ХАРАКТЕРИСТИКА ВИЧ
В начале 80-х годов прошлого века были открыты ретровирусы, поражающие Т–лимфоциты человека, первые два из этой группы вирусов обладали онкогенными свойствами. Под их влиянием Т-лимфоциты начинали усиленно размножаться и развивался лейкоз. Третий из этой группы вирусов – ВИЧ - вместо размножения Т-лимфоцитов вызывал их гибель, то есть апоптоз. До этого момента не были известны вирусы человека, избирательно разрушающие Т-лимфоциты. В этом ВИЧ существенно отличался от известных вирусов.
Строение вириона (вирусной частицы), имеющего сферическую форму, сложное. В центе его находится сердцевина, содержащая электронно - плотный нуклеотид с вирусным геномом, а также внутренние белки. Геном, представленный РНК, состоит их двух самостоятельных нитей, ассоциированных с обратной транскриптазой. Сердцевина покрыта белковой капсулой. Внешняя оболочка вириона состоит из двойной липидной мембраны, которую вирус приобретает при прохождении через клеточную оболочку. В состав вириона входят гликопротеиды (gp, от лат. glykus – сладкий, protein – белок). С липидной мембраной связан gp -41, т. е. белок, содержащий углеводный компонент с молекулярной массой 41 кД, с которым в свою очередь, соединён наружный gp-120, входящий в состав отростков вириона. Последние имеют диаметр 15 нм и высоту 9 нм. Вирионы легко утрачивают отростки в процессе освобождения из клетки. Существует мнение, что при этом они теряют свою инфекционность. Характерными признаками ВИЧ являются поверхностные отростчатые структуры и эксцентрически расположенная вытянутая компактная сердцевина.
Первичный процесс любой вