Молекулярна біологія ВІЛ.

Геном ВІЛ приблизно в 100 тис. разів менший, ніж геном людини. Він складається лише з 9749 нуклеотидів і має вигляд дволанцюгової стрічки рибонуклеїнової кислоти (РНК). У загальних рисах життєвий цикл ВІЛ такий, як і в інших ретровірусів.

Ретровіруси одержали таку назву тому, що в їхньому розвитку є етап, коли перенесення інформації відбувається в напрямку, зворотному до нормального. Генетичним матеріалом клітини-хазяїна є дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК). У процесі експресії активації генів спочатку відбувається транскрипція ДНК: утворюється рибонуклеїнова кислота (РНК), яка її копіює і потім служить матрицею для синтезу білків. Генетичним матеріалом ретровірусів служить РНК і, щоб відбулася експресія генів, має з’явитися ДНК — копія вірусної РНК Ця відбудована ДНК звичайним шляхом забезпечує синтез вірусних білків.

Життєвий цикл ВІЛ (рис. 7.1) розпочинається з того, що вірусна частка приєднується зовні до клітини і вводить усередину її свою серцевину. Серцевина віріону має 2 ідентичні ланцюги РНК, а також структурні білки та ферменти, необхідні на подальших стадіях життєвого циклу. Один із ферментів здійснює перший етап переносу генетичної інформації вірусу — синтез ДНК. Він має назву „зворотна транскриптаза” і володіє кількома ферментативними активностями. Завдяки ДНК-полімеразній активності спочатку синтезується одноланцюгова ДНК, комплементарна вірусній РНК, а завдяки рибонуклеазній активності розщеплюється початкова РНК Потім зворотна транскриптаза синтезує другий ланцюг ДНК, використовуючи перший як матрицю.

Рис. 7.1. Життєвий цикл ВІЛ.

Генетична інформація вірусу, тепер уже у формі дволанцюгової ДНК (тобто в тій самій формі, що і власні гени клітин), проникає в ядро клітини-хазяїна. Завдяки третій інтегрованій ферментативній активності ця ДНК вбудовується в хромосомну ДНК. У такому вигляді вірусна ДНК (провірус) буде відтворюватися разом із генами клітини-хазяїна під час її ділення та передаватися наступним поколінням клітини-хазяїна. Таким чином, інфекція стає надто тривалою, розвивається практично протягом усього життя інфікованої людини.

Друга частина життєвого циклу ВІЛ — утворення нових віріонів — здійснюється тільки в деяких заражених клітинах. Вона розпочинається в той час, коли довгі кінцеві повтори — LTR ініціюють транскрипцію вірусних генів; при цьому ферменти, які належать клітині-хазяїну, синтезують РНК-копії провірусу. Частина цих РНК стане генетичним матеріалом нового покоління вірусних часток. На основі ланцюгів деяких РНК утворюються структурні білки та ферменти, котрі ввійдуть у склад нових віріонів. Синтез вірусних білків здійснюється за допомогою клітинного апарату хазяїна. Кожна вірусна частка складається з безлічі копій двох різних молекул білків, співвідношення котрих приблизно дорівнює 20:1. Білок, кількість якого більша, є попередником білкової капсули, котра оточує генетичний матеріал вірусу та ферменти у зрілому віріоні. Молекулярна маса іншого білка більша: фактично він є першим білком, до якого приєднані інші ферменти. Після завершення їх синтезу ці білки переміщуються на периферію клітини і за допомогою жирної кислоти, котра є на кінці NН₂ кожного з них, приєднуються до внутрішнього боку клітинної мембрани. У процесі агрегації білки-попередники взаємодіють між собою і утворюють сферичну структуру, яка починає випинатися під клітинною мембраною. Під час формування віріону в нього втягуються 2 ланцюги РНК.

Один із ферментів, який входить до складу великого білка-попередника, здійснює кінцевий етап формування зрілого віріону. Цим ферментом є протеїназа. Вона відділяється від поліпептидного ланцюга білка-попередника і відщеплює від нього зворотну транскриптазу (ДНК-полімеразу, рибонуклеазу та інтегразу), а також решту молекул протеїнази, потім розщеплює молекули коротшого від себе білка і те, що залишилося від молекул довгого білка-попередника, — на 4 сегменти кожну. Ці сегменти об’єднуються по 3, утворюючи кулеподібну серцевину, котра оточує РНК і ферменти, а четвертий сегмент залишається прикріпленим до внутрішньої поверхні клітинної мембрани. У такому стані віріон відділяється від клітини й опиняється в оточенні шматочка мембрани клітини-хазяїна. Ця оболонка є останнім структурним елементом-білком оболонки ВІЛ, молекули котрого випинаються з мембрани, як шипи. Білок оболонки утворюється та транспортується до поверхні клітини незалежно від білків серцевини. Кожний шип утворений двома чи трьома ідентичними субодиницями, котрі, у свою чергу, впорядковані з двох зв’язаних компонентів, які є глікопротеїнами (білки, що вміщують залишки цукру). Компонент gp120 (глікопротеїн із молекулярною масою до 120 тис. кілодальтонів) випинається над поверхнею клітини, а gp41, встановлений у вигляді стержня, — у мембрану. Ці глікопротеїнові комплекси визначають здатність ВІЛ заражати нові клітини.

