Role of genetic diversity in the population demographic effects of the 2009/2013 influenza pandemic


Dmitrieva M.N., Karpova L.S., Konshina O.S., Tsybalova L.M., Kiselev O.I., Pokrovsky V.I.

1Research Institute of Influenza, Ministry of Health of Russia, Saint Petersburg; 2Central Research Institute of Epidemiology, Russian Federal Service for Surveillance of Customer Rights Protection and Human Welfare, Moscow
Among the causes of demographic damage from influenza pandemics, the contribution of genetic characteristics of the population has been insufficiently analyzed. At the same time, the role of the genetic heterogeneity of populations in a multiethnic country and that of the population distribution of HLA types that determine a high susceptibility to influenza and other infectious diseases have engaged attention. Analysis of the 2009/2011 pandemic leads to the conclusion that its demographic effects can be, to a certain extent, attributed to considerable damage to not only clinical risk groups, but also to the genetic clusters of the population with a particular HLA haplotype. Mutations in the type I interferon system genes in antiviral defense also play an undeniable role. This short review article considers the role of the genetic structure of the population in increased genetically determined susceptibility to pandemic influenza for the first time.
Keywords: H1N1

По данным ВОЗ, пандемия гриппа, вызванная вирусом свиного происхождения A(H1N1)pdm09, перешла в фазу IV в 2011 г., что фактически было равносильно декларации ее завершения. Однако вирус A(H1N1)pdm09 продолжает циркулировать и в настоящее время, вызывая тяжелые случаи заболевания со смертельными исходами. Это стало неожиданностью для практического здравоохранения: на фоне относительно низкой заболеваемости резко возросла частота госпитализаций пациентов с осложненным гриппом [1]. Основная задача здравоохранения в период пандемии – максимальное снижение экономического ущерба от массовой заболеваемости, а также медицинских последствий перенесенного гриппа и смертности. Совершенно очевидно, что, несмотря на все усилия, в период пандемии не удалось в полной мере предупредить смертельные исходы и так называемую отсроченную смертность. Также очевидно, что эти факторы оказывают негативное влияние на демографические процессы.

Поэтому, учитывая особенности эпидемического процесса на территории России, целесообразно провести анализ пандемии гриппа A(H1N1)pdm09 и ближайшего постпандемического периода. Для здравоохранения представляет особую важность объективная оценка и прогнозирование тяжести пандемий [2]. Оценка тяжести пандемии необходима также для понимания влияния массовой заболеваемости на демографическую структуру и показатели здоровья населения. Анализ повышенной чувствительности к гриппозной инфекции свидетельствует о том, что в пределах многонациональной популяции населения существуют субпопуляции, наиболее чувствительные к пандемическим вирусам. Генетические исследования демографических последствий пандемий позволяют понять структуру мер профилактики и защиты на уровне отдельных групп населения и страны в целом.

Известно, что пандемии гриппа развиваются, как правило, в две волны с последующим снижением активности процесса и сменой циркулирующих вирусов [3]. Анализ эпидемических процессов в период с 2009 по 2013 г. показал, что заболеваемость гриппом и ОРВИ, по данным клинической диагностики, снижалась постепенно, что до определенной степени соответствовало снижению уровня циркуляции пандемического вируса A(H1N1)pdm09 [1]. Это также относилось к частоте госпитализаций и показателям смертности. Исключение составила эпидемия 2011/2012 гг., интенсивность которой по некоторым параметрам была ниже, чем в 2009 г. [1]. В этиологической структуре этого периода наблюдения преобладали вирусы гриппа A(H3N2) и В. Пандемический вирус A(H1N1)pdm09 вышел из активной циркуляции.

В первую волну пандемии 2009 г. вирус гриппа А(H1N1)pdm09 распространился по территории России с Дальнего Востока в западном направлении. Следующие волны пандемии 2011 и 2013 гг. характеризовались смешанной этиологией, и вирус пандемического гриппа распространялся по территории России с Европейской части в восточном направлении. В сезон 2011/2012 гг. эпидемия носила смешанный этиологический характер с преимущественной циркуляцией вирусов А(H3N2) и В. В 2012/2013 гг., так же, как в 2009 г., вирус гриппа А(H1N1)pdm09 распространялся с Дальнего Востока. Через 4 нед. он охватил всю территорию Российской Федерации с преимущественной циркуляцией в Сибири [1].

