Вич (вирус иммунодефицита человека)

Структура и химический состав. Вирионы ВИЧ имеют сферическую форму 100- -120 нм в диаметре и по своей структуре близки к другим лентивирусам. Внешняя оболочка вирионов образована двойным липидным слоем с расположенными на нем гликопротеиновыми «шипами» Каждый «шип» состоит из двух субъединиц (gp41 и gp 120). Первый пронизывает лииидиый слой, второй находится снаружи. Липидный слой происходит hi внешней мембраны клетки хозяина. Образование обоих белков (gp41 и gpl20) с нековалентной связью между ними происходит при разрезании белка внешней оболочки ВИЧ (gp 160). Под внешней оболочкой расположена сердцевина вириона цилиндрической или конусовидной формы, образованная белками (р18 и р24). В сердцевине заключены РНК, обратная транскриптаза и внутренние белки (р7 и р9).

В отличие от других ретровирусов ВИЧ имеет сложный геном за счет наличия системы регуляторных генов. Без знания основных механизмов их функционирования невозможно понять уникальные свойства этого вируса, проявляющиеся в разнообразных патологических изменениях, которые он вызывает в организме человека.

В геноме ВИЧ содержится 9 генов. Три структурных гена gag. pol и env кодируют компоненты вирусных частиц: ген gag – внутренние белки вириона, входящие в состав сердцевины и капсида', ген pol – обратную транскриптазу; ген env – типо-специфические белки, находящиеся в составе внешней оболочки (гликопротеины gp41 и gpl20). Большая молекулярная масса

gpl20 oGyc.iiiB.K'H.i высокоп (чепенью их г.]ик():)И1)()вания, 41(1 являсчея однои из причин антигенной вариабельности данного вируса.

В отличие от всех и^вестиы.х ретровнрусов ВИЧ имеет ело/i: пук) систему регуляции структурных генов. Сбреди них наиболыпее внимание привлекают гены lul и гео. Продук) гена tut увеличивает скорость транскрипции как структурных, так и регуляторных вирусных белков в десятки раз. Продукт гена rev также является регулятором транскрипции. Однако он контролирует транскрипцию либо регуляторных, либо структур­ных генов. В результате такого переключения транскрццции вместо регуляторных белков синтезируются кансидные белки, что увеличивает скорость репродукции вируса. Тем самым при участии гена rev может определиться переход от латентной инфекции к ее активной клинической манифестации. Ген пе] контролирует прекращение репродукции ВИЧ и его переход в латентное состояние, а ген uif кодирует небольшой белок, усиливающий способность вириона отпочковываться от однои клетки и заражать другую. Однако эта ситуация еще более усложнится, когда окончательно будет выяснен механизм регу­ляции репликации провнрусной ДНК продуктами генов vpr и vpu. Вместе с тем на обоих концах ДНК нровируса, интегри­рованного в клеточный геном, имеются специфические марке­ры–длинные концевые повторы (ДКП), состоящие из идентич­ных нуклеотидов, которые участвуют в регуляции экспрессии рассмотренных генов. При этом существует определенный алго-ритм включения генов в процессе вирусной репродукции в раз­ные фазы заболевания.

Антигены. Антигенными свойствами обладают белки серд­цевины и оболочечные гликопротеины (gpl60). Последние характеризуются высоким уровнем антигенной изменчивости, который определяется высокой скоростью замен нуклеотидов в генах спи и gag, в сотни раз превышающей соответствующий показатель для других вирусов. При генетическом анализе многочисленных изолятов ВИЧ не оказалось ни одного с полным совпадением нуклеотидных последовательностей. Более глубокие различия отмечены у штаммов ВИЧ, выделенных от больных, проживающих в различных географических зонах (географиче­ские варианты).

Вместе с тем у вариантов ВИЧ имеются общие антигенные эпитопы. Интенсивная антигенная изменчивость ВИЧ происходит в организме больных в ходе инфекции и вирусоносителей. Она дает возможность вирусу «скрыться» от специфических антител и факторов клеточного иммунитета, что приводит к хронизации инфекции.

Повышенная антигенная изменчивость ВИЧ существенно ограничивает возможности создания вакцины для профилактики СПИДа.

В настоящее время известны два типа возбудителя–ВИЧ-1 и ВИЧ-2, которые различаются между собой по антигенным, патогенным и другим свойствам.

Культивирование и репродукция. Для культивирования ВИЧ используют культуры Т4-лимфоцитов (Т-хелперы), которые выделяют из периферической крови и лимфатических узлов и стимулируют интерлейкином-2 (ИЛ-2), а перевиваемые ли­нии – от больных Т-клеточным лейкозом. В других субпопуля­циях лимфоцитов (например, ТВ-супрессоры и киллеры) ВИЧ не репродуцируется.

