6.1. ЭТИОЛОГИЯ

В 1981 г. Центр по борьбе с болезнями (CDC) в США сообщил о выяв-лении у молодых гомосексуалистов нескольких случаев пневмоцистной пневмонии и саркомы Капоши. К концу 1981 года была получена информа-ция о более 100 случаях заболевания, которое в 1982 г. получило название «синдром приобретенного иммунодефицита. В 1982 г. Р.Галло (США) выска-зал предположение, что причиной ВИЧ-инфекции является вирус из подсе-мейства лентивирусов семейства ретровирусов. Вирус иммунодефицита че-ловека был выделен в 1983 году группой профессора Люка Монтанье (Montaner L.) из лимфатического узла больного СПИДом в Парижском ин-ституте Пастера. В том же году в США группа профессора Роберта Галло (Gallo R.) выделила вирус из лимфоцитов периферической крови больных СПИДом. Оба выделенные вирусы оказались идентичными, и ВОЗ в 1987 го-ду приняла единое название – “вирус иммунодефицита человека” (ВИЧ, или в английской аббревиатуре – HIV).

Ретровирусы обусловливают развитие особой группы медленных ви-русных инфекций. Свое название ретровирусы получили по отличительной особенности процесса репликации. Если создание новых вирионов в обыч-ном варианте вирусов идет в направлении переноса генетической информа-ции ДНК – РНК – белок, то у ретровирусов вирусная РНК служит основой для формирования ДНК-провируса (retro – назад) с последующим синтезом вирусной РНК. Генетическим материалом ретровирусов является РНК, кото-рая встраивается в геном инфицированной вирусом клетки с помощью осо-бого фермента обратной транскриптазы (ревертазы), превращающей РНК ретровируса в ДНК.

В группу вирусов – этиологических факторов медленных инфекций - входят:

• вирус инфекционной анемии лошадей,

• вирус медивисны овец,

• вирус артрита-энцефалита коз, овец,

• вирус иммунодефицита крупного рогатого скота,

• вирус иммунодефицита кошек,

• вирус иммунодефицита обезьян (SIV),

• вирус иммунодефицита человека (HIV, в русской транскрипции - ВИЧ).

Зрелый вирион имеет диаметр около 100 нм. При среднем увеличении в электронном микроскопе видны ядро и оболочка вируса. Наружная мембрана вируса пронизана собственными белками (оболочечные белки) gp 41 и gp120, получившими название от слова “glicоprotein”, c молекулярной массой 41 и 120 kD. Эти белки образуют 72 отростка на поверхности мембраны вируса, каждый состоит из 3 молекул gp120. Молекулы gp120 могут отрываться от вирусной частицы и с током крови поступать в ткани, что имеет существен-ное значение в патогенезе ВИЧ-инфекции.

Оболочка нуклеотида построена из молекул белка (р24) с молекуляр-ной массой 24 kD. Внутри нуклеотида заключены геном вируса (две молеку-лы РНК), белок с молекулярной массой 7 kD и комплекс ферментов: обрат-ная транскриптаза, РНКаза, протеаза (рис.6.1.).

Геном ВИЧ состоит из 9 генов, которые представлены 3 структурными (gag- group-specific antigens, pol -polymerasae, env - envelope), характерными для всех ретровирусов и 6 регуляторными (tat - transactivator of transcription, rev - regulator of expression of virus proteins, vif - virion infectivity factor, nef - negative regulatory factor, а также vpr, vpu для ВИЧ-1, vpx для ВИЧ-2 с мало-изученной функцией).

Ген tat - наиболее активный регулятор, обеспечивающий усиление в 1000 раз репликации вируса. Он также регулирует экспрессию клеточных ге-нов. Ген rev избирательно активирует синтез структурных белков вируса. На поздних стадиях ВИЧ-инфекции ген rev замедляет синтез регуляторных бел-ков. Ген nef при взаимодействии с LTR замедляет транскрипцию вирусных геномов, обеспечивая равновесие между вирусом и организмом. Синхронная функция tat и nef обусловливает взвешенную репликацию вируса, не приво-дящую к гибели инфицированной вирусом клетки (рис.6.2.).

Рис. 6.1. Структура ВИЧ (RT – обратная транскриптаза) (Hunsman G., 1986).

Рис. 6.2. Геном и продукты генов ВИЧ (Hunsman G., 1986).

 

Структурные гены gag, pol и env обеспечивают синтез белков вириона:

1. Гены оболочки (env) - кодируют трансляцию белка-предшественника оболочки вируса gp160, в дальнейшем расщепляющегося на gp 120 и gp41.

2. Группоспецифические гены (gag) - кодируют трансляцию белка - предшественника внутренней части вируса (нуклеотида и матриксный) с мо-лекулярным весом 55 кD, расщепляющегося на р24/25, р7/9, р13, р15, р17/18.

3. Ген pol - кодирует ферментные системы вируса, обратную транс-криптазу (р66/51), интегразу (р31/33), рибонуклеазу Н (р15).

Белки вириона в организме инфицированного человека определяют иммунный ответ с синтезом иммуноглобулинов и синтезом специфических Т-киллеров.

Помимо структурных и регуляторных генов в состав вириона ВИЧ-1 входят длинные концевые повторы (LTR), а в состав ВИЧ-2 – дополнитель-ный ген Х.

В мире циркулируют два типа вирусов: ВИЧ-1 и ВИЧ-2, которых от-личают антигенная структура и эпидемиологическая характеристика. По мнению некоторых специалистов, ВИЧ произошел от SIV- инфицированного человека в 30 – 90-е годы в Центральной Африке. ВИЧ-2 более сходен с SIV, нежели с ВИЧ-1. ВИЧ-1 распространен во всем мире; первая группа эпиде-мий прошла в Африке; вторая - в Америке и Западной Европе; четвертая сей-час имеет место в Азии. Колоссальное распространение болезни обусловлено образованием все новых штаммов ВИЧ.

Тип ВИЧ-1 в зависимости от строения фрагментов гена env имеет суб-типы (клайды) А, В, С, D, Е, F, G, H, J и др. а также О (от outlier - в стороне). Субтипы А-Н составляют группу М (major), на сегодня доминирующую на земле, причем почти половину составляет субтип С. С 1990 года идет рост распространенности субтипа Е.

ВИЧ отличает исключительно высокая генетическая изменчивость. Ни один ВИЧ, содержащий 104 нуклеотида в длину, не производит при реплика-ции вирион, в точности повторяющий родительский. Это во многом связано с продуктом гена env вируса – gp120, вариабельность аминокислотной после-довательности которого составляет 5-20% для изолятов одного субтипа и 25-35% для разных субтипов. Особенно вариабелен участок gp120, образующий петлеобразный домен, получивший название V3-петли, состоящий из 35 аминокислот, к которому вырабатывается 80-95% всех нейтрализующих ан-тител.

Исключительная генетическая изменчивость позволяет вирусу выжить в инфицированном организме, ибо всегда в огромном пуле найдется вирус, способный к эволюционному отбору.

Наряду с генетическими особенностями ВИЧ-1 имеет фенотипические различия. Так, у ВИЧ-инфицированных по репликативной актив-ности вы-деляют: а) rapid/high – высокоинфекционные, эффективно реплицирующие изоляты, и б) slow/low – низкоинфекционные, слабо реплицирующие изоля-ты. По характеру цитопатического действия изоляты классифицируют на: а) низко реплицирующиеся, не способные к образованию синцития; б) высоко реплицирующиеся, не образующие синцитий (НСО) и в) высоко реплици-рующиеся, образующие синцитий (СО). По тропизму классифицируют лим-фоцитотропные изоляты (разгар болезни) и моноцитотропные (начальные этапы болезни).