Интенсивность эпидемий по округам зависела от распространения пандемического гриппа по территории России и его вклада в заболеваемость. Наиболее высокие показатели заболеваемости регист­рировались на стартовых территориях распространения пандэпидемии, то есть в регионах страны, которые стали «географическими воротами заноса инфекции» на территорию России. Так, при распространении с востока на запад пандемического гриппа А(H1N1)pdm09 максимальные показатели заболеваемости отмечены в Дальневосточном и Сибирском федеральных округах, что было характерно для 2009 и 2013 гг. При распространении эпидемии с запада на восток в 2011 г. заболеваемость была выше в Северо-Западном и Приволжском федеральных округах, в 2013 г. интенсивность эпидемии была выше в Северо-Западном и Уральском округах, а в 2014 г. по заболеваемости лидировал Приволжский федеральный округ. Лидером эпидемического процесса в этот год был новый по сравнению с сезоном 2008/2009 гг. вариант вируса гриппа А(H3N2).

Как уже указывалось, наиболее важным показателем тяжести пандемий гриппа является смертность [2].

Особый интерес представляет возрастная структура смертельных исходов от пандемического гриппа. По сравнению с пандемией 2009 г. за последующие 3 эпидемии в возрастной структуре умерших в среднем увеличилась доля лиц старше 65 лет (с 2,4 до 8,9%) и детей 0–2 лет (с 1,4 до 2,7%), но уменьшилась доля лиц в возрасте от 18 лет до 31 года (с 27,2 до 17,0%). Среди умерших преобладали лица в возрасте от 42 до 53 лет как в эпидемию 2009 г. (28,7%), так и в последующие эпидемии (в среднем 29,5%). Эти показатели в значительной мере соответствуют международным данным [2, 4–9].

По сравнению с эпидемией 2009 г. в последующие циклы пандемии среди умерших увеличилась доля лиц с хронической патологией, прежде всего с метаболическим синдромом, в том числе с диабетом и ожирением (от 31,8 до 36,0%) и сердечно-сосудистой патологией (от 18,9 до 36,0%).

На рис. 1 представлена шкала оценки тяжести пандемий гриппа, предложенная на основании анализа пандемий ХХ столетия и принятая большинством экспертов ВОЗ [2].

Достоверный анализ смертности от гриппа представляет собой достаточно сложную задачу и зависит от принятой системы регистрации смертности, которая сильно различается в США, Европе и Российской Федерации. Совершенствование этой системы соответствует интересам здравоохранения и медицинского сообщества, так как должно быть основой повышения готовности страны к масштабным пандемиям гриппа. Важнейшим показателем тяжести пандемии является также дополнительная смертность, то есть смертность, обусловленная обост­рениями хронических соматических заболеваний после перенесенного гриппа. Дополнительная смертность среди населения Санкт-Петербурга в период пандемии 2009/2011 гг. составила 52,3 случаев на 100 тыс. населения. Если этот показатель экстраполировать на все население РФ (145 млн. чел.), то получится, что в этот период дополнительно умерли от соматических и инфекционных заболеваний 75 35 чел., то есть всего вместе с умершими от лабораторно подтвержденного гриппа это составило около 77 932 чел. Таким образом, пандемию в России, как и в США, можно отнести к 1-й категории по шкале оценки тяжести CDC [2–4].

Прошедшая пандемия существенно отличалась от пандемий ХХ столетия, при этом самой важной оценкой этой пандемии явилось объективное определение ее тяжести. На рис. 1 представлена оценка тяжести пандемии 2009/2011 гг. [2]. Объективная глобальная оценка тяжести прошедшей пандемии представляет особый интерес с точки зрения определения отношения между патогенностью и трансмиссивностью вируса и восприимчивостью к инфекции отдельных групп населения, а с другой стороны – с точки зрения эффективности эпидемиологических мероприятий и оказания помощи больным с осложненным гриппом. Прошедшая пандемия гриппа по степени тяжести может быть отнесена к умеренным. Вместе с тем такая оценка в сравнении с пандемиями прошлого столетия не дает реальной картины, так как в этот период проводилась активная вакцинация населения, и доступны были высокоэффективные противовирусные препараты.

В этот период активизировались научные исследования, результаты которых позволяют в определенной степени пересмотреть ряд традиционных представлений об эпидемиологии гриппа и оценить эффективность терапии осложненного гриппа и гриппозной инфекции среди групп риска, включающих пациентов с различными видами хронической инфекционной и соматической патологии [3].

Итогам пандемии гриппа, вызванной вирусом А(H1N1)pdm09, посвящен ряд фундаментальных статей [4–7, 10]. Особое внимание было обращено на патогенность вирусов гриппа А(H1N1)pdm09 и фатальные осложнения у беременных женщин [2, 8–14].

Анализ результатов пандемии 2009/2011 гг. показал, что ряд наблюдений и открытий могут иметь серьезное значение для углубления представлений о клинике и патогенезе современного гриппа и значении реакций врожденного и приобретенного иммунного ответа для течения заболевания [8–13].

