Морфология и структура вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

Вирус иммунодефицита человека - лимфотропный вирус, который вызывает ВИЧ-инфекцию, заканчивающуюся развитием СПИДа, который характеризуется преимущественным поражением иммунной системы, длительным течением, полиморфностью клинических проявлений, высокой летальностью, многообразием естественных путей передачи (г.о. половым и парентеральным), склонностью к быстрому эпидемическому распространению.

ВИЧ открыт в 1983 году Л. Монтанье и Р. Галло.

Семейство: Retroviridae, Род: Lentivirus.

Морфология и структура ВИЧ.

ВИЧ- РНК-содержащий вирус. Вирионы ВИЧ имеют сферическую форму, диаметром 100 нм. Внешняя оболочка вирионов образована двойным слоем липидов, пронизанного гликопротеинами- "шипами". Липидная оболочка происходит из плазматической мембраны клетки хозяина, в которой репродуцируется вирус. Гликопротеиновая молекула состоит из 2 субъединиц- gp 120- находится на поверхности вириона, gp 41- пронизывает липидный слой. Образование обоих белков происходит с нековалентной связью между ними происходит при разрезании белка внешней оболочки ВИЧ- gp-161. Под внешней оболочкой вириона расположена сердцевина. Она имеет конусовидную или цилиндрическую форму и состоит из капсидных белков p24 и р25, ряда матриксных белков (р6 и р11), белков протеазы (р11 и р11). Для осуществления репродукции ВИЧ имеет обратную транскриптазу или ревиртазу. Геном ВИЧ состоит из: 1) 3 основных структурных генов: gag- кодирует матриксные, капсидные, нуклеокапсидные белки и белки протеазы; pol- кодирует обратную транскриптазу; env- кодирует gp120 и gp41. 2) 7 регуляторных и функциональных генов: tat и rev - увеличивают скорость транскрипции белков, nef- контролирует прекращение репродукции ВИЧ, vif- кодирует белок, отвечающий за отпочковывание вируса от одной клетки и заражение другой. Также к ним относятся vpr, vpu, vpx- обеспечивают осуществление процессов репродукции и инфицирования.

Антигенными свойствами обладают белки сердцевины и оболочечные гликопротеины (р161), которые характеризуются высоким уровнем антигенной изменчивости.

Выделяют 2 типа вируса- ВИЧ-1 и ВИЧ-2, которые различаются по структурным и антигенным характеристикам, что и обусловливает различия в течение заболевания.

Жизненный цикл ВИЧ состоит из 4-х стадий (адсорбция, высвобождение РНК, синтез РНК, сборка), который реализуется за 1-2 дня. Вирус поражает в основном лимфоциты, иногда макрофаги, лейкоциты, дендритные клетки, клетки нервной системы, т.к. они содержат рецептор CD 4, с которым специфически взаимодействует р120 вируса.

Кафедра биофизики.

«СПИД»

Выполнили: ст. гр. МИД-195

Предеин А.Е.

Пугачёв О.А.

Проверил: Кузнецов А.А.

Владимир 1997 год

СПИД - одна из важнейших и трагических проблем, возникших перед всем человечеством в конце XX века. Синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД) представляет собой заболевание вирусной этиологии, протекающей с поражением иммунной и нервной систем и проявляющееся развитием тяжелых инфекционных поражений и злокачественных новообразований. СПИД - это сложная научная проблема. Борьба со СПИДом в значительной мере осложняется из-за отсутствия эффективных лечебных препаратов, а также из-за невозможности проводить вакцинацию. Именно поэтому решающее значение в борьбе с эпидемией СПИДом имеет санитарное просвещение, полная и объективная информация широких слоёв населения об актуальности проблемы СПИДа и эффективных способах предупреждения заражения. Санитарно-просветительной работе уделяет главное внимание и Всемирная организация здравоохранения.

Первые случаи инфицированности наблюдались в Африке ещё в 1959 году, в США - с 1977 года. С 1987 года процесс распространения нового инфекционного заболевания принял характер эпидемии. Болезнь сегодня зарегистрирована в 152 странах мира. В настоящее время Всемирной организацией здравоохранения зарегистрировано около 2 млн. случаев СПИДа. Данные о числе ВИЧ- инфицированных в зависимости от источника варьируют от 13 до 20 млн. , но, по меньшей мере, 8 млн. из них только в Африке. Согласно авторитетным прогнозам, в 2000 году в мире будет от 40 до 110 млн. ВИЧ - инфицированных. Болезнь СПИД является трудно контролируемой, что объясняется:

1) отсутствием эффективных средств лечения;

2) отсутствием средств первичной профилактики (вакцинации) ;

3) трудности контактов с группами населения, наиболее поражаемыми СПИД. Эксперты считают, что для создания вакцины потребуется от 8 до 20 лет. Заболевание характеризуется высоким уровнем летальности - 40 - 90 % . За все время, прошедшее с момента описания первых случаев СПИД, не было ни одного факта излечения или выздоровления от этого заболевания. Все носители возбудителя СПИД являются потенциально больными. Вирусологические исследования, выполненные научными группами Люка Монтанье в Институте Пастера

(Франция) и Роберта Галло в Национальном институте рака (США) позволили в 1983 году обнаружить действительную причину возникновения СПИД - Т-лимфотропный ретровирус, получивший позже наименование HIV - hyman immunodeficiency virus (ВИЧ - вирус иммунодефицита человека) .

У врачей уже имеется около двухсот тысяч историй болезни, поэтому клинические осбенности СПИДа к настоящему времени изучены достаточно хорошо. Труднее всего распознать болезнь в самом начале. Когда же болезненный процесс заходит далеко, у больного наблюдается три основных вида нарушений (к сожалению, они могут присутствовать одновременно в различных сочетаниях, вызывая особенно тяжёлое течение болезни) . Прежде всего более чем у половины больных наблюдаются различные вторичные инфекции, обусловленные бактериями, грибами, вирусами или даже простейшими организмами. Это - кандидоз слизистых оболочек полости рта (“молочница”) или пищевода, пневмоцистная или герпетическая пневмония, криптоспоридиозное или цитомегаловирусное поражение тонкого или толстого кишечника, туберкулёз различных органов и систем. Более чем у половины больных наблюдаются также неврологические и псиxические нарушения, обусловленные поражением центральной и периферической нервной систем (причиной этиx поражений является как сам ВИЧ, так и его “ союзники “ - криптококки, токсоплазмы, вирусы простого герпеса и опоясывающего лишая и т.д.) . Наконец, у каждого третьего больного СПИДом развиваются различные опухоли - саркомы, глиомы, лимфомы, меланомы и другие “ ...омы “ .

С эпидемиологической точки зрения СПИД представляет собой инфекционное заболевание антропонозного характера с контактным и вертикальным механизмами передачи. Источником инфекции является инфицированный человек, находящийся на любой стадии заболевания, т. е. независимо от клинических признаков болезни. Наиболее интенсивная передача вируса происходит при половых контактах с больными и вирусоносителями. Особенно высок риск заражения при гомосексуальных контактах, что может быть объяснено тремя причинами:

1) В процессе гомосексуального контакта возбудитель с семенной жидкостью проникает непосредственно в кроваток полового партнёра через микротравмы в слизистой кишки и анального канала. С учётом обильного венозного кровоснабжения прямой кишки опасность инфицирования пассивного партнёра представляется высокой. Достаточно велик риск заражения активного партнёра через эрозии и трещины на коже полового члена.

2) Эпителий прямой кишки вследствие наличия на поверхности его клеток рецепторного белка CD 4, с которым непосредственно взаимодействует gр 120 вируса, способен служить резервуаром вируса СПИД и тем самым обеспечивать гематогенную диссеминацию возбудителя в организме пассивного партнёра даже при отсутствии микротравм ректальной слизисто, а также инфицирование активного партнёра по механизму, указанному выше.

3)Клетки Лангергаса - макрофаги слизистой оболочки прямой кишки, несущие на поверхности белок - рецептор CD 4 и вследствие этого обладающие способностью взаимодействовать с ВИЧ, после инфицирования и миграции из регтальной слизистой заселяют строму лимфатических узлов различной локализации, превращаясь в другие клеточные элементы микрофагального ряда. Контактируя с Т4-лимфоцитами в лимфоузлах, трансформированные микрофаги инфицируют их и способствуют диссеминированию возбудителя СПИД в организме (рис. 1).

Другой принципиальный фактор передачи ВИЧ - инфицированная кровь и её компоненты.Заражение происходит при переливаниях крови, плазмы, препаратов VIII или IX факторов свёртывающейся системы. ВИЧ может быть передан с инфицированными инъекционными иглами, шприцами и другим инструментарием.

Вертикальный механизм передачи возбудителя (от матери - плоду) осуществляется трансплацетарно или в процессе родов.

В соответствии с описанными путями и факторами передачи возбудителя эпидемиологический анализ позволяет выявить несколько групп повышенного риска заболевания СПИД:

1. Гомосексуалисты и бисексуалы. В США, где количество больных СПИД сегодня наибольшее по сравнению с другими странами мира, 73,6 % больных приходится на долю данной группы.

2. Наркоманы, использующие внутривенное введение наркотиков. Среди больных СПИД зарегистрированных в США, удельный вес данной категории пациентов составляет 17 % .

3.Проститутки. Инфицированность в данной группе достигает 40 % , а в странах Африки - до 90 % .

4.Больные гемофелией и лица, эпизодически подвергающиеся переливаниям крови или её компонентов. Исследования французских специалистов (Sultan Y., 1987) показывают,что инфицированность ВИЧ у больных гемофилией во Франции достигает 48 % , тогда как в США вирусом СПИД инфицированно более 2/3 пациентов (Levine P. H. ,1987) .

5.Больные сифилисом и вирусным гепатитом В при затяжном и хроническом течении. Эпидемиологическая и отчасти патогенетическая связь между сифилисом и СПИД настолько существенна, что ряд исследователей даже рассматривают СПИД как оппортунистическую инфекцию у больных сифилисом.

В отношении эпидемиологической взаимосвязи вирусного гепатита и СПИД установлено следующее:

а) около 90 % больных вирусным гепатитом В, зарегистрированных Центром по борьбе с заболеваниями (США) , относятся к вышеперечисленным группам риска заболевания СПИД;

б) экспоненциальный характер распростространения при вирусном гепатите В и СПИД весьма схожи;

в) около 80 % больных СПИД имеют серологические маркеры инфекции вирусом гепатита В.

