Как образуется вич инфекция

ВИЧ-инфекция и СПИД

Стадия ВИЧ-инфекции, при которой из-за снижения иммунитета у человека появляются вторичные инфекционные или опухолевые заболевания, называется синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД).

ВИЧ-инфекция: причины, диагностика, лечение

ВИЧ-инфекция — это медленно прогрессирующее вирусное заболевание иммунной системы, приводящее к ослаблению иммунной защиты от опухолей и инфекций.

Происхождение вируса СПИДа

Общепринятым считается представление, что СПИД возник среди шимпанзе. Несколько десятилетий назад болезнь перекинулась на людей, после того как несколько больных животных были убиты и съедены местными жителями.

Симптомы, при которых необходим анализ на ВИЧ

При произнесении аббревиатуры ВИЧ у многих людей появляется чувство тревоги. Не надо бояться, сдайте тест на ВИЧ и спите спокойно

Диагностика ВИЧ-инфекции

Как узнать, есть ли у человека ВИЧ? Самый распространенный метод диагностики ВИЧ-инфекции — иммуноферментный анализ (ИФА). Иммуноферментные тест-системы используются для выявления в сыворотке крови антител к ВИЧ.

Анализ крови на ВИЧ-инфекцию

Иммуноферментный анализ обнаруживает антитела, направленные против ВИЧ. Если они есть, значит, имеется ВИЧ-инфекция. Метод ПЦР (полимеразной цепной реакции) обнаруживает сам вирус в организме, это наиболее достоверный способ.

Как обнаружили СПИД

Официально считается, что первым столкнулся с этим заболеванием в 1980 году врач Майкл Готтлиб из Лос-Анжелеса.

СПИД: будет ли лекарство

Несмотря на то, что первые данные о вирусе СПИД были получены еще в начале 80-х годов прошлого века, стопроцентно действующего лекарства от этого вируса так и не было создано.

Перспективы распространения СПИДа

В экономически развитых странах дело обстоит, конечно, лучше, чем в Африке. Тем не менее, поводов для беспокойства более чем достаточно.

Происхождение вируса СПИДа

Общепринятым считается представление, что СПИД возник среди шимпанзе. Несколько десятилетий назад болезнь перекинулась на людей, после того как несколько больных животных были убиты и съедены местными жителями.

Генитальный герпес в вопросах и ответах

Считается, что герпетическая инфекция может быть причиной неразвивающейся беременности в 20 процентах, вторичного бесплодия – в 60 процентах, и невынашивания беременности – в 20 процентах случаев.

Где сдать анализы на половые инфекции

Лабораторная процедура занимает от силы несколько часов. Если результаты будут готовы позже, чем на следующий день, значит, вашей кровью занимаются где-то еще.

Половая инфекция – затаившаяся угроза

Можно ли с уверенностью сказать, что отдых удался? Что может изрядно подпортить жизнь и мужчины, и женщины после романтического отпуска?

Откуда появился ВИЧ?

Откуда появился ВИЧ?

На данный момент нет единой научно доказанной версии о происхождении этого вируса. Существует множество гипотез на этот счет, но они так и остаются гипотезами. Одни ученые утверждают, что ВИЧ — это бактериологическое оружие, разработанное учеными в военных целях, другие доказывают, что ВИЧ имеет связь с производством оральной вакцины против полиомиелита. Но наиболее правдоподобной версией является гипотеза о животном происхождении вируса: первоначально вирус был только у определенного вида обезьян, видоизменяясь, вирус стал приспосабливаться и к человеческому организму.

Гипотез о происхождении вируса иммунодефицита можно встретить огромное количество, но доказать их или опровергнуть пока не представляется возможным. Многолетние труды учёных по изучению вируса – а с момента открытия ВИЧ прошло более 30 лет – позволяют сделать следующие выводы, относительно вопроса происхождения вируса иммунодефицита человека:

1. В частности, специалисты обнаружили, что древние обезьяны были заражены лентивирусами — вирусами с длительным инкубационным периодом. Эти возбудители входят в семейство ретровирусов, к которым также относится вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

2. Группа ученых из французского института исследований и развития (IRD) пришла к выводу, что две из четырех групп вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1 состоит из четырех групп M, N, O и P, каждая из которых имеет свое собственное происхождение) передались людям от шимпанзе и горилл, обитающих в юго-западной части Камеруна. Типы О и Р практически не передаются человеку.

3. Дэвид Кваммен постарался восстановить историю возникновения эпидемии СПИДа с помощью изучения генетических образцов людей и шимпанзе. Результаты навели его на мысль, что родиной эпидемии стали юго-восточные районы Камеруна примерно в 1908 году. «Нулевым пациентом» Кваммен считает охотника в Камеруне, который был заражен вирусом иммунодефицита, подобного ВИЧ, от шимпанзе, которого он убил.

4. Первым человеком, заразившимся СПИДом, был житель пригорода столицы Конго Киншасы, чей анализ крови хранится и поныне в качестве части медицинских исследований. Это произошло в 1959 году, за несколько десятилетий до того, как ученые узнали о существовании ВИЧ. Предполагается, что однажды его укусила обезьяна, либо он порезался, разделывая одну из особей. А затем он передал полученный вирус другому человеку.

Таким образом, мы можем видеть, что большинство исследований сходятся в том, что однажды вирус смог преодолеть межвидовой барьер и, попав к человеку, начал свое распространение сначала по территории Африки, а затем и по всему миру.

Полшага до победы: 10 фактов о ВИЧ-инфекции и методах ее лечения

Десять фактов, которые стоит знать о ВИЧ-инфекции и методах ее лечения

1 декабря — Всемирный день борьбы со СПИДом. В середине 1980-х этот диагноз был приговором, а сегодня жизнь ВИЧ-инфицированных практически не отличается от жизни здоровых людей, мы расскажем о цене такого успеха.

