Вирус иммунодефицита человека относят к царству Viridae, семейству Retroviridae, подсемейству Lentiviridae.

Основные свойства вируса иммунодефицита человека

Строение вирусной частицы ВИЧ-инфекции

По данным электронной микроскопии, вирус имеет округлую форму и сложную структуру. Диаметр вириона составляет 100-120 нм.

Группы белков ВИЧ-1 и ВИЧ-2

Молекулярный вес белков измеряют в килодальтонах (кДа): gp - гликопротеины; р - протеины.

В центре вириона располагается геном вируса, представленный двумя нитями РНК, внутренними протеинами р7 и р9, а также ферментами - обратной транскриптазой (ревертазой), протеазой, РНКазой и интегразой (эндонуклеазой). Геном окружает внутренняя белковая оболочка. В состав внутренней оболочки ВИЧ-1 входят протеины р17, р24 и р55. Протеины р16, р25 и р56 образуют внутреннюю оболочку ВИЧ-2. Наружная липидная оболочка ВИЧ-1 пронизана гликопротеином gpl60. состоящим из трансмембранного (gp41) и высокоиммуногенного (gpl20) фрагмента. Оболочечные белки gp41 и gpl20 соединены нековалентной связью и формируют на поверхности вириона отростки, обеспечивающие присоединение ВИЧ к рецепторам клеток-мишеней человека.

Антигенная структура

Геном вируса содержит девять генов - три структурных и шесть регуляторных. Геном является изменчивой структурой за счёт антигенного дрейфа. Существует ряд серологических вариантов вируса (например, А, В, С, D, E, F, G, Н).

Устойчивость вируса в окружающей среде

В естественных условиях ВИЧ (в высушенном состоянии) сохраняет активность в течение нескольких часов; в жидкостях, содержащих большое количество вирусных частиц, таких, как кровь и эякулят, - в течение нескольких дней.

В замороженной сыворотке крови активность вируса определяют на протяжении нескольких лет.

Нагревание до 56 °С в течение 30 мин приводит к снижению инфекционного титра вируса в 100 раз. При более высокой температуре (70-80 °С) вирус погибает через 10 мин. При обработке вирионов 70% раствором этилового спирта в течение минуты происходит их инактивация. При воздействии 0.5% раствора гипохлорита натрия, 1% раствора глутаральдегида, 6% раствора пероксида водорода, 5% раствора лизола, эфира или ацетона также отмечают гибель вирусных частиц.

ВИЧ относительно мало чувствителен к ультрафиолетовому облучению и ионизирующей радиации.

Патогенез ВИЧ-инфекции

Дифференцировочный антиген CD4+ (CD - аббревиатура от Cell Differention antigen) и неспецифические (независящие от наличия CD4+) компоненты - рецепторы для ВИЧ. CD4+ - гликопротеид с молекулярной массой 55 000 кД. по своему строению схожий с определёнными участками иммуноглобулинов. Аналогичное строение имеет и белок вируса gpl20 - это и определяет способность проникновения вирионов в клетку.

Рецептор CD4+, расположенный на мембране иммунокомпетентных клеток, выполняет функцию распознавания антигенов (вместе с белками HLA - главного комплекса гистосовместимости II класса).

Типы клеток, поражаемых вирусом иммунодефицита человека

Оболочка ВИЧ содержит белки человеческого комплекса гистосовместимости I и II классов, поэтому проникновение вируса в организм не вызывает реакции отторжения. Фиксация вирионов на поверхности клетки-мишени происходит при участии гликопротеина gpl20. Гликопротеин gp41 обеспечивает слияние вирусной оболочки с мембраной клетки-мишени. Двуцепочечная РНК вируса проникает в клетку, где с помощью обратной транскриптазы происходит синтез одноцепочечной провирусной ДНК. Затем происходит формирование двуцепочечной ДНК, встраивающейся в ДНК клетки с помощью интегразы. Вирусная ДНК выполняет функцию матрицы для синтеза РНК, собирающей новую вирусную частицу.

Нередко при репликации ВИЧ возникают генетические ошибки. Таким образом происходит образование разных подтипов вируса.

После проникновения ВИЧ в СD4+-клетки начинается его репликация: чем активнее СD4+-клетки, тем интенсивнее репродукция вируса. Поэтому регуляторы, активирующие CD4+-клетки обеспечивают увеличение репликации вируса. К подобным регуляторам относят ФНО: фактор, стимулирующий колонии гранулоцитов и макрофагов (колониестимулирующий фактор), и ИЛ-6.

Интерферон и трансформирующий фактор роста - регуляторы, тормозящие репликацию вируса. Как показали исследования. ФНО-а активирует транскрипцию провирусной ДНК ВИЧ-1 в хронически инфицированных Т-клетках и макрофагах. Моноциты, синтезирующие ФНО-а. не только индуцируют экспрессию ВИЧ-инфицированными клетками, но и стимулируют активацию латентного провируса. Регистрируют одновременную активность ФНО-а. ИЛ-6 и фактора, стимулирующего колонии гранулоцитов и макрофагов.

Иммунопатогенетические признаки ВИЧ-инфекции - дефицит Т-звена и В-звена иммунной системы: недостаток компонентов комплемента и фагоцитов; снижение функций неспецифических факторов защиты. Поликлональная активация В-лимфоцитов приводит, с одной стороны, к гипергаммаглобулинемии, а с другой - к ослаблению способности клеток продуцировать вируснейтрализующие антитела. Происходит увеличение количества ЦИК и образование антител к лимфоцитам; это вызывает ещё большее уменьшение числа СD4+-Т-лимфоцитов. Отмечают развитие аутоиммунных процессов. Поражение иммунной системы при ВИЧ-инфекции носит системный характер.

