С момента проникновения вируса в клетку начинается период ВИЧ-инфекции – вирусоносительства, которое может продолжаться 10 и более лет; а с момента активации вируса начинается болезнь – СПИД. С помощью своих регуляторных генов и их продуктов вирус начинает активно размножаться. ТАТ-белок может повысить скорость репродукции вируса в 1000 раз. Транскрипция вируса имеет сложный характер. Она включает образование как полноразмерных, так и субгеномных мРНК, сплайсинг мРНК, а далее происходит синтез структурных и регуляторных белков.
Синтез структурных белков происходит так. Вначале синтезируется полипротеинпредшественник Pr55Gag (белок с м. м. 55 кД). Он содержит 4 основных домена: матриксный (МА), капсидный (СА), нуклеокапсидный (NC) и домен р6, из которых в результате нарезания Pr55Gag вирусной протеазой (она самовырезается из другого белка-предшественника – Gag-Pol) образуются соответственно структурные белки р17, р24, р7 и р6. Образование полипротеина Pr55Gag – главное условие формирования вирусных частиц. Именно этот белок определяет программу морфогенеза вириона. Она включает последовательно стадии транспорта полипротеина Gag к плазматической мембране, взаимодействия с ней и белок-белковых взаимодействий при формировании вирусной частицы и ее почковании. Pr55Gag синтезируется на свободных полирибосомах; молекулы белка транспортируются к мембране, на которой заякориваются своими гидрофобными участками. Основную роль в создании нативной конформации Gag-белка играет СA-домен. NC-домен обеспечивает включение (с помощью своих «цинковых пальцев») 2 молекул геномной РНК в состав формирующейся вирусной частицы. Молекула полипротеина вначале димеризуется благодаря взаимодействию матриксных доменов. Затем димеры объединяются в гексамерные (из 6 единиц) комплексы в результате взаимодействия доменов СA и NC. Наконец, гексамеры, соединяясь боковыми поверхностями, образуют незрелые вирионы сферической формы, внутри которых содержится геномная вирусная РНК, захваченная NC-доменом.
Другой белок-предшественник Prl60Gag-Pol (белок с м. м. 160 кД) синтезируется в результате сдвига рамки считывания рибосомой при трансляции 3'-конца гена gag в области, расположенной непосредственно перед участком, кодирующим белок р6. Этот полипротеин Gag-Pol содержит неполную последовательность Gag-белка (1 – 423 аминокислоты) и последовательности Pol, которые включают домены PR, RT и IN. Молекулы полипротеина Gag-Pol также синтезируются на свободных полири-
босомах и транспортируются к плазматической мембране. Полипротеин Prl60GagPol содержит все присущие полипротеину Gаg сайты межмолекулярных взаимодействий и сайты связывания с мембраной. Поэтому молекулы полипротеина Gag-Pol сливаются с мембраной и наряду с Gag-молекулами включаются в формирующиеся вирионы, в результате чего появляется активная протеаза и начинается процесс созревания вириона. Протеаза ВИЧ-1 высокоактивна только в виде димера, поэтому для ее самовырезания из Prl60Gаg-Pol требуется димеризация этих молекул. Созревание вириона заключается в том, что освободившаяся активная протеаза разрезает Prl60Gag-Pol и Gаg55 в узнаваемых ею сайтах; образуются белки р17, р24, р7, р6, ревертаза, интеграза и происходит их ассоциация в вирусную структуру.
Белок Env синтезируется на рибосомах, связанных с мембранами эндоплазматического ретикулума, затем он гликозилируется, разрезается клеточной протеазой на gр120 и gр41 и транспортируется на клеточную поверхность. При этом gр41 пронизывает мембрану и связывается матриксными доменами молекулы Gаg-белка, ассоциированными с внутренней поверхностью мембраны. Эта связь сохраняется и в зрелом вирионе.
Таким образом, сборка вирусных частиц заключается в агрегации белков-предшественников и связанных с ними молекул РНК на плазматической мембране клетки-хозяина, образовании незрелых вирионов и их высвобождении путем почкования с клеточной поверхности. При почковании вирион окружает себя клеточной мембраной, в которую встроены молекулы gр41 и gр120. Во время почкования или, возможно, после высвобождения вирионов происходит их созревание, которое осуществляется при помощи вирусной протеазы и заключается в протеолитическом нарезании белков-предшественников Рr55Gаg и Рrl60Gаg-Pol на белки зрелого вируса и их ассоциации в определенные структурные комплексы. Ведущую роль в процессах морфогенеза вируса играет полипротеин-предшественник Рr55Gag, который организует и осуществляет сборку незрелого вириона; процесс его созревания завершает специфическая вирусная протеаза.
