Ретровирусы. 
Вирус иммунодефицита человека

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ или HIV) относится к семейству ретровирусов, подсемейству лентивирусов (медленных вирусов). Геном ретровирусов уникален — он представлен двумя идентичными молекулами позитивной РНК, т. е. это РНК — вирусы с диплоидным геномом. Свое название ретровирусы получили за отличительные особенности репродукции (РНК ДНК иРНК геномная РНК). Особенности репродукции связаны с функциями фермента обратной транскриптазы (ревертазы или РНК — зависимой ДНК — полимеразы), обладающей тремя видами активности — обратной транскриптазы, РНК — азы и ДНК — полимеразы.

Семейство Retroviridae включает три подсемейства.

• 1. Lentivirinae — возбудители медленных вирусных инфекций, в т. ч. ВИЧ.
• 2. Oncovirinae — онкогенные вирусы, с которыми связано превращение клеток в опухолевые. Раньше не знали, как РНК — вирусы могут встраиваться в геном клетки и способствовать опухолевому росту (не были известна возможность обратной транскрипции у вирусов), что тормозило научную разработку вирусологии опухолевого роста.
• 3. Spumavirinae — «пенящие» вирусы, название которых связано с характерным «вспененным» видом инфицированных ими клеточных культур как результатом интенсивного симпластообразования.

Первыми открытыми в конце 70- х годов ретровирусами были HTLV-1 и HTLV-2 (от «human Tlymphotropic virus) — возбудители Т — клеточных лейкозов и лимфом. Наиболее известны обладающие лимфотропным и цитопатическим действием вирусы ВИЧ-1 (HIV-1 в английском варианте) и ВИЧ-2, вирус иммунодефицита обезьян (ВИО или SIV), к которому по ряду свойств ближе (чем к ВИЧ-1) ВИЧ-2. К настоящему времени имеется информация уже о нескольких сотнях ретровирусов, интегрированных с геномом человека и практически очень мало об их роли в патологии.

История изучения и происхождения ВИЧ.

Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) впервые выделен как самостоятельное заболевание в США в 1981 г. Возбудитель (ВИЧ-1) был описан почти одновременно в 1983 г. французом Л.Монтанье и американцем Р.Галло. Эпидемиология нового вида патологии поражала своей необычностью. Почти 100% больных были мужчинами в возрасте 25−49 лет, 94% - гомоили бисексуалами, отмечалась высокая летальность. У больных были выявлены дефекты клеточного иммунитета, развитие пневмоцистозной пневмонии, кандидоза и саркомы Капоши у них было расценено как оппортунистические заболевания. СПИД окрестили болезнью четырех «H" — по первым буквам английских вариантов слов гомосексуалы, гемофилия, гаитяне и героин. В 1986 г. был идентифицирован еще один вирус — ВИЧ-2.

Окончательного ответа на вопрос о месте, времени и условиях возникновения ВИЧ нет. Ретроспективные исследования показали циркуляцию этого вируса по крайней мере с конца 50-х — начала 60-х годов. Прародительницей ВИЧ считают тропическую Африку, где широко распространен ВИО (близкородственный ВИЧ-2) среди обезьян. Первые известные серологические находки ВИЧ отмечены в Африке, здесь же — наибольшая интенсивность передачи ВИЧ наиболее естественным гетеросексуальным путем. Однако эпидемическое распространение ВИЧ — инфекция получила с конца 70-х — начала 80-х годов. В 1987 г. выявлен первый случай в России, в настоящее время счет идет на десятки тысяч инфицированных в год. В мире регистрируют десятки миллионов инфицированных ВИЧ в год, ежегодно число вновь инфицированных увеличивается, т. е. налицо пандемия ВИЧ — инфекции.

Структура вириона ВИЧ.

ВИЧ имеет сферическую форму и размеры 100−120 нм в диаметре. Наружная оболочка образована двойным липидным слоем с гликопротеиновыми «шипами», состоящими из трансмембранного белка gp41 (пронизывает липидный слой) и наружного белка gp120. Эти оболочечные белки кодируются геном env и участвуют в прикреплении вириона к мембранам клеток хозяина. С внутренней стороны липидной оболочки находится матричный каркас, образованный белком р17. Он окружает внутреннюю структуру вириона — нуклеокапсид или сердцевину (англ. — core). Собственная оболочка сердцевины образована «коровским» белком р24. Внутри нуклеокапсида находится геном вируса в виде двух цепочек, связанных белками р7 и р9, полимеразный комплекс ревертазы, протеаза, интеграза (эндонуклеаза), затравочная т — РНК. Наиболее распространен ВИЧ-1, который в зависимости от строения гена env имеет субтипы. Субтипы A-H составляют доминирующую группу M (major), наиболее распространены субтипы С и Е.