Среди прочих вирусов ВИЧ выделяется довольно крупными размерами и правильной сферической формой. И хотя диаметр вирусной частицы достигает 120 нанометров (нанометр — это миллионная часть миллиметра), она все равно в 60 раз мельче эритроцита — красной кровяной клетки.

Человечество узнало о ВИЧ в 1981 году . Сначала это был загадочный недуг, убивающий своих жертв за несколько лет, но постепенно ученые начали разбираться в природе болезни и создавать лекарства, мешающие вирусу размножаться и заражать новые клетки.

Маленький и коварный

Геном одного из главных врагов человечества состоит всего из девяти генов, что совершенно не мешает вирусу эффективно заражать клетки и размножаться. В сутки в крови ВИЧ-инфицированного человека образуется 10 млрд новых вирусных частиц, причем многие из них не похожи на своих «родителей» благодаря вариативности вируса.

Вирус попадает в организм через биологические жидкости — кровь, сперму и даже грудное молоко. Частицы инфицируют клетки иммунной системы, несущие на своей поверхности особые рецепторы, к которым вирус и прикрепляется, перед тем как проникнуть внутрь. Клетки без этих рецепторов ВИЧ неинтересны.

Что такое СПИД

Оказавшись внутри клетки, вирус немедленно «окапывается», то есть встраивает свой генетический материал в клеточную ДНК. После этого все потомки зараженной клетки будут содержать инструкции по сборке вирусных частиц. Этот хитрый трюк здорово усложняет жизнь ученым и медикам, которые ищут лекарство против ВИЧ. Даже если уничтожить все вирусные частицы в организме, через какое-то время они возродятся из здоровых с виду клеток, несущих вирусные гены. С течением времени вирус окончательно разрушает иммунную систему, и ВИЧ-инфицированные пациенты умирают от болезней, с которыми организм здоровых людей справляется влегкую. Состояние, когда у ВИЧ-положительного человека проявляются всевозможные инфекции, называется СПИД.

«Пациент ноль»
Считается, что вирус иммунодефицита человека появился в Африке, мутировав из обезьяньей разновидности болезни. Местные жители часто едят шимпанзе и других приматов, кроме того, вирусные частицы могли попасть в кровь людей через укусы. Однако первые больные СПИДом были описаны в США, откуда вирус быстро распространился по всему миру. Чтобы понять, как ВИЧ перебрался через океан, ученые составили карту контактов заболевших людей.
Оказалось, что большинство из них гомосексуалисты, и, проследив историю их связей, специалисты вышли на человека по имени Гаэтан Дугас — в научной публикации 1984 года, где объяснялось происхождение вируса, он фигурировал как «пациент ноль». Дугас был геем, работал стюардом и отличался большой любвеобильностью: по собственным оценкам, за всю жизнь у него было около 2500 сексуальных связей. Скорее всего, молодой человек заразился ВИЧ от одного из своих любовников в Африке, где он часто бывал, а затем передал вирус партнерам из США. «Пациент ноль» умер в 31 год от поражения почек, которое развилось на фоне снижения иммунитета. На заре эпидемии ВИЧ многие считали, что источник болезни – гомосексуальные мужчины. История Дугаса укрепила эту веру, но очень скоро выяснилось, что заразиться вирусом может любой человек независимо от сексуальной ориентации.
В гипотезу о том, что страшную болезнь разнес по планете один человек, верят не все специалисты, однако ни у одной из альтернативных версий также нет абсолютно надежных доказательств.

Не дать размножиться

Первое лекарство

Но радость ученых и пациентов продолжалась недолго — довольно быстро выяснилось, что, хотя зидовудин и работает, прогноз для больных все равно остается неутешительным. Кроме того, у препарата были серьезные побочные эффекты , тем более, что поначалу лекарство применяли в очень высоких дозах.

Комбинированная терапия

В 1992 году появился второй препарат против ВИЧ — зальцитабин, который можно было использовать вместо зидовудина или вместе с ним. Несмотря на то что оба препарата действуют сходно, их сочетание давало гораздо лучший эффект, чем применение каждого лекарства по отдельности. Сегодня все протоколы лечения ВИЧ обязательно включают несколько веществ, такой подход называется комбинированной терапией. Разные препараты блокируют сразу несколько необходимых для размножения вируса процессов, и в итоге нередко удается годами удерживать ВИЧ в «спящем» состоянии.

Осторожно, дети

История борьбы с ВИЧ была бы менее драматичной, если бы она касалась только взрослых. Но коварный вирус очень хорошо передается детям — в среднем каждый третий младенец, рожденный от ВИЧ-положительной матери, оказывался заражен. В детском организме вирус нередко куда более активен, и без адекватного лечения малыши погибают за несколько лет.

Длина — это важно

Следующий прорыв произошел в 1996 году, когда исследователи научились «выключать» еще один вирусный фермент — протеазу. ВИЧ синтезирует часть своих белков сдвоенными, а уже потом разрезает длинную цепочку на части, за этот процесс как раз и отвечает протеаза. В сочетании с уже созданными препаратами новые лекарства работали настолько хорошо, что некоторые оптимисты заговорили о победе над ВИЧ . Но очень скоро выяснилось, что расслабляться рано, и исчезнувший вроде вирус вновь дает о себе знать, возрождаясь из инфицированных клеток.

