ВИЧ-инфекция

Диагностика ВИЧ-инфекции 23

Обязательное экстренное извещение

Согласно §7 части 3 IfSG (Закон об инфекционных заболеваниях), прямые и косвенные данные, относящиеся к установлению диагноза ВИЧ-инфекции, подлежат регистрации. Экстренное извещение пишется на специальном бланке, который предоставляется лабораторией и напрямую пересылается в Институт Роберта Коха в течение 14 дней. В сообщении не указывается имя пациента, разумеется, вместо этого используется кодировка, состоящая из элементов имени и фамилии (третьи буквы и количество букв), что позволяет избежать неоднократных извещений. Кроме того, следует указать дату рождения, пол и первые три цифры почтового кода основного места жительства. Дополнительно указываются детали выполнения анализа, данные о предполагаемом времени инфицирования и пути передачи инфекции, а также данные о вирусной нагрузке, количество клеток CD4 и клинической стадии инфекции на момент установления диагноза.

Практические указания

Правовой статус: В настоящее время ВИЧ-инфекция поддается лечению. Тем не менее, тест на ВИЧ сохраняет особое положение в лабораторной диагностике. С учетом потенциальных медицинских, социальных и правовых последствий согласие пациента на проведение анализа на ВИЧ-инфекцию является обязательным. Выполнение анализа против воли пациента означает нарушение его личных прав и влечет за собой риск юридических последствий для лечащего врача. Письменное заявление пациента не требуется, тем не менее, его согласие должно быть документально подтверждено. В случае детей или недееспособных пациентов согласие на процедуру должны давать родители или законные представители. В США взгляды на этот вопрос были пересмотрены уже много лет назад. С целью повышения готовности пациентов к тестированию и более раннего начала адекватной терапии Центр контроля и профилактики заболеваний (CDC) внес изменения в рекомендации по обследованию на ВИЧ-инфекцию. Теперь они содержат, в частности, информацию о так называемой «презумпции согласия» на выполнение скринингового анализа, она предусматривает, что пациента информируют о планируемом выполнении теста на ВИЧ, и он проводится в том случае, если пациент не выражает активного отказа (Branson 2006).

Консультирование: Тестирование на ВИЧ-инфекцию не должно проводиться без предварительного консультирования и разъяснения! Пациент должен быть информирован о сущности обследования (поэтапная диагностика), пределах диагностической достоверности, а также, прежде всего, о значении анализа ВИЧ-ПЦР (об этом часто спрашивают), выполняемого в рамках первичной диагностики. К примеру, следует сказать, что это чувствительный метод для доказательства ВИЧ-инфекции, однако для быстрого исключения ВИЧ-инфекции или факта заражения он может использоваться лишь условно. С учетом психологических страданий пациента, высокая стоимость данного метода редко пугает его. Во время консультации необходимо упомянуть особые ситуации, которые могут потенциально повлиять на результат анализа, в частности, следует объяснить понятие «диагностическое окно». Желание пациента выполнить тест на ВИЧ также должно стать поводом для беседы о риске передачи данной инфекции (и других заболеваний, передаваемых половым путем) и соответствующих мерах профилактики.

Сообщение о результате: Об отрицательном результате анализа при необходимости можно сообщить по телефону, если пациент ранее был информирован о значении подобного результата. Диагноз «ВИЧ-инфекция» должен сообщаться только в личной беседе лечащим врачом (или специалистом-вирусологом), поскольку в телефонном разговоре невозможно должным образом оценить реакцию пациента. Также необходимо лично сообщать о получении отрицательного результата подтверждающего теста при реактивном результате скринингового теста, чтобы обсудить потенциальную возможность острой инфекции. После

24 Общая информация

обследования пациенту должна быть предоставлена информация о специализированных центрах по лечению ВИЧ-инфекции. Кроме того, необходимо рассказать об организациях, оказывающих консультативную поддержку, таких как СПИД-помощь (AIDS-Hilfe). Ни в коем случае нельзя сообщать пациенту о реактивном результате скринингового теста, пока не будет получен результат подтверждающего теста.

Список литературы

Bentsen C, McLaughlin L, Mitchell E, et al. Performance evaluation of the Bio-Rad Laboratories GS HIV Combo Ag/Ab EIA, a 4th generation HIV assay for the simultaneous detection of HIV p24 antigen and antibodies to HIV-1 (groups M and O) and HIV-2 in human serum or plasma. J Clin Virol 2011, 52 Suppl 1:S57-61.

Branson BM. Point-of-Care Rapid Tests for HIV Antibodies. J Lab Med 2003; 27:288-295.

Branson BM, Handsfield HH, Lampe MA, et al. Revised recommendations for HIV testing of adults, adolescents, and pregnant women in health-care settings. MMWR 2006, 55:1-17.

Brauer M, De Villiers JC, Mayaphi SH. Evaluation of the Determine fourth generation HIV rapid assay. J Virol Methods 2013; 189: 180-183.

Brust S, Duttmann H, Feldner J, Gürtler L, Thorstensson R, Simon F. Shortening of the diagnostic window with a new combined HIV p24 antigen and anti-HIV-1/2/O screening test. J Virol Meth 2000; 90:153-165.

Busch MP, Satten GA. Time course of viremia and antibody seroconversion following human immunodeficiency virus exposure. Am J Med 1997; 102(suppl 5B): 117-24.

Chetty V, Moodley D, Chuturgoon A. Evaluation of a 4th generation rapid test for earlier and reliable detection of HIV infection in pregnancy. J Clin Virol 2012; 54: 180-184.

Chudy M, Weber-Schehl M, Pichl L. Blood screening nucleic acid amplification tests for human immunodeficiency virus Type 1 may require two different amplification targets. Transfusion 2012, 52(2), 431-439.

Deutsches Institut für Normung e.V (DIN). DIN-Norm 58969-41. DIN-Taschenbuch 222: Medizinische Mikrobiologie und

Immunologie, Diagnostische Verfahren, 3. Auflage, Stand 2000. Berlin, Wien, Zürich: Beuth-Verlag. Fiebig EW, Wright DJ, Rawal BD, et al. Dynamics of HIV viremia and antibody seroconversion in plasma donors: implication for diagnosis and staging o fprimary infection. AIDS 2003, 17: 1871-1879.

Gingelmaier A, Hollwitz B, Casteleyn et al. Schwangerschaftsverlauf und kindliches Outcome bei 599 HIVexponierten Schwangerschaften an deutschen Schwerpunktzentren 1999-2003. Geburtshilfe und Frauenheilkunde 2005, 65:1058-1063. Greenwald JL, Burstein GR, Pincus J, Branson B. A rapid review of rapid HIV antibody tests. Current Infectious Disease Reports 2006, 8:125-131.

Haamann F. Vorgehen nach Stichund Schnittverletzungen - Begründungen für das Regeluntersuchungsprogramm der BGW; www.bgw-online.de.

Huppert J, Hesse E, Gaydos CA. What's the point? How point-of-care STI tests can impact infected patients. Point Care 2010; 9:36-46.

Kilembe W, Keeling M, Karita E et al. Failure of a novel, rapid antigen and antibody combination test to detect antigenpositive HIV infection in African adults with early HIV infection. PLoS ONE; 7: e7154.

Mohrmann G, Stellbrink H-D, Noah C. Delayed detection of HIV seroconversion using a 4th generation HIV rapid test. Abstract P482, Deutsch-Österreichisch-Schweizerischer AIDS-Kongress 2009, St. Gallen.

Okulicz JF, Lambotte O. Epidemiology and clinical characteristics of elite controllers.Curr Opin HIV AIDS 2011. 6:163-168. Pavie J, Rachline A, Loze B, et al. Sensitivity of five rapid HIV tests on oral fluid or finger-stick whole blood: a real-time comparison in a healthcare setting. PLoS ONE 2010; 5:e11581.

Perry KR, Ramskill S, Eglin RP, et al. Improvement in the performance of HIV screening kits. Transfus Med 2008, 18: 228240.

