<< Предыдущая

стр. 3
(из 5 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

В покоящихся T-лимфоцитах образованная в результате обратной транскрип-
ции провирусная ДНК не встраивается в геном клетки хозяина. Для того, что-
бы клеточная ДНК встроилась в ДНК клетки-хозяина необходима активация
клетки и перемещение вирусного преинтеграционного комплекса из цито-
плазмы в ядро. In vitro активация клеток происходит, например, после стиму-
ляции антигенами или митогенами, in vivo активация иммунной системы на-
блюдается после контакта с антигеном, вакцинации или на фоне оппортуни-
стической инфекции. Кроме того, имеется все больше указаний, что вирусный
гликопротеид gp120 сам способен активировать зараженные клетки, способ-
ствуя тем самым встраиванию вирусной ДНК в клеточный геном. Помимо
моноцитов, макрофагов и клеток микроглии невстроенная в клеточный геном
провирусная ДНК ВИЧ содержится в покоящихся лимфоцитах CD4 — долго-
2. Цикл репликации ВИЧ 4-13




живущих клетках, которые являются важным резервуаром ВИЧ и латентной
инфекции [46]. Поскольку естественное течение ВИЧ инфекции характеризу-
ется постоянной репродукцией вируса в активированных лимфоцитах CD4,
пребывание вируса в латентном состоянии в покоящихся лимфоцитах CD4
скорее всего является случайным феноменом, не имеющим большого значе-
ния в патогенезе этой инфекции. Однако этот небольшой резервуар латентно-
го провируса приобретает особое значение с началом ВААРТ: антивирусные
препараты не действуют на нереплицирующиеся провирусы, поэтому ВИЧ
продолжает персистировать в этих клетках и способен к репродукции и ново-
му витку инфекции при отмене препаратов. Таким образом, существование
этого резервуара латентного вируса не позволяет добиться искоренения виру-
са у ВИЧ-инфицированных с помощью ВААРТ.
Лишь недавно стало ясно, почему ВИЧ плохо реплицируется в покоящихся
лимфоцитах CD4. Клеточный белок Murr1, участвующий в метаболизме меди,
способен подавлять репликацию ВИЧ-1 в нестимулированных лимфоцитах
CD4. Murr1 был обнаружен в первичных покоящихся лимфоцитах CD4, в ко-
торых он подавлял активацию фактора транскрипции NF?B, блокируя дегра-
дацию I?B?. I?B? предотвращает миграцию NF?B в ядро, особенно после
цитокиновой стимуляции (например, ФНО?). Поскольку области длинных
концевых повторов ВИЧ имеют множество сайтов для NF?B, предотвращение
миграции NF?B в ядро должно подавлять репликацию ВИЧ. Ингибирование
Murr-1 с помощью киРНК приводит к репликации ВИЧ в покоящихся лимфо-
цитах CD4 [47]. Персистирование ВИЧ в покоящихся лимфоцитах CD4 и дру-
гих клетках-резервуарах считается основной причиной, по которой не удается
добиться искоренения вируса. Если оно в принципе достижимо, подробное
изучение того, как и когда появляются клеточные резервуары ВИЧ и как на
них можно воздействовать, играет первостепенное значение в создании мето-
дов, нацеленных на искоренение инфекции.
Клеточные факторы транскрипции, в частности NF-kB, тоже могут связывать-
ся с длинными концевыми повторами LTR. После стимуляции митогенами
или цитокинами фактор NF-kB транслоцируется в ядро, где связывается с
длинным концевым повтором и запускает транскрипцию вирусных генов. В
результате транскрипции сначала синтезируются регуляторные вирусные
белки, в частности Tat и Rev. В ядре клетки белок Tat связывается с трансак-
тивируемым регуляторным элементом (TAR), расположенным в начале ви-
русной РНК, и стимулирует транскрипцию и образование длинных транс-
криптов РНК. Белок Rev стимулирует экспрессию генов, отвечающих за син-
тез структурных белков и ферментов, и подавляет продукцию регуляторных
белков, тем самым запуская образование зрелых вирусных частиц. Белки, ко-
дируемые генами pol и gag, образуют вирусный капсид; продукты гена env
образуют поверхностный гликопротеид gp120 — «шипы» внешней оболочки
вируса. Гликопротеид gp120 образуется в результате расщепления вирусной
протеазой своего предшественника — гликопротеида gp160 — на gp120 и
gp41. Продукты гена gag также образуются в результате расщепления протеа-
зой ВИЧ предшественника — полипротеина массой 53 кДа — на белки p24,
p17, p9 и p7. Поскольку расщепление молекул-предшественников протеазой
4-14 Патогенез ВИЧ1-инфекции




