ЛЕКЦИЯ № 11
Тема: Современные представления о ВИЧ инфекции.
План лекции:
1. Введение.
2. Стадии ВИЧ-инфекции.
3. Модели персистенции вируса и бессимптомный период ВИЧ-инфекции.
4. Количественные аспекты ВИЧ-инфекции.
5. Динамическая модель и процессы микроэволюции вируса
5.1. Химиопрепараты.
5.2. Факторы иммунитета.
6. Полиморфизм ВИЧ и особенности его распространения.
Введение
За последние 1-1,5 года в изучении проблемы СПИДа получены принципиально новые данные, которые позволили прояснить некоторые существенные моменты в понимании процессов, распространения, эволюции и патогенеза вируса иммунодефицита человека. В настоящем сообщении я постараюсь осветить некоторые на мой взгляд наиболее важные представления о ВИЧ, которые сформировались за последние время.
Стадии ВИЧ инфекции
Как известно, при развитии СПИДа у ВИЧ инфицированных пациентов выделяют несколько стадий инфекционного процесса, которые характеризуются определенной последовательностью изменений трех основных параметров: концентрации вируса, количества CD4(+) T лимфоцитов - основных мишеней вируса и уровня антиВИЧ активности иммунной системы (Рис.1) (Levy J.A., 1993).
После проникновения вируса в организм наступает более или менее продолжительный лаг период, который может продолжаться от нескольких дней до полугода . В течении этого времени отсутствуют какие-либо признаки вирусной инфекции. В редких случаях удается обнаружить геном возбудителя с помощью методов ферментативной амплификации нуклеиновых кислот (PCR). После лаг периода наступает фаза первичной вирусемии, при которой в организме пациента начинается активное размножение вируса и появляются типичные симптомы вирусной инфекции. В крови происходит накопление вирусного антигена, который выявляется с помощью стандартных методов иммуноферментного анализа. Как проявление прямого цитопатического действия вируса, наблюдается резкое падение титров CD4 (+) T лимфоцитов - основных клеток-мишений для ВИЧ. На этом этапе происходит формирование иммунного ответа. Одними из первых появляются цитотоксические лимфоциты (CTL), обладающие специфической активностью по отношению к ВИЧ инфицированным клеткам (Mackewicz C.E. et al.,1992; Clerici M. et al.,1992; Daar E.S. et al., 1992; Borrow P. et al., 1994; Yasutomi et al., 1993; Reiman et al., 1994.). На 10-12 день после начала инфекции в крови начинают обнаруживаться анти ВИЧ иммуноглобулины класса М, а к 4-6 недели отмечается появление высоких титров имуноглобулинов класса G (Ariyoshi K., et al., 1992). Развитие иммунного ответа приводит в конечном счете к резкому снижению титров антигена и практически полному восстановлению CD4 счета. С этого момента начинается бессимптомный (асимптотический) период в развитии заболевания, продолжительность которого варьирует у разных пациентов и в среднем составляет около 10 лет (Sheppard H.W. et al., 1991). В течение этого времени отсутствуют выраженные признаки инфекции, однако, в крови постоянно присутствуют низкие титры вируса, которые легко обнаруживаются методами PCR. Показатели активности иммунной системы: высокие титры анти ВИЧ иммуноглобулинов и высокая активность ВИЧ специфических CTL - также свидетельствуют о протекание инфекционного процесса (Levy J.A., 1993; Fauci A.S. 1993).
Необходимо отметить, что на протяжении всего этого периода происходит падение числа T4 хелперных лимфоцитов в начале крайне медленно, затем со все увеличивающейся скоростью. Падение числа мишеневых клеток приводит к иммунодефицитному состоянию инфицированного, что выражается в активизации оппортунистических заболеваний. Появление признаков СПИД -ассоциированного комплекса указывает на переход заболевания в следующую стадию, которая характеризуется дальнейшим нарастанием скорости падения CD4 клеток мишеней, увеличением титров вируса (вирусный антиген может быть обнаружен с помощью методов ИФА). Развитие этих процессов приводит к терминальной стадии заболевания, при которой наблюдается, в первую очередь, падение активности ВИЧ специфических CTL, исчезновение антиВИЧ антител, резкий подъем концентрации вируса в крови, и, как следствие этого, падение счета CD4(+) клеток до 0. Резкое снижение числа мишеневых клеток приводит к последующему падению титров вируса. Этот процесс во всех случаях завершается летальным исходом для инфицированного пациента.
