Вирус спида поражает т киллеры. Почему им не страшен спид? Пути заражения ВИЧ

Далеко не каждый с ходу сможет расшифровать аббревиатуру СПИД, хотя абсолютно все знают, что эти четыре буквы означают смертельную болезнь, прозванную «чумой ХХ века», но по-прежнему продолжающую собирать страшную дань с человечества и в новом столетии. По данным программы UNAIDS, специально созданной ООН для международной координации усилий в борьбе со СПИДом, к концу прошлого года в мире жили 40 миллионов человек, зараженных этой болезнью. Каждый день к ним добавляется около 11 тысяч новых жертв.

В отличие от многочисленных инфекций, веками и тысячелетиями преследовавших человечество, СПИД дал о себе знать совсем недавно — всего 26 лет назад. Журнал Mortality and Morbidity Weekly Report (ведомственное издание американского Центра контроля заболеваемости) 5 июня 1981 года опубликовал статью о странной вспышке пневмонии в Лос-Анджелесе. В течение 7 месяцев пятеро мужчин стали жертвами микроскопического грибка Pneumocystis carinii, который часто встречается в легких человека, но обычно ведет себя смирно и может вызывать болезнь только у людей с подавленным иммунитетом. Кроме того, у всех больных был обнаружен цитомегаловирус, также обычно быстро нейтрализуемый иммунной системой.

Было очевидно, что эта пятерка с сильнейшими иммунными нарушениями не могла случайно собраться вместе. Оказалось, что все пострадавшие были членами одной гомосексуальной коммуны. Поэтому во вступительной части статьи доктор Джим Карран предположил, что угнетение иммунитета вызвано какой-то инфекцией, возможно, передаваемой половым путем. Так мир впервые узнал о СПИДе.

Впрочем, тогда его никто так не называл. В первые годы после выявления инфекции в ходу было несколько названий, самым популярным из которых было «иммунодефицит, связанный с гомосексуальностью» (GRID), так как практически все вновь выявляемые больные принадлежали именно к данной категории. Это открытие немедленно породило ряд спекуляций: предыдущее десятилетие было временем становления первых побед гей-движения, и ревнители благочестия немедленно увидели в столь избирательной болезни небесную кару для обнаглевших извращенцев. Редкие исключения лишь подтверждали правило: без гомосексуальных контактов заражались только потребители инъекционных наркотиков. Позднее оказалось, что первоначальное распространение инфекции через гомосексуалистов - не более чем случайность: ВИЧ может заражать независимо от пола, типа сексуального поведения и моральных принципов. Одновременно в самих группах риска, а также среди радикальной молодежи и населения городских трущоб, поговаривали, что это утечка биологического оружия. (До сих пор почти половина черных американцев считает, что возбудитель СПИДа создан искусственно, а 15% - что он намеренно распространяется спецслужбами с целью геноцида чернокожего населения.) Есть версия, что это вообще чисто пропагандистский проект и никакой инфекции, разрушающей иммунитет, не существует.

Индия: с позиции трех обезьянок
Мировой рекорд по абсолютному числу ВИЧ-инфицированных в одной стране - 5,7 миллиона - принадлежит Индии. Это не так уж много для миллиардной страны, но пугают темпы роста - до 15% в год.

Главная проблема в борьбе с инфекцией - неинформированность населения, особенно женщин. Почти половина индийских женщин (46%) неграмотны и примерно столько же вообще не слышали о СПИДе. Этому содействует и традиционное табу в индийском обществе на открытое обсуждение тем, связанных с сексом.

Попытки же изменить ситуацию (ввести в школах сексуальное просвещение, установить на улицах автоматы по продаже презервативов и т. д.) неизменно вызывают яростный протест традиционалистов, особенно мусульман.

Подарок от обезьян

В начале 1983 года сотрудник знаменитого Пастеровского института Люк Монтанье и американский вирусолог Роберт Галло независимо друг от друга выделили возбудителя новой болезни - вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Очень похожие вирусы нашлись еще у трех десятков видов обезьян, населяющих Африку. Их назвали «вирусами иммунодефицита обезьян», но на самом деле никакого иммунодефицита они у своих природных хозяев не вызывают и вообще никак не мешают им жить. Биологам давно известно, что если возбудитель той или иной болезни постоянно циркулирует в одной и той же популяции своих жертв, болезнь постепенно начинает протекать все легче. Но если этот «присмиренный Бармалей» столкнется с новым для него видом хозяина, он снова начинает убивать.

Наиболее похожий на ВИЧ вирус был выделен у четырех шимпанзе, живших в неволе в США . Вполне возможно, что именно обезьяний вирус и был предком человеческого. Однако найти его у вольных шимпанзе долгое время не удавалось. В этом ничего удивительного не было: за последние несколько десятилетий многие популяции обезьян под натиском человека полностью прекратили свое существование. Значит, можно предположить, что вирус был распространен только в небольшом районе, и одна из последних местных шимпанзе, подобно легендарному Альманзору, передала смертельное наказание своим погубителям. Но нельзя было исключить и более простое объяснение: американские шимпанзе заразились вирусом уже в неволе, а его истинный хозяин - какой-то другой вид. Чтобы выбрать между этими двумя гипотезами, нужно было бы провести массовое обследование диких шимпанзе, но сделать это не так-то просто: взрослый шимпанзе примерно впятеро сильнее среднего человека и совершенно не горит желанием сдать кровь на нужды науки. Отстреливать же их было к этому времени категорически запрещено. Только в прошлом году экспедиция американских вирусологов во главе с доктором Беатрис Хан, вооруженная новой методикой, позволяющей опознавать остатки вирусов в обезьяньем помете, доказала: дикие шимпанзе из бассейна реки Санага в Камеруне заражены предполагаемым предком ВИЧ, точнее, предком ВИЧ-1 - наиболее распространенного типа возбудителя СПИДа.

Надо сказать, что к этому времени ученые уже знали, что болезнь может вызывать и другой вирус. С его происхождением особой проблемы не было: он практически не отличался от вируса дымчатого мангобея - небольшой обезьяны, распространенной на западе Африки.

Местные жители охотятся на них, часто держат их в качестве домашних животных и, видимо, регулярно заражаются - через укусы или при разделке тушки. Правда, у многих из них заражение вообще не вызывает болезни (такое бывает и при заражении ВИЧ-1, но гораздо реже), а у других период между заражением и развитием СПИДа растягивается на 15-20 лет. Видимо, ВИЧ-2 уже давно начал свою эволюцию в человеческой среде.

Что же касается ВИЧ-1, то самый ранний доказанный случай его присутствия - проба крови, взятая в 1959 году у одного жителя Заира (вирус в ней нашли, естественно, много позже). По оценкам ученых, он был занесен в человеческую популяцию (вероятно, тоже через укус или контакт «кровь - кровь») где-то около 1930 года.

Возможно, такие случаи происходили и ранее, но не имели глобальных последствий: большее или меньшее число африканцев умирало от случайных инфекций (лечить или диагностировать которые было некому), и на этом все кончалось. Человечество заметило «чуму ХХ века» только после того, как она попала в развитые страны.

Южная Африка: зона катастрофы
Из каждых пяти ВИЧ-инфицированных людей на планете трое живут в странах Юга Африки. В крупнейшей и наиболее развитой стране региона - ЮАР - заражены 5 из 40 миллионов ее жителей, а в соседней Ботсване инфицировано около 40%населения.

Основной путь заражения - беспорядочные половые связи (особенно в крупных городах и рабочих поселках) при полном невежестве в вопросах профилактики. Распространению инфекции способствует и бытующее в этих странах поверье, что мужчина может вылечиться от СПИДа, совершив половой акт с девственницей. Большинство стран региона не имеют ни финансовых ресурсов, достаточных для серьезной борьбы с инфекцией, ни действенной системы здравоохранения.

Распространению простейшего средства защиты, презервативов, препятствует позиция католической церкви, влиятельной в этом регионе. По прогнозам Программы ООН по народонаселению, к 2050 году население региона сократится на четверть, несмотря на высочайшие в мире показатели рождаемости.