Жизненный цикл ВИЧ.

Инфекционный процесс при заражении ВИЧ носит последовательный фазовый характер и начинается с проникновения вируса через слизистую оболочку половых путей или с непосредственного поступления в кровоток. Проникнув в организм, вирус в первую очередь атакует клетки, имеющие специфичный для него рецептор CD4. Этот рецептор имеют в большом количестве Т — хелперы, в меньшем — макрофаги и моноциты, нейроны, клетки нейроглии и некоторые другие клетки (см. лекции по общей иммунологии). Вирус распознает CD4 — рецепторы с помощью своего белка gp120. Процесс инфицирования клетки вирусом осуществляется в два этапа: прикрепления и слияния. Прикрепленный через белок gp120 к рецептору CD4 клетки — мишени вирус белком оболочки gp41 сливается с мембраной клетки. Белок gp41 обеспечивает не только слияние вирусной и клеточной мембран, но и слияние мембран клеток с образованием синцития (многоядерных клеток), обреченного на гибель. Нуклеокапсид, освобожденный от суперкапсида при слиянии мембран, попадает в цитоплазму. На пути к ядру освобождается геномная РНК и ассоциированные с ней компоненты сердцевины. Обратная транскриптаза синтезирует на вирионной РНК минус — цепь ДНК, РНК-аза разрушает вирионную РНК, а вирусная ДНК — полимераза синтезирует на минус — цепи плюс — цепь ДНК.

Двунитевая ДНК транспортируется в ядро клетки, где приобретает кольцевую форму и интегрируется под действием эндонуклеазы (интегразы) с ядром клетки, превращаясь в ДНК — провирус.Последующие этапы жизненного цикла ВИЧ — латентная фаза, фаза активации транскрипции с ДНКпровируса и последующая трансляция белков вируса, наработка компонентов вируса и формирование новых вирионов, их выход из клетки, сопровождающийся цитопатическим эффектом для клетки — мишени.

ДНК — провирус может длительно находиться в неактивном состоянии (персистентное инфицирование). В этот период вирус можно выявить только с помощью ПЦР. Активация транскрипции особым ядерным фактором в результате действия иммунокомпетентных клеток или микробных антигенов приводит к продуктивной фазе — активному размножению ВИЧ. Факторы экспрессии генов ВИЧ — специфические антигены (прежде всего — герпес — вирусы), неспецифические митогены (фитогемагглютинин), цитокины (фактор некроза опухолей, интерфероны, гамма — интерферон), бактериальные иммуномодуляторы (фосфолипиды сальмонелл), глюкокортикостероиды.

Антигенные свойства ВИЧ.

Функция обратной транскриптазы не подвергается контролю, что обусловливает высокую частоту генетических ошибок при репликации и мутации структурных белков вируса. С учетом частоты изменчивости ни один ВИЧ не производит при репликации вирион, в точности соответствующий родительскому. Высокая генетическая изменчивость реализуется в вариабельности антигенных и биологических свойств ВИЧ. Высокой изменчивостью характеризуется продукт гена env — оболочечный белок gp120, особенно петлеобразный V3 — домен (из 35 аминокислот), к которому образуется до 90−95% всех вируснейтрализующих антител.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 имеют существенные отличия в строении, гомология первичной структуры геномов составляет только около 42%, перекрестного иммунитета между этими вирусами нет. Антигенными свойствами обладают все основные структурные элементы вириона, прежде всего — белки. Исключительная генетическая и антигенная изменчивость позволяет вирусу выживать в инфицированном организме.

Наряду с генетическими особенностями, ВИЧ-1 имеет фенотипические различия по ряду свойств — эффективности репликации, характеру цитопатического действия и способности образовывать синцитий (этот признак связан с вирулентностью), преимущественному тропизму к клеткам — моноцитотропные изоляты (начальные этапы болезни) и лимфотропные изоляты (разгар болезни).

Патогенез СПИДа.

Рецептором для ВИЧ является дифференцировочный антиген CD4, имеющий гомологичные участки с иммуноглобулинами и белком gp120 ВИЧ. Расположенный на мембранах Тхелперов и Тиндукторов, рецептор CD4 в комплексе с белками HLA II класса выполняет функцию распознавания антигенов. Фиксация вируса через gp120 ВИЧ-1 (или gp105 ВИЧ-2) с мембранным рецептором CD4 блокирует основную функцию этих иммунокомпетентных клеток — восприятие сигналов от антигенпредставляющих клеток. Последующая репликация вируса ведет к гибели этих клеток и выпадению их функций, т. е. к развитию иммунодефицита. Чем активнее CD4+ клетки, тем активнее процесс репродукции вируса. ВИЧ угнетает преимущественно Тхелперы -1 (связанные с многими цитокинами клеточного иммунитета), что способствует развитию вирусных инфекций и опухолей.

