Збудник ЗАХВОРЮВАННЯ - ВІРУС імунодефіциту людини (ВІЛ)
Вірус імунодефіциту людини (ВІЛ) відносять до підродини лентивирусов сімейства ретровірусів. Характерними особливостями ретровірусів є унікальну будову геному і наявність зворотної транскриптази (РНК-залежна ДНК-полімераза). Наявність зворотної транскриптази або ревертази забезпечує зворотну спрямованість потоку генетичної інформації не від ДНК до РНК, а, навпаки, від РНК до ДНК. У зв'язку з наявністю ферменту сімейство і отримало свою назву (від англ. Retro - назад). Судячи з хронології публікацій, ВІЛ був вперше виділений в 1983 р F. Barre-Sinoussi і співавт. в лабораторії, керованої L. Montagnier, з лейкоцитів крові паризького офіціанта-гомосексуаліста, у якого виявлялося стійке збільшення лімфатичних вузлів кількох груп, тобто лімфаденопатія - симптом, який тоді ще не всі дослідники однозначно пов'язували зі СНІДом. Вірус був названий Limphadeno-pathy Associated Virus (LAV). Французькі дослідники обмінювалися матеріалами з американською групою, очолюваною R. Gallo, який незабаром опублікував дані про те, що виділив подібний вірус від хворого на СНІД і назвав його Human T-cell Limphotropic Virus Type III (HTLV-III) - людський лімфотропний вірус третього типу. Першість у відкритті збудника СНІДу тривалий час було оскаржено двома групами дослідників, в тому числі з причини його комерційного використання для виробництва діагностикумів, однак згодом при молекулярному дослідженні штамів, що належали обом науковим групам, з'ясувалося, що вони використовували у виробництві не тільки один вид, а й майже ідентичні штами вірусу, що не могло бути випадковим збігом. Чи відбулася підміна штамів ВІЛ випадково або навмисно, не змогло встановити навіть багаторічна судовий розгляд. Судова тяжба тенденційно висвітлювали в пресі різних країн. З цієї причини велика частина європейських вчених вважають першовідкривачами ВІЛ французьких дослідників, а більшість північноамериканських - дослідницьку групу з США. Самі дослідники зрештою уклали угоду про спільні права на використання виділених ними вірусів в комерційних цілях.
Відтворення ВІЛ пов'язане тільки з певними клітинами. Вважається, що вірус здатний активно проникати в клітини, на поверхні яких знаходиться рецептор CD4, з яким він взаємодіє. Цей рецептор несуть в основному клітини, що циркулюють в крові, лімфі і тканинної рідини, а також належні до неспецифічним елементів нервової тканини. Однак достовірними методами факт активної репродукції ВІЛ виявлено лише в лімфоцитах і деяких клітинах макрофагально-моноцитарного ряду, що свідчить про обов'язкову участь цих клітин в розвитку інфекційного процесу. In vitro вірус можна виділяти і культивувати в культурах лімфоцитів і моноцитів людини.
В даний час виділяють два типи вірусу - ВІЛ-1 і ВІЛ-2, що розрізняються за своїми структурними та антигенними характеристиками. Є достовірні відмінності в перебігу захворювання, що викликається цими вірусами. Перебіг інфекції, спричиненої ВІЛ-2, вважається більш тривалим. Серед ВІЛ-1 і ВІЛ-2 дослідники виділяють велику кількість генетично різних груп.