Наряду с дефицитом СD4+-лимфоцитов в течение болезни нарастает функциональная недостаточность СD8+-лимфоцитов, NK-клеток (естественных киллеров) и нейтрофилов. При ухудшении иммунного статуса развиваются различные инфекционные, аллергические, аутоиммунные и лимфопролиферативные заболевания, а также синдром, свойственный болезни иммунных комплексов (эти факторы определяют клиническую картину ВИЧ-инфекции).

На начальных стадиях заболевания в организме вырабатываются вируснейтрализующие антитела, подавляющие активность свободно циркулирующих вирусов. Однако такие антитела не действуют на вирусы, находящиеся в клетках (провирусы). С течением времени (обычно после 5-6 лет) происходит истощение защитных возможностей иммунной системы и, следовательно, накопление вируса в крови.

Вирус иммунодефицита человека относится к ретровирусам, род лентивирус. Внешне он имеет форму сферы, диаметр которой от 120 до 150 нм. В составе внешней оболочки, с помощью которой ВИЧ и связывается с клетками иммунной системы, находится несколько белков – гликопротеинов (gp41-трансмембранный и gp120-поверхностный). Поверхностные гликопротеины образуют своеобразные выросты на мембране вируса, напоминающие по внешнему виду (в электронном микроскопе) «шляпку» гриба, а gp41 – его «ножку». Основа вируса – геном – представлен однонитевой РНК (двумя молекулами). Каждая молекула представлена девятью вирусными генами: структурными, регуляторными и дополнительными. Они, соответственно, несут информацию о строении вируса, о способах заражения клеток, о размножении вирионов.

Геном вируса окружают матричный и капсидный белки (соответственно p17 и p24), образуя закрытую конусообразную структуру. ВИЧ обладают способностью продуцировать такие ферменты, как обратная транскриптаза, протеаза и интеграза.Кроме того, вирус иммунодефицита человека способен чрезвычайно быстро видоизменяться под влиянием мутаций в своем геноме. Большинство вариантов вируса отличаются друг от друга весьма незначительно, но были выделены несколько видов, имеющих существенные различия: ВИЧ-1 (открыт в 1983), ВИЧ-2 (в 1986), ВИЧ-3 (в 1988) и ВИЧ-4 (впервые открыт в 1986, но идентифицирован как отдельный вид несколько позже). ВИЧ-1 поражает преимущественно население Европы и Америки, ВИЧ-2 – Западной Африки, остальные разновидности вируса распространены не так широко.

Взаимодействие ВИЧ с клеткой

ВИЧ может взаимодействовать только с клетками, несущими на своей поверхности CD4 рецепторы. Такими клетками в большинстве своем являются макрофаги и Т-лимфоциты. Поверхностный гликопротеин (g120) на мембране вируса обеспечивает контакт с CD4-рецептором клетки-лимфоцита, в результате чего происходит слияние их друг с другом, а генетический материал ВИЧ проникает в цитоплазму. Обратная транскриптаза вируса в этот момент запускает процесс синтеза ДНК на основе одной нити собственной РНК, т.е. непосредственно активирует обратную транскрипцию. Затем фермент интеграза запускает процесс соединения хозяйской и вновь синтезированной вирусной ДНК. Кроме этого, клетка перестраивается на синтез вирусных РНК вместо собственных, в результате чего рибосомы клетки вместо собственных белков и ферментов начинают в огромном количестве производить ферменты вируса и его структурные белки. Запускается процесс производства вирионов внутри клетки, который катализируется протеазой. Как только их количество становится чрезмерно большим, они, разрушив оболочку клетки, попадают наружу – в кровь, где инфицируют новые лимфоциты и макрофаги.

Введение

Новые варианты вируса СПИД

Статистика

Строение вирусной частицы ВИЧ

Строение вирусного генома и экспрессия генов ВИЧ

Гены и белки ВИЧ

Регуляция экспрессии вирусных генов

Теории происхождения ВИЧ

Передача ВИЧ-инфекции

Ко-факторы ВИЧ-инфекции

Патогенез и клиника ВИЧ-инфекции

Патогенез

Механизмы взаимодействия ВИЧ с различными звеньями иммунной системы

Влияние ВИЧ на Т-хелперы

Взаимодействие ВИЧ с Т-супрессорами

Результаты взаимодействия ВИЧ с В-клетками

Макрофаги и ВИЧ

Взаимодействие ВИЧ с моноцитами

Взаимодействие ВИЧ с другими клетками организма

Система интерферона при ВИЧ-инфекции

Клинические проявления

Персистирующая генерализованная лимфаденопатия

СПИД-ассоциированный комплекс

Оппортунистические инфекции и опухоли

Особенности инфицирования и заболевания детей

Вирус иммунодефицита человека типа 2 (ВИЧ 2)

Географическое распространение

Строение вируса

Эпидемиология

Клинические отличия

Лабораторная диагностика

Диагностика ВИЧ-инфекции

Возможности разработки вакцин

Заключение

Введение

ВИЧ-инфекция, подобно пожару, охватила сейчас почти все континенты. За необычайно короткое время она стала проблемой номер один для Всемирной организации здравоохранения и ООН, оттеснив на второе место рак и сердечнососудистые заболевания.

Пожалуй, ни одна болезнь не задавала ученым такие серьезные загадки за столь незначительный срок. Война с вирусом СПИДа ведется на планете с нарастающими усилиями. Ежемесячно в мировой научной прессе публикуются новые сведения о ВИЧ-инфекции и ее возбудителе, которые часто заставляют коренным образом менять точку зрения на патологию этого заболевания.

Пока загадок больше...

Прежде всего - неожиданность появления и быстрота распространения ВИЧ. До сих пор не решен вопрос о причинах его возникновения. До сих пор неизвестна средняя и максимальная продолжительность его скрытого периода.