Охота на охотника

Если бы ВИЧ в самом деле был создан в какой-нибудь секретной лаборатории, ее сотрудников следовало бы уволить: как биологическое оружие он просто никуда не годится. Хотя бы уже потому, что от момента заражения человека этим вирусом до сколько-нибудь заметного ухудшения самочувствия проходят годы, как минимум 2-3, а в среднем - 5-6. И чтобы этот отсчет начался, вирусу нужно сначала как-то попасть в организм. С этим у ВИЧ тоже большие трудности. Все вирусы проникают в тела людей и животных через слизистые оболочки либо непосредственно через кровь. Но ВИЧ не может передаваться ни с пищей, ни воздушно-капельным путем - в окружающей среде он быстро гибнет. Другие вирусы (например, геморрагических лихорадок, чрезвычайно характерных для Африки) используют для своего распространения кровососущих насекомых, но ВИЧ способен прожить в теле переносчика всего несколько минут (до сих пор не зафиксировано ни одного случая заражения ВИЧ через укус насекомого, хотя теоретически такой путь считается возможным). «Вирус-то очень хилый, на него подуть - он и погибает», - говорит заведующая лабораторией вирусов лейкозов НИИ вирусологии РАМН Марина Бобкова, имея в виду крайнюю неустойчивость ВИЧ к любым внешним воздействиям.

По сути дела, у ВИЧ есть только один стабильный путь - из зараженного организма в здоровый через непосредственный контакт слизистых (то есть половой). Но и его эффективность не слишком высока: один случай заражения примерно на сотню половых контактов. Другой путь - прямой занос зараженной крови в здоровую - оставался сугубо эпизодическим, пока вирус не попал в общество, чьим постоянным и обыденным атрибутом является шприц.

Проникнув в организм, вирусы движутся прямо в местные органы иммунной системы - лимфоузлы. Дальнейшие события сначала развиваются по обычному сценарию иммунной реакции. Он похож на ловлю вора в старой России, где сначала злоумышленника хватали дворники, потом на их свистки прибегали городовые, а к моменту прибытия квартального надзирателя пойманный был уже связан по рукам и ногам. ВИЧ сначала удерживается специальными дендритными клетками иммунной системы. Начинаются изменения в В-лимфоцитах, которые через несколько недель приведут к появлению специфических антител. Но еще раньше в дело вступают Т-лимфоциты.

Для смотрящего в микроскоп все лимфоциты выглядят одинаково - для тех, кто не видит знаков различия и родов войск, так же одинаково выглядят военные. Но даже среди лимфоцитов Т-клеток, созревающих в тимусе, есть множество разных «видов», отличающихся своими умениями и полномочиями. Например, так называемые «Т-хелперы» - «помощники». Их задача - опознать «инородное тело» и дать сигнал другим клеткам, что это такое и как его лучше обезвредить (связать антителами, фагоцитировать и т. д.). Опознание проводится при помощи сидящих на внешней мембране клетки особых белков-рецепторов, получивших название CD4.

И вот тут происходит нечто совершенно неожиданное: один из вирусных белков вступает в контакт с рецептором CD4, прикрепляясь таким образом к мембране лимфоцита. Срабатывает довольно хитрый молекулярный механизм (о котором мы еще скажем ниже), и в результате наружная оболочка вируса сливается с мембраной, впрыскивая под нее внутреннюю капсулу - гены и специфические белки вируса. Клетка, призванная распознать инфекцию, сама оказывается инфицированной.

Дальше все происходит по обычной схеме заражения клетки ретровирусом: с нитей РНК (генов вируса) вирусный же фермент обратная транскриптаза снимает ДНК-копии, которые затем попадают в ядро клетки и встраиваются в ее геном. Мощные вирусные промоторы (участки ДНК, регулирующие считывание информации с прилегающих к ним генов) заставляют клетку непрерывно штамповать вирусные гены и белки. В конце концов, клетка гибнет, а расплодившиеся в ней вирусы выходят на поиски новых жертв - клеток, имеющих рецепторы CD4 (кроме Т-хелперов они есть еще у некоторых типов иммунных клеток).

Тем временем иммунной системе все-таки удается организовать отпор коварному врагу: производимые В-лимфоцитами антитела связывают вирусы, Т-лимфоциты другого типа («Т-киллеры» или CD8-клетки) убивают зараженные клетки-хелперы, а кроветворная ткань выпускает на смену им новых. Поэтому после первой острой реакции (через 2-4 недели после заражения ВИЧ большинство зараженных испытывает легкое недомогание, а число Т-хелперов в их крови снижается на 20-40%) все физиологические показатели на несколько лет возвращаются к норме.

Но какое-то количество вирусов остается в клетках и продолжает потихоньку размножаться и распространяться. Их число растет по экспоненте, которая, как известно, долго остается почти горизонтальной, а потом круто взмывает вверх. В какой-то момент созревание новых Т-хелперов уже не покрывает гибель зараженных клеток, и содержание их в крови начинает уменьшаться. Когда их остается меньше 200 на кубический миллиметр крови (у здорового человека этот показатель составляет 800- 1 200), вся система иммунного ответа разваливается. Человек оказывается беззащитным перед любой подвернувшейся инфекцией. Активизируется и процесс образования злокачественных опухолей - разрушенная иммунная система уже не может опознавать и уничтожать переродившиеся или подозрительные клетки. Вот это состояние и называется «синдром приобретенного иммунодефицита» - СПИД.

Китай : издержки бизнеса на крови
За один только 2006 год число ВИЧ-инфицированных в Китае увеличилось на 30% - с 650 до 840 тысяч человек. Впрочем, этот прирост касается только официально зарегистрированных и, возможно, отражает лишь улучшение учета. Сами специалисты китайского Минздрава признают, что реальный счет инфицированных давно идет на миллионы.

Основные пути заражения - наркомания и беспорядочные половые связи (неизбежные в стране, где около 120 миллионов рабочих живут в общежитиях и лишены возможности завести семью), а также передвижные пункты коммерческой заготовки донорской крови.

В 1990-х - начале 2000-х такие «кровяные автолавки» действовали по всей стране, и большинство из них не соответствовало никаким санитарным требованиям. По оценке китайских специалистов, почти четверть инфицированных в стране заразились в таких пунктах. Они сыграли решающую роль в проникновении ВИЧ-инфекции в китайскую глубинку, где она особенно плохо поддается контролю и профилактике.

Разочарования и надежды

С тех пор как СПИД начал распространяться, не проходит и нескольких месяцев, чтобы средства массовой информации не сообщили о том, что в таком-то научном центре разрабатывается или даже уже создана вакцина против ВИЧ. Однако проходят годы, а спасительные вакцины так и не выходят за пределы лабораторий.

«Дело в том, что тут не работают пастеровские методы, - говорит заведующий отделом СПИДа Института иммунологии Игорь Сидорович. - В случае ВИЧ-инфекции вакцины дают иммунный ответ, а не иммунную защиту. Это - фундаментальная проблема, а не прикладная».

Как мы помним, со вторгшимся в организм инородным телом взаимодействуют как плавающие в крови белки-антитела, так и непосредственно клетки - хелперы и киллеры. (Специалисты называют первый механизм гуморальным иммунитетом, а второй - клеточным.) Вакцинация позволяет иммунной системе начинать атаку с момента появления врага, не тратя времени на выработку антител - они уже есть. Но дальше к облепленному антителами вирусу все равно подойдет Т-хелпер и - будет заражен. Создать же такую концентрацию антител, чтобы они заблокировали все белковые молекулы внешней оболочки вируса, не оставив ему ни одного свободного «разъема», не представляется возможным. Так что, несмотря на многочисленные сенсационные сообщения и некоторые действительно интересные открытия, путь создания вакцины на сегодня выглядит тупиковым.

Есть, правда, прямо противоположный подход: не стимулировать, а блокировать иммунную реакцию на вирус, научить лимфоциты не обращать на него внимания. Если Т-хелперы не будут его хватать, он не сможет ни размножаться, ни вредить здоровью. Это - одно из направлений работ в последние годы.

Другая идея основана на существовании людей, генетически невосприимчивых к ВИЧ. Оказывается, помимо контакта с рецепторами CD4 вирусу для проникновения в лимфоцит нужно связаться еще и с рецептором другого типа - CCR5. Клетку, у которой эти рецепторы дефектные или отсутствуют, ВИЧ заразить не может. При этом если без рецепторов CD4 Т-хелпер не выполняет своих функций, то без CCR5 он вполне обходится. Правда, для предотвращения заражения нужно, чтобы мутантные версии соответствующего гена достались человеку от обоих родителей, если на клетке есть и нормальные, и мутантные рецепторы, вирусу хватит первых. Поэтому такая врожденная невосприимчивость встречается нечасто: в европейской популяции примерно у 1% людей, в российской чуть больше - около 3%.

