Метки: Вич лечение, вич у мужчин, вич доктор дота 2, вич женщины.
| Вирус иммунодефицита человека | |||||||||||
Стилизованное изображение сечения В�Ч[1] |
|||||||||||
| Научная классификация | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
промежуточные ранги
|
|||||||||||
| Международное научное название | |||||||||||
|
Primate lentivirus group |
|||||||||||
| Р’РёРґС‹ | |||||||||||
|
|||||||||||
| Группа по Балтимору | |||||||||||
|
|||||||||||
Ви́рус иммунодефици́та челове́ка — ретровирус из рода лентивирусов, вызывающий медленно прогрессирующее[3] заболевание В�Ч-инфекцию[4][5].
Вирус поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4: Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса[6], дендритные клетки, клетки микроглии[7]. В результате работа иммунной системы угнетается и развивается синдром приобретённого иммунного дефицита (СП�Д), организм больного теряет возможность защищаться от инфекций и опухолей, возникают вторичные оппортунистические заболевания, которые не характерны для людей с нормальным иммунным статусом[8][9][10][11][12][13]. Без врачебного вмешательства оппортунистические заболевания вызывают смерть пациента в среднем через 9—11 лет после заражения (в зависимости от подтипа вируса)[10]. При проведении антиретровирусной терапии продолжительность жизни пациента может быть продлена до 70—80 лет[14][15][16].
В 1981 году появились первые три научные статьи о необычных случаях развития пневмоцистной пневмонии и саркомы Капоши у гомосексуальных мужчин[19][20]. До этого оба заболевания встречались редко и были характерны для совершенно разных групп пациентов: саркомой Капоши в основном болели пожилые мужчины средиземноморского происхождения, а пневмоцистной пневмонией — пациенты с лейкозом после интенсивной химиотерапии. Появление этих заболеваний, свидетельствующих о тяжёлом иммунодефицитном состоянии, у молодых людей, не входящих в соответствующие группы риска, наблюдалось впервые[20]. Затем обнаружили такие же симптомы среди наркопотребителей, больных гемофилией A[21] и гаитян[22][23]. Наиболее значимым было обнаружение снижения соотношения CD4+/CD8+-клеток в результате относительного и/или абсолютного уменьшения количества CD4+-лимфоцитов в сочетании с увеличением количества CD8+-лимфоцитов[20][24][25].
В июле 1982 года для обозначения этого состояния был предложен термин синдром приобретённого иммунного дефицита (СП�Д, AIDS)[26]. В сентябре 1982 года СП�Ду было дано полноценное определение как нозологической форме на основании наблюдения ряда оппортунистических инфекций у четырёх групп пациентов, указанных выше[20][27].
В период с 1981 по 1984 год вышло несколько работ, связывающих вероятность развития СП�Да с анальным сексом или с влиянием наркотиков[28][29][30][31][32][33]. Параллельно велись работы над гипотезой о возможной инфекционной природе СП�Да.
Вирус иммунодефицита человека независимо открыли в 1983 году в двух лабораториях: �нституте Пастера во Франции под руководством Люка Монтанье и Национальном институте рака в США под руководством Роберта Галло. Результаты исследований, в которых из тканей пациентов с симптомами СП�Да впервые удалось выделить новый ретровирус, были опубликованы 20 мая 1983 года в журнале Science[34][35]. В этих же работах выделенный из больных СП�Дом вирус был впервые успешно размножен в культивируемых Т-лимфоцитах. Французская группа исследователей показала, что серологически этот вирус отличается от HTLV-I, и назвала его LAV («вирус, ассоциированный с лимфаденопатией»), а американская группа назвала его HTLV-III, ошибочно отнеся к группе HTLV-вирусов. �сследователи выдвинули предположение, что вирус может вызывать синдром приобретенного иммунного дефицита[20].
В 1986 году было обнаружено, что вирусы, открытые в 1983 французскими и американскими исследователями, генетически идентичны. Первоначальные названия вирусов были упразднены и предложено одно общее название — вирус иммунодефицита человека[36]. В 2008 году Люк Монтанье и Франсуаза Барр-Синусси были удостоены Нобелевской премии в области физиологии или медицины «за открытие вируса иммунодефицита человека»[37].
Вирус может передаваться через прямой контакт повреждённой слизистой оболочки или поврежденной кожи здорового человека с биологическими жидкостями заражённого человека: кровью, предсеменной жидкостью (выделяющейся на протяжении всего полового акта), спермой, секретом влагалища и грудным молоком. Передача вируса может происходить при незащищённом анальном, вагинальном или оральном сексе[38][39].
�нтактная, неповрежденная кожа — является эффективным барьером для инфекции, так как в коже отсутствуют клетки, которые могут быть заражены В�Ч. Для успешной инфекции требуется прямой контакт с кровеносной системой или с мембранами клеток слизистых оболочек. Слизистые оболочки половых органов и прямой кишки часто получают незначительные повреждения при половом акте, через которые вирус может проникать в кровь. Такие повреждения чаще возникают при наличии заболеваний, передающихся половых путем, например, в случае герпеса. С другой стороны, заражение возможно и в случае неповрежденной слизистой оболочки, так как последние содержат значительное количество дендритных клеток (в том числе, клеток Лангерганса), которые могут играть роль «переносчиков» вирусных частиц в лимфатические узлы. Поэтому особенно опасной формой полового акта для принимающего партнера является незащищенный анальный секс, так как при этой форме возникает наибольшее число мелких и крупных повреждений[40][41].