Установлено, что имеется несколько разновидностей возбудителя СПИДа. Изменчивость его уникальна, поэтому есть все основания ожидать, что обнаружатся очередные варианты возбудителя в разных регионах мира, а это может резко осложнить диагностику.

Еще загадки: какова связь СПИДа у человека со СПИД-подобными заболеваниями у животных (обезьян, кошек, овец, крупного рогатого скота) и какова возможность встраивания генов возбудителя СПИДа в наследственный аппарат зародышевых клеток?

Далее. Правомерно ли само название? СПИД расшифровывается как синдром приобретенного иммунодефицита. Иными словами, главный признак болезни - поражение иммунной системы. Но каждым годом накапливается все больше данных, доказывающих, что возбудитель СПИДа поражает не только иммунную, но и нервную систему.

С совершенно непредвиденными трудностями сталкиваются при разработке вакцины против вируса СПИДа.

К особенностям СПИДа относится то, что это, по-видимому, первый в истории медицины приобретенный иммунодефицит, связанный с конкретным возбудителем и характеризующийся эпидемическим распространением. Вторая его особенность - почти “прицельное” поражение Т-хелперов. Третья особенность - это первое эпидемическое заболевание человека, вызванное ретровирусами. В-четвертых, СПИД по клиническим и лабораторным особенностям не похож ни на какие другие приобретенные иммунодефициты.

Систематика вируса иммунодефицита человека

Царство Вирусы .
Семейство Retroviridae .
Подсемейство Lentivirus .

В настоящее время выделено 2 типа вируса иммунодефицита человека (ВИЧ):
ВИЧ-1 - это основной возбудитель ВИЧ-инфекции; основные места распространения - Северная и Южная Америка, Европа и Азия.
ВИЧ-2 - это менее вирулентный аналог ВИЧ-1, редко вызывает типичные проявления синдрома приобретенного иммунодефицита и не так широко распространен. Впервые выделен Монтанье из крови выходцев из Гвинеи с подтвержденным диагнозом синдрома приобретенного иммунодефицита. В эволюционном плане ВИЧ-2, безусловно, родственен ВИЧ-1. Место распространения - преимущественно Западная Африка.

Кроме того, был обнаружен вирус иммунодефицита обезьян (ВИО). ВИЧ-2 по серологическим (иммунологическим) свойствам занимает промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО. Возможно, что они произошли от общего предка, а затем эволюционировали самостоятельно.

История открытия вируса иммунодефицита человека

Выявлен вирус синдрома приобретенного иммунодефицита был следующим образом.
5 июня 1981 года в ряде крупных городов США была зарегистрирована вспышка инфекционного заболевания, вызываемого Pneumocystis carinii - грибком, который при нормальном состоянии иммунитета не вызывает заболевания.
В ходе проверки выяснилось, что заболевание распространяется среди лиц, которые имели интимные контакты с инфицированным человеком. В основе ранее неизвестного заболевания лежало резкое ослабление иммунитета. Неизвестную ранее форму подавления работы иммунной системы стали обозначать как синдром приобретенного иммунодефицита.
Ретроспективный анализ сывороток, хранящихся в Национальном Центре контроля за инфекционными заболеваниями, показал, что первые случаи синдрома приобретенного иммунодефицита у человека относятся к 50-м годам нашего столетия, и, что заболевание возникло в Африке, а затем распространилось на территории Европы и США.

По данным Всемирной организации здравоохранения на конец 2000 года со времени открытия вируса иммунодефицита человека от СПИДа умерло почти 22 млн. человек, число инфицированных перевалило за 36 млн. Сейчас можно говорить о пандемии ВИЧ-инфекции.

Строение вируса иммунодефицита человека

Вирус иммунодефицита человека относится к сложным вирусам, то есть имеет суперкапсид сферической формы, образованный двойным липидным слоем с гликопротеиновыми "шипами". "Шипы" образованы гликопротеином gp 160 (gp - glycoprotein; 160 - молекулярная масса белка в килодальтонах), состоящим из 2 субъединиц.

gp 120 - высокоиммуногенный белок, содержащий консервативные и гипервариабельные участки, а также область, связывающую молекулу CD4 Т-лимфоцитов (рецептор Т-хелперов). Белок gp 120 расположен на поверхности вируса.

gp 41 - пронизывает липидный бислой насквозь и нековалентно связан с gp 120. Он обусловливает слияние вируса с Т-лимфоцитом (после того как gp 120 связался с CD4). Кроме того, gp 41 может опосредовать проникновение вируса в клетки с дефицитом рецепторов CD4.

Под суперкапсидом расположен матриксный белок p 17 (p - протеин).

Глубже всего располагается сердцевина, имеющая форму усеченного цилиндра - это нуклеокапсид.

Капсид образует белок p 24.

Внутри капсида находится геном вируса, представленный двумя идентичными нефрагментарными нитями РНК+, соединенными вблизи их 5" концов.

Белки р9 и р7 связывают нуклеиновые кислоты (структурные белки);

B состав ВИЧ входят следующий ферменты:

обратная транскриптаза, состоящая из 3 доменов - обратной транскриптазы, РНК-азы и ДНК зависимой ДНК-полимеразы;

эндонуклеаза;

Собственно геном вируса состоит из 9 генов, часть которых перекрывается между собой и имеет экзон-интронную структуру. 9 генов вируса контролируют синтез 9 структурных и 6 регуляторных белков.

Группы риска инфицирования вирусом иммунодефицита человека

Клетки, ткани и органы, которые поражает вирус иммунодефицита человека

Проникая в кровяное русло, вирус иммунодефицита человека инфицирует активированные CD4+ Т-лимфоциты, а также моноциты, макрофаги и родственные им клетки, экспрессирующие CD4-подобные молекулы. Инфицирование также возможно при фагоцитозе иммунных комплексов ВИЧ+Ат (антитело).

