Характеристика и профилактика ВИЧ-инфекций

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

ВИЧ-инфекция - серьезное заболевание, охватившее весь мир. За необычайно короткое время она стала огромной проблемой для Всемирной организации здравоохранения и ООН, опережая по степени распространения даже сердечно-сосудистые заболевания и рак.

Это первая болезнь, которая представляет собой загадку для современной медицины. Тысячи врачей пытаются изобрести лекарство от нее, но пока у них ничего не получается. Ежемесячно в мировой научной прессе появляются новые сведения о ВИЧ-инфекции и ее возбудителе, часто меняющие в корне представления о патологии данного заболевания.

Важной особенностью ВИЧ-инфекции является неожиданность появления и быстрота распространения. Ученые до сих пор не пришли к выводу о причинах возникновения ВИЧ.

1. История открытия ВИЧ

В настоящее время установлено, что этиологическим фактором СПИДа является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Попадание ВИЧ в организм человека приводит к развитию ВИЧ-инфекции или СПИДа (синдром приобретенного иммунодефицита).

СПИД - медленно развивающееся инфекционное заболевание, возникающее при заражении ВИЧ и приводящее к поражению иммунной системы. В результате в организме происходит активное развитие условно-патогенных микроорганизмов и опухолей, заканчивающееся в 100 % случаев смертью больного.

Аббревиатура СПИД, а в англоязычной литературе - AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome - синдром приобретенного иммунодефицита) впервые появились в официальных документах Центра по контролю над заболеваниями в США в 1981 г. В результате одновременного обнаружения двумя независимыми группами врачей из Сан-Франциско и Нью-Йорка необычного заболевания у молодых мужчин-гомосексуалистов. В анамнезе этих больных не было упоминания о врожденном или вторично приобретенном иммунодефиците. Однако они перенесли пневмоцистную пневмонию в тяжелой форме, этиологическим фактором которой являются Pneumocystis carinii - условно патогенные микроскопические грибы, широко распространенные по всему земному шару и у лиц с нормально функционирующей иммунной системой заболевания никогда не вызывающие. Инфекции такого рода относят к оппоротунистическим. В дальнейшем у таких больных стали выявлять кандидозы полости рта и пищевода, криптококковую инфекцию, а также редкое онкологическое заболевание, обычно развивающееся у лиц пожилого возраста (старше 60 лет), - саркому Капоши. У всех больных пневмоцистной пневмонией, различными видами кандидоза, а также саркомой Капоши при обследовании иммунного статуса обнаружили снижение показателей клеточных иммунных реакций, что привело исследователей к выводу о существовании общей причины, вызвавшей состояние иммунодефицита еще задолго до развития этих оппоротунистичеких инфекций.

Особое внимание обращали на себя эпидемиологические параметры необычного заболевания: 99 % - мужчины, 95 % - лица молодого возраста - от 25 до 49 лет, 100 %-ная летальность. Это заставило практически сразу организовать службу по его изучению. Вскоре случаи СПИДа были отмечены и у представителей других групп населения: наркоманов, проституток, больных гемофилией, а также больных, получавших донорскую кровь и у новорожденных детей, родившихся от матерей из перечисленных групп риска. На основании проведенных исследований были сделаны выводы: Заболевание заразно, существует инфекционный агент, который может передаваться как минимум тремя путями: парентерально, при сексуальных контактах и перинатальная передача ребенку во время беременности или родов.

В 1983 г. Практически одновременно во Франции и США от больных СПИДом был выделен вирус, который, как было доказано впоследствии, оказался этиологической причиной заболевания. В Институте Пастера (Париж) группой исследователей под руководством профессора Люка Монтанье был изолирован вирус из лимфатического узла больного СПИДом с выраженной лимфаденопатией. Группа профессора Роберта Галло в США выделила идентичный по морфологическим и антигенным свойствам вирус из лимфоцитов периферической крови больных СПИДом. Для обозначения возбудителя СПИДа в 1897 г. Всемирная организация злавоохранения (ВОЗ) приняла аббревиатуру HIV.

2. Эпидемиология

Распространение ВИЧ.

