Механизм взаимодействия ВИЧ с клеткой

Особенности семейства ретровирусов.

1. Геном представлен двумя идентичными копиями однонитевой РНК. Ретровирусы – единственное семейство вирусов с диплоидным геномом.

2. Наличие фермента обратная транскриптаза, которая способна переписывать информацию с РНК на ДНК. Такой процесс назван обратной транскрипцией. РНК - геном превращается в ДНК –геном и в таком виде интегрируется в хромосому клетки-хозяина, в результате чего она либо погибает (ВИЧ), либо превращается в опухолевую. (онковирусы).

3. Функция обратной транскриптазы не поддается контролю, поэтому фермент допускает много ошибок, что влечет за собой высокую частоту мутаций структурных белков вируса, то есть, постоянную изменчивость. А это, в свою очередь, создает трудности в создании эффективных вакцин.

Семейство ретровирусов подразделяется на три подсемейства:

1. Spumavirinae -спумавирусы, “пенящиеся” вирусы. При размножении в культуре клеток происходит интенсивное симпластобразование, которое придает культуре вспененный вид. Патогенность не установлена, но выделяют в том числе и из организма человека.

2. Oncoovirinaе – онкогеннве вирусы, в т.ч. вирусы, ответственные за превращение нормальной клетки в опухолевую.

3. Lentivirinae – лентивирусы, вирусы, которые являются возбудителями медленных инфекций человека. Сюда относится ВИЧ.

Схема строения вириона ВИЧ.

Вирионы имеют сферическую форму 100-120 нм в диаметре. Внешняя оболочка вирионов образована двойным липидным слоем с расположенными на нем гликопротеиновыми шипами. Каждый шип состоит из двух субъединиц, первая из которых пронизывает липидный слой, вторая находится снаружи. Под внешней оболочкой расположена сердцевина вириона цилиндрической или конусовидной формы. В сердцевине заключены РНК, обратная транскриптаза и внутренние белки.

Проникнув в организм, вирус в первую очередь атакует клетки, содержащие специфический для него рецептор СD4. Этот рецептор имеют в большом количестве Т-хелперы, а в меньшем – макрофаги и моноциты.

Вирус распознает СD4 - рецепторы с помощью своего белка gp120. 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 высвобождается геномная РНК и ассоциированные с ней компоненты сердцевины. Далее обратная транскриптаза синтезирует на вирионной РНК минус цепь ДНК, затем РНК-азы Н разрушает вирионную РНК, а вирусная ДНК-полимераза синтезирует плюс-цепь ДНК. Так образуется ДНК-провирус, который 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-кВ). 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 трансукипцию 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 инфицирования вирусом клетки начинается период вирусоносительства, который может продолжаться до 10 лет и более. С момента активации вируса начинается сама болезнь – ВИЧ-инфекция. С помощью своих регуляторных генов и их продуктов вирус начинает активно размножаться. ТАТ-белок может повысить скорость репродукции вируса в 1000 раз. Транскрипция вируса носит сложный характер, которая включает образование как полноразмерных, так и субгеномных мРНК, сплайсинг мРНК, а далее происходит синтез структурных и регуляторных белков. Суперкапсидные белки синтезируются на мембранных рибосомах, подвергаются гликозилированию и транспортируются к клеточной мембране. Белок gp41 устанавливается внутри мембраны, а gp120 – на ее наружной поверхности.

Заключительная стадия морфогенеза вириона происходит на клеточной мембране. Вирусные частицы формируются из трех различных белков: gp120, расположенного на наружной поверхности клеточной мембраны; связанного с ним трансмембранного белка gp41 и белка предшественника нуклеокапсидных белков, кодируемых генами gag-pol. Этот белок представлен полипептидами разной длины. Короткий предшественник втягивает в образующийся нуклеокапсид две молекулы вирионной РНК. От длинного белка-предшественника отрезается протеаза, которая и запускает процесс образования нуклеокапсида. Она отрезает от длинного предшественника еще одну молекулу протеазы, молекулу полимеразного комплекса и молекулу интегразы. После этого протеаза разрезает каждый из белков- предшественников на 4 части: р17, р24, р7, р9. Такое нарезание белка-предшественника происходит в цитоплазме клетки. Белки р7 и р9 связываются с двумя молекулами вирионной РНК, белками- ферментами (протеаза, полимеразный комплекс, интеграза) и одной молекулой затравочной тРНК^лиз и образуют нуклеокапсид. Белок р24 покрывает нуклеокапсид и придает сердцевине вириона структуру дельта-икосаэдра. Белок р17 является N-концевым полипептидом белка-предшественника. Одна из сигнальных последовательностей N-конца белка р17 обуславливает его заякоривание в липопротеидной мембране. Белок р17 вначале, по-видимому, поступает в ядро и обеспечивает оттуда транспорт нуклеокапсида к клеточной мембране, где происходит сборка вируса. Белок р17 окружает сердцевину вириона, способствуя сохранению его икосаэдрической симметрии. Проходя через клеточную мембрану, сердцевина вириона покрывается ее двойным липидным слоем, содержащим белки gp41 и gp120; зрелый вирион покидает зараженную клетку и повторяет свой цикл развития.