На рис. 2 (см. на вклейке) представлена карта мира с наложением соотношения смертности от гриппа А(H1N1)pdm09 на 1 млн человек и частоты HLA-A*24 аллеей в популяциях 34 стран мира [8]. Для анализа использовались данные, доступные в источниках по общественному здоровью и медицинской литературе [8–13]. Представлен сравнительный картографический анализ частоты HLA-аллелей и смертности от гриппа А(H1N1)pdm09 в различных популяциях населения. Несмотря на наличие данных по картированию HLA на территории бывшего СССР и России [14], на рисунке Россия представлена «белым пятном» в связи с отсутствием такого анализа.

Исследования презентации антигенов 52 вирусов гриппа человека различными аллелями HLA показали, что связывание вирусных антигенов с HLA преимущественно ограничено консервативными детерминантами вирусного протеома [8]. При этом известно, что эффективность взаимодействия, например, антигенов вируса ВИЧ-1 с HLA прямо коррелирует с течением заболевания: низкое срод­ство эпитопов к определенным аллелям HLA связано с прогрессированием заболевания, высокая аффинность – с благоприятным течением. Опыт анализа связи между HLA, иммунным ответом на ВИЧ-инфекцию и течением заболевания авторами использован для глобального анализа чувствительности популяций населения различных регионов Земли к гриппозной инфекции с ориентацией на Т-клеточный иммунный ответ [8].

Результаты изучения роли HLA в реакции на гриппозную инфекцию свидетельствуют о том, что основные типы HLA распознают консервативные области вирусных белков, что является основой выработки протективного иммунитета и приводит к элиминации вируса из организма. При этом в пределах отдельных популяций с высокой частотой определенных аллелей HLA отчетливо проявляются признаки повышенной чувствительности к гриппу, особенно в условиях пандемий [8]. Проведенный компьютерный анализ связи HLA и географического распределения популяций с различными гаплотипами HLA свидетельствует о том, что сродство консервативных эпитопов к тем или иным подтипам HLA является базовым показателем заболеваемости гриппом в отдельных регионах планеты [8, 14]. Более того, выявлена корреляция с тяжестью течения гриппозной инфекции и HLA-аллелями. Более глубокий анализ смертности от гриппа и популяционного профиля HLA в расовых/этнических группах населения выявил необычайно высокое преобладание аллелей A*24 и высокую частоту госпитализаций в палаты интенсивной терапии, а также смертельных исходов от гриппа А(H1N1)pdm09. Близкие данные получены также для фенотипа A*68:01, широко распространенного среди коренного населения Северной Америки [8]. Авторы исследования считают, что использование данных по геногеографии HLA-аллелей в региональных популяциях может составлять объективную основу для оценки рисков заболеваемости и исходов гриппа, включая потенциальный ущерб от эпидемий гриппа.

В исследовании S.A. Webb с соавт. [11] продемонстрирована преобладающая частота случаев осложненного течения гриппа среди местного населения Австралии и Новой Зеландии, характеризующегося высокой частотой носительства аллеля HLA A*24. Смертность от гриппа в этой популяции в 2009 г. была в 3–8 раз выше по сравнению с остальной частью населения [11].

Экстраполяция данного подхода на пандемию 1918/1919 гг. показала, что смертность среди местного населения (индейцев США) от гриппа H1N1 была существенно выше: 8,5 и 2,5% соответственно, то есть от 3 до 8 раз. Эпидемия «азиатского гриппа» 1957 г. на Дальнем Востоке СССР среди коренного населения также отличалась особой тяжестью и высокой смертностью.

Для территории Российской Федерации проведено картирование распределения населения и этнических групп по типам HLA [14]. Результаты картографического анализа HLA на обширной территории России систематизированы в обширном издании АН СССР [15]. Поэтому использование этой базы в системе надзора за гриппом позволит выделить наиболее чувствительные к вирусам гриппа популяции и составить основу целевого конструирования и использования противогриппозных вакцин.

Кроме преморбидного фона, особенностей реакции на вирусную инфекцию в соответствии с особенностями гаплотипа HLA, согласно результатам исследований последних 4 лет, особое значение имеет распространенность мутаций, повышающих чувствительность к заражению гриппом и предрасполагающих к тяжелому течению этой инфекции [16–23]. Отсутствие таких данных затрудняет прогнозирование заболеваемости инфекционными и соматическими болезнями и их влияния на наиболее важные демографические показатели. Кроме этого, совершенно очевидно, что необходимо изменить критерии оценки эффективности противогриппозных вакцин и проводить их анализ с ориентацией на генетическую разнородность популяций людей, населяющих Российскую Федерацию, в соответствии с мировой практикой [16, 24–25].


About the Autors


Dmitrieva Marina Nikolaevna, Assistant Director, Research Institute of Influenza, Ministry of Health of Russia
Address: 15/17, Professor Popov St., Saint Petersburg, 197376
Telephone: +7(812) 499-15-00
E-mail: office@influenza.spb.ru


Бионика Медиа