К концу 2002 г. В России официально зарегистрировано около 198 тыс. случаев заболевания, на Украине эта цифра варьирует от 25 тыс. до 120 тыс. случаев. К этому периоду времени на земном шаре было зарегистрировано 42 млн. случаев заболевания СПИДом и более 16 млн. умерших от СПИДа. Наряду с этим число вирусоносителей, т.е. ВИЧ-инфицированных, находящихся в латентной стадии, в 8-10 раз превышает число официально зарегистрированных больных, при этом необходимо учесть, что на СПИД обследуется только незначительная часть населения. Летальность больных, наблюдающихся у врачей в течение 1 года, составляет свыше 50%, при этом случаев полного излечения отмечено не было.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения на конец 2002 г. Большая часть ВИЧ-инфицированных находится в Африке на территориях южнее Сахары (29,2 млн. человек). В Южной и Юго-Восточной Азии насчитывается около 7,2 млн. носителей ВИЧ. Во всей Австралии и на прилегающей к ней островах зарегистрировано только около 17 тыс. зараженных. В 15 странах (все они расположены на территориях южнее Сахары) количество ВИЧ-инфицированных составляет приблизительно 500 человек на 100 тыс. населения. В 50 странах этот показатель составляет примерно 5 человек на 100 тыс. населения. В остальных государствах он значительно ниже. Таким образом, наблюдается очень неравномерное распространение ВИЧ, но все же заболевание имеет масштабы пандемии.

Различается и частота выявления вирусов среди разных слоев населения. Среди мужчин-гомосексуалистов она составляет 60-90 %, а среди наркоманов, употребляющих наркотики внутривенно - 13-20 %. Однако в последнее время начинает наблюдаться обратная картина. Первая волна эпидемии распространялась среди мужчин-гомосексуалистов, а настоящая - среди наркоманов, применяющих внутривенные инъекции, что позволит эпидемии в большей мере захватить и гетеросексуальную часть населения. Переход эпидемии на гетеросексуальную часть населения будет происходить благодаря бисексуальным мужчинам, наркоманам и проституткам. Сегодня женщины, среди заболевших СПИДом, составляют около 5-10 %, среди них 50 % - инъекционные наркоманы.

29 % заразились при гетеросексуальных контактах.

Изучение гетеросексуального пути распространения ВИЧ выявило различия в эффективности передачи вируса - она максимальна среди женщин, партнеры которых больны СПИДом, а доля передачи от больной женщины к ее партнеру составляет 65 %.

Накоплены также убедительные данные о том, что в Африке ВИЧ распространяется в основном благодаря гетеросексуальным половым контактам, причем соотношение между числом заболевших мужчин и женщин примерно 1:1. Помимо половых контактов важными причинами передачи ВИЧ являются переливания зараженной крови и, возможно, иглы для лечебных манипуляций, а также вертикальный путь передачи.

Сейчас установлено, что первые случаи СПИДа имели место в Африке еще в конце 1970-х гг. Эпидемиологические данные для ряда африканских стран показали, что в определенных группах населения процент зараженных очень высок: 80-90 % проституток.

30 % их клиентов, 30 % больных, посещающих венерологические отделения, 10 % доноров крови, 10 % женщин, посещавших клиники пренатального профиля. И хотя высокий уровень инфицированности был вначале характерен только для районов Центральной Африки, вирус и вызываемая им болезнь распространилась почти по всему континенту. Точные числа заболевших и инфицированных в мире неизвестны. Это обусловлено несколькими причинами. Во-первых, сама статистика несовершенна - ВОЗ регистрирует только больных с выраженной картиной заболевания СПИДом и не учитывает вирусоносителей. Во-вторых, некоторые страны дают неполные данные потому, что у них тестированию на ВИЧ подвергается незначительная часть людей, относящихся, в основном, к категории высокой степени риска. Это главным образом страны Африки и Азии, где отсутствие средств для постановки соответствующих исследований препятствует полноценному выявлению инфицированных, прежде всего доноров крови. Третья причина состоит в том, что правительства ряда стран опасаются публикации истинных цифр, поскольку такие сведения отрицательно скажутся на развитии туризма, который является одним из главных источников их национального дохода.

Систематическое положение ВИЧ.

ВИЧ - РНК-содержащий вирус, относящийся к семейству ретровирусов, к группе - лентивирусов. В семейство ретровирусов входят простые онкорнавирусы - возбудители лейкозов и сарком животных и птиц, также вирусы иммунодефицита обезьян, кошек, овец и вирус инфекционной анемии у лошадей. Подобно другим возбудителям медленных вирусных инфекций ВИЧ может длительное время находиться в организме человека в латентном состоянии, не вызывая клинических симптомов заболевания. У всех представителей семейства ретровирусов носителем генетической информации является не ДНК, как у большинства живых организмов (животных, растений, бактерий и многих других вирусов), а РНК, поэтому считывание генетического кода осуществляется благодаря уникальному ферменту - обратной транскриптазе. В ДНК-содержащих организмах процесс считывания информации с ДНК на РНК контролируется обычной транскриптазой. В случае ретровирусов фермент обратной транскриптазы считывает информацию с РНК на ДНК, т.е. идет синтез ДНК на содержащейся в геноме ретровируса РНК.