Здоровое поколение

В конце 1996 года в ходе клинических испытаний медики выяснили, что зидовудин снижает вероятность передачи вируса в ходе родов до потрясающих 3 –4 процентов . С тех пор, даже если мать узнает о своем диагнозе на поздних сроках беременности, у ребенка есть все шансы появиться на свет здоровым. Более того, в 2013 году врачам удалось полностью вылечить девочку, рожденную с ВИЧ-инфекцией. Медики начали терапию, когда малышке было 30 часов, и, похоже, что такое раннее вмешательство не дало вирусу «закрепиться» в организме.

Другие публикации:  Массаж для реабилитации туберкулеза

Одна таблетка

С каждым годом ученые создают новые препараты для лечения ВИЧ. В дополнение к аналогам зидовудина и различным ингибиторам протеазы появились лекарства, которые не дают вирусным частицам прикрепляться к CD4-рецепторам, и вещества, намертво блокирующие обратную транскриптазу. Нередко пациентам приходится принимать чуть ли не десяток таблеток в день, причем каждую в строго определенные часы, в том числе и ночью.

И в 2011 году на рынке впервые появился препарат, благодаря которому люди с ВИЧ-инфекцией могут не думать о ней круглыми сутками. Одна таблетка лекарства с торговым названием Complera содержит три разных ингибитора обратной транскриптазы. Для того чтобы не дать вирусу размножаться, пациентам нужно принимать лекарство всего раз в день, правда, всегда в одно и то же время. Через год появился еще один комбинированный препарат с другими действующими веществами, так что скоро врачи смогут назначать расслабленное лечение все большему числу пациентов.

С каждым годом число людей, заразившихся ВИЧ, падает. Параллельно растет продолжительность жизни больных и уменьшается смертность. Похоже, что врачам и исследователям удалось найти управу на чуму XXI века. Об окончательной победе можно будет говорить после того, как появится вакцина от вируса иммунодефицита, а с этим пока есть сложности. Но даже если вакцины не будет, уже очень скоро ВИЧ-положительные люди будут вспоминать о своей болезни, только читая медицинскую карту.

Фото: Spirit Of America/Shutterstock, Shutterstock (х4)

Успеть за 10 лет

Сможет ли человечество остановить эпидемию ВИЧ к 2030 году?

Сегодня, 1 декабря, Всемирный день борьбы со СПИДом, учрежденный ВОЗ в 1988 году для повышения осведомленности об эпидемии и как день памяти ее жертв. Впервые болезнь была диагностирована больше 30 лет назад — в 1982 году, но до сих пор ни вакцины, ни метода полного излечения от ВИЧ-инфекции не существует. Каждый год новые люди заражаются вирусом, и хотя благодаря усилиям ученых, врачей и организаций по борьбе с ВИЧ в среднем в мире темпы эпидемии в последние годы идут на убыль, в России они нарастают. Генассамблея ООН в июне 2016 года приняла резолюцию, в которой поставлена цель — к 2030 году положить конец эпидемии, а к 2020 году поставить распространение инфекции под контроль. Для этого была сформулирована программа «90-90-90»: это означает, что к 2020 году как минимум 90 процентов инфицированных должны будут знать о своем диагнозе, как минимум 90 процентов из них — получать антиретровирусную терапию и как минимум 90 процентов из них — иметь недетектируемую вирусную нагрузку. Редакция N + 1 попыталась разобраться, насколько эти цели близки сегодня и что ученые делают для того, чтобы остановить эпидемию.

Согласно данным ВОЗ на 2016 год, около 36,7 миллиона людей были ВИЧ-инфицированы и из них 1,8 миллиона заболели в этот год. В статье, опубликованной в специальном выпуске журнала PLOS Medicine, посвященном теме ВИЧ и СПИД, ученые отмечают, что за прошедшее десятилетие был достигнут значительный прогресс в борьбе с эпидемией. В частности, около 19,5 миллиона ВИЧ-инфицированных получают антиретровирусную терапию, что позволило существенно снизить смертность от этой инфекции. Однако до сих пор от СПИДа в среднем умирает около миллиона людей в год.

Появится ли вакцина?

Тема вакцины от ВИЧ-инфекций всегда вызывала массу споров. Одни ученые считали, что разработка вакцины от ВИЧ в принципе невозможна, так как он, с одной стороны, слишком похож на привычные организму эндогенные ретротранспозоны, которые в большом количестве содержатся в геноме, а с другой стороны, наоборот, весьма разнообразен и имеет множество штаммов, поэтому попытки вызова иммунного ответа лишь ослабили бы организм, усилив в итоге инфекцию. Другие ученые были не согласны с этой теорией и полагали, что разработка вакцины возможна.

Действие вируса

Вирус иммунодефицита человека относится к семейству ретровирусов и роду лентивирусов. Это РНК-вирусы, которые, попав в клетку хозяина, подвергают свой геном обратной транскрипции (при этом они считывают ДНК с РНК — эта способность в природе свойственна исключительно вирусам) и размножаются. Инфицированные вирусом клетки гибнут от разрушения вирусными частицами, апоптоза (механизма клеточного «самоубийства») или уничтожаются другими иммунными клетками.

Основное проявление ВИЧ-инфекции — существенное снижение числа CD4+ Т-лимфоцитов в крови. Что именно приводит к их депрессии, объясняется многими теориями и их сочетанием, поскольку в организме при ВИЧ-инфицировании запускается множество процессов (непосредственно вирусом заражено в периферической крови всего около одной клетки на тысячу, а гибнет огромное их количество). В частности, вирус может воздействовать на мембраны лимфоцитов, в результате чего они сливаются с образованием гигантских синцитиев.

