Занятие 32

Тема занятия: Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Биологические свойства. Роль в патологии. Лабораторная диагностика. Профилактика ВИЧ-инфекции.

Учебная цель занятия: Изучение биологических свойств вируса иммунодефицита человека, патогенеза и клиники синдрома приобретенного иммунодефицита, методов лабораторной диагностики и профилактики ВИЧ-инфекции.

Задачи занятия: Познакомиться с основными биологическими свойствами вируса иммунодефицита человека, патогенезом и клиникой СПИДа, методами лабораторной диагностики и средствами профилактики ВИЧ-инфекции.

Вирус иммунодефицита человека

Вирус иммунодефицита человека – ВИЧ (human immunodeficiency virus - HIV) вызывает ВИЧ-инфекцию, заканчивающуюся развитием синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИД - AIDS). Он относится к семейству Retroviridae(от англ. retro, обратно), роду Lentivirus. ВИЧ-инфекция характеризуется преимущественным поражением иммунной системы, длительным течением, полиморфными клиническими проявлениями и высокой летальностью. Вирус открыт в 1983 г. одновременно французским вирусологом Л. Монтанье и американским ученым Р. Галло. В России первый случай ВИЧ-инфекции зарегистрирован в 1987 г.

Эпидемиология. ВИЧ-инфекция – типичный антропоноз. Резервуар вируса – инфицированный человек. Пути передачи возбудителя – половые контакты (вирус проникает в кровь через повреждения слизистых оболочек) и использование одних и тех же игл и шприцев наркоманами. Основные группы риска – гомосексуалисты; наркоманы; проститутки; реципиенты крови и её компонентов или трансплантируемых органов. Поскольку в настоящее время донорская кровь и трансплантируемые органы тестируются на ВИЧ, эти пути передачи возбудителя имеют небольшое значение.

Структура. ВИЧ - РНК-содержащий вирус. Вирион имеет сферическую форму, размером 100-120 нм, снаружи покрыт оболочкой.

Геном вируса состоит из двух молекул однонитевой несегментированной плюс-РНК. Нити РНК связывают белки р6 и р7 (цифра соответствует молекулярному весу в кД). Для осуществления репродукции вирус имеет обратную транскриптазу (РНК-зависимая ДНК-полимераза) или ревертазу. Геном вируса содержит 3 основных структурных гена (gag, pol, env) и 7 регуляторных и функциональных генов (tat, rev, nef, vif, vpr, vpu, vpx). Ген gag (от англ. group antigen - групповой антиген) кодирует матриксные, капсидные, нуклеокапсидные белки и белки протеазы. Ген pol (от англ. polymerase - полимераза) кодирует обратную транскриптазу (р61/р51, р15-РНКазу, р32-интегразу). Ген env (от англ. envelope - оболочка) кодирует поверхностный белок gp 120 и трансмембранный белок gp 41. Сердцевина вируса имеет конусовидную форму, её формируют белки р18 и р24. В сердцевине располагаются РНК, внутренние белки (р7 и р9), обратная транскриптаза (димер из белков р66 и р51) и эндонуклеаза (р31). Матричный белок р17 формирует прослойку между сердцевиной вириона и внешней оболочкой.

Оболочка вируса состоит из двойного слоя липидов, пронизанного (“утыканного”) гликопротеинами (шипами). Гликопротеиновая молекула (gp 160), имеющая молекулярную массу 160 кДа, состоит из 2 субъединиц: gp 120 (молекулярная масса 120 кДа), находящейся на поверхности вириона, и gp 41 (молекулярная масса 41 кДа), пронизывающей его липидную оболочку. Гликопротеины gр120 взаимодействуют с молекулами СD4 на мембранах клеток. Гликопротеины gр41 (белки слияния) обеспечивают слияние оболочки вирусной частицы с клеточной мембраной.

Репродукция. Жизненный цикл ВИЧ состоит из 4 стадий: 1) адсорбция и проникновение вируса путем эндоцитоза в клетку; 2) высвобождение вирусной РНК, синтез ДНК-провируса и интеграция провируса с геномом клетки хозяина; 3) синтез РНК вируса, трансляция и формирование вирусных белков; 4) сборка, созревание и высвобождение путем почкования вновь образованных вирионов. Полный жизненный цикл вируса реализуется всего за 1-2 суток, причем в сутки формируется до одного миллиарда вирусных частиц. Вирус поражает в основном Т- и В-лимфоциты, а также некоторые клетки моноцитарного ряда (макрофаги, лейкоциты, клетки Лангерганса, дендритные клетки), клетки нервной ткани и другие клетки в связи с тем, что все эти клетки содержат на поверхности рецепторы СD4, с которыми специфически взаимодействует оболочечный белок gp 120.

