Полиморфизм аминокислот в позиции 222 рецепторсвязывающего сайта гемагглютинина вируса гриппа A (H1N1)pdm09 у пациентов с летальной вирусной пневмонией в 2012-2014 гг

Статья в Elpub

Вопросы вирусологии. 2016; 61: 166-171

Полиморфизм аминокислот в позиции 222 рецепторсвязывающего сайта гемагглютинина вируса гриппа A (H1N1)pdm09 у пациентов с летальной вирусной пневмонией в 2012-2014 гг

Краснослободцев К. Г., Львов Д. К., Альховский С. В., Бурцева Е. И., Федякина И. Т., Колобухина Л. В., Кириллова Е. С., Трушакова С. В., Оскерко Т. А., Щелканов М. Ю., Дерябин П. Г.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-4-166-171

Аннотация

Представлены данные исследования секционного материала от пациентов, погибших от пневмонии, ассоциированной с вирусом гриппа A (H1N1)pdm09, в 2012-2014 гг., на наличие мутантных (позиция 222 в рецепторсвязывающем сайте гемагглютинина (НА)) форм вируса. Всего, по совокупным данным, полученным тремя различными методами (секвенирование, next-generation sequencing (NGS), изоляция вируса), мутантные варианты вируса выявлены у 17 (41%) из 41 пациента. Доля мутантных форм в составе вирусной популяции колебалась от 1 до 69,2%. Наиболее часто встречалась смесь дикого (D222) и мутантного (D222G) варианта, доля которого варьировала от 3,3 до 69,2% вирусной популяции. Реже в смеси обнаруживалась мутация D222N (от 1,1 до 5,5%). У одного из пациентов состав вирусной популяции был крайне неоднороден. Так, если в образце левого легкого выявлен только дикий тип D222, в правом легком обнаружена смесь вариантов 222D/G/N (65,4/32,5/1,1%), в трахее - смесь 222D/G/Y/A (61,8/35,6/1,2/1,4% соответственно). В бронхах данного пациента выявлена смесь 222D/G/N/A (64,3/33,7/1/1% соответственно). Полученные данные свидетельствуют о том, что процесс адаптации вируса в нижних отделах респираторного тракта сопряжен с появлением различных вариантов вируса с мутациями в рецепторсвязывающем сайте НА. Образование мутантных форм вируса в тканях нижнего отдела респираторного тракта, видимо, приводит в большинстве случаев к вирусной летальной пневмонии. Однако если они представляют минорную часть популяции, их не удается выявить методом конвекционного секвенирования, но они могут быть обнаружены с помощью метода NGS.

Список литературы

1. Львов Д.К., Бурцева Е.И., Прилипов А.Г., Богданова В.С., Щелканов М.Ю., Бовин Н.В. и др. Возможная связь летальной пневмонии с мутациями пандемического вируса гриппа A/H1N1swl в рецепторсвязывающем сайте субъединицы HA1 гемагглютинина. Вопросы вирусологии. 2010; (4): 4-9.

2. Львов Д.К., Малышев Н.А., Колобухина Л.В., Меркулова Л.Н., Бурцева Е.И., Щелканов М.Ю. и др. Грипп, вызванный новым пандемическим вирусом А/H1N1swl: клиника, диагностика, лечение. Методические рекомендации. М.; 2009.

3. Львов Д.К., Бурцева Е.И., Прилипов А.Г., Богданова В.С., Щелканов М.Ю., Бовин Н.В. и др. Распространение нового пандемического вируса гриппа A (H1N1)v в России. Вопросы вирусологии. 2010; 55 (3): 4-9.

4. Львов Д.К., Щелканов М.Ю., Бовин Н.В., Малышев Н.А., Чучалин А.Г., Колобухина Л.В. и др. Корреляция между рецепторной специфичностью штаммов пандемического вируса гриппа A (H1N1) pdm09, изолированных в 2009-2011 гг., структурой рецепторсвязывающего сайта и вероятностью развития летальной первичной вирусной пневмонии. Вопросы вирусологии. 2012; 57 (1): 14-7.

5. Львов Д.К., Яшкулов К.Б., Прилипов А.Г., Бурцева Е.И., Щелканов М.Ю., Шляпникова О.В. и др. Обнаружение аминокислотных замен аспарагиновой кислоты на глицин и аспарагин в рецепторсвязывающем сайте гемагглютинина в вариантах пандемического вируса гриппа A/H1N1 от больных с летальным исходом и со среднетяжелой формой заболевания. Вопросы вирусологии. 2010; 55 (3): 15-9.