В последнии годы установленно, что между вирусным гепатитом В и СПИД существует связь,обусловленная не только общими путями и факторами передачи возбудителя, но и гораздо более фундаментальными механизмами. Выяснено(Noonan C., 1985 ; Jerom B., 1986),что в геноме обоих возбудителей существуют области, характеризующиеся значительным сходством нуклеотидного состава.

6. Дети матерей, инфицированных ВИЧ. Дети серопозитивных матерей заражаются трансплацентарно или в процессе родов в 75 - 90 % случаев.

Рассматривая пути и факторы передачи вируса СПИД, необходимо подчеркнуть, что передача ВИЧ контактно - бытовым путём: через рукопожатия, объятия, поцелуи, посредством предметов обихода, посуды и т.п. - является невозможной. Нет никаких достоверных данных о передаче ВИЧ трансмиссивным путём - через кровососущих членистоногих (комаров, москитов,клещей и пр) .

ВИЧ относится к семейству ретровирусов, т. е. вирусам, геном (ВИЧ с РНК) которых может встраиваться генам человека, например в геном клеток крови - лимфоцитов - или клеток мозга.

Cвоим названием ретровирус обязаны необычному ферменту - обратной транскриптазе, которая закодирована в их геноме и позволяет синтезировать ДНК на РНК матрице. Таким образом, ВИЧ способен продуцировать в клетках - хозяевах, таких как “ хелперные “ Т4 - лимфоциты человека, ДНК - копии своего генома. Вирусная ДНК включается в геном лимфоцитов, где её экспрессия создаёт условия для развития хронической инфекции. ДНК встраивается в генетический аппарат клетки и изменяет её жизнедеятельность, в результате чего в этой клетке начинает образовываться вирусные белки. Эти “ кирпичики “ затем складываются в цельные вирусные частицы, которые выходят наружу и проникают в другие, ещё не зарожённые клетки. Родительская клетка вскоре погибает. Факт интеграции ВИЧ в геном клетки - хозяина, окажется очень трудно преодолимым препятствием для разработки таких антивирусных агентов, которые не только подавляли бы инфекцию, но и уничтожали её .

Вирусы иммунодефицита очень маленькие - на линии длинной 1 см может поместиться от 70 до 100 тысяч вирусных частиц. ВИЧ обладает типичной для всех ретровирусов поверхностной мембраной и содержит характерный нуклеоид (сердцевинную часть) палочковидной или конической формы (рис. 2) . В сердцевине вириона идентифицированы три вида белков: р 24 , р 18 и р 15 с молекулярной массой 24, 18 и 15 килодальтон, обладающие выраженными антигенными свойствами. Методами имунноэлектронной микроскопии установлено, что белок р 18 прилежит с внутренней стороны к оболочке вируса, р 24 образует слой, непосредственно покрывающий сердцевинные структуры, а р 15 связывается с молекулами РНК. Сердцевина вириона содержит две молекулы РНК и обратную транскриптизу (рис. 3) . Оболочка вируса заключает в себе гликопротеид gp 160 , состоящий из эпимембранной части обозначаемой gp 120 и трансмембранной части gp 41. Аминокислотный состав gp 120 достаточно изменчив. Это объясняет тот факт, что за последние годы антигенные свойства ВИЧ изменились на 30% (рис.4).

Геном вируса СПИД содержит около 9200 нуклеотидов формирующих 9 генов, которые с обеих сторон полунуклеотидной цепи ограниченны длинными кольцевыми повторами. Генетическая структура ВИЧ характеризуется наличием трех структурных генов и шести регуляторных генов. Проникнув в организм человека в момент заражения, этот вирус в начале никак себя не проявляет, но только “ приспосабливается “ и распространяется по различным органам и тканям. В течение нескольких недель продолжается так называемый инкубационный (скрытый) период ВИЧ -инфекции. В это время человек уже зражён, но выявить инфекцию практически ещё не возможно. Затем у инфицированного человека не редко (но не всегда) развивается острая стадия ВИЧ -инфекции, которая протекает как “ грипоподобное заболевание “ .

Жизненный цикл ВИЧ включает ряд последовательных стадий (рис.5) . На первом этапе происходит специфическое взаимодействие оболочечьных белков вируса gр 120 с рецепторными белками клетки - мишени. Затем вирусные частицы захватываются клеткой путем эндоцитоза и в цитоплазме освобождаются от оболочки (стадия “ раздевания“). Вероятно, принципиальную роль в проникновении вируса в клетку играет активация белков ВИЧ протеинкиназами клетки. После этого этапа с помощью обратной транскриптизы осуществляется синтез ДНК на матрице вирусной РНК. Молекулы новообразованной вирусспецефической ДНК принимают кольцевидную форму (циркуляризация) и мигрируют из цитоплазмы в ядро, где встраиваются (интеграция) в геном поражённой клетки. Часть вирусоспецефической ДНК при этом в течение длительного времени остаётся в цитоплазме, не будучи интегрированной с ДНК клетки-хозяина. Экспрессия вирусных генов приводит в конечном счёте к продукции вирусспецефических РНК и белков, что определяет последующую сборку новых вирионов, “ отпочковывающихся “ от поверхности инфицированной клетки.

В настоящее время известно три возбудителя СПИДа: ВИЧ--1 , ВИЧ-2 , ВИЧ-3 . ВИЧ -1 (о нём рассказано выше) вызывает заболевание преимущественно в странах Северной Африки и Европы. В 1986 году сотрудники Института Пастера выделили у больных на территории Западной Африки другой вариант возбудителя СПИД - ВИЧ 2 . Он в значительно большей степени похож на вирус иммунодефицита обезьян. Сегодня частота распространения ВИЧ 2 среди больных СПИД и вирусоносителей составляет 0,2%. В 1988 году выявлен ВИЧ -3 от больных СПИДом, проживающих в Южной Африки.

Антигенный состав ВИЧ 2 отличается от такового ВИЧ 1. Поверхностный эпимемдранный гликопротеид имеет несколько меньшую молекулярную массу, чем gр 120 , и обозначается gр 105 . Тем не менее gр 105 проявляет такое же выраженное сродство крецепторным белкам клетки - мишени. Среди сердцевинных белков ВИЧ 2 идентифицированы обладающие антигенными свойствами протеины р 26 и р 16 .

Геном ВИЧ 2 несколько больше, чем ВИЧ 1 , и насчитывает 9671 нуклеотид. Структура генома 2-х оказанных возбудителей СПИД построена по общему принципу, за исключением того, что регуляторный ген vpx ВИЧ 2 по своим характеристикам отличается от гена vif , находящегося в почти аналогичномрегионе РНК ВИЧ 1. Считается, что ВИЧ 2 характеризуется менее выраженным инфекционным свойством, а процесс, вызванный данным вирусом, - большей длительностью бессиптомного носительства, чем инфекция ВИЧ 1 . Как ВИЧ 2,так и ВИЧ 1 отличаются относительно невысокой устойчивостью к физическим факторам среды и действию наиболее распространённых дезинфицирующих средств. Под влиянием 0,5 % раствора гипохлорита кальция, 50 - 70 % раствора этилового спирта вирус инактевируется в течение нескольких секунд. Однако к действию ультрафиолетового и рентгеновского излучения ВИЧ проявляет относительно резистентность.

Совершенно однозначным представляется факт теснейшей связи патогенного действия ВИЧ с высоким сродством оболочечных структур вируса к компонентам рецепторного аппарата иммунокомпетентных клеток. Именно сродство вирусного мембранного гликопротеида gp120 (gp105- в случае ВИЧ-2) к клеточному рецептору, обозначаемому CD4, обусловливает возможность ин7фицирования ВИЧ клеток-мишеней.С учётом того, какие именно типы клеток несут на цитоплазматической мембране CD4-рецептор, становятся очевидным, что клетками-мишенями для возбудителя СПИД являются: Т-лимфоциты-хелперы, макрофаги и моноциты. Из неиммунокомпетентных клеточных элементов носителями CD4 и,следовательно, резервуарами ВИЧ можно считать астроциты-глиальные клетки ЦНС, эпителиальные клетки слизистой оболочки прямой кишки и сосудистый эндотелий (Ward J. M. et al.,1987). При этом наиболее ранним этапом развития ВИЧ-инфекции является поражение именно Т-лимфоцитов-хелперов/индукторов (CD4+ - лимфоциты). Казавшееся до настоящего времени однозначным мнение о том, что после прикрепления (адгезии) оболочечного белка gp120 к CD4 на мембране Т-хелпера/индуктора происходит пассивный эндоцитоз вирусной частицы, сегодня может быть дополнена и корригировано. Показано (Weber J. N., Weiss R. A.,1988), что чрезвычайно существенная роль в проникновении ВИЧ в клетку-мишень принадлежит описанному ранее гликопротеиды gp41. Исследователи полагают, что после адгезий вируса образующийся надмолекулярный комплекс (gp120 (gp105)-CD4) смещается, освобождая на мембране Т-хелпера/индуктора зону для контакта с gp41. Последний, “ввинчиваясь” в плазматическую мембрану поражённой клетки, модифицирует её свойства таким образом, что последующее проникновение вириона в клетку значительно облегчается. Подтверждением сказанного являются результаты исследований влияния моноклональных антител к gp41 на процессы взаимодействия ВИЧ с клетками-мишенями in vitro, согласно которым названные антитела почти полностью предотвращали слияние вируса с клеткой. Полученные данные, вероятно, будут использованы при создании вакцины против вируса СПИД.

Убедительно показано (Кульберг А. Я., 1988), что в структуре молекулы gp120 имеются участки, весьма сходные по составу и, следовательно, антигенным свойством с определёнными зонами внеклеточных частей рецепторов к белковым и полипептидным гормонам. Степень гомологии аминокислотного состава gp120 и названных рецепторных белков достигает 40-45%. При анализе аминокислотных последовательностей в консервативных зонах антигенов HLA (лейкоцитарные антигены гистосовместимости) класса II и оболочечных белках 13 изолятов ВИЧ выявлена гомология N-терминального домена антигенов HLA-DR и HLA-DQ (аминокислоты 19-25) и С- концевого домена белка gp41 (аминокислоты 838-844) (Golding H. et al.,1988). Таким образом, индукторами аутоиммунных реакций у больных СПИД являются оба поверхностных гликопротеида ВИЧ- gp120 и gp41.

Существенным дополнением к характеристике механизмов аутоиммунных процессов на фоне ВИЧ-инфекции служат результаты исследований Stricker R. B. et al.(1987), согласно которым извращённая продукция антител в этих условиях направлена также против полиморфных антигенов HLA-DR, обнаруженных на поверхности клеток Лангерганса слизистых оболочек.