Взаимодействие ВИЧ с Т-хелперами начинается с адсорбции, которая происходит путем связывания вирусного гликопротеина gpl20 с рецепторами лимфоцитов, обозначаемых 004 (рис. 21.6). Проникновение вирусов в лимфоциты происходит путем рецеп-торного эндоцитоза После освобождения сердцевины вириона, в которой содержатся 2 нити РНК и обратная тран-скриптаза, запускается сложный механизм обратной транскрипции. Он заключается в образовании на матрице РНК при участии обратной транскриптазы молекулы ДНК. Затем с помощью этого же фермента, обладающего интегральной активностью, происходит встраивание в хромосому Т-хелперов вирус­ной ДНК, которая сохраняется в ней в состоянии провируса в течение длительного времени.

Репродукция ВИЧ происходит только при транскрипции провирусной ДНК в геноме Т-хелперов, при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы. Таким образом, РНК ВИЧ самостоятельно не реплицируется, как это имеет место в случае других РНК-содержащих вирусов. Транскрибирующиеся молекулы РНК, содержащие полный геном ВИЧ, составляют фонд вирионных РНК, который используется при формировании зрелых вирусных частиц. Другие выполняют роль ыРНК, транслирующих информацию с определенных генов провируса на

рибосомы Т-хелперов, где синтезируются вирусспецифические белки: протеины сердцевины, внешней оболочки, обратная транскриптаза и др. После сборки полноценных вирусных частиц происходит их освобождение через образуемые в клеткой мембране отверстия. Поскольку клетка не успевает восстанапливать целостность мембраны, ее содержимое вытекает нарубку, и она погибает. Однако образование вирусов происходит спора­дически не во всех зараженных лимфоцитах.

Патогенез СПИДа и иммунитет'. Основной «мишенью» поражающего действия ВИЧ являются клетки, несущие CD4-pe-цепторы. Это прежде всего Т-хелперы, на которых адсорбиру­ются вирусные частицы, а также макрофаги. Инфицирование макрофагов происходит не только вирусными частицами, но и комплексами вирус – антитело, которые могут адсорбировать­ся на Fc-рецепторах этих клеток. Вместе с тем вирус поражает клетки, лишенные С04-рецепторов: нейроны, тромбоциты и др., прикрепляясь к ним с помощью гликопротеина (gp41).

Механизм повреждающего действия ВИЧ на Т-хелперы связан с репродукцией вируса и выходом вирусного потомства из клетки или с иммунообусловленной атакой инфицированных Т-клеток. В конечном итоге это приводит к сокращению популя­ции Т-хелперов, что прежде всего отражается на изменении соотношения Т-хелперов и Т-супрессоров (Тх/Тс) до 0,2–-0,5 при норме 1,9–2,4. Снижение уровня Т-хелперов приводит к ингиби-рованию Т-киллеров – они утрачивают способность активно атаковать клетки, зараженные вирусом. Сопутствующее наруше­ние функции Т-супрессоров способствует развитию аутоиммун-ных процессов.

В результате заражения макрофагов ВИЧ подавляется про­дукция ими ИЛ-1, снижается хемотаксис и т.д. Однако макро­фаги при этом не погибают и становятся основным резервуаром вируса в организме человека. Они переносят вирус в разные органы (мозг, почки и др.), а также инфицируют Т-хелперы при контакте с ними в лимфатических узлах.

Патологический процесс, развивающийся у лиц, инфициро­ванных вирусами иммунодефицита человека (ВИЧ), характеризуется множеством патофизиологических и клинических проявлений. Помимо органов иммунной системы, страдают самые разнообразные органы и системы, включая нервную систему, органы пищеварения и дыхания, сердечно-сосудистую систему и др. На фоне глубоких нарушений процессов кроветворения, свертывания крови, системных повреждений стенок сосудов возникают и прогрессируют лейкоз и саркома Калоши (геманги-ома). Возникающие на фоне иммунодефицита оппортунистичес­кие инфекции дополняют общую картину разрушительного патологического процесса.

Все многообразные проявления ВИЧ-инфекции развиваются постепенно, а степень их выраженности индивидуальна, что крайне затрудняет построение единой концепции патогенеза данного инфекционного заболевания. К этому следует добавить отсутствие адекватных лабораторных моделей ВИЧ-инфекции, лишь отдельные элементы которой могут быть проанализированы в экспериментах на обезьянах и особых разновидностях мышей.