Антигенные варианты. Вирус иммунодефицита очень изменчив. Даже из организма одного больного могут быть выделены штаммы вируса, существенно различающиеся по антигенным свойствам. Такой изменчивости способствуют интенсивное разрушение клеток СD4+ и мощный антительный ответ на ВИЧ-инфекцию. У больных из Западной Африки выделена новая форма ВИЧ, биологически близкая к ВИЧ-1, но иммунологически отличающаяся от него, – ВИЧ-2. Гомология первичной структуры геномов этих вирусов составляет ~42 %. ДНК-провирус ВИЧ-2 содержит 9671 п. н., а его LTR – 854 п. н. ВИЧ-2 впоследствии выделен и в других регионах мира. Перекрестного иммунитета между ВИЧ-1 и ВИЧ-2 нет. Известны две крупные формы ВИЧ-1: О (Outlier) и М (Маjor), последнюю подразделяют на 10 субтипов (А – J). В России циркулируют 8 субтипов (А – Н).
Методы культивирования. ВИЧ-1 и ВИЧ-2 удается культивировать в клетках только одного клона ТCD4-лимфоцитов – Н9, полученного из лейкозных ТСВ4лимфоцитов. Для этих же целей могут быть использованы и монослойные культуры клеток астроцитов, в которых ВИЧ-1 хорошо размножается. Из животных к ВИЧ-1 восприимчивы шимпанзе.
Резистентность вируса во внешней среде невелика. Он погибает под влиянием солнечных лучей и УФ-облучения, разрушается при 80 °C в течение 30 мин, при обработке обычно применяемыми дезинфицирующими веществами – в течение 20 – 30 мин. Для обеззараживания вируссодержащего материала необходимо пользоваться микобактерицидными дезинфицирующими веществами, поскольку они эффективны против микроорганизмов, обладающих самой высокой резистентностью.
Эпидемиология ВИЧ-инфекции
Источником ВИЧ-инфекции является только человек – больной или вирусоноситель. Вирус содержится в крови, сперме, цервикальной жидкости; у кормящих матерей – в грудном молоке. Заражение происходит половым путем, через кровь и ее препараты, а также от матери к ребенку до родов, во время и после родов. Случаи заражения вирусом через пищевые продукты, напитки и через укусы насекомых не известны.
От пандемии ВИЧ-инфекции в мире уже погибло более 42 млн человек. По данным ВОЗ, этим вирусом ежедневно заражается 14 тыс. человек.
Распространению СПИДа способствует наркомания. Зараженность ВИЧ растет с каждым годом. По данным ВОЗ, с 1980 по 2000 г. 58 млн человек было инфицировано ВИЧ. Только в течение 2000 г. в мире было инфицировано 5,3 млн, а умерли от СПИДа 3 млн человек. В России на 1 января 2004 г. было зарегистрировано 264 тыс. ВИЧ-инфицированных людей. Половина лиц, зараженных ВИЧ, умирает в течение 11 – 12 лет с момента заражения. В начале 2004 г. из каждых 100 тыс. граждан России около 180 жили с диагнозом «ВИЧ-инфекция». Прогнозируется, что при таком уровне заболеваемости суммарное число ВИЧ-инфицированных в России к 2012 г. составит 2,5 – 3 млн человек. Сложность борьбы с ВИЧ-инфекцией зависит от ряда причин: во-первых, еще нет эффективных методов ее лечения и специфической профилактики; во-вторых, инкубационный период при ВИЧ-инфекции может превышать 10 лет. Его продолжительность зависит от момента активации Т-лимфоцита и содержащегося в его хромосоме ДНК-провируса. Пока неясно, обречен ли каждый инфицированный вирусом на СПИД или возможно длительное вирусоносительство без заболевания (что кажется маловероятным). Наконец, существует несколько вирусов иммунодефицита человека (ВИЧ-1, ВИЧ-2), антигенные различия между которыми предотвращают формирование перекрестного иммунитета. Обнаружение вируса иммунодефицита обезьян (ВИО) пролило свет на вопрос о происхождении ВИЧ. ВИО по организации генома сходен с ВИЧ, но существенно отличается по нуклеотидной последовательности. ВИЧ-2 по серологическим свойствам занимает промежуточное положение между ВИЧ-1 и ВИО, а по нуклеотидной последовательности оказался ближе к ВИО. В связи с этим В. М. Жданов предположил, что вирусы ВИЧ-1, ВИЧ-2 и ВИО произошли от общего предка. Не исключено, по мнению Р. Галло, что один из ВИО каким-то образом попал в организм человека, где претерпел ряд мутаций, в результате которых возникли ВИЧ-1, ВИЧ-2 и другие его формы.
Особенности патогенеза и клинической картины ВИЧ-инфекции
Вирусу иммунодефицита человека свойственны некоторые особенности, от которых во многом зависит патогенез заболевания. Вирус обладает очень высокой скоростью размножения, определяемой его регуляторными элементами (за 5 мин в активной стадии синтезируется до 5000 вирионов). Благодаря наличию белка слияния (gp41) вирус индуцирует образование обширных синцитиальных структур за счет слияния инфицированных и неинфицированных Т-хелперов, следствием чего является их массовая гибель. Образующиеся в большом количестве молекулы белка gp120 свободно циркулируют в крови и связываются с рецепторами неинфицированных Т-хелперов, в результате чего они также распознаются и уничтожаются Т-киллерами. Вирус может распространяться по межклеточным каналам из клетки в клетку, в этом случае он становится мало доступен антителам.