Передача вируса происходит с бо́льшей вероятностью при использовании заражённых игл и шприцев (особенно потребителями инъекционных наркотиков), а также при переливании крови (в случае нарушения медицинским персоналом установленных процедур проверки донорской крови)[42]. Также передача вируса может произойти между матерью и ребёнком во время беременности, родов (заражение через кровь матери)[43][44] и при грудном вскармливании (причем как от заражённой матери к здоровому ребёнку через грудное молоко, так и от заражённого ребёнка к здоровой матери через покусывание груди во время кормления)[45].
Вирус не передаётся воздушно-капельным путём, бытовым путём, при соприкосновении с неповрежденной кожей, через укусы насекомых[46], слёзы[47] и слюну (из-за того, что концентрация вирионов В�Ч в этих жидкостях ниже инфицирующей дозы, а также из-за того, что слюна — агрессивная среда, разрушающая своими ферментами вирионы В�Ч)[47].
В течении болезни выделяют три стадии: острую инфекцию, латентный период и терминальную стадию (СП�Д) (см. иллюстрацию). В ходе развития В�Ч-инфекции у одного и того же человека в результате мутаций возникают новые штаммы вируса, которые различаются по скорости воспроизведения и способности инфицировать[8][9]. Размножившись, вирусные частицы высвобождаются из поражённых клеток и внедряются в новые — цикл развития повторяется. �нфицированные вирусом Т-хелперы постепенно гибнут из-за разрушения вирусом, апоптоза или уничтожения Т-киллерами. В процессе развития В�Ч-инфекции количество Т-хелперов (CD4+-клеток) снижается настолько, что организм уже не может противостоять возбудителям оппортунистических инфекций, которые неопасны или мало опасны для здоровых людей с нормально функционирующей иммунной системой. На терминальной стадии (СП�Д), ослабленный организм поражают бактериальные, грибковые, вирусные и протозойные инфекции, а также опухоли[11][12][13]. В отсутствие антиретровирусной терапии смерть пациента наступает не в результате размножения вируса в CD4+-клетках, а по причине развития оппортунистических заболеваний (вторичных по отношению к В�Ч-инфекции).
РџРѕ данным РЅР° 2011 РіРѕРґ, РІ РјРёСЂРµ Р·Р° РІСЃС‘ время Р’Р�Р§-инфекцией заболели 60 миллионов человек, РёР· РЅРёС…: 25 миллионов умерли, Р° 35 миллионов живут СЃ Р’Р�Р§-инфекцией[49]. Более РґРІСѓС… третей РёР· РЅРёС… проживают РІ Африке Рє СЋРіСѓ РѕС‚ пустыни Сахара[50]. Рпидемия началась здесь РІ конце 1970-С… — начале 1980-С…. Затем эпидемия перекинулась РІ РЎРЁРђ, Западную Европу Рё страны Южной Африки. Сегодня, Р·Р° исключением стран Африки, быстрее всего РІРёСЂСѓСЃ распространяется РІ Центральной РђР·РёРё Рё Восточной Европе (РІ том числе РІ Р РѕСЃСЃРёРё). Рпидемическая ситуация РІ этих регионах сдерживалась РґРѕ конца 1990-С…, затем СЃ 1999 РїРѕ 2002 РіРѕРґС‹ количество инфицированных почти утроилось — РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј Р·Р° счёт инъекционных наркоманов. Значительно ниже среднего Р’Р�Р§-инфекция распространена РІ Восточной РђР·РёРё, Северной Африке Рё РЅР° Ближнем Востоке. Р’ масштабе планеты эпидемическая ситуация стабилизировалась, количество новых случаев Р’Р�Р§-инфекции снизилось СЃ 3,5 миллионов РІ 1997 РіРѕРґСѓ РґРѕ 2,7 миллионов РІ 2007 РіРѕРґСѓ[50]. РџРѕ данным РЅР° конец 2013 РіРѕРґР°, РІ Р РѕСЃСЃРёРё 645 тысяч человек живут СЃ Р’Р�Р§-инфекцией, Р·Р° период СЃ 1986 РїРѕ 2013 РіРѕРґ умерло РѕС‚ разных причин 153 тысячи Р’Р�Р§-инфицированных граждан Р РѕСЃСЃРёРё[51] (подробнее СЃРј. Статистика заболеваемости Рё смертности РїРѕ Р РѕСЃСЃРёРё).
Анализ крови позволяет обнаружить антитела к белкам вируса (�ФА), реакцию антител на белки вируса (вестерн-блот), РНК вируса (ОТ-ПЦР)[52]. Определение вирусной нагрузки (подсчёт количества копий РНК вируса в миллилитре плазмы крови) позволяет судить о стадии заболевания и эффективности лечения[53][54].
Обязательная проверка донорской крови в развитых странах в значительной степени сократила возможность передачи вируса при её использовании. Тестирование на В�Ч беременных женщин позволяет своевременно начать приём лекарств и родить здорового ребёнка.
Существует мнение, что принудительное тестирование населения бесперспективно с точки зрения сдерживания эпидемии[55] и нарушает права человека[56]. В России проведение теста без согласия человека является незаконным[57], однако существуют ситуации, в которых предоставление результатов тестирования на В�Ч является обязательным, но не насильственным (донорство, трудоустройство медицинских работников, для иностранных граждан, получающих разрешение на пребывание в РФ, в местах лишения свободы при наличии клинических показаний)[58].
�з 35 миллионов человек, живущих с В�Ч-инфекцией, часть остаётся в живых благодаря антиретровирусной терапии. В случае отсутствия антиретровирусной терапии В�Ч-инфекции, смерть наступает в среднем через 9—11 лет после заражения[8][59]. При проведении антиретровирусной терапии продолжительность жизни пациента составляет 70—80 лет[14][15][16]. Антиретровирусные препараты мешают В�Ч размножаться в клетках иммунной системы человека, блокируя внедрение вирионов в клетки и нарушая на разных этапах процесс сборки новых вирионов. Своевременно начатое лечение антиретровирусными препаратами в сотни раз снижает риск развития СП�Да и последующей смерти[60][61][62]. Антиретровирусные препараты у части пациентов вызывают побочные эффекты, в некоторых случаях даже требующие сменить схему лечения (набор принимаемых лекарств).