Прогрессирование ВИЧ-инфекции связано с тропизмом вируса к Т-хелперам, со способностью индуцировать синцитий и/или с высокой репли-кативной активностью. Мутации в гене env определяют переход изолятов НСО в СО. Переход в СО появляется при снижении CD4+ клеток до 400-500 в 1 мкл. При появлении СО-вариантов изолятов HIV дальнейшее падение уровня CD4+ клеток идет прогрессивнее. Мутации в гене pol обеспечивают у HIV формирование резистентности к ингибиторам обратной транскриптазы. Быстрое уменьшение CD4+ лимфоцитов связано с более высоким уровнем репликативной активности HIV, как образующих, так и не образующих син-цитий.

Инфекционный процесс при заражении ВИЧ носит последовательный, фазовый характер: проникновение вируса через слизистую оболочку половых путей или непосредственное поступление в кровоток, связывание вириона с поверхностью клетки, слияние мембраны клетки и вириона,

Рис.6.3. Репликационный цикл ВИЧ (De Clercq E., 1986). 1 – адсорбция; 2- пенетрация; 3- раздевание; 4 – РНК; 5 – обратная транс-криптаза; 6 – РНК-ДНК; 7 – кольцевая двунитевая ДНК; 8 – интеграция; 9 – транскрипция; 10 – мРНК; 11 – транс-активация; 12 – сборка; 13 – почкова-ние.

 

обеспечивающее проникновение вируса внутрь клетки (рис.6.3.). Затем с по-мощью обратной транскриптазы синтезируется ДНК-копия РНК-генома ви-руса. Далее наступают фаза активации транскрипции с ДНК провируса и по-следующая трансляция белков вируса, наработка всех компонентов вируса и формирование новых (дочерних) вирионов, их высвобождение из клетки, со-провождающееся цитопатическим эффектом для клетки-мишени. Весь каскад этих превращений начинается со связывания вириона с поверхностью клет-ки-мишени. Это обеспечивается как специфическими, то есть через специфи-ческий для вириона рецептор (молекула СD4), так и неспецифическими, не зависящими от наличия СD4 компонентами. Высокая плотность CD4 на по-верхности Т-хелперов определяет их преимущественное поражение при ВИЧ-инфекции. Плотность рецепторов – величина не постоянная, она зави-сит от функционального состояния клетки и при активации ее возрастает, по-этому неактивированные CD4+ лимфоциты более устойчивы к вирусу. Ины-ми словами, одни субпопуляции CD4+ лимфоцитов лучше обеспечивают ре-цепцию ВИЧ по сравнению с другими.

Заканчивается морфогенез цитопатическим действием ВИЧ, которое может быть выражено: а) прямой деструкцией и цитолизом инфицированной клетки; б) синцитиеобразованием, т.е. слиянием мембран инфицированных и неинфицированных клеток, имеющих СD4, в силу чего клетки теряют свои физиологические функции; в) хронической инфекцией без выраженного ци-толиза (дендритные лимфоциты, моноциты/макрофаги, нейроны); г) патоген-ными эффектами отдельных белков ВИЧ (около половины гликопротеина gp120, синтезируемого в клетке, идет не на построение новых вирионов, а проникая во внеклеточную среду, связываются с СD4, преимущественно не-инфицированных ВИЧ клеток, обусловливая этим инактивацию иммуноком-петентных клеток, в частности, Т4 (СD4+)- лимфоцитов).

D.Ho (1996) приводит следующую динамику жизненного цикла ВИЧ (табл.1).