В принципе можно, взяв лимфоцит человека с обычными генами, заменить в нем нормальную версию на мутантную и вернуть обратно в кровоток. Конечно, это невозможно проделать со всеми Т-хелперами (тем более, что в организме постоянно созревают новые). Но если в крови будет существовать недоступная для вируса популяция клеток, это могло бы поддержать иммунитет. Правда, не все так просто: даже на последних стадиях СПИДа заражено не более 1% Т-хелперов, а гибнет 90% и более, то есть гибель этих клеток не вызвана напрямую их заражением. Кроме того, если вирусы все время будут присутствовать в теле, они могут, в конце концов, научиться заражать клетки без CCR5 (у генетически невосприимчивого человека вирусов в организме нет, он сталкивается с ними только в момент заражения). Тем не менее такие работы тоже ведутся.

Индивидуальные возможности иммунной системы порой просто поражают. В 2002 году молодому лондонцу Эндрю Стимпсону сообщили, что он инфицирован ВИЧ. Стимпсон впал в депрессию, хотел покончить жизнь самоубийством и даже не пытался лечиться. 14 месяцев спустя он явился на повторный анализ, который не обнаружил в его крови никаких следов вируса. Стимпсон потребовал компенсации морального ущерба, но тщательное разбирательство показало: и первоначальный, и окончательный анализы были правильными. Вирус был в теле Эндрю, а затем полностью исчез.

Сообщения о самопроизвольном излечении от ВИЧ ранее неоднократно поступали из Африки, но списывались на низкое качество местной диагностики. В данном же случае ошибка исключена: описание «случая Стимпсона» обнародовано только после ряда дополнительных проверок. Это рождает надежду, что радикальное средство против ВИЧ когда-нибудь будет найдено.

Впрочем, и те средства лечения, которые есть сегодня, при правильном применении могут дать неплохие результаты.

Таиланд : сувенир от благодарных клиентов
В 60-миллионном Таиланде насчитывается более миллиона ВИЧ-инфицированных. Это стало результатом превращения страны в мирового лидера секс-туризма: смертельный вирус завезли любители «клубнички» из Европы - зачастую знавшие о своей зараженности и не решавшиеся прибегать к услугам проституток на родине, где за это предусмотрена уголовная ответственность.

В Таиланде действует комплексная программа профилактики и лечения СПИДа, аналогичная бразильской. Государство не только обеспечивает АРВ-терапией своих граждан, но и помогает соседним странам - Вьетнаму, Лаосу и Камбодже.

Это приносит плоды: новых случаев заражения в Таиланде сейчас регистрируется вдесятеро меньше, чем в начале 90-х, а в последние годы началось снижение смертности от СПИДа.

Век живи - век лечись

В 1980-е годы диагноз «СПИД» означал скорую и неизбежную смерть - не от одной инфекции, так от другой. Однако с тех пор медицине удалось создать некоторый арсенал средств лечения «чумы ХХ века». Как уже говорилось, ВИЧ в качестве носителя генетической информации использует РНК, и, чтобы встроиться в геном клетки, ему нужно переписать ее на ДНК. Это делает специальный фермент - обратная транскриптаза, которую вирусу приходится приносить с собой. В клетках животных такого фермента нет, им никогда не нужно переписывать информацию с РНК на ДНК. Другой «фирменный» вирусный фермент - специфическая протеаза. Дело в том, что вирусные белки синтезируются в виде заготовки, которую надо еще разрезать в определенном месте (что и делает вирусная протеаза) и соединить получившиеся части по-другому. Препараты, избирательно блокирующие именно эти ферменты, могут подавить размножение вируса, остановив развитие болезни.

Сегодня в штатной медицинской практике используется более полутора десятков препаратов антиретровирусной терапии (АРВТ) и еще несколько находятся на разных стадиях испытания. Ни один из них не может полностью подавить размножение ВИЧ: вирусы постоянно мутируют, и при длительном применении того или иного препарата среди них появляются формы, нечувствительные к нему. Причем это качество остается и у их потомков: устойчивые вирусы были найдены у некоторых инфицированных еще до того, как те начали получать АРВТ.

Но чтобы приспособиться к сочетанию нескольких (обычно трех) препаратов с разным механизмом действия, вирусам нужно несколько лет. Конечно, какое-то количество их все равно выживает, но концентрация вирусов в крови остается на несколько порядков ниже, чем без лечения. Этого оказывается достаточно, чтобы кроветворная система восполняла потери Т-хелперов, поддерживая приемлемый уровень иммунитета. При этом во время лечения у больного постоянно контролируют уровень ВИЧ, и когда он начинает расти, ему прописывают другую комбинацию препаратов. Применяя такую тактику, полностью излечить ВИЧ-инфекцию нельзя, но можно с ней жить: в странах Западной Европы и Северной Америки, где массово применяется АРВТ, средняя продолжительность жизни после постановки диагноза выросла в разы и измеряется сегодня десятилетиями. В США применение этой терапии снизило смертность от СПИДа на 70%.

Однако применить этот опыт ко всему миру пока не удается по финансовым соображениям. Чтобы блокировать конкретный белок, нужны продукты тонких технологий, которые принципиально не могут быть дешевыми. По мере усовершенствования производства препараты АРВТ значительно подешевели, но и сегодня стоимость эффективной терапии измеряется тысячами долларов в год. Для подавляющего большинства жителей стран, которым сильнее всего угрожает пандемия СПИДа, эта сумма фантастически велика.

Россия : вирус соскакивает с иглы
Несколько десятилетий назад многие специалисты предполагали, что основным путем заражения ВИЧ в СССР станут медицинские процедуры (прививки, анализы крови и т. д.) с использованием нестерильного оборудования. Однако сегодня вклад «медицинского» пути в распространение ВИЧ-инфекции практически равен нулю.

Примерно до 2000 года почти единственным путем (до 96% случаев) оставалось заражение при потреблении инъекционных наркотиков. Но в новом веке инфекция вырвалась за пределы наркоманской субкультуры: сегодня более четверти новых заражений приходится на иные пути (в основном на половой, причем через гетеросексуальные контакты), и эта доля продолжает расти.

Серьезная борьба с ВИЧ-инфекцией началась в России с огромным опозданием: до последнего времени бюджетные расходы на эти цели внутри страны были меньше ее взноса в бюджет UNAIDS. Только в прошлом году средства на борьбу со СПИДом были увеличены сразу в 20 раз, превысив 3 миллиарда рублей. Но и этого может оказаться недостаточно: новая программа предусматривает АРВ-терапию для 15 тысяч больных, в то время как, по оценкам, в ней нуждаются около 40 тысяч. Всего же в России зарегистрировано около 370 тысяч ВИЧ-инфицированных.

Но, как говорится, кто хочет сделать дело, находит средства. В 1996 году парламент не самой богатой страны мира Бразилии принял закон, согласно которому любой ВИЧ-инфицированный бразилец имеет право бесплатно получить современное и качественное лечение, чего бы это ни стоило государству. (К этому времени Министерство здравоохранения страны уже пять лет бесплатно раздавало первенца антиретровирусной терапии - препарат AZT.) Для этого надо только «присоединиться к программе» - зарегистрироваться в ближайшем амбулаторном пункте, регулярно принимать препараты и проходить проверку на уровень ВИЧ. Со временем программа бесплатного лечения разрослась в стройную систему борьбы со СПИДом, в котором огромную роль играет профилактика. В просветительских клипах бесплатно снимаются самые популярные актеры страны, бразильским подросткам в школах объясняют, как пользоваться презервативами, - и никто не кричит об «обучении блуду». Наоборот, бразильская церковь сама внесла немалый вклад в просвещение паствы, вплоть до раздачи тех же презервативов. (Это, конечно, противоречит официальной позиции Ватикана, но бразильские падре считают своим долгом спасать не только души, но и тела прихожан.) Любой проект любой группы, если независимые эксперты признают, что он будет полезен в борьбе со СПИДом, может рассчитывать на государственную поддержку. При этом выбор, лечиться или нет, остается добровольным, а обследования на ВИЧ - и вовсе анонимными.