3. Строение и свойства ВИЧ

Зрелые вирионы ВИЧ обычно имеют сферическую форму и в диаметре достигают 100-120 нм. Снаружи вирус окружен фосфолипидной оболочкой, в основе которой содержатся фрагменты мембраны, захваченной вирусом при выходе из пораженной клетки-хозяина. Наружная оболочка ВИЧ пронизана 72 гликопротеиновыми шипами, включающими собственные оболочечные белки: трансмембранный и внешний. Гликопротеин является вирусным рецептором и способен взаимодействовать с клеточным рецептором мишенью, находящимся на Т4-лимфоцитах. Кроме того, ВИЧ могут инфицировать широкий спектр различных типов клеток: макрофаги, дендритные лимфоциты, тимоциты, моноциты, мегакариоциты, нейроны, эндотелий сосудов, плаценту и поперечно-полосатую мускулатуру.

При СПИДе инфекционный процесс может охватывать весь организм, поскольку ВИЧ тропны к целому ряду клеток, расположенных в различных органах и тканях.

ВИЧ имеют несколько более сложное строение, чем другие РНК-содержащие вирусы. Нуклеокапсид в форме усеченного конуса находится под наружной оболочкой ВИЧ, пронизанной собственными белками-рецепторами. Непосредственно между наружной оболочкой и нуклеокапсидом расположен белковый каркас, состоящий из матриксного белка, который через миристиновую кислоту связан с липидными компонентами мембраны клетки-хозяина, образующей наружную оболочку вириона.

4. Клиника ВИЧ-инфекций

Геном ВИЧ.

Геном ВИЧ состоит из трех структурных генов: gag, pol, env и шести перекрывающихся между собой регуляторных генов: vif, tet, rev, nef, vpu, vpr, по бокануклеотидных последовательностей находятся длинные концевые повторы - LTR, также выполняющие регуляторную функцию. Ген gag кодирует группоспецифические антигены: белок нуклеоида р7, белок нуклеокапсида р24, матриксный белок р17. Ген pol несет информацию о белках полимеразного комплекса, куда входят обратная транскриптаза (ревертаза), РНКаза Н (отщепляет РНК от ДНК после ее образования на нити РНК)ДНК-полимераза (синтезирует вторую нить ДНК на первой нити ДНК), интеграза, протеаза. Ген env ответственен за синтез полипротеина рр160 - предшественника оболочечного антигенов gp41 и gp120. Геном вируса может существовать в двух формах: в виде геномной РНК внутри вирусных частиц и в виде 2-нитевой ДНК, синтезированной на матрице вирусной РНК и интегрированной в хромосому клетки-хозяина. Вторая форма существования ВИЧ называется провирус. Часть генов в геноме ВИЧ перекрывается, часть существует в виде разорванных генов, далеко стоящих друг от друга.

Регуляция экспрессии генов ВИЧ.

Геном ВИЧ, наряду с обычными для ретровирусов структурными генами gag, pol, env, содержит еще ряд регуляторных генов vif, tat, rev, nef,vpu,vpr, функции которых заключаются в регуляции экспрессии синтеза структурных белков вириона. Показано, что продукт гена tat увеличивает количество специфических иРНК примерно в 10 раз, причем его действие опосредовано последовательностью, присутствующей в R-элементе ВИЧ. Однако для максимального эффекта tat-зависимой трансактивации необходимо присутствие последовательности U3 элемента LTR. Таким образом, продукт гена tat вызывает активацию транскрипции и его активирующее действие осуществляется на этапе инициации транскрипции.

Важной частью tat-зависимой трансактивации является активация трансляции иРНК. Этот посттранскрипционный эффект tat-белка также опосрелдован последовательностью R-элемента LTR ВИЧ. Эта последовательность была обозначена TAR и локализована между -17 и +80 нуклеотидами в LTR ВИЧ. Анализ первичной нуклеотидной последовательности этого участка показал наличие там 24 нуклеотидного обращенного повтора (между 1-м и 59-м нуклеотидами), который может формировать петлю в иРНК. Такая вторичная структура иРНК может мешать 40S субъединице рибосомы передвигаться вдоль иРНК при инициации трансляции и, таким образом, препятствовать синтезу продукта. Взаимодействие продукта гена tat с этим участком иРНК релаксирует структуру и, следовательно, снимает препятствие для трансляции. В эксперименте было выяснено, что делеции в TAR участке снимали тормозящее действие R-элемента на трансляцию, при этом полностью исчезал эффект трансактивации. Таким образом, tat-кодируемый белок или индуцированные им клеточные факторы узнают TAR последовательность как в ДНК в виде провируса, так и в иРНК, и активируют соответственно транскрипцию или трансляцию.

