ВИЧ, СПИД: актуальные проблемы, вакцинация

Из существующих классификаций нетрудно убедиться, что ВИЧ-инфекция не имеет своего собственного, клинически очерченного  статуса, ее клиника в развернутой  фазе болезни - это клиника тех, преимущественно  оппортунистических инфекций или опухолей, которые наслаиваются на иммунологически  дефицитный организм. Поэтому сформировалось понятие “СПИД-ассоциируемые заболевания”, куда входят те наиболее часто развивающиеся инфекционные, паразитарные, грибковые или неопластические процессы, которые чаще всего являются клиническим проявлением ВИЧ индуцированного вторичного иммунодефицита.

Разработка клинической  классификации позволила с одной  стороны унифицировать подходы  к клинической оценке болезни, она  же определила тот спектр болезней, которые наиболее часто и наиболее характерно отражают манифестную форму ВИЧ-инфекции, представить в едином целом схему фаз течения болезни, классифицировать состояния, наблюдаемые наиболее закономерно

Спид-ассциируемый комплекс (кратко)

Выделяют следующие  клинические признаки-индикаторы, позволяющие  заподозрить ВИЧ-инфекцию:

• похудание на 10% массы тела и более в течение нескольких месяцев без видимых причин;
• стойкая беспричинная лихорадка в течение 1 мес и более;
• беспричинная диарея в течение 1 мес и более;
• беспричинное увеличение более чем двух групп лимфатических узлов (исключая паховые) на протяжении более 2 мес;
• постоянное и необъяснимое ночное потоотделение;
• быстрая утомляемость, заставляющая все больше время проводить лежа.

Разновидности ВИЧ 

Для вируса иммунодефицита человека характерна высокая частота  генетических изменений, возникающих  в процессе самовоспроизведения. Частота  возникновения ошибок у ВИЧ составляет 10-3 — 10-4 ошибок / (геном * цикл репликации), что на несколько порядков больше аналогичной величины у эукариот. Длина генома ВИЧ составляет примерно 104 нуклеотидов. Из этого следует, что практически каждый вирус хотя бы на один нуклеотид отличается от своего предшественника. В природе ВИЧ существует в виде множества квази-видов, являясь при этом одной таксономической единицей. В процессе исследования ВИЧ все-таки были обнаружены разновидности, которые значительно отличались друг от друга по нескольким признакам, в частности различной структурой генома. Разновидности ВИЧ обозначаются арабскими цифрами. На сегоднешний день известы ВИЧ-1, ВИЧ-2, ВИЧ-3, ВИЧ-4.

ВИЧ-1 — первый представитель группы, открытый в 1983 году. Является наиболее распространенной формой.

ВИЧ-2 — вид  вируса иммунодефицита человека, идентифицированный в 1986 году [30]. По сравнению с ВИЧ-1, ВИЧ-2 изучен в значительно меньшей степени. ВИЧ-2 отличается от ВИЧ-1 в структуре генома. Известно, что ВИЧ-2 менее патогенен и передается с меньшей вероятностью, чем ВИЧ-1. Отмечено, что люди, инфицированные ВИЧ-2, обладают слабым иммунитетом к ВИЧ-1.

ВИЧ-3 — редкая разновидность, об открытии которой  было сообщено в 1988[31]. Обнаруженный вирус  не реагировал с антителами других известных групп, а также обладал  значительными отличиями в структуре  генома.

ВИЧ-4 — редкая разновидность вируса, обнаруженная в 1986 году[32].

Глобальная эпидемия ВИЧ-инфекции главным образом обусловлена  распространением ВИЧ-1. ВИЧ-2 распространен преимущественно в Западной Африке. ВИЧ-3 и ВИЧ-4 не играют заметной роли в распространении эпидемии.

В подавляющем  большинстве случаев, если не оговорено  иначе, под ВИЧ подразумевается  ВИЧ-1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СТРОЕНИЕ  ВИРУСНОЙ ЧАСТИЦЫ ВИЧ.

