Synnynnäinen ja hankittu immuniteetti suun alueen herpes simplex virus -infektioissa

Tutkimuksen tausta

Herpes simplex tyyppi 1 -virus (HSV-1) aiheuttaa tavallisimmin suun alueen infektioita. Ensi-infektio saadaan yleensä suun limakalvon kautta, minkä jälkeen virus siirtyy piilevään eli latenttiin muotoon aluetta hermottavien aivohermojen tumakkeisiin. Vaikka ensi-infektio on yleensä suun sisäinen, viruksen uudelleen aktivoitumista eli reaktivaatiota seuraava infektio ilmenee suun sisällä vain harvoin. Tavallisimmin reaktivaatiosta on seurauksena joko viruksen oireeton eritys sylkeen tai huuliherpes, joiden ilmeneminen on hyvin yksilöllistä. Tekijöitä, jotka selittävät yksilöllistä eroa oireilussa, ei toistaiseksi tunneta hyvin.

Tutkimuksen tavoitteet

Tutkimuksessa selvitettiin, mitkä synnynnäisen ja hankitun immuunipuolustuksen tekijät voisivat selvittää tunnettua yksilöllistä vaihtelua huuliherpeksen esiintymisessä. Lisäksi tutkittiin luonnollista HSV-infektion kohdekudosta, kerrostunutta epiteeliä, muistuttavan kudosviljelymallin soveltuvuutta HSV-infektiotutkimukseen.

Aineisto ja menetelmät

Tutkimuksessa mitattiin oireilevilta ja oireettomilta henkilöiltä syljen synnynnäisten antimikrobitekijöiden tasoa sekä B-solu- ja T-auttajasoluvasteita. Lisäksi tutkittiin niitä mekanismeja, joilla syljen synnynnäiset puolustustekijät, hypotiosyanaatti ja laktoferriini, estävät HSV-infektiota. Soluviljelymalleina käytettiin sekä yksikerrossoluviljelmiä että epiteeliä matkivaa kerrostunutta soluviljelymallia. Soluviljelmät analysoitiin virologisin, immunologisin ja molekyylibiologisin menetelmin. Sylkinäytteet ja veren solujen vasteet analysoitiin biokemiallisin, immunologisin ja molekyylibiologian menetelmiä käyttäen.

Tulokset

Syljen havaittiin sekä neutraloivan HSV:ta että suojaavan soluja infektiolta syljen vasta-aineista riippumattomalla tavalla. Syljen HSV:ta neutraloiva vaikutus oli suurempi oireettomilla HSV-seropositiivisilla henkilöillä kuin henkilöillä, joilla ajoittain ilmenee huuliherpestä sekä seronegatiivisilla kontrolleilla. Tutkituista syljen komponenteista erityisesti synnynnäisiin antimikrobitekijöihin kuuluvalla laktoferriinilla, sekä vähäisemmässä määrin hypotiosyanaatilla, oli yhteys oireettomien HSV-vasta-ainepositiivisten henkilöiden syljen aiheuttamaan HSV-infektion estoon.Syljen vaikutus huuliherpeksen ilmenemiseen on mahdollisesti seurausta yksilöllisestä syljen aiheuttamasta viruksen neutralisaatiosta ensi-infektiossa, mikä todennäköisesti vaikuttaa piileväksi menevän viruksen määrään ja siten myös reaktivaatiotiheyteen.

Oireilevien henkilöiden T-auttajasolujen havaittiin lisäksi reagoivan HSV-stimulaatioon tuottamalla suhteellisesti enemmän Th2- kuin Th1-tyypin sytokiineja. Th2-tyypin sytokiinien tiedetäänkin puolustavan elimistöä virusinfektiota vastaan Th1-tyypin sytokiineja huonommin, koska nämä sytokiinit tukevat vasta-aineiden tuotantoa eivätkä suoraa infektoituneiden solujen tappoa. Lisäksi tähän sopien oireilevien henkilöiden syljen ja seerumin HSV-IgG-vasta-ainetaso oli tutkimuksessa korkeampi verrattuna oireettomiin henkilöihin. Vasta-aineet eivät siis suojaa tehokkaasti huuliherpekseltä.

Erikseen tutkittiin niitä mekanismeja, joilla laktoferriini ja hypotiosyanaatti vaikuttavat HSV-infektioon. Molempien todettiin neutraloivan HSV:ta tehokkaasti luonnollisesti suussa esiintyvissä pitoisuuksissa. Laktoferriini esti myös HSV:n soluun tarttumista, soluun sisäänmenoa sekä leviämistä solusta toiseen. Lisäksi laktoferriinin todettiin hidastavan epiteelisolujen jakautumista, ja sitä seuraavalla epiteelin eheydettömyydellä todettiin olevan HSV-infektiota edistävä vaikutus. Näin ollen laktoferriinin vaikutus HSV-infektioon näyttäisi olevan kaksitahoinen.