В результате число новых заражений год от года снижается, и уже к 2000 году в Бразилии жило вдвое меньше ВИЧ-инфицированных, чем должно было быть по прогнозу Всемирного банка, несмотря на то что зараженные люди живут теперь гораздо дольше (смертность от СПИДа в Бразилии сократилась тоже вдвое). Конечно, столь масштабная программа стоит немалых денег (ее годовой бюджет составляет более полумиллиарда долларов). Но бразильцы считают, что она себя окупает даже чисто экономически за счет уменьшения числа преждевременных нетрудоспособностей и смертей. Не говоря уж о таких нематериальных выгодах, как прогресс всей системы общественного здравоохранения, изменение отношения среднего бразильца к своему здоровью и рост доверия между государством и обществом. «Это не чудо, а результат твердого политического решения. И я счастлив, что мы это сделали», - говорит бывший директор бразильской национальной программы борьбы со СПИДом Педро Чекер.

Может быть, опыт Бразилии переймут и другие страны мира?

Кандидат биологических наук А. ЛУШНИКОВА. По материалам "Scientific American".

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) открыли в 1983 году сразу в двух лабораториях: в Институте Пастера во Франции, под руководством Люка Монтанье, и в Национальном институте рака (США), Роберт Галло и его сотрудники. Сейчас уже ни у кого нет сомнений в том, что ВИЧ вызывает страшную болезнь, "чуму ХХ века" - СПИД (это название расшифровывается как "синдром приобретенного иммунодефицита"). Однако за более чем десятилетнюю историю исследований накопилось немало загадок, связанных с развитием этого заболевания. Например, у некоторых зараженных вирусом иммунодефицита людей признаки болезни появляются спустя несколько лет или не появляются вовсе. Оказалось, что существуют люди, устойчивые к СПИДу. Как много таких людей, какими особенностями они обладают, не есть ли это ключ к лечению страшной болезни? На эти вопросы пытается ответить публикуемая статья.

Так устроен вирус иммунодефицита человека. Внутри него находится наследственный материал - две молекулы РНК, на поверхности - белки оболочки.

У человека с обычным иммунитетом клетки-киллеры, несущие на своей поверхности молекулу-рецептор СD8, выделяют гормоноподобные вещества хемокины.

Если человек имеет нормальный ген ССR5, то под контролем этого гена в клетках-мишенях вырабатывается белок, который совместно с другим белком (СD4) служит "посадочной площадкой" для вируса иммунодефицита на поверхности клетки.

Иголка в стоге сена

Генетикам давно известны гены устойчивости к некоторым вирусам у мышей, например к вирусу лейкоза. Но существуют ли подобные гены у человека, и если да, то какова их роль в защите против СПИДа?

Стивен О"Брайн и Михаэль Дин со своими коллегами из Национального института рака США много лет вели поиск таких генов у человека.

В начале 80-х годов американские ученые исследовали множество людей, которые по тем или иным причинам могли заразиться вирусом иммунодефицита. Они проанализировали тысячи образцов крови и обнаружили, казалось бы, необъяснимое явление: у 10-25% обследованных вирус вообще не выявляется, а около 1% носителей ВИЧ - относительно здоровы, признаки СПИДа у них либо отсутствуют, либо выражены очень слабо, а иммунная система в полном порядке. Неужели существует какая-то устойчивость к вирусу у некоторых людей? И если да, то с чем она связана?

Опыты на лабораторных мышах, крысах, морских свинках и кроликах показали, что устойчивость к различным вирусным инфекциям часто определяется целым набором генов. Оказалось, что сходный механизм определяет и устойчивость к вирусу иммунодефицита человека.

Известно, что многие гены ответственны за выработку определенных белков. Часто бывает, что один и тот же ген существует в нескольких измененных вариантах. Такие "многоликие" гены называются полиморфными, а их варианты могут отвечать за выработку различных белков, которые по-разному ведут себя в клетке.

Сравнив восприимчивость к вирусам у мышей, несущих множество разнообразных наборов генов, и у мышей с небольшим числом генных вариантов, ученые пришли к выводу, что чем разнороднее генетически были животные, тем реже они заражались вирусом. В таком случае можно предположить, что в генетически разнообразных человеческих популяциях генные варианты, определяющие устойчивость к ВИЧ, должны встречаться достаточно часто. Анализ заболеваемости СПИДом среди американцев различных национальностей выявил еще одну особенность: более устойчивы американцы европейского происхождения, у африканцев и азиатов устойчивость близка к нулю. Чем объяснить такие различия?

Ответ на этот вопрос предложил в середине 80-х годов американский вирусолог Джей Леви из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Леви и его коллеги пытались выяснить, какие именно клетки в организме поражает вирус. Они обнаружили, что после того, как вирус заражает иммунные клетки, они легко узнаются иммунными клетками другого типа, так называемыми Т-киллерами (убийцами). Киллеры разрушают зараженные вирусом клетки, препятствуя дальнейшему размножению вируса. Клетки-убийцы несут на своей поверхности особую молекулу - рецептор CD8. Она, как принимающая антенна, "узнает" сигналы от клеток, зараженных вирусом, и клетки-убийцы уничтожают их. Если из крови удалить все клетки, несущие молекулу CD8, то вскоре в организме обнаруживаются многочисленные вирусные частицы, происходит быстрое размножение вируса и разрушение лимфоцитов. Не в этом ли ключ к разгадке?

В 1995 году группа американских ученых под руководством Р. Галло обнаружила вещества, которые вырабатываются в клетках-киллерах, несущих молекулы CD8, и подавляют размножение ВИЧ. Защитные вещества оказались гормоноподобными молекулами, называемыми хемокинами. Это небольшие белки, которые прикрепляются к молекулам-рецепторам на поверхности иммунных клеток, когда клетки направляются к месту воспаления или заражения. Оставалось найти "ворота", сквозь которые проникают в иммунные клетки вирусные частицы, то есть понять, с какими именно рецепторами взаимодействуют хемокины.

Ахиллесова пята иммунных клеток

Вскоре после открытия хемокинов Эдвард Бергер, биохимик из Национального института аллергических и инфекционных болезней в Бетезде, США, обнаружил в иммунных клетках, в первую очередь поражаемых вирусом (их называют клетки-мишени), сложный по строению белок. Этот белок как бы пронизывает мембраны клеток и содействует "посадке" и слиянию вирусных частиц с оболочкой иммунных клеток. Бергер назвал этот белок "фузин", от английского слова fusion - слияние. Оказалось, что фузин родствен белкам-рецепторам хемокинов. Не служит ли этот белок "входными воротами" иммунных клеток, через которые вирус проникает внутрь? В таком случае взаимодействие с фузином какого-нибудь другого вещества закроет доступ вирусным частицам в клетку: представьте, что в скважину замка вставляется ключ, и вирусная "лазейка" исчезает. Казалось бы, все встало на свои места, и взаимосвязь хемокины - фузин - ВИЧ уже не вызывала сомнений. Но верна ли эта схема для всех типов клеток, зараженных вирусом?

Пока молекулярные биологи распутывали сложный клубок событий, происходящих на поверхности клеток, генетики продолжали поиск генов устойчивости к вирусу иммунодефицита у людей. Американские исследователи из Национального института рака получили культуры клеток крови и различных тканей от сотен пациентов, зараженных ВИЧ. Из этих клеток выделили ДНК для поиска генов устойчивости.

Чтобы понять, насколько сложна эта задача, достаточно вспомнить, что в хромосомах человека содержится около 100 тысяч различных генов. Проверка хотя бы сотой доли этих генов потребовала бы нескольких лет напряженной работы. Круг генов-кандидатов заметно сузился, когда ученые сосредоточили свое внимание на клетках, которые прежде всего поражает вирус, - так называемых клетках-мишенях.

Уравнение со многими неизвестными

Одна из особенностей вируса иммунодефицита заключается в том, что его гены внедряются в наследственное вещество зараженной клетки и "затаиваются" там на время. Пока эта клетка растет и размножается, вирусные гены воспроизводятся вместе с собственными генами клетки. Затем они попадают в дочерние клетки и заражают их.

Из множества людей с высоким риском заражения ВИЧ отобрали зараженных вирусом и тех, кто не стал носителем ВИЧ, несмотря на постоянные контакты с больными. Среди зараженных выделили группы относительно здоровых и людей с быстро развивающимися признаками СПИДа, которые страдали сопутствующими заболеваниями: пневмонией, раком кожи и другими. Ученые изучили разные варианты взаимодействия вируса с организмом человека. Различный исход этого взаимодействия, по-видимому, зависел от набора генов у обследованных людей.