B-лимфоциты при ВИЧ-инфекции выделяют белки, которые способствуют проникновению ВИЧ в Т-лимфоциты. Т-хелперные клетки 1-го типа активируют меньшее количество цитотоксических Т-лимфоцитов CD8+, способных уничтожать ВИЧ-инфицированные клетки. Похожая ситуация наблюдается и с подавлением активности макрофагов, в результате чего не образуется достаточного количества как вышеупомянутых Т-хелперов 1-ого типа, так и естественных киллерных лимфоцитов, способных бороться с инфекцией.

После того как количество CD4+ Т-лимфоцитов в крови падает ниже определенного уровня (менее 200 клеток на миллилитр при норме 1200), у человека возникает синдром приобретенного иммунного дефицита (СПИД). Это считается терминальной стадией ВИЧ-инфекции.

Второй описанный случай (традиционно этого пациента тоже называют «берлинским») — история болезни Тимоти Брауна, который считается первым человеком, по-настоящему излечившимся от ВИЧ. ВИЧ-инфекция у него была обнаружена в 1995 году в возрасте 29 лет. Он лечился от лейкоза, и в ходе очередной пересадки донорских стволовых клеток было принято решение подыскать клетки с мутацией в гене рецептора CCR5, которые невосприимчивы к ВИЧ. Из 13 миллионов потенциальных доноров были отобраны 232, которые подходили по типу ткани, и 61-ый из протестированных вариантов оказался несущим нужную мутацию в гене CCR5. В результате, хотя пациент и прекратил прием антиретровирусных препаратов, количество вирусов в крови у него оставалось неопределяемым, а иммунный статус — относительно высоким. В газете Wall Street Journal тогда вышла статья под заголовком «Большое спасибо, номер 61». Пациент до сих пор живет в Сан-Франциско.

К сожалению, подобных случаев исцеления с помощью пересадки стволовых клеток зарегистрировано больше не было. В ходе недавней очередной попытки подавления ВИЧ подобным образом у пациента удалось добиться ремиссии на 288 дней, после чего количество вирусной РНК в его крови вновь возросло. Помимо пересадки чужих клеток, ученые также разрабатывают методы генного редактирования, позволяющие избавлять геном от вирусных генов (прочесть об этом вы можете в нашем материале, а здесь можно узнать о соответствующих экспериментах с грызунами). Кроме того, постоянно идут разработки новых антител против ВИЧ, тоже приносящие определенные успехи.

Что такое СПИД

СПИД — синдром приобретенного иммунного дефицита. Он развивается на фоне ВИЧ-инфекции — заражения организма вирусом иммунодефицита человека. Вирус поражает клетки иммунной системы, имеющие на своей поверхности рецепторы CD4 (Т-хелперы, моноциты, макрофаги, клетки Лангернагса, дендритные клетки, клетки микроглии). В результате иммунитет ослабевает и организм оказывается не способен бороться с инфекциями и опухолями. Из-за этого у человека со СПИДом легко развиваются «оппортунистические» заболевания, которые не возникли бы у человека с нормальным иммунным статусом. ВИЧ-инфицированные пациенты также имеют повышенный риск онкологических заболеваний, в том числе, саркомы Капоши, ракa шейки матки и лимфом.

Тяжесть синдрома и протекание болезни зависит от многих факторов, в том числе от возраста и индивидуальных особенностей иммунитета человека и штамма вируса. Дополнительные инфекции, например, туберкулез, значительно способствуют скоротечному развитию болезни.

Как не бросить терапию

Антиретровирусная терапия, вовремя начатая и впоследствии не брошенная пациентом, работает очень эффективно. Если без лечения после заражения ВИЧ пациенты в среднем проживают 9-11 лет, то вовремя проведенная и поддерживаемая терапия продлевает срок жизни ВИЧ-инфицированных людей до 70-80 лет. Несмотря на все социальные, финансовые и юридические трудности, к 2020 году планируется охватить терапией 30 миллионов нуждающихся в ней пациентов. Ученые говорят, что несмотря на огромные масштабы предстоящей работы, у них есть основания полагать, что их цель достижима.

В одном из исследований, опубликованном в PLOS Medicine, биологи из Йельского университета рассказывают об африканском проекте, в ходе которого они исследовали историю лечения 40 тысяч пациентов. В странах Африки, расположенных к югу от Сахары, проживают более двух третей всех ВИЧ-инфицированных людей в мире. На 2015 год более 11 миллионов из них получали антиретровирусную терапию. При этом многие люди, сначала появлявшиеся в клинике, позже бросали терапию, хотя она требуется пациенту в течение всей жизни. Задачей ученых было проследить, изменилась ли картина на данный момент, с расширением программы по борьбе с ВИЧ в этом регионе. Выяснилось, что за те два года, что проводилось исследование, около 25,1 процента пациентов выбыли из программы лечения. Чаще всего уходили мужчины, люди до 30 лет и беременные женщины, а также те, чей уровень CD4+ лимфоцитов в крови составлял менее 350 клеток на миллилитр (напомним, что норма составляет 1200, а СПИД возникает при уровне ниже 200). Три процента пациентов умерли вскоре после этого. Однако хорошей новостью является то, что около трети пациентов, которые считались «окончательно прервавшими лечение», на самом деле потом возвращались к лечению, зачастую в других клиниках или анонимно, поэтому оценки количества отказавшихся от терапии людей оказались завышены.

Передача инфекции

ВИЧ-инфекция может передаваться половым путем и через кровь (например, при использовании одних и тех же шприцов), а также «вертикальным путем» — от матери к ребенку во время беременности или грудного кормления. ВИЧ не передается через слюну, выделения из носа, мокроту, пот, слезы, мочу или рвоту, если в них не содержится крови.