Подводя итоги анализа роли аутоагрессивных механизмов в формировании иммунодефицита у больных ВИЧ-инфекцией, уместно привести вывод профессора Люка Монтанье- одного из первооткрывателей вируса СПИД: в основе СПИД скорее лежит аутоиммуный процес с направленностью эффектов на Т-лимфоциты-хелперы, чем прямой цитопатический эффект ВИЧ (Montagnier L.,1987).

Тем не менее, прямое цитопатическое действие вируса становится всё более значимым по мере прогрессирующего истощения CD4+ - клеточной субпопуляции, которое в течение длительного времени остаётся феноменом аутоиммуного происхождения (рис.6).

Помимо ускорения гибели CD4+ - лимфоцитов ВИЧ нарушает процесс распознавания инфицированных Т- хелперов/индукторов клетками, осуществляющими контроль за численностью клеточной популяции, заражённой любыми вирусами. Речь идёт о фракции Т-супрессоров/цитотоксических лимфоцитов, несущих на своей плазматической мембране рецептор CD8. Эти CD8+ - лимфоциты распознают клетки, инфицированные вирусами, “узнавая” вирусиндуцированные антигены на их поверхности. Однако непременным условием такого распознавания должно быть наличие на поверхности заражённой клетки, наряду с вирусиндуцированными антигенами, так называемых белков главного комплекса гистосовместимости класса I (ГКГ I). Эти белки имеются на цитоплазматической мембране всех клеток, обладающих ядром. Идентифицировав названные мембранные антигены, CD8+ - лимфоциты разрушают клетки, поражённые вирусом (рис. 7).

В отличие от возбудителей других вирусных инфекций, ВИЧ, по-видимому, кодирует синтез белков ГКГ I с изменённой структурой, которую CD8+ - лимфоциты не способны распозновать. В результате лизис Т-цитотоксическими лимфоцитами инфицированных CD4+ - клеток не наступает, несмотря на присутствие вирусиндуцированных антигенов на их плазматической мембране.

В определённой мере уничтожение заражённых CD4+ - лимфоцитов всё же имеет место, но реализуется оно, вероятно, иным путём. При наличии на поверхности CD4+ - клеток адгезированных вирионов и при условии присутствия в кровотоке антител к ВИЧ такие клетки уничтожаются лимфоцитами - эффекторами антителозависимой клеточной цитотоксичности. Данная гипотеза получила своё подтверждение в клинических наблюдениях за больными гемофилией - носителями ВИЧ (Ekert H., 1987).

Тем не менее, подобный механизм элиминации заражённых клеток, несмотря на компенсаторный характер и саногенную направленность, вносит свой негативный вклад в развитие истощения субпопуляции CD4+ - лимфоцитов, которой принадлежит центральная роль в обеспечении функций клеточного иммунитета. Действительно, CD4+ - лимфоциты, с одной стороны, распознают антигены на поверхности антигенпрезентирующих клеток; с другой стороны, путём непосредственных межклеточных контактов и посредством секреции лимфокинов (интерлейкин-2, гамма-интерферон) они обеспечивают кооперацию иммунокомпетентных клеток в динамике иммунной реакции. С учётом сказанного становиться понятно, почему истощение количества CD4+ - клеток и формирование их функциональной неполноценности приводит к такому многостороннему дисбалансу и в конечном счёте к дефициту иммунного ответа.

Необходимо подчеркнуть, что на ранних этапах течения ВИЧ-инфекции, когда ещё не происходит выраженного снижения количества CD4+ - клеток, особое значение в развитии дисбаланса иммунной системы принадлежит нарушениям регуляторных функций Т-хелперов/индукторов. Сказанное подтверждают результаты исследований Harper М. Е. (1986), согласно которым доля инфицированных CD4+ - лимфоцитов не превышает 0,01% их числа. Другим объяснением такого кажущегося противоречия между крайне малым количеством заражённых лимфоцитов и выраженной картиной иммунодефицита могут служить данные о секреции инфицированными клетками “растворимого фактора супрессии” белковой природы, возможно являющегося компонентов оболочки ВИЧ. Растворимый фактор супрессии в значительной мере нарушает координационные взаимодействия CD4+ - клеток с другими лимфоцитарными субпопуляциями.

Самого пристального внимания заслуживают результаты работы Cheynier R. et al. (1988), в соответствии с которыми ВИЧ-1 способен активно реплицироваться также в CD8+ - лимфоцитах (Т-супрессоры/цитотоксические клетки) in vitro. Если репликация ВИЧ в CD8+ - клетках имеет место in vivo, то можно было бы полагать, что последующая инактивация вирусом Т-супрессорной субпопуляции является существенным дополнительным фактором, способствующим развитию аутоиммунной реакции у инфицированных ВИЧ. С другой стороны, данный феномен мог бы объяснить тот кажущийся удивительным факт, что у части больных СПИД наблюдается истощение периферического пула как Т-хелперов, так и Т-супрессоров.

Другой важный механизм нарушения функциональных контактов между CD4+ - клетками и лимфоцитами иных подклассов заключается в несостоятельности распознования СD4+ - лимфоцитами антигенов ВИЧ, предоставляемых специализированными клетками. Необходимо напомнить, что процесс идентификации СD4+ - лимфоцитами любых антигенов, появляющихся на поверхности антигенпрезентирующих клеток (например, макрофагов), возможен лишь при наличии на плазматической мембране последних ещё одного типа антигенов-белков главного комплекса гистосовместимости класса II (ГКГ II). Обладая рецепторами для белков ГКГ II, антигенраспозноющие CD4+ - лимфоциты идентифицируют одновременно и чужеродный антиген, и белки ГКГ II, и только в этом случае наступает их реактивная пролиферация и формируется иммунный ответ (рис.8).

Инфицирование макрофагов вирусом СПИД сопровождается нарушением CD4+ - зависимого распознавания антигенов ВИЧ: с одной стороны, макрофаг перестаёт экспрессировать на своей поверхности белки ГКГ II, с другой - рецептор CD4+ - лимфоцита, инфицированного ВИЧ, модифицируется так, что даже появляющиеся на плазматической мембране макрофага белки ГКГ II не распознаются. В обоих случаях CD4+ - лимфоциты не воспринимают информацию антигенпрезентирующих макрофагов.

Необходимо подчеркнуть также, что сродство белков ГКГ II макрофагов к рецепторам CD4 на поверхности Т- хелперов/индукторов, лежащее в основе процессов презентации антигена макрофагами Т-хелперам/индукторам, оказывается столь же близким, как и сродство gp120 к названным рецепторным образованием. Именно поэтому gp120, экспрессируемый заражёнными клетками, конкурирует с белками ГКГ II за рецепторы CD4 и таким образом нарушает процессы кооперации макрофаг - лимфоцит.

Сказанное не исчерпывает всего спектра нарушений функций мононуклеарной магоцитирующей системы при СПИД. Моноциты и макрофаги больных характеризуются сниженными бактерицидной и фунгицидной активностью и способностью к хемотаксису, а также снижением функций рецепторов к Fc-фрагментам иммуноглобулинов. Дефектность Fс-рецепторов обусловлена блокадой значительной их доли циркулирующими иммунными комплексами, а также снижением интенсивности рециклирования рецепторов. Перечисленные нарушения в значительной степени объясняют причину падения активности воспалительных реакций у больных СПИД.

Функциональная состоятельность подклассов иммунокомпетентных клеток, обладающих цитоксическими свойствами естественных киллеров, киллеров, Т- цитотоксических клеток - отчётливо снижается. Механизмы этого явления окончательно не установлены (рис.9).

В-система иммунитета на фоне ВИЧ-инфекции также поражается. Одним из наиболее характерных признаков дисфункции В-клеток при этом является поликлональная их активация, приводящая к развитию гипергаммаглобулинемии (поликлональная гаммапатия). Повышается содержание иммуноглобулинов всех классов, но особенно отчётливо-классов А и G в сыворотке крови. уровень иммуноглобулинов в сыворотке нарастает по мере прогрессирования ВИЧ-инфекции, начиная с латентного периода, и достигает максимума на стадии СПИД-ассоциированного симптомокомплекса. В стадии развёрнутого СПИД содержание иммуноглобулинов существенно снижается, за исключением IgA, уровень которого продолжает нарастать. Ряд исследований полагает, что она может быть обусловлена реактивацией латентных В-лимфотропных вирусов, таких, как вирус Эпштейна-Барра, степень биологической активности которых контролируется Т-лимфоцитами.

Несмотря на то, что суммарная концентрация иммуноглобулинов сыворотки в условиях ВИЧ- инфекции оказывается повышенной, у больных отмечается характерная диспропорция уровней подклассов иммуноглобулинов, например IgG.Так, показано, что содержание IgG 1 и IgG 3 у таких пациентов увеличено, тогда как концентрация IgG 2 и IgG 4 существенно уменьшена. Прогрессирующее снижение уровня IgG 2 может объяснить возрастающую восприимчивость больных ВИЧ-инфекцией к патогенному действию таких микроорганизмов, как Haemophilus, Pneumococcus и Staphylococcus aureus. Более того, несмотря на увеличение количества циркулирующих В-лимфоцитов, спонтанно секретирующих антитела, названные клетки остаются относительно рефракторными к действию митогенов (например, митогена лаконоса), а также характеризуется крайне слабым ответом на неоантигены. Таким образом, несмотря на гипергаммаглобулинемию, функциональное состояние В-системы иммуннитета у больных ВИЧ-инфекцией сходно с таковым на фоне выраженной гипогаммаглобулинемии.

СПИД - заболевание проявляющееся дефицитом иммунитета. Последним термином обозначают совокупность механизмов, обеспечивающих защиту организма от бактерий, вирусов, болезнетворных грибков и других чужеродных агентов. Для выполнения защитной функции в организме человека существует иммунная система, в состав которой входят тимус (вилочковая железа) , костный мозг, лимфатические узлы, cелезёнка и другие ткани.

Важнейшими клетками иммунной системы является лимфоциты, макрофаги и моноциты. Они имеют рецепторы, воспринимающие ВИЧ. Лимфоциты - основные клетки иммунной системы - подразделяются на Т- лимфоциты и В- лимфоциты. Т- лимфоциты в свою очередь делят на Т -хелперы и Т- супрессоры. ВИЧ поражает преимущественно Т - хелперы и в меньшей

степени макрофаги. Клетки нейроглии (нервной системы) так же очень чувствительны к возбудителю СПИДа. ВИЧ может непосредственно поражать гепатоциты (клетки печени) , кардиоциты (клетки сердца)) , другие клетки и даже костную ткань.