6. Соминина А.А., Бурцева Е.И., Лобова Т.Г., Коновалова Н.И., Гудкова Т.М., Литвинова О.М. и др. Выделение вирусов гриппа в клеточных культурах и куриных эмбрионах и их идентификация. Методические рекомендации. М.; 2006.

7. Gilca R., De Serres G., Boulianne N., Ouhoummane N., Papenburg J., Douville-Fradet M. et al. Risk factors for hospitalization and severe outcomes of 2009 pandemic H1N1 influenza in Quebec, Canada. Influenza Other Respir. Viruses. 2011; 5 (4): 247-55.

8. Laura G.M., Sonja A.R., Denise J.J. 2009 pandemic influenza A (H1N1) in pregnancy: a systematic review of the literature. Am. J. Obstet. Gynecol. 2011; 205 (1): 10-8.

9. Ruggiero T., Rosa F., Cerutti F., Pagani N., Allice T., Stella M.L. et al. A (H1N1) pdm09 hemagglutinin D222G and D222N variants are frequently harbored by patients requiring extracorporeal membrane oxygenation and advanced respiratory assistance for severe A (H1N1) pdm09 infection. Influenza Other Respir. Viruses. 2013; 7 (6): 1416-26.

10. Shinya K., Ebina M., Yamada S., Ono M., Kasai N., Kawaoka Y. Avian flu: influenza virus receptors in the human airway. Nature. 2006; 440 (7083): 435-6.

11. Chunli W., Xiaowen C., Xin W., Xing L., Fan Y., Tao L. et al. Clinical and molecular characteristics of the 2009 pandemic influenza H1N1 infection with severe or fatal disease from 2009 to 2011 in Shenzhen, China. J. Med. Virol. 2013; 85 (3): 405-12.

12. Zehender G., Pariani E., Piralla A., Lai A., Gabanelli E., Ranghiero A. et al. Reconstruction of the evolutionary dynamics of the A (H1N1) pdm09 influenza virus in Italy during the pandemic and postpandemic phases. PLoS One. 2012; 7 (11): e47517.

13. Kong W., Liu L., Wang Y., Gao H., Wei K., Sun H. et al. Hemagglutinin mutation D222N of the 2009 pandemic H1N1 influenza virus alters receptor specificity without affecting virulence in mice. Virus Res. 2014; 189: 79-86.

14. Zhang W., Shi Y., Qi J., Gao F., Li Q., Fan Z. et al. Molecular basis of the receptor binding specificity switch of the hemagglutinins from both the 1918 and 2009 pandemic influenza A viruses by a D225G substitution. J. Virol. 2013; 87 (10): 5949-58.

15. Chutinimitkul S., Herfst S., Steel J., Lowen A.C., Ye J., van Riel D. et al. Virulence-associated substitution D222G in the hemagglutinin of 2009 pandemic influenza A (H1N1) virus affects receptor binding. J. Virol. 2010; 84 (22): 11 802-13.

16. Chen Z., Wang W., Zhou H., Suguitan A.L., Shambaugh C., Kim L. et al. Generation of live attenuated novel influenza virus A/California/7/09 (H1N1) vaccines with high yield in embryonated chicken eggs. J. Virol. 2009; 84 (1): 44-51.

17. Kilander A., Rykkvin R., Dudman S.G., Hungnes O. Observed association between the HA1 mutation D222G in the 2009 pandemic influenza A (H1N1) virus and severe clinical outcome, Norway 2009-2010. Euro Surveill. 2010; 15 (9). pii: 19498.

18. Wedde M., Wählisch S., Wolff T., Schweiger B. Predominance of HA-222D/G polymorphism in influenza A (H1N1)pdm09 viruses associated with fatal and severe outcomes recently circulating in Germany. PloS One. 2013; 8 (2): e57059.