Наибольший риск горизонтального переноса представляет собой анальный секс (вероятность заражения пассивного партнера после одного полового контакта — в среднем 1 процент, активного — 0,06 процента). Риски заражения при вагинальном сексе составляют 0,38 процента для мужчины и 0,3 процента для женщины. Вопреки распространенному мнению, в абсолютных значениях наиболее часто инфекция передается между гетеросексуальными партнерами. При этом в США, например, около 15 процентов мужчин, вступающих в однополые связи, заражены ВИЧ.

Риск передачи ВИЧ через общий шприц составляет, в среднем 0,8 процента. Риск передачи при попадании крови зараженного человека на слизистые — 0,09 процента (то есть примерно один случай на тысячу). Вероятность заразиться ВИЧ при переливании крови в развитых странах, где проводят тщательные скрининги образцов крови, очень мала (один случай на пять миллионов в Великобритании и один случай на полтора миллиона в США). В развивающихся странах, однако, до 15 процентов ВИЧ-инфицированных людей получают вирус вследствие переливания крови.

Другие публикации:  Как быстрей заболеть ветрянкой

Риск передачи ВИЧ от матери к ребенку во время беременности составляет 20 процентов, а для тех, кто кормит потом грудью — 30 процентов. Если мать проходит лечение и принимает все меры предосторожности, эту цифру можно снизить до 1 процента. Лечение включает в себя антиретровирусную терапию как для матери, так и для новорожденного, а меры предосторожности — кесарево сечение и избегание грудного вскармливания.

Ученые из Колумбийского университета проанализировали данные из клиник Свазиленда и выяснили, что комбинированная стратегия, включавшая в себя такие методы взаимодействия с пациентами, как тестирование уровня CD4+ клеток в крови при приеме пациентов, ускоренная антиретровирусная терапия, напоминание о необходимости посещения клиники через мобильные телефоны, программа просвещения населения и материальные (не денежные) средства поощрения для участников программ по борьбе с ВИЧ, повышают общую эффективность терапии в полтора раза по сравнению со стандартными методиками. Во многом это оказалось связано с тем, что при подобном комбинированном подходе пациенты реже прерывают лечение.

Уровень развития хронических почечных заболеваний в зависимости от рисков развития почечных и сердечно-сосудистых заболеваний

СПИД: как ВИЧ разрушает нашу иммунную систему

Распространенность СПИДа в мире на 2009 год.

Статья на конкурс «био/мол/текст»: СПИД — это болезнь иммунной системы, вызываемая вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). При СПИДе у человека медленно, но верно (в течение нескольких лет) развивается тотальный иммунодефицит, когда организм не может справиться почти ни с какими микробами (даже теми, которые никогда не заражают здорового человека). Так как иммунитет борется не только с микробами, но и с раковыми клетками, еще у заболевшего СПИДом резко повышается вероятность заработать рак. ВИЧ использует изощренные механизмы обхода и уничтожения нашей иммунной системы, всегда идя на шаг впереди нее.

«Био/мол/текст»-2013

Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2013 в номинации «Лучший обзор».

Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.

Иммунная система

Для того чтобы разобраться, как вирус иммунодефицита человека (а именно так расшифровывается ВИЧ) разрушает иммунную систему, нужно прежде всего понять, что же это такое — иммунная система. Согласно одному из определений (по Р.В. Петрову), иммунитет — это способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих в себе признаки генетической чужеродности. Проще говоря, иммунитет — это то, что защищает нас от бактерий, вирусов, любых высокомолекулярных чужеродных веществ (вспомним иммунитет против змеиного яда), попавших в организм, а также раковых клеток. В его основе лежат фагоциты (у животных называемые макрофагами), собственно уничтожающие (поглощающие) чужеродные тела, а также Т- и В-клетки иммунитета, осуществляющие точное «наведение» фагоцитов на патоген. При проникновении микроба в организм фагоциты его поглощают и переваривают [29].

Первичное распознавание врага происходит при помощи Toll-like рецепторов, или TLR [30]. Эти молекулы распознают структуры, общие для многих классов патогенов, но отсутствующие у человека (к примеру, TLR5 распознает белок флагеллин — главный компонент жгутиков бактерий, — а TLR3 активируется при наличии двухцепочечной РНК, появляющейся в жизненном цикле многих вирусов, в частности вируса гриппа А). После поглощения микроба его остатки «показываются» (презентируются) Т-хелперам. Т-хелперы активируются, и в свою очередь помогают активироваться B-лимфоцитам (последним для активации нужны молекулы патогена и сигналы активации от Т-хелпера). После этого B-лимфоциты превращаются в плазматические клетки и начинают синтез антител — молекул иммунитета, маркирующих вещества, подобные тем, что активировали B-лимфоциты. Антитела циркулируют в кровотоке и маркируют структуры патогена. Маркированные микробы и другие чужеродные тела поглощаются фагоцитами более эффективно.

Такой «сценарий» работает, когда микроб находится вне клеток организма (в случае заражения большинством бактерий и грибов). Если же враг проникает внутрь клетки (вирусы, некоторые бактерии, простейшие), а также когда враждебной становится сама клетка организма (в случае рака), в дело вступают Т-киллеры. Они находят и уничтожают зараженные клетки, после чего остатки этих клеток поглощаются все теми же фагоцитами. Для активации Т-киллерам требуются Т-хелперы. Помимо Т-киллеров в этом «сценарии» участвуют антитела (и, соответственно, B-лимфоциты), но их роль меньше, чем T-киллеров. Разумеется, в иммунитете есть и другие участники, но основной акцент в борьбе с ВИЧ приходится на тех, что были названы выше.

