Роль генетического разнообразия населения в демографических последствиях пандемии гриппа 2009/2013 гг.


Дмитриева М.Н., Карпова Л.С., Коншина О.С., Цыбалова Л.М., Киселев О.И., Покровский В.И.

1НИИ гриппа Минздрава России, Санкт-Петербург; 2Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Москва
Среди причин демографического ущерба от пандемий гриппа недостаточно анализируется вклад генетических особенностей населения. Вместе с тем обращает на себя внимание роль генетической разнородности популяций в многонациональной стране и популяционного распределения типов HLA, детерминирующих высокую чувствительность к гриппу и другим инфекционным заболеваниям. Анализ пандемии 2009/2011 гг. приводит к выводу, что ее демографические последствия в определенной степени могут быть отнесены к значительному ущербу в отношении не только групп клинического риска, но и генетических кластеров населения с определенным гаплотипом HLA. Несомненную роль играют также мутации в генах противовирусной защиты системы интерферонов 1-го типа. В короткой обзорной статье впервые рассматривается роль генетической структуры населения в повышенной генетически детерминированной чувствительности к пандемическому гриппу.

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].


Литература


1. Карпова Л.С., Поповцева Н.М., Столярова Т.П., Киселев О.И. Сравнительный анализ эпидемий гриппа в России с участием пандемического вируса А(H1N1)pdm09 в период с 2009 по 2013 г. Материалы VI Ежегодного Всероссийского Конгресса по инфекционным болезням. М., 2014; 123.
2. Monto A. S. The risk of seasonal and pandemic influenza: prospects for control. Clin. Infect. Dis. 2009; 48: 20–25.
3. Taubenberger J.K., Morens D.M. 1918 Influenza: the mother of all pandemics. Emerg. Infect. Dis. 2006; 12(1): 15–22. http://wwwnc.cdc.gov/eid/article/12/1/pdfs/05-0979.pdf просмотрено 14.07.2014.
4. Dawood F.S., Iuliano A.D., Reed C., Meltzer M.I., Shay D.K., Cheng P.Y. et al. Estimated global mortality associated with the first 12 months of 2009 pandemic influenza A H1N1 virus circulation: a modelling study. Lancet Infect. Dis. 2012; 12(9): 687–695.
5. Wagner A.P., McKenzie E., Robertson C., McMenamin J., Reynolds A., Murdoch H. Automated mortality monitoring in Scotland from 2009. Euro Surveill. 2013; 18(15): pii=20451. http://www.eurosurveillance.org/ViewArticle.aspx?ArticleId=20451 просмотрено 16.07.2014.
6. Wu P., Goldstein E., Ho L.-M., Wu J.T., Tsang T., Leung G.M. et al. Excess mortality impact of two epidemics of pandemic influenza A(H1N1pdm09) virus in Hong Kong. Influenza and Other Respiratory Viruses 2014; 8(1): 1–7.
7. Dávila J., Chowell G., Borja-Aburto V.H., Viboud C., Grajales Muñiz C., Miller M. Substantial Morbidity and Mortality Associated with Pandemic A/H1N1 Influenza in Mexico, Winter 2013–2014: Gradual Age Shift and Severity. PLoS Curr. 2014; 26: 6. Edition 1. http://currents.plos.org/outbreaks/article/obk-14-0006-substantial-morbidity-and-mortality-associated-with-pandemic-ah1n1-influenza-in-mexico-winter-2013-2014-gradual-age-shift-and-severity/ просмотрено 15.07.2014.
8. Hertz T., Nolan D., James J., John M., Gaudieri S., Phillips E. et al. Mapping the landscape of host-pathogen coevolution: HLA class I binding and its relationship with evolutionary conservation in human and viral proteins. J. Virol. 2011; 85(3): 1310–1321.
9. Alexander J., Bilsel P., del Guercio M.-F., Marinkovic-Petrovic A., Southwood S., Stewart S. et al. Identification of broad binding class I HLA supertype epitopes to provide universal coverage of influenza A virus. Hum. Immunol. 2010; 71(5): 468–474.
10. Oshansky C. M., Thomas P.G. The human side of influenza. J. Leukoc Biol. 2012; 92(1): 83–96.