Антигенная структура. У ВИЧ главными антигенами выступают группо- и видоспецифичные антигены (сердцевинные gag-белки р24); типоспецифичные антигены (оболочечные env-белки gр41 и gр120).

Культивируется ВИЧ на культуре клеток Т-лимфоцитов и моноцитов человека. К вирусу нечувствительны все виды животных, кроме шимпанзе.

Устойчивость ВИЧ. Вирус чувствителен к физическим и химическим факторам, гибнет в течение 30 минут при нагревании выше 56°С, при 70-80°С - через 10 минут, гибнет в течение короткого времени (через 5-10 минут) при действии дезинфектантов (например, после обработки спиртом, эфиром); для него губительны солнечная радиация, УФ-излучение, ионизирующая радиация.

Однако вирус может длительно (до 2 недель) сохраняться в высушенном состоянии, в высохшей крови, а в донорской крови может сохраняться годами. В крови и других биологических материалах при комнатной температуре вирус сохраняет жизнеспособность в течение нескольких суток.

Патогенез ВИЧ-инфекции. Вирус обладает лимфотропностью благодаря тому, что на лимфоидных клетках существуют в норме рецепторы СD4 (до 300 тыс. на одном лимфоците), имеющие сродство к белку gр 120 (Т-лимфоциты, В-лимфоциты, макрофаги, лейкоциты, клетки Лангерганса, дендритные, нервные и другие клетки). Это обусловливает прикрепление вируса к лимфоциту, проникновению вируса в клетку и его репродукцию в лимфоците. В результате размножения ВИЧ в лимфоците последние разрушаются или теряют свои функциональные свойства. В результате размножения вируса в различных клетках происходит накопление его в органах и тканях, и он обнаруживается в крови, лимфе, слюне, сперме, слезах, моче, поте, каловых массах, содержимом урогенитального тракта, грудном молоке, в гное при воспалительных процессах.

При ВИЧ-инфекции снижается число Т4-лимфоцитов, а также отношение Т4/Т8, нарушается функция В-лимфоцитов, подавляется функция естественных киллеров и ответ на антигены и митогены, снижается и нарушается продукция комплемента, лимфокинов и других факторов, регулирующих иммунные функции (ИЛ, ИФН и др.), в результате чего наступает дисфункция иммунной системы и расстройство всей ее деятельности.

При ВИЧ-инфекции отмечается прогрессирующее уменьшение количества СD4+-клеток. Следствием этого является глубокий вторичный иммунодефицит, проявляющийся резким снижением сопротивляемости организма оппортунистическим микроорганизмам и развитием опухолей (саркома Капоши, карциномы кожи или В-клеточной лимфомы). Помимо иммунотропности, ВИЧ проявляет выраженную нейротропность. ВИЧ длительно сохраняется в макрофагах и с их помощью диссеминирует по всему организму, в том числе заносится в ЦНС. Вирус инфицирует астроциты, вызывает образование симпластов и последующую гибель клеток.

Клиника. Инкубационный период продолжается 2-4 недели, но может затягиваться до нескольких месяцев. ВИЧ-инфекция протекает в несколько стадий:

1. Стадия первичных проявлений продолжается от нескольких дней до 1-2 месяцев. Её развитие обусловлено диссеминированием ВИЧ и сероконверсией. Характерны лимфаденопатии, повышение температуры тела. Клинические симптомы аналогичны таковым при инфекционном мононуклеозе или банальной простуде (наблюдают у 53-93% больных). В сыворотке крови пациентов обнаруживают антигены ВИЧ, а через 2 недели от начала острых проявлений – противовирусные антитела.

2. Стадия вторичных проявлений (латентный период) продолжается от нескольких месяцев до 8-10 лет. Характерны иммунные расстройства, вызываемые ВИЧ. Наиболее характерный симптом – генерализованная лимфаденопатия. Возможны поражения ЦНС, чаще в виде подострого диффузного энцефалита с нарастающей деменцией, а также истощение без объективных причин. В крови определяют антитела к ВИЧ и уменьшение количества СD4+-клеток.