Основной резервуар вируса иммунодефицита человека - это лимфоидная ткань.

В центральной нервной системе поражаются клетки микроглии.

Поражаются также клетки эпителия кишечника (в данном случае рецепторами для проникновения вируса иммунодефицита человека служат мембранные гликолипиды). Кишечная инфекция может вызвать хроническую диарею, типичную для синдрома приобретенного иммунодефицита.

Механизм взаимодействия вируса иммунодефицита с клеткой

Проникнув в организм,

вирус в первую очередь атакует клетки, содержащие специфический для него рецептор CD4. В большем количестве его имеют Т-хелперы, в меньшем - макрофаги и моноциты.

Инфекционная фаза репродукции
Сначала вирус распознает CD4 рецепторы с помощью своего белка gp 120.

Потом образуется окаймленная ямка, окаймленный пузырек, рецепторсома.

На пути к ядру нуклеокапсид разрушается, и высвобождается геномная РНК и ассоциированные с ней белки.

РНК с ферментами проникают в ядро.

Собственно фаза репродукции.
Обратная транскриптаза синтезирует на вирионной РНК минус цепь ДНК:
РНК+ => ДНК- РНК+

РНК-аза Н разрушает вирионную РНК:
ДНК- РНК+ => ДНК-

Вирусная ДНК-полимераза синтезирует плюс цепь ДНК:
ДНК- => ДНК- ДНК+

На обоих концах этой двухцепочечной ДНК находятся длинные концевые повторы нуклеотидов (LTR - long terminal repeat).

Какое-то время ДНК-провирус может находиться в неактивной форме, но рано или поздно с помощью своей эндонуклеазы он встраивается в хромосому клетки - мишени.

Интегрированный провирус находится в неактивном состоянии до тех пор, пока данный Т-лимфоцит не будет активирован микробными антигенами или другими иммунокомпетентными клетками.

При активации и пролиферации Т-лимфоцитов и моноцитов в большом количестве вырабатывается ДНК-связывающий белок.

ДНК-связывающий белок связывается с определенными последовательностями клеточной ДНК и сходными последовательностями LTR ДНК-провируса.

Таким образом индуцируется транскрипция как клеточной ДНК, так и ДНК провируса. При этом ДНК провируса переходит из неактивного состояния в активное, а инфекция - из персистентной в продуктивную.
Пребывание вируса в неактивном состоянии может продолжаться очень долго. С момента инфицирования вирусом клетки начинается период вирусоносительства, который может продолжаться 10 и более лет. С момента активации вируса начинается сама болезнь.

Транскрипция вируса носит сложный характер. Она включает в себя:
- образование РНК
- сплайсинг мРНК

Суперкапсидные белки синтезируются на рибосомах эндоплазматической сети, подвергаются гликозилированию и транспортируются к клеточной мембране. Белок gp41 устанавливается внутри ее, а gp120 - на наружной поверхности.

Затем транслируются ептиды разной длины. От одного из них отщепляется протеаза, которая разрезает ептиды на несколько частей: белки p17, р24, р7, р9, молекулу полимеразного комплекса и молекулу эндонуклеазы.

Белки р7, р9 и р24 проникают в ядро.

Белки р7 и р9 связываются с 2 молекулами вирусной РНК и белками - ферментами. Образуется нуклеокапсид.

Белок р24 покрывает нуклеокапсид и придает сердцевине форму усеченного конуса.

Белок р17 проникает в ядро и вытаскивает оттуда нуклеокапсид, транспортируется к клеточной мембране и заякоривается в месте, где его ожидают гликопротеиды gp41 и gp120.

Затем вирус отпочковывается.

Все начинается с начала.

Патогенез ВИЧ-инфекции

В е можно выделить несколько стадий.

Ранняя вирусемическая стадия
На ранних стадиях инфекции вирус реплицируется очень слабо в различные промежутки времени. Можно обнаружить уменьшение CD4 + клеток и возрастание количества циркулирующих ВИЧ-инфицированных CD4 Т-лимфоцитов. Растворимый р24 антиген может быть выявлен в кровотоке не ранее, чем через 10 суток после заражения. Виремия достигает пика к 20-ым суткам после заражения. К этому времени в крови появляются специфические антитела.

Анализ лабораторных данных долгоживущих пациентов показывает, что в редких случаях ВИЧ может элиминироваться из организма.

Одним из факторов резистентности считается особенность генетической конституции индивидуума (особенности главного комплекса гистосовместимости).

Важную роль может играть локализация первичного проникновения вируса иммунодефицита человека. Например, попадание низких доз вируса на слизистые оболочки может привести к развитию местных иммунных реакций при повторных контактах с возбудителем.

В некоторых случаях долгоживущие индивидуумы бывают заражены штаммами с пониженной патогенностью.

Бессимптомная стадия
В течение 10 - 15 лет у ВИЧ инфицированных можно не обнаружить никаких симптомов болезни. В этот период защитные системы организма более или менее эффективно сдерживают репродукцию возбудителя.

Гуморальные реакции: синтез антител.

Нейтрализующие антитела против gp41 и gp120 ингибируют вирус иммунодефицита человека. Скорость развития синдрома приобретенного иммунодефицита и смертность среди индивидуумов,

у которых отсутствуют нейтрализующие антитела, гораздо выше.

Антитела, обусловливающие реакции антителозависимой цитотоксичности, реагируют с gp 160, экспрессируемыми на мембране инфицированных клеток.

Амплифицирующие (усиливающие) антитела реагируют с gp 41 и усиливают инфекционность вируса иммунодефицита человека по неизвестному механизму.

Клеточные иммунные реакции осуществляются за счет CD 8+ Т-лимфоцитов (цитотоксических лимфоцитов).

Иммуносупрессия
Активация Т-лимфоцитов и прогрессирующее уменьшение количества CD 4+ лимфоцитов.