Взаимодействие вируса и клетки организма человека обусловлено наличием у них особых белковых структур - так называемых рецепторов. Вирусный рецептор - это участок вируса, который определяет “ сродство “ вируса и определённой клетки. Клеточный рецептор - это участок клеточной оболочки, молекулярная структура которого характеризуется избирательным сродством к определённым молекулам (вирусным рецепторам) и способностью вступать с ними во взаимодействие. Многие клетки организма человека (Т- лимфоциты, макрофаги, клетки нейроглии и некоторые другие) имеют особый оболочечный белок CD 4 , который взаимодействует с антигеном оболочки вируса, минуемым gp 120. Вирусный гликопротеид gp 120 “подходит“ к СD 4 как ключ к замку. Взаимодействие СD 4 и gp 120 приводит к прикреплению ВИЧ к клетке и последующему проникновению вируса в неё .

Макрофаги - это фагоциты, т.е. клетки, захватывающие микробы и другие чужеродные антигены. Различают макрофаги подвижные (клетки крови моноциты) и неподвижные, фиксированные в разных тканях. Макрофаги имеются практически во всех тканях, даже в головном мозге. Поэтому макрофаги называют “вездесущими“ клетками. Макрофаги первые распознают проникшие в организм чужеродные агенты, в том числе и ВИЧ. Макрофаги, как и Т- лимфоциты - хелперы, имеют рецепторы СD4 , которые дают возможность ВИЧ прикрепляться к макрофагам и проникать в клетку. “Вездесущие “ макрофаги способствуют поражению ВИЧ всего организма. Правда, молекул маркера СD4 на поверхности макрофагов, в отличие от Т - хеперов не много. Кроме того, ВИЧ, хотя и повреждает макрофаги, но не разрушает их. Повреждённые вирусом СПИДа макрофаги значительно хуже распознают чужеродные агенты и плохо их “переваривают “ .

Т - хелперы / индукторы, несущие CD 4 , были в совокупности названы “ дирижёром иммунологического оркестра “ , - они играют центральную роль в развитии иммунного ответа. На контакт с антигеном эти гены реагируют делением и выработкой лимфокинов, таких как интерлейкин - 2 , интерфероны и факторы роста и дифферинцировки В - лимфоцитов. Эти лимфокины действуют как локальные гормоны, контролирующие рост и созревание лимфоцитов других типов, в частности цитотоксических / супрессорных (CD 8) Т - лимфоцитов и продуцирующих антитела В - лимфоцитов. Кроме того, лимфокины влияют на созревание и функцию моноцитов и тканевых макрофагов.

После заражения выработка антител в начале не нарушается; появление антител к оболочечным и сердцевинным белкам вируса в это время служит даже главным признаком инфекции. За тем в сыворотке повышается концентрация иммуноглобулинов всех классов, что свидетельствует о поликлональной активации В - лимфоцит. Причиной этого не совсем ясна, но можно думать, что имеет место прямая активация В - лимфоцитов вирусом. На более поздних стадиях заболевания концентрация иммуноглабулинов имеет тенденцию снижаться.

Наиболее сильное воздействие ВИЧ оказывает на иммунный ответ, опосредуемый Т - клеткам. Как и при других вирусных инфекциях, в первые дни или недели после заражения может возрастать число цитотоксических супрессорных клеток CD 8 . При этом у здоровых серо-позитивных пациентов уровня лимфоцитов и различных субпопуляций Т - клеток могут оставаться нормальными. Однако даже на этой стадии тесты говорят о снижение пролиферативного ответа на контрольные антигены (например, столбнячный анатоксин или очищенные производные белка) . По - видимому, это обусловлено низкой продукции интерликина 2. Человек может долгое время иметь антитела к ВИЧ (т.е. серо-позитивным) и между тем оставаться здоровым. И всё же число CD 4-xелперов\индукторов неуклонно падает, что наряду с появлением новых клинических симптомов свидетельствует о прогрессировании болезни. Позднее, при явно выраженной клинической картине, уменьшается также количество CD 8 - лимфоцитов.

Биопипсия лимфоузлов выявляет у пациентов с лимфаденопатией множество увеличенных фолликулов, часто с инфильтрацией CD 8 - лимфоцитами с истощением популяции клеток. На более поздних стадиях, когда размеры лимфоузлов возвращаются к норме, фолликулы оказываются как бы “ выгоревшими “ , их нормальная структура теряется, а клеток становиться всё меньше.

Согласно простейшему предположению, причиной иммунного дефицита может быть разрушение вирусом Т - хелперов / индукторов, а также, вероятно, моноцитов и макрофагов. Другая возможность - то, что гликопротеин оболочки вируса, связывающийся с CD 4 участвует во взаимодействии хелперов / индукторов с клетками иных типов, это должно было бы блокировать их нормальную активность. Была также высказана мысль, что в иммуносупрессии какую - то роль может играть аутоиммунный ответ. У больных на ряду с лимфопенией иногда наблюдаются нейтропения, анемия или тромбоцитопения, и эти явления объясняли выработкой аутоиммунных антител. Убедительных данных об образование таких антител пока нет, хотя в сыворотке больных и находили иммунные комплексы. Однако это вирусные антигены и антитела к ним.

Возможно, что инфицированные СD 4+ - лимфоциты служат мишенями для иммунных цитотоксических СD 4 + - Т -клеток. Но если это так, то речь идёт, вероятно, не об аутоиммунной, а о защитной реакции, так как уничтожение заражённых вирусом клеток - нормальная функция цитотоксических Т -лимфоцитов. Как- то ни было, если цитотоксические Т - клетки действительно убивают в данном случае клетки CD 4+ , это должно самым пагубным образом сказываться на иммунитете.

СПИД - индикаторные болезни 1 группы:

Кандидоз пищевода, трахеи, бронхон и лёгких.

Внелёгочный криптококкоз (европейский бластомикоз)

Криптоспиридоз с диарией, продолжающийся более одного месяца.

Цитомегаловирусные поражения каких - либо органов (за исключением лил помимо печени, селезёнки и лимфатических узлов) у больного старше одного месяца.

Инфекция, обусловленная вирусом простого герпеса с язвенными поражениями на коже (или слизистых оболочках, которые персистируют более одного месяца или герпетические бронхиты, пневмонии, или эзофагиты любой продолжительности у больных в возрасте старше одного месяца).

Саркома Капоши у больных моложе 60 лет.

Лимфома (первичная) головного мозга у больных моложе 60 лет.

Лимфоцитарное интерстициальная пневмония или лёгочное лимфоидное гиперплазия (комплекс ЛИ/ЛЛГ) у ребёнка в возрасте до 13 лет.

Диссеменированная инфекция, вызванная бактериями группы с поражениями различных органов (за исключением или помимо лёгких, кожи, шейных или прикорневых лимфатических узлов).

Пневмоцистная пневмония.

Пргрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия.

Токсоплазмос центральной нервной системы у людей старше одного месяца.

Диагноз СПИД можно поставить и при сомнительном иммунноблоте на основании наличия СПИД - маркерных заболеваний достоверных подтверждённых только в тех случаях, когда у больного нет других причин для иммунодефицита:

Системная кортикостероидная терапия в больших дозах или в течение длительного времени, а также лечение другими иммунодепрессантами или цитастатиками за три месяца и менее до появления СПИД - маркерного заболевания.

Любое из перечисленных заболеваний, выявленное в течение 3 месяцев или менее после диагностики СПИД - маркерной инфекции, болезнь Ходжкина, неходжкинская лимфома (за исключением первичной лимфомы головного мозга), лимфолейкоз, множественная миелома, другие злокачественные опухоли лимфоретикулярной или гистиоцитарной тканей, антииммунобластическая лимфаденопатия.

3.Врождённый или приобретённый иммунодефицит, не сходный с ВИЧ –инфекцией(например,сопровождающийся гипогаммаглобулинемией).

При достоверно лабораторно подтверждённой ВИЧ инфекции в список СПИД-индикаторных заболеваний включается ещё ряд инфекций и опухолей:

1) Бактериальные инфекции, сочетание или рецидирующие у детей до 13 лет (более двух случаев за 2 года наблюдения) септицемия, пневмония, менингит, поражения костей или суставов, абсцессы, обусловленные гемофильными палочками, стрептококками.

2) Кокцидиомикоз диссеминированный (внелёгочная локализация) .

3) ВИЧ-энцефалопатия (“ВИЧ-деменция “ , “СПИД-деменция “).

4) Гиспоплазмоз диссеминированный с внелёгочной локализацией.

5) Изоспороз с диареей, персистирующей более 1 месяца.

6) Cаркома Капоши у людей любого возраста.

7) Лимфома головного мозга (первичная) у лиц любого возраста.

8) Другие В-клеточные лимфомы (за исключением долез ни Ходжкина) или лимфомы неизвестного иммунофонотипа:

а) мелкоклеточные лимфомы (типа лимфомы Беркитта и др.)

б) иммунобластные саркомы (лимфомы иммунобластные, крупноклеточные, диффузные гистициоцитарные, диффузные недифференцированные) .

9) Микобактериоз диссеминированный (не туберкулёз) с поражением помимо лёгких, кожи шейных или прикорневых лимфоузлов.

10) Туберкулёз внелёгочный (с поражением органа помимо лёгких) .

11) Сальмонеллёзная септицемия рецидивирующая, обусловленная не сальмонеллой “тиффи”

12) ВИЧ -дистрофия.

Стремительно растущее число научных фактов в

вирусологической, иммунологической и молекулярнобиологической областях о характере ВИЧ-инфекции у разных групп пациентов позволяет

сформулировать три главных вопроса, ответы на которые значительно продвинули бы наше понимание ВИЧ-патогенеза:

1. Какие факторы осуществляют успешный контроль за начальной острой виремией и подавляют репликацию ВИЧ в зародышевых центрах лимфоузлов?

2. Какие факторы вызывают нарушения лабильного равновесия между репликацией вируса и контролем за ней иммунной системы?

3. Что отличает больных с длительным инкубационным периодом от большинства ВИЧ-инфицированных, заболевших СПИДом в течение нескольких лет?

Отличительной особенностью вируса иммунодефицита человека является большая вариабельность различных вариантов вируса, возникающая в ходе инфекции. Вызывается она ключевым ферментом репликации ВИЧ, обратной транскриптазой, которая делает ошибки в миллион раз чаще чем при репликации вирусного генома, чем клеточные ферменты при транскриптации клеточного генома (одна ошибка на тысячу пар нуклеотидов, следовательно, десять ошибок на вирусный геном).