ВИЧ — необходимое условие для образование новых вирусных частиц, этот
фермент служит еще одной мишенью для антиретровирусной терапии [48].
Сборка вирусов происходит поэтапно: из вирусной РНК, белков Gag и фер-
ментов Pol образуется нуклеокапсид, который перемещается к клеточной
мембране. Крупные молекулы-предшественники расщепляются вирусной
протеазой, после чего завершается сборка зрелых вирусов и они отпочковы-
ваются от клетки. При отпочковывании в липидную оболочку вируса могут
встраиваться различные белки клетки-хозяина, фосфолипиды и холестерин. В
отличие от T-лимфоцитов, в которых отпочковывание происходит на поверх-
ности клеток и приводит к выделению вирусов в межклеточное пространство,
в моноцитах и макрофагах процесс завершается накоплением вируса внутри
клеточных вакуолей
Репликация ретровирусов подвержена ошибкам и характеризуется высокой
частотой спонтанных мутаций. В среднем при обратной транскрипции проис-
ходит от 1 до 10 ошибок на один геном или один цикл репликации. Мутации
могут приводить утрате вирусом способности к репликации. С другой сторо-
ны, могут появляться и накапливаться мутации, в результате которых вирус
приобретает устойчивость к антивирусным препаратам. Под давлением про-
тивовирусных средств и при неполном подавлении репликации вируса устой-
чивые вирусы начинают преобладать.
Кроме того, для ВИЧ характерна высокая скорость репликации и, соответст-
венно, большой оборот вирусных частиц: в среднем за сутки образуется и
разрушается 1 млрд вирусных частиц. Из-за высокой скорости репликации
вируса и большой частоты мутаций у одного и того же больного накапливает-
ся множество близких вариантов вируса, называемых псевдовидами. В ре-
зультате естественного отбора преимущественно сохраняются псевдовиды,
приобретшие в результате мутаций устойчивость к антиретровирусным пре-
паратам и факторам иммунной защиты, таким как нейтрализующие антитела
и цитотоксические T-лимфоциты.

3. ВИЧ и иммунная система
3.1. Роль антигенпредставляющих клеток в патогенезе
ВИЧ-инфекции
Дендритные клетки как основные антигенпредставляющие клетки
Дендритные клетки, макрофаги и B-лимфоциты — это основные антиген-
представляющие клетки иммунной системы. Дендритные клетки служат наи-
более сильными индукторами специфического иммунного ответа и являются
необходимым элементом для начала первичных антиген-специфических им-
мунных реакций. Предшественники дендритных клеток мигрируют из кост-
ного мозга в периферические органы иммунной системы и подслизистый слой
кишечника, мочеполовой и дыхательной систем. Они способны захватывать и
перерабатывать растворимые антигены и мигрировать во вторичные органы
иммунной системы, где активируют антиген-специфические T-лимфоциты.
3. ВИЧ и иммунная система 4-15