Активации Т-лимфоцитов способствуют:
сопутствующая инфекция (например, );
некоторые вирусные компоненты могут действовать как антигены и непосредственно активировать Т-лимфоциты;
потребление кокаина может усиливать репликацию вируса иммунодефицита человека.

Усиленная репликация вируса иммунодефицита человека снова приводит к волне вирусемии, выявляемой не более чем за 14 мес. перед клиническим развитием СПИДа. Со второй волной виремии совпадает падение уровня антител.

Уменьшение количества Т-лимфоцитов. Причины:
цитопатический эффект, вызванный репликацией вируса;
образование синцитиев (на мембранах Т-клеток происходит экспрессия gp 120 => CD 4 лимфоциты связываются с gp 120 => происходит слияние мембран и образование синцитиев);
иммунный ответ (цитотоксические лимфоциты уничтожают Т-хелперы с gp 120 на мембране);
сопутствующая инфекция (например, ) стимулирует репликацию ВИЧ и гибель клеток;
инфицирование клеток-предшественников приводит к отсутствию регенерации и уменьшению пула CD 4 Т-лимфоцитов.

Другие факторы, вносящие свой вклад в развитие иммунодепрессии при СПИДе:
снижение числа Т-хелперов приводит к потере активности других клеток иммунной системы;
циркулирующие иммунные комплексы Аг+Ат ингибируют развитие иммунных реакций, так как связываются с CD 4 - рецептором Т-хелперов и блокируют их активацию.

Супрессия гуморальных иммунных реакций и стимуляция аутоиммунных реакций:
антитела к gp 120 могут связываться и с главным комплексом гистосовместимости, так как эти антигены обладают определенным сходством.

Механизмы, позволяющие ВИЧ избегать иммунологического надзора
ВИЧ может избегать действия иммунных механизмов за счет интеграции в геном клетки-хозяина и минимальной экспрессии вирусных генов.
Выделено большое количество подтипов ВИЧ. Вирусы мутируют очень часто, так как обратная транскриптаза ВИЧ работает с ошибками и лишена корригирующей активности.

За сравнительно короткое для истории медицины время, прошедшее с июня 1981 г., когда социалисты Центра по контролю за болезнями (Атланта, США) обратили особое внимание на сведения о 5 больных с пневмоцистной пневмонией и кандидозом , был выполнен беспрецедентно большой объем научных исследовании по проблеме ВИЧ-иифекции, предложены эффективные методы лабораторной диагностики. Однако до настоящего времени диагностика ВИЧ-инфекции зачастую представляет определенную трудность.

Учитывая, что СПИД считают болезнью со 100%-ной летальностью, а также настороженную общественную ориентацию к ВИЧ-инфицированным, установление такого серьезного диагноза налагает особую ответственность на врачей за психоэмоциональное состояние, социальную адаптацию, а порой и за жизнь больного (инфицированного).

Основной задачей лабораторной диагностики ВИЧ-инфекции является как можно раннее выявление первичной инфекции в целях:

• защиты реципиентов крови, органов и тканей;
• назначения и проведения противовирусной терапии;
• проведения противоэпидемических мероприятий.

Незнание этиологии, патогенеза, клинического течения заболевания затрудняет интерпретацию результатов клинико-лабораторных исследований. Проблема лабораторной диагностики ВИЧ-нмфекции усугубляется несовершенством диагностических тест-систем, обусловленным с одной стороны технологическими трудностями, с другой - высокой генетической изменчивостью вируса и схожестью антигенного состава ВИЧ и некоторых структур организма человека.

ЭТИОЛОГИЯ

Источником ВИЧ-инфекцпи является человек. Вирусные частицы обнаружены во многих биологических жидкостях инфицированных - в крови, сперме, цереброспинальной жидкости, грудном молоке, влагалищном и цервикальном секретах. Это обусловливает несколько путей передачи ВИЧ-инфекции. ВИЧ может передаваться при половых контактах, переливании крови и ее препаратов, использовании контаминированного медицинского инструментария, от матери к ребенку и от ребенка матери во время кормления грудью, а также от матери ребенку во время беременности и родов .

ВИЧ относится к семейству ретровирусов и подсемейству лентивирусов(рис. 9.1). Члены семейства ретровирусов характеризуются содержанием геномной РНК и фермента обратная транскриптаза (ревертаза). Для того, чтобы геном ретровнруса соединился с геномом клетки, вначале с помощью обратной транскриптазы происходит синтез ДНК по матрице вирусной РНК. Затем ДНК провируса встраивается в геном клетки-хозяина.

История открытия ВИЧ

ВИЧ был открыт почти одновременно в 1983 г. независимо друг от друга двумя исследователями - Р. Галло (Национальный институт рака, США) и Л.Монтанье (Институт Пастера, Франция).

Р.Галло в 1980 г. открыл первый ретровирус человека. Вирус поражал Т-клетки крови, вызывая лейкоз, и получил соответствующее название - человеческий Т-клеточный вирус лейкемии, Human Т-сеll Leukemia Virus (HTLV). Следующим в лаборатории Р. Галло был выделен ретровирус НТLV-II, который вызывает хронический волосатоклеточный Т-лейкоз.

Новое инфекционное заболевание СПИД, не известное до 1981 г., сопровождалось истощением пула Т-лимфоцмтов, что и натолкнуло Р. Галло на мысль о связи данной болезни с неизвестным Т-лимфотропным вирусом. Исследования, в результате которых был выделен НТLV-III, подтвердили гипотетические предположения ученого.

