учебники микра / Lektsii_Shvidenko

191

В1983 году двумя группами исследователей во главе с Р. Галло (США) и Л. Монтанье (Франция) был открыт возбудитель. Агент получил название ВИЧ.

Внаши дни выделено два типа: ВИЧ-1 и ВИЧ-2 – они имеют некоторые особенности в структуре генома и соответствующих белков.

II. ВИЧ относится к семейству Retroviridae, роду Lentivirus. Это РНК-вирус с уникальным типом репродукции. Сердцевина содержит одноцепочечную РНК. Вирион обычно содержит 2 одинаковые молекулы РНК. В РНК с функциональной точки зрения выделяют две группы генов. Первая группа - кодирует образование всех основных белков. Вторая группа - регуляторные гены (трансактиваторы). К первой группе относятся гены gag, pol, ent и minigene.

-Gag (group specific antigen) кодирует синтез структурных белков сердцевины вируса. Это р6, р7, р24. р6 и р7 стабилизируют РНК. р24 – белок капсидной оболочки.

-Pol (polymerase) направляет синтез трех ферментов, необходимых для размножения вируса – обратной транскриптазы (ревертазы), интегразы и протеазы.

-Ent (envelope) кодирует синтез оболочечных белков - gp41 и gp120. 2

192

Продукты регуляторных генов не входят в состав вириона, а управляют синтезом «вирусных» белков внутри инфицированных клеток. Действуя раздельно или вместе, они определяют активацию или латенцию.

Размеры вириона средние (100-120 нм). Тип симметрии спиральный. Вирион имеет суперкапсидную оболочку, в состав которой входит белок gp120, ковалентно связанный с двумя гликопротеинами gp41 – это основные протективные антигены вируса; gp120 – это прикрепительный белок, обеспечивает проникновение вируса в клетку; gp41 – белок слияния.

ВИЧ не размножается в культуре обычных клеток, а только в культуре лимфоцитов.

ВИЧ инфицирует те клетки, которые имеют на поверхности определенные СD4-рецепторы и хемокиновые рецепторы CCR5 и CXCR4. Одной из главных мишеней ВИЧ являются мононуклеарные лимфоциты – СD4 Т- хелперы, кроме них СD4 рецепторы имеют макрофаги и клетки ЦНС.

В цитоплазме пораженных клеток осуществляется первый этап жизненного цикла.

1.Обратная транскрипция, т.е. синтез двухцепочечной ДНК на матрице РНК при участии фермента ревертазы – RT.

2.Образующаяся провирусная ДНК проникает в ядро клетки, где с помощью фермента интегразы встраивается в состав одной из хромосом клетки хозяина.

3.Следующий этап жизненного цикла происходит в ядре клетки: под действием ферментов клетки синтезируется РНК на матрице провирусной ДНК ВИЧ. Перемещаясь в цитоплазму часть молекулы РНК выступает в качестве матрицы для синтеза вирусных белков.

Всостоянии латентного провируса ВИЧ может находиться до 10-15 лет без проявления клинических симптомов заболевания. Лиц, содержащих ВИЧ в латентном состоянии, называют ВИЧ-инфицированными. Активация провируса приводит к репликации вируса и развитию клинических проявлений инфекции.

Водной инфицированной клетке может образовываться несколько сотен новых вирионов.

ВИЧ – антропоноз. У больных ВИЧ обнаруживается в крови, сперме, во влагалищной слизи. Пути передачи – половой, парентеральный. Основные проявления ВИЧ-инфекции и СПИДа связаны с развитием оппортунистических заболеваний, к которым относятся инфекции (пневмоцистная пневмония, токсоплазмоз, гепатиты В и С и др.), опухоли (саркома Капоши, злокачественная лимфома), неврологические нарушения. 3

193

Процесс формирования иммунодефицита в ходе ВИЧ-инфекции носит весьма сложный характер и определяется не только механизмами ослабления иммунных реакций, но и главным образом нарушением связей между отдельными звеньями иммунной системы, что в конечном счете приводит к ее полной несостоятельности в отношении защиты от инфекций. Вопрос о механизмах ВИЧ-индуцированного иммунодефицита – один из центральных в науке о ВИЧ-инфекции.

Диагностика

1.Серодиагностика – ИФА.

2.Иммуноблотинг.

3.ПЦР.

Одно из важнейших достижений в диагностике (и лечении) ВИЧ-инфекции последних лет – разработка количественных тестов для определения содержания вирусных частиц в плазме крови (ПЦР) – содержание РНК в 1 мл плазмы называется вирусной нагрузкой и составляет от нескольких единиц до 107 копий РНК и более.