Рисунок 1. Упрощенная схема иммунного ответа. Молниями указано, как один тип клеток активирует другие. Мф — макрофаг, Б — бактерия, ТХ — Т-хелпер, ВКл — B-клетка, ПлКл — плазматическая клетка, Ат — антитела, Б+Ат — бактерия, покрытая антителами, привлекающими макрофагов, В — вирус, ЗМф — зараженный макрофаг, ТК — Т-киллер, ЗК — клетка, зараженная вирусом, УК — умирающая (апоптотирующая) клетка, В+Ат — вирус, покрытый антителами.

рисунок автора статьи

Жизненный цикл ВИЧ

Рассмотрим жизненный цикл ВИЧ (см. видео). Первая стадия — это проникновение вируса. Сначала любой вирус должен как-нибудь «зацепиться» за клетку, и у разных вирусов для этой цели есть разные «якоря». Имеется таковой и у ВИЧ — белок gp120, который способен взаимодействовать с белком СD4 поверхности человеческой клетки. Это рецептор, присутствующий на многих клетках организма, но больше всего его на Т-хелперах (другое их название — СD4 + T-лимфоциты), — именно на них и направлен ВИЧ в первую очередь. При первоначальном связывании gp120 с CD4 вирусный белок изменяет свою форму и связывается с другими белками поверхности клетки — СХСR4 и ССR5, после чего происходит погружение другого вирусного белка — gp41 — в мембрану клетки. Вслед за этим оболочки клетки и вируса сливаются, и наследственный материал вируса попадает в цитоплазму клетки.

Видео. Жизненный цикл ВИЧ.

Нормальная функция СХСR4 и ССR5 — рецепция цитокинов (небольших растворимых молекул иммунной системы, посредством которых клетки иммунитета «общаются» друг с другом и другими клетками организма). Именно с мутацией ССR5 (Δ32 CCR5) связана врожденная устойчивость некоторых людей, гомозиготных (имеющих 2 копии мутированного CCR5) по этому гену, к ВИЧ [12], [18] (таких людей до 2% в Европе, Индии и странах Ближнего Востока [13]). К сожалению, эта устойчивость не является полной [3]; есть штаммы, заражающие и таких людей. Зато она в какой-то степени проявляется даже у гетерозигот (имеющих одну копию мутированного и одну копию обычного ССR5 ) [12], [18].

Рисунок 2. Проникновение вируса в клетку. А — первоначальное «зацепление» вируса с клеткой; В — начальный этап слияния вируса с клеткой. Условные обозначения: HIV-1 — поверхность капсида наиболее распространенной разновидности вируса — ВИЧ-1; Т-cell — поверхность Т-хелпера; gp120 — вирусный рецептор к к человеческому белку CD4; CD4 —корецептор во взаимодействии Т-лимфоцитов и антиген-презентирующих клеток; одновременно является рецептором к gp120; gp41 — вирусный белок, за который закреплен gp120; помимо этого играет важную роль в слиянии мембран вируса и клетки; CXCR4 или ССR5 — рецепторы хемокинов; корецепторы для белка gp120; RNA — вирусный геном.

После проникновения наследственного материала ВИЧ в клетку происходит процесс обратной транскрипции, то есть перенос информации с вирусной РНК на ДНК. Происходит это потому, что вирусный геном записан в виде РНК, а геном человека — в виде ДНК. Вирусу же «хочется» записать себя в геном клетки, ведь именно он управляет последней. К тому же, если иммунитет имеет средства для распознавания вирусных белков и РНК, то ДНК, интегрированную в геном клетки, иммунитет распознать не может.

Обратная транскрипция осуществляется вирусным белком обратной транскриптазой [31]. Обратная она потому, что обычно в клетке все наоборот — информация переносится с ДНК на РНК (а с РНК — в последовательность аминокислот белков). РНК по сравнению с ДНК очень нестабильна, и поэтому для ВИЧ характерна огромная скорость мутации — в десятки тысяч раз быстрее, чем для человека. Если скорость нейтральных мутаций для ДНК составляет у различных видов и для различных генов в среднем меньше 10 −9 замен на сайт в год, то скорость мутирования генетического материала РНК-вирусов — около 10 −3 замен на сайт в год (у гена env ВИЧ: 10 −2 –10 −3 замен на сайт в год [21]). Это одна из причин, почему иммунная система не может справиться с ВИЧ — он слишком быстро изменяется.

После обратной транскрипции геном вируса вставляется в геном человека вирусным белком интегразой. Проникнув в геном, вирус может «сидеть» в нем несколько лет, никак себя не проявляя. В основном, вирус начинает размножаться в активированных (делящихся) T-лимфоцитах, хотя по немногу он может работать и в неделящейся клетке [17]. Это главная причина, почему ВИЧ неизлечим (но есть работа, в которой полностью удалось излечить от ВИЧ клеточную культуру [32]) — в человеке всегда есть «дремлющие» копии вируса, неопределимые для иммунной системы, но способные к «пробуждению» в любой момент (та же история и с герпесом — его как и ВИЧ невозможно полностью удалить из организма).

«Будильником» для вируса служит активация клетки: промотор вируса содержит последовательность, гомологичную последовательности NF-κB [10], [15], каковая есть у многих генов иммунитета. (Промотор регулирует работу гена и определяет, как, когда и в каких количествах будет появляться белок в той или иной клетке.) Вспоминая о том, что ВИЧ заражает в основном Т-хелперы, мы получаем интересную картину: пока клетка не активирована, вирус «спит»; как только клетка начинает выполнять свою функцию (иммунитет) — вирус «просыпается» и убивает эту клетку. Можно также добавить, что при ВИЧ-инфекции активируются в первую очередь те клоны Т-клеток, которые специфичны для ВИЧ-белков.