В лаборатории Л.Монтанье новый вирус был выделен от больного с синдромом лимфаденопатии и назван вирусом, ассоциированным с лимфаденопатией,- Lymphadenopathyassociated Virus (LAV)). После того как было установлено, что НТLV-III и LAV являются одним и тем же вирусом, был утвержден единый термин - вирус иммунодефицита человека, ВИЧ (Human Immunodeficiency Virus, HIV). Однако в названиях коммерческих тест-систем для определения антител к ВИЧ иногда встречаются прежние обозначения вируса.

ВИЧ включает две основные структуры - оболочку и нуклеоид/нуклеокапсид (сердцевинную часть) (рис. 9.2). Оболочка вируса представляет собой фрагмент мембраны (наружной или эндоплазматического ретикулума) клетки-хозяина, в которой был собран вирион. Липидный слой несет в себе гликопротеин gp160* (* Латинские буквы gp обозначают глпкопротеин, а число соответствует молекулярной массе белка в килодaльтонах, кДа), состоящий из экимембранной (наружной) части, обозначаемой gр120, и трансмембранной части - gр41. Трансмембранный протеин gр41, расположенный непосредственно в оболочке вируса, соединяется дисульфидными связями с несколькими (от 3 до 6) молекулами gр120. Некоторое количество гликопротеина gр120 произвольно отделяется от вириона и попадает в кровь и ткани организма в виде растворимой субстанции.

Внутри под оболочкой находится матриксный каркас, состоящий из белка p17/18** (** Латинская буква p обозначает протеин. Через знак "/" перечислены значения молекулярной массы белка по данным различных литературных источников. Далее в тексте будут приведены наиболее часто употребляемые в практике значения).

Нуклеоид ВИЧ имеет характерную для ретровирусов форму палочковидной или конической капсулы. Стенка нуклеоида состоят из белка р24/25. Сердцевина вириона содержит две одно-цепочные молекулы РНК, с которыми связаны белки р7 и р9, а также комплекс ферментов: обратную транскриптазу (ревертазу), интегразу (эндонуклеазу), РНКазуН и протеазу.

Сотрудникам Л.Монтанье в 1986 г. удалось выделить вариант вируса иммунодефицита человека от двух африканцев с заболеванием, подобным СПИД. Вирус не распознавался антителами к ВИЧ, поэтому был обозначен как ВИЧ-2. Уже через два года заболевание, вызываемое ВИЧ-2, было выявлено на других континентах. Оно характеризуется большей длительностью бессимптомного периода по сравнению с инфекцией ВИЧ-1.

Строение ВИЧ-2 идентично строению ВИЧ-1. Однако большая часть структурных белков различается по молекулярной массе и антигенной характеристике. Так, например, поверхностный эпимембранный и трансмембранный гликопротеины имеют иную молекулярную массу, чем gp120 и gр41, и обозначаются gp105/125* (* В работах некоторых авторов эпимембранный гликопротеин gр105 обозначается как gp125) и gр36 соответственно. К рецепторным белкам клеток-мишеней gp105 имеет такое же выраженное сродство, как и gp120. Нуклеокапспд ВИЧ-2 состоит из белка р26, а матриксный каркас - из протеина р16.

Геном ВИЧ

Геном ВИЧ-1 представлен тремя крупными структурными и семью небольшими регуляторными генами (рис. 9.3). Гены с обеих сторон полинуклеотидной цепи ограничены так называемыми длинными концевыми повторами - long terminal repeat (LTR). Длинные концевые повторы представляют собой участки ДНК, которые содержат ряд важных регуляторных фрагментов. К ним относятся места связывания факторов, влияющих на процесс транскрипции: участок (сайт), с которого начинается транскрипция - информационной РНК с ДНК провируса, и нуклеотидные последовательности, необходимые для запуска (промотер), усиления (энхансеp) и торможения (элемент негативной регуляции) транскрипции. Таким образом, LTR выполняет ключевые регуляторные функции, обеспечивая и контролируя начало и темп репликации вируса.

Структурные гены кодируют белки, которые непосредственно входят в структуру вириона или являются ферментами. К ним относятся гены, обозначаемые env, gag и pol.

• Ген env (от англ. envеlоре - оболочка) [показать] .

  кодирует трансляцию белка молекулярной массой 160 кДа, который является предшественником гликопротеинов оболочки вируса - gр41 и gp120.

• Ген gag (от англ. group specific antigens - группо-специфичные антигены) [показать] .

  кодирует синтез белка р55, являющегося предшественником четырех внутренних белков вируса - р24 (нуклеокапсид), р17 (матрнксный каркас), р7 и р6. Протеин р7 связан с геномной РНК вируса, необходим при сборке вириона для заключения РНК в нуклеокапсид.

  Белок р6 обеспечивает высвобождение дочерних вирнонов из клетки-хозяина.

• Ген pol (от англ. polymerase - полимераза) [показать] .

  кодирует синтез протеазы (р52/53), которая расщепляет белок-предшественник р55 (gag), и еще трех других ферментов - обратной транскриптазы (ревертазы) (р64/66/68). РНКазы Н (р15), которая отделяет молекулу РНК из комплекса комплементарных цепей РНК+ДНК, образующегося в процессе обратной транскрипции, и интегразы (р31/32), которая обеспечивает интеграцию ДНК провируса в геном клетки-хозяина.

  Все 4 фермента, как указывалось выше, сосредоточены в нуклеокапсиде вириона.

Ниже приведены краткие сведения о регуляторных генах ВИЧ-1, продукты которых регулируют или обеспечивают процессы, связанные с репликативным циклом вируса в клетке.

• Ген tat (от англ. transactivator of transcription - трансактиватор транскрипции) [показать] .

  Состоит из двух пространственно разделенных участков, ответственен за активацию транскрипции генов провируса. Tat получил название трансактиватора, поскольку воздействует на гены, расположенные не в непосредственной близости от него. Ген tat кодирует синтез так называемого трансактивирующего фактора - белка с молекулярной массой около 14 кДа, обнаруживаемого в ядре и в цитоплазме пораженных ВИЧ клеток.