Лечение Одна из основных проблем фармакотерапии ВИЧ-инфекции заключается в

том, что на данном этапе развития науки не существует даже предположительного способа полной элиминации ВИЧ из инфицированных клеток. Все известные способы лечения позволяют лишь ограничить размножение вируса и тем или иным путем компенсировать иммунодефицит. Высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРВТ) – комбинированная терапия тремя или более различными препаратами, подавляющими активность ВИЧ. Ее целью является полное подавление репликации ВИЧ. Препараты антиретровирусной терапии:

I. Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы – НИОТ(тимидин). II. Ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы – ННИОТ.

III. Ингибиторы протеазы – ИП (ритонавир, нельфинавир).

IV. Ингибиторы слияния вирусной и клеточной мембран.

V. Ралтегравир (исинтресс) – первый ингибитор интегразы.

4

194

Роль вирусов в развитии опухолевых процессов.

Одним из типов взаимодействия вируса и клетки является вирусиндуцированная трансформация, при которой клетки, инфицированные вирусом, приобретают новые, не присущие им свойства. Одним из проявлений такого взаимодействия является злокачественная трансформация. Клетки, инфицированные вирусом, приобретают способность к неконтролируемому делению, развивается опухоль. Такие вирусы называются онкогенными. Они вызывают как злокачественные, так и доброкачественные (реже) опухоли.

Онкогенные вирусы: 1) ДНКовые вирусы:

–полиомавирусы;

–герпесвирусы;

–аденовирусы;

–гепаднавирусы;

–папиломавирусы. 2) РНКовые вирусы:

–ретровирусы (род онкорновирусы).

Несмотря на то, что онкогенные вирусы принадлежат к различным семействам, механизм опухолевого перерождения клетки един. ДНКтранскрипт или ДНК онковируса встраивается в геном клетки и сообщает ей новые свойства. В состав генома онкогенных вирусов входит онкоген. Этот ген имеет клеточное происхождение и отвечает за деление клетки. Он сообщает клетке свойство неконтролируемого деления.

Герпесвирусы

Семейство Herpesviridae Подсемейство Alphaherpesvirinae

Herpes simplex тип1 – ГВЧ-1 Herpes simplex тип 2 – ГВЧ-2 Varicella-zoster virus – ГВЧ-3

Подсемейство Betaherpesvirinae Род Cytomegalovirus – ГВЧ-5

Род Roseolovirus

Herpes lymphotropic virus ГВЧ-6

5

195

Herpes lymphotropic virus ГВЧ-7

Подсемейство Gamaherpesvirinae Род Lymphocryptovirus

Вирус Эпштейна-Барр – ГВЧ-4

Род Rhadinovirus – ГВЧ-8

Семейство состоит из трех подсемейств, отличающихся по структуре генома, тканевому тропизму, цитопатологии и локализации латентной инфекции. Все представители семейства – ДНК-содержащие вирусы; ДНК двунитевая, линейная, состоит из двух фрагментов: L-фрагмент (до 80%) и Ѕ-фрагмент. Линейная ДНК как бы намотана на центральное белковое тело. Размеры вириона ~150 нм. Тип симметрии – кубический. Имеется суперкапсидная оболочка.

Представители подсемейства Alphaherpesvirinae хорошо размножаются в курином эмбрионе, в культуре клеток. Обладают гемагглютинирующей способностью. Для них характерен короткий цикл репродукции и высокая цитопатическая активность.

ГВЧ-1 и ГВЧ-2 отличаются по антигенному строению. Вызывают простой герпес, характеризующийся везикулярными высыпаниями на коже, слизистых оболочках, поражением глаз, ЦНС и внутренних органов, а также пожизненным носительством и рецидивами болезни. ГВЧ-1 чаще поражает слизистые оболочки ротовой полости и глотки, глаза, вызывает энцефалиты. Оба типа вирусов могут вызывать оральный и генитальный герпес. Генитальный герпес передается половым путем и его чаще вызывает ГВЧ-2. Герпес новорожденных как правило последствие полового герпеса матери. Клинические проявления различны. Латентная инфекция чувствительных нейронов – характерная особенность нейротропных ГВЧ-1 и ГВЧ-2. Лечение Применяют противовирусные препараты (ацикловир, фамфикловир и др.),

препараты интерферона и индукторы эндогенного интерферона. Специфическая профилактика герпеса осуществляется в период ремиссии инактивированной культурой герпетической вакцины из штаммов ГВЧ-1 и ГВЧ-2.