Problems of Virology. 2016; 61: 166-171

Amino acid polymorphism at residue 222 of the receptor-binding site of the hemagglutinin of the pandemic influenza A(H1N1)pdm09 from patients 166 with lethal virus pneumonia in 2012-2014

Krasnoslobodtsev K. G., Lvov D. K., Alkhovsky S. V., Burtseva E. I., Fedyakina I. T., Kolobukhina L. V., Kirillova E. S., Trushakova S. V., Oskerko T. A., Shchelkanov M. Yu., Deryabin P. G.

https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-4-166-171

Abstract

Survey data from autopsy specimens from patients who died from pneumonia caused by the influenza A(H1N1) pdm09 in 2012-2014 and mutant forms of influenza virus in these patients (position 222 in the receptor-binding region of hemagglutinin) were presented. In total, according to aggregate data, obtained with three different methods (sequencing, next-generation sequencing (NGS), virus isolation) mutant viruses were detected in 17 (41%) from 41 patients. The proportion of the mutant forms in viral populations ranged from 1% to 69.2%. The most frequent mixture was the wild type (D222) and mutant (D222G), with proportion of mutant type ranged from 3.3% to 69.2% in the viral population. Mutation D222N (from 1.1% to 5.5%) was found rarely. Composition of the viral population from one patient is extremely heterogeneous: in left lung there was only wild type D222, meantime in right lung - mixture of mutant forms 222D/N/G (65.4/32.5/1.1%), in trachea - mixture 222D/G/Y/A (61.8/35.6/1.2/1.4%, respectively), and in bronchi compound of 222D/G/N/A (64.3/33.7/1/1%, respectively) were detected. The obtained data indicate that the process of adaptation of the virus in the lower respiratory tract is coupled with the appearance of different virus variants with mutations in the receptor-binding region. Mutant forms of the virus are observed in the lower respiratory tract of the majority of patients with lethal viral pneumonia. However, if they are a minor part of the population, they cannot be detected by the method of conventional sequencing. They can be identified using the NGS methods.

References

1. L'vov D.K., Burtseva E.I., Prilipov A.G., Bogdanova V.S., Shchelkanov M.Yu., Bovin N.V. i dr. Vozmozhnaya svyaz' letal'noi pnevmonii s mutatsiyami pandemicheskogo virusa grippa A/H1N1swl v retseptorsvyazyvayushchem saite sub\"edinitsy HA1 gemagglyutinina. Voprosy virusologii. 2010; (4): 4-9.

2. L'vov D.K., Malyshev N.A., Kolobukhina L.V., Merkulova L.N., Burtseva E.I., Shchelkanov M.Yu. i dr. Gripp, vyzvannyi novym pandemicheskim virusom A/H1N1swl: klinika, diagnostika, lechenie. Metodicheskie rekomendatsii. M.; 2009.

3. L'vov D.K., Burtseva E.I., Prilipov A.G., Bogdanova V.S., Shchelkanov M.Yu., Bovin N.V. i dr. Rasprostranenie novogo pandemicheskogo virusa grippa A (H1N1)v v Rossii. Voprosy virusologii. 2010; 55 (3): 4-9.

4. L'vov D.K., Shchelkanov M.Yu., Bovin N.V., Malyshev N.A., Chuchalin A.G., Kolobukhina L.V. i dr. Korrelyatsiya mezhdu retseptornoi spetsifichnost'yu shtammov pandemicheskogo virusa grippa A (H1N1) pdm09, izolirovannykh v 2009-2011 gg., strukturoi retseptorsvyazyvayushchego saita i veroyatnost'yu razvitiya letal'noi pervichnoi virusnoi pnevmonii. Voprosy virusologii. 2012; 57 (1): 14-7.

5. L'vov D.K., Yashkulov K.B., Prilipov A.G., Burtseva E.I., Shchelkanov M.Yu., Shlyapnikova O.V. i dr. Obnaruzhenie aminokislotnykh zamen asparaginovoi kisloty na glitsin i asparagin v retseptorsvyazyvayushchem saite gemagglyutinina v variantakh pandemicheskogo virusa grippa A/H1N1 ot bol'nykh s letal'nym iskhodom i so srednetyazheloi formoi zabolevaniya. Voprosy virusologii. 2010; 55 (3): 15-9.

6. Sominina A.A., Burtseva E.I., Lobova T.G., Konovalova N.I., Gudkova T.M., Litvinova O.M. i dr. Vydelenie virusov grippa v kletochnykh kul'turakh i kurinykh embrionakh i ikh identifikatsiya. Metodicheskie rekomendatsii. M.; 2006.

8. Laura G.M., Sonja A.R., Denise J.J. 2009 pandemic influenza A (H1N1) in pregnancy: a systematic review of the literature. Am. J. Obstet. Gynecol. 2011; 205 (1): 10-8.

10. Shinya K., Ebina M., Yamada S., Ono M., Kasai N., Kawaoka Y. Avian flu: influenza virus receptors in the human airway. Nature. 2006; 440 (7083): 435-6.