65. Благодаря каким механизмам вирусы индуктируют злокачественные опухоли? 9.8. Как вирусы вызывают образование опухолей?

Большинство индуцированных вирусами опухолей развиваются после длительного периода персистентной инфекции онкогенного вируса; например для лейкемии зрелых Т-клеток этот период составляет около 60 лет. Вирусная инфекция сохраняется в хозяине, несмотря на иммунные отклики, такие как образование специфических для вирусов антител. В некоторых случаях персистентная инфекция является латентной в течение длительного времени, когда незначительное число генов вирусов экспрессируется, например для вируса Эпштейна-Барр. В других случаях, например для вирусов гепатита В и гепатита С, инфекция является продуктивной.

Хотя очень многие люди имеют персистентную инфекцию вирусов, которые являются потенциально онкогенными, только у относительно небольшой доли развиваются связанные с вирусами опухоли. Около 90% людей заражены вирусом Эпштейна-Барр, но только у небольшого числа развиваются связанные с эти вирусом опухоли. У женщин, имеющих персистентную инфекцию вируса папилломы человека, относящегося к типу с высоким риском развития опухоли, рак шейки матки развивается примерно у трех процентов. Примерно такие жк цифры имеются для людей, персистентно зараженных вирусом гепатита В или вирусом гепатита С, или Т-лимфотропным вирусом человека 1.

Поскольку злокачественные опухоли развиваются только у небольшой доли людей, зараженных вирусами, очевидно, что сама по себе вирусная инфекция не вызывает рак. В этом участвуют и другие причины, в частности воздействие определенных факторов окружающей среды, генетические особенности и иммунодефицит.

Иммунодефицит резко усиливает риск развития многих связанных с вирусами опухолей, и природа иммунодефицита влияет на тип опухолей, которые могут развиваться. У больных СПИДом более сильно возрастает риск развития саркомы Капоши, чем у больных после трансплантации органов, которым дают иммунодепрессанты. При этом иммунодефицит не увеличивает рис всех видов рака, связанных с вирусами. Например, больные СПИДом не имеют увеличенного риска развития рака печени.

Таким образом, риск развития злокачественной опухоли у хозяина, зараженного онкогенными вирусами, зависит от сложного взаимодействия между состоянием хозяина, факторами окружающей среды, которые воздействуют на хозяина, и изменениями в клетках, которые вызываются заражением вирусом.

66. Каким образом можно предотвратить развитие индуктируемых вирусами злокачественных опухолей? Логичные подходы к предотвращению индуцируемого вирусами рака включают попытки предотвратить передачу вирусов от инфицированных людей неинфицированным, поэтому знание путей передачи вирусов является важным. Такое знание позволяет разработать стратегии, направленные на снижение риска передачи вируса. Например, большинство онкогенных вирусов человека передается через кровь или половым путем, поэтому применение методов, разработанных для предотвращения распространения ВИЧ, также снижает риск заражения онкогенными вирусами.

Другим подходом к снижению частоты передачи вирусов является вакцинация. Передача вируса гепатита В в большинстве случаев происходит от матери к ребенку во время родов, поэтому в некоторых странах с высокой частотой встречаемости вируса гепатита В начаты программы по вакцинации детей вакциной против этого вируса в течение первых двух дней после рождения. Реализация такой программы на Тайване уже снизила частоту рака печени у детей, и с течением времени ожидается снижения распространенности этого заболевания и у взрослых. Имеются и другие программы вакцинации как людей, так и домашних животных.

Альтернативным подходом в предотвращении развития индуцированных вирусом опухолей являются попытки удаления из тела персистентной инфекции онкогенных вирусов. Однако, за редким исключением частичного контроля вируса, эти попытки пока не привели к успеху.

67. Что такое вирусные вакцины и на чем основанный механизм их действия? Термин вакцинация происходит от латинского слова vacca, означающего корову. Вакцина содержит материал, предназначенный для индукции приобретенного иммунитета. Целью применения большинства вирусных вакцин является индукция длительной иммунности против вируса посредством установления иммунологической памяти. Благодаря этому реакции иммунитета запускаются при попадании вируса в тело. Для установления достаточно мощной иммунологической памяти необходимо, чтобы вакцина индуцировала энергичные реакции иммунитета; другими словами, для вакцин необходим вирусный материал с высокими иммуногенными свойствами.

По отношению к ряду вирусов имеются эффективные вакцины, защищающие от многих вирусов, таких как вирусы оспы, полиомиелита, краснухи, кори и ящура у животных.

