Регулятор Білок Зворотня Білки
серцевини транскрипція оболонки
Рис.63. Геном ВІЛ: гени gag, env, pol – структурні, тобто визначають структуру вірусу; гени ltr, tat – регуляторні, а інші є додатковими. Ці гени містять інформацію, необхідну для продукції білків, що керують здатністю вірусу інфікувати клітку, розмножуватися і викликати захворювання.
Ділянки LTR діють як перемикачі для керування процесом вірусної транскрипції, взаємодіючи з білками ВІЛ чи з білками клітини хазяїна. Крім РНК там же знаходяться вірусні ферменти. Так, зворотна транскриптаза здійснює синтез вірусної ДНК із молекули вірусної РНК. Эндонуклеаза вбудовує вірусну ДНК у геном клітини хазяїна, у результаті чого утворюється провірус. Протеаза бере участь в утворенні попередників вірусних білків при дозріванні нової вірусної частинки.
Шляхи інфікування. ВІЛ передається типовим для всіх ретровірусів способами, тобто “вертикально” (дитині від матері) і “горизонтально”, особливо при статевих контактах. Крім цього до “горизонтального” шляху передачі відносяться ін'єкційний. Зараження також може відбутися при потраплянні будь-якої біологічної рідини від ВІЛ-інфікованого на шкіру і слизові оболонки якщо на них є мікротравми.
Необхідно відзначити, що в різних біологічних рідинах титр (кількість) вірусу може бути дуже різним. Максимальна концентрація спостерігається в спермі і крові, а, наприклад, у слині чи слізній рідині можуть знаходитися лише одиничні екземпляри вірусу. Передача вірусу визначається також іншими факторами, такими як травми, вторинні інфекції, ефективність епітеліальних бар'єрів, а також присутність чи відсутність клітин з рецепторами для ВІЛ. Ці фактори дозволяють пояснити, чому за одних обставин, наприклад, при гомосексуальних контактах, вірус поширюється швидше, ніж при інших.
Важливим фактором, що впливає на зараження, може бути стадія інфекції. При більшості вірусних інфекцій найвищі титри вірусу досягаються на ранніх стадіях, ще до утворення антитіл. У випадку ВІЛ цю фазу важко вивчати, оскільки вона звичайно бессимптомна, а гуморальна противірусна відповідь ще слаба або взагалі не виявляється. Проте, ця стадія, очевидно, найбільш небезпечна для навколишніх. Є також дані про те, що хворий знову стає більш інфекційним, коли вже розвивається СНІД.
Взаємодія ВІЧ з імунною системою організму. Відомо, що взаємодія вірусу і клітини включає кілька фаз: адсорбцію вірусу і його проникнення в клітину, “роздягання” вірусу, біосинтез вірусних компонентів, формування вірусних часток і вихід вірусу з клітини. Вірус істотно змінює метаболізм клітини, і трансформована клітина вже по особливому взаємодіє з клітинами організму
Початок захворювання звичайно виявляється на тлі інтенсивної репродукції вірусів у клітинах епітелію дихальної чи травної систем, крові й ін. Виникаючі в результаті імунної відповіді антитіла, деякою мірою перешкоджають поширенню вірусу в організмі, але істотно не впливають на процеси його репродукції. Створюється враження, що антитіла не тільки не визначають результат первинної вірусної інфекції, а більш того, можуть маскувати циркулюючий вірус у крові й інших рідинах організму.
Вирішальне значення має вибірковий вплив вірусу СНІД на Т-лімфоцити-хелпери, що в першу чергу виявляється в зниженні противірусного, протимікробного і протипухлинного імунітету. Наслідком цього є нагромадження вірусу в крові й інтенсивне його поширення в організмі, ускладнення і необоротний розвиток різних інфекцій, прискорення злоякісного росту.
Останнім часом установлено, що ВІЛ в імунній системі інфікує насамперед макрофаги і моноцити, за допомогою яких і поширюється в організмі. Місцем збереження цілком можуть бути також тромбоцити, В-лімфоцити, епітеліальні клітини, гліальні клітини нервової системи.
Лікування. У різних країнах ведуться інтенсивні дослідження з метою знайти ефективні лікувальні засоби проти СНІДу. Основні напрямки цих робіт - пошук противірусних препаратів, що впливають на ВІЛ на різних стадіях його розмноження, і застосування методів відновлення порушених функцій імунітету.
Один з перспективних шляхів - створенняння препаратів, що блокують синтез зворотної транскриптазы, тобто процес, коли відбувається переписування генетичної інформації з РНК на ДНК. Одним з перших більш-менш ефективних препаратів став аналог нуклеотидів азидотимідин (зидовудин, AZT). Він збільшує середній час виживання хворих приблизно на рік. Однак азидотимідин у значній мірі токсичний - від нього більше інших страждає кістковий мозок, що приводить до анемії.
В даний час намагаються застосовувати інші аналоги нуклеотидів самостійно чи в різних комбінаціях один з одним. Ефективні противірусні препарати одержати можливо, але справу ускладнює той факт, що ВІЛ має дуже велику мінливість. В одному організмі можна постійно виділяти нові варіанти вірусу. У зв'язку з цим ВІЛ швидко здобуває лікарську стійкість, і ефективні раніше препарати, стають майже марні.
Спроби відновлення імунної системи за допомогою інтерферонів, тимусних факторів чи трансплантації кісткового мозку не мають значного успіху. Спостерігаються лише тимчасові поліпшення. При цьому, имунотерапія може спровокувати посилення реплікації ВІЛ, тому що вірус розмножується в основному в клітинах, що діляться.