11. Webb S.A., Pettila V., Seppelt I., Bellomo R., Bailey M., Cooper D.J. et al. Critical care services and 2009 H1N1 influenza in Australia and New Zealand. N. Engl. J. Med. 2009; 361(20): 1925–1934. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19815860
12. Arankalle V.A., Lole K.S., Arya R.P., Tripathy A.S., Ramdasi A.Y., Chadha M.S. et al. Role of Host Immune Response and Viral Load in the Differential Outcome of Pandemic H1N1 (2009) Influenza Virus Infection in Indian Patients. PLoS ONE 2010; 5(10): e13099.
13. Киселев О.И. Иммуносупрессия при беременности. Вопр. вирусол. 2012; 57 (6): 5–8.
14. Рычков Ю.Г., Жукова О.В., Евсюков А.Н., Наумова О.Ю., Рычков С.Ю., Шереметьева В.А., Шнейдер Ю.В. Генофонд и геногеография народонаселения. В кн.: Рычков Ю.Г., ред. Геногеографический атлас населения России и сопредельных стран. СПб.: Наука, 2003. 671 с.
15. Freıdin M.V., Rudko A.A., Kolokolova O.V., Ondar E.A., Strelis A.K., Puzyrev V.P. A comparative analysis of tuberculosis susceptibility genetic make-up in Tuvinians and Russians. Molekuliarnaia Biologiia 2006; 4(2): 252–262.
16. Horby P., Nguyen N.Y., Dunstan S.J., Baillie J.K. The role of host genetics in susceptibility to influenza: a systematic review. PLoS ONE 2012; 7(3): e33180.
17. Keynan Y., Malik S., Fowke K.R. The role of polymorphisms in host immune genes in determining the severity of respiratory illness caused by pandemic H1N1 influenza. Public Health Genomics 2013; 16(1–2): 9–16.
18. Ramírez-Martínez G., Cruz-Lagunas A., Jiménez-Alvarez L., Espinosa E., Ortíz-Ouintero B., Santos-Mendoza T. et al. Seasonal and pandemic influenza H1N1 viruses induce differential expression of SOCS-1 and RIG-I genes and cytokine/chemokine production in macrophages. Cytokine 2013; 62(1): 151–159.
19. Oshansky C.M., Thomas P.G. The human side of influenza. J. Leukoc Biol. 2012; 92(1): 83–96.
20. Kedzierski L., Linossi E.M., Kolesnik T.B., Day E.B., Bird N. L., Kile B.T. et al. Suppressor of cytokine signaling 4 (SOCS4) protects against severe cytokine storm and enhances viral clearance during influenza infection. PLoS Pathog. 2014; 10(5): e1004134.
21. Everitt A.R., Clare S., Pertel T., John S.P., Wash R.S., Smith S.E. et al. IFITM3 restricts the morbidity and mortality associated with influenza. Nature 2012; 484(7395): 519–523.
22. Zhang Y.H., Zhao Y., Li N., Peng Y.-C., Giannoulatou E., Jin R.-H. et al. Interferon-induced transmembrane protein-3 genetic variant rs12252-C is associated with severe influenza in Chinese individuals. Nat. Commun. 2013; 4: 1418–1421.
23. Qutob N., Balloux F., Raj T., Liu H., de ProcQutob М.N., Trowsdale J., Manica A. Signatures of historical demography and pathogen richness on MHC class I genes. Immunogenetics 2012; 64: 165–175.
24. Buhler S., Sanchez-Mazas A. HLA DNA sequence variation among human populations: molecular signatures of demographic and selective events. PLoS ONE 2011; 6(2): e14643.


Об авторах / Для корреспонденции


Для корреспонденции:
Дмитриева Марина Николаевна – помощник дир. НИИ гриппа Минздрава России
Адрес: 197376, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 15/17
Телефон: +7(812) 499-15-00
E-mail: office@influenza.spb.ru

Сведения об авторах:
Карпова Людмила Серафимовна – д-р мед. наук, зав. лаб. эпидемиологии гриппа и ОРЗ НИИ гриппа Минздрава России; epidlab@influenza.spb.ru
Коншина Ольга Сергеевна – зав. отд. международного сотрудничества НИИ гриппа Минздрава России; olga_konshina@influenza.spb.ru
Цыбалова Людмила Марковна – д-р мед. наук, зам. дир. по научной работе НИИ гриппа Минздрава России; sovet@influenza.spb.ru
Киселев Олег Иванович – акад. РАН, д-р биол. наук, проф., дир. НИИ гриппа Минздрава России; @influenza.spb.ru
Покровский Валентин Иванович – акад. РАН, д-р мед. наук, проф., дир. Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора; crie@pcr.ru


Бионика Медиа