  Данный белок необходим для полноценного биосинтеза вирусной РНК, способен повышать синтез вирусных белков более чем в 1000 раз на этапах как транскрипции, так и трансляции. Tat действует как на гены провируса, так и на гены человека, являясь фактором роста для клеток саркомы Капоши.

  Увеличение синтеза вирусных белков, возникающее в результате действия продуктов гена tat стимулирует продукцию самого трансактивируюшего фактора, что, в свою очередь, по механизму положительной обратной связи приводит к еще более интенсивной продукции вирусных белков и сборке новых вирионов.

• Ген rev (от англ. regulator of virus - регулятор вируса) [показать] .

  кодирует синтез белка с молекулярной массой около 19 кДа, который локализуется в ядрах инфицированных клеток.

  Присутствие белка ускоряет процесс транспорта вирусной информационной РНК из ядра в цитоплазму.

• Ген nef (от англ. negative regulatory factor - негативный регуляторный фактор) [показать] .

  кодирует синтез белка с молекулярной массой 24-25/27 кДа, который имеет сродство к участку длинного концевого повтора - негативному регуляторному элементу (negative regulatory element, NRE). Взаимодействие белка nef и NRE приводит к подавлению транскрипции мРНК, и, как следствие, к снижению синтеза вирусных белков.

• Функция белка с молекулярной массой 23 кДа - продукта гена vif (от англ. viral infectivity factor - фактор инфекционной способности вируса)- окончательно не установлена. Полагают, что названный белок повышает инфекционную способность новообразованных вирионов.
• Регуляторный ген vpr (от англ. virus protein K - вирусный белок К) [показать] .

  кодирует синтез белка с молекулярной массой 15 кДa. Данный протеин обеспечивает активирующую функцию длинного концевого повтора (LTR), входит в состав дочерних вирионов и осуществляет активацию транскрипции с геномной РНК после внедрения вируса в клетку.

• Значение регуляторного гена vpl (от англ. virus protein T - вирусный белок Т) не установлено.
• Регуляторный ген vpu (от англ. virus protein U - вирусный белок U) [показать] .

  кодирует синтез белка молекулярной массой 16 кДа. Данный протеин играет роль в сборке вирионов и отделении их от клетки-хозяина.

Существование генных механизмов как активации (гены tat, rev), так и торможения (ген nef) репликативного процесса ВИЧ обеспечивает состояние функционального равновесия, при котором провирус может находиться в неактивной форме.

Геном ВИЧ-2 сходен по строению с геномом ВИЧ-1 (рис. 9.4). Различие геномов состоит в том, что у ВИЧ-2 нет регуляторного гена vpu, но имеется отсутствующий у ВИЧ-1 регуляторный ген vpx, расположенный в геноме провируса аналогично гену vpu. Гомология нуклеотидных последовательностей генов ВИЧ первого и второго типа равна приблизительно 50%.

Изменчивость ВИЧ

Изменчивость ВИЧ связана с неточностью работы обратной транскриптазы во время синтеза ДНК провируса. По различиям в нуклеотидных последовательностях гена env и соответственно в аминокислотных последовательностях gp120 варианты ВИЧ делятся на три группы: М (major), О (outline) и N (non М and О).

Наибольшей вариабельностью отличается участок молекулы gp120, образующий петлеобразный домен (т.н. V3-петля из 35 аминокислот). 80-95% противовирусных антител специфичны именно к этому участку.

Основная группа М (от англ. major - основной) на сегодня доминирует в мире . Она и свою очередь подразделяется на субтипы, обозначаемые буквами латинского алфавита от А до H. Варианты ВИЧ этой группы встречаются во всех странах. География распространения субтнпов следующая. В Африке - колыбели ВИЧ - выявлены все субтипы. В Европе и Северной Америке превалирует субтип В, в Юго-Восточной Азии - субтип Е, в Индии - субтип С. В целом в мире наблюдается следующая частота выделения субтипов ВИЧ у инфицированных лиц (рис. 9.5).

Во всех регионах мира обнаруживаются так называемые рекомбинантные субтипы, содержащие часть генов одного субтипа и часть другого. Так в России основным субтипом ВИЧ является А, но встречаются рекомбинанты А+В.

Значительные генетические отличия от представителей основной группы имеет группа штаммов О (от англ. outline) . Случаи инфицировании штаммами ВИЧ-0 имеют место на территории Западной Африки, их число пока невелико. Вместе с тем ряд ведущих фирм-производителей иммуноферментных тест-систем для определения антител к ВИЧ включают в состав наборов и антигены ВИЧ-О, так как вполне вероятно быстрое распространение данного субтипа вируса за пределы Африки.

ВИЧ-2 также имеет несколько субтипов.

Определение субтипов ВИЧ осуществляется методами молекулярной биологии - полимеразной цепной реакции (ПЦР) и методом bДНК, основанным на использовании разветвленных ДНК-зондов (branch DNA - разветвленная ДНК). Методом bДНК возможно количественное определение РНК ВИЧ и ДНК провируса ВИЧ, причем всех 5 основных субтипов.

Коммерческие наборы, предназначенные для определения РНК ВИЧ методом ПЦР, рассчитаны для выявления всех типов ВИЧ кроме D.

Генетическая изменчивость проявляется в вариабельности не только антигенных, но и биологических свойств изолятов вируса.

Страница 1

всего страниц: 8

ЛИТЕРАТУРА [показать] .