3. Поздняя ВИЧ-инфекция (пре-СПИД) проявляется развитием оппортунистических инфекций, развивающихся вследствие прогрессирующего снижения количества СD4+-клеток менее 50 в 1 мм3. Наиболее типичны: пневмоцистная пневмония, токсоплазмоз, кандидоз (патогномоничны поражения пищевода и дыхательного тракта), криптококкоз, гистоплазмоз, атипичные микобактериозы, генерализованные цитомегаловирусные и герпетические инфекции. Поздняя стадия заканчивается развитием СПИДа.

4. СПИД. На развитие СПИДа указывают развитие у пациента оппортунистических инфекций; прогрессирующего синдрома истощения у взрослых или задержки развития у подростков, неоплазий (саркома Капоши, неходжкенская лимфома и др.), психических расстройств (например, деменции).

Микробиологическая диагностика основана на установлении факта зараженности ВИЧ и определении стадии заболевания. Основу диагностики составляет выявление вирусспецифических антител и антигенов вируса на различных стадиях ВИЧ-инфекции. Антитела к антигенам gр41, gр120 и gр24 выявляют, начиная с периода сероконверсии, стадии первичных проявлений и в течение всех последующих стадий. Антигены gр41 и gр120 выявляют в стадии первичных проявлений и в стадии поздней ВИЧ-инфекции. Основные диагностические методы - ИФА и иммуноблоттинг. ИФА - основной метод диагностики. Он позволяет выявить вирусные антигены и антитела к ним. Положительный результат ИФА подтверждается постановкой иммуноблотинга (вестернблотинга). Вестернблот (иммуноблот) – тест применяют для подтверждения факта ВИЧ-инфекции. Метод позволяет обнаружить специфические антитела в сыворотке и является только подтверждающим тестом. Результаты рассматривают как положительные после обнаружения антител к р24, р31, а также к gр41 либо к gр120.

Молекулярно-генетический метод: ПЦР и метод гибридизации нуклеиновых кислот. Важным показателем ВИЧ-инфекции является определение содержания СD4-лимфоцитов и соотношение СD4/СD8.

Лечение. Все испытанные противовирусные химиотерапевтические методы лечения не дают эффекта, и они могут лишь облегчить течение ВИЧ-инфекции. Наиболее действенным оказалось применение ингибиторов обратной транскриптазы, действующих в активированных клетках. Такими препаратами являются производные тимидина - азидотимидин и фосфазид. Фосфазид - отечественный препарат, более эффективен и менее токсичен, чем азидотимидин. Однако полного излечения эти препараты не дают. Активность обратной транскриптазы подавляют также зидовудин, залцитабин, диданозин, ставудин. Используют также совместное применение антивирусных препаратов и иммуномодуляторов.

Профилактика. Надежной и безопасной вакцины не существует. В настоящее время профилактика ВИЧ-инфекции сводится к социальным и противоэпидемическим мероприятиям: механическая защита от инфицирования (применение презервативов, одноразовых шприцев, медицинских инструментов, систем для переливания крови), обеззараживание материалов и медицинских препаратов из крови и т. д. Важное значение имеет своевременное обследование и выявление ВИЧ-инфицированных, борьба с проституцией, наркоманией, гомосексуализмом, безнравственностью, половое воспитание и просветительская работа среди населения.

Контрольные вопросы по теме занятия: 1. Строение и репродукция вируса иммунодефицита человека. 2. Эпидемиология ВИЧ-инфекции. 3. Патогенез и клиника ВИЧ-инфекции. 4.Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), механизм развития, иммунологические и клинические признаки. 5. Диагностика ВИЧ-инфекции. 6.Профилактика и лечение ВИЧ-инфекции.

Литература для подготовки к занятию: Основная литература: 1. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. Под ред. А.А. Воробьева. М., 2004. Дополнительная литература: 1. Л.Б. Борисов. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М., 2002. 2. О.К. Поздеев. Медицинская микробиология. М., ГЭОТАР-МЕДИА, 2005. 3. Медицинская микробиология. Справочник. Под ред. В.И. Покровского и О.К. Поздеева. М., ГЭОТАР-МЕД, 1998.