Read JS and the Committee on Pediatric AIDS. Diagnosis of HIV-1 infection in children younger than 18 months in the United States.Pediatrics 2007, 120: e1547-e1562

RKI. Schätzung der Prävalenz und Inzidenz von HIV-Infektionen in Deutschland, Stand Ende 2012. Epidemiologisches Bulletin. 2012; 47: 465-472..

Sickinger E, Stieler M, Kaufman B, et al. Multicenter evaluation of a new, automated enzyme-linked immunoassay for detection of human immunodeficiency virus-specific antibodies and antigen. J Clin Microbiol 2004; 21-29.

Skidmore S, Devendra S, Weaver J, et al. A case study of delayed HIV-1 seroconversion highlights the need for Combo assays. Int J STD AIDS 2009, 20: 205-206.

Spivak AM, Sydnor ER, Blankson JN, Gallant JE. Seronegative HIV-1 infection: a review of the literature. AIDS 2010; 14071414.

Thompson MA, Aberg JA, Cahn P, et al. Antiretroviral treatment of adult HIV infection: 2010 recommendations of the International AIDS Society-USA panel. JAMA 2010; 304: 321-333.

UNAIDS/WHO. Guidelines for using HIV testing technologies in surveillance:

selection, evaluation and implementation - 2009 update. http://www.who.int/hiv/pub/surveillance/hiv_testing_ technologies_surveillance_.pdf

Weber B, Gürtler L, Thorstensson R, et al. Multicenter evaluation of a new automated fourth-generation human immunodeficieny virus screening assay with a sensitive antigen detection module and high specificity. J Clin Microbiol 2002; 1938-1946.

WHO.Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS). Proposed criteria for interpreting results from Western blot assays for HIV-1, HIV-2 and HTLV-I/HTLVII. Wkly Epidemiol Rec 1990; 65:281-283.

Диагностика ВИЧ-инфекции 25

Wittek M, Stürmer M, Doerr HW, Berger A. Molecular assays for monitoring HIV infection and antiretroviral therapy. Exp

Rev Mol Diagn 2007,7: 237-46.

26 Общая информация

3. Патогенез ВИЧ-инфекции

RIKA DRAENERT

(в предыдущую версию внесли изменения Andrea Rubbert-Roth и Georg Behrens)

Течение ВИЧ-инфекции носит индивидуальный характер и определяется свойствами вируса, однако определенную роль играют также факторы организма человека. Так у пациентов, заразившихся от одного источника инфекции, часто наблюдается различное течение заболевания. Хотя в отдельных случаях течение заболевания является благоприятным, что обусловлено вирусными дефектами (Kirchhoff 1995), у большинства инфицированных все же наблюдается достаточно высокая скорость репликации, обусловленная заражением вирусами, способными к репликации. Характеристика факторов организма человека важна не только для понимания патогенеза ВИЧ-инфекции. Существует надежда, что их изучение поможет разработать новые стратегии лечения и профилактики данного заболевания.

В дальнейшем мы должны обсудить сначала вирусологические, а затем – иммунологические аспекты.

Структура вируса

ВИЧ является ретровирусом, который относится к семейству лентивирусов. Инфекции, вызванные лентивирусами, протекают хронически, характеризуются длительной латентной фазой, персистирующей виремией, а также поражением центральной нервной системы.

ВИЧ-1 был впервые описан в 1983 году (Barre-Sinoussi 1983, Gallo 1983), ВИЧ-2 – тремя годами позже (Clavel 1986). Под электронным микроскопом оба вируса выглядят практически одинаково, однако они отличаются молекулярной массой белков и расположением регуляторного гена. Сегодня считается, что ВИЧ-2 менее патогенен, чем ВИЧ-1. Поскольку ВИЧ-2 встречается только в некоторых районах Западной Африки, и им вызвано менее 1% случаев ВИЧ-инфекции во всем мире, в последующем будет описываться преимущественно ВИЧ-1.