Так как иммунная система реагируетвоснавном на преобладающую вирусную популяцию и притом с некоторым запаздыванием во времени, то вновь возникающие варианты вируса могут размножаться в определённых клетках беспрепятственно некоторое время. В течение заболевания появляются всё новые варианты вируса, которые возникают под селекционным воздействием иммунной системы больного. Эти варианты вируса отличаются многообразием биологических свойств. По новейшей классификации, соответствующей современному уровню знаний о вирусе, варианты вируса делятся на размножающиеся в культурах клеток быстро и в высоких титрах (R/H) и размножающиеся только медленно и в малых количествах

Другим критерием служит свойство цитопатогенности разных вариантов вируса, проявляющееся в одних случаях возникновения гигантских клеток, а в других в слиянии инфицированных клеток с неинфицированными с образованием функционально несостоятельного синцития. Эти варианты вируса обозначаются SI. Варианты же вируса, не проявляющие свойство цитопатогенности, обозначаются как NSI. Исследования последних лет подтверждают, что вирулентные и агрессивные варианты (R/H/SI) возникают из менее агрессивных лишь в процессе ВИЧ - инфицирования, вызываемого селекционным воздействием иммунной системы. Появление этих высокопатогенных вариантов коррелируется с взрывоподобным размножением ВИЧ в лимфатических тканях и в крови с ухудшением клинической картины болезни.

Достоверно доказать наличее ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом можно только путём выявления в организме больного самого возбудителя. Однако сделать это достаточно сложно. Более распространенный способ диагностики СПИДа основан на обнаружении специфических противовирусных антител с помощью различных иммунологических реакций (иммуноферментный анализ, метод флуоресцирующих антител, реакция агглютинации латекса, имуноблоттинг).

ТЕСТЫ НА АНТИТЕЛА К ВИЧ (антиВИЧ-АТ).

За последние три года тесты на антитела к ВИЧ сильно изменили наши представления об эпидемиологии вируса. Анти тела к ВИЧ появляются начиная с трёх недель до трёх месяцев после инфицирования вирусом, и в дальнейшем их можно почти всегда обнаружить, даже если вирус действительно подавляет в какой-то мере функцию лимфоцитов и выработку антител. Однако титр выявляемых нейтрализующих антител низок, а действие незначительно - они не приостанавливают заметным образом развитие инфекции и заболевания.

Для целей диагностики ВИЧ можно в больших количествах выделять из клеточных линий, очищать и использовать как антиген всерологических тестах. Существует несколько типов тестов на антиВИЧ-АТ. В большинстве тестов применяются конъюгат антигена с ферментом, а сигналом служит цветная реакция между специфически связанным ферментом и его субстратом. В других тестах используют радиоизотопы, связывание конъюгата антиген-флуоресцеин или агглютинацию покрытых вирусом частиц латекса или желатины.

С тех пор, как в 1985 году тесты на антиВИЧ - АТ поступили в продажу, они нашли широкое применение в лабораториях по диагностике и переливанию крови. Точность тестов-как их чувствительность, так и специфичность- неуклонно повышается: cлучаи ложных позитивных и негативных ответов становяться всё реже.

В дополнение к тестам, выявляющим антитела ВИЧ “сумарно” , существует более тонкий тесты для выявления тех или иных компонентов иммунного ответа. Реакция на индивидуальные белки ВИЧ детально изучена методами иммуноблоттинга и радиоиммунопрециитации. Наряду с этим можно определять отдельные классы иммуноглобулинов в крови и в других жидкостях. Особый интерес представляют антиВИЧ - иммуноглобулины класса М (IgM), так как в начале инфекции они появляются несколько раньше антител IgG. Антитела IgM , таким образом, образуются в этом случае первыми.

Для массовых обследований на антиВИЧ-АТ в не оптимальных лабораторных условиях разрабатываются упрощённые варианты тестов. Они удобны и тогда, когда результат необходимо получить срочно-например, перед трансплотацией. Рассматривается также возможность исспользования слюны в качестве материала для диагностики.

Помимо антител, в сыворотке присутствуют вирусные антигены, в частности, основной белок сердцевины вириона (р24). Его можно выявлять, пока он ещё в избытке по отношению к антителам против него,-обычно в самом начале инфекции. Тесты на ВИЧ-антиген в настоящее время рассматривается возможность их применения в качестве дополнения к тестам на антитела. Они помогают в диагностике ранней фазы инфекции, а также в распознавании инфекции у детей. На более поздних стадиях присутствие ВИЧ-антигена в сыворотке говорит об иммунном истощении и может служить показанием для противовирусной терапии, за ходом которой следят затем с помощью повторных тестов на антиген.

Виремия, на которую указывает возможность выделить ВИЧ из лимфоцитов, может быть обнаружена на фоне высоких титров анти-р24 и антител к другим белкам вируса. Однако выделение вируса - это процедура, требующая времени, и для успешной лабораторной диагностики ВИЧ у людей с малым количеством антител или вовсе без них важнее регулярно получать пробы в последующий период. Наблюдений за развитием инфекции с момента заражения показывают, что как титр, так и набор антител к ВИЧ обычно увиличиваются. У лиц, заражённых несколько месяцев назад или раньше, почти всегда выявляется сильный антивирусный ответ. Таким образом, к неизменно слабым реакциям на антиВИЧ-АТ следует относиться с недоверием.

В будущем тесты на антиВИЧ-АТ, вероятно, станут быстрее и практичнее. Скорее всего в них будут использоваться синтетические антигены и другие новшества. Новейшие наборы для тестирования на антиВИЧ-АТ позволяют также выявлять антитела к родственым ретровирусам, таким как ВИЧ-2. Возможно, появятся и наборы для тестирования компонентов вируса- его антигенов или генома, а также наборы, которыми можно будет пользоваться самостоятельно.

ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ ВАКЦИН.

Создание вакцины против СПИД представляет собой сложную многоплановую проблему. Такая вакцина должна в первую очередь удовлетворять следующим требованиям:

а) вызывать нейтрализацию ВИЧ до того, как он проникнет в структуры ЦНС (центр. нерв. сист.), где доступность вируса для иммунокомпетентных клеток минимальна;

б) обеспечивать распознование иммунной системы всех антигенных вариантов ВИЧ;

в) гарантировать защиту всех вакцинированных независимо от возраста и пола, а также количества присутсвующего в организме ВИЧ;

г) исключить риск того, что сама вакцина может вызвать развитие СПИД.

Принципиально возможно создание вакцин следующих типов: убитой субъеденичной и синтетической. Эксперименты с инактивированными штаммами ВИЧ в качестве вакцины в настоящее время проводятся в лаборатории J. Salk (США). Однако вследствие некоторого риска зарожения СПИД в процессе вакцинации область применения данного биопрепората существенно ограничена. Подобная вакцина может быть использована только для стимуляции иммунного ответа у лиц, уже инфицированных ВИЧ (так называемая постконтактная профилактика).Пока конкретных данных о клинических результатах вакцинации, проведённой J. Salk, нет.

Иммунизация против болезнетворного агента, повреждающего важный компонент иммунной системы, связаны с особыми трудностями. К тому же выяснилось, что ВИЧ- черезвычайно изменчивый вирус, и недавно выделенны ВИЧ-2 разительно отличается от всех изоляторов ВИЧ-1. До сих пор во всех попытках иммунизации против вируса использовался очищенный или клонированный гликопротеин оболочки. У экспериментальных животных он действительно вызывает образование нейтрализующих антител к вирусу, но, к сожалению, только к тому штамму, который был использован для иммунизации (типоспецефический иммунитет).

Наконец, связанные со СПИДом опухоли (саркома Капоши, лимфомы, меланомы и др.) протекают, как правило, очень злокачественно, почти не поддаются даже современной терапии и очень быстро приводят больных к трагическому финалу.

2)Можно ли заразиться СПИДом в общественных местах?Посещение общественных мест с массовыми скоплениями людей, среди которых могут оказаться больные СПИДом или заражённые вирусом иммунодефицита, не представляет никакой опасности в плане распространения этой инфекции. В многотысячной толпе на демонстрации или митинге, при посещении театра или кино, при чтении библиотечной книги или разговоре по служебному телефону заразиться СПИДом невозможно.

Без каких либо опасений можно пользоваться любым видом общественного транспорта (метро, автобус, трамвай и т.д., в том числе даже в часы пик), плавать в бассейне и заниматься в спортивном зале, посещеть общественные туалеты, стричься в парикмахерской и делать маникюр. Без тревоги о СПИДе можно занимать номер в гостинице, если даже в нем ранее проживал больной человек, и жить на турбазе, половина обитателей которой чихают или кашляют. В таких бытовых условиях можно заразиться гриппом или острым респираторным заболеванием, в крайнем случае - корью или свинкой (если вы не болели этими инфекциями в детстве и по какой либо причине не были вакцинированны), но никак не СПИДом.

3) Можно ли заразиться СПИДом при поцелуях? Этот вопрос очень сложный и до сих пор, как будто, не имеет однозначного ответа. Конечно, в слюне зараженного человека небольшое количество вирусных частитц всегда имеется, и при так называемых “влажных” (“сексуальных”) поцелуях они могут проникнуть в организм здорового человека. Поэтому теоретически при поцелуях заразиться вирусом иммунодефицита можно, особенно если целоваться часто, подолгу и со всеми подряд. А если еще при этом вступать в интимный контакт со случайным партнером, тут уж СПИДа не миновать. Но при “сухих” поцелуях, товарищеских - в щеку, джентельменских - в пальцы или кисть руки дамы, родительских и т.п. передача ВИЧ практически исключается. Да и девушкам-невестам или юношам - женихам, которые собираются вступить в законный брак и затем становятся верными супруками, при взаимных поцелуях как до, так и после свадьбы беспокоиться о СПИДе нет оснований.

4)Защищает ли презерватив от заболевания СПИДом? Применение презервативов уменьшает вероятность инфицирования иммунодефицита. Например, при обследовании в США 526 проституток антитела к возбудителю СПИДа были обнаружены у 11 % этих женщин. В то же время у всех 22 проституток, клиенты которых всегда пользовались презервативами, серологические реакции на ВИЧ были отрицательными. Тем не менее следует помнить, что механические пртивозачаточные средства даже при правильном использовании не дают стопроцентной гарантии предупреждения СПИДа (вероятность заражения при постоянных контактах с инфицированным половым партнёром втечение года составит около 10-15%). Следует ещё раз подчеркнуть в заключение, что наиболее эффективной профилактической мерой в отношении СПИДа всё-таки является предупреждение случайных половых связей.

