стр. 1
(из 5 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

Данный документ переведен и адаптирован Американским
международным союзом здравоохранения (АМСЗ) при
поддержке Агентства США по международному развитию
(АМР США). Настоящий документ входит в Библиотеку
Инфосети «Здоровье Евразии» www.eurasiahealth.org/.

Ресурсы «Здоровья Евразии» предоставляются бесплатно и могут
свободно распространяться. Электронную версию настоящего
документа можно размещать на других сайтах только для
некоммерческих целей, без изменения содержания, с обязательным
указанием Инфосети «Здоровье Евразии» в качестве источника,
уведомлением электронной почтой по адресу library@eurasiahealth.org
и включением ссылки на сайт «Здоровья Евразии»
(www.eurasiahealth.org). Взимать плату за доступ к материалам
«Здоровья Евразии» запрещается.

АМСЗ и «Здоровье Евразии» не отвечают за мнения, изложенные в
данном документе. Ответственность за интерпретацию и
использование этого материала всецело лежит на читателе. АМСЗ и
«Здоровье Евразии» не несут ответственности за какие бы то ни было
ошибки, пропуски и другие возможные проблемы, связанные с данным
документом.

Перевод осуществлён компанией EnRus (http://www.enrus.ru/),
Москва, 2005 г.




Другие материалы по ВИЧ/СПИДу можно найти на сайте
www.eurasiahealth.org/aids/eaknl
4-1




4. Патогенез ВИЧ1-инфекции
Андреа Рабберт и Марио Островски


Прошло уже почти 20 лет с тех пор как были открыты вирусы иммунодефи-
цита человека типа 1 в 1983 г. [1, 2] и типа 2 в 1986 г. [3] и установлено, что
они являются первопричиной синдрома приобретенного иммунодефицита
(СПИДа). Во всем мире большинство случаев СПИДа сегодня вызвано ВИЧ-
1, поэтому говоря о ВИЧ мы будем подразумевать именно вирус первого ти-
па. Число инфицированных ВИЧ-1 на земном шаре превышает 40 млн чело-
век, большинство из них живет в Азии, Западной, Экваториальной и Южной
Африке и Южной Америке.
С введением в схемы антиретровирусной терапии в 1995 г. ингибиторов про-
теазы и ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы началась эра
высокоактивной антиретровирусной терапии (ВААРТ). Она ознаменовалась
значительным снижением смертности и числа осложнений у ВИЧ-
инфицированных, включая оппортунистические инфекции и злокачественные
новообразования. Однако несмотря на все успехи антиретровирусной терапии
последних десяти лет, искоренение вируса у ВИЧ-инфицированных по-
прежнему остается недостижимым.
Лечение ВИЧ-инфекции столкнулось и с новыми проблемами — ранней и от-
даленной токсичностью препаратов и устойчивостью вируса как у отдельных
больных, так и в целом. В большинстве стран Юго-Восточной Азии и Африки
заболеваемость и распространенность ВИЧ-инфекции выше, чем в Европе и
Северной Америке и продолжают расти. Из-за высокой стоимости лечения и
слаборазвитой сети здравоохранения в развивающихся странах применение
ВААРТ пока ограничено. Дальнейший ход пандемии ВИЧ-инфекции во мно-
гом зависит от того, смогут ли развивающиеся страны с высокой распростра-
ненностью ВИЧ-инфекции в полной мере воспользоваться достижениями Ев-
ропы и Северной Америки и от того, появится ли в ближайшем будущем вак-
цина для профилактики этой инфекции.
Главное условие, без которого невозможно ни упрочить завоеванных позиций
в лечении ВИЧ-инфекции, ни достичь новых — будь то иммунотерапия или
получение вакцин, — это понимание иммунопатогенеза ВИЧ-инфекции. Не
вызывает сомнений, что течение ВИЧ-инфекции зависит от свойств как воз-
будителя, так и макроорганизма.
Течение ВИЧ-инфекции отличается крайним непостоянством — у одних лю-
дей инфекция прогрессирует быстро, у других медленно — даже при зараже-
нии от одного и того же источника [4]. У некоторых ВИЧ-инфицированных
число лимфоцитов CD4 не снижается и СПИД не развивается в течение 7 и
более лет — в таких случаях (их около 5%) говорят о длительном непрогрес-
сирующем течении инфекции. В некоторых из этих случаев обнаружены де-
фектные вирусы с ослабленной способностью к репликации [5]. Однако у
большинства ВИЧ-инфицированных вирус активно реплицируется, а разли-
4-2 Патогенез ВИЧ1-инфекции