Сродство вирусного gp120 (gp105 в случае ВИЧ-2) к этому рецептору определяет высокую избирательность поражения клеток. В патологический процесс вовлекаются в первую очередь и в наибольшей степени CD4+ лимфоциты, моноциты крови и макрофаги тканей, дендритные клетки крови, лимфоузлов, селезенки, кожи, альвеолярные и интерстициальные макрофаги легких, микроглия и другие клетки нервной системы, имеющие CD4+ рецепторы. Поражаются также Ви 0- лимфоциты, ретикулярные клетки, эпителиальные клетки кишечника. Большое значение в распространении ВИЧ и длительному сохранению в организме придают клеткам Лангерганса.

В патогенезе ВИЧ — инфекции большое значение имеют механизмы иммунного повреждения. Наличие сходных участков в структуре белков gp120, HLA класса II и CD4 — рецепторов определяет перекрестное реагирование антител к ВИЧ с этими структурами с рядом патологических эффектов (блокада кооперации CD4+ лимфоцитов и HLA класса II, неадекватная стимуляция CD4+ клеток и др.).

Поражение иммунной системы при ВИЧ — инфекции носит системный характер, проявляясь глубокой супрессией Ти Взвеньев иммунитета. Происходят изменения гиперчувствительности немедленного и замедленного типа, гуморального иммунитета и факторов неспецифической защиты. Наряду с дефицитом CD4+ лимфоцитов в динамике болезни нарастает функциональная недостаточность CD8+ лимфоцитов, NK клеток, нейтрофилов. Нарушение иммунного статуса проявляется рядом синдромов — инфекционным, аллергическим, аутоиммунным, лимфопролиферативным.

Манифестный синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) проявляется в трех основных клинических формах: нейроСПИД, онкоСПИД, инфектоСПИД (оппортунистические инфекции). Это зависит от путей внедрения ВИЧ, его преимущественного тропизма к CD4 Тлимфоцитам или макрофагам, наличия кофакторов (цитомегаловирус, вирус ЭпштейнаБарр), дозы инфекта, иммунного статуса организма и др.

В динамике ВИЧинфекции можно выделить следующие основные стадии: заражение, латентный период, появление лабораторных признаков инфекции, первичная клиника острой вирусной (ретровирусной) инфекции (эта стадия может отсутствовать), клинический СПИД (иммунодефицит плюс индикаторные болезни). Особое значение имеет выявление лабораторных признаков ВИЧинфекции.

Можно выделить три типа инкубации:

• — вирусологическую (от инфицирования до определения в крови вируса или его антигенов) — в среднем 2 — 4 недели;
• — серологическую (от заражения до сероконверсии — появления положительных серологических результатов) — в среднем 8 — 12 недель;
• — СПИД — инкубацию (равно или более 10 лет). Безусловный иммунологический критерий СПИДа — снижение CD4+ лимфоцитов до 200 клеток в микролитре.

Лабораторная диагностика.

Лабораторная диагностика ВИЧ — инфекции методически базируется на ИФА, иммуноблоте и ПЦР. Основными ее направлениями являются:

• — выявление антител к ВИЧ;
• — выявление ВИЧ или его антигенов;
• — определение изменений в иммунном статусе.

Для выявления антител применяют ИФА с различными тест — системами (лизатными, рекомбинантными, пептидными антигенами ВИЧ-1 и ВИЧ-2). Основная проблема — ложноположительные результаты (перекрестная реактивность gp120, CD4+ рецепторов, белков HLA II класса и др.). Поэтому исследования в ИФА проводят как правило с использованием параллельно нескольких различных тест — систем.

Иммуноблот чаще применяют как подтверждающий тест для выявления антител к отдельным белкам ВИЧ. Антитела к основным внутренним белкам (р17, р24) обнаруживают у 70% инфицированных и примерно у половины больных СПИДом. В иммуноблоте чаще всего выявляются антитела к gp41 (до 85%) и gp160 (до 100%).

В ранние сроки используют выявление в ИФА антигена р24. Наиболее чувствительным методом выявления ВИЧ является ПЦР — диагностика.

Основным клинико — лабораторным показателем диагностики СПИДа у ВИЧ — инфицированных является определение количества CD4+ лимфоцитов. Уровень ниже 200 клеток/мкл является основным критерием СПИДа.

Лечение является одним из наиболее актуальных и до настоящего времени не решенных проблем ВИЧ — инфекции. Теоретически наиболее оправдано применение препаратов, ингибирующих обратную транскрипцию — зидовудин, азидотимидин, диданозин, ставудин и др. Вакцины против ВИЧ находятся в стадии разработки. С учетом высокой изменчивости вируса это очень сложная задача.