5) Как не может передаваться СПИД? Возбудители СПИДа cодержаться в большом количестве в крови, других биологических жидкостях и различных выделениях больного. Однако для окружающих здоровых людей в бытовых условиях человек, заражённый ВИЧ-инфекцией или больной СПИДом, опасности как источник инфекции практически не представляет. Это объясняется многими причинами (быстрое уменьшение количества жизнеспособных вирусных частиц; их неспособность проникнуть в организм человека через неповреждённую кожу или слизистые оболочки; малая вероятность прямого и длительного контакта здорового человека с заразным материалом, находящимся во внешней среде и др.).

Результатами долговременных наблюдений за десятками тысяч больных СПИДом чётко доказано, что возбудители СПИДа не передаются при рукопожатиях или объятиях, через посуду или бытовые предметы, постельное или нательное бельё, монеты или бумажные денежные знаки. Исключена даже малейшая вероятность заражения СПИДом через продукты питания, питьевую воду, фруктовые и овощные соки, воздух закрытых помещений или атмосферный воздух. Не зарегистрировано ни одного случая СПИДа, когда заражение произошло бы через игрушки или школьно-письменные принадлежности, хотя у детей бытовые контакты друг с другом более часты и непосредственны, чем у взрослых. Так что вывод можно сделать однозначный: бытовым путём возбудители СПИДа от заражённых или больных людей здоровым людям не передаются!

6) Каков прогноз развития эпидемии СПИДа? Всемирная организация здравоохранкния предполагает, что в конце 1997 года общее число больных СПИДом превысит 2 млн. , а к 2000 году составит несколько миллионов. Вероятно, около 500 тысяч новорожденных будут заражены СПИДом и большинство из них погибнет в первые 3-5 лет. Прогнозы показали, что в 1989 году число больных СПИДом в Европе должно было превысить 20 тысяч (этот прогноз оправдался), а в 1990 году - достигнуть 100 тысяч. В Северной Америке и в большинстве стран Европы число инфицированных вирусом СПИДа будет непрерывно увеличиваться в группах риска, в частности среди наркоманов. Однако существенный рост заболеваемости ожидается и среди обычных людей, не относящихся к группам риска. Это обусловлено широким распространением гетеросексуального пути передачи ВИЧ.

7) Есть ли достижения в борьбе со СПИДом? Несомненно. Прежде всего - это создание под эгидой ВОЗ Глобальной программы по СПИДу (Global Programm on AIDS) - специальной группы учёных для организации борьбы со СПИДом и ВИЧ-инфекцией. В состав этой группы входят около двухсот высококвалифицированных специалистов.

Разработана и успешно функционирует система надзора за СПИДом, в которой участвуют 177 стран мира (на 1 января 1989 года в 143 странах было зарегистрировано около 133 тысяч случаев СПИДа). Проведена базирующаяся на научных эпидемиологических данных экспертная оценка заболеваемости ВИЧ-инфекцией в мире (Африка - 2,5 миллиона, Америка - 2 миллиона, Европа - 500 тысяч, Азия и Океания - 100 тысяч). Разработаны адекватные экспериментальные модели СПИДа и ВИЧ-инфекции на различных лабораторных животных (мыши, кролики и др.).

За последние годы созданы новые диагностические тест-системы, позволяющие выявлять антитела к ВИЧ в течение 1-5 минут и не уступающие по своим качествам (прежде всего - по чувствительности и специфичности) стандартному иммуноферментному анализу. Первую фазу клинических испытаний на людях уже проходят 4 вакцины, созданные с помощью методов генной инженерии. Проходят клинические испытания более 50 новых химиопрепаратов, обладающих высокой активностью против ВИЧ.

Недавно журнал “Здоровье мира” (1989, №1-2, с.30) опубликовал “10 заповедей” о СПИДе.

1)СПИД представляет собой совершенно новое заболевание, распространённое во всём мире.

2)Пути и распространение вируса СПИДа уже хорошо известны.

3)Знать пути распространения возбудителя СПИДа - значит знать способы его профилактики.

4)Передачу вируса СПИДа половым путем можно предупредить.

5)Существуют различные надежные способы предупреждения передачи инфекции через кровь.

6) Очень важно знать, как возбудитель СПИДа не распространяется.

7)Не следует опасаться общения в быту с лицами, инфицированными вирусом СПИДа.

8)Поскольку вакцины против СПИДа и абсолютно надежные лекарства ещё отсутствуют, в предупреждении инфекции важнейшую роль играют правдивая информация и санитарное просвещение.

9)В настоящее время на борьбу с глобальной угрозой СПИДа поднимаются все страны мира.

10)Все вместе мы сможем остановить распространение СПИДа!

В предлагаемой читателю научной работе в доступной и занимательной форме представлена основная современная информация о природе СПИДа и особенностях распространения его возбудителя, описаны пути и факторы передачи вируса. Дана краткая характеристика различных проявлений болезни, приведены новейшие статистические материалы. Все критические замечания будут приняты с благодарностью!

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.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - это РНК-содержащий экзогенный вирус, относящийся к семейству ретровирусов, подсемейству лентивирусов, вызывающих медленные инфекции. Подобно возбудителям других медленных инфекций ВИЧ может длительное время находиться в организме человека в латентном состоянии, не вызывая клинических проявлений болезни.

Вирионы ВИЧ имеют округлую форму и диаметр 100-120 нм. Полная вирусная частица включает оболочку и нуклеоид.

Оболочка ВИЧ построена из фрагментов мембраны клетки хозяина, из которой рождаются вновь образованные вирионы. Таким образом, оболочка ВИЧ представляет собой фосфолипидный бислой с включением белков клеточной мембраны, в т.ч. антигенов ГКС I и II класса от клетки-хозяина. Наружная мембрана вириона, позаимствованная от клетки хозяина, пронизывается собственными белками вируса - оболочечными (еnv): внешним gp120 и трансмембранным gp41, связанными нековалентной связью. Нуклеоид имеет три компонента: геном вируса, представляющий диплоидный

Рис. 60. Строение ВИЧ

набор одноцепочечной РНК, протеин с ММ 7 кД, связанного с РНК и комплекса ферментов (pol) - обратная транскриптаза, интеграза, протеаза, РНКаза. Оболочка нуклеоида построена из молекул белка р24. Между наружной оболочкой вириона и нуклеоидом существует каркас, который образован белком р17. Белки р7, р17, р24 - (gag) группо-специфические. Вышеперечисленные белки кодируются соответствующими генами (env, gag, pol), которые называют структурными, так как кодируемые ими белки являются либо структурными белками зрелого вириона, либо ферментами.

ВИЧ чувствителен к повышенной температуре: погибает при кипячении в течение нескольких секунд, после прогревания при 56°С в течение 30 минут инфекционная активность вируса снижается в 100-1000 раз. Вирус инактивируется при обработке 50%-70% этиловым спиртом, 0,1% гипохлоритом натрия, H 2 O 2 , 0,1н NaOH, устойчив к ультрафиолетовому и g-излучению.

Рис. 61. Жизненный цикл развития вируса.

Процесс инфекции ВИЧ включает следующие стадии

1. Связывание вириона с поверхностью клетки - рецепция вируса осуществляется специфическими механизмами , посредством специфической рецепции вируса и молекулы CD4, экспрессированной на мембранах Тхелперов, моноцитов/макрофагов, эозинофилов, клеток нервной ткани, сперматозоидах и др.. Неспецифическими - независимыми от CD4 рецептора, путем проникновения генома ВИЧ в “чужие” клетки-мишени в виде псевдовирусов, содержащих геном одного вируса, а оболочку другого, через инфицирование клеток, не несущих CD4 рецептор, например Влф(точные механизмы этого пути остаются неизученными), инфекцией комплекса ВИЧ с гамма-интерфероном в клетки, имеющие рецептор для гамма-интерферона и другие. Наиболее распространенным способом является связывание CD4 (на поверхности Тх) рецептора клетки-мишени с gp120 вируса.

2. Слияние мембран вируса и клетки. Проникновение вируса внутрь клетки.

3. Высвобождение нуклеоида и геномной РНК вируса в цитоплазме клетки-мишени и образование под действием обратной транскриптазы ДНК провируса.

4. Интеграция генома вируса в геном клетки-хозяина.

5. Латентная стадия инфекции - это период времени, в течение которого ДНК провируса интегрирована в геном, но транскрипции и трансляции с генов вируса нет, соответственно нет и экспрессии антигенов вируса (иммунологическими методами эта стадия инфекции не распознается).

6. Активация процессов транскрипции с ДНК провируса и последующей трансляции белков вируса.

Рис. 62. Спектр тканей, которые могут быть поражены ВИЧ

7. Активная репликация вируса, т.е. крупномасштабная наработка всех компонентов вируса и формирование зрелых дочерних вирионов.

8. Высвобождение вирионов из клетки-хозяина во внешнюю среду. Цитопатогенные эффекты ВИЧ.

Развиваясь в клетках иммунной системы, вирус периодически поступает в кровь, в период вирусемии концентрация ВИЧ составляет 1000-10 000 вирионов в 1 мл крови Одна клетка, зараженная ВИЧ, производит до 10 тыс. вирионов за 8-10 часов. Вирусемия на всех стадиях болезни способствует диссеминированию ВИЧ в организме и последующему его выделению в составе секретов и биологических жидкостей, при этом значительное количество вируса обнаруживается в крови и сперме, а в остальных жидкостях его концентрация в 10-100 раз меньше.

Особенности патогенеза ВИЧ-инфекции до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Однако, иммунологические феномены, возникающие у больных СПИД, хорошо известны. К ним относятся: уменьшение количества CD4+ лимфоцитов, снижение ответа на митогены и растворимые антигены, продукции ИЛ-2, γ-ИФН, активности NK, цитотоксических лимфоцитов и клеток макрофагально-фагоцитарной системы. У больных СПИД наблюдается гипергаммаглобулинемия, как следствие поликлональной активации В-лимфоцитов с повышением количества неспецифических IgA, IgG, циркулирующих иммунных комплексов, продукции аутоантител и снижением синтеза специфических противовирусных антител. При этом отмечается повышенная продукции ФНО и многие другие феномены, причины и следствия развития которых изучаются.