Терапию назначают при снижении иммунитета и/или высокой вирусной нагрузке. В случае, если число CD4+-лимфоцитов велико и вирусная нагрузка низкая, терапию не назначают. После назначения терапии лекарства нужно принимать ежедневно в одно и то же время и пожизненно, что создает неудобства для пациентов. Также следует учитывать высокую стоимость месячного курса лекарств. В 2014 году необходимые лекарства получали менее половины из 9,5 млн человек, нуждающихся в противовирусной терапии[63].
Также все беременные женщины с острой фазой В�Ч-инфекции, должны начинать незамедлительную ВААРТ для предотвращения передачи В�Ч плоду[64].
Согласно рекомендациям ВОЗ, ВААРТ следует незамедлительно начинать всем В�Ч-инфицированным детям до полутора лет[65]. Начало терапии у детей, получивших В�Ч от матери, в течение 3 месяцев после родов, снижает смертность на 75 %[66]. В отсутствие лечения, треть В�Ч-инфицированных детей умирает в течение первого года жизни и 50 % в течение второго года. В случае, когда диагностика В�Ч невозможна, лечение следует начинать в возрасте 9 месяцев, либо ранее, в случае появления симптомов[67].
Вирус иммунодефицита человека относят к семейству ретровирусов (Retroviridae), роду лентивирусов (Lentivirus). Название Lentivirus происходит от латинского слова lente — медленный. Такое название отражает одну из особенностей вирусов этой группы, а именно — медленную и неодинаковую скорость развития инфекционного процесса в макроорганизме. Для лентивирусов также характерен длительный инкубационный период[68].
Для РІРёСЂСѓСЃР° иммунодефицита человека характерна высокая частота генетических изменений, возникающих РІ процессе самовоспроизведения. Частота возникновения ошибок Сѓ Р’Р�Р§ составляет 10в€’3 — 10в€’4 ошибок РЅР° геном РЅР° цикл репликации, что РЅР° несколько РїРѕСЂСЏРґРєРѕРІ больше аналогичной величины Сѓ эукариот. Размер генома Р’Р�Р§ составляет примерно 104 нуклеотидов. Р�Р· этого следует, что практически каждый дочерний геном хотя Р±С‹ РЅР° РѕРґРёРЅ нуклеотид отличается РѕС‚ своего предшественника. Р’ современной классификации различают РґРІР° основных РІРёРґР° Р’Р�Р§ — Р’Р�Р§-1 Рё Р’Р�Р§-2. Рти РІРёСЂСѓСЃС‹ предположительно возникли РІ результате независимой передачи людям SIV (РІРёСЂСѓСЃР° иммунодефицита обезьян) шимпанзе Рё мангабеев соответственно[69].
� В�Ч-1, и В�Ч-2 способны вызывать серьёзный иммунодефицит, однако клиническое течение болезни несколько различается. �звестно, что В�Ч-2 менее патогенен и передается с меньшей вероятностью, чем В�Ч-1. Вероятно, это связано с тем, что В�Ч-2-инфекция характеризуется более низким числом вирусных частиц на миллилитр крови. Отмечено, что инфекция В�Ч-2 обеспечивает носителю небольшую защиту от заражения В�Ч-1. Однако описаны случаи двойной инфекции, причём заражение может происходить в любом порядке. �нфекция В�Ч-2 реже заканчивается развитием СП�Да. Есть сведения о несколько большей частоте развития саркомы Капоши, кандидоза ротовой полости и хронической лихорадки при В�Ч-1/СП�Де. При В�Ч-2/СП�Де чаще развивается энцефалит, хроническая или бактериальная диарея, серьёзные цитомегаловирусные инфекции и холангит[69]. К роду Lentivirus также относят виды, вызывающие схожие заболевания у обезьян, кошек, лошадей, овец и т. д.[8][70][71].
В�Ч-1 описан в 1983 году и является наиболее распространённым и патогенным видом В�Ч[72]. Глобальная эпидемия В�Ч-инфекции главным образом обусловлена распространением В�Ч-1. В подавляющем большинстве случаев, если не оговорено иначе, под В�Ч подразумевают В�Ч-1[73].
Вид В�Ч-1 классифицируют на главную группу М и несколько побочных групп. Считается, что группы M, N, O, P образовались в результате независимых случаев передачи SIV от обезьяны к человеку, и последующей мутации вируса до В�Ч[74].
В�Ч-2 идентифицирован в 1986 году[87], генетически очень близок к T-лимфотропному вирусу SIVsmm мангабеев, и в меньшей степени к вирусу В�Ч-1. Геномы В�Ч-1 и В�Ч-2 имеют гомологию консервативных генов gag и pol около 60 %, и до 45 % генов белков оболочки[88]. По состоянию на 2010 год, описано 8 групп В�Ч-2, лишь группы A и B являются эпидемическими. Вирусы группы А распространены в Западной Африке, Анголе, Мозамбик, Бразилии, �ндии и малораспространены в США и Европе[89][90]. Вирусы группы В распространены в Западной Африке[91][92].
Р’РёСЂРёРѕРЅС‹ Р’Р�Р§ имеют РІРёРґ сферических частиц, диаметр которых составляет около 100—120 нанометров[93]. Рто приблизительно РІ 60 раз меньше диаметра эритроцита[94]. Р’ состав зрелых РІРёСЂРёРѕРЅРѕРІ РІС…РѕРґРёС‚ несколько тысяч белковых молекул различных типов.
Капсид зрелого вириона, состоящий из примерно 2000 молекул белка р24, имеет форму усечённого конуса[95].
Внутри капсида находится белково-нуклеиновый комплекс: две нити вирусной РНК, прочно связанные с белком нуклеокапсида p7, ферменты (обратная транскриптаза, протеаза, интеграза)[95]. С капсидом также ассоциированы белки Nef и Vif (7—20 молекул Vif на вирион). Внутри вириона (и, вероятнее всего, за пределами капсида) обнаружен белок Vpr[38]. Кроме того, с капсидом В�Ч-1 (но не В�Ч-2) связаны около 200 копий клеточного фермента пептидилпролилизомеразы A[en] (циклофилин А), необходимого для сборки вириона[96].
Капсид окружён оболочкой, образованной примерно 2000 молекул матриксного белка p17[95]. Матриксная оболочка в свою очередь окружена двуслойной липидной мембраной, являющейся наружной оболочкой вируса. Она образована молекулами фосфолипидов, захваченными вирусом во время его отпочковывания от клетки, в которой он сформировался[97]. В липидную мембрану встроены 72 гликопротеиновых комплекса Env, каждый из которых образован тремя молекулами трансмембранного гликопротеина gp41 (TM), служащего «якорем» комплекса, и тремя молекулами поверхностного гликопротеина gp120 (SU)[96]. С помощью белка gp120 вирус присоединяется к рецептору CD4 и корецептору, находящимся на поверхности Т-лимфоцитов человека. Стехиометрическое соотношение p24:gp120 в вирионе составляет 60—100:1[38]. При формировании наружной оболочки вируса также происходит захват некоторого количества мембранных белков клетки, в том числе человеческих лейкоцитарных антигенов (HLA) классов I и II и молекул адгезии[95][98].
Белки вириона интенсивно изучаются, поскольку являются мишенями разрабатываемых лекарств и вакцины против В�Ч.
Функции важных структурных белков В�Ч-1[95][98]
| Сокращение | Описание | Функции |
|---|---|---|
| gp41 (TM, transmembrane) | Трансмембранный гликопротеин массой 41 кДа | Располагается во внешнем слое липидной мембраны, играет роль «якоря», удерживающего молекулы белка gp120 |
| gp120 (SU, surface) | Гликопротеин массой 120 кДа | Наружный белок вириона. Нековалентно связан с трансмембранным белком gp41. С одной молекулой gp41 связаны 3—5 молекул gp120. Способен связывать рецептор CD4. �грает важную роль в процессе проникновения вируса в клетку. |
| p24 (CA, capsid) | Белок массой 24 кДа | Образует капсид вируса |
| p17 (MA, matrix) | Матриксный белок массой 17 кДа | Около двух тысяч молекул этого белка образуют слой толщиной 5—7 нм, располагающийся между внешней оболочкой и капсидом вируса. |
| p7 (NC, nucleocapsid) | Нуклеокапсидный белок массой 7 кДа | Входит в состав капсида вируса. Образует комплекс с вирусной РНК. |
Генетический материал В�Ч представлен двумя копиями положительно-смысловой (+)РНК[96]. Геном В�Ч-1 имеет длину 9000 нуклеотидов. Концы генома представлены длинными концевыми повторами (англ. long terminal repeat, LTR), которые управляют продукцией новых вирусов и могут активироваться и белками вируса, и белками инфицированной клетки.
9 генов В�Ч-1 кодируют, по крайней мере, 15 белков[99]. Ген pol кодирует ферменты: обратную транскриптазу (RT), интегразу (IN) и протеазу (PR). Ген gag кодирует полипротеин Gag/p55, расщепляемый вирусной протеазой до структурных белков p6, p7, p17, p24. Ген env кодирует белок gp160, расщепляемый клеточной эндопротеазой фурином на структурные белки gp41 и gp120[38]. Другие шесть генов — tat, rev, nef, vif, vpr, vpu (vpx у В�Ч-2) — кодируют белки, отвечающие за способность В�Ч-1 инфицировать клетки и производить новые копии вируса. Репликация В�Ч-1 in vitro возможна без генов nef, vif, vpr, vpu, однако их продукты необходимы для полноценной инфекции in vivo[100][101][102].
Полипротеин-предшественник Gag/p55 синтезируется с полноразмерной геномной РНК (которая в данном случае служит в качестве мРНК) в процессе стандартной кэп-зависимой трансляции, но возможна и IRES-зависимая трансляция. Предшественники функциональных белков располагаются в составе полипротеина Gag/p55 в следующем порядке: p17…p24…p2…p7…p1…p6[38] (р1 и р2 — соединительные пептиды; другие продукты расщепления Gag/p55 описаны выше). Нерасщеплённый протеазой Gag/p55 содержит три основных домена: домен мембранной локализации (М, membrane targeting), домен взаимодействия (I, interaction) и «поздний» домен (L, late). Домен М, расположенный внутри области p17/МА, миристилируется (присоединяются остатки миристиновой кислоты) и направляет Gag/p55 к плазматической мембране. Домен I, находящийся внутри области p7NC (NC, nucleocapsid), отвечает за межмолекулярные взаимодействия отдельных мономеров Gag/p55. Домен L, также локализованный в области p7NC, опосредует отпочковывание вирионов от плазматической мембраны; в этом процессе участвует также р6 область полипротеина Gag/p55[38][103].
Двумя важными функциями белка Vpu являются: 1) разрушение клеточного рецептора CD4 в эндоплазматическом ретикулуме путём привлечения убиквитинлигазных комплексов и 2) стимуляция выделения дочерних вирионов из клетки, путём инактивации интерферон-индуцируемого трансмембранного белка CD317/BST-2, получившего также название «tetherin» за его способность подавлять выделение вновь образовавшихся дочерних вирионов посредством их удержания на поверхности клетки[100][101][104][105][106][107].