Varicella-zoster virus вызывает ветряную оспу и опоясывающий герпес. Герпес-вирусы оказывают иммунодепрессивное действие. Они вызывают выраженную пролиферацию Т-лимфоцитов с супрессивной функцией.

Подсемейство Betaherpesvirinae 6

196

Представители этого подсемейства характеризуются более длительным циклом репродукции и медленным развитием ЦПД. ЦПД проявляется в форме резкого увеличения размеров цитоплазмы (25-40 мкм), ядра клеток, появляются 1-2 внутриядерных включений (цитомегалические клетки). Цитомегаловирус (ГВЧ-5) – возбудитель медленных инфекций. Имеет очень широкое распространение. У лиц старше 35 лет антитела к ЦМВ обнаруживаются в 75-80% популяции. При нарушении функциональной активности иммунной системы эта латентная инфекция активируется. Клиническая картина ЦМВ-инфекции очень разнообразна, т.к. ЦМВ может поражать любые органы в различных сочетаниях. Заболевание может протекать как в бессимптомных, так и в тяжелых формах с летальным исходом. ЦМВ обладает высокой способностью проникать через плаценту и вызывать внутриутробные поражения плода.

Представители подсемейства Gamaherpesvirinae размножаются в лимфобластоидных клетках, оказывают лимфопролиферативное действие. Вирус Эпштейна-Барр (ГВЧ-4) персистирует в В-лимфоцитах. ВЭБ вызывает инфекционный мононуклеоз, а также лимфопролиферативные болезни и может способствовать развитию опухолей (лимфома Беркитта, назофарингеальная карцинома).

III. Заключение: студенты ознакомлены с ВИЧ; раскрыты вопросы химиотерапии ВИЧ-инфекции; сформирована сумма представлений о роли вирусов в развитии опухолевых процессов; студены ознакомлены с семейством Герпесвирусы.

ВИЧ ИНФЕКЦИЯ

ВИЧ ИНФЕКЦИЯ – антропонозная ретровирусная инфекция с

медленным развитием, длительным течением и разнообразными клиническими проявлениями, которая завершается синдромом приобретенного иммунодефицита – СПИД и гибелью больного.

своей способностью передавать информацию с РНК на ДНК. На геномной РНК вируса с помощью вирусспецифического фермента обратной

транскриптазы (ревиртазы) синтезируется комплементарная нить ДНК, которая после преобразования в двунитевую форму встраивается в геном клетки хозяина в виде ДНК провируса, осуществляя интегративную инфекцию.

Известны два типа вируса ВИЧ1 и ВИЧ 2 , которые отличаются по антигенным и структурным свойствам.

ВИЧ1- имеет пандемическое распространение и является основным возбудителем ВИЧ инфекции, в дальнейшем мы будем разбирать свойства этого вируса.

197

ВИЧ2 эндемичен для Западной и центральной Африки, в других странах выделяется в единичных случаях. Вызываемая этим вирусом инфекция имеет более длительное и доброкачественное течениею Строение вириона. ВИЧ является РНК геномным ретровирусом, имеет

сферическую форму и диаметр 100 – 120нм. Внешняя оболочка вириона суперкапсид – представляет собой липидный слой клеточного происхождения, с которым ассоциированы два гликопротеина, образующие шипы gp 41 (белок слияния) и gp 120, прикрепительный белок.

Субъединицы гликопротеида gp 41 погружены в липидный слой, к

стержням которых снаружи присоединены гликопротеиды gp 120, выступающие на поверхности вириона и виде булавовидных шипов.

Под внешней оболочкой вируса находится матриксный слой. Он состоит из протеина р17 и имеет форму двенадцатигранника.

Сердцевина вируса cor – это нуклеокапсид с кубическим типом симметрии. Он состоит из капсидного белка р 24 и имеет форму полого конуса. Внутри конуса расположены две идентичные нити плюс РНК,

представляющие собой геном ВИЧ, три энзима – обратная транскриптаза, протеаза (рибонуклеаза), интеграза – и белки, связывающие эти структуры воедино.

Геном ВИЧ – содержит 9 генов – 3 структурных ( gag, pol , env) и 6 регуляторных (tat , rev , vif, nef, vpr , vpu). На обоих концах нитей РНК расположены длинные концевые повторы – LTR.

Структурные гены кодируют структурные белки, входящие в состав вириона:

Gag ген (group specific antigens) – кодирует капсидный, матриксный и нуклеокапсидный белки.