ВІЛ, як і всі віруси, є внутрішнім паразитом. Сама по собі вірусна частка інертна і не здатна розмножуватися або чинити якусь шкоду, доки вона не потрапить усередину клітини-хазяїна. Перший крок будь-якої вірусної інфекції — зв’язок вірусної частки з компонентом мембрани клітини, котру вона заражає. Для ВІЛ роль такого рецепторного компонента відіграють білок, антиген СD4. Наявність на поверхні клітин білка СD4 відповідає тропізму ВІЛ до тих чи інших клітин і тканин та дає можливість ВІЛ уражати їх. Антиген СD4 зустрічається частіше на поверхні лімфоцитів, так званих Т4-хелперів; ВІЛ буквально виснажує цю популяцію лімфоцитів, тому ВІЛ-інфекція супроводжується важкими та незворотними порушеннями всієї імунної системи.

Особливі труднощі для дослідників у вивченні вірусу зумовлені трьома обставинами:

1. мінлива природа вірусу, котрий може „ховатися” всередині клітин, міняти склад своєї оболонки і вбудовувати свої гени в геном клітини-хазяїна;

2. неможливість відтворення експериментальної моделі хвороби на тваринах, що уповільнює пошук стратегії створення вакцин, які були б ефективними у боротьбі з вірусом;

3. складність, яка виникає під час клінічних досліджень, пов’язана з науковою невизначеністю результатів, етичними проблемами та недостатньою кількістю добровольців.

Клінічна картина СНІДу.

ВІЛ спричиняє цілу низку розладів, які призводять до захворювання на СНІД. Виявлення інфекції на її ранніх стадіях (за кілька років до перших симптомів хвороби) може продовжити життя людини, запобігти випадковому зараженню нею інших людей.

Для успішного лікування хворих, заражених ВІЛ, необхідно розуміти весь хід інфекції. Науковці розробили декілька класифікацій, котрі дають підставу для спостереження за розвитком хвороби і допомагають розуміти, що діється в організмі хворої людини. В основі найпоширенішої класифікації лежить принцип розподілу хворих відповідно до стадій захворювання. Показниками переходу хвороби від стадії до стадії можуть бути кілька ознак порушення імунної системи. Згідно з цією класифікацією захворювання у своєму розвитку проходить 6 стадій. Останньою, фінальною, є СНІД. Критерієм діагнозу „СНІД” служать опортуністичні інфекції (тобто інфекції, котрі не виникають, якщо здорова імунна система).

Початкова, нульова стадія — це контакт зі збудником за будь-якого шляху його передачі. Виділення такої стадії сприяє ранній діагностиці захворювання. Особи, котрі контактували з носіями вірусу, мають змогу перевірити свою кров на зараженість (наприклад, виявлення в ній антитіл до ВІЛ). Як правило, зараження ВІЛ спочатку має безсимптомний перебіг і лише через 3÷12 місяців вірус виявляють у крові за допомогою стандартних тестів. Нульову стадію СНІД включили до класифікації з метою підкреслити, що нині головним чинником, який призводить до інфікування ВІЛ, є контакт зі збудником, а не належність до тієї чи іншої групи ризику.

Перша стадія захворювання настає тоді, коли у хворого за допомогою того чи іншого вірогідного методу виявляють ВІЛ (якщо немає ознак пізніших стадій). У більшості випадків на етапі, коли у хворого вперше встановлюють факт інфікування ВІЛ, симптоми захворювання ще відсутні. Однак у певної частини хворих спостерігаються симптоми, подібні до тих, які розвиваються при мононуклеозі: підвищення температури тіла, збільшення лімфатичних вузлів, інколи з'являються висипи. Крім того, спостерігаються порушення центральної нервової системи — від головного болю до енцефаліту. Вірус залишається в організмі, продовжує розмножуватися і повільно, але впевнено руйнує Т4-лімфоцити.

У більшості хворих першою ознакою порушення діяльності імунної системи є стійке збільшення лімфатичних вузлів. Така хронічна лімфаденопатія є критерієм другої стадії захворювання. Хоча інфекція ВІЛ пригнічує більшість відділів імунної системи, постійна наявність вірусу стимулює В-лімфоцити (котрі виробляють антитіла до вірусу). В-лімфоцитів особливо багато в лімфатичних вузлах. Увесь час ці клітини перебувають в активному стані і посилено виробляють антитіла, у тому числі й проти збудників наявних і повторних інфекцій. Лімфатичні вузли збільшуються. На цій стадії імунітет уже значно зруйнований. Друга стадія може тривати протягом 3÷5 років, і навіть наприкінці неї стан хворого не порушується.

Третя стадія — стадія безсимптомного носійства — розпочинається тоді, коли концентрація Т4-лімфоцитів у крові хворого стає постійно нижчою ніж 400 клітин в 1 мм³ крові, що служить показником значного пригнічення імунної системи. Ця стадія триває до тих пір, доки не з’являться прямі клітинні симптоми порушення імунітету (приблизно 18 місяців від моменту зараження).