Морфология

Вирусная частица ВИЧ-1, имеющая размер около 100 нм, окружена липопротеиновой оболочкой, в состав которой входит в общей сложности 72 гликопротеиновых комплекса env, имеющих размер около 10 нм. Каждый комплекс состоит из поверхностной части (gp120) и трансмембранной части (gp41). С учетом того, что gp120 слабо связан с gp41 и мембраной вирусной оболочки, gp120 может спонтанно отщепляться, что носит название «шеддинг». В связи с этим у ВИЧ-инфицированных пациентов гликопротеин gp120/160 может определяться как в сыворотке крови, так и в лимфатических тканях. Кроме того, вирусная оболочка содержит различные белки клетки организма-хозяина, к примеру, молекулы HLA I и II класса, которые встраиваются в мембрану вируса из вируспродуцирующей клетки во время его «отпочковывания», а также адгезионные белки, такие как ICAM-1, которые обеспечивают прикрепление к другим клеткам-мишеням. К внутренней стороне вирусной оболочки прилежит матричный белок p17. Центральную часть вируса составляет капсидный антиген p24 («ядерный антиген»), который имеет цилиндрическую форму и содержит 2 копии РНК ВИЧ, которые, в свою очередь, представляют собой комплекс белков и нуклеиновых кислот, связанный с нуклеопротеином p7 и обратной транскриптазой p66. Помимо обратной транскриптазы (ОТ), вирусная частица содержит также другие ферменты, необходимые для распространения вируса, к ним относятся интеграза p32 и протеаза p11 (Рисунок 1).

Патогенез ВИЧ-инфекции 27

Организация вирусного генома

Большинство ретровирусов нуждаются в наличии трех генов: gag, pol и env (gag означает «групповой антиген», pol – «полимераза», env – «оболочка»). «Классическая» схема строения (см. Рисунок 2) ретровирусного генома выглядит как 5'LTR-gag-pol-env-LTR 3'. При этом так называемые LTR-последовательности («длинные концевые повторы») представляют собой те части вирусного генома, которые при его интеграции образуют двухсторонние связи с клеточной ДНК. Стабильная интеграция провирусной ДНК в геном клетки-хозяина приводит к тому, что инфекция становится персистирующей. Если бы было возможно вырезать провирусную ДНК из ДНК клетки-хозяина, то излечение ВИЧ-инфекции было бы возможным. В настоящее время исследователи изучают данную возможность. Для этого был создан фермент (сайт-специфическая рекомбиназа длинных концевых повторов ВИЧ-1), который вырезает провирусную ДНК из обоих LTR-последовательностей генома (Hauber 2013). Было установлено, в том числе на примере гуманизированных мышей, что данный фермент может экспрессироваться в ВИЧ-инфицированных клетках и точно вырезать провирус без повреждения собственной ДНК клетки. Что касается применения данного фермента у человека, остается большим вопросом, как его можно перенести в клеткимишени. Гены gag и env кодируют синтез нуклеокапсида и гликопротеинов вирусной оболочки, ген pol кодирует синтез ОТ и других ферментов. ВИЧ-1 содержит около 9 kB РНК,

в том числе 6 дополнительных генов: vif, vpu, vpr, tat, rev и nef. Гены vif, vpu, vpr и nef

считаются дополнительными, поскольку они не обязательны как минимум для вирусной репликации in vitro. Гены tat и rev кодируют регуляторные белки, которые накапливаются в клеточных ядрах и связываются с вирусной РНК в определенных зонах. Установлено, что белок Tat необходим для вирусной репликации почти на всех культуральных системах. Необходимым клеточным кофактором для белка tat является циклин T1 (Wei 1998). Белки tat и rev стимулируют транскрипцию ДНК ВИЧ в РНК и элонгацию нуклеотидной цепи, способствуя транспорту РНК ВИЧ из клеточного ядра в цитоплазму, что играет

28 Общая информация

существенную роль в процессе трансляции. Rev, ядерный экспортный фактор, выполняет важную функцию, которая заключается в переключении с синтеза ранних регуляторных белков на синтез поздних структурных белков.

Интеграза

Протеаза

Обратная транскриптаза

Рисунок 2: ВИЧ и его гены.