Белок Vpr необходим для репликации РІРёСЂСѓСЃР° РІ неделящихся клетках, РІ том числе макрофагах. Ртот белок, наряду СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё клеточными Рё вирусными белками, активирует транскрипцию СЃ использованием длинных концевых повторов генома Р’Р�Р§ РІ качестве промоторов. Белок Vpr играет важную роль РІ переносе РІРёСЂСѓСЃРЅРѕР№ ДНК РІ СЏРґСЂРѕ Рё вызывает задержку деления клетки РІ периоде G2[108].
Белок Vif играет важную роль РІ поддержке репликации РІРёСЂСѓСЃР°. Vif индуцирует убиквитинилирование Рё деградацию клеточного антивирусного белка APOBEC3G, который вызывает деаминирование ДНК, приводящее Рє мутационным заменам G РЅР° A РІ РІРёСЂСѓСЃРЅРѕР№ ДНК, синтезируемой РІ С…РѕРґРµ обратной транскрипции. Штаммы, лишённые Vif, РЅРµ реплицируются РІ CD4+-лимфоцитах, некоторых линиях T-лимфоцитов Рё макрофагах. Рти штаммы СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ проникать РІ клетки-мишени Рё начинать обратную транскрипцию, однако синтез РІРёСЂСѓСЃРЅРѕР№ ДНК остаётся незавершённым[108].
Белок Nef выполняет несколько функций. Он подавляет экспрессию молекул CD4 и HLA классов I и II на поверхности инфицированных клеток, и тем самым позволяет вирусу ускользать от атаки цитотоксических T-лимфоцитов и от распознавания CD4+-лимфоцитами. Белок Nef может также угнетать активацию T-лимфоцитов, связывая различные белки-компоненты систем внутриклеточной передачи сигнала[108].
У инфицированных вирусом иммунодефицита макак-резусов активная репликация вируса и прогрессирование болезни возможны только при интактном гене nef. Делеции гена nef были обнаружены в штаммах В�Ч, выделенных у группы австралийцев с длительным непрогрессирующим течением инфекции[109]. Однако у части из них со временем появились признаки прогрессирования инфекции, в том числе снижение числа CD4+-лимфоцитов. Таким образом, хотя делеции гена nef и могут замедлять репликацию вируса, это не гарантирует полной невозможности прогрессирования заболевания[110].
Регуляторные белки Tat (транс-активатор) и Rev накапливаются в ядре клетки и связывают определённые участки вирусной РНК. Белок Tat имеет молекулярную массу около 14-15 кДа, связывает вторичную структуру геномной РНК вблизи 5'-нетранслируемой области.[108][111], активирует обратную транскрипцию геномной РНК В�Ч, синтез вирусных мРНК, необходим для репликации вируса почти во всех культурах клеток, регулирует выход вирионов из зараженных клеток[108][111], нуждается в клеточном кофакторе — циклине T1. Белок Rev регулирует экспрессию белков вириона, связывает мРНК гена env в области RRE (англ. Rev response element) интрона, разделающего экзоны генов Tat и Rev[108][111]
Белки Tat и Rev стимулируют транскрипцию провирусной ДНК и транспорт РНК из ядра в цитоплазму, а также необходимы для трансляции. Белок Rev обеспечивает также транспорт компонентов вируса из ядра и переключение синтеза регуляторных белков вируса на синтез структурных[108].
После попадания вирионов В�Ч на поверхность и внутрь организма, вирусные частицы оказываются в различных по своей агрессивности биологических жидкостях. Слюна и желудочный сок содержат ферменты, которые в бо́льшей степени разрушают вирионы В�Ч, чем другие биологические жидкости (это не относится к младенцам первых месяцев жизни, у которых ещё не вырабатываются соответствующие ферменты пищеварения, из-за чего младенцы могут быть заражены через грудное молоко). Вирионы В�Ч проникают в кровеносную и лимфатическую систему организма и перемещаются по организму в потоке крови и лимфы. Оказавшись рядом с CD4-клеткой, вирионы В�Ч связывают рецептор CD4 на её плазматической мембране[112].
| Механизм слияния вириона В�Ч и плазматической мембраны Т-лимфоцита человека
2. Конформационные изменения вирусного белка gp120 обеспечивают связывание с клеточным рецептором CCR5 (указано красной стрелкой)
3. Концевые участки вирусного белка gp41 проникают в плазматическую мембрану клетки (указано красной стрелкой)
4. Вирусный белок gp41 подвергается значительным конформационным изменениям (указано красной стрелкой), что приводит к сближению и слиянию мембран вириона и клетки
|
Вирусный гликопротеин gp120 прочно связывает рецептор CD4. В результате такого взаимодействия gp120 претерпевает конформационные изменения, которые позволяют ему также связать молекулу корецептора CXCR4 или CCR5 (экспрессируемых на поверхности Т-лимфоцитов, макрофагов, дендритных клеток и микроглии)[113][114]. В зависимости от способности связывать эти корецепторы, В�Ч классифицируют на R5-тропные (связывают только корецептор CCR5), X4-тропные (связывают только корецептор CXCR4) и R5X4-тропные (могут взаимодействовать с обоими корецепторами) варианты[113]. При заражении, в основном, передаются R5-тропные и R5X4-тропные варианты[115]. Препараты, блокирующие корецепторы, могут быть эффективны против В�Ч[116].