Выяснилось, что люди, устойчивые к СПИДу, имеют мутантные, измененные гены рецептора хемокинов - молекулы, к которой прикрепляется вирус, чтобы проникнуть в иммунную клетку. У них контакт иммунной клетки с вирусом невозможен, поскольку нет "принимающего устройства".

В это же время бельгийские ученые Михаэль Симпсон и Марк Парментье выделили ген другого рецептора. Им оказался белок, который также служит рецептором для связывания ВИЧ на поверхности иммунных клеток. Только взаимодействие этих двух молекул-рецепторов на поверхности иммунной клетки создает "посадочную площадку" для вируса.

Итак, основными "виновниками" заражения клеток вирусом иммунодефицита служат молекулы-рецепторы, названные CCR5 и CD4. Возник вопрос: что происходит с этими рецепторами при устойчивости к ВИЧ?

В июле 1996 года американская исследовательница Мэри Керингтон из Института рака сообщила, что нормальный ген рецептора ССR5 обнаруживается лишь у 1/5 обследованных ею пациентов. Дальнейший поиск вариантов этого гена среди двух тысяч больных дал удивительные результаты. Оказалось, что у 3% людей, не заразившихся вирусом, несмотря на контакты с больными, ген рецептора ССR5 измененный, мутантный. Например, при обследовании двух нью-йоркских гомосексуалистов - здоровых, несмотря на контакты с зараженными, выяснилось, что в их клетках образуется мутантный белок CCR5, не способный взаимодействовать с вирусными частицами. Подобные генетические варианты были найдены лишь у американцев европейского происхождения или у выходцев из западной Азии, у американцев же африканского и восточноазиатского происхождения не нашли "защитных" генов.

Оказалось также, что устойчивость некоторых пациентов к инфекции лишь временная, если они получили "спасительную" мутацию только от одного из своих родителей. Через несколько лет после заражения количество иммунных клеток в крови таких пациентов снижалось в 5 раз, и на этом фоне развивались сопутствующие СПИДу осложнения. Таким образом, неуязвимыми для ВИЧ были только носители сразу двух мутантных генов.

Но у обладателей одного мутантного гена признаки СПИДа все же развивались медленнее, чем у носителей двух нормальных генов, и такие больные лучше поддавались лечению.

Продолжение следует

Не так давно исследователи обнаружили разновидности чрезвычайно агрессивных вирусов. Людей, зараженных такими вирусами, не спасает даже присутствие двух мутантных генов, обеспечивающих устойчивость к ВИЧ.

Это заставляет продолжать поиск генов устойчивости к ВИЧ. Недавно американские исследователи О"Брайн и М. Дин с коллегами обнаружили ген, который, присутствуя у людей лишь в одной копии, задерживает развитие СПИДа на 2-3 года и более. Значит ли это, что появилось новое оружие в борьбе с вирусом, вызывающим СПИД? Скорее всего, ученые приоткрыли еще одну завесу над загадками ВИЧ, и это поможет медикам в поисках средств лечения "чумы ХХ века". В многочисленных популяциях американцев афро-азиатского происхождения мутантные гены так и не найдены, но тем не менее есть небольшие группы здоровых людей, контактировавших с зараженными. Это говорит о существовании других генов защиты иммунной системы от страшной инфекции. Пока можно лишь предполагать, что в различных популяциях человека сложились свои системы генетической защиты. По-видимому, и для других инфекционных заболеваний, включая вирусный гепатит, также имеются гены устойчивости к вирусам-возбудителям. Теперь уже никто из генетиков не сомневается в существовании таких генов для вируса иммунодефицита. Исследования последних лет дали надежду найти решение такой, казалось бы, неразрешимой проблемы, как борьба со СПИДом. Кто станет победителем в противоборстве ВИЧ - человек, покажет будущее.

Наука - здравоохранению

КАК ЛЕЧИТЬ СПИД. ПОИСК СТРАТЕГИИ

Результаты исследований последних лет заставили задуматься не только ученых и практических врачей, занимающихся проблемами СПИДа, но и фармацевтов. Раньше основное внимание уделялось комбинированному лечению инфекции, направленному против вируса. Применялись препараты, препятствующие размножению вируса в клетке: невипарин и атевирдин. Это так называемая группа ингибиторов обратной транскриптазы ВИЧ, которые не дают наследственному материалу вируса внедряться в ДНК иммунных клеток. Их сочетают с аналогами нуклеозидов типа зидовудина, диданозина и ставудина, которые облегчают течение болезни. Однако эти средства токсичны и обладают побочными действиями на организм, поэтому их нельзя считать оптимальными. Им на смену все чаще приходят более совершенные средства воздействия на ВИЧ.

В последнее время появилась возможность препятствовать "посадке" вирусных частиц на поверхность клеток. Известно, что этот процесс происходит за счет связывания вирусного белка gр120 с клеточными рецепторами. Искусственное блокирование мест связывания ВИЧ с помощью хемокинов должно защищать клетки от вторжения ВИЧ. Для этого нужно разработать специальные препараты-блокаторы.

Другой путь - получение антител, которые будут связываться с рецепторами ССR5, создающими "посадочную площадку". Такие антитела будут препятствовать взаимодействию этих рецепторов с вирусом, не давая доступа ВИЧ в клетки. Кроме того, можно вводить в организм фрагменты молекул ССR5. В ответ на это иммунная система начнет вырабатывать антитела к данному белку, которые также перекроют доступ к нему вирусных частиц.

Наиболее дорогостоящий способ обезопасить вирусные частицы - ввести в иммунные клетки новые мутантные гены. В результате сборка рецептора для "посадки" вируса на поверхности "оперированных" клеток прекратится, и вирусные частицы не смогут заразить такие клетки. Подобная защищающая терапия, по-видимому, наиболее перспективна при лечении больных СПИДом, хотя и весьма дорого стоит.

При лечении сопровождающих СПИД раковых заболеваний врачи чаще всего прибегают к высоким дозам химических препаратов и к облучению опухолей, что нарушает кроветворение и требует пересадки больным здорового костного мозга. А что, если в качестве донорских кроветворных клеток пересадить больному костный мозг, взятый от людей, генетически устойчивых к инфекции ВИЧ? Можно предположить, что после такой пересадки распространение вируса в организме пациента будет остановлено: ведь донорские клетки устойчивы к инфекции, поскольку не имеют рецепторов, позволяющих вирусу проникнуть через клеточную мембрану. Однако эту привлекательную идею вряд ли удастся воплотить в практику полностью. Дело в том, что иммунологические различия между пациентом и донором, как правило, приводят к отторжению пересаженной ткани, а иногда и к более серьезным последствиям, когда донорские клетки атакуют чужеродные для них клетки реципиента, вызывая их массовую гибель.

Словарик

Т-киллеры - иммунные клетки, которые уничтожают зараженные вирусом клетки.

Рецепторы клеток - особые молекулы на поверхности, которые служат "опознавательным знаком" для вирусных частиц и других клеток.

Ген рецептора - ген, ответственный за выработку соответствующего белка.

Хемокины - гормоноподобные вещества на поверхности иммунных клеток, которые подавляют размножение вируса в организме.

Культура клеток - клетки, развивающиеся вне организма, в питательной среде пробирки.

Мутантные гены - измененные гены, не способные контролировать выработку нужного белка.

Клетки-мишени - иммунные клетки, которые в первую очередь поражает вирус.

Цифры и факты

Сегодня в мире 29 миллионов зараженных вирусом иммунодефицита. 1,5 миллиона человек уже умерли от вызванного этим заражением СПИДа.

Самый неблагополучный по СПИДу регион - Африка. В Европе лидируют Испания, Италия, Франция, Германия. С 1997 года к этим странам присоединилась Россия. На территории бывшего СССР зараженность ВИЧ распределяется так: 70% - Украина, 18,2% - Россия, 5,4% - Беларусь, 1,9% - Молдова, 1,3% - Казахстан, остальные - менее 0,5%.

К 1 декабря 1997 года в России официально зарегистрировано около 7000 зараженных вирусом иммунодефицита, в основном при передаче инфекции половым путем.

В России и странах ближнего зарубежья существует более 80 центров по профилактике и борьбе со СПИДом.