Nef, так же, как tat и rev, выполняет роль регуляторного белка, продукция которого осуществляется на ранних этапах цикла репликации. Он индуцирует снижение синтеза молекул CD4 и антигенов HLA I класса (Collins 1998) на поверхности инфицированных клеток. Это способствует их «ускользанию» от действия цитотоксических Т-клеток. Nef оказывает влияние на активацию Т-клеток, в то время как различные белки, осуществляющие внутриклеточную сигнальную трансдукцию, могут нарушать данное взаимодействие. Результаты исследований, проведенных на ВИО-инфицированных макакахрезус, показали, что интактный ген nef необходим для выраженной вирусной репликации и прогрессирования заболевания. Nef характеризуется высокой иммуногенностью, т. е. на вирусный белок Nef часто наблюдается выраженный иммунный ответ, который может наблюдаться уже на стадии острой ВИЧ-инфекции (Lichterfeld 2005).

Белок Vpr может активировать ВИЧ-LTR, а также ряд клеточных и вирусных промоторов, по-видимому, данный белок имеет значение для вирусной репликации в неделящихся клетках, таких как макрофаги. Vpr также принимает участие в транспорте вирусного преинтеграционного комплекса в ядро, кроме того, он может останавливать клеточный цикл в

G2-фазе.

Белок Vpu играет определенную роль при «отпочковывании», поскольку при наличии мутаций в гене vpu вирусные частицы остаются на поверхности клетки. Очевидно, ВИЧ прикрепляется к мембранному белку под названием «тетерин» (CD317) и использует vpu в качестве механизма бегства, который позволяет полностью высвобождаться из клетки (Varthakavi 2008, Neil 2009, Kühl 2010). Кроме того, vpu участвует в деградации комплексов CD4-gp160 в эндоплазматическом ретикулуме, что обеспечивает образование gp160 в количестве, достаточном для образования новых вирионов (Cullen 1998).

Vif – это вирусный белок, который образует комплекс с APOBEC3G (каталитический полипептидный фермент типа 3G, редактирующий мРНК аполипопротеина B) и этим инактивирует его (Mariani 2003) (Рисунок 3). APOBEC3G – это ограничивающий фактор для клетки организма-хозяина, он ведет к деградации вирусной ДНК, а также обеспечивает неспецифический механизм защиты высших организмов от вирусных инфекций.

Данный фермент относится к семейству внутриклеточных ферментов, выполняющих специфическую функцию дезаминирования цитозина в урацил в мРНК или одноцепочечной вирусной ДНК. Этим процессом обусловлены мутации гуанина в аденин с образованием

Патогенез ВИЧ-инфекции 29

стоп-кодонов. Однако они часто происходят еще раньше, в молекуле ДНК, поскольку урацил подвергается превращению под действием урацил-ДНК-гликозидазы, и вирусный геном становится целью специфических эндонуклеаз.

Противовирусная активность APOBEC3G характеризуется высокой степенью стойкости в отношении различных видов вирусов, блокада APOBEC3G под действием vif ВИЧ, напротив, является высокоспецифичной: она наблюдается только у человека. У мышей и обезьян блокада APOBEC3G под действием vif ВИЧ-1 не происходит. В отсутствии vif APOBEC3G встраивается во вновь образованные вирионы, поэтому при последующем инфицировании других клеток-мишеней синтез провирусной ДНК блокируется.

Модель взаимодействия vif и APOBEC

ВИЧ дикого типа

ВИЧ

ВИЧ

Обратная

транскриптаза

Рисунок 3: Репликация ВИЧ дикого типа. В присутствии vif происходит нейтрализация APOBEC3G, что приводит к беспрепятственному продолжению репликации ВИЧ в клетке-мишени.