Дендритные клетки — это гетерогенная группа клеток с различными функ-
циональными возможностями и фенотипическими маркерами в зависимости
от микроокружения и степени зрелости. Незрелые дендритные клетки могут
захватывать и перерабатывать антигены, но их способность активировать T-
лимфоциты слаба. Зрелые дендритные клетки, напротив, обладают в основ-
ном иммуностимулирующей активностью. Тканевые дендритные клетки и
клетки Лангерганса (специализированные клетки кожи и слизистых) имеют
незрелый фенотип и могут захватывать антиген. После этого они мигрируют в
лимфоидную ткань, где приобретают зрелый фенотип.
Для стимуляции лимфоцитов CD8 и образования антиген-специфических ци-
тотоксических T-лимфоцитов необходимо представление пептидного антиге-
на в комплексе с HLA класса I. Дендритные клетки могут заражаться вируса-
ми, например вирусом гриппа. При этом в цитоплазме клетки синтезируются
вирусные белки, которые расщепляются на пептиды и переносятся в цитозоль
эндоплазматического ретикулума, где связываются с HLA класса I. Образо-
вавшийся комплекс перемещается на поверхность дендритной клетки. Число
комплексов специфический пептидный антиген— HLA класса I обычно огра-
ничено, и поэтому антиген распознается лишь одним клоном T-лимфоцитов
из 100 000 и более. Антигенраспознающие рецепторы T-лимфоцитов (TCR)
обладают низкой аффинностью к антигену (1 mM и менее). Высокая плот-
ность дополнительных стимулирующих молекул на поверхности дендритных
клеток позволяет усилить взаимодействие антигенраспознающих рецепторов
с комплексом пептидный антиген— HLA и тем самым запустить пролифера-
цию (клональную экспансию) T-лимфоцитов. Зараженные вирусом или опу-
холевые клетки нередко не экспрессируют дополнительных стимулирующих
молекул и поэтому не способны вызывать клональную экспансию эффектор-
ных клеток. Это лишний раз подчеркивает важность высокоспециализирован-
ной системы антигенпредставляющих клеток (в том числе дендритных) в за-
пуске T-клеточного ответа.
Взаимодействие дендритных клеток с B- и T-лимфоцитами
Главные эффекторные клетки антиген-специфического иммунного ответа —
B- и T-лимфоциты. Функция этих клеток зависит от дендритных клеток. По-
следние захватывают антигены, перерабатывают и переносят их на свою по-
верхность. Там, в комплексе с дополнительными стимулирующими молеку-
лами, они активируют T-лимфоциты. B-лимфоциты могут распознавать анти-
ген после связывания с антигенраспознающими рецепторами B-лимфоцитов.
Распознавание антигена T-лимфоцитами возможно только после предвари-
тельной переработки и представления пептидных фрагментов антигена денд-
ритными клетками. T-лимфоциты могут связываться с пептидными фрагмен-
тами антигена через различные антигенраспознающие рецепторы, при этом
комплекс пептидный антиген—HLA класса I активирует T-лимфоциты CD8, а
комплекс пептидный антиген—HLA класса II — T-лимфоциты CD4. Способ-
ность дендритных клеток активировать T-лимфоциты зависит также от секре-
ции стимулирующих цитокинов, в том числе ИЛ-12 — ключевого цитокина в
образовании и активации T-хелперов 1 типа и NK-лимфоцитов.
4-16 Патогенез ВИЧ1-инфекции




Для стимуляции выраженного антиген-специфического T-клеточного ответа
достаточно небольшого числа дендритных клеток и антигена, что говорит о
высокой иммуностимулирующей способности дендритных клеток. Экспрес-
сия молекул адгезии и лектинов (в частности DC-SIGN) способствует агрега-
ции дендритных клеток и T-лимфоцитов и усиливает взаимодействие с анти-
ген-связывающими рецепторами T-лимфоцитов.
DC-SIGN — это лектин типа C, который связывается с лентивирусами (в том
числе с вирусом иммунодефицита обезьян, ВИЧ-1 и ВИЧ-2), посредством
gp120 и углеводов [49]. Иммуногистохимические исследования показали, что
DC-SIGN экспрессируется на дендритных клетках подслизистого слоя и кожи.
Полагают, что DC-SIGN играет роль в заражении ВИЧ через слизистые и при
вертикальной передаче инфекции. Было показано, что экспрессия DC-SIGN
способствует проникновению ВИЧ в T-лимфоциты и позволяет использовать
корецепторы, если их экспрессия ограничена. Таким образом, DC-SIGN мо-
жет оказаться тем средством, с помощью которого ВИЧ проникает в дендрит-
ные клетки слизистых оболочек. Зараженные дендритные клетки мигрируют в
лимфоидную ткань, где ВИЧ передается лимфоцитам CD4.

3.2. Лимфоидная ткань как место репликации вируса
Уже на ранней стадии инфекции репликация вируса в лимфоидной ткани
очень активна [50, 51]. В первой фазе ВИЧ-инфекции происходит всплеск ви-
ремии, за которым следует относительное снижение концентрации вируса в
крови. В это время в большом количестве появляются специфичные к ВИЧ
цитотоксические T-лимфоциты, что совпадает с первым снижением концен-
трации вируса крови. В лимфоидной ткани вирусы захватываются сетью фол-
ликулярных дендритных клеток. Главная мишень вируса — макрофаги и ак-
тивированные и покоящиеся лимфоциты CD4. На всем протяжении ВИЧ-
инфекции лимфоидная ткань служит основным местом репликации ВИЧ. В
лимфоидной ткани доля клеток, содержащих провирусную ДНК, в 5—10 раз
выше, чем среди циркулирующих мононуклеаров крови, а репликация ВИЧ в
лимфоидной ткани на 1—2 порядка выше, чем в крови. Таким образом, ос-
новным резервуаром ВИЧ служат лимфатические узлы.
После проникновения ВИЧ в покоящийся лимфоцит CD4 и завершения об-
ратной транскрипции, вирусный геном представлен провирусной невстроен-
ной ДНК. Для встраивания провирусной ДНК в геном клетки-хозяина, и сле-
довательно, для образования новых вирусов необходима активация T-
лимфоцитов. Поэтому лимфоидная ткань служит самой благоприятной средой
для репликации ВИЧ. Тесный контакт лимфоцитов CD4 и антигенпредстав-
ляющих клеток, наличие вирусов на поверхности фолликулярных дендритных
клеток и изобилие провоспалительных цитокинов (в частности, ИЛ-1, ИЛ-6 и
ФНО?) способствуют началу репликации ВИЧ в инфицированных клетках и
поддерживают ее в дальнейшем. Отметим, что ИЛ-1 и ФНО? индуцируют
NF-kB, который связывается с длинным концевым повтором и запускает
транскрипцию провируса. Важность антигензависимой активации лимфоци-
тов CD4 была подчеркнута несколькими исследованиями in vivo и in vitro, ко-
торые показали усиление репликации ВИЧ на фоне вакцинации против столб-
3. ВИЧ и иммунная система 4-17