     Вирион  имеет сферическую форму, диаметром 100-150 нм. Основные черты строения сходны с другими представителями подсемейства лентивирусов. Наружная оболочка вируса, или "конверт" состоит из бимолекулярного слоя липидов, который имеет происхождение из клеточной мембраны клетки хозяина. В эту мембрану встроены рецепторные образования, по виду напоминающие грибы. "Шляпка гриба" состоит из четырех молекул гликопротеида gp120, который обладает сродством к молекулам CD4. "Ножка гриба" состоит из четырех молекул гликопротеида gp41, которые встроены в мембрану. Так как мембрана имеет клеточное происхождение, то на ее поверхности и внутри нее сохраняется множество клеточных белков. Под наружной оболочкой располагается сердцевина вируса (кор), которая имеет форму усеченного конуса и образована белком р24. Промежуток между наружной вирусной мембраной и сердцевиной вируса заполнен матриксным белком р17. Внутри сердцевины располагаются две молекулы вирусной РНК, связанные с низкомолекулярными белками (р9 и р7) основного характера. Каждая молекула РНК содержит 9 генов ВИЧ. Три из них - gag, env и pol - являются структурными. Имеются также три регуляторных гена: tat, rev и nef, и три дополнительных гена: vpu, vpr и vif. Эти гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевание. Концы каждой молекулы РНК содержат дублированную последовательность РНК, так называемый длинный концевой повтор - LTR. Участки LTR действуют как переключатели для управления процессом вирусной транскрипции, взаимодействуя с белками ВИЧ или с белками клетки хозяина. Кроме РНК там же находятся вирусные ферменты: обратная транскриптаза, состоящая из двух субъединиц - р64/53, протеаза - р22, эндонуклеаза (интеграза) - р31. Обратная транскриптаза осуществляет синтез вирусной ДНК с молекулы вирусной РНК. Эндонуклеаза производит встраивание вирусной ДНК в геном клетки хозяина, в результате чего образуется провирус. Протеаза участвует в "нарезании" предшественников вирусных белков при созревании новой вирусной частицы 
 
 
 
 
 
 

     Антигенная структура ВИЧ

gag. Первая открытая рамка кодирует внутренние белки вириона. Эти белки вместе с белками, кодируемыми геном pol, прочитываются, как и у других ретровирусов, с полноразмерной РНК в 9300 нуклеотидов. В результате трансляции этой иРНК (см. Рисунок 2) образуется предшественник с мол. Массой 55 кД. В процессе дальнейшего протеолитического расщепления этот белок нарезается на p17, p24, p9 и р7. Согласно наблюдениям, в сыворотках больных СПИД обнаруживаются антитела ко всем этим продуктам. Значительную фракцию составляют антитела к р24 - основному внутреннему белку вириона. Антитела к р24 обычно появляются на ранних стадиях заболевания и часто исчезают по мере его прогрессирования.

pol. Как и у других ретровирусов, кодируемые этим геном белки считываются в виде gag-pol предшественника. Поскольку рамка считывания гена pol не совпадает с рамкой gag, при созревании иРНКpol должно происходить удаление небольшого интрона, сдвигающее рамку считывания. Анализ первичной нуклеотидной последовательности области перекрывания генов gag и pol выявляет присутствие там нескольких участков, которые могут выполнять функцию акцепторных сайтов сплайсинга. Другим механизмом совмещения рамок считывания является так называемый "перескок рамки" при трансляции. В результате рибосомы "перепрыгивают" через стоп-кодон, ограничивающий рамку gag, и прочитывают pol уже в правильной рамке считывания. Подобный механизм описан для некоторых ретровирусов.

Ген pol кодирует 3 фермента: протеазу (р22), обратную транскриптазу (р64/53) и эндонуклеазу (р31). Эти белки образуются в результате протеолитического расщепления предшественника с молю массой 150кД. Несмотря на относительно небольшое количество этих белков в вирионе (примерно 2 молекулы на вирион), антитела к ним выявляются в сыворотках больных СПИДом. Наиболее ярко выражена реакция с р31.

sor .Tретья открытая рамка перекрывается с 3`-концом гена pol и кодирует белок с молю массой 23 кД. Антитела к этому белку удается выявить в сыворотках больных СПИДом. По-видимому, белок транслируется со сплайсированных полиаденилированных РНК размером 5500 и 5000 нуклеотидов (см. Рисунок 2). Как показали опыты с использованием инфекционной провирусной ДНК ВИЧ, мутации в области гена практически не влияли на способность вируса реплицироваться и оказывать цитопатогенное действие на CD4-клеточную линию, если не считать небольшого замедления этих процессов по сравнению с исходным вирусом. Тем не менее, высокая консервативность нуклеотидной последовательности гена sor указывает на наличие какой-то функции продукта этого гена в жизненном цикле вируса. Возможно, эта функция важна при репликации в нелимфоидных клетках, например в нервных и ретикулоэпителиальных.

env. иРНК, кодирующая белки оболочки вириона, образуется в результате сплайсинга, приводящего к удалению из геномной РНК большого интрона, содержащего гены gag, pol и sor. Образующаяся иРНК размером 4300 нуклеотида содержит открытую рамку с типичным инициирующим AUG, которая может направлять синтез белка, состоящего из 861 аминокислотного остатка с мол. массой 97.5 кД. Этот белок предшественник в дальнейшем обильно гликозилируется, в результате чего его мол. масса возрастает до 160 кД. Предшественник содержит 3 гидрофобные области, характерные для оболочечных белков других ретровирусов. Первый гидрофобный участок (с 17-й по 31-ю аминокислоты) соответствует сигнальному пептиду, второй находится в районе сайта протеолитического расщепления белка-предшественника, третий является частью трансмембранного белка.