Все еще остается неясным, существует ли критическая масса внутриклеточного APOBEC3G, которая, несмотря на наличие vif внутри клеток, обеспечивает резистентность к ВИЧ-инфекции, также неизвестно, может ли генетический полиморфизм экспрессии APOBEC оказывать потенциальное влияние на течение ВИЧ-инфекции. В настоящее время начат поиск специфических ингибиторов, которые могли бы ингибировать инактивацию APOBEC3G посредством vif или внутриклеточную деградацию APOBEC3G. Это позволило бы создать новые перспективные антиретровирусные препараты. Их решающее преимущество заключалось бы в следующем: на фоне терапии происходило бы блокирование собственных клеточных структур клетки, а не вирусных белков, поэтому риск развития резистентности, вероятно, был бы низким. Vpx – это структурный белок, который обнаруживается только в ВИЧ-2, а также в отдельных вариантах ВИО у приматов. Данный факт послужил причиной идентификации нового фактора ограничения вирусной инфекции, которому ВИЧ-1, по-видимому, не может оказывать противодействия. SAMHD1 (стерильный альфа-мотив и домен HD 1) – это белок, который играет роль в развитии синдрома генетической энцефалопатии Айкарди-Гутьереса и должен выполнять функцию отрицательной регуляции интерферонового ответа. SAMHD1 ингибирует репликацию ВИЧ-1, вероятно, вследствие удаления дезоксинуклеозидтрифосфатов из внутриклеточного пула. Vpx может блокировать этот эффект, что способствует протеосомальному распаду SAMHDA1. Таким образом, SAMHD1 – это новый противовирусный фактор миелоидных клеток, который блокирует репликацию ВИЧ-1 на ранних этапах (Goldstone 2011). ВИЧ-1 не экспрессирует Vpx и крайне чувствителен к ограничивающему действию SAMHD1 (Lahouassa 2012).

30 Общая информация

Цикл репликации ВИЧ

Проникновение ВИЧ в клетку-мишень

CD4 как первичная мишень для ВИЧ: CD4 представляет собой тяжелый мономер гликопротеина с молекулярной массой 58 кДа. Он находится на поверхности приблизительно 60 % всех T-лимфоцитов, от предшественников T-лимфоцитов в костном мозге и тимусе до моноцитов, макрофагов, эозинофилов, дендритных клеток и микроглиоцитов в ЦНС. Уже в 1984 году было установлено, что CD4 является основным рецептором, обязательным для проникновения в клетку ВИЧ-1, ВИЧ-2 и ВИО (Dalgleish 1984, Klatzmann 1984). В V2-области CD4 есть остаточные участки, необходимые для связывания gp120 и CD4. Эта область перекрывается с участками CD4, которые связываются с молекулами HLA II класса, являющимися естественными лигандами. В CD4-положительных T-клетках CD4 входит в состав T-клеточного рецептора (TCR), образуя комплекс TCR/CD3, а также может связываться с молекулами HLA II класса на поверхности антигенпрезентирующих клеток. Связывание gp120 с CD4 является не только необходимым этапом инфицирования клеток CD4, но и влияет на внутриклеточные пути сигнальной передачи, а также способствует апоптозу Т-клеток (Banda 1992).

Интересен тот факт, что антитела к CD4-индуцированным конформационным эпитопам (CD4i) gp120 хорошо связываются с gp120 CD4-независимых вирусов. Это четко свидетельствует о том, что у CD4-независимых вирусов область gp120, связывающаяся с корецептором, уже экспонируется и не требует индукции под действием предшествующего связывания с CD4. Подобные вирусы особенно легко нейтрализуются антителами, содержащимися в сыворотке крови ВИЧ-инфицированных пациентов, что позволяет предположить наличие селективного иммунного ответа к CD4-независимым вирусам

(Edwards 2001).