После описанных событий вирусный белок gp41 проникает в мембрану клетки и подвергается значительным конформационным изменениям, вследствие которых мембрана клетки и мембрана вириона В�Ч сближаются друг с другом и затем сливаются. Вирусный белок gp41 очень важен для слияния мембран, поэтому его рассматривают в качестве мишени для разработки противовирусных препаратов.
После слияния мембран содержимое вириона проникает внутрь клетки. Внутри клетки вирусная РНК высвобождается из капсида. Затем под действием обратной транскриптазы происходит обратная транскрипция — процесс синтеза ДНК на основании информации в одноцепочечной геномной РНК вируса[117]. Большая часть лекарственных препаратов, одобренных для применения при В�Ч-инфекции, направлена на нарушение работы обратной траскриптазы[8].
После завершения обратной транскрипции в CD4+-лимфоците вирусный геном представлен невстроенной ДНК. Для встраивания вирусной ДНК в геном клетки-хозяина и для образования новых вирусов необходима активация T-лимфоцитов. Активация CD4+-лимфоцитов происходит при их контакте с антигенпредставляющими клетками в лимфоидной ткани. Наличие вирусов на поверхности фолликулярных дендритных клеток и присутствие провоспалительных цитокинов (�Л-1, �Л-6 и ФНОα) способствуют размножению В�Ч в инфицированных клетках. �менно поэтому лимфоидная ткань служит самой благоприятной средой для репликации В�Ч[118].
Синтезированная вирусная ДНК транспортируется внутрь ядра клетки в составе пре-интеграционного комплекса, в который также входят белки В�Ч p17/MA, Nef и интеграза[119]. Далее вирусная ДНК встраивается в хромосому активированного T-лимфоцита под действием интегразы. Несколько препаратов, ингибирующих интегразу, широко используются в современной комплексной антиретровирусной терапии. Вирусная ДНК, встроившаяся в хромосому клетки, называется провирусом[8].
Р’ СЏРґСЂРµ клеточная Р РќРљ-полимераза синтезирует предшественник вирусных информационных Р РќРљ (РјР РќРљ), длина которого равна длине геномной Р РќРљ Р’Р�Р§-1. Ртот предшественник РјР РќРљ подвергается 5'-концевому кэпированию Рё 3'-концевому полиаденилированию. РљСЂРѕРјРµ того, предшественник РјР РќРљ подвергается сплайсингу, РІ результате которого образуются более 40 разных РјР РќРљ, которые можно разделить РЅР° 3 класса[120]:
1) несплайсированная РНК длиной около 9.3 kb — далее используется в качестве мРНК для синтеза белков Gag и Gag-Pol, а также в качестве геномной РНК;
2) неполностью сплайсированные РНК размером около 4 kb — используются как мРНК для синтеза белков Vif, Vpr, Tat, Vpu и Env;
3) полностью сплайсированные РНК размером около 2 kb — используются как мРНК для синтеза белков Vpr, Tat, Rev и Nef.
На ранней стадии экспрессии генов, в отсутствие белка Rev, несплайсированная и неполностью сплайсированные РНК В�Ч-1 нестабильны и быстро разрушаются в ядре. В то же время, полностью сплайсированные мРНК В�Ч-1 являются стабильными и транспортируются из ядра в цитоплазму[120]. В цитоплазме с помощью рибосом происходит процесс трансляции — биосинтез белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, содержащейся в мРНК. Синтезированный в цитоплазме белок Rev транспортируется в ядро, где связывается с областью RRE несплайсированной и неполностью сплайсированных РНК, что стабилизирует эти РНК. Кроме того, Rev взаимодействует с клеточным белком CRM1 (экспортин 1), и это взаимодействие стимулирует транспорт несплайсированной и неполностью сплайсированных РНК из ядра в цитоплазму, где происходит синтез закодированных в них белков[120].
Геномная РНК вируса, а также вирусные белки транспортируются к местам сборки вирионов — к мембране. Вирионы первоначально формируются из полипротеинов-предшественников структурных белков и ферментов и на этой стадии не являются инфекционными. В ходе созревания вирусной частицы вирусная протеаза расщепляет белки-предшественники до функциональных компонентов[8]. Несколько одобренных противовирусных препаратов ингибируют работу протеазы и препятствуют формированию зрелых вирионов[8].
Новые вирусные частицы отпочковываются от поверхности клетки, захватывая часть её мембраны, и выходят в кровяное русло, а клетка хозяина, несущая рецептор CD4, погибает[121][122]. Недавние исследования показали, что процесс отпочковывания вирионов может быть более сложным, чем считалось ранее. Так было обнаружено, что благодаря взаимодействию белка Gag с компонентами клетки вирионы накапливаются в особых внутриклеточных мультивезикулярных тельцах, которые обычно служат для экспорта белков. Таким образом вирусные частицы высвобождаются из клетки, эксплуатируя её собственную систему транспорта макромолекул[8].
Только что выделившийся из зараженного лимфоцита вирион В�Ч в плазме крови живёт в среднем около 8 часов[112]. Продолжительность полужизни (время, за которое погибает 50 % вирионов В�Ч) в плазме крови составляет примерно 6 часов[112]. В остальных средах продолжительность полужизни вирионов В�Ч на порядки меньше (в сотни — сотни тысяч раз меньше).
В период острой фазы В�Ч-инфекции отсутствие специфического иммунного ответа позволяет вирусу активно реплицироваться и достигать высоких концентраций в крови. Вирус заселяет органы лимфатической системы, CD4+-лимфоциты, макрофаги, а также другие клетки: альвеолярные макрофаги лёгких, клетки Лангерганса, фолликулярные дендритные клетки лимфатических узлов, клетки олигодендроглии и астроциты мозга и эпителиальные клетки кишки[123][124]. В лимфоидной ткани В�Ч размножается на протяжении всего заболевания, поражая макрофаги, активированные и покоящиеся CD4+-лимфоциты и фолликулярные дендритные клетки[125][126]. Количество клеток, содержащих провирусную ДНК, в лимфоидной ткани в 5—10 раз выше, чем среди клеток крови, а репликация В�Ч в лимфоидной ткани на 1—2 порядка выше, чем в крови. Основным клеточным резервуаром В�Ч являются CD4+-Т-лимфоциты иммунологической памяти[127].