чия в скорости развития иммунодефицита объясняются особенностями мак-
роорганизма.
С выяснением этих особенностей, в том числе генетических факторов и меха-
низмов иммунной защиты, связывают перспективы дальнейшего изучения па-
тогенеза ВИЧ-инфекции и создания методов иммунотерапии и профилактики.

1. Структура ВИЧ
ВИЧ относится к семейству ретровирусов, подсемейству лентивирусов. Лен-
тивирусы вызывают хронические инфекции с длинным латентным периодом,
персистирующей репродукцией вируса и поражением ЦНС. Возбудители ти-
пичных лентивирусных инфекций — вирус висны, вызывающий заболевание
у овец, вирус иммунодефицита обезьян и вирус кошачьего иммунодефицита.
С помощью электронной микроскопии показано, что ВИЧ-1 и ВИЧ-2 имеют
сходную структуру. В то же время у них есть и отличия — по молекулярной
массе белков и некоторым дополнительным генам. Филогенетически ВИЧ-2
ближе к вирусу иммунодефицита обезьян, обнаруженному у воротничковых
мангобеев, чем к ВИЧ-1. Предполагают, что у людей инфекция, вызванная
ВИЧ-2, появилась в результате заражения от обезьян. Репликация как ВИЧ-1,
так и ВИЧ-2 происходит в лимфоцитах CD4; оба вируса вызывают СПИД, хо-
тя у инфицированных ВИЧ-2 он обычно протекает легче.

1.1. Морфология ВИЧ
Диаметр ВИЧ-1 составляет 100 нм. Снаружи вирус окружен липидной мем-
браной, в которую встроены 72 гликопротеидных комплекса. Каждый из этих
комплексов образован тремя молекулами поверхностного гликопротеида
(gp120) и тремя трансмембранного (gp41). Связь между gp120 и gp41 доволь-
но слабая, и поверхностный гликопротеид может спонтанно отсоединяться от
вируса. Поэтому gp120 обнаруживается в сыворотке [6], а также лимфоидной
ткани ВИЧ-инфицированных [7]. При отпочковывании ВИЧ от клетки ее
мембранные белки, в том числе HLA классов I и II, и молекулы адгезии, в ча-
стности ICAM-1, встраиваются в липидную мембрану вируса. Эти белки об-
легчают адгезию вируса к клеткам-мишеням. Внутри к липопротеидной обо-
лочке прилежит матриксный белок p17. Сердцевину вируса (капсид) состав-
ляет капсидный белок p24, который окружает белковонуклеиновый комплекс:
две молекулы вирусной РНК, связанные с протеидом p7 и обратной транс-
криптазой p66. Вирус содержит все необходимые ферменты для репликации:
обратную транскриптазу, интегразу p32 и протеазу p11 (рис. 1) [подробнее см.
8].