Задачи: Дать понятие: Что такое иммунная система и как она работает. Что такое иммунная система и как она работает. В каких клетках предпочитает «селиться» вирус? Как развивается ВИЧ-инфекция? Когда следует обследоваться на ВИЧ и что такое период «окна»? Что способствует развитию иммунодефицита? Что такое оппортунистические инфекции и СПИД?

Иммунная система выполняет в организме человека три основные функции: Защита: В 1. Защита: В первую очередь иммунная система обеспечивает защиту организма от болезнетворных микробов, вирусов и простейших. Замена 2. Замена отработавшихся, состарившихся клеток различных органов нашего тела. «Ремонт» 3. «Ремонт» частей нашего тела, заживление ран.

Т- лимфоциты Т - хелперы СD4 Т - киллеры СD8 (помощники) (убийцы) Т – супрессоры СD8 Т – клетки (лимфоциты)называют так потому, что они тимусе (вилочковой железе), и делятся: Т- лимфоциты Т - хелперы СD4 Т - киллеры СD8 (помощники) (убийцы) Т – супрессоры СD8 В – клетки (лимфоциты) созревают в костном мозге

Макрофаги при всех инфекциях они действуют как санитары, проглатывая и разрушая чужеродные враждебные клетки (антигены – АГ). Макрофаги – при всех инфекциях они действуют как санитары, проглатывая и разрушая чужеродные враждебные клетки (антигены – АГ). Макрофаг – еще называют большой едок. При всех инфекциях кроме ВИЧ, они действуют как «пограничники» и «санитары» проглатывая и разрушая чужеродные враждебные клетки (антигены – АГ).

2. Блок идентификации и хранения информации Этот блок работает по принципу мощной лаборатории. После сигнала о наличии «чужого» в организме, лаборатория начинает исследовательскую работу по распознаванию «чужого» (его состав и какие белки в него входят и т.д.). Вся полученная информация на АГ («чужого») передается в блок 3.

3.Блок поиска и готовности к уничтожению АГ. Это самый главный блок И.С. В этом блоке находится главная Т клетка хелпер. Образно ее называют «офицером». Она предназначена помогать другим иммунным клеткам защищаться от АГ. Получив сигнал от макрофага Т -хелпер отдает приказ клеткам Т киллеру-убийце и В-лимфоцитам «Найти и уничтожить чужого».

После того, как клетки найдут и изучат АГ, они начинают вырабатывать АТ. Антитела прикрепляются к АГ и образуют комплекс (АГ+АТ). Благодаря этому АГ («чужие») легко опознаются Т – киллером. В - лимфоциты сигнализируют Т – киллеру, что чужой найден и где он находится.

Вирусы представляют собой наименьшие по размеру инфекционные агенты. Они гораздо меньше бактерий и могут быть видны только под электронным микроскопом. Вирусы состоят из молекул нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК окруженных множеством белковых молекул. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты вирусы принято подразделять на ДНК-вирусы или РНК - вирусы. ВИЧ – это РНК содержащий вирус, относится к семейству ретровирусов, подсемейству лентивирусов ни у одного из вирусов нет такой способности к мутации (пример реинфекции), к семейству ретровирусов также относятся спумовирусы - вирусы характерные для животный, но циркулируют и у человека и онковирусы – вызывают лейкозы, лимфомы.

При попадании ВИЧ (АГ) в кровяное русло главной мишенью для ВИЧ служат Т CD-4-лимфоциты (хелперы), играющие главную роль в развитии иммунного ответа. ВИЧ - уникальный вирус, который не просто атакует и разрушает Т лимфоцит (CD4), но и нарушает связь между компонентами иммунной системы. ВИЧ одних он использует для размножения, других в качестве «такси».

В-КЛЕТКИ (ответственные за выработку АТ) – получив приказ от лимфоцита (СD4) приступают к поиску ВИЧ. После того, как ВИЧ будет найден и изучен, В клетки начнут вырабатывать АТ, чтобы блокировать АГ (ВИЧ), образуя блок АГ+АТ. Обнаружение специфических АТ в крови, свидетельствует о том, что человек ВИЧ инфицирован. АГ/АТ

Т-ЛИМФОЦИТ (КИЛЛЕР) УБИЙЦА (СD8) – получает приказ от главной клетки иммунной системы от Т – лимфоцита (СD4), «найти и уничтожить» ВИЧ. Т- лимфоцит (киллер) - это самое грозное оружие для вируса иммунодефицита человека, но ВИЧ очень «хитрый», т.к. может прятаться в клетках ЦНС (центральная нервная система). Т – киллер CD - 8 Т- убийца

Пока вирус находится в нервной клетке, он не размножается, и не может быть уничтожен, потому что не виден для клеток «убийц» и не доступен для АТ (антител). Таким образом, вирус ВИЧ может проникать в различные клетки организма человека, но одних он использует как «такси» и «убежище», а других для размножения.

Это напоминает затяжную оппозиционную войну, когда противники стараются измотать друг друга. В данном случае шансов у вируса больше. У каждого организма есть свои ресурсы и свой потенциал, но они не бесконечны. В результате у клеток убийц остается все меньше возможности уничтожить вирус, т.к. CD4 клетки нужны для борьбы со всеми инфекциями, поэтому иммунная система не может противостоять различным заболеваниям. Начинает развиваться иммунодефицит.

Иммунодефицит – это потеря способности к защите от инфекций. Это не болезнь – это состояние, обуславливающее восприимчивость к различным инфекциям. В этом состоянии человек становится беззащитным не только перед обычными инфекциями, такими как грипп, герпис, дизентерия и т.д., но также перед бактериями, вирусами и грибками которые у здорового человека не вызывают заболевание. Например: живущая в легких бактерия (пневмоциста карини), при иммунодефиците может вызвать серьезное поражение легких – пневмоцистную пневмонию.

Что такое оппортунистические инфекции? Инфекции, которые при здоровой иммунной системе не приносят вреда организму человека, но на фоне иммунодефицита вызывают серьезные болезни. В переводе с английского языка «оппортунистические» означает – использующие случай. Это могут быть – герпетическая инфекция, пневмоцисты и т.д.

Что такое СПИД? СПИД – синдром приобретенного иммунодефицита. Это совокупность приобретенных симптомов, свидетельствующих о том, что иммунная система серьезно повреждена. Само понятие «СПИД» является искусственным медицинским термином и необходимо для обозначения тяжелого состояния пациентов. СПИД последняя стадия ВИЧ-инфекции.

Положительный результат теста означает, что у человека обнаружены антитела к ВИЧ. Это дает основание полагать, что человек ВИЧ инфицирован. Отрицательный результат теста означает, что антитела к ВИЧ не обнаружены. Тест может дать отрицательный результат, если: Человек не инфицирован ВИЧ; Человек инфицирован ВИЧ, но организм еще не выработал достаточное количество антител к вирусу это состояние называется «период окна».

Организму требуется от 25 дней до 3 месяцев (а в редких случаях 6 месяцев), чтобы выработать антитела в количестве, достаточном для их обнаружения тест- системой. Этот отрезок времени получил название «период окна». Тестирование в этот период может дать отрицательный результат. Поэтому через 3 месяца следует повторить анализ. В «период окна» кровь, сперма, вагинальные выделения и грудное молоко инфицированного человека содержат достаточное количество вируса для заражения других людей.

Синдром приобретенного иммунодефицита был выделен в качестве особого заболевания в 1981 г. в США, когда у ряда молодых людей тяжелые заболевания были вызваны микроорганизмами, непатогенными или слабопатогенными для здоровых людей. Исследование иммунного статуса больных выявило у них резкое уменьшение количества лимфоцитов вообще и Т-хелперов в особенности. Это состояние получило название AIDS (англ. Acquired Immune Deficiency Syndrome - синдром приобретенного иммунодефицита, или СПИД). Способ заражения (половой контакт, через кровь и ее препараты) указывал на инфекционный характер заболевания .

Возбудитель СПИДа был открыт в 1983 г. независимо друг от друга французом Л. Монтанье, который назвал его LAV Lymphoadenopathy Associated Virus), так как обнаружил у больного лимфоаденопатией; и американцем Р. Галло, который назвал вирус HTLV-III (англ. Human T-lymphotropic Virus III - Т-лимфотропный вирус человека III): ранее им были обнаружены лимфотропные вирусы I и II.