Таким образом, из предложенной схемы более или менее ясными являются только два относительно коротких этапа в развитии ВИЧ инфекции: первичная и терминальная вирусемия, когда удается установить прямую связь между цитопатическим действием вируса и теми изменениями, которые обнаруживаются в иммунной системе. Каковы механизмы, приводящие к разрушению иммунной системы на протяжении 10 лет бессимптомного носительства вируса и за счет каких особенностей вирусу удается персистировать в организме инфицированного при наличии высокого уровня антиВИЧ антител и активности ВИЧ специфических цитотоксических клеток оставалось непонятным до последнего времени.
Модели персистенции вируса в бессимптомный период вич инфекции.
Принципиально возможны две модели длительной персистенции вируса. Одна из них предполагает персистенцию в виде интегрированной кДНК копии в геноме клеток иммунной системы, способных к длительному существованию в организме. Обычно в качестве таковых называют либо клетки иммунной памяти, либо стволовые клетки (Folks T. et al., 1986; Salsela K. et al.,1993).
Однако, для реализации этой модели вирусной персистенции необходимо наличие у вируса или у клеток-хозяев специальных генов, обеспечивающих длительное вирогенное состояние вируса. В противном случае необходимо предположить, что такая персистенция возможна только для дефектных вирусных частиц.
К сожалению, в настоящее время отсутствуют прямые доказательства этой модели. Хотя имеются данные о том, что определенный процент вирусных геномов, интегрированных в хромосомы лимфоцитов периферической крови, являются дефектными.
Вторая модель вирусной персистенции основывается на динамическом подходе, то есть на предположении, что процессы элиминации вируса в организме инфицированного уравновешены интенсивностью его размножения. Эта модель получила прямое экспериментальное подтверждение в работе группы D. Ho (Ho et al., 1995).
Идея экспериментов очень проста. Если в равновесной системе “вирус-организм” заблокировать один из компонентов ( в случае ВИЧ инфекции - репликацию вируса ), то скорость падения титра вируса укажет на эффективность, с которой он элиминируется из крови, с другой стороны из условия равновесия этот же параметр с обратным знаком будет равен эффективности репликации вируса.
В качестве ингибитора размножения вируса был использован новый антиВИЧ химеопрепарат, являющийся эффективным ингибитором вирусспецифической протеазы. Изучение поведения вируса проводили на группе из 20 ВИЧ инфицированных пациентах, имеющих разный уровень прогрессии заболевания. Эфективность действия химеопрепарата оценивали, измеряя концентрацию вирусных геномов на мл плазмы крови с помощью количественного метода PCR. Перед началом химиотерапии этот показатель у всех пациентов был относительно стабилен и составлял у разных пациентов 10^3 - 10^5 вирусных геномов на мл . После начала применения химиопрепарата у всех пациентов в течение 1-2 недель титр вируса падал на 2-3 порядка, а затем медленно на протяжении 2-3 месяцев восстанавливался практически до исходного уровня. Подсчет времени полужизни вируса составил величину 1-2 суток , которая была очень близка для всех изученных пациентов и не зависела от исходного титра вируса.
Воспроизведение этих экспериментов с использованием других анти ВИЧ препаратов - нуклеозидных и ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы, ингибиторов протеазы , проведенное в других лабораториях полностью подтвердили результаты полученные группой Ho (Wei.,1995; Shuurman R. etal.,1995; Coffin J.M.,1995).
На основе этих экспериментов удалось обосновать положение о том, что, ВИЧ-инфекция это не медленная инфекция, а острый продуктивный процесс, продолжающийся в течение многих лет, результатом которого является развитие СПИДа.