1.2. Геном ВИЧ
Репродукция большинства ретровирусов определяется тремя генами: gag, pol
и env (рис. 2). Название генов произошло от кодируемых ими белков: gag —
"group-antigen" (капсидный белок), pol — "polymerase" (полимераза), env —
"envelope" (белки внешней оболочки) [подробнее см. 9]. Классическая схема
генома ретровирусов записывается как 5'LTR-gag-pol-env-LTR 3'. Оба конца
1. Структура ВИЧ 4-3




генома содержат длинные концевые повторы LTR (от англ. long terminal
repeat), которые обеспечивают интеграцию в клеточный геном и вирусных
белков не кодируют. Гены gag и env кодируют белки капсида и внешней обо-
лочки, ген pol — обратную транскриптазу и другие ферменты. Геном ВИЧ-1 в
составе своих 9000 пар нуклеотидов содержит еще шесть генов — vif, vpu, vpr,
tat, rev и nef. Ранее гены nef, vif, vpr и vpu называли дополнительными, по-
скольку репликация in vitro возможна и без их участия. В последние годы
функция этих генов и кодируемых ими белков стала более понятна. Установ-
лено, что продукты генов nef, tat и rev синтезируются в ранней фазе реплика-
ции ВИЧ.
Регуляторные белки Tat и Rev накапливаются в ядре и связываются с опреде-
ленными участками вирусной РНК: первый с трансактивируемым регулятор-
ным элементом (TAR) в области длинных концевых повторов, второй — с
Rev-чувствительным регуляторным элементом (RRE) в области гена env. Бе-
лок Tat активирует транскрипцию промоторной области длинных концевых
повторов и необходим для репликации вируса почти во всех культурах кле-
ток. Белок Tat нуждается в клеточном кофакторе — циклине T1 [10]. Белки
Tat и Rev стимулируют транскрипцию провирусной ДНК в РНК, элонгацию
РНК и транспорт РНК из ядра в цитоплазму и необходимы для трансляции.
Белок Rev обеспечивает также транспорт компонентов вируса из ядра и пере-
ключение синтеза регуляторных белков на синтез структурных.




Рисунок 1.Схема строения ВИЧ (пояснения в тексте)
4-4 Патогенез ВИЧ1-инфекции




Рисунок 2. Геном ВИЧ (пояснения в тексте)



Белок Nef выполняет несколько функций. Он подавляет экспрессию молекул
CD4 [11] и HLA классов I и II [12] на поверхности инфицированных клеток, и
тем самым позволяет вирусу ускользать от атаки цитотоксических T-
лимфоцитов CD8 и от распознавания лимфоцитами CD4. Белок Nef может
также угнетать активацию T-лимфоцитов, связываясь с различными белками
— компонентами систем внутриклеточной передачи сигнала [подробнее см.
13].
У инфицированных вирусом иммунодефицита обезьян макак-резус активная
репликация вируса и прогрессирование болезни возможны только при ин-
тактном гене nef. Делеции гена nef были обнаружены в штаммах ВИЧ, выде-
ленных у группы австралийцев с длительным непрогрессирующим течением
инфекции [5]. Однако у части из них со временем появились признаки про-
грессирования инфекции, в том числе снижение числа лимфоцитов CD4. Та-
ким образом, хотя делеции гена nef и могут замедлять репликацию вируса, га-
рантией от СПИДа они не служат.
Белок Vpr необходим для репликации вируса в непролиферирующих клетках,
в том числе макрофагах. Этот белок наряду с другими клеточными и вирус-
ными промоторами активирует длинные концевые повторы генома ВИЧ. Не-
давно выяснено, что белок Vpr играет важную роль в переносе провируса в
ядро [подробнее см. 14] и вызывает задержку пролиферации клетки в периоде
G2.
Белок Vpu важен для отпочковывания вируса из клетки: мутации гена vpu
приводят к накоплению вирусных частиц у внутренней поверхности клеточ-
ной мембраны. Этот белок участвует также в разрушении комплексов CD4—
gp160 в эндоплазматическом ретикулуме, позволяя тем самым gp160 вклю-
чаться в формирование новых вирионов [15].
1. Структура ВИЧ 4-5