Сопоставление свойств вирусов LAV и HTLV-III показало их идентичность, поэтому во избежание путаницы вирус получил в 1986 г. название HIV (англ. Human Immunodeficiency Virus - вирус иммунодефицита человека, или ВИЧ). ВИЧ шаровидной формы, его диаметр 110 нм. Оболочка вируса имеет форму многогранника, составленного из 12 пятиугольников и 20 шестиугольников. В центре и углах каждого шестиугольника расположена молекула гликозилированного протеина gpl20 (число 120 означает молекулярную массу белка в килодальтонах). Всего на поверхности вириона располагаются в виде своеобразных шипов 72 молекулы gpl20, каждая из которых связана с внутримембранным белком gp41. Эти белки вместе с двойным липидным слоем образуют суперкапсид (мембрану) вириона.

Белки gpl20 и gp41 образуются в результате нарезания клеточной протеазой белка-предшественника Env. Белок gp41 формирует «ножку» шипа, связываясь цитоплазматическим доменом с располагающимся непосредственно под оболочкой матриксным белком р17МА. Молекулы р17, взаимодействуя при созревании вириона, образуют икосаэдр, подстилающий оболочку.

В центральной части вириона белок р24 образует конусообразный капсид. Суженная часть капсида при участии белка рб связана с оболочкой вириона. Внутри капсида заключены две идентичные молекулы вирусной геномной РНК. Они связаны своими 5"-концами с нуклеокапсидным белком p7NC. Этот белок интересен тем, что имеет два аминокислотных остатка (мотива), богатых цистеином и гистидином и содержащих атом Zn, - их называют «цинковыми пальцами», так как они захватывают молекулы геномной РНК для включения в формирующиеся вирионы. В состав капсида входят также три фермента. Ревертаза (RT), или pol-комплекс, включает в себя обратную транскриптазу, РНК-азу Н и ДНК-зависимую ДНК-полимеразу. Ревертаза присутствует в виде гетеродимера р66/р51. Протеаза (PR) - рЮ, запускает и реализует процесс созревания вириона. Интеграза (IN) - р31, или эндонуклеаза, обеспечивает включение провирусной ДНК в геном клетки-хозяина. В капсиде содержится также молекула затравочной РНК (тРНКл"3).

РНК-геном в клетке с помощью обратной транскриптазы превращается в ДНК-геном (ДНК-провирус), состоящий из 9283 нуклеотидных пар. Он ограничен слева и справа так называемыми длинными концевыми повторами, или LTR (англ. long terminal repeat): S"-LTR - слева и З"-LTR - справа. LTR содержат по 638 нуклеотидных пар.

Геном ВИЧ состоит из 9 генов, часть из которых перекрывается концами (имеет несколько рамок считывания) и имеет экзонинтронную структуру. Они контролируют синтез 9 структурных и 6 регуляторных белков.

Значение LTR для вирусного генома заключается в том, что в них расположены следующие регуляторные элементы, контролирующие его работу:

• сигнал транскрипции (область промотора);
• сигнал добавления поли-А;
• сигнал кэпирования;
• сигнал интеграции;
• сигнал позитивной регуляции (TAR для белка ТАТ);
• элемент негативной регуляции (NRE для белка NEF);
• участок прикрепления затравочной РНК (тРНК™3) для синтеза минус-цепи ДНК на З"-конце; сигнал на 5"-конце LTR, который служит затравкой для синтеза плюс-цепи ДНК.

Кроме того, в LTR имеются элементы, участвующие в регуляции сплайсинга мРНК, упаковки молекул вРНК в капсид (элемент Psi). Наконец, при транскрипции генома в длинных мРНК образуются два сигнала для белка REV, которые переключают синтез белков: CAR - для регуляторных белков и CRS - для структурных белков. Если белок REV связывается с CAR, синтезируются структурные белки; если он отсутствует, синтезируются только регуляторные белки.

В регуляции работы генома вируса особенно важную роль играют следующие гены-регуляторы и их белки:

• белок ТАТ, который осуществляет позитивный контроль размножения вируса и действует через регуляторный участок TAR;
• белки NEV и VPU, осуществляющие негативный контроль размножения через участок NRE;
• белок REV, осуществляющий позитивно-негативный контроль. Белок REV контролирует работу генов gag, pol, env и осуществляет негативную регуляцию сплайсинга.

Таким образом, размножение ВИЧ находится под тройным контролем - позитивным, негативным и позитивно-негативным.

Белок VIF определяет инфекционность вновь синтезированного вируса. Он связан с капсидным белком р24 и присутствует в вирионе в количестве 60 молекул. Белок NEF представлен в вирионе небольшим числом молекул (5-10), возможно, связанных с оболочкой.

Белок VPR тормозит клеточный цикл на фазе G2, участвует в транспорте преинтеграционных комплексов в ядро клетки, активирует некоторые вирусные и клеточные гены, повышает эффективность репликации вируса в моноцитах и макрофагах. Место расположения белков VPR, TAT, REV, VPU в вирионе не установлено.

Помимо собственных белков в состав оболочки вириона могут входить некоторые белки клетки-хозяина. Белки VPU и VPR участвуют в регуляции репродукции вируса.

Антигенные варианты вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) очень изменчив. Даже из организма одного больного могут быть выделены штаммы вируса, существенно различающиеся по антигенным свойствам. Такой изменчивости способствуют интенсивное разрушение клеток CD4+ 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 (Major), последнюю подразделяют на 10 субтипов (A-J). В России циркулируют 8 субтипов (А-Н).

, , , , , , , , , , ,

Механизм взаимодействия ВИЧ с клеткой

Проникнув в организм, вирус в первую очередь атакует клетки, содержащие специфический для него рецептор CD4. Этот рецептор имеют в большом количестве Т-хелперы, в меньшем - макрофаги и моноциты, особенно к вирусу чувствительны Т-хелперы.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) распознает СD4-рецепторы с помощью своего белка gpl20. Процесс взаимодействия ВИЧ с клеткой протекает по следующей схеме: рецепторопосредованная адсорбция -> окаймленная ямка -> окаймленный пузырек -> лизосома. В ней Мембрана вириона сливается с мембраной лизосомы, и нуклеокапсид, освобожденный от суперкапсида, выходит в цитоплазму; на пути к ядру он разрушается, и высвобождаются геномная РНК и ассоциированные с ней компоненты сердцевины. Далее обратная транскриптаза синтезирует на вирионной РНК минус-цепь ДНК, затем РНК-аза Н разрушает вирионную РНК, а вирусная ДНК-полимераза синтезирует плюс-цепь ДНК. На концах ДНК-провируса образуются 5"-LTR и З"-LTR. ДНК-провирус может находиться в ядре некоторое время в неактивной форме, но рано или поздно он с помощью своей интегразы встраивается в хромосому клетки-мишени. В ней провирус находится в неактивном состоянии до тех пор, пока данный Т-лимфоцит не будет активирован микробными антигенами или другими иммунокомпетентными клетками. Активация транскрипции клеточной ДНК регулируется особым ядерным фактором (NF-kB). Он является ДНК-связывающим белком и вырабатывается в большом количестве при активации и пролиферации Т-лимфоцитов и моноцитов. Этот белок связывается с определенными последовательностями клеточной ДНК и сходными последовательностями LTR ДНК-провируса и индуцирует транскрипцию как клеточной ДНК, так и ДНК-провируса. Индуцируя транскрипцию ДНК-провируса, он и осуществляет переход вируса из неактивного состояния в активное и соответственно персистентной инфекции - в продуктивную. Пребывание провируса в неактивном состоянии может продолжаться очень долго. Активация вируса является критическим моментом в его взаимодействии с клеткой.

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 полипротеин-предшественник Pr55Gag (белок с м. м. 55 кД). Он содержит 4 основных домена: матриксный (МА), капсидный (СА), нуклеокапсидный (NC) и домен рб, из которых в результате нарезания Pr55Gag вирусной протеазой (она самовырезается из другого белка-предшественника - Gag-Pol) образуются соответственно структурные белки р17, р24, р7 и рб. 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 СА-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 СА 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 З"-конца гена gag в области, расположенной непосредственно перед участком, кодирующим белок рб. 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 полирибосомах и транспортируются к плазматической мембране. Полипротеин Prl60Gagpol содержит все присущие полипротеину Gag 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 Prl60Gag-Pol требуется димеризация этих молекул. Созревание вириона заключается в том, что освободившаяся активная протеаза разрезает prl60Gag-Pol и Gag55 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 gp120 и gp41 и транспортируется на клеточную поверхность. При этом gp41 пронизывает мембрану и связывается матриксными доменами молекулы Gag-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 gp41 и gp120. Во время почкования или, возможно, после высвобождения вирионов происходит их созревание, которое осуществляется при помощи вирусной протеазы и заключается в протеолитическом нарезании белков-предшественников Pr55Gag и Prl60Gag-Pol на белки зрелого вируса и их ассоциации в определенные структурные комплексы. Ведущую роль в процессах морфогенеза вируса играет полипротеин-предшественник Pr55Gag, который организует и осуществляет сборку незрелого вириона; процесс его созревания завершает специфическая вирусная протеаза.