Однако в отношении многих других вирусов, таких как ВИЧ, гепатита С, Эбола или простого герпеса, попытки разработать вакцины пока не привели к успеху, по разным причинам, чаще всего из-за высокой изменчивости антигенных вариантов вирусов.

70. Почему противовирусные препараты со временем теряют эффективность? Вскоре после введения антивирусных препаратов в клиническую практику, начали появляться устойчивые к препаратам штаммы вирусов. Подобно устойчивым к антибиотикам штаммам бактерий, устойчивым к пестицидам вредным организмам, это явилось результатом давления отбора. Таким образом, устойчивые генотипы вирусов начали быстро возникать, особенно РНК-содержащих вирусов, и такие генотипы получали селективное преимущество и становились доминантными в организме хозяина, в котором присутствовало лекарство.

У устойчивых изолятов вирусов имеются одна или более мутаций в генах, которые кодируют белки, являющиеся мишенями для антивирусных лекарств. В гене обратной транскриптазы ВИЧ-1 мутации, обеспечивающие устойчивость к аналогам нуклеозидов и к ингибиторам не нуклеозидной природы, происходят в разных кодонах. Некоторые мутации обеспечивают множественную устойчивость, то есть устойчивость к разным типам лекарств. Большинство мутаций, наблюдаемых у ВИЧ-1, являются заменами аминокислот; однако некоторые мутации являются делециями или инсерциями.

Возникновение устойчивых штаммов вируса представляет клиническую проблему. В таком случае необходимо применять альтернативное лекарство. В настоящее время стандарт лечения инфекции ВИЧ предусматривает использование нескольких препаратов в комбинации. Например, могут использоваться два ингибитора обратной транскриптазы и ингибитор протеазы. Вероятность появления организме больного штамма вируса, одновременно устойчивого ко всем лекарствам, очень мала. Такой подход называют высокоактивно антиретровирусной терапией (ВААРТ).

71. Что собой представляют пріони и каким образом вины вызывают болезнь? Нет никаких доказательств, что инфекционные агенты, вызывающие ТГЭ, содержат какую-либо нуклеиновую кислоту; по-видимому эти агенты представляют собой неправильно свернувшиеся формы нормального белка клетки. Эта «только белковая» гипотеза была предложена Стенли Прузинером (Stanley Prusiner), который и предложил термин «прион».

Версии нормального белка клетки были найдены у млекопитающих, птиц и рептилий; у человека этот белок кодируется геном Prnp. Роль нормальной формы белка в клетки до сих пор не ясна. Он циклически перемещается между эндосомами и поверхностью клетки, где он «заякоривается» в плазматической мембране за счет гидрофобного якоря на С-конце. Он найден во многих типах клеток, но особенно обилен в клетках центральной нервной системы.

В нормальной форме белок имеет 42% α-спиралей и 3% β-структур, тогда как в виде неправильно свернувшейся формы белок доля участков с α-спиралями уменьшается до 30%, а доля участков с β-складчатым слоем возрастает до 43%. Такое изменение конформации сопровождается изменением свойств белка. Если нормальный белок полностью разрушается протеиназой K, то неправильно свернувшийся белок высоко устойчив к действию фермента. Ошибочное сворачивание также делает белок нерастворимым в не ионных детергентах. В содержащих прионы тканях молекулы неправильно свернувшихся белков агрегируют в виде фибрилл, палочек или других форм, в зависимости от вида хозяина и штамма приона.

В отношении нормальной и неправильно свернувшейся форм белков используются различные обозначения. Нормальный белок обычно обозначают как PrP^c (PrP = prion protein; c = cell), тогда как неправильно свернувшуюся форму обозначают как PrP^Sc (Sc = scrapie) или как PrP^res (res = resistant to proteinase).

Механизм, посредством которого прион «реплицируется», является непонятным. Как сказано в одной из книг по вирусологии, предполагается, что здесь задействована форма своего рода «евангельской проповеди», когда прионы «обращают» нормальные белки и вызывают их неправильное свертывание. Говоря другими словами, неправильно свернутый белок каким-то образом вызывает изменения в конформации нормального белка.

Предполагается далее, что инициация процесса репликации приона требует своего рода «зерна» или «семени», состоящего з агрегата нескольких молекул неправильно свернутого белка (слайд). Такое «зерно» может быть сформировано после заражения прионами, или после очень редко наблюдаемого конформационного изменения нормальной молекулы, или как результат экспрессии мутантного гена приона.

Молекулы неправильно свернувшегося белка накапливаются в эндосомах и лизосомах, что особенно выражено в нервных клетках. При некоторых прионных заболеваниях такой белок обнаруживается также в ряде других органов и тканей, включая селезенку и лимфатические узлы.

Инфекционность прионов сохраняется при нагревании, она в некоторой степени сохраняется даже после автоклавирования в течение длительного времени. Кроме этого, прионы устойчивы также по отношению ко многим другим типам обработок.

69. Какие механизмы действия имеют противовирусные препараты? Аналоги нуклеозидов

Ряд антивирусных лекарств является синтетическими соединениями, структурно подобными нуклеозидам, и они действуют, вмешиваясь в синтез нуклеиновой кислоты вируса. После поглощения клеткой, аналоги нуклеозидов, подобно нуклеозидам, фосфорилируются и становятся аналогами нуклеотидов. Таким образом, активной формой препарата являются трифосфатпроизводные аналогов нуклеозидов; они действуют как конкурентные ингибиторы вирусной полимеразы, например обратной транскриптазы. При синтезе нуклеиновой кислоты, если один из этих аналогов нуклеотидов встраивается в растущую цепь, синтез нуклеиновой кислоты прекращается. Структура аналогов нуклеотидов предотвращает присоединение следующего нуклеотида.

68. Какие типы вирусных вакцин существуют? Какие преимущества и недостатки имеет каждый тип? 10.1.1. Живые ослабленные вирусные вакцины

Живые ослабленные (аттенуированные) вакцины содержат мутантны штамм вируса, который имеет происхождение от вирулентного штамма дикого типа. Вакцины такого вида имеют ряд преимуществ перед вакцинами других видов. Одним из преимуществ является то, что в теле накапливается увеличенное количество вирусных антигенов по мере репликации вируса. Другим преимуществом является то, что в иммунной реакции участвуют В-лимфоциты, CD4 T-лимфоциты и CD8 (цитотоксические) Т-лимфоциты.

Живая вакцина должна обладать двумя свойствами. Во-первых, ее антигены должны быть идентичными антигенам штамма дикого типа или высоко подобными им, чтобы иммунный отклик против вируса вакцины обеспечивал защиту и против вируса дикого типа. Во-вторых, вирус, присутствующий в вакцине, должен иметь очень низкую вирулентность или не быть вирулентным вообще.

Большинство ослабленных вирусных вакцин получают в результате процедур типа повторных пассажей вируса дикого типа в клетках, не родственных нормальному хозяину. Вакцина штаммов трех серотипов вируса полиомиелита, который был ослаблен в результате утраты способности поражать нервные клетки, была получена путем пассажей штаммов дикого типа в обезьянах и культуре клеток почки обезьяны. Эту пионерскую работу выполнил Альберт Сэйбин (слайд). Мутации, которые ответственны за ослабление трех серотипов вируса полиомиелита, хорошо известны: в геномной РНК вируса в участке, называемом домен 5, произошли замены одного нуклеотида на другой.

Другие ослабленные вакцины получают при использовании подобного подхода, включая вакцины вирусов свинки, кори, краснухи, желтой лихорадки, чумки собак.

В число других подходов при получении вакцин, содержащих ослабленные вирусы, входят:

• «Адаптированные к холоду» штаммы вирусов. Такие вакцины получают инкубацией зараженных вирусом клеточных культур при температурах, ниже оптимальных для репликации вируса. «Адаптированные к холоду» штаммы вирусов со сниженной вирулентность используют для приготовления вакцин вируса гриппа и респираторного синцитиального вируса (вызывает инфекции дыхательных путей).

• Использование реассортантов. Для вакцины получают реассортанты ротавирусов, у которых некоторые гены принадлежат вирусу человека, а некоторые вирусу животных.

• Использование обратной генетики. Использование обратной генетики позволяет конструировать геномы вирусов для приготовления вакцины, имеющих сниженную вирулентность, например благодаря целенаправленному мутагенезу.

При всех преимуществах использования живых ослабленных вирусов, остается опасность обратной мутации в ходе репликации вирусов, которая вернет вирусу высокую вирулентность. Также есть опасность формирования рекомбинантных штаммов между вирусом вакцины и вирусом дикого типа. Из-за такой опасности, во многих странах перешли от использования ослабленной вирусной вакцины против полиомиелита к использованию инактивированной вакцины.