Таким образом, после того как копия вируса в геноме клетки начинает действовать, на её поверхности появляются знакомые нам белки gp41 и gp120, в цитоплазме — остальные вирусные белки и вирусная РНК. И через некоторое время от зараженной клетки начинают отпочковываться всё новые и новые копии ВИЧ.

Способы уничтожения иммунной системы

Перейдем теперь к тому, как вирус уничтожает иммунную систему. В основном все сводится к включению у Т-клеток запрограммированной клеточной гибели, или апоптоза (В норме апоптоз включается у клеток, которые дефектны или не нужны организму — например, у клеток хвоста эмбриона человека. Большинство потенциальных раковых клеток умирает путем апоптоза. Более того, если клетка «почувствует» при помощи TLR’ов заражение вирусом, она попытается умереть опять-таки через апоптоз (хотя почти у всех вирусов есть механизмы его блокирования)). Само производство вируса не проходит для Т-хелпера бесследно, и со временем он погибает. Причины этого до конца не понятны, но можно выделить несколько возможных.

Другие публикации:  Ветрянка наблюдение за контактными

При отпочковывании вирус использует клеточную мембрану клетки, и со временем это должно вызвать ее разрушение. К тому же, вирусный белок Vpu вызывает увеличение проницаемости мембраны клетки [6]. При активации вируса в клетке появляется неинтегрированная в геном двуцепочечная ДНК [19], наличие которой может рассматриваться клеткой как повреждение ее генетического материала и индуцировать ее смерть через апоптоз (С точки зрения организма такая клетка потенциально может стать раковой). Помимо этого, вирусные белки напрямую нарушают баланс про- и противоапоптотических белков в клетке. К примеру, вирусная протеаза p10 может разрезать противоапоптотический фактор Bcl-2. Белки Nef [26], Env [22] и Tat [24] вовлечены в возрастание количества клеточных белков CD95 и FasL, служащих индукторами апоптоза по т.н. Fas-опосредованному пути. Белок Tat положительно регулирует каспазу 8 [2] — ключевой фактор индукции апоптоза.

Если же клетки не погибли сами, они активно уничтожаются Т-киллерами. (Это стандартный ответ иммунитета на заражение любыми вирусами.)

Помимо этого, при производстве gp120 и Tat часть их выбрасывается зараженной клеткой в кровоток, а это оказывает токсическое действие на организм [4], [28]. gp120 оседает на все СD4 + -клетки (в том числе и здоровые), что имеет три последствия:

  1. Белок СD4 важен для взаимодействия Т-хелпера с фагоцитом, при слипании же СD4 с gp120 T-хелпер перестает выполнять эту функцию.
  2. На gp120 как на чужеродный белок образуются антитела; после оседания gp120 на здоровые клетки, последние маркируются антителами, и иммунная система их уничтожает [9].
  3. После обильного связывания Т-хелпером gp120 клетка умирает сама. Дело в том, что CD4 — это корецептор. Он усиливает сигнал от TCR (T-cell receptor) — главного белка, позволяющего выполнять Т-клеткам функцию иммунитета. В норме эти рецепторы активируются вместе. Если же активируется один тип рецепторов, но не активируется другой, это является сигналом, что что-то пошло не так, и клетка умирает посредством апоптоза.

Антитела, призванные препятствовать инфекции, в случае с ВИЧ часто, наоборот, ее усиливают [28]. Почему так происходит — не совсем понятно. Одну причину мы рассмотрели выше. Возможно, дело в том, что антитела сшивают несколько вирусных частиц вместе, и в клетку попадает не один, а сразу много вирусов. Помимо этого, антитела активируют клетки иммунитета, а в активированной клетке вирусные белки синтезируются быстрее.

Вдобавок, gp120 и gp41 имеют участки, похожие на участки некоторых белков, участвующих в иммунитете (например, MHC-II [25], IgG [23], компонент системы комплемента Clq-A [14]). В результате на эти участки образуются антитела, способные помимо вируса маркировать совершенно здоровые клетки (если на них будут эти белки), с соответствующими для них последствиями.

Так как на поверхности зараженной клетки появляется gp120, то она, как и вирусная частица, будет сливаться с другими СD4-содержащими клетками, образуя огромную многоядерную клетку (синцитий), неспособную выполнять какие-либо функции и обреченную на смерть.

На самом деле, помимо Т-хелперов, СD4 содержатся во множестве других клеток — предшественниках Т-киллеров/Т-хелперов, дендритных клетках, макрофагах/моноцитах, эозинофилах, микроглии (последние четыре — разновидности фагоцитов), нейронах (!), мегакариоцитах, астроцитах, олигодендроцитах (последние две — клетки, питающие нейроны), клетках поперечно-полосатых мышц и хорионаллантоиса (присутствует в плаценте) [29]. Все эти клетки способны заражаться ВИЧ, но сильно токсичен он лишь для Т-хелперов. Это и определяет основное клиническое проявление СПИДа — сильное снижение количества Т-хелперов в крови. Однако для других клеток заражение тоже не проходит бесследно — у больных СПИДом часто снижена свертываемость крови, имеются неврологические и психиатрические отклонения [16], наблюдается общая слабость.

Пути заражения ВИЧ

Внимание! Ввиду того, что СПИД является венерическим заболеванием, информация, приведенная в этом разделе, может вас оскорбить либо вызвать неприятные эмоции при прочтении. Будьте осторожны.

Рисунок 3. Пути проникновения ВИЧ в организм при половом контакте. Слева указано примерные временные рамки каждого этапа.