Kerrostuneessa epiteelimallissa tehdyssä tutkimuksessa HSV aiheutti sekä akuutin että pitkittyneen infektion. Tämä havainto viittaa HSV:n mahdolliseen kykyyn aiheuttaa piilevä infektio hermosolujen lisäksi myös keratinosyyteissä, jolloin perifeerinen HSV:n immuunikontrolli, johon edellä mainitut puolustusmekanismitkin kuuluvat, olisi vielä luultuakin tärkeämpi osa HSV-reaktivaation hallintaa.

Johtopäätökset

Yhteenvetona voidaan todeta, että eräät syljen synnynnäiset puolustustekijät sekä Th1-tyypin immuunivaste näyttäisivät suojaavan oireiselta HSV-infektiolta suun alueella. Usein toistuvasta huuliherpeksestä kärsivien lisäksi suun alueella ilmenevät limakalvon HSV-infektiot ovat erityinen ongelma immuunipuutteisille henkilöille, kuten syöpähoitoja saaville tai HIV-potilaille. Tutkimuksen tuloksia voidaan soveltaa HSV:n lääkehoito-, rokote- ja geeniterapiasovelluksissa. Tutkittuja synnynnäisiä puolustustekijöitä löytyy yleisesti myös muista eritteistä, joten sovellusalue ei ole rajautunut pelkästään suun alueen infektioihin.

Innate and adaptive immunity in orolabial herpes simplex virus infection

The oral mucosa is a frequent site of primary infection with herpes simplex virus type 1 (HSV-1), whereas recurrent intraoral symptoms caused by this virus are very rare. On the contrary, reactivation from latency results predominantly in asymptomatic HSV shedding to the saliva or recurrent labial herpes (RLH) with highly individual frequency. The aim of the current study was to elucidate the role of human oral innate and acquired immune mechanisms in modulation of HSV infection in the orolabial region.

Saliva was found to neutralize HSV-1 and to protect cells from infection independently of salivary antibodies. Neutralization capacity was higher in saliva from asymptomatic HSV-seropositive individuals compared to subjects with a history of RLH or seronegative controls. Neutralization was at least partially associated with salivary content of lactoferrin. Furthermore, lactoferrin and peroxidase-generated hypothiocyanite were found either to neutralize HSV-1 or to interfere with HSV-1 replication, whereas lysozyme displayed no anti-HSV-1 activity. Lactoferrin was also shown to modulate HSV-1 infection by inhibiting keratinocyte proliferation. RLH susceptibility was further found to be associated with Th2-biased cytokine responses against HSV, and a higher level of anti-HSV-IgG with Th2 polarization, indicating lack of efficiency of the humoral response in the control of HSV disease. In a three-dimensional cell culture, keratinocytes were found to support both lytic and nonproductive infection, suggesting the persistence of HSV in epithelial cells, and further emphasizing the importance of peripheral immune control of HSV.

These results suggest that certain innate antimicrobial compounds in saliva and Th1-type cellular responses are critically important in protecting the host against HSV disease. This implies possible applications in drug, vaccine and gene therapy design.

Osajulkaisut

I Syrjänen S, Mikola H, Nykänen M, Hukkanen V. In vitro establishment of lytic and nonproductive infection by herpes simplex virus type 1 in three-dimensional keratinocyte culture. J Virol 1996; 70: 6524-8.

II Hukkanen V, Mikola H, Nykänen M, Syrjänen S. Herpes simplex virus type 1 infection has two separate modes of spread in three-dimensional keratinocyte culture. J Gen Virol 1999; 80: 2149-55.

III Välimaa* H, Waris M, Hukkanen V, Blankenvoorde MFJ, Nieuw Amerongen AV, Tenovuo J. Salivary defense factors in herpes simplex virus infection. J Dent Res 2002; 81: 416-21.

IV Mikola H, Waris M, Tenovuo J. Inhibition of herpes simplex virus type 1, respiratory syncytial virus and echovirus type 11 by peroxidase-generated hypothiocyanite. Antiviral Res 1995; 26: 161-71.

V Välimaa* H, Tenovuo J, Waris M, Hukkanen V. Lactoferrin and lysozyme, two cationic proteins of the oral innate immunity, differ significantly in their ability to inhibit HSV-1 infection. Käsikirjoitus.

VI Välimaa* H, Ilonen J, Seppälä I, Savolainen J, Hukkanen V, Waris M. Recurrent labial herpes simplex virus infection is associated with Th2 type cellular and humoral immune responses. Käsikirjoitus.

(*ent. Mikola)

Kiitokset

Kiitän lämpimästi Suomen Hammaslääkäriseura Apolloniaa, Emil ja Blida Maunulan rahastoa, Suomalaista Lääkäriseura Duodecimia, Suomen Kulttuurirahaston Satakunnan rahastoa, Suomen Lääketieteen Säätiötä, Suomen Naishammaslääkäreitä, Turun Hammaslääkäriseuraa, Turun immunologiakeskusta, Turun yliopistollista keskussairaalaa (EVO), Turun Yliopistosäätiötä sekä Virustautien Tutkimussäätiötä väitöskirjatutkimukselleni saamastani taloudellisesta tuesta.