Життєвий цикл ВІЛ представлений на рис. 1. Повна вірусна частка має сферичну форму, її діаметр не перевищує 100-120 нм. Віріон є серцевину (cor), що включає геном, внутрішні білки р7 і р9 (цифра відповідає молекулярній масі в кілодальтон) і ферменти - зворотну транскриптазу (димер з білків р66 і Р51) і ендонуклеази (рЗ1). Серцевина віріона має циліндричну або конусоподібну форму; її утворюють білки Р18 і р24. Геном утворюють 2 нитки РНК, пов'язані білками рб6 і р7. Капсид утворює білок р24. Матриксний білок p17 формує прошарок між серцевиною віріона і зовнішньою оболонкою. Зовнішня мембрана, або суперкапсид (env), складається з двошарової ліпідної оболонки, в яку інтегровані різні білки людини, в тому числі білки гістосумісності першого і другого класів, що, мабуть, забезпечує ВІЛ антигенну маскування (мімікрію). Суперкапсид пронизаний 72 глікопротеїновими шипами. Кожен шип складається з 3 пар гликопротеинов gp41 Hgp120. Глікопротеїни gp120 локалізовані в виступаючої частини шипа і взаємодіють з молекулами CD4 на мембранах клітин. Глікопротеїни gp41 розташовуються усередині оболонки і забезпечують її злиття з клітинної мембраною. При попаданні ВІЛ в клітку під дією ферменту зворотної транскриптази відбувається утворення ДНК ВІЛ, вбудовується в ДНК клітини-господаря, яка в подальшому починає продукувати вірусні частинки.
У геномі ВІЛ виділяють гени env, pol, gag, що відповідають відповідно за продукцію білків оболонки, ревертази, ядерних структур, і деякі інші гени: tat, rev, vif, vpr, vpu, nef. Геном ВІЛ-2 відрізняється від генома ВІЛ-1 структурою env і заміною гена vpu на vpx.
У геномі ВІЛ виділяють 9 регіонів, кожному з яких відводять певні функції. Gag кодує структурні протеїни, pol - вірусні ензими: протеазу, зворотну транскриптазу і інтеграли, env - глікопротеїни оболонки, tat, rev, vpr і nef регулюють життєвий цикл вірусу, vif відповідає за здатність ВІЛ до інфікування, vfu - за збірку вірусних частинок.
Потрапила в кровотік вірусна частка може прикріпитися за допомогою СОН-бічних ланцюгів gp120 до клітинних рецепторів CD4. В прикріпленні можуть грати роль і рецептори хемокінів CXCR4 і CCR5.
Після прикріплення gp120 відсувається, а гідрофобні кінці gp41 проникають крізь мембрану клітини і спирализуются, в результаті чого вірусна частка притягується до поверхні клітини і їх поверхні зливаються. Дволанцюжкова РНК проникає в клітину, і зворотна транскриптаза каталізує синтез провірусної ДНК. Спочатку утворюється ланцюг нуклеотидів, що складається з РНК і ДНК, потім за участю R-Nase Н утворюється одноцепочечная ДНК. Наступним етапом є утворення дволанцюгової ДНК, що інтегрується в ДНК клітини-господаря за допомогою ферменту інтегрази. Вірусна ДНК стає матрицею, з якої списується РНК, що збирає нову вірусну частку. Цей процес багато в чому обумовлює протеаза вірусу.
Віч інфекція
У ВІЛ відсутні спеціальні механізми корекції генетичних помилок, тому він, як і інші лентивіруси, має виражену схильність до мутацій. Відзначено, що найбільш часті мутації ВІЛ, пов'язані з продукцією зворотної транскриптази. Особливо часті точкові мутації у вигляді заміни одного нуклеотиду іншим, але і цього буває достатньо, щоб змінити структуру вірусного білка. Зустрічаються також включення нових нуклеотидів або їх випадання. Ці зміни дають ще більш виражені зміни в структурі закодованих білків.
Повний життєвий цикл вірусу реалізується досить швидко, всього за 1-2 діб; в день формується до 1 млрд вірусних частинок, тому за тривалий період персистирования в організмі може накопичуватися значна кількість мутантних варіантів ВІЛ.
Виявлення рекомбінантних субтипов ВІЛ і експериментальні дослідження показали, що при зустрічі двох варіантів ВІЛ і більше в одній клітці вони можуть обмінюватися генетичним матеріалом (рекомбинировать), що є додатковим механізмом мінливості ВІЛ.
