В. Неструктурні і регуляторні гени.

Освітити проблему ВІЛ-ІНФЕКЦІЇ як не лише медичну, але і соціальну проблему людства.

План і організаційна структура лекції

Зміст лекційного матеріалу:

ТЕКСТ ЛЕКЦІЇ

Перші вказівки на нове захворювання – Синдром Набутого Імунодефіциту (СНІДІ) з'явилися влітку 1979 року, коли поступили повідомлення з великих міст США (НЬЮ-ЙОРКУ, ЛОС-АНДЖЕЛЕСУ, САН-ФРАНЦИСКО) про раптове збільшення поширеності у молодих людей, які були гомосексуалістами або вживали героїн і інші ін'єкційні наркотики, двох дуже рідких хвороб - саркоми Капоши (раніше реєструвалася лише у немолодих африканців) і пневмонії, викликаної Pneumocystis carinii (раніше описаною у вигляді епідемій в закритих дитячих установах). Захворювання виявлялися у втраті імунокомпетентності, що приводило до незахищеності як супроти важко піддаватися лікуванню і фатальних інфекцій, викликаних відносно мало вірулентними мікроорганізмами, так і супроти злоякісних новоутворень в лімфоїдної та інших системах.

Про виділення збудника спочатку повідомили в 1983 р. Люк Монтанье із співробітниками з Інституту Пастера. Вони ізолювали ретровірус від хворого із Західної Африки з персистуючої генерализованої лімфаденопатією, яка є виявом СНІДУ, і назвали його Lymphadenopathy Associated Virus (LAV ).

В 1984 р. Роберт Галло і співробітники з Національного Інститутів Здоров'я, США, повідомили про виділення від хворих СНІДОМ ретровірусу і назвали його «Людський Т –лімфотропний вірус-III», або HTLV-III. Ретровіруси HLTV-I і II раніше раніше були описані у зв'язку з Т-клітинною лейкемією людини. HTLV-III можна було культивувати в культурі кліток Т-клітинної лейкемії, що перевивається, одержуючи в достатній кількості антиген для серологічних тестів.

Серологічний аналіз і молекулярне клонування дозволили встановити загальне походження цих вірусів, не дивлячись на різної міри антигенні відмінності між цими ізолятами, яким дали раніше різні назви. Для дозволу цього номенклатурного непорозуміння Міжнародний комітет із номенклатури вірусів в 1986 р. зупинився для цих вірусів на родовій назві Human Immunodeficiency Virus (HIV), або Вірус Імунодефіциту Людини (ВИЧ).

В 1984 р. сталі доступними перші серологічні тести для виявлення анти-ВІЛ антитіл. Це зробило можливим більш реальну оцінку поширеності ВІЛ інфекції. До цього інфекція могла бути діагностовано лише тоді, коли у хворих розвивалися характерні клінічні вияви типу опортуністичних інфекцій або злоякісних новоутворень. Ці випадки заключних стадій представляли лише верхівку айсберга. Серологічний скринінг груп високого ризику, донорів і ін. показав дуже великий і розширяється резервуар ВІЛ-ІНФЕКЦІЇ у хворих і носіїв в різних регіонах миру. Було встановлено, що в світі кожну хвилину інфікуються ВІЛ більше трьох чоловік. Прогнозується, що до 2000 року число віл-інфікованих людей в світі складе 40 мільйонів, а хворих СНІДОМ - 15 мільйонів.

ВІРУС ІМУНОДЕФІЦИТУ людини (ВІЛ)

ВІЛ, збудник СНІДУ, відноситься до підродини Lentivirinae сімейства Retroviridae. Підродина Lentivirinae (від L. lentus = поволі) включає збудників повільних вірусних інфекцій висна/мэди овець і ін. Крім ВІЛ в цю групу включені також віруси імунодефіциту тварин.

Структура. ВІЛ – оболонковий вірус сферичної форми розміром 90 -120 нм (мал. 1).

Мал. 1. Віріон ВІЛ

Нуклеокапсид має зовнішню оболонку икосаедричної форми і внутрішнє конусоподібне ядро, оточуюче рибонуклеопротеїд. Геном - диплоїдний, полягаючий з двох однакових спіралей плюс-ниток РНК. В асоціації з вірусною РНК знаходиться фермент зворотна транскриптаза, яка є характерною особливістю ретровірусів. Коли вірус інфікує клітку, вірусна РНК транскрибується ферментом спочатку в односпиральну ДНК, а потім в двохспіральну ДНК (провірус), яка інтегрується в хромосому клітки - господаря. Провірус може залишатися в прихованому стані протягом довгого часу, хоча це і впливає на функції клітки - господаря. Час від часу, у відповідь на дію чинників, активуючих вірус, провірус індукує реплікацію вірусу шляхом управління синтезом вірусній РНК і інших компонентів вірусу.

Під час реплікації вірусу, коли позбавлені оболонки отпочковующиеся віруси проходять через оболонку клітки, вони придбавають липопротеїдну оболонку, полягаючу з липидов оболонки клітки-господаря і гликопротеїдов, кодованої вірусом. Більшість кодованих вірусом протеїнів в проекції мають вигляд поверхнево розташованих кнопкоподібних шпильок із закріплюючими їх трансмембранними ніжками. Шпильки, є основним поверхневим компонентом вірусу, який зв'язується з CD4 рецепторами на сприйнятливих клітках.

Вірусні гени і антигени. Геном ВІЛ містить три структурні гени (gag, pol і env) характерні для всіх ретровірусов, також як і інші неструктурні і регуляторні гени, специфічні для вірусів. Продукти цих генів, структурних і неструктурних, є антигенами. Сироватки інфікованих людей містять антитіла до них. Виявлення цих антигенів і антитіл має велике значення для діагностики і прогнозу ВІЛ-ІНФЕКЦІЇ.