В результате протеолитического  расщепления образуется 2 сильно гликозилированных белка: наружный белок оболочки gp120 и трансмембранный белок gp41. Интересной особенностью трансмембранного белка является наличие необычно длинной последовательности (длиной в 150 аминокислотных остатков) гидрофильных аминокислот вслед за гидрофобной частью трансмембранного белка. Эта последовательность, по-видимому, является внутриклеточным фрагментом gp41. Еще, как показали исследования, правильный процессинг gp160 происходит не во всех клеточных линиях. От чего это зависит, пока неизвестно.

3`-orf. Эта открытая рамка расположена между 8347-м и 8992-м нуклеотидами и простирается, таким образом, в U3 область 3`-LTR. Кодируемый этим геном белок имеет мол. массу 27 кД и транслируется со сплайсированной иРНК размером 1800 нуклеотидов.

Хотя антитела к этому белку удается выявить  в крови больных СПИДом, он не является абсолютно необходимым для репликации вируса. Продукт 3`-orf оказывает влияние на цитопатогенность вируса.

tat-3. Явление трансактивации было впервые описано для ретровирусов человека HTLV-1 и HTLV-2. Белок, осуществляющий функцию трансактивации, кодируется у этих вирусов небольшой открытой рамкой, расположенной на 3`-конце генома после гена env. Механизм его действия заключается в активации транскрипции структурных генов вируса, вследствие чего ген, кодирующий белок-трансактиватор, был назван tat (transactivator of transcription).

Феномен трансактивации выражен у ВИЧ на несколько порядков сильнее, чем у HTLV-1 и HTLV-2. Как сейчас стало ясно, за этот процесс у ВИЧ отвечают по крайней мере, 2 гена: tat-3 и art (trs). Первый из них кодируется иРНК размером около 2000 нуклеотидов, образующейся в результате сложного сплайсинга (см. Рисунок 2). Механизм действия белка tat-3 у ВИЧ значительно сложнее, чем у аналогичных белков tat вирусов HTLV-1 и HTLV-2.

Продукт гена tat-3 - белок с мол. массой 14 кД, выявляемый с помощью сывороток больных СПИД. Мутации в 5`-области первого кодирующего экзона tat-3 нарушают способность вируса синтезировать структурные белки и реплицироваться. Эти мутации могут быть комплементированы в клеточных линиях, постоянно экспрессирующих tat-3 белок. Сейчас получены линии как В- так и Т-лимфоцитов, стабильно трансформированных tat-3 геном и продуцирующих белок-трансактиватор. Другие клеточные линии, например HeLa, продуцирующие функциональный tat-3 белок, также могут поддерживать размножение мутантного по tat-3 ВИЧ. Использование подобных клеточных линий и клонированных провирусных ДНК, содержащих различного размера делеции в tat-3 гене, позволило изучить механизмы действия кодируемого этим геном белка.

art (trs). Другим белком, участвующим в регуляции экспрессии структурных генов ВИЧ является продукт гена art (antirepression transactivator - антирепрессорный трансактиватор). Транслируется он, по-видимому, с иРНК, принадлежащей к тому же классу молекул размером 2000 нуклеотидов, что и иРНКtat-3. Кодирующие экзоны гена art перекрываются экзонами tat-3, а при сплайсинге используются те же акцепторные и донорные сайты. Однако при трансляции art функционирует инициаторный AUG с координатой 5500, а не 5412, как для гена tat-3. В результате, art читается со сдвигом рамки отностительно tat-3, что приводит к уменьшению ее кодирующей рамки в первом транслируемом экзоне с 214 до 76 нуклеотидов и к увеличению во втором с 44 до 271 нуклеотида.

Синтезируемый белок состоит из 116 аминокислотных остатков, причем основная доля приходится на аминокислоты, проявляющие основные свойства. Подобные белки обладают сродством к нуклеиновым кислотам и часто регулируют экспрессию генов.

Действие продукта art осуществляется на посттранскрипционном уровне. По-видимому, он активирует трансляцию иРНК структурных генов gag и env, снимая действие специфических негативных регуляторов (см. ниже). Наряду с этим продукт art участвует и в регуляции сплайсинга РНК, в связи с чем для указанного гена было предложено другое название - trs (transregulator of splicing - трансрегулятор сплайсинга).

     env gp120  Самый наружный белок обеспечивает связывание с клетками-мишенями. Лиганды - молекула CD4; галактозилцерамиды; рецепторы для цитокинов

     gp41 Обеспечивает интернализацию вириона в клетку

     gag р24 Составляет оболочку ядра вируса (нуклеокапсида)

     р17 Составляет матриксное вещество вируса