1. Федеральный закон РФ "О предупреждении распространения в Российской Федерации заболевания, вызываемого вирусом иммунодефицита человека" от 30 марта 1995 года.
2. Змушко Е. И., Белозеров Е. С. ВИЧ-инфекция / Руководство для врачей. - СПб: Питер, 2000. - 320 с.
3. Исаков В. А., Аспель Ю. В., Богоявленский Г. В. и др. Опыт применения циклоферона в терапии ВИЧ-инфекцни и СПИДа / Руководство для врачей.- СПб, 1997.- 60 с.
4. Кожемякин Л. А., Бондаренко И. Г., Тяптин А. А. Синдром приобретенного иммунодефицита / Пособие для врачей.- Л.: Знание, 1990.- 112 с.
5. Лобзин Ю. В., Казанцев А. П. Руководство по инфекционным болезням. - СПб., 1996. - 712 с.
6. Лысенко А. Я., Турьянов М. X., Лaвдовская М. В., Подольский В.М. ВИЧ-инфекция и СПИД-ассоциированные заболевания / Монография.- М.: ТОО "Рарогъ", 1996,- 624 с.
7. Новохатский Л. С., Хлябич Г. Н. Теория и практика лабораторной диагностики синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). - М.: ВИНИТИ, 1992,- 221 с.
8. Покровский В. И., Покровский В. В. СПИД: синдром приобретенного иммунодефицита.- М.: Медицина, 1988.- 43 с.
9. Покровский В. И. ВИЧ-инфекция или СПИД // Терапевт, арх. - 1989. - Т. 61, № 11. - С. 3-6.
10. Покровский В. В. ВИЧ-инфекция: клиника, диагностика / Под общ. ред. В. В. Покровского.- М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 2000.- 496 с.
11. Рахманова А. Г. ВИЧ-инфекция (клиника и лечение).- СПб: "ССЗ", 2000.- 367 с.
12. Рекомендации по применению антиретровирусных препаратов у взрослых и подростков, инфицированных вирусом иммунодефицита человека // Consilium Medicum приложение. Январь 2000,- 22 с.
13. Смольская Т. Т., Ленинская П. П., Шилова Э.А. Серологическая диагностика ВИЧ-инфекции / Методическое пособие для врачей.- СПб, 1992.- 80 с.
14. Смольскал Т. Т. Второе десятилетие жизни в условиях СППДа: уроки и проблемы / Актовая речь.- СПб., 1997.- 56 с.
15. Хаитов Р.М., Игнатьева Г. А. СПИД.- М., 1992.- 352 с.
16. Connor S. Research shows how HIV exhausts the body // Brit. Mod. J.- 1995.- Vol.310.- P. 6973-7145.
17. Burcham J., Marmor M., Dubin N. et al. CD4 is the best predictor of development of AIDS in a cohort of HIV-infecteci homosexual men // J. AIDS.- 1991.- jN"9. - P.365.
18. Furlini G., Vignoli M., Re M. C., Gibellini D., Ramazzotti E., Zauli G.. La Placa M. Human immunodeficiency virus type I interaction with the membrane of CD4+ cells induces the synthesis and nuclear translocation of 70K heat shock protein // J.Gen. Virol.- 1994.- Vol.75, pt 1.- P. 193-199.
19. Gallo R. C. Mechanism of disease induction by HIV // J.AIDS.- 1990.- N3.- P. 380-389.
20. Gottlieb M. S., Schroff R., Schanker H. et al. Pneumocystis carinii pneumonia and mucosal candidiasis in previously homosexual mon // Now England J. Med. - 1981. - Vol. 305. - P. 1425-1430.
21. Harper M. E., Marselle L. M., Gallo R.C., Wong-Staal F. Detection of lymfocytes expressing human T-lymphotropic virus type III in limph nodes and peripheral blood from infected individuals by in situ hybridization // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. - 1986. - Vol. 83. - N 2. - P. 772-776.
22. Hess G. Clinical and diagnostic aspects of HIV-infection.- Mannheim: Boehringer Mannheim GmbH, 1992.- 37 p.
23. Hu D.J., Dondero T.J., Ryefild M. A. et al. The emerging genetic diversity of HIV // JAMA.- 1996. - N 1.- P. 210-216.
24. Lambin P., Desjobert H., Debbia M. et al. Serum neopterin and beta-2-microglobulin in anti-HIV positive blood donors // Lancet.- 1986.- Vol.8517. - P. 1216.
25. Maldonado I. A., Retru A. Diagnosis of pediatric HIV disease // The AIDS knowledge base, Fd. Cohen P.T.; Sande M. A. Voiberding. 1994.- P. 8.2.1-8.2.10.
26. Mc Dougal J.S., Kennedy M.S., Sligh J.M. et al. Binding of the HTLV-III/LAV to T4+ T cells by a complex of the 110K molecule and the T4 molecule // Science.- 1985.- Vol.23.- P. 382-385.
27. Montagnier L., Gougeon M. L., Olivier R. et al. Factors and mechanisms of AIDS pathogenesis // Science challenging AIDS. Basel: Karger, 1992.- P. 51-70.
28. Paterlini P., Lallemant-Le C., Lallemant M. et al. Polimerase chain reaction for studies of mother to child transmission of HIV-I in Africa // J.Med. Virol. - 1990.- Vol.30, N 10.- P. 53-57.
29. Polis M. A., Masur H. Predicting the progression to AIDS // Amor. J. Med. - 1990.- Vol.89, N 6.- P. 701-705.
30. Roddy M.M., Grieco M. H. Elevated soluble IL-2 receptor levels in serum of HIV infected populations // AIDS Res. Hum. Retrovir. - 1988.- Vol.4, N 2. - P. 115-120.
31. Van dor Groen. G., Van Kerckhoven I. et al. Упрощенный и менее дорогой, в сравнении с традиционным, способ подтверждения инфекции ВИЧ // Бюлл. ВОЗ.- 1991.- Т. 69, №6.- С. 81-86.

Источник : Медицинская лабораторная диагностика, программы и алгоритмы. Под ред. проф. Карпищенко А.И., СПб, Интермедика, 2001