К механизмам формирования иммунодефицита при ВИЧ-инфекции относят:

цитопатогенные эффекты вируса (массивная гибель инфицированных клеток путем некроза);

ускоренная гибель Т-лимфоцитов (как инфицированных, так и неинфицированных) путем апоптоза;

синцитиеобразование (слияние клеток с формированием многоядерных образований, не способных выполнять свои обычные функции, что ведет к их гибели);

цитопатогенные эффекты белков вируса (gp120, gp41), которые могут способствовать синцитиеобразованию и др.

Прогрессирующая иммунодепрессия приводит к нарушению основных физиологических функций иммунной системы, и в первую очередь, к подавлению противоинфекционного и противоопухолевого иммунитета, что способствует активации условно-патогенной флоры, повышению чувствительности к патогенным микроорганизмам в условиях вторичного иммунодефицита, а также развитию опухолей. Клиническим проявлением этого процесса являются вторичные рецидивирующие инфекции, поражение нервной, дыхательной, пищеварительной, сердечно-сосудистой и других систем организма, что обусловливает полиморфность клинической картины заболевания.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, на английском HIV) является причиной ВИЧ-инфекции, которая всегда заканчивается развитием СПИДа — синдрома приобретенного иммунодефицита человека, при котором развиваются инфекционные заболевания в тяжелой форме и неопластические процессы.

Источником вирусов является только больной человек. Его кровь, сперма и влагалищный секрет имеют в достаточном для заражения концентрацию инфекционного материала. Половой, парентеральный и трансплацентарный являются основными путями передачи инфекции. Вирус иммунодефицита человека — 1 является наиболее вирулентным. Именно он является причиной эпидемий во многих странах мира.

ВИЧ впервые был открыт в 1983 году в двух независимых лабораториях: лаборатории Люка Монтаньи Института Пастера (Франция) и Национальном институте рака в лаборатории Роберта Галло (США).

Рис. 1. Люк Монтанье (фото слева) и Роберт Галло (фото справа).

Вирусы иммунодефицита человека поражают клетки, на поверхности которых имеются СD4 + -рецепторы:

• Т-лимфоциты (распознают и уничтожают клетки, несущие чужеродные антигены),
• тканевые макрофаги и моноциты (захватывают и переваривают бактерии и чужеродные частицы),
• фолликулярные дендритные клетки (стимулируют Т-лимфоциты),
• клетки нейроглии,
• клетки Лангерганса,
• эпителиальные клетки кишечника и шейки матки.

При их концентрации Т-лимфоцитов ниже 200 в 1 мкл клеточный иммунитет перестает защищать организм больного. Инфицированные клетки погибают. Развивается СПИД.

Рис. 2. ВИЧ покидает клетку-мишень. Теперь она называется вирионом.

Классификация ВИЧ

Вирус иммунодефицита человека относится к семейству ретровирусов , роду лентивирусов . Обладает лимфотропностью. Различают 2 основных вида вирусов иммунодефицита — ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Виды ВИЧ-3 и ВИЧ-4 являются редкими разновидностями. Их роль в распространении инфекции малозаметна.

• Ретровирусы (от латинского retro — обратный) относятся к семейству РНК-содержащих вирусов, заражающие позвоночных. ВИЧ в отличие от онковирусов приводит инфицированные клетки к гибели, а не вызывает их пролиферативный рост, как онковирусы. Ретровирусы являются причиной развития злокачественных процессов в виде саркомы и лейкемии у целого ряда животных и только один вид вызывает лимфосаркому у человека.
• Лентивирусы (от латинского lentus — медленный) вызывают заболевания с длительным инкубационным периодом и медленным, но неуклонно прогрессирующем течением. Лентивирусы доставляют в клетку хозяина значительное количество генетического материала и обладают способностью к репликации (возобновлению) в неделящихся клетках.

Рис. 3. При выходе нового вируса наружу он называется вирионом. На фото незрелый вирион. Нуклеокапсид не структурирован. Внешняя оболочка широкая и рыхлая.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 — основные виды ВИЧ

Вирусы иммунодефицита человека отличаются друг от друга генетически и по антигенным характеристикам. Современная классификация выделяет 2 основных вида вирусов: вирус иммунодефицита человека — 1 (ВИЧ-1) и вирус иммунодефицита человека — 2 (ВИЧ-2). Однако известны еще ВИЧ-3 и ВИЧ-4 — редкие разновидности с малозаметной ролью в распространении эпидемии. Предполагают, что ВИЧ-1 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита шимпанзе, а ВИЧ-2 — красноголовых мангобеев.

Оба вида вируса при попадании в организм человека вызывают иммунодефицит. Наблюдаются отличия в клиническом течении заболевания.

Рис. 4. Предполагают, что ВИЧ-1 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита шимпанзе, а ВИЧ-2 — красноголовых мангобеев.

Вирус иммунодефицита человека — 1 (ВИЧ-1)

ВИЧ-1 впервые описан в 1983 году. Он является самым патогенным и распространенным среди всех вирусов ВИЧ. Незначительные изменения в геноме этого типа вируса приводят к появлению большого числа новых штаммов, что позволяет возбудителю ускользать от иммунной системы больного и приобретать лекарственную устойчивость к противовирусным препаратам.

• Именно ВИЧ-1 стал виновником глобальной эпидемии.
• Вирусы иммунодефицита человека — 1 подразделяются на несколько групп: M, N, O и Р, 90% которых составляет группа М. В свою очередь группа М подразделяется на 11 подтипов, доминирующих в тех или иных частях света.
• ВИЧ-1 подтип А широко распространен в России и Африке. В настоящее время произошло смешение штамма А, доминирующего в настоящее время и штамма АG, занесенного из Средней Азии. Так появился более опасный штамм ВИЧ-1А63.
• При инфицировании ВИЧ-1 заболевание чаще переходит в стадию СПИД.
• В стадии СПИД чаще развивается кандидоз ротовой полости, и хроническая лихорадка.

В каждом случае, когда нет указаний на вид вируса, подразумевают вирус иммунодефицита человека-1.

Вирус иммунодефицита-2 (ВИЧ-2)

ВИЧ-2 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита от красноголовых мангобеев. Идентифицирован в 1986 г. Описано 8 групп вирусов, но в эпидемическом плане более опасными являются только группы А и В.

• ВИЧ-2 обладает меньшей вирулентентностью, чем ВИЧ-1.
• При одновременном попадании в организм человека ВИЧ-1 и ВИЧ-2, ВИЧ-2 обеспечивает, пусть и небольшую, защиту клеток от инфицирования ВИЧ-1.
• Заболевание протекает более продолжительно и реже переходит в стадию СПИД.
• При заболевании в 1 мкл крови вирусов значительно меньше, чем при инфицировании ВИЧ-1.
• При ВИЧ-2 чаще развиваются такие инфекции, как хроническая диарея, холангит, энцефалит и тяжелые .

Строение ВИЧ

Рис. 5. Строение ВИЧ.

Вирус, пребывающий вне клетки, называется вирионом . Вирионы являются конечной фазой развития вирусов. Именно на этих представителях микромира основана классификация и систематизация вирусов.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 имеют ядро (пулевидный нуклеокапсид), состоящее из РНК и ферментов и оболочку (мембрану или суперкапсид). Зрелые вирионы содержат до нескольких тысяч разного типа белковых молекул, имеют сферическую форму диаметром от 100 до 180 нм.

Строение нуклеокапсида ВИЧ

• Внутри ВИЧ располагаются 2 одноцепочечные вирусные РНК и 3 фермента: обратная транскриптаза (ревертаза), интеграза и протеаза, прочно связанные (упакованные) с капсидными белками р24, р7 и р9.
• Снаружи капсида находится 2000 молекул матриксного р17-белка толщиной 5 — 7 нм. Они располагается между капсидом вируса и внешней оболочкой.
• Нуклеокапсидный белок р7 и р9 обеспечивает связь с геномной РНК.
• С капсидом ВИЧ-1 связано 200 копий циклофилина А, участвующего в сборке вириона.
• Внутри (или за пределами?) капсида вириона находится белок Vhr.

Расшифровка некоторых обозначений

Геном вируса представляет собой совокупность генов, содержащих биологическую информацию, которая необходима для построения и поддержки жизнедеятельности микроорганизма. Геномная нуклеиновая кислота сама по себе не является инфекционным фактором.

Обратная транскриптаза (ревертаза) — это фермент, участвующий в синтезе ДНК на матрице РНК. Название «обратная» получила от того, что большинство подобных процессов проходит в другом направлении, когда РНК синтезируется с матрицы ДНК.

Интеграза — это фермент, ускоряющий (катализирующий) включение (интеграцию) ДНК ВИЧ в хромосому хозяина. ДНК вируса перед интеграцией замыкаются в кольцо.

Протеаза — это фермент, который расщепляет пептидные связи между аминокислотами в белках.

Рис. 6. На электронной микрофотографии отчетливо видны нуклеокапсиды уже созревших вирионов (фото слева). На фото «D» видны вирусы, захваченные макрофагами.

Строение оболочки ВИЧ

• Оболочки ВИЧ (капсидная и суперкапсидная) защищают генетический материал от химических, физических и механических повреждений. Наружная оболочка помогает вирусу взаимодействовать с рецепторами клетки-мишени.
• Оболочка образуется в период почкования и состоит из слоя фосфолипидов, пронизанного 72-я гликопротеиновыми комплексами и мембранных клеток хозяина.
• Благодаря гликопротеинам оболочки вирусы стремятся только к определенным клеткам хозяина, несущими на своей поверхности специальные рецепторы СD4 + — Т-лимфоцитам, моноцитам, тканевым макрофагам, фолликулярным дендритным клеткам, нейроглии, клеткам Лангерганса, эпителиальным клеткам кишечника и шейки матки, что и определяет развитие проявлений ВИЧ-инфекции.
• При встрече с клетками хозяина в их оболочки вставляются трансмембранные гликопротеины gp41 и поверхностные гликопротеины gp120. Вирусы, лишенные этих белков, не способны проникать в клетки-мишени.

Рис. 7. На фото 3D-модель ВИЧ.

Рис. 8. На фото справа ВИЧ в разрезе.

Геном ВИЧ

Геном ВИЧ представлен двумя идентичными нитями РНК. Длина каждой нити составляет около 10 тыс. нуклеотидов. В геном входят 3 основных структурных и 7 регуляторных и функциональных генов, кодирующих 15 различных белков.

• Структурные (капсидные и суперкапсидные) белки ВИЧ кодируются геном Gag .
• Неструктурные белки кодируются геном P o l .
• Гены Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu и Vpr кодируют белки, регулирующие процессы размножения и сборки вирусов, подавляют активность клеточных противовирусных систем.