Імунізація пов'язана з особливими труднощами. До того ж заважає надзвичайна мінливість вірусу. Вона обумовлена переважно нагромадженням мутацій. Не можна виключити роль і генетичних рекомбінацій - обміну генами між різними варіантами ВІЛ і інших вірусів, що часто знаходяться в організмі ураженому СНІДом, а також між генами ВІЛ і клітинними генами хворого.
І все-таки деякі перспективи вже намітилися. Вивчаються генноінженерні методи створення вакцини проти ВІЛ. У генетичний апарат вірусу коров'ячої віспи вбудовується ген одного з білків ВІЛ. У дослідження включилися найкрупніші вчені ряду країн. Незважаючи на надзвичайну складність проблеми, намітилися різні шляхи її вирішення, постійно генеруються нові ідеї. У деяких лабораторіях уже початі клінічні іспити вакцини на людях. Усе це дає підстави сподіватися, що вакцина проти вірусу буде отримана. Але все-таки переважна більшість учених, що працюють у цій області, вважають, що широкого застосування вакцини треба очікувати не раніше, ніж через 5-7 років.
Отже, зараз уже багатьом ясно, що СНІД - одна з найважливіших і трагічних проблем, що виникли перед усім людством наприкінці ХХ століття. І справа не тільки в тім, що у світі вже зареєстровані багато мільйонів інфікованих ВІЛ і більш 200 тисяч уже загинуло, що кожні п'ять хвилин на земній кулі відбувається зараження однієї людини. СНІД - це найскладніша наукова проблема. Дотепер невідомі навіть теоретичні підходи до рішення такої задачі, як очищення генетичного апарату клітин від чужорідної (зокрема, вірусної) інформації. Без вирішення цієї проблеми не буде повної перемоги над СНІДом.
СНІД - це тяжка економічна проблема. Зміст і лікування хворих й інфікованих, розробка і виробництво діагностичних і лікувальних препаратів, проведення наукових досліджень і т. д. вже зараз коштують мільярди доларів. Дуже непроста і проблема захисту прав хворих СНІДом і інфікованих, їхніх дітей, рідних і близьких. Важко вирішувати і психосоціальні питання, що виникли в зв'язку з цим захворюванням.
СНІД - це не тільки проблема лікарів і працівників охорони здоров'я, але і вчених багатьох спеціальностей, державних діячів і економістів, юристів і соціологів.
Висновки.
1. Метаболізм клітини являє собою сукупність надзвичайно складних біохімічних процесів. Вони об’єднуються в реакції анаболізму та катаболізму. Анаболічні процеси супроводжуються енергетичними витратами на побудову складних структур з менш складних. Це процеси фотосинтезу, синтезу білків, жирів, вуглеводів та нуклеїнових кислот. Катаболічні реакції навпаки – руйнують складні органічні сполуки, вивільняючи необхідну енергію. Збалансованість процесів анаболізму та катаболізму зумовлюють нормальне протікання метаболізму.
2. Фотосинтез є основою існування всього живого на нашій планеті. Саме в зелених структурах фотосинтезуючих організмів за участю основного пігменту хлорофілу відбувається фіксація сонячної енергії у вигляді органічних сполук. При цьому використовуються неорганічні сполуки СО2 та Н2О, а як побічний продукт виділяється молекулярний кисень.
3. Клітинне дихання навпаки – “руйнує” синтезовані в процесі фотосинтезу органічні речовини до СО2 та Н2О, вивільняючи енергію у вигляді АТФ. Процеси фотосинтезу та клітинного дихання є складними ферментативними реакціями. Загальним для них є рух електронів та використання протонів водню.
Деякі організми для отримання енергії використовують бродіння. В цьому випадку утворюється незначна кількість АТФ, оскільки процес протікає на рівні гліколізу. Для звільнення переносників (НАД) електрони і протони приєднуються до пірувату, утворюючі побічні продукти – молочну, оцтову, масляну кислоти або етанол. Людина з успіхом використовує бродіння в своїх господарських цілях, отримуючи важливі харчові та технічні продукти.
4. Синтез білку протікає на рибосомах і контролюється генетичним апаратом клітини. Нуклеотидний триплетний код транслюється в послідовність амінокислот в поліпептидах, синтезуючи всі необхідні білки. Порушення синтезу білку може негативно вплинути на метаболізм клітини і, навіть, призвести до її загибелі. Також можуть виникати пухлинні новоутворення злоякісної природи.
5. Прокаріотичні клітини мають більш спрощену будову в порівнянні з еукаріотами. У них відсутнє ядро, а з мембранних структур є лише плазматична мембрана. Ця мембрана може утворювати вигини і впячування, які можуть виконувати функції деяких компартментів – дихання, фотосинтезу. Нуклеїнова кислота представлена нуклеоїдом. Розмножуються прокаріоти переважно безстатево. Живлення бактерій відбувається більш різноманітно. Для них характерні чотири основних типи живлення – фотолітоавтотрофне, фотоорганоавтотрофне, хемолітоавтотрофне, хемоорганогетеротрофне. Для частини бактерій притаманний хемосинтез, при якому для синтезу органічних речовин використовується енергія неорганічних сполук.
Окрему групу складають неклітинні форми життя – віруси. Вони мають просту будову і складаються з нуклеїнової кислоти та білкової оболонки – капсиду. Окрема вірусна частинка (віріон) поза клітиною-хазяїна не проявляє властивостей живого і здатна кристалізуватися. Віруси, паразитуючи на бактеріях, грибах, рослинах і тваринах, складають близько 75% всіх інфекційних хвороб. Деякі віруси використовують для захисту від патогенних бактерій та в генній інженерії. Походження вірусів неясне, але їх еволюція тісно пов’язана з клітинними формами життя.