Pol ген (polymerase) – отвечает за синтез обратной транскриптазы (ревиртазы), РНК-азы, интегразы;

Env ген (envelope) – кодирует оболочечные гликопротеины – это трансмембранный gp 41 и gp 120.

Регуляторные гены :

-tat ген (Transactivanor of transcription)- положительный регулятор, его функции: увеличивает активность структурных и регуляторных генов, повышает скорость репликации вируса в Т- лимфоцитах, кодирует синтез белка трансактиватора;

-rev ген (regulator of expression of virus proteins) – активирует экспрессию структурных генов и репрессирует регуляторные гены, обеспечивая

активность всех генов, способен замедлять или прекращать размножение ВИЧ в клетках , функционирует при участии LTR, обеспечивающих равновесие между вирусом и организмом;

198

-vif ген (virion infectivity factor) – кодирует белок р 23, который

способствует эффективному заражению клеток, не имеющих СD 4 рецептора, а также необходим для созревания вириона.

-функции vpr и vpu – генов еще недостаточно изучены, среди предполагаемых функций vpr – гена – активация транскрипции; vpu ген участвует в почковании вирусов.

Взаимодействия между регуляторными генами tat , rev , nef и их совместное действие на структурные гены с обратной связью определяет уровень размножения ВИЧ на разных стадиях заболевания. Ограниченная репликация вируса позволяет ему длительно воспроизводиться, не убивая зараженные клетки. Подобная форма регуляции может быть адаптивным

признаком ретровирусов, хозяевами которых являются виды с длительным сроком жизни : человек, приматы.

Антигены. Все структурные и регуляторные белки ВИЧ обладают антигенными свойствами. Более сильным антигенами являются белки, кодируемые структурными генами, а также nef – протеин.

Ретровирусы , в том числе, ВИЧ, обладают исключительно высокой генетической изменчивостью, значительно превышающей изменчивость

других РНКгеномных вирусов. Это связано с многоступенчатой репликацией их генома, во время которой накапливаются ошибки, приводящие к мутациям в геномной РНК. Выявлено, что в процессе одного цикла репродукции возникает около 10 мутаций. Мутанты отличаются друг от друга по антигенным свойства, тканевому тропизму,

вирулентности, что позволяет им уклоняться от иммунологического надзора и создает условия для длительного выживания ВИЧ в организме.

По антигенным отличиям (разница в аминокислотном составе белков) выделены три группы ВИЧ: M, N, O. Преобладающей является группа М (mayor), которая, в свою очередь, подразделяется на 10 субтипов. Среди штаммов ВИЧ , выделенных в России, в настоящее время преобладают вирусы субтипа А.

Репродукция вируса. Основными клетками мишенями для ВИЧ являются различные СD4 клетки. Это прежде всего Т- хелперы, около 40% моноцитов крови, 5 % В- лимфоциты, а также некоторые макрофаги тканей, дендритные клетки, микроглиальные клетки и другие. Выявлена также способность ВИЧ поражать клетки , не имеющие СD4 рецепторов – это эпителиальные клетки, эндотелиальные.

Различают следующие этапы взаимодействия ВИЧ с клеткоймишенью: Адсорбция вируса на клетке , несущей СD4 рецепторы, путем присоединения поверхностных гликопротеидов gp120 к этим рецепторам, при участии гликопротеина gp 41 , способствующего проникновению вируса в клетку. Вирус проникает в клетку путем эндоцитоза или при сливании вирусной и клеточной мембран. Оказавшись в цитоплазме клетки,

сердцевина вируса депротеинизируется, высвобождается и начинает функционировать геномная РНК вируса. На матрице геномной плюс

199

РНК с помощью вирусной обратной транскриптазы (РНК зависимая ДНК полимераза) синтезируется комплементарная нить ДНК. Затем нить вирусной плюс РНК разрушается рибонуклеазой и на ее место встраивается вторая нить ДНК , образуя двунитчатую молекулу ДНК.

Эта структура транспортируется в ядро клетки и с участием интегразы встраивается в геном клетки. Интегрированный геномпровирус вызывает состояние вирусной интегративной инфекции на протяжении длительного времени, вплоть до гибели клетки, или переходит в дочерние клетки при их делении.

Это приводит к наступлению продуктивной инфекции. На этот процесс влияют многие экзогенные и эндогенные факторы, его запускают LTR , которые индуцируют транскрипцию вирусных генов. На ДНК провирусе образуются копии вириусной плюс РНК , часть из них будущие геномные РНК, другие –выполняют функции и- РНК .

Сборка вириона начинается с формирования сердцевины вируса, состоящей из двух идентичных нитей геномной РНК с

ассоциированными фрагментами и капсида. Вирус приобретает суперкапсид при отпочковывании вируса от клетки через участок модифицированной клеточной мембраны, в которую встроен трансмембранный gp 41 и наружу выступает gp120, изнутри к мембране прилегает матриксный слой.

Часто цикл репродукции заканчивается гибелью клетки, его продолжительность 1-2суток.

Резистентность. ВИЧ малоустойчив к воздействию окружающих факторов. Он быстро гибнет при действии обычных дезинфектантов, при нагревании до 600 С инактивируется за 30 минут. Хорошо переносит высушивание, сохраняясь в высохшей крови до двух недель. В донорской крови остается жизнеспособным в течение нескольких лет.

Эпидемиология. Источник и резервуар ВИЧ инфекции - человек на всех стадиях заболевания. Наибольшая концентрация ВИЧ наблюдается в крови, сперме, секретах цервикального канала и влагалища. Именно через эти биологические жидкости происходит инфицирование. Считается, что инфицирующая доза составляет около 10 тысяч вирионов. ВИЧ обнаружен также в слезах, слюне, поте, ликворе, моче, грудном молоке, но в незначительном количестве, поэтому данные биологические жидкости не представляют опасность. Исключение составляет молоко, так как при грудном вскармливании происходит ежедневное внедрение вируса в организм ребенка в течение длительного времени.

Способы передачи ВИЧ – инфекции:

1.При половых контактах .

2.Парэнтерально: через кровь при переливании крови, при введении препаратов крови, при трансплантации; через загрязненные шприцы и другие инструменты;

3.Вертикально - от инфицированной матери – ребенку внутриутробно, во время родов, при грудном вскармливании.

200

Выделяют несколько групп риска – это гомосексуалисты, проститутки, инъекционные наркоманы, больные гемофилией, больные венерическими заболеваниями, дети, рожденные от ВИЧ инфицированных матерей.

Патогенез. ВИЧ инфекция характеризуется избирательным поражением

иммунокомпетентных клеток , приводящим к постепенному развитию прогрессирующего иммунодефицита с тяжелыми необратимыми последствиями. Длительность заболевания составляет в среднем 10 – 12 лет. Основными мишенями для ВИЧ являются CD4 клетки и в первую очередь Т лимфоциты – хелперы, моноциты и макрофаги, клетки микроглии. Как указывалось выше, ВИЧ способен инфицировать и многие другие клетки, как несущие CD4 – рецепторы, так и не обладающие ими, например,

эпителиальные и эндотелиальные клетки.

При попадании ВИЧ непосредственно в кровь при парентеральном или

внутриутробном заражении, вирусы заносятся в лимфоузлы и инфицируют CD4 Т лимфоциты (Т-хелперы), связываясь с CDрецепторами посредством gp 120. В результате интенсивной репродукции происходит массовая гибель Т – хелперов, выход вирусов в кровь и их дальнейшее распространение по организму (Т – хелперы обеспечивают до 90% репродукции ВИЧ).

При проникновении вируса через слизистые оболочки, например, при половых контактах, первично инфицируются моноциты-макрофаги и, в

том числе, дендритные клетки. Эти клетки выполняют

антигенпрезинтирующую функцию , переносят вирусы в лимфоузлы, где они инфицируют Т – лимфоциты.В клетках моноцитарномакрофагальной системы наблюдается умеренная репродукция по сравнению с Т – хелперами. Инфицированные клетки остаются жизнеспособными и становятся резервуарами инфекции, обеспечивая постоянное сохранение вируса в организме. Инфицированные макрофаги заносят вирус в различные ткани и органы, вызывая вторичное заражение чувствительных к ним ВИЧ клеток. Таким путем вирусы проникают в ЦНС.

ВИЧ является нейротропным вирусом и поражает клетки микроглии, а также способны размножаться в эндотелии сосудов ЦНС, нейронов, астроцитах, олигодендритах. Иногда неврологические симптомы возникают на раннем этапе заболевания, но обычно тяжелые поражения ЦНС с развитием деменции наблюдаются в конечной стадии болезни.

На протяжении ВИЧ инфекции происходит неуклонное снижение количества Т хелперов и других CD4 клеток в крови. Т-хелперы являются основным регулятором и активатором процессов, связанных с реализацией клеточного и гуморального ответа.

Различают следующие стадии развития ВИЧ инфекции:

1.Стадия инкубации.

2.Стадия первичных (ранних) проявлений.

3.3.Латентная стадия.

4.Стадия вторичных заболеваний.