Жизненный цикл инфицированной клетки	22 дня
Полная ВИЧ-1 продукция	10,3 х 10 вибрионов в день
Минимальная продолжительность жизненного цикла  ВИЧ-1 in vitro	1,2 дня
Длительность жизни вируса в плазме	0,3 дня
Внутриклеточная фаза	0,9 дня
Среднее время, необходимое ВИЧ-1 для продукции новой генерации	2,6 дня

В настоящее время идет интенсивное изучение структуры ВИЧ, патогенеза и морфогенеза, терапии и разработки вакцин. Отрабатываются возможности этих исследований на экспериментальных животных.

Вопрос о происхождении ВИЧ 1-го и 2-го типов является одним из ключевых в современном понимании проблемы ВИЧ-инфекции, поскольку его решение в значительной мере определяет направления диагностики, ле-чения и профилактики данной патологии.

По поводу происхождения вирусов иммунодефицита человека в лите-ратуре представлено много данных, порою противоречивых и не всегда пол-ных. По мере накопления материала возникли гипотезы происхождения ВИЧ, основные из которых будут приведены ниже.

1. Вирус создан искусственно в конце 70-х годов текущего столетия посредством методов генной инженерии на основе новых знаний о влиянии различного рода излучений, иммунодепрессантов и мононуклеарных анти-тел на различные звенья иммунной системы.

2. В естественных условиях вирус иммунодефицита человека может иметь антропогенное происхождение, а именно:

• ВИЧ - типичный экзогенный ретровирус, существовавший у людей с древних времен и эволюционировавший вместе с человеком при его рас-селении на Земле;

• в глухих уголках Центральной Африки ВИЧ циркулировал и вызывал эн-демические заболевания СПИД длительное время, затем с о. Гаити попал в США и в последующем довольно быстро распространился на все кон-тиненты;

• ВИЧ - не африканского происхождения, а возник и до нынешней панде-мии, существовал в странах умеренного климата (Северная Америка, Ев-ропа), в силу слабой патогенности вызывая отдельные заболевания, прак-тически не диагностируемые как СПИД.

3. Зоонозное происхождение вируса иммунодефицита человека, что могло быть реализовано следующими путями:

• в начале 50-х годов ХХ века конструирование ВИЧ произошло при гене-тических рекомбинациях (видимо, случайных) вируса лейкоза человека и животных (ретровируса типа С) с вирусом опухоли молочной железы мышей (ретровирус типа В) или с вирусом обезьяньего СПИДа (ретрови-рус типа D);

• в древние времена мутанты вируса иммунодефицита зеленой мартышки трансформировались и обрели нового хозяина - человека;

• по структуре генома и биологическим свойствам ВИЧ близок к лентиви-русу висна и вирусу инфекционной анемии лошадей; отмечается выра-женная общность их внутренних (сердцевинных) белков.

Ряд авторов утверждают, что пробел в структуре и свойствах между вирусами иммунодефицита обезьян и человека уже частично заполнен сход-ными вирусами HTLV-4, ВИЧ-2, а также недавно открытым шведским уче-ным вирусом SBL, и процесс этот будет продолжаться.

Однако проблема СПИДа сегодня представляется настолько нетриви-альной и многоплановой, что традиционный эпидемиологический подход к указанному заболеванию как к обычной инфекции вряд ли может быть ис-черпывающим в трактовке генеза ВИЧ.

Очевидно, что многие из имеющихся сведений и гипотез о природе воз-будителя синдрома приобретенного иммунодефицита человека требуют уточнения, дополнительных исследований и всестороннего анализа.

По трудностям создания вакцины против ВИЧ, если оценить характер инфекции, степень антигенной вариабельности, наличия естественного им-мунитета, наличия модели на животных, возможности культивирования ви-руса в баллах от 1 до 5, то по сложности вакцина наиболее трудоемка из всех известных, и оценивается в 14 баллов. К примеру, вакцина к герпесу оцени-вается в 10 баллов, уже созданные вакцины против кори – в 6 и против по-лиомиелита – в 7 баллов (Козлов А.П., 1998).

предыдущий раздел | содержание| следующий раздел

Поиск в журналах РАЕ:

Авторы Публикации