Для активации CD8+-лимфоцитов и образования антиген-специфических цитотоксических T-лимфоцитов необходима презентация пептидного антигена в комплексе с человеческим лейкоцитарным антигеном класса I. Дендритные клетки, необходимыe для начала первичных антиген-специфичных реакций, захватывают антигены, перерабатывают и переносят их на свою поверхность, где эти антигены в комплексе с дополнительными стимулирующими молекулами активируют T-лимфоциты. Заражённые клетки часто не выделяют дополнительных стимулирующих молекул и поэтому не способны вызвать активацию достаточного числа B- и T-лимфоцитов, функция которых зависит от дендритных клеток[118].
На 2014 год В�Ч-инфекция остаётся неизлечимым заболеванием, так как геном вируса интегрируется в хромосомы клеток и может реактивироваться даже после курса антиретровирусной терапии. В настоящее время идёт поиск безопасных способов редактирования генома человека и исключения из него провирусной ДНК[128][129]. В 2014 году был предложен метод удаления генома В�Ч-1 из заражённых клеток при помощи системы CRISPR/Cas9. С помощью этого метода исследователям удалось вырезать фрагмент провирусной ДНК, заключённый между 5'- и 3'-концевыми LTR-областями из хромосом заражённых клеток в культуре. Кроме того, этот метод оказался также эффективным для профилактики заражения неинфицированных клеток. Описанный подход может привести к разработке способа полного избавления от В�Ч-инфекции[130][131].
Методом молекулярной филогении показано, что вирус иммунодефицита человека образовался в конце XIX или в начале XX века[132][133][134][135][136], скорее всего в 1920-х гг[137].
Оба типа вируса иммунодефицита человека В�Ч-1 и В�Ч-2 возникли в Западной и Центральной Африке южнее Сахары и передались от обезьян к людям в результате зоонозиса. В�Ч-1 возник на юге Камеруна в результате эволюции эндемичного вируса иммунодефицита обезьян SIV-cpz, который заражает черномордых шимпанзе (Pan troglodytes troglodytes)[138][139]. В�Ч-1, как полагают, перешёл видовой барьер по крайней мере трижды и породил три группы вирусов: M, N и О[140].
В�Ч-2 возник на территории Западной Африки (от южного Сенегала до запада Берега Слоновой Кости) в результате эволюции вируса иммунодефицита обезьян SIV-smm, который заражает тёмно-коричневых мангабеев (Cercocebus atys) и узконосых обезьян[141].
Существует доказательство того, что охотники на диких животных (обезьян) или поставщики мяса в Западной и Центральной Африке подвергаются заражению вирусом иммунодефицита обезьян, причём вероятность заражения коррелирует с частотой взаимодействия с обезьянами и их мясом[142]. Однако вирус иммунодефицита обезьян — слабый вирус, и, как правило, подавляется иммунной системой человека в течение недели после заражения. Считается, что необходимо несколько передач вируса от человека к человеку в быстрой последовательности, чтобы вирусу хватило времени мутировать в В�Ч[143]. Хотя передача вируса иммунодефицита обезьян от человека к человеку происходит редко, определённые социальные факторы могут существенно влиять на частоту заражений. Предполагают, что условия для распространения вируса были неблагоприятны в Африке до XX века. Сопоставление периодов ускоренной эволюции В�Ч с социо-экономическими изменениями позволяет делать предположения о природе факторов, ускоривших распространение В�О и В�Ч.
Генетические исследования показывают, что последний общий предок Р’Р�Р§-1 РіСЂСѓРїРїС‹ Рњ существовал около 1910 РіРѕРґР°[144]. Сторонники этой даты связывают распространение Р’Р�Р§ СЃ развитием колониализма РІ Африке Рё ростом больших РіРѕСЂРѕРґРѕРІ. Рти факторы привели Рє таким социальным изменениям РІ обществе, как увеличение частоты беспорядочных половых связей, распространение проституции Рё заболеваний, передающихся половым путём (Р—РџРџРџ)[145]. Р—РџРџРџ, такие как сифилис, РјРѕРіСѓС‚ сопровождаться генитальными язвами. Р�сследования показывают, что вероятность передачи Р’Р�Р§ РІРѕ время вагинального полового акта, достаточно низкая РїСЂРё обычных условиях, может быть увеличена РІ десятки, если РЅРµ РІ сотни раз, если РѕРґРёРЅ РёР· партнёров страдает РѕС‚ генитальных СЏР·РІ. Рћ степени распространённости Р—РџРџРџ РІ колониальных городах РІ начале 1900-С… можно судить РїРѕ следующим цифрам: РІ 1928 РіРѕРґСѓ РїРѕ меньшей мере 45 % жительниц восточного Леопольдвиля (ныне — Киншаса, ранний центр распространия Р’Р�Р§ РіСЂСѓРїРїС‹ Рњ) были проститутками, Р° РІ 1933 РіРѕРґСѓ около 15 % всех жителей этого же РіРѕСЂРѕРґР° были заражены РѕРґРЅРѕР№ РёР· форм сифилиса. Ретроспективный анализ показал, что начало эпидемии Р’Р�Р§-инфекции РІ Киншасе совпало СЃ РїРёРєРѕРј эпидемии генитальных СЏР·РІ РІ середине 1930-С… РіРѕРґРѕРІ[145].