В результаті мінливості можуть виникати штами, що розрізняються за багатьма характеристиками, в тому числі по стійкості і сприйнятливості до різних антиретровірусних агентам. Розрізняють, наприклад, штами, здатні утворювати синцитій (агломерат клітин) і не здатні до утворення синцития. Останній утворюється в тому випадку, якщо на поверхні зараженої клітини з'являється поверхневий антиген, який може з'єднуватися з рецептором CD4 інших клітин. Найчастіше сінцітіеобразующіе штами вибірково прикріплюються до клітин, які мають рецептор CXCR4, а не утворюють сінтіцій - до клітин, які мають рецептор CCR5, але деякі варіанти можуть використовувати обидва рецептора. Перші вражають переважно лімфоцити, а другі добре культивуються в культурах моноцитів і можуть вражати макрофаги. Чи не утворюють синцитій варіанти переважають на ранній стадії ВІЛ-інфекції, вони долають тканинні бар'єри слизових оболонок, розмножуючись в макрофагах. З цими формами пов'язують і ураження центральної нервової системи (ЦНС) при ВІЛ-інфекції. Є дані про те, що різні субтипу ВІЛ-1 мають різною здатністю до формування сінцітіеобразующіх варіантів.
У ранній період ВІЛ-інфекції утворюють синцитій віруси придушуються захисними механізмами організму. Поява сінцітіеобразующіх вірусів поєднується з швидким зниженням рівня СD4-лімфоцитів і розвитком клінічних проявів імунодефіциту. Втрата (делеція) гена в 32-й парі CCR5 людини обумовлює відсутність однойменного рецептора і зниження сприйнятливості до ВІЛ. Однак подібні мутації не обумовлюють абсолютної резистентності до ВІЛ. Це може бути пов'язано як з різноманітністю штамів ВІЛ, частина з яких, як ми вже відзначали, може приєднуватися до обох рецепторів, так і з шляхом зараження. Якщо ВІЛ потрапляє в кровотік, минаючи тканинні бар'єри, то він може відразу інфікувати лімфоцити.
Окремі штами ВІЛ-1 відрізняються варіабельністю генів env, nef, tat, rev. За варіантами будови окремого фрагмента гена env останнім часом стали виділяти субтипу, або Клайд, що позначаються великими літерами латинського алфавіту А-Н, О і т.д.
Відмінності в нуклеотидних послідовностях гена env в межах одного субтипу не перевищують 15%, а між субтипами А-Н, що об'єднуються в групу М, досягають 35%. Ці субтипу ВІЛ-1 поки явно домінують на планеті, хоча є певний зв'язок поширення окремих субтипов з ураженими контингентами. Пізніше була виявлена також неоднорідна група вірусів О (від outline), генетично ще більш віддалена, але, за опублікованими даними, що має поки обмежене поширення - переважно Камерун та інші країни Західної Африки.
Різні субтипу ВІЛ з різною частотою виділяються в різні періоди часу на різних територіях. Згідно з узагальненими даними різних авторів, субтип А виділяли найчастіше в Центральній Африці, В - в Південній і Північній Америці, Європі, Таїланді, С - в Бразилії, Індії, Південній Африці, Д - в Центральній Африці, Е - в Таїланді, Центральній Африці , F - в Бразилії, Румунії, Заїрі, G - в Заїрі, Габоні, на Тайвані - в Заїрі і Камеруні. Слід зазначити, однак, що наявних даних поки недостатньо для твердження про повну перевагу того чи іншого субтипу в окремих країнах. Крім того, встановлено, що в різних групах ВІЛ-інфікованих в різні періоди часу можуть переважати різні субтипу. Наші дослідження, що проводилися спільно з А.Ф. Бобкова, показали, що під час епідемії (ймовірно, при зараженні одночасно двома субтипами ВІЛ) може відбуватися рекомбінація різних субтипов, що призводить до ще більшої неоднорідності штамів ВІЛ, виділених на території. Так, виявилося, що на території Калінінградської області циркулює рекомбінант субтипов А і В ВІЛ-1. При цьому його гени env належать субтипу А, а гени gag типові для субтипу В.
Будь-яких даних, переконливо свідчать про зв'язок вираженості клінічних проявів з субтипом ВІЛ, поки не опубліковано, проте виявлення такої залежності не виключається. Визначення субтипу має поки в основному епідеміологічне значення.