Согласно последним публикациям белок Vif играет важную роль в поддержке
репликации вируса [16]. Штаммы, лишенные этого белка, не реплицируются в
лимфоцитах CD4, некоторых линиях T-лимфоцитов («недоступных клетках»)
и макрофагах. Эти штаммы способны проникать в клетки-мишени и начинать
обратную транскрипцию, однако синтез провирусной ДНК остается незавер-
шенным. In vitro слияние «доступных» и «недоступных» клеток приводит к
«недоступному» фенотипу; это означает, что репликация ВИЧ зависит от на-
личия или отсутствия клеточного ингибитора. Недавно такой эндогенный ин-
гибитор был выявлен — APOBEC3G [17]. APOBEC3G (от англ.
«apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide like 3G» — фер-
мент–каталитический полипептид, корректирующий мРНК апопротеина B,
типа 3G») принадлежит к семейству внутриклеточных ферментов, специфи-
чески дезаминирующих цитозин в урацил в составе мРНК или ДНК, что при-
водит к накоплению мутаций G/A и распаду вирусной ДНК. Образуя ком-
плекс с APOBEC3G, Vif блокирует ингибиторную активность APOBEC3G
(рис. 3a). Примечательно, что противовирусная активность APOBEC3G очень
специфична для разных видов животных, а блокада APOBEC3G белком Vif
очень специфична для ВИЧ. Образуемый ВИЧ-1 белок Vif не образует ком-
плекса с APOBEC3G мышей и макак-резус. В отсутствие Vif APOBEC3G
встраивается в образующиеся вирусные частицы и затем проникает в клетки-
мишени, блокируя провирусную ДНК (рис. 3б). При наличии же белка Vif
APOBEC3G связывается, распадается и не встраивается в новые вирусные
частицы. APOBEC3G синтезируется в лимфоцитах и макрофагах — основ-
ных мишенях ВИЧ-инфекции.
В настоящее время остается много вопросов о регулировании внутриклеточ-
ного APOBEC3G. Например, есть ли критическое количество внутриклеточ-
ного APOBEC3G, ограничивающее ВИЧ-инфекцию в присутствии Vif, и су-
ществует ли генетический полиморфизм APOBEC3G, способный влиять на
течение болезни. В то же время уже описаны эпитопы, с помощью которых
происходит взаимодействие Vif и APOBEC3G, и пути внутриклеточного рас-
пада комплекса APOBEC3G—Vif. Следует заметить, что специфические ин-
гибиторы, блокирующие взаимодействие Vif и APOBEC3G или препятст-
вующие внутриклеточному распаду APOBEC3G, в будущем могут стать пер-
спективным методом лечения. В принципе риск развития устойчивости при
блокаде клеточных структур минимальный, поэтому, воздействие на Vif и
APOBEC3G представляется привлекательным методом лечения.
В целом эти данные объясняют не только почему Vif необходим для реплика-
ции ВИЧ, но почему репликация ВИЧ видоспецифична. Помимо APOBEC3G
был открыт и другой клеточный фактор (см. ниже), который тоже может объ-
яснять видоспецифичность репликации вируса.
Ключевая роль APOBEC3G и других цитидиновых дезаминаз может не огра-
ничиваться ВИЧ-1. Накопление мутаций G/A было обнаружено у различных
штаммов вируса гепатита B. In vitro накопление ДНК вируса гепатита B резко
снижалось в присутствии APOBEC3G, но при трансфекции vif этот эффект
был обратим [18].
4-6 Патогенез ВИЧ1-инфекции




Рис.3а




Рис. 3б



Рисунок 3. Инфекция, вызванная диким штаммом ВИЧ: Vif взаимодействует с APO-
BEC3G, связывается с ним и предотвращает его встраивание в новые вирусы (рис. 3а).
Штаммы ВИЧ с делецией vif не способны подавить внутриклеточный APOBEC3G, кото-
рый затем встраивается в новые вирусы и обрывает их обратную транскрипцию в клетке-
мишени. ОТ — обратная транскрипция.
2. Цикл репликации ВИЧ 4-7


стр. 1
(из 5 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>