Білок А стійкості до міксовірусів – перспективний біомаркер вірусної інфекції

Д-р Індре Плештите-Альміне,
Факультет наук про здоров'я Клайпедського університету

Одним із найважливіших завдань у повсякденній практиці лікаря є своєчасна постановка точного діагнозу захворювання та призначення відповідного лікування. Ґрунтуючись виключно на клінічних симптомах або результатах загального аналізу крові, лікар не завжди може точно визначити походження збудника — бактеріального чи вірусного, що спричинив інфекційне захворювання. Існують інфекції, які виявляються вельми специфічним перебігом хвороби чи симптомами, проте симптоми більшості захворювань, особливо респіраторних інфекцій, як бактеріального, і вірусного походження, дуже схожі. Вірусні біомаркери та комбіновані тести можуть підвищити точність виявлення бактеріальних інфекцій порівняно із старими окремими біомаркерами запалення. Одним із таких маркерів є білок стійкості до міксовірусу А (MxA). AFIAS MxA/СРБ – це медичний пристрій для діагностики in vitro, який кількісно вимірює рівні MxA та С-реактивного білка у зразках крові за допомогою флуоресцентного імуноаналізу (ФІА) та суттєво допомагає відрізнити вірусну інфекцію від бактеріальної на ранній стадії захворювання. Цей діагностичний інструмент полегшує повсякденну роботу лікаря. 

Проблеми диференціальної діагностики та лікування гострих вірусних та бактеріальних інфекцій

Гострі респираторні інфекції (синусит, фарингіт, гострий бронхіт та ін.), спричинені різними патогенними вірусами або бактеріями, є найчастішою причиною звернення дітей до лікаря та стаціонарного лікування. На жаль, нераціональне призначення та застосування антибіотиків, обумовлене неправильною ідентифікацією збудника, що викликало захворювання, залишається актуальною проблемою. Неточна діагностика захворювання і призначені в результаті антибіотики негативно впливають не тільки на дитячий організм, розвиток імунної системи, але і на якість життя. На жаль, у всьому світі зростає антибіотикорезистентність [1]. Крім того, помилковий діагноз викликає недовіру батьків та пацієнтів до лікарів, вони починають шукати другу думку, пацієнти звертаються до інших фахівців, а також шукають допомоги у соціальних мережах та починають лікуватися самостійно. Це може збільшити витрати системи охорони здоров'я, пацієнт може не отримати своєчасного відповідного лікування, збільшується ризик ускладнень захворювання. Протягом багатьох років лікарів закликали відповідально призначати антибактеріальні препарати, а громадськість відповідально їх використовувати. 
Практика призначення антибіотиків виключно на підставі клінічних симптомів, як і раніше, поширена і є одним з найчастіше призначених ліків як у Литві, так і в інших європейських країнах. За даними різних наукових статей, до 50% випадків антибіотики призначаються нераціонально [2]. Вкрай гострою проблемою первинної медико-санітарної допомоги є необгрунтоване призначення антибактеріальної терапії дітям з інфекціями верхніх дихальних шляхів, які найчастіше викликаються різними вірусами. В даний час більшість наявних у продажу біомаркерів призначені для максимально швидкого виявлення збудника серйозних бактеріальних інфекцій з метою призначення відповідного антибактеріального лікування та запобігання ускладненням. Однак широке поширення вірусних інфекцій останніми роками прискорило дослідження, пов'язані з вірусними біомаркерами. З появою нових варіантів противірусного лікування та розробкою нових вакцин проти вірусів дуже важливо точно діагностувати вірусні інфекції, особливо у дітей. Тому необхідні більш специфічні та надійні діагностичні інструменти, які дозволять більш точно диференціювати не тільки вірусні та бактеріальні інфекції, для лікування яких потрібні антибіотики, але й виключити неінфекційні причини запалення.