Хемокиновые рецепторы как корецепторы ВИЧ: Экспрессии человеческого CD4 на поверхности клеток недостаточно для успешного проникновения вируса – для этого требуются дополнительные корецепторы. Открытие, свидетельствующее о том, что подобную функцию могут выполнять хемокиновые рецепторы, первоначально стало результатом изучения растворимого фактора супрессии CD8. Установлено, что CD8-позитивные T-клетки ВИЧ-инфицированных пациентов, с одной стороны, могут выполнять функцию цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ), распознавая и уничтожая инфицированные клетки (см. ниже), с другой стороны, они могут секретировать растворимые факторы, тормозящие репликацию ВИЧ (Levy 1996). Согласно наблюдениям Cocchi (1995), хемокины MIP-1α, MIP-1β и RANTES, которые определенно подавляют репликацию вируса, хоть и не всех вирусных штаммов, секретируются именно клетками CD8. Спустя несколько месяцев несколько рабочих групп почти одновременно установили необходимость наличия CCR5 как корецептора для моноцитотропных (M-тропных) изолятов ВИЧ (Deng 1996, Doranz 1996, Dragic 1996).

Молекулы RANTES («молекулы регуляции при активации, экспрессируемые и секретируемые Т-лимфоцитами»), MIP-1α («макрофагальный ингибирующий белок») и MIP-1β, которые относятся к естественным лигандам рецептора CCR5, нарушают проникновение М-тропных штаммов ВИЧ в Т-клетки. Ранее было установлено, что хемокиновый рецептор CXCR4 (фузин) является корецептором для Т-клеточных (T-тропных) штаммов ВИЧ (Feng 1996). В том же году было установлено, что лигандом для CXCR4 также является SDF-1 («стромальный клеточный фактор 1 типа»), который может препятствовать проникновению T-тропных штаммов ВИЧ в активированные Т-клетки.

Патогенез ВИЧ-инфекции 31

Клетка CD4+

Рисунок 4: Предотвращение проникновения вируса, относящегося к CXCR4-тропным (T-тропным) и CCR5-тропным (моноцитотропным) штаммам ВИЧ посредством связывания естественными лигандами хемокиновых корецепторов CCR5 и CXCR4.

Таким образом, получается следующая модель (Рисунок 4): T-тропные штаммы ВИЧ инфицируют активированные PBMC и клеточные линии преимущественно путем использования для проникновения в CD4-положительную клетку рецепторы CXCR4. M-тропные штаммы, которые также способны инфицировать PBMC, моноциты и макрофаги, дополнительно используют, помимо рецепторов CD4, рецепторы CCR5.

Взаимодействие белков вирусной оболочки и клеточных рецепторов можно упрощенно объяснить тем, что gp120 сначала связывается с определенным участком CD4. Связывание с CD4 индуцирует конформационные изменения gp120, которые делают возможными последующее взаимодействие петли V3 gp120 с соответствующим хемокиновым рецептором, что, в свою очередь, обеспечивает последующее слияние с клеточной мембраной. Центральную роль в слиянии вирусной оболочки и клеточной мембраны играет gp41, трансмембранная часть белка вирусной оболочки gp160. По аналогии с гемагглютинином вируса гриппа, предполагается, что после связывания gp160 с CD4 в эктодомене gp41 происходят конформационные изменения, которые часто сравнивают с «пружинной защелкой» или «мышеловкой». При этом наблюдается внедрение гидрофобного gp41-NH2-терминального конца в мембрану клетки-мишени. Кристаллографический анализ структуры эктодомена gp41 подтверждает это (Chan 1997). После расшифровки ключевых для данного процесса аминокислотных последовательностей были синтезированы пептиды типа T-20 (энфувиртид, см. также соответствующий раздел части Антиретровирусная терапия), которые связываются с определенными участками gp41 и ингибируют их конформационные изменения, таким образом, ингибируя слияние мембран вируса и клеткимишени. Также были успешно проведены пробные исследования по новым пептидным соединениям, выделенным из собственных веществ организма с последующей оптимизацией, которая может придать им способность препятствовать проникновению вируса (Forssmann 2010). В исследованиях in vivo установлено, что основными корецепторами для М- и Т-тропных штаммов ВИЧ являются CCR5 и CXCR4, хотя, очевидно, существует и большое количество других рецепторов, которые могут выполнять данную функцию. Установлено, что люди с генетическим дефектом CCR5 невосприимчивы к ВИЧ

32 Общая информация

(Liu 1996). Выявлен один из особых вариантов рецептора CCR5, который характеризуется делецией 32 основных пар, входящих в состав гена, который кодирует синтез данного рецептора. Этот генетический вариант приводит к синтезу дефектного рецептора, который не экспрессируется на поверхности клетки. На сегодняшний день выявлено лишь несколько случаев заражения ВИЧ у лиц, имеющих данный генетический дефект: при этом, как и следовало ожидать, выделенный вирусный штамм соответствовал T-тропному вирусу.