няка или гриппа и при туберкулезе [52]. Хотя польза вакцинации (например,
профилактика гриппа или столбняка) у ВИЧ-инфицированных перевешивает
риск временного повышения вирусной нагрузки, факт неоспорим: любая ак-
тивация иммунной системы сопровождается усилением репликации ВИЧ.
На фоне ВААРТ в лимфоидной ткани значительно снижается число T-
лимфоцитов, в которых идет активная репликация вируса [53]. Однако, не-
смотря на успешное подавление виремии, во всех случаях остаются покоя-
щиеся T-лимфоциты с латентной формой вируса [46]. Эти клетки способны
давать новый виток вирусной репликации после отмены антивирусных препа-
ратов.
При естественном течении ВИЧ-инфекции число лимфоцитов CD4 постепен-
но снижается, в то время как концентрация ВИЧ в крови постепенно увеличи-
вается. Серийные исследования лимфоидной ткани показали, что прогресси-
рование инфекции сопряжено с разрушением архитектоники лимфоидной
ткани и снижением захвата вирусных частиц. Различные иммуногистологиче-
ские исследования показывают, что паракортикальная зона лимфоузлов — это
главная область, в которой начинается репликация ВИЧ [50, 51]. Заражение
соседних лимфоцитов CD4, а также их активация дендритными клетками оп-
ределяют распространение ВИЧ по лимфоидной ткани.
Как и при инфекции, вызванной вирусом иммунодефицита обезьян у резус-
макак, при ВИЧ-инфекции на всех ее стадиях репликация вируса и разруше-
ние лимфоцитов CD4 происходят в собственной пластинке слизистой и под-
слизистой кишечника активнее, чем в лимфоузлах [54, 55, 56]. Это обусловле-
но тем, что в кишечнике представлена основная популяция несущих рецептор
CCR5 эффекторных клеток памяти CD4, которые служат лучшей мишенью
для репликации ВИЧ по сравнению со смешанной популяцией лимфоцитов
CD4 в лимфоузлах. Однако еще предстоит выяснить, играет ли выраженное
снижение лимфоцитов CD4 в кишечнике важную роль в общем нарушении
CD4-гомеостаза в течение заболевания.
Сегодня изучается также влияние ВИЧ-инфекции на тимус и его роль в сни-
жении числа лимфоцитов CD4. Последние работы показывают, что образова-
ние в тимусе лимфоцитов CD4 при ВИЧ-инфекции снижается, особенно с
возрастом, и что этот эффект связан с пролиферацией T-лимфоцитов в тиму-
се; механизм этого остается неясным, так как тимоциты не экспрессируют
CCR5 и не являются обязательной мишенью ВИЧ [57, 58].

3.3. HLA и иммунный ответ на ВИЧ
Лимфоциты CD8 распознают «свой» антиген (пептидный фрагмент) в ком-
плексе с HLA класса I антигенпредставляющей клетки, а лимфоциты CD4 — в
комплексе с HLA класса II. Таким образом, специфический иммунный ответ
на ВИЧ зависит от индивидуального набора антигенов HLA.
На антигенпредставляющих клетках связывание пептидов ВИЧ с углублением
молекулы HLA класса I может происходить по-разному. В результате актива-
ция лимфоцитов CD8 может быть достаточной, недостаточной или вообще не
произойти. В крупных когортных исследованиях было проанализировано
влияние HLA на естественное течение ВИЧ-инфекции (быстрое прогрессиро-
4-18 Патогенез ВИЧ1-инфекции




вание и медленное прогрессирование инфекции). Связь между HLA и благо-
приятным течением инфекции прослеживалась примерно у 40% инфициро-

<< Предыдущая

стр. 3
(из 5 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>