1 В последнее время наметился несомненный прогресс в понимании природы ведущих патологических факторов, ответственных за развитие и поддержание всего патологического процесса в целом. Это оказалось возможным благодаря расшифровке строения генов ВИЧ и кодируемых ими вирусных белков с последующим сравнительным исследованием белков ВИЧ и белков клеток человека.

Обнаружено удивительное сходство и строении белка оболочки ВИЧ (gpl60) с рядом рецепторных белков клеток человека, в том числе рецепторов гормона роста и инсулина. Таким образом, выявлена антигенная мимикрия между рецеиторными белками клеток человека, имеющими единый принцип структурной организации, и белком оболочки ВИЧ, отвечающим за проникновение вируса в клетки.

Патофизиологическая значимость антител), способных реагировать с белками ВИЧ и белками оболочки клеток человека, была подтверждена при исследованиях больных, инфицированных ВИЧ, и индивидуумов с развитой клинической картиной СПИДа. У них были обнаружены антитела, реагирующие с белками ВИЧ, включая gpl60, и с белками клеток собственного организма, вследствие чего изменялась функция клеток. Так, если «мишенью» для указанных антител служили лимфоциты человека, наблюдались выраженные изменения их свойств, на­пример способности в качестве так называемых естественных киллеров уничтожать раковые клетки. Ьсли клетками-«мишеня-ми» служили основные клетки соединительной ткани – фибро-бласты, происходили существенные изменения физиологических параметров роста и биохимической активности этих клеток. культивируемых вне организма.

Структурная и функциональная мимикрия белков, кодируе­мых генами ВИЧ, и белков человека не ограничивается структурными белками вирусной частицы. Как было отмечено выше, для репродукции ВИЧ необходимы особые регуляторные белки. Одним из них служит так называемый трансактиватор генов хозяйской клетки – белок tat. Его структура оказалась схожей со структурой важнейшего белка соединительной ткани – фиб-ронектина, а также рецепторов клеток человека, распознающих фибронектин и родственные ему белки (в число которых входит сывороточный фибрин). Было доказано, что белок tat способен конкурировать за рецепторы фибронектина с клетками человека. Это свойство он приобретает, если секретируется во внешнюю среду клетками, зараженными ВИЧ.

Что означают эти новые факты? Во-первых, продукция белка tat начинается прежде, чем произойдет полная сборка вирусной частицы и ее выход из зараженной клетки, т. е. на а-мых ранних стадиях инфекционного процесса. Появившись в окружающей среде, белок tat приобретет свойство «выталкива-ь» клетки из их периклеточного матрикса (совокупности белюв коллагена, фибронектина и мукополисахаридов, составляющих остов различных тканей). В результате происходит разрушение самых разнообразных морфологических структур, а вслед за этим и функциональных связей между различными типами клеток в разных тканях и органах. Затем, по мере продукции вируса и его поступления в жидкости организма возника-ют условия для действия накапливающихся иммуноглобулинов, перекрестно реагирующих с белками ВИЧ и белками оболочки клеток человека.

Действие антииммуноглобулинов как бы усиливает те патофизиологические процессы, которые уже «запущены» белком tat, в результате чего возникает системный деструктивный процесс в соединительной ткани с самыми различными клиническими проявлениями.

Описанная картина может рассматриваться как основа для формирования более полных представлений о патогенезе СПИДа, а также других вирусных и бактериальных инфекций. Это позволяет допустить существование основополагающих принципов реализации патогенного действия многих микроорганизмов.

Эпидемиология. Источниками инфекции являются больные и вирусоносители. Его инфекционность сохраняется в течение 4– 6 дней при комнатной температуре. Возбудитель относительно малочувствителен к ионизирующему УФ-облучению, что характерно и для других лентивирусов.

Лабораторная диагностика. Выделение вируса из исследуемого материала производится путем заражения культур Т-хелперов. Вирус обнаруживают по ЦПД и в серологических реакциях, а также по обратнотранскриптазной активности.

Наиболее Широко применяется серодиагностика СПИДа. С этой целью используется иммуноферментный метод выявления антител в исследуемой сыворотке крови, а также иммуноблоттинг, иммунофлюоресцент-ный метод и т. д.

Диагностическое и особенно прогностическое значение имеет показатель соотношения Т-хелперов к Т-супрессорам (Тх /Те).

Профилактика и химиотерапия. Предложены некоторые химиотерапевтические препараты, задерживающие репродукцию ВИЧ в организме: азидо-тимидин (АЗТ) и дидеоксинозин (ДДИ), ингибирующие обратную транскриптазу. Применяются также иммуномедиаторы: интерлейкин-2, интерферон, тимозин, облегчающие состояние больных.