Рис. 9. Нормальный лимфоцит (фото слева), зараженный ВИЧ (фото справа). На поверхности зараженной клетки образуются множественные пузырьки.

Белки ВИЧ

Как только вирион проник внутрь клетки хозяина (теперь он называется вирусом) при помощи фермента обратной транскриптазы происходит синтез ДНК-копии генома, которая встраивается в геном клетки хозяина. Так образуется провирус.

Далее при помощи ферментов на матрице провирусов синтезируются новые молекулы РНК вируса, а также структурные и регуляторные белки, осуществляющие сборку и почкование вирусов. Внутри вируса, как и на его поверхности, кроме кодируемых геномом находятся белки, которые захватываются вирусной частицей из клеток хозяина.

Гены Gag, Pol и Env отвечают за синтез основных белков ВИЧ.

Структурные белки ВИЧ

За синтез структурных белков ВИЧ отвечает ген Gag. Структурные белки входят в состав самой вирусной частицы. Они формируют капсид и вирусную оболочку.

Капсидные белки ВИЧ

Капсидные белки образуют вместилище (футляр) для нуклеиновой кислоты, входят в состав геномных белков и формируют ферменты. Капсидная оболочка собирается не из отдельных белков, а из субъединиц. Ее сборка запрограммирована в РНК.

• Белок р24 образует оболочку нуклеокапсида.
• Белок р17 образует матриксное вещество.
• Белок р9 и р7 обеспечивает связь с геномной РНК.

Рис. 10. Лимфоцит, поражённый ВИЧ. Вытянутые структуры на поверхности клетки вызваны гиперпродукцией белка Gag. (Фото NIBSC).

Суперкапсидные белки

За синтез оболочечных белков ВИЧ отвечает ген Env. Белки этой группы входят в состав наружной мембраны вириона, которая состоит из слоя фосфолипидов, пронизанного 72-я гликопротеиновыми комплексами. Свободная (наружная) часть гликопротеинового комплекса содержит аминогруппу ДО-конец. Погруженный в липидный слой конец содержит гидроксильную группу С-конец. Благодаря гликопротеиновым комплексам вирионы прикрепляются к клетке хозяина. Их называют прикрепительными белками.

В ходе эволюции вирусы приобрели адресную функцию — поиск нужных клеток хозяина среди множества других клеток, для чего на их поверхности появились специальные белки, распознающие чувствительные клетки и их рецепторы.

Внешняя оболочка вириона состоит из белковых комплексов (белка gp120 и gp41) и клеток оболочки хозяина, которые захватываются вирусами при почковании.

• Белок gp120 (самый наружный) обеспечивает связывание с клетками-мишенями.
• Белок gp41 обеспечивает проникновение вирионов в клетку.

Неструктурные белки

Неструктурные белки кодируются геном Pol. Они обслуживают процессы репродукции вирусов на разных его этапах. Ген Pol кодирует ферменты, участвующие в процессе интеграции генома вируса в геном клетки хозяина и ферменты, участвующие в процессе размножения вируса.

Наиболее изучены в настоящее время следующие неструктурные белки ВИЧ:

• р66 — обратная транскриптаза (участвует в синтезе ДНК на матрице РНК);
• р31 — интеграза (катализирует интеграцию ДНК вируса в хромосому хозяина;
• р10 — протеаза (расщепляет пептидные связи между аминокислотами в больших белковых молекулах).

Остальные гены ВИЧ

Такие гены, как Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu и Vpr кодируют белки, регулирующие процессы размножения и сборки вирусов, подавляют активность клеточных противовирусных систем.

Рис. 11. На фото слева зафиксирован процесс отпочкования вирионов. Нуклеокапсид еще не структурен, внешняя оболочка более толстая из-за наличия мембранных белков. На фото справа зрелые вирионы во внеклеточном пространстве (электронная микрофотография). Нуклеокапсиды приобрели форму усеченного конуса. Оболочка стала тонкой, так как часть белков внешней оболочки утерян.

Антигенная структура ВИЧ

Вирусы иммунодефицита человека — 1 подразделяются на несколько групп: M, N, O и Р, 90% которых составляет группа М. В свою очередь группа М подразделяется на 11 подтипов, доминирующих в тех или иных частях света. Они отличаются друг от друга по аминокислотному составу белков.

К главным антигенам вируса иммунодефицита человека относятся:

• группо- и видоспецифичные антигены: белки, составляющие оболочку нуклеокапсида — р24;
• типоспецифичные антигены: белки, которые обеспечивают связь с клетками-мишенями — gр120 и белки, обеспечивающие проникновение вирионов в клетки — gр41.

ВИЧ обладают высокой биологической активностью и частотой генетических изменений (высокой изменчивостью), которые возникают в процессе самовоспроизведения, что создает большие препятствия на пути создания вакцины и эффективных лекарств.

Репликация ВИЧ

Репликация (воспроизведение) ВИЧ происходит в клетке хозяина поэтапно.

1. Встреча с клеткой. Вирионы в организме человека присутствуют во всех биологических жидкостях, но в эпидемиологическом плане наибольшую опасность представляют кровь, влагалищный секрет и сперма, имеющие в достаточном для заражения концентрацию инфекционного материала.

   

   Рис. 12. ВИЧ заражают иммунную клетку (обозначено желтым).

2. Слияние с клеткой-мишенью. После осуществления поиска клетки-мишени вирионы посредством рецепторов СD4 соединяются с мембраной клетки и проникают вглубь клетки.
3. Обратная транскрипция. Внутри клетки РНК вируса высвобождается из капсида. При участии обратной транскриптазы происходит синтез ДНК на основе одноцепочечной РНК.
4. Интеграция ДНК в геном клетки хозяина. Синтезированная ДНК перемещается внутрь ядра клетки-мишени, где она встраивается в хромосому. Вирусная ДНК, встроенная в хромосому клетки называется провирусом.
5. Синтез белковых молекул. Далее при помощи ферментов на матрице провирусов синтезируются новые молекулы РНК вируса, а также структурные и регуляторные белки, осуществляющие сборку и почкование вирионов.
6. Сборка вирионов и отпочковывание. Вирионы собираются в цитоплазме клетки и первоначально не являются инфекционными, так как сформированы из полипротеидов-предшественников. По мере созревания вириона белки-предшественники под влиянием вирусных протеаз расщепляются до функциональных компонентов. Созревший вирион отпочковывается от клетки, захватывая часть белков мембраны клетки для построения своей внешней оболочки.

   

   Рис. 13. Вирионы собираются под внешней мембраной клетки. Видны необычные выпячивания — места выхода вирионов.

   

   Рис. 14. На фото показан процесс почкования ВИЧ (образование вирионов).

   При выходе из клетки вирионы захватывают часть внешней оболочки клетки (видна «ножка» вириона). У несозревших вирионов нуклеокапсид неструктурирован (имеет вид черного полукруга). Капсид у созревшего вириона конусовидной формы.

7. Жизнь вириона после выхода из инфицированной клетки хозяина . Вирион в плазме крови живет не более 8 часов. Половина всех вирионов погибает в течение 6 часов. В других биологических жидкостях продолжительность жизни вирионов значительно короче. Вирусы инфицируют CD4 + лимфоциты, моноциты, макрофаги, клетки Лангерганса (кожа), альвеолярные макрофаги (легкие), эпителиальные клетки толстого кишечника и почек, клетки шейки матки, клетки олигодендроглии и астроциты (мозг). Т-лимфоциты являются основным резервуаром вирусов иммунодефицита человека.

Рис. 15. На рисунке «b» (фото слева) незрелые вирионы. Нуклеокапсид находится в стадии формирования (округлой формы), белки оболочки выступают наружу в виде протуберанцев. На рисунке «а» (фото справа) зрелый вирион. Оболочка нуклеокапсида утеряла большую часть белков и истончилась и уплотнилась, а нуклеокапсид приобрел форму усеченного конуса, что отличает его от множества других вирусов.

Рис. 16. На поверхности зараженной клетки видны множественные пузыри, между которыми появились новообразованные вирусы. Пузырьки значительно больше по размеру и менее плотные, чем ВИЧ.

Мутации ВИЧ

• ВИЧ является самым патогенным и распространенным среди всех вирусов. Незначительные изменения в его геноме приводят к появлению большого числа новых штаммов, что позволяет возбудителю ускользать от иммунной системы больного и приобретать лекарственную устойчивость к противовирусным препаратам. Антигенная изменчивость ВИЧ в разы превышает изменчивость и атипичной пневмонии, частота мутаций которых составляет 10 -5 нуклеотидов в день. Его скорость транскрипции выше, чем у других вирусов и составляет около 20 млн. вирусных частиц в сутки. Все это затрудняет как диагностику, так и поиск методов специфической профилактики этого грозного заболевания.
• В организме инфицированного больного происходит беспощадная борьба между его иммунной системой и ВИЧ. Под воздействием иммунитета вирус мутирует. Но, как установили ученые, постоянные мутации приводят к ослаблению микроорганизма: снижается его поражающая способность, удлиняются сроки развития СПИД.

Рис. 17. На фото «В» нормальные вирионы: 4 отпочковывающихся (на ножке) и 1 созревший. На фото «С» и «Е» мутировавшие вирионы. На фото «С» несозревшие вирионы, причиной чего являются мутации фермента протеазы. На фото «Е» созревший вирион, но собрать нормальный капсид он не может.

Устойчивость ВИЧ во внешней среде

Чувствительность вируса иммунодефицита человека к внешним воздействиям

• Нагревание до 56°С инактивирует вирус в течение 30 минут, при кипячении вирус погибает мгновенно.
• Возбудитель чувствителен ко всем дезинфицирующим средствам: перекиси водорода, лизолу, эфиру, ацетону, гипохлориту натрия, этиловому спирту, хлорамину, хлорной извести и др. Инактивация наступает в течение 3 — 5 минут.
• Гибель вируса наступает при изменении pH среды — ниже 0,1 и выше 13.
• Губительным является ультрафиолетовое и ионизирующее излучение.

Устойчивость вируса иммунодефицита человека

• В крови и ее компонентах для переливания ВИЧ живут годы.
• В жидкой среде при температуре от 23 до 27°С — 25 суток.
• В замороженной сперме — несколько месяцев, сыворотке крови — до 10 лет.
• ВИЧ погибают при замораживании ниже 70°С;
• В высушенном виде в сыворотке крови и сперме сохраняют жизнеспособность в течение суток.

Рис. 18. Множество созревших вирионов готовы инфицировать другие клетки.