Как же происходит первичное заражение человека ВИЧ? Думаю, что с переливанием крови или с использованием общего шприца при употреблении наркотиков читателю все понятно — вирус доставляется напрямую из зараженной крови в здоровую. При вертикальном способе передачи инфекции (от матери к ребенку) заражение может произойти во время внутриутробного развития, в момент родов или в период кормления ребенка грудью (т.к. вирус и зараженные вирусом клетки содержатся в молоке матери) [17], [20]. Тем не менее, даже у ребенка, рожденного от ВИЧ-инфицированной матери, есть шанс остаться здоровым, особенно если мать использует ВААРТ (высокоактивную антиретровирусную терапию) [5]. А почему же люди заражаются при половом контакте?

Механизмы передачи вируса при половом акте не до конца ясны. Тем не менее, они понятны в общих чертах. Итак, рассмотрим барьеры, которые необходимо преодолеть вирусу, чтобы добраться до макрофагов и Т-хелперов. К сожалению, рассматривать особо нечего: барьер только один — это слой эпителиальных клеток и вырабатываемая ими слизь, находящиеся во влагалище (а также пенисе, прямой кишке, глотке). Барьер этот тонок — он может быть всего одну клетку в толщину, — но для вируса труднопреодолим, доказательством чего может служить сравнительно небольшой процент заражений — примерно 1–2 случая на 100 половых контактов. Итак, и какими же путями преодолевает вирус это препятствие?

Наиболее очевидный механизм — это микротравмы. При обычном половом контакте, а особенно при анальном сексе, почти неизбежно появляются микротрещины; при наличии же венерических заболеваний часто возникают изъязвления слизистой. Через эти микротравмы вирус, содержащийся в сперме и влагалищном секрете, может проникнуть к иммунокомпетентным клеткам [17], [20].

Но даже в отсутствии микротравм ВИЧ может проникнуть внутрь организма через дендритные клетки (разновидности макрофагов), которые могут выпускать свои отростки в просвет слизистой. Там они захватывают вирусы и бактерии, после чего происходит презентация захваченного материала Т-хелперам. Таким образом организм готовится «тепло встретить» микробов, присутствующих в окружающей среде. Но в нашем случае, дендритные клетки лишь заражаются вирусом — напрямую свободными вирионами или же при контакте с зараженными лимфоцитами, которые могут присутствовать в сперме (общее число лимфоцитов в сперме — до 1 млн/мл и больше).

Помимо дендритных клеток, в кишечнике существует другой тип клеток, предназначенный для ознакомления организма с антигенами внешней среды. Это так называемые М-клетки, пропускающие через себя довольно крупные объекты неповрежденными из просвета кишечника. В т.ч. через них может проходить и вирион ВИЧ.

Свой вклад в заражение вносит и провоспалительный процесс, в норме присутствующий в женских половых путях из-за наличия в них спермы. Благодаря ему Т-клетки подвержены активации, что способствует их восприимчивости к инфекции.

Итак, риск заразиться ВИЧ возрастает в ряду (Классический секс → Анальный секс → переливание крови / использование общих шприцов при принятии наркотиков). Что же касается орального секса, то весьма небольшой шанс заразиться есть только у принимающей стороны — слюна и тем более желудочный сок инактивирует ВИЧ. Теоретически, этим способом может заразиться и мужчина, но для этого необходимы ранки на пенисе.

При поцелуях и обычных бытовых контактах вирус не передается — он очень неустойчив в окружающей среде .

О том, как вести себя, чтобы не заразиться ВИЧ, и что делать, если это все-таки произошло, читайте в статье «Связанные одной лентой» [33]. — Ред.

Заключение

На данный момент имеется огромное количество информации о ВИЧ; известны его структура, последовательность генома, жизненный цикл; изучен почти каждый шаг вируса в организме. Уже сейчас на стадии клинических испытаний находится множество лекарственных средств, а ВААРТ (высокоактивная антиретровирусная терапия) позволяет зараженному ВИЧ иметь почти такую же продолжительность жизни, как у здорового человека. Науке известно и два случая полного излечения от ВИЧ. Один из них известен как случай «берлинского пациента», которому пересадили костный мозг от донора с мутацией Δ32 ССR5. Другой прецедент произошел в США, где ребенка, родившегося от ВИЧ-инфицированной матери, сразу после рождения подвергли ВААРТ. Через два года после рождения девочки мать отказалась продолжать ее лечение, и через 10 месяцев при повторном осмотре врачи констатировали полное выздоровление девочки.

Рисунок 4. Компьютерная модель ВИЧ. Серым цветом показаны человеческие структуры, «украденные вирусом из клетки», красным — вирус-специфические белки. 1 — капсид вируса, состоит из 250 гексамеров и 12 пентамеров белка p24. 2 — Геном вируса, а также связанные с ним белки, представлен двумя идентичными молекулами РНК по

10000 нуклеотидов в каждой. Всего геном включает девять генов, которые в результате альтернативного сплайсинга кодируют 15 различных белков. 3 — Различные белки, захваченные вирусом из хозяйской клетки. 4 — Человеческие белки, обычно находящиеся на поверхности мембраны клеток. Захваченые в результате отпочковывания, они увеличивают вирулентность вируса. 5 — Внешняя оболочка ВИЧ, ведущая свое происхождение от цитоплазматической мембраны клетки, от которой когда-то отпочковался вирион. 6 — Матрикс, образованный тримерами белка р17. 7 — Тримерные комплексы белков gp120 и gp41, при помощи которых вирус проникает в клетку. На поверхности среднего вириона насчитывается около 20 таких тримеров. Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.

. Все эти факты позволяют надеяться, что вскоре ВИЧ, как и оспа, останется в прошлом.