Причины иммунодефицита

Одной из основных причин иммунодефицита при ВИЧ-инфекции является массовая гибель Т-хелперов. Она наступает вследствие следующих событий. Во-первых, зараженные вирусом Т-хелперы гибнут вследствие апоптоза. Считается, что у больных СПИДом репликация вируса, апоптоз и снижение числа Т-хелперов связаны между собой. Во-вторых, Т-киллеры распознают и разрушают Т-клетки, инфицированные вирусом или несущие на себе адсорбированные молекулы gpl20, а также вирусинфицированные и не зараженные вирусом Т-хелперы, которые образуют симпласты (синцитий), состоящие из нескольких десятков клеток (часть из них погибает в результате размножения в них вирусов). Вследствие разрушения большого количества Т-хелперов происходит снижение экспрессии мембранных рецепторов у В-лимфоцитов к интерлейкину-2, нарушается синтез различных интерлейкинов (факторов роста и дифференцировки В-лимфоцитов - IL-4, IL-5, IL-6 и др.), в результате чего нарушается функция системы Т-киллеров. Происходит подавление активности систем комплемента и макрофагов. Инфицированные вирусом макрофаги и моноциты долго не гибнут, но они не способны удалять вирус из организма. Наконец, из-за структурного и антигенного сходства gpl20 с рецепторами некоторых эпителиальных клеток организма (в том числе с рецепторами трофобластов, опосредующих трансплантационную передачу ВИЧ) происходит синтез антирецепторных антител с широким спектром действия. Такие антитела способны блокировать различные клеточные рецепторы и осложняют течение болезни аутоиммунными расстройствами. Следствием ВИЧ-инфекции является поражение всех основных звеньев системы иммунитета. Такие больные становятся беззащитными против самых различных микроорганизмов. Это приводит к развитию у них оппортунистических инфекций и опухолевых заболеваний. Для больных ВИЧ-инфекцией повышен риск развития рака по меньшей мере трех типов: саркомы Капоши; карциномы (включая рак кожи); В-клеточной лимфомы, возникающей из-за злокачественного перерождения В-лимфоцитов. Однако ВИЧ обладает не только лимфоцито-, но и нейротропностью. Он проникает в клетки ЦНС (астроциты) как путем рецепторопосредованного эндоцитоза, так и при фагоцитозе астроцитами вирусинфицированных лимфобластов. При взаимодействии вируса с астроцитами также образуются симпласты, способствующие распространению возбудителя по межклеточным каналам. В макрофагах и моноцитах вирус может сохраняться длительное время, поэтому они служат резервуаром и распространителями его в организме, будучи способны проникать во все ткани. Инфицированным макрофагам принадлежит главная роль в заносе ВИЧ в ЦНС и ее поражении. У 10 % больных первичные клинические синдромы связаны с поражением ЦНС и проявляются в виде деменции (слабоумия). Таким образом, для людей, пораженных ВИЧ-инфекцией, характерны 3 группы заболеваний - оппортунистические инфекции, опухолевые болезни и поражение ЦНС.

, , ,

Эпидемиология ВИЧ-инфекции

Источником ВИЧ-инфекции является только человек - больной или вирусоноситель. Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) 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.

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.

, , , , , , ,

Симптомы 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 gpl20 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.

Клинические критерии ВИЧ-инфекции

У взрослых ВИЧ-инфекцию устанавливают при наличии у них по меньшей мере двух серьезных симптомов в сочетании хотя бы с одним незначительным симптомом и при отсутствии других известных причин иммунодефицита (рак, врожденный иммунодефицит, тяжелая форма голодания и т. п.). К серьезным симптомам относят:

• похудение на 10 % и более;
• длительное лихорадочное состояние, перемежающееся или постоянное;
• хроническая диарея.

Незначительные симптомы: упорный кашель, генерализованный дерматит, рецидивирующий опоясывающий герпес, кандидоз ротовой полости и глотки, хронический простой герпес, генерализованная лимфоаденопатия. Диагноз СПИДа ставят при наличии одной лишь саркомы Капоши, криптококкового менингита, пневмоцистнои пневмонии. На клиническую картину болезни оказывает влияние присоединившаяся оппортунистическая инфекция.

, , , , ,

Методы культивирования вируса иммунодефицита человека (ВИЧ)

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 удается культивировать в клетках только одного клона ТСБ4-лимфоцитов - Н9, полученного из лейкозных ТСВ4-лимфоцитов. 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 °С 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.

Лабораторная диагностика ВИЧ-инфекции

Основным способом диагностики вирусоносительства и ВИЧ-инфекции является иммуноферментный метод. Однако в связи с тем, что gpl20 имеет структурное и антигенное сходство с рецепторами некоторых клеток человека, в том числе с рецепторами, которые осуществляют транспорт иммуноглобулинов через эпителиальные клетки слизистых оболочек, в организме могут появляться антитела, родственные антителам против gpl20. В этом случае могут быть ложнопозитивные результаты ИФМ. Поэтому все положительно реагирующие сыворотки исследуемых подвергаются дополнительному анализу с помощью метода иммуноблотинга, или вестернблотинга. В основе этого метода лежит идентификация исследуемых антител после электрофоретического разделения их и последующего тестирования с помощью меченых антивидовых антител. Вирусологический метод мало применяется из-за сложности культивирования вируса. Клон лимфоцитов Н9 используется для получения вирусных антигенов - необходимых компонентов диагностических тест-систем. Метод ЦПР позволяет выявить вирус уже на раннем этапе вирусемии.

Лечение ВИЧ-инфекции

Необходимо найти или синтезировать препараты, эффективно подавляющие активность обратной транскриптазы (ревертазы) или вирусной протеазы. Они предотвращали бы образование ДНК-провируса и (или) ингибировали внутриклеточное размножение вируса. Современная стратегия лечения ВИЧ-инфицированных основана на принципе комбинированного применения препаратов, ингибирующих вирусную протеазу (один из препаратов) и ревергазу (2 разных препарата), - комбинированная (тройная) терапия. В России для лечения ВИЧ-инфицированных рекомендовано совместное применение 2 отечественных препаратов: фосфазида и криксивана, специфически подавляющих репродукцию ВИЧ на ранних и поздних стадиях размножения, особенно при пониженной активности азидотимидина.

Проблема специфической профилактики заключается в необходимости создания вакцины, которая бы обеспечивала формирование эффективного клеточно-опосредованного иммунитета на основе вирусспецифических цитотоксических лимфоцитов без сколько-нибудь существенной продукции антител. Такой иммунитет обеспечивают Thl-хелперы. Возможно, что антитела, в том числе и вируснейтрализующие, не только не эффективны в подавлении ВИЧ-инфекции, но при высоком уровне подавляют клеточно-опосредованный иммунитет. Поэтому анти-ВИЧ-вакцина должна отвечать прежде всего двум основным требованиям: а) быть абсолютно безопасной и б) стимулировать активность Т-цитотоксических лимфоцитов. Изучается эффективность различных вариантов вакцин, полученных из убитых (инактивированных) вирусов и из отдельных антигенов, с высокими протективными свойствами. Такие антигены могут быть либо выделены из самих вирионов, либо синтезированы химически. Предложена вакцина, созданная на основе методов генной инженерии. Она представляет собой рекомбинантный вирус осповакцины, несущий гены ВИЧ, ответственные за синтез антигенов с сильными иммуногенными свойствами. Решение вопроса об эффективности этих вакцин требует значительного времени из-за большой продолжительности инкубационного периода ВИЧ-инфекции и высокой изменчивости возбудителя. Создание высокоэффективной вакцины против ВИЧ - неотложная фундаментальная проблема.