Частота гомозиготного носительства делеции ∆-32 среди лиц европеоидной расы составляет около 1 %, частота гетерозиготного носительства – около 20 % (Dean 1996). В африканских и азиатских когортах данная делеция не была обнаружена. Гетерозиготное носительство данного признака проявляется in vitro в уменьшении степени экспрессии CCR5 на поверхности клеток. Это сопровождается не только снижением частоты заражения ВИЧ и замедлением процесса прогрессирования в случае инфицирования, но и является фактором благоприятного ответа на антиретровирусную терапию. Гетерозиготным носительством данного признака часто объясняют феномен так называемых «долгосрочных нонпрогрессоров» (Dean 1996). Интересно то, что экспрессия CCR5 у гетерозиготных носителей данного признака составляет не 50 % от характерного для гена дикого типа, а всего лишь 2530 %.

При заражении ВИЧ передаются преимущественно M-тропные штаммы, даже если у «донора» преобладают Т-тропные штаммы. В связи с этим в ранней фазе ВИЧ-инфекции чаще всего обнаруживаются M-тропные штаммы. Для пациентов с быстрым прогрессированием инфекции более характерно выявление штамма, который нуждается в наличии CXCR4 в качестве корецептора (T-тропный штамм). Кроме того, экспрессия корецепторов зависит от уровня активности клеток CD4. Так CXCR4 особенно часто обнаруживаются на наивных Т-клетках, CCR5 – напротив, обнаруживается на активированных и эффекторных Т-клетках, а также на клетках памяти. В настоящее время в терапии ВИЧ-инфекции начали применяться синтетические лиганды CCR5 (в частности, аналоги RANTES), блокирующие CCR5 (так называемые антагонисты CCR5). Первым ингибитором CCR5, разрешенным к применению при лечении ВИЧ-инфекции, стал Маравирок (см. часть Антиретровирусная терапия). При этом обязательна предварительная оценка R5-тропизма.

Ингибиторы CCR5 успешно применялись на модели обезьян в качестве микробоцидных препаратов, установлено, что они могут использоваться с профилактической целью (Veazey 2005). Разумеется, настоятельно рекомендуется проведение исследований in vitro и in vivo на мышах SCID, чтобы изучить возможность потенциального изменения тропизма вирусов при блокаде CCR5 в сторону CXCR4.

Любопытен пример «2-ого берлинского пациента»: этому ВИЧ-инфицированному пациенту потребовалась трансплантация костного мозга в связи с развитием острого миелоидного лейкоза (ОМЛ). Донором для него стал гомозиготный носитель ∆32-мутации в генах рецепторов CCR5 (Hütter 2009). После трансплантации АРТ была прекращена, после чего в организме данного пациента ВИЧ перестал определяться. Через несколько лет проводилось повторное обследование, и вновь ВИЧ в организме данного пациента не был обнаружен (Allers 2011), в связи с чем ряд специалистов признали его «излеченным». Этот клинический случай стал поводом к проведению тщательных исследований на тему того, как можно вызвать делецию рецепторов CCR5 другими методами. Тем не менее, до сих пор не была разработана стратегия клинических исследований, посвященных этому вопросу.

Что касается терапевтической блокады хемокиновых рецепторов, немало вопросов еще остается открытыми. Аналоги хемокинов, такие как AOP-RANTES, теоретически могут связываться с другими хемокиновыми рецепторами, кроме CCR5. В исследованиях на мышах инактивация генов SDF-1 или CXCR4 сопровождалась тяжелыми пороками развития сердца, ЦНС и кроветворения (Zou 1998). Однако остается неясным, играют ли SDF-1 или CXCR4 такую же необходимую роль по прошествии периода фетального развития.