Вирус иммунодефицита обладает высокой изменчивостью. Даже из организма одного больного могут быть выделены штаммы вируса, существенно отличающиеся друг от друга по антигенным свойствам,… но никакой серологической классификации ВИЧ-1 нет.

Причины иммунодефицита. Одной из основных причин иммунодефицита при ВИЧ-инфекции является массовая гибель Т-хелперов. Она наступает вследствие следующих этапов: при выходе большого количества вновь синтезированных вирионов у Т-хелперов разрушается мембрана, и они гибнут. Т-киллеры распознают и разрушают Т-клетки, инфицированные вирусом или несущие на себе адсорбированные молекулы gp 120, а также вирусинфицированные и не зараженные вирусом Т-хелперы, которые образуют симпласты или синцитии. То есть происходит подавление активности систем комплемента и макрофагов. Инфицированные вирусом макрофаги и моноциты долго не гибнут, но не способны удалять вирус из организма.

Следствием ВИЧ-инфекции является поражение всех основных звеньев системы иммунитета. Такие больные становятся беззащитными против самых различных микроорганизмов. 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 служат резервуаром и распространителями его в организме, будучи способны проникать во все ткани. Инфицированным макрофагам принадлежит главная роль в заносе ВИЧ в ЦНС и проявляются в виде деменции (слабоумия).

Основным методом диагностики вирусоносительства и ВИЧ-инфекции является иммуноферментативный метод. Для этой цели существуют различные тест-системы, с помощью которых обнаруживают антитела к ВИЧ. Однако в связи с тем, что gp120 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 gp120. 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. Клон лимфоцитов Н9 используется для получения вирусных антигенов - необходимых компонентов диагностических тест-систем.

Многочисленные попытки получить эффективные лечебные препараты пока оказались безуспешными. Как уже оговаривалось выше (характеристика семейства ретровирусов), задача заключается в том, чтобы найти такой препарат ил вакцину, которые прежде всего подавляли активность обратной транскриптазы, что исключает возможность образования ДНК-провируса и интеграцию его в хромосому клетки. Ведется также поиск препаратов, которые бы избирательно угнетают какую-либо стадию репродукции вируса. Пока единственным препаратом, который позволяет задержать на какое-время развитие ВИЧ-инфекции, является азидотимидин (ретровир). Этот препарат является аналогом нуклеотида тимидина, который включается в растущую цепь ДНК провируса и блокирует ее дальнейший синтез. Лечение азидотимидином продлевает жизнь больным ВИЧ-инфекцией на 1,5-2 года, но к этому препарату у ВИЧ-1 и ВИЧ-2 вырабатывается резистентность.

Контрольные вопросы

1. Особенности семейства ретровирусов.

2. Дать описание подсемействам ретровирусов.

3. Как происходит взаимодействие ВИЧ с клеткой?

4. Какими методами можно обнаружить ВИЧ-инфекцию?

5. ВИЧ выявлен еще в 1983году. Почему до сих пор нет вакцины против ВИЧ-инфекции?

6. К каким семействам принадлежат вирусы гепатита типа А и типа В?

7. Строение вириона вирусов гриппа и гепатита.

8. Назвать различия в строении вириона вирусов гриппа типа А, типа В, типа С.

Рекомендованный материал

1. Коротяев А.И., Бабичев С.А. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. «Спец. литература», С-Петербург. 1998. Стр. 263-268, 285-294, 319-326.

2. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. Под ред. Борисова

3. Л. Б., Смирновой А.М. «Медицина», М. 1994. Стр. 376-383, 407- 413, 425-432.

4. Медицинская микробиология. Гл.ред. Покровский В.И., Поздеев О.К. «ГЭОТАР Медицина», М. 1999. Стр. 769-778, 816-819.

Дата добавления: 2014-12-10