Специфіка лабораторних маркерів вірусних інфекцій

 В даний час дитині з інфекційним захворюванням зазвичай призначають загальний аналіз крові та аналіз крові на С-реактивний білок (СРБ). СРБ – білок гострої фази, нормальна концентрація якого у сироватці крові становить менше 3 мг/л, вона збільшується при запальному процесі, особливо при тяжкій інфекції, коли концентрація СРБ може перевищувати навіть 500 мг/л [3]. Бактеріальна інфекція спричиняє виражене підвищення рівня СРБ протягом 4-6 годин після зараження, при цьому максимальна концентрація досягається через 36 годин [4]. Після лікування антибіотиками рівень СРБ швидко знижується. Розмір концентрації СРБ зазвичай відповідає тяжкості бактеріальної інфекції. За наявності вірусної інфекції рівень СРБ у сироватці зазвичай не підвищується вище 10 мг/л, проте інвазивна аденовірусна інфекція та грип можуть підвищувати рівень СРБ до 10–80 мг/л [5]. Мета-аналіз 10 досліджень, у яких вивчалося одне значення СРБ у сироватці для використання як порогового значення для бактеріальних захворювань, включаючи захворювання, викликані грампозитивними або грамнегативними бактеріями, дав суперечливі результати: три дослідження рекомендують граничне значення СРБ в діапазоні від 6 до 20 мг/л, в той час як сім досліджень. Очевидно, що тест СРБ сам не може гарантувати точний діагноз. Враховуючи складність імунної відповіді господаря на інфекції та дедалі більш визнану важливість вірусно-бактеріальних взаємодій, ймовірно, нереалістично припускати, що один біомаркер може точно ідентифікувати всі бактеріальні інфекції, що потребують антибактеріального лікування. Крім аналізу СРБ, останнім десятиліттям для виявлення вірусів широко використовувалися молекулярні методи, такі як ПЛР. Однак інтерпретація результатів ПЛР ускладнюється тим фактом, що певні респіраторні віруси були виявлені у 40% дітей, що не мали симптомів. [7]. Висока чутливість ПЛР дозволяє виявити мінімальні кількості вірусних нуклеїнових кислот, проте виникають питання щодо клінічної значущості позитивних результатів тесту. Наприклад, низький рівень респіраторних вірусів може вказувати на безсимптомну колонізацію чи постінфекційне виділення. Оцінка безсимптомних осіб у порівнянні з пацієнтами з респіраторними захворюваннями має важливе значення для кращого розуміння значущості виявлених вірусних нуклеїнових кислот та кращої інтерпретації результатів діагностики [8]. Однак, враховуючи, що ПЛР-тест вимагає дуже точного взяття проб з дихальних шляхів, існує ризик того, що неправильний відбір проб призведе до хибно-негативних результатів. Також складно отримати репрезентативні зразки з джерела інфекції у дітей, наприклад, нижніх дихальних шляхів.

Новий біомаркер вірусної інфекції – білок А резистентності міксовірусу

Вірусні біомаркери та комбіновані тести можуть підвищити точність виявлення бактеріальних інфекцій порівняно зі старими методами аналізу окремих запальних біомаркерів. Одним із таких маркерів є білок стійкості до міксовірусу А (MxA). Це інтерферон-індукована динамін-подібна ГТФаза , яка функціонує як автономний фактор рестрикції господаря [9] проти широкого спектру РНК- та ДНК-вірусів. Інтерферони (ІФН) виробляються в організмі людини у відповідь на вірусну інфекцію. IFN типу I та III зв'язуються зі специфічними рецепторами, IFNAR та IFNLR (також званими IL28R), відповідно, і активують експресію MxA та інших генів, що стимулюються IFN (ISG), через активований шлях Jan-кінази / трансдуктора сигналу та активатора транскрипції (STAT). Це призводить до утворення комплексу генного фактора 3, що стимулюється IFN, який зв'язується з елементами відповіді, що стимулюються IFN (ISRE), розташованими в промоторних областях ISG, таких як MxA (малюнок 1) [10]. Дослідження показали, що при мікроін'єкції очищених вірусних нуклеокапсидів клітини, що експресують MxA, MxA блокував їх переміщення в ядро. MxA розпізнає вхідні вірусні нуклеокапсиди і порушує їх функцію, обволікаючи присутні там вірусні структури, утворюючи олігомери MxA/ нуклеокапсида (малюнок 2) [11]. У більшості випадків гострі вірусні інфекції IFN I типу і MxA виділяються в периферичну кров. Виявлення інтерферонів у сироватці крові утруднене і ненадійне, головним чином через їх короткий період напіврозпаду [12]. MxA виявляється протягом 5 годин після зараження, досягає піку через 17 годин [13] та має період напіврозпаду 2-3 дні [11]. Тому цей показник є надзвичайно корисним для оцінки стану дитини в перший день хвороби. Ген MxA не реагує на інші цитокіни, такі як IL-1 або TNF. Ні рівень IFN I типу, ні рівень MxA не підвищуються у здорових людей або людей з бактеріальними інфекціями [5].

MxA є важливим противірусним фактором, який активний проти різних РНК- та кількох ДНК-вірусів [14]. У таблиці представлений список найпоширеніших у нашій країні вірусів, що активують білок MxA як противірусний фактор. Завдяки своїй широкій противірусній активності MxA широко вивчався як потенційний біомаркер вірусних інфекцій для запобігання неправильному використанню антибіотиків. Клінічні дослідження показали, що комбінована оцінка рівнів MxA та СРБ значно підвищує клінічну чутливість та специфічність при диференціації вірусних та бактеріальних інфекцій [15–17]. MxA є перспективним біомаркером для розрізнення цих двох етіологій. Крім того, MxA допомагає розрізняти активну та безсимптомну інфекцію, що є поширеною клінічною проблемою при інтерпретації даних ПЛР для деяких респіраторних вірусів. 

Особливості та перспективи тесту AFIAS MxA/СРБ

У міру вдосконалення технологій, беручи до уваги зростаючі проблеми діагностики, компанія Boditech Med розробила тест AFIAS MxA/СРБ. Аналіз AFIAS MxA/СРБ вимірює рівні MxA та СРБ у людини одночасно з кількісними імуноферментними аналізами з маркуванням CE-IVD та системою AFIAS для надання медичної допомоги на місці. AFIAS MxA/СРБ – це медичний пристрій для діагностики in vitro, який кількісно вимірює MxA та СРБ у зразках цільної крові людини за допомогою флуоресцентного імуноаналізу (ФІА). Метою AFIAS MxA/СРБ є розрізнення вірусної та бактеріальної інфекції на ранній стадії захворювання. Пізніше перспективне дослідження також підтвердило, що розрахунок ймовірності бактеріальної інфекції з використанням аналізу AFIAS MxA/СРБ може ефективно розрізняти вірусні та бактеріальні інфекції дихальних шляхів [18]. AFIAS MxA/СРБ одночасно виявляє 2 білки, концентрації яких у організмі різняться у межах – до 1000 раз. Для тесту потрібна лише невелика кількість периферичної крові. Результати оцінки AFIAS MxA/СРБ мають високу чутливість і специфічність. Чутливість при виявленні вірусної інфекції становить 88 відсотків, специфічність – 94,4 відсотка, а чутливість при виявленні бактеріальної інфекції – 87,2 відсотка, специфічність – 88 відсотків. (Малюнки 3 та 4). 

MxA є перспективним біомаркером для розрізнення цих двох етіологій. Крім того, MxA допомагає розрізняти активну та безсимптомну інфекцію, що є поширеною клінічною проблемою при інтерпретації даних ПЛР для деяких респіраторних вірусів. 

Короткий зміст
Можна стверджувати, що білок стійкості до міксовірусу А:

• є перспективним біомаркером вірусної інфекції; 
• допомагає відрізнити активну інфекцію від безсимптомного захворювання; 
• синергія із існуючим маркером СРБ дозволяє відрізнити бактеріальну інфекцію від вірусної.

Очікується, що використання діагностичного медичного інструменту AFIAS MxA/СРБ скоротить нераціональне призначення антибіотиків та їх надмірне використання навіть в установах первинної медико-санітарної допомоги, де відсутня лабораторна система, при відносно низьких витратах та простому управлінні. Таким чином, це чудовий діагностичний пристрій, що полегшує повсякденну роботу лікаря.

Література

1. Gould IM. Antibiotic resistance: the perfect storm. Int J Antimicrob Agents. 2009;34(53):52–55. 
2. Milani RV, Wilt JK, Entwisle J, et al. Reducing inappropriate outpatient antibiotic prescribing: normative comparison using unblinded provider reports. BMJ Open Qual 2019;8:e000351. 10.1136/bmjoq-2018-000351 
3. Falk G, Fahey T. C-reactive protein and community-acquired pneumonia in ambulatory care: systematic review of diagnostic accuracy studies. Fam Pract. 2009;26:10–21. 
4. Okamura JM, Miyagi JM, Terada K, Hokama Y. Potential clinical applications of C-reactive protein. J Clin Lab Anal. 1990;4:231–5. 
5. Sambursky R, Shapiro N. Evaluation of a combined MxA and CRP point-of-care immunoassay to identify viral and/ or bacterial immune response in patients with acute febrile respiratory infection. Eur Clin Respir J. 2015;2(1):28245. 
6. Simon L, Gauvin F, Amre DK, Saint-Louis P, Lacroix J. Serum procalcitonin and C-reactive protein levels as markers of bacterial infection: a systematic review and meta-analysis. Clin Infect Dis. 2004;39:206–17 
7. Samuel Rhedine et al., Clinical Utility of PCR for Common Viruses in Acute Respiratory Illness, Pediatrics, 2014 
8. Rogier R. Jansen et al., Frequent Detection of Respira- tory Viruses without Symptoms: Toward Defining Clinically Relevant Cutoff Values, Journal of Clinical Microbiology, 2011 
9. Song Gao, et al., Structure of Myxovirus Resistance Protein A Reveals Intra- and Intermolecular Domain Interactions Required for the Antiviral Function, Cell, 2011 
10. Otto Haller and Georg Kochs, Human MxA Protein: An Interferon-Induced Dynamin-Like GTPase with Broad Antiviral Activity, Journal of Interferon and Cytokine Research, 2011 
11. T Ronnie et al., Control of IFN-inducible MxA gene expression in human cells, J Immunol, 1993.