Потім настає четверта стадія. Ознакою її служить відсутність реакції на 3 шкірні проби (а їх всього 4), за допомогою котрих оцінюють так звану гіперчутливість уповільненого типу, тобто здатність організму до клітинної імунної відповіді на введення певних білків під шкіру. Загалом кількість Т4-лімфоцитів у четвертій стадії може досягти дуже низьких рівнів (до 50 клітин в 1 мм³ крові), але критерієм даної стадії (а також п’ятої та шостої) в класифікації є зниження кількості Т4-клітин до рівня, меншого ніж 400 в 1 мм³ крові. Цей діапазон не можна звузити, бо стан імунної системи у хворих може суттєво відрізнятися у разі однаково низької кількості Т4-лімфоцитів.

Показником п’ятої стадії, крім показників клітинного імунітету, є розвиток анергії (повної відсутності гіперчутливості) уповільненого типу. Через деякий час з’являється перший притаманний клітині симптом пригнічення імунітету — ураження грибками слизової оболонки ротової порожнини, що носить назву молочниці. Іноді це захворювання може виникнути і до розвитку анергії. Молочниця характеризується появою білих плям та виразок на слизових оболонках, у тому числі на слизовій оболонці вагіни. На початку п’ятої стадії в більшості хворих концентрація Т4-лімфоцитів у крові стає значно меншою ніж 200 в 1 мм³. Крім молочниці, часто розвиваються надзвичайно тяжкі, стійкі вірусні інфекції шкіри та слизових оболонок. Однією з них може бути хронічна інфекція, спричинена вірусом звичайного герпеса, котра часто виявляється у вигляді болісних виразок довкола рота, заднього проходу, на статевих органах. У деяких хворих спостерігають ураження слизових оболонок у вигляді волосяних білих клаптиків на язиці, яке носить назву бородавчатої лейкоплакії.

Через 1÷2 роки після початку п’ятої стадії розвиваються хронічні дисеміновані опортуністичні інфекції, котрі уражають не тільки шкіру та слизові оболонки, а й більшість органів та систем організму. Ці ускладнення свідчать про глибоке пригнічення імунної системи і підтверджують перехід інфекції в шосту стадію захворювання — СНІД. У більшості хворих інфікування ВІЛ переходить у цю стадію тоді, коли кількість Т4-лімфоцитів у крові стає меншою ніж 100 в 1 мм³ крові. У цьому разі смерть настає не пізніше ніж через 2 роки. У шостій стадії ВІЛ-інфекції можуть розвиватися і переходити у важкі форми не тільки ті екзотичні хвороби, про котрі нині так багато говорять (саркома Капоші, пневмоцистна пневмонія та ін.), але і деякі „звичні” захворювання (наприклад, туберкульоз).

До паразитарних інфекцій, котрі виникають за наявності СНІД, крім пнев-моцистозу, належать також токсоплазмоз (при цьому часто уражується мозок, виникають судоми і кома), хронічний криптоспоріоз (страждає травний канал і настає хронічний розлад травлення).

До опортуністичних інфекцій належать також грибкові захворювання: криптококоз (частіше уражається мозок, але іноді печінка, шкіра, кишечник тощо) та гістоплазмоз (ця інфекція може спричинити пневмонію, перебіг якої відбувається без лікування при звичайній реактивності імунної системи, але в інфікованих ВІЛ вона призводить до численних уражень печінки, кісткового мозку та інших тканин; часто є причиною стійкого гарячкового стану). Стосовно вірусних інфекцій — частіше виникають захворювання, котрі спричинює цитомегаловірус: пневмонія, енцефаліт, сліпота і запалення травного каналу. Подібно до гістоплазмозу і туберкульозу, цитомегаловірусна інфекція у хворих на СНІД є спалахом зараження, котре сталося в дитинстві; розвиток інфекції утримувався імунною системою до тих пір, доки ВІЛ не зруйнував її.

У деяких хворих тяжкі ускладнення, котрі виникають на шостій стадії захворювання, спричинюються бактеріями Legionella i Salmonella. На перших стадіях виникають такі неврологічні порушення, як деякі зміни розумової діяльності, що проявляються в погіршенні пам’яті й розумового розвитку. На останніх стадіях інфікування ВІЛ у багатьох хворих розвивається синдром деменції (дебільності), виникає поступова втрата здатності до мислення та координації рухів, що врешті-решт призводить до повної нерухомості і неспроможності спілкуватися з людьми. Крім саркоми Капоші, яка проявляється у вигляді пухлин шкіри та оболонок внутрішніх органів, у хворих на СНІД спостерігаються різноманітні лімфоми (рак лімфоїдної тканини), а також рак прямої кишки і язика. Припускають, що в розвитку саркоми Капоші у хворих на СНІД важливу роль грає цитомегаловірус.

 

⇐ Предыдущая26272829303132333435Следующая ⇒

Поделиться: