Роль вирусов в развитии опухолевых процессов

ВИЧ

ВИРУСОЛОГИЯ

Лекция №5

Более 40 млн. людей во всем мире инфицированы ВИЧ. Каждую минуту 8 человек в мире заражаются ВИЧ, из них 5 – в возрасте до 25 лет.

В России с 2001 года наблюдается стремительный рост ВИЧ-инфекции. По темпам прироста новых случаев РФ заняла первое место в мире: 62% в РФ инфицированы при парентеральном употреблении наркотиков. Гетеросексуальный путь передачи составляет 34%. Женщины инфицируют половым путем намного чаще (61%).

Т-лимфоцит продуцирует новый вирион. В организме больного ежедневно образуется до 10 млрд. новых ВИЧ.

Более 95% смертельных исходов связаны с оппортунистическими инфекциями и опухолями: герпес, папилломавирусная инфекция. Кандидоз, саркома Капоши, лимфома.

В 1982 году была утверждена новая нозологическая единица – СПИД. В наши дни заражено 30000 млн.

В 1983 году двумя группами исследователей во главе с Р. Галло (США) и Л. Монтанье (Франция) был открыт возбудитель. Агент получил название ВИЧ. В наши дни выделено два типа: ВИЧ-1 и ВИЧ-2 – они имеют некоторые особенности в структуре генома и соответствующих белков. Распространение ВИЧ-2 ограничено странами Западной Африки.

ВИЧ относится к семейству Retroviridae, роду Lentivirus. Это РНК-вирус с уникальным типом репродукции. Сердцевина содержит одноцепочечную РНК. Вирион обычно содержит 2 одинаковые молекулы РНК. В РНК с функциональной точки зрения выделяют две группы генов. Первая группа кодирует образование всех основных белков. Вторая группа - регуляторные гены (трансактиваторы). Геном содержит гены gag, pol, ent и minigene.

- Gag (group specific antigen) кодирует синтез структурных белков сердцевины вируса. К ним относятся Р₆, Р₇, Р₂₄. Р₆ и Р₇ стабилизируют РНК. Р₂₄ – белок капсидной оболочки.

- Pol (polymerase) направляет синтез трех ферментов, необходимых для размножения вируса – обратной транскриптазы (ревертазы), интегразы и протеазы.

- Ent (envelope) кодирует синтез оболочечных белков gp41 и gp120.

Продукты регуляторных генов не входят в состав вириона, а управляют синтезом «вирусных» белков внутри инфицированных клеток. Действуя раздельно или вместе, они определяют активацию или латенцию.

Размеры вириона средние (100-120 нм). Тип симметрии спиральный. Имеет суперкапсидную оболочку, в состав которой входит белок gp120, ковалентно связанный с двумя гликопротеинами gp41 – это основные протективные антигены вируса. gp120 – это прикрепительный белок, обеспечивает проникновение вируса в клетку. gp41 – белок слияния.

Не размножается в культуре обычных клеток, а только в культуре лимфоцитов.

ВИЧ инфицирует те клетки, которые имеют на поверхности определенные СD4-рецепторы и хемокиновые рецепторы CCR5 и CXCR4. Вирус вначале связывается с СD4-рецептором. Взаимодейсвтие с корецепторами необходимо для слияния вириона с клеточной мембраной, обеспечивающего проникновение ВИЧ в клетку. Взаимодействие с СD4-рецепторами и корецепторами приводит к конформационным изменениям в оболочке вируса, активируя gp41, запуская слияние мембран. Одной из главных мишеней ВИЧ являются мононуклеарные лимфоциты – СD4 Т-хелперы, кроме них СD4 рецепторы имеют макрофаги и клетки ЦНС – клетки Лангерганса, глиальные клетки мозга – очевидно, они тоже поражаются.

В цитоплазме пораженных клеток осуществляется первый этап жизненного цикла.

1. Обратная транскрипция, т.е. синтез двухцепочечной ДНК на матрице РНК при участии фермента ревертазы – RT (RT – главная мишень при разработке лекарственных препаратов – ингибиторов размножения ВИЧ).

2. Образующаяся провирусная ДНК проникает в ядро клетки, где с помощью фермента интегразы встраивается в состав одной из хромосом клетки хозяина. Процесс интеграции начинается в циклизации (замыкании в кольцо) провирусной ДНК, затем происходит разрыв циклической провирусной ДНК и хромосомы с последующим «сшиванием» концов молекул ДНК.

После встраивания в хромосому ДНК клетки навсегда становится носителем генетической информации ВИЧ и при делении образуют дочерние клетки, содержащие всю необходимую для размножения ВИЧ генетическую информацию.

3. Следующий этап жизненного цикла происходит в ядре клетки: под действием ферментов клетки синтезируется РНК на матрице провирусной ДНК ВИЧ. Перемещаясь в цитоплазму часть молекулы РНК выступает в качестве матрицы для синтеза вирусных белков. При этом структурные белки вируса синтезируются в виде крупных молкул-предшественников, которые мигрируют в направлении мембраны клетки и объединяются с белками gp41 и gp120. Образующиеся белковые комплексы присоединяют к себе молекулы РНК и отпочковываются от клетки, захватывая часть мембраны с клеточными белками и липидами.

В ходе «почкования» часть молекулы-предшественника спонтанно отделяется и образует молекулу фермента – протеазы (PR). Этот фермент осуществляет «нарезание» оставшейся части предшественника на фрагменты определенного размера, соответствующих белкам зрелой вирусной частицы, после чего завершается формирование ее структуры (созревание).

В состоянии латентного провируса ВИЧ может находиться до 10-15 лет без проявления клинических симптомов заболевания. Лиц, содержащих ВИЧ в латентном состоянии, называют ВИЧ-инфицированными. Активация провируса приводит к репликации вируса и развитию клинических проявлений инфекции.

В одной инфицированной клетке может образовываться несколько сотен новых вирионов.

ВИЧ – антропоноз. У больных ВИЧ обнаруживается в крови, сперме, во влагалищной слизи. Пути передачи – половой, парентеральный. Основные проявления ВИЧ-инфекции и СПИДа связаны с развитием оппортунистических заболеваний, к которым относятся инфекции (пневмоцистная пневмония, токсоплазмоз, гепатиты В и С и др.), опухоли (саркома Капоши, злокачественная лимфома), неврологические нарушения.

Динамика ВИЧ-инфекции варьирует у разных пациентов, однако в типичных случаях развитие инфекции происходит по следующему сценарию. Вскоре после инфицирования наблюдается значительный подъем вирусной нагрузки (до 10⁶ погибшей РНК/мл), сопровождающейся временным снижением СD4-лимфоцитов. Через несколько недель или месяцев образуются антитела к белкам ВИЧ, которые на этом этапе инфекции достаточно эффективно элиминируют вирус из организма, при этом наблюдается значительное снижение вирусной нагрузки и увеличения (хотя и не восстановления до исходного уровня) числа СD4-лимфоцитов. Вслед за этим начинается продолжительный (до 10 лет) период клинически бессимптомной инфекции, который характеризуется относительно низкими значениями вирусной нагрузки и постоянным медленным снижением иммунных показателей. За внешней стабильностью этого периода скрывается ожесточенная борьба вируса и иммунной системы; постоянство числа СD4 клеток обеспечивается повышенной скоростью их «оборота» - миллионы клеток, разрушаемых вирусом, вновь образуются в организме, что приводит к постоянному истощению иммунной системы, снижению популяции СD4-лимфоцитов. Вследствие этого уровень репликации вируса постепенно возрастает, что в свою очередь приводит к прогрессивному снижению иммунитета.

Процесс формирования иммунодефицита в ходе ВИЧ-инфекции носит весьма сложный характер и определяется не только механизмами ослабления иммунных реакций, но и главным образом нарушением связей между отдельными звеньями иммунной системы, что в конечном счете приводит к ее полной несостоятельности в отношении защиты от инфекций. Вопрос о механизмах ВИЧ-индуцированного иммунодефицита – один из центральных в науке о ВИЧ-инфекции.

Диагностика

1. Серодиагностика – ИФА.

2. Иммуноблотинг.

3. ПЦР.

Одно из важнейших достижений в диагностике (и лечении) ВИЧ-инфекции последних лет – разработка количественных тестов для определения содержания вирусных частиц в плазме крови – содержание РНК в 1 мл плазмы называется вирусной нагрузкой и составляет от нескольких единиц до 10⁷ копий РНК и более – ПЦР.

Лечение

Одна из основных проблем фармакотерапии ВИЧ-инфекции заключается в том, что на данном этапе развития науки не существует даже предположительного способа полной элиминации ВИЧ из инфицированных клеток. Все известные способы лечения позволяют лишь ограничить размножение вируса и тем или иным путем компенсировать иммунодефицит.

Высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРВТ) – комбинированная терапия тремя или более различными препаратами, подавляющими активность ВИЧ, целью является полное подавление репликации ВИЧ.

Препараты антиретровирусной терапии:

I. Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы – НИОТ(тимидин).

II. Ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы – ННИОТ.

III. Ингибиторы протеазы – ИП (ритонавир, нельфинавир).

IV. Ингибиторы слияния вирусной и клеточной мембран.

V. Ралтегравир (исинтресс) – первый ингибитор интегразы.

Одним из типов взаимодействия вируса и клетки является вирус-индуцированная трансформация, при которой клетки, инфицированные вирусом, приобретают новые, не присущие им свойства. Одним из проявлений такого взаимодействия является злокачественная трансформация. Клетки, инфицированные вирусом, приобретают способность к неконтролируемому делению, развивается опухоль. Такие вирусы называются онкогенными. Они вызывают как злокачественные, так и доброкачественные (реже) опухоли.

Онкогенные вирусы:

1) ДНКовые вирусы:

– полиомавирусы;

– герпесвирусы;

– аденовирусы;

– гепаднавирусы;

– папиломавирусы.

2) РНКовые вирусы:

– Retroviridae (род онкорновирусы).

Несмотря на то, что онкогенные вирусы принадлежат к различным семействам, механизм опухолевого перерождения клетки един. ДНК-транскрипт или ДНК онковируса встраивается в геном клетки и сообщает ей новые свойства. В состав генома онкогенных вирусов входит онкоген. Этот ген имеет клеточное происхождение и отвечает за деление клетки. Он сообщает клетке свойство неконтролируемого деления.