеянный склероз. Широкая распространенность ВЭБ-инфекции и низкая распространенность склероза до сих пор осложняли проведение широкомасштабного исследования. Изучив антитела к вирусу и исследовав 10 миллионов военнослужащих за 20 лет, ученые выявили антитело, взаимодействующее как с определенным фрагментом вируса, так и с клетками глии. Также они установили, что инфекция, вызванная вирусом Эпштейна-Барр, в 32 раза увеличивает риск последующего рассеянного склероза и предшествует развитию заболевания.

Предпосылки исследования

Уже давно считается, что заражение вирусом Эпштейна-Барр вызывает рассеянный склероз. Более ранние исследования показали повышенный уровень антител к ВЭБ в сыворотке примерно у 99,5% пациентов с РС по сравнению с 94% здоровых людей.

Причинная роль ВЭБ подтверждается повышенным риском рассеянного склероза после инфекционного мононуклеоза, повышенными титрами сывороточных антител против ядерных антигенов вируса (EBNA) и присутствием ВЭБ в демиелинизированных очагах рассеянного склероза. Однако доказательства причинно-следственной связи до сих пор были неубедительными. 

Первый этап – исследование антител

Задача исследования: выяснить, как вирус с тропизмом к В-клеткам развивается в заболевание центральной нервной системы.

Ученые изучили антитела, вырабатываемые у 9 пациентов с рассеянным склерозом.

При рассеянном склерозе происходит иммунная атака на миелиновую оболочку и аксоны. В конечном итоге повреждаются сами нейроны. При РС В-клетки вырабатывают белок интегрин α4, обладающий адгезивными свойствами, что позволяет этим клеткам, продуцирующим антитела, перемещаться из костного мозга в периферический кровоток, а затем через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Отличительной чертой РС является синтез иммуноглобулинов путем клональной экспансии плазмобластов в головном мозге. Когда эти иммуноглобулины, обнаруженные в спинномозговой жидкости пациентов с РС, наносят на электрофоретический гель, они образуют полосы ограниченной подвижности, называемые олигоклональными иммуноглобулиновыми полосами. Эти антитела связываются с продуцирующими миелин глиальными клетками, тем самым повреждая их.

Далее ученые выделили индивидуальные антитела из этих B-клеток и проверили их на реактивность против сотен различных антигенов. В итоге одно из антител связалось с ВЭБ. У шести из девяти обследуемых пациентов с РС были антитела, которые взаимодействовали с клеточным EBNA1-белком вируса Эпштейна-Барр, и у восьми обнаружили антитела к определенному фрагменту EBNA1. Исследователи выделили одно антитело, которое вызывает наибольшую иммунную реакцию у пациентов с рассеянным склерозом. На основании этого получилось расшифровать кристаллическую структуру комплекса антиген-антитело и определить, какие части наиболее важны для связывания с клетками-мишенями.

Также при помощи микрочипа с 16 000 человеческих белков ученые обнаружили, что антитело к EBNA1 связывается с белком GlialCAM. Это легло в основу объяснения механизма того, как ВЭБ-инфекция вызывает рассеянный склероз – феномен “молекулярной мимикрии”.

Механизм развития рассеянного склероза с ВЭБ как основным фактором

Второй этап – исследование 10 миллионов человек

Задача исследования: доказать наличие антител к EBNA1-белку вируса Эпштейна-Барр и перекрестной реактивности EBNA1 / GlialCAM у большой группы людей с РС. 

Ученые провели исследование заболеваемости РС в когорте ВЭБ-отрицательных лиц, некоторые из которых были в дальнейшем инфицированы вирусом, а некоторые нет. Риск рассеянного склероза увеличивался в 32 раза после заражения ВЭБ, но не увеличивался после заражения другими вирусами, включая цитомегаловирус, передающийся аналогичным образом. Всего было исследовано более 10 миллионов молодых людей, находящихся на действительной службе в вооруженных силах США, из которых у 801 был диагностирован РС во время службы. Вездесущая природа ВЭБ, который поражает около 95% взрослых, и тот факт, что рассеянный склероз является относительно редким заболеванием, до сих пор препятствовали такому исследованию. 

Для каждого случая рассеянного склероза были идентифицированы три образца сыворотки крови, собранных до даты начала рассеянного склероза (первый, последний, собранный до начала заболевания и один промежуточный). Большинству участников исследования было меньше 20 лет на момент первого забора крови, а у тех, у кого развился рассеянный склероз, симптомы проявлялись в среднем через 10 лет после взятия первого образца крови.

По предварительным результатам было обнаружено, что 35 человек из всех подтвержденных впоследствии случаев РС изначально были ВЭБ-отрицательными. Последующее исследование образцов крови показало, что 34 человека из этих 35 первоначально ВЭБ-отрицательных в дальнейшем заразились ВЭБ до начала рассеянного склероза. Таким образом, 800 человек из 801 имели антитела к ВЭБ на момент начала развития склероза.

Кроме того, было установлено, что антитела этих военнослужащих взаимодействуют и с GlialCAM-белком глии, и с тем же самым фрагментом EBNA1-белка вируса Эпштейна-Барр, который выявили на первом этапе исследования. Эти данные являются убедительными доказательствами того, что ВЭБ является причиной подавляющего большинства случаев рассеянного склероза. 

Дополнительное исследование на мышах

Задача исследования: подтвердить воздействие антител к EBNA1-белку вируса на клетки глии. 

Ученые дополнительно изучили механизм иммунного ответа организма на EBNA1-белок. Для этого была использована классическая мышиная модель РС – экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит. Экспериментальной группе мышей ввели фрагмент EBNA1-белка, в результате чего у животных развился тяжелый паралич. Также был выявлен больший титр антител в ЦНС и гораздо большее разрушение миелиновой оболочки нервных клеток, чем у мышей из контрольной группы. Это доказало, что если иммунизировать субъект с РС определенным антигеном ВЭБ, то иммунный ответ против этой мишени может сработать и против собственного организма, усугубив течение болезни.

Итоги

На основании проведенного исследования можно сделать предварительные выводы.