Альтернативная точка зрения гласит, что основным фактором, способствовавшим адаптации В�Ч к людям и его распространению, была небезопасная медицинская практика в Африке в годы после Второй мировой войны, такая как использование нестерильных многоразовых шприцов при массовых вакцинациях, инъекциях антибиотиков и противомалярийных средств[92][146][147].
В результате ретроанализа образцов крови взятых после Второй мировой войны зафиксирован самый ранний документальный случай наличия В�Ч в организме человека, кровь у которого взяли в 1959 году[148]. Вирус, возможно, присутствовал в Соединённых Штатах уже в 1966 году[149], но подавляющее большинство случаев заражения В�Ч, идентифицированных за пределами тропической Африки, можно проследить до одного неустановленного человека, который заразился В�Ч на Гаити, а затем перенес инфекцию в США около 1969 года[150].
Описаны случаи устойчивости людей Рє Р’Р�Р§. Проникновение РІРёСЂСѓСЃР° РІ клетку РёРјРјСѓРЅРЅРѕР№ системы связано СЃ его взаимодействием СЃ поверхностным рецептором, белком CCR5. Делеция (утеря участка гена) CCR5-дельта32 РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє невосприимчивости её носителя Рє Р’Р�Р§. Предполагается, что эта мутация возникла примерно РґРІРµ СЃ половиной тысячи лет назад Рё СЃРѕ временем распространилась РІ Европе. Сейчас Рє Р’Р�Р§ фактически устойчив РІ среднем 1 % жителей Европы, 10—15 % европейцев имеют частичную сопротивляемость Рє Р’Р�Р§[151]. Учёные Ливерпульского университета РѕР±СЉСЏСЃРЅСЏСЋС‚ распространение мутации гена CCR5 тем, что РѕРЅР° усиливает сопротивляемость Рє Р±СѓР±РѕРЅРЅРѕР№ чуме. Рпидемия «чёрной смерти» 1347 РіРѕРґР° (Р° РІ Скандинавии ещё Рё 1711 РіРѕРґР°) способствовала увеличению частоты этого генотипа РІ Европе.
Мутация в гене CCR2 также уменьшает шанс проникновения В�Ч в клетку и приводит к задержке развития СП�Да. Существует небольшой процент В�Ч-положительных людей (около 10 %), у которых СП�Д не развивается в течение долгого времени. �х называют нонпрогрессорами[152][153].
Важный клеточный компонент защиты против В�Ч - антивирусный белок APOBEC3G, который вызывает деаминирование ДНК, приводящее к мутационным заменам G на A в вирусной ДНК, синтезируемой в ходе обратной транскрипции. APOBEC3G инактивируется белком Vif В�Ч-1, который вызывает его убиквитинилирование и деградацию.[154]
Обнаружено, что одним из главных элементов антивирусной защиты человека и других приматов является белок TRIM5a, способный распознавать капсид вирусных частиц и препятствовать размножению вируса в клетке. TRIM5a человека и шимпанзе несколько отличаются друг от друга и эффективны против разных вирусов: этот белок защищает шимпанзе от В�Ч и родственных ему вирусов, а человека — от вируса PtERV1[155]. Обезьяны Нового Света, за исключением мирикины, которая имеет химерный ген TRIM5-CypA, устойчивостью к В�Ч не обладают[156].
Другой важный элемент антивирусной защиты — интерферон-индуцируемый трансмембранный белок CD317/BST-2 (англ. bone marrow stromal antigen 2)[104][105][157]. CD317 — трансмембранный белок 2РіРѕ типа СЃ необычной топологией: РѕРЅ имеет трансмембранный домен СЂСЏРґРѕРј СЃ N-концом Рё гликозилфосфатидилинозитол (GPI) РЅР° РЎ-конце, между которыми расположен внеклеточный домен[158]. Показано, что CD317 непосредственно взаимодействует СЃРѕ зрелыми дочерними вирионами, «привязывая» РёС… Рє поверхности клетки[159]. Для объяснения механизма такого «привязывания» предложено несколько альтернативных моделей, которые, тем РЅРµ менее, сходятся РІ следующем. Молекулы CD317 формируют параллельный гомодимер; РѕРґРёРЅ или РґРІР° гомодимера связываются одновременно СЃ РѕРґРЅРёРј РІРёСЂРёРѕРЅРѕРј Рё клеточной мембраной. РџСЂРё этом СЃ мембраной РІРёСЂРёРѕРЅР° взаимодействуют либо РѕР±Р° мембранных «якоря» (трансмембранный домен Рё GPI) РѕРґРЅРѕР№ РёР· молекул CD317, либо РѕРґРёРЅ РёР· РЅРёС…[159]. Спектр активности CD317 включает, РїРѕ крайней мере, четыре семейства РІРёСЂСѓСЃРѕРІ: ретровирусы, филовирусы, аренавирусы Рё герпесвирусы[157]. Активность данного клеточного фактора ингибируется белками Vpu Р’Р�Р§-1, Env Р’Р�Р§-2 Рё SIV, Nef SIV, гликопротеином оболочки РІРёСЂСѓСЃР° Рбола Рё белком Рљ5 герпесвируса саркомы Капоши[100][101][106][107][157][160][161]. Обнаружен кофактор белка CD317 — клеточный белок Р’РЎРђ2 (Breast cancer-associated gene 2; Rabring7, ZNF364, RNF115) — Р•3-убиквитинлигаза класса RING. BCA2 усиливает интернализацию РІРёСЂРёРѕРЅРѕРІ Р’Р�Р§-1, «привязанных» белком CD317 Рє поверхности клетки, РІ CD63+ внутриклеточные везикулы СЃ РёС… последующим разрушением РІ лизосомах[162].
|