А. Кодуючі гени для структурних білків:

1. Ген gag визначає серцевину і оболонку вірусу. Його продуктів є білок-попередник р55. (Білки і гликопротеїди позначаються по їхній молекулярній масі, виразимій в килодальтонах.). Цей белок- попередник розщеплюється на три білки, pl5, pl8 і р24, які складають серцевину вірусу і оболонку. Головний серцевинний антиген - р24 може бути виявлений в сироватці в ранній стадії ВІЛ інфекції, перш, ніж з'являються антитіла. Пізніше протягом інфекції зникнення з кровотоку вільних anti-р24 антитіл указує на обтяжити хвороби і служить свідченням для активного антивірусного лікування.

2. Ген env визначає синтез гликопротеїда оболонки gp l60, який розщеплюється на два компоненти оболонки - gp l20, який утворює поверхневі шпильки, і gp 41, є трансмембранним прикріплюючим білком. Глікопротєїд шпильк gp l20 - головний антиген оболонки, і антитіла до gpl20 з'являються першими після інфікування.

3. pol ген кодує зворотну транскриптазу і інші вірусних ферменти, типу протеази і эндонуклеази. Він экспрессируется як білок-попередник, який розщеплюється на білки р31, р51 і р66.

В. Неструктурні і регуляторні гени.

1. tat (trans activating gene - транс-активуючий ген) усилюючий експресію всіх вірусних генів.

2. nef (negative factor gene - ген негативного чинника) переважний реплікацію вірусу.

3. rev (regulator of virus gene - регулятор вірусного гена) збільшуючий синтез структурних білків.

4. vif (viral infectivity factor gene - ген чинника инфекціозності вірусу) впливаючий на інвазивну здатність вірусних частинок.

5. vpu (у ВИЧ-1) і vpx (у ВИЧ-2) ймовірно збільшуючі дозрівання і вихід вірусного потомства з клітки. (Виявлення типоспецифических послідовностей vpu і vpx – істотно для диференціації інфекції ВИЧ-1 від ВИЧ-2.).

6. vpr – є повідомлення, що він активує область промотора вірусу.

7. LTR (long terminal repeat) послідовності (довгі кінцеві повтори), поодинці з обох кінців, містять послідовності, даючі промотору усилюючі і інтегруючі сигнали.

Антигенні варіанти і різноманітність ВІЛ.

ВІЛ – високо мінливий вірус. У нього виявляються як часті антигенні зміни, також і зміни інших властивостей, таких як нуклеотидні послідовності, клітинний тропизм, особливості зростання і цитопатології. Відмінності спостерігаються не лише між изолятами з різних регіонів або різних осіб, але і між повторними изолятами від однієї і тієї ж людини і навіть між изолятами з різних місць однієї людини в один і той же час. Ця велика вариабельность ВІЛ, як вважають, є слідством помилок, властивих природі зворотної транскрипції.

Антигенні варіації найбільш часто наголошуються відносно білків оболонки, але виявляються рідше відносно інших антигенів. На підставі антигенних відмінностей виділено два типи ВІЛ. Спочатку виділений ВІЛ і родинні штами, поширені у всьому світі, належать ВІЛ типу 1. Штами ВІЛ, спочатку ізольовані в Західній Африці в 1985 р., які дуже слабо або взагалі не реагують з імунною сироваткою супроти ВИЧ-1, були названі ВІЛ типу 2. Антигени оболонки двох типів різні, хоча їхні основні полипептиди виявляють деяку перехресну реактивність. ВИЧ-2 має генетичну ідентичність з ВИЧ-1 лише на 40 відсотків. Він більш близько родинний вірусу імунодефіциту мавп, ніж ВИЧ-1. Він, як вважають, набагато менш вірулентний, ніж ВИЧ-1. Він в більшій мірі зустрічається в Західній Африці, хоча є повідомлення про виділення його з інших областей, включаючи західну і південну Індію.

ВИЧ-1 штами класифікувалися в принаймні дев'ять підтипів, заснованих на секвенированії їх gag і env генів. Ці підтипи позначені як буквами від А до I.

Тоді як всі відомі підтипи виявляються в Африці, лише один підтип В був знайдений в США. Домінучий підтип в Західній Індії – З, в Таїланді - Е. Підтипи, мабуть, розрізняються при інфікуванні з різних. Підтипи, звичайні в Азії і Африці, більш часто передаються при гетеросексуальном контакті, ніж американські штами (підтип В), які розповсюджуються переважно при веденні крові і гомосексуальному контакті (гомосексуальна передача розглядається яка кров'яної колії, оскільки вірус, ймовірно, проникає безпосередньо в кров через незначні розриви.

Деякі штами ВИЧ-1, виділені недавно в Камеруні, які випадають з діапазону підтипів від А до I, були названі підтипом 0 («0» від «outliers» – «викиди»). Інфекція цими штамами не виявляється тест-системами для ВИЧ-1 і 2. Підтип 0- штамів в даний час обмежений Камеруном, але, хоча є повідомлення про випадки камерунського походження з Габона і Франції. Широке розповсюдження цих штамів може створювати серйозні проблеми в серодиагностике ВІЛ інфекцій.

Звичайно спостерігаються відмінності в характеристиці зростання між ВІЛ, ізольованих від бессимптомних носіїв і від хворих СНІДОМ. Перші ростуть поволі і інфікують лише лімфоцити периферичної крові, тоді як останні ростуть швидше і дають високі титри на лініях кліток лимфоидного і моноцитоидного, що перевиваються, походження. Відмінності в штамах можуть пояснювати відмінності в клінічному перебігу процесу у віл-інфікованих людей.