Если суммировать приведенные данные, то можно предложить такую модель регуляции экспрессии генов ВИЧ. Продукт гена tat-3, взаимодействуя с TAR последовательностью в LTR провируса, активирует транскрипцию провирусной ДНК. Возможно, это происходит за счет уменьшения тормозящего действия на процесс транскрипции специфического негативного регуляторного элемента, расположенного между -340-м и 185-м нуклеотидами в U3 последовательности LTR ВИЧ. Тот же белок tat активирует и трансляцию иРНК, снимая ингибирующее действие на инициацию трансляции TAR-элемента.

Предполагаемая схема содержит много «белых пятен». Так, пока не ясно, что является исходным толчком к активации провируса. Такая активация происходит, например, при антигенной стимуляции зараженного ВИЧ Т-лимфоцита, однако молекулярные механизмы этого механизма не изучены. Важную роль в активации провируса может играть и взаимодействие вирусных генов с клеточными белками. Например, фактор транскрипции Sp1, присутсвующий в клетках млекопитающих, связывается с промоторным участком в LTR промотора ВИЧ и активирует синтез РНК в 5-10 раз.

Генетическая изменчивость ВИЧ.

Все ретровирусы, включая ВИЧ, из-за ошибок в работе обратной транскриптазы отличаются более высокой частотой генетических изменения в процессе самовоспроизводства от других форм жизни, в которых транскрипцию осуществляет обратная транскриптаза. Именно для ретровирусов было введено понятие квази-видов, так как их потомки уже в первом поколении уже существенно отличаются от своих родителей. Происходит это в связи с тем, что у ретровирусов очень высок показатель частоты спонтанных мутаций на репликацию, т.е. велико число самопроизвольных генетических ошибок. Поскольку геном ВИЧ включает около 9 тысяч нуклеотидов, то, следовательно, в геноме каждой новой вирусной частицы будет появляться ошибка, т.е. один дочерний геном в точности не будет повторять родительский геном. Мутантные формы накапливаются, создавая огромный пул квази-вирусов, при этом под влиянием элиминирующих механизмов макроорганизма, как правило, хотя бы одна популяция способна выжить. Необходимо подчеркнуть, что именно с генетической изменчивостью ретировирусов связаны сложности создания вакцин против ВИЧ.

5. Новые варианты ВИЧ

По антигенным и генетическим свойствам ВИЧ неоднороден, различают ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Долгое время считали, что ВИЧ-2 распространяется только в Западной Африке, однако случаи инфекции, вызванной ВИЧ-2, зарегистрированы во многих странах мира, в том числе во Франции, Канаде и США.

ВИЧ-2 был выделен от здоровых людей в Сенегале и оказался сходным с вирусом африканских зеленых мартышек. Сыворотки зараженных людей реагировали с антигенами вируса мартышек, но не давали реакции с антигенами ВИЧ. Предполагалось, что вирус мог быть предшественником ВИЧ. Авторы назвали выделенный вирус HTLV-4. HTLV-4, подобно ВИЧ, инфицирует только Т-хелперы, но не убивает их. Электронный микроскоп не зафиксировал его отличий от ВИЧ. Считают, что хотя HTLV-4 инфицирует Т-хелперы у клинически здоровых людей, не исключено, что в последующем они заболеют.

В конце 1986 г. Монтанье с сотрудниками объявил об открытии нового вируса у двух больных СПИДом. По своему строению вирус не отличался от ВИЧ, он тоже убивал Т-хелперы. Но в противоположность ВИЧ, в сыворотках больных отсутствовали антитела к последнему и ДНК обоих вирусов не были идентичны. Авторы обозначили новый вирус как HIV-2. Сыворотки больных с ВИЧ-2 реагировали с вирусом зеленых мартышек, поэтому считают, что у них может быть общее происхождение. Сравнительное изучение геномов ВИЧ-1 и ВИЧ-2 показало, что в эволюционном плане ВИЧ-2 далеко отстоит от ВИЧ-1. Авторы высказывают предположение, что оба вируса существовали задолго до возникновения современной эпидемии СПИДа. В некоторых странах Западной Африки отмечены типичные случаи СПИДа при отсутствии антител к ВИЧ. У больных выделены ретровирусы, которые подобно ВИЧ-1 обладают сродством к CD4 Т-хелперов и вызывают их гибель.

ВИЧ-2 регистрируется главным образом в Западной Африке. Он родственен возбудителю СПИД-подобного заболевания у макак. Вирус подобен инфицировать приматов разных видов, эволюционно отдаленных от человека, тогда как ВИЧ-1 заражает только людей и шимпанзе. Существует мнение, что непатогенный вирус HTLV-4 эволюционировал в безвредный вирус африканских зеленных мартышек, который превратился в патогенный ВИЧ-2 - предшественник ВИЧ-1. Изучение СПИДа стимулировало поиски сходных возбудителей. Помимо ВИЧ-1 в разных странах, преимущественно в Западной Африке, «обитают» различные ВИЧ-подобные варианты вируса, патогенные и непатогенные для человека. С другой стороны, в этих же странах циркулируют варианты обезьяньих вирусов - патогенные для обезьян и непатогенные для них. Возможно, что новые ВИЧ-подобные вирусы человека больше похожи по своим биологическим и антигенным свойствам с обезьянними вирусами, чем с ВИЧ.

Можно предположить, что по мере углубления исследований будут найдены не известные раннее разновидности ВИЧ-подобных вирусов человека. Сообщение об одном из таких открытий появилось в 1990 г. Предполагается, что выделен новы й тип вируса иммунодефицита человека- ВИЧ3. Вирус получен от клинически здоровой женщины, которая являлась половым партнером положительного по антителам к ВИЧ мужчины. Сыворотка крови женщины была слабоположительной в иммуноферментном анализе (ИФА), с низким титром в непрямом иммунофлюоресцентном тесте с антителами к ВИЧ-1 и давала слабые полосы в положения, характерных для белков p24 и gp41 в иммуноблоте. Анализ нового ретровируса в модифицированном тесте на связывание антигенов показал, что он не является ВИЧ-1. Сравнение белков изолята - ANT70 - с белками ВИЧ-1 и ВИЧ-2 показало, что их молекулярная масса отличается от соответствующих белков ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Сыворотка крови женщины, а потом и ее партнера лучше реагировали с ANT70, чем с ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Позже вирус ANT70 был получен и от полового партнера женщины.

Нуклеотидная последовательность генома нового вируса существенно отличается от последовательностей геномов ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Последовательность длинного концевого повтора на третьем конце вирусного генома отличается примерно на 30 % от оснований LTR ВИЧ-1 и более чем на 50 % от ВИЧ-2. Если учесть, что у разных штаммов ВИЧ-1 LTR отличается примерно на 15 %, то обнаруженные у выделенного штамма отличия в 30 % и более дают основания полагать, что выделен новый, третий представитель группы вирусов-возбудителей СПИДа - ВИЧ-3.

6. Гипотезы о происхождении ВИЧ

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

В настоящее время известно несколько вариантов возбудителей ВИЧ-инфекции и СПИДа:

- вирус иммунодефицита человека - LAV/HTLV-3, распространенный в основном в Америке, Европе, центральных, восточных и южных районах Африки;

- родственные обезьяним вирусы подгруппы западно-африканских N-лимфотропных ретровирусов, выделенные группой Л.Монтанье в 1986 г. от больных СПИДом африканцев из Гвинеи;

- вирус HTLV-4, выделенный американскими учеными от представителей групп повышенного риска (Сенегал), распространен в основном в Африке.

Описаны случаи одновременного существования в организме человека ВИЧ-1, ВИЧ-2 и HTLV-4 в различных сочетаниях.

По поводу происхождения вирусов иммунодефицита человека в литературе представлено много данных, порою противоречивых и не всегда полных. ПО мере накопления материала возникали различные гипотезы происхождения ВИЧ, основные приведены ниже.

1. Вирус искусственно сконструирован в конце 70-х гг. 20-го столетия методом генной инженерии на основе новых знаний о влиянии различного рода излучений, иммунодепрессантов и моноклональных антител 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 расселении на Земле, в глухих уголках Центральной Африки ВИЧ циркулировал и вызывал эндемические заболевания СПИДом длительное время, затем через острова Гаити попал в США и в последующем довольно быстро распространялся на все континенты; ВИЧ - не африканского происхождения, он возник еще до нынешней пандеемии, существовал в странах умеренного климата (Северная Америка, Европа), в силу слабой патогенности вызывая отдельные случаи заболевания, практически не диагностируемые как СПИД.

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

В начале 50-х годов 20-го столетия ВИЧ возник в результате генетических рекомбинаций (видимо, случайных) между вирусом лейкоза человека и животных (ретровирус типа С) и вирусом опухоли молочной железы мышей (ретровирус типа В_ или вирусом обезьянего СПИДа (ретровирус типа D). В древние времена мутанты вируса иммунодефицита зеленой мартышки трансформировались и обрели новоого хозяина - человека. По структуре генома и биологическим свойствам ВИЧ близок к лентивирусу меди-висна и вирусу инфекционной анемии лошадей, отмечается выраженная общность их внутренних (сердцевидных) белков.

Ряд авторов утверждает, что пробел в структуре и свойствах между вирусами иммунодефицита обезьян и человека уже частично заполнен сходными вирусами HTLV-4, ВИЧ-2, а также вирусом SBL, недавно открытым шведским ученым, и процесс этот будет продолжаться. Однако проблема СПИДа сегодня представляется настолько нетривиальной и многоплановой, что традиционный эпидемиологический подход к указанному заболеванию как к обычной антропозоонозной инфекции вряд ли может быть исчерпывающим в трактовке генеза ВИЧ. В пояснение этому необходимо отметить, что в эволюционном аспекте ретровирусы часто и абсолютно оправданно рассматриваются в неразрывной связи с мобильными клеточными элементами генома эукариот. Примечательным является удивительное структурное сходство провирусных нуклеотидных последовательностей и перемещающихся элементов эукариотических геномов.

Обращает на себя внимание, что как проретровирусы, так и мобильные генетические элементы ограничены с обеих сторон регуляторными последовательностями - длинными концевыми повторами. Более того, LTR проретровирусов и подвижных генетических элементов сами характеризуются сходством молекулярной организации. У всех перечисленных полинуклеотдиных последовательностей LTR несут на концах инвертированные концевые повторы. Появление коротких концевых повторов по краям проретровирусов и перемещающихся элементов генома эукариот связано с удвоением соседних участков ДНК, т.е. указывает на общий механизм их интеграции с клеточным геномом. Одной из общих характеристик процесса интеграции в геном мобильных элементов и ретровирусов является использование обратной транскрипции. Сходным образом осуществляется и их прямая транскрипция: как провирусы, так и мобильные генетические элементы транскрибируются в виде полноразмерной РНК от начала одного LTR до конца другого. Оба вида образующихся транскриптов имеют почти одинаковую длину.

Приведенные выше, а также и некоторые другие признаки структурно-функционального сходства ретровирусов и мобильных генетических элементов дали основания Х. Темину выдвинуть гипотезу о происхождении ретровирусов из мобильных клеточных элементов эукариотического генома. Согласно предположению Темина, эволюция ретровирусов началась того, что два небольших мобильных элемента, переместившись к краям гена ДНК-полимеразы, в дальнейшем виде единого транспозона мигрировали совместно с названным геном, причем последних постепенно трансформировался в ген РНК-зависимой ДНК-полимеразы, а фланкирующие последовательности превратились в LTR. В дальнейшем подобный новообразованный элемент в процессе транспозиции мог захватить и включить в свой состав другие структурные гены, характерные для ретровирусов.

Одним из убедительных современных подтверждений гипотезы Х. Темина могу служить данные, указывающие на высокую степень структурно-функциональной близости ретровирусов и мобильного элемента генома дрожжей Ту. Ретротранспозон Ту обладает длинными концевыми повторами и двумя структурными генами Ту А и Ту В. При этом ген Ту А является аналогом гена gag ретровирусов, кодирующего синтез сердцевинных белков вириона, а Ту В - аналогом гена pol, управляющего синтезом обратной транскриптазы и протеазы.

Если признать правомочным вытекающее из изложенного предположения о происхождении ВИЧ из ретротранспозонов лимфоидных клеток человека, то следующим закономерным этапом было бы решение вопроса о механизмах активации определенных ретротранспозонов и приобретения ими автономности с последующим функционированием в форме ВИЧ.

Необходимо отметить, что идея связи иммунодефицитных состояний в целом с нестабильностью генома уже получила достаточно широкое распространение в клинических наблюдениях и экспериментальных исследованиях. Однако в качестве характеристики нестабильности генома в большей части проанализированных работ рассматривается только уровень хромосомных аберраций, являющийся показателем грубых нарушений структуры хроматина. Конкретные молекулярные механизмы лабилизации генома в упомянутых исследованиях не освещены.

Одним из таких принципиальных механизмов можно считать неспецифические реакции клеточного стресса, сопровождающиеся синтезом белков теплового шока. Убедительно показано, что тепловой шок и некоторые химические индукторы клеточного стресса, приводящие к экстренному синтезу стрессовых белков, резко активируют экспрессию длинных концевых повторов ВИЧ в культуре клеток. Более того, зона LTR ВИЧ, которая связывает белки, распознающие ДНК, оказывается гомологичной соответствующей зоне в составе генов белков теплового шока. Это указывает на отчетливую взаимосвязь экспрессии генетических элементов ретровируса с клеточным стрессом. Если подобные явления имеют место, то это позволяет приблизиться к пониманию не только самих внутриклеточных процессов, но и природы конкретных биохимических медиаторов, способствующих увеличению лабильности генома.

Среди факторов - индукторов клеточного стресса особая роль принадлежит ультрафиолетовому излучению. Продемонстрирована интенсивная наработка иРНК, гибридизующейся с ДНК гена белка теплового шока, под влиянием УФ. Следовательно, УФ-излучение, индуцируя синтез белков теплового шока, должно было бы тем самым усиливать экспрессию элементов генома ВИЧ. Действительно, в экспериментах установлен факт более чем 15--кратного увеличения экспрессии ВИЧ-специфичных LTR, интегрированных в геном клеток HeLa, после облучения их УФ. Более того, степень интенсификации экспрессии оказалась пропорциональной дозе излучения.

При анализе результатов исследований постоянно возникал вопрос о конкретных механизмах действия УФ-излучения как фактора геномного стресса, приводящего к активации экспрессии LTR ВИЧ. Особое внимание привлекла гипотеза участия в названном процессе УФ-эндонуклеазы - фермента, катализирующего образование однонитевых разрывов ДНК под влиянием УФ излучения и инициирующего ее репарацию. После ряда экспериментов, проведенных для подтверждения данной гипотезы, был сделан вывод, что лимфоциты ВИЧ-инфицированных характеризуются повышенной лабильностью генома, степень которой возрастает по мере развития болезни. Одним из ключевых механизмов дестабилизации генома лимфоцитов в этих условиях являются процессы его окисления активными формами кислорода. Атака ДНК лимфоцитов свободными радикалами вызывает образование однонитевых разрывов, что одновременно служит сигналом для начала репарации указанных повреждений.

УФ-эндонуклеаза, активируемая под влиянием УФ активными формами кислорода, инициирует репарационные процессы, которые в силу своей избыточной интенсивности приводят к формированию олигонуклеотидных последовательностей гораздо большей протяженности, чем это необходимо для репарации разрывов ДНК. Возможно, что образующиеся последовательности могут служить либо факторами регуляции продукции и экспрессии ретротранспозонов, либо даже их структурными элементами. В пользу данных предположений косвенным образом свидетельствуют результаты, согласно которым тепловой шок и окислительный стресс существенно усиливают транскрипцию ретротранспозонов у дрозофилы.

Последующая автономизация ретротранспозонов в лимфоидных клетках посредством реципиента генетического материала соответствующих реаранжировок и сплейсинга, согласно представленной гипотезе, приводит к постепенной трансформации ретротранспозонов в ВИЧ.

Несомненно, значение факта существенной лабилизации генома лимфоцитов в условиях ВИЧ-инфекции может быть интерпретировано неоднозначно. Можно предположить, что дестабилизированный геном лимфоидной клетки является гораздо более восприимчивым к интеграции в него ДНК-транскриптов ВИЧ, и, таким образом, подобные лимфоциты являются лишь «благодатной почвой» для распространения ВИЧ-инфекции. Однако имеется ряд результатов, которые могут свидетельствовать в пользу предложенной выше гипотезы.

При обследовании семи пациентов, в клетках которых отсутствовал генетический материал ВИЧ, а в сыворотке отсутствовали антитела к белкам ВИЧ, было установлено, что после переливания донорской крови и последующей процедуры реинфузии аутокрови, облученной ультрафиолетом, в сроки от 1 до 3 месяцев в сыворотке этих пациентов появляются антитела к некоторым маркерам ВИЧ. Результаты обнаружения провирусных последовательностей с помощью ДНК-зондов в лимфоцитах обследованных к настоящему моменту оцениваются как неопределенные.

Безусловно, эти данные еще трудно трактовать однозначно, однако в целом они могут являться подтверждением положения: проблема СПИДа как в фундаментальных, так и в прикладных ее аспектах не может быть решена в рамках традиционных подходов к рассматриваемой патологии как к тривиальной вирусной инфекции.

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

7. Патогенез ВИЧ-инфекции и СПИДа

Для характеристики некоторых вирусных заболеваний в инфекционной патологии существует понятие «медленные инфекции. Многие вирусы, хорошо известные как возбудители острых заболеваний: вирусы кори, бешенства, герпеса, краснухи, клещевого энцефалита и т.д., при определенных условиях способны вызвать в организме медленный инфекционный процесс, полностью отвечающий четырем признакам медленных инфекций:

- продолжительный инкубационный период;

- медленно прогрессирующее течение заболеваний;

- необычный характер поражения органов и тканей;

- неизбежный летальный исход.

К числу вирусов, вызывающих медленные инфекции, относят и вирус иммунодефицита человека, попадание которого в макроорганизм приводит к развитию СПИДа. Медленное развитие инфекционного процесса при СПИДе обусловлено, с одной стороны, особенностями жизненного цикла ВИЧ, а с другой стороны, патогенетическими изменениями в тканях макроорганизма. ВИЧ способен инфицировать достаточно большое количество различных типов дифференцированных клеток макроорганизма. ВИЧ могут инфицировать также многие «чужие» клетки-мишени, поскольку их повышенная способность к рекомбинации с другими вирусам приводит к возникновению псевдовирусов, содержащих геном ВИЧ, заключенный в оболочку других вирусов, на поверхности которых имеются рецепторы, специфичные к другим клеткам. При СПИДе инфекционный процесс охватывает весь организм в целом, а поскольку все органы и ткани взаимосвязаны, то связаны им все звенья патогенеза. Первым и основным этапом патогенеза при СПИДе является повреждающее действие ВИЧ на инфицированные им клетки.

8. Жизненный цикл ВИЧ

Жизненный цикл ВИЧ включает следующие этапы:

- рецепция - связывание вирусной частицы с поверхностью клетки-мишени;

- пенетрация - проникновение вируса внутрь клетки;

- высвобождение нуклеоида - вирусной РНК;

- обратная транскрипция с вирусной РНК на ДНК вследствие активности РНК-зависимой ДНК-полимеразы;

- отщепление исходной РНК вируса от ДНК-копии вследствие активности РНК-полимеразы Н;

- образование второй цепи ДНК на первой цепи ДНК за счет активности ДНК-полимеразы;

- проникновение 2-нитевой ДНК вируса в ядро клетки-хозяина;

- образование провируса - встраивание 2-нитевой ДНК вируса в геном клетки-хозяина.

Провирус является принципиально новой формой существования ВИЧ, он способен воспроизводиться вместе с собственными генами клетки-хозяина и передаваться из поколения в поколение, т.е. до конца жизни клетки или всего организма. Именно этот механизм и обеспечивает медленный и латентный характер течения инфекционного процесса при СПИДе. Но, наряду с образованием провируса, возможен и другой путь развития ВИЧ-инфекции - когда в клетках макроорганизма происходит активный процесс воспроизводства новых вирусных частиц.

Образование новых вирусных частиц начинается при инициации процесса транскрипции вирусного генома особыми регуляторными нуклеотидными LTR-последовательностями, расположенными в виде длинных концевых повторов с двух сторон вирусного генома. Синтез генетического материала и белков нового поколения вирусных частиц осуществляется ферментативным аппаратом клеток макроорганизма. Окончательная сборка новых вирионов происходит на клеточной мембране клеток-хозяина. Выход вирусных частиц из клеток осуществляется путем почкования.

Заключение

ВИЧ-инфекция - одна из важнейших и трагических проблем, стоящих перед всем человечеством в конце ХХ века. И дело не только в том, что в мире уже зарегистрированы многие миллионы инфицированных ВИЧ и более 200 тысяч уже погибло, что каждые пять минут на земном шаре происходит заражение одного человека. ВИЧ - это научная проблема. До сих пор неизвестна даже теорическая часть разрешения такой задачи, как очистка генетического аппарата клеток от вирусной информации. Без решения этой проблемы невозможна полная победа над ВИЧ-инфекцией и СПИДом.

СПИД - это тяжелейшая экономическая проблема. Содержание и лечение больных и инфицированных, разработка и производство диагностических и лечебных препаратов, проведение фундаментальных научных исследований уже сейчас стоят миллиарды долларов. Весьма непроста и проблема защиты прав больных СПИДoм и инфицированных, их детей, родных и близких. Тяжело решать и психологические проблемы, возникшие в связи с этим заболеванием.

иммунодефицит синдром инфекционный приобретенный

Список используемой литературы

1. Бектимиров Т.А. Вирус иммунного дефицита человека типа 2 // Вопросы вирусологии. 1990. Т. 35. №3. С.180-183

2. Методические рекомендации. 1999 и МЗ РФ «Диагностика и лечение ВИЧ-инфекции». М., 1996.

3. Рахманова А.Г., Пригожина В.К. Инфекционные болезни: Справочник для врача. СПб., 1999. С. 354.

4. Хаитов Р.Н., Игнатьева Г.А. СПИД. М., 1992.

5. Шарова Н.К., Букринская А.Г. Особенности взаимодействия белков в составе вирионов ВИЧ-1 // Вопросы иммунологии. 1990. Т.3. №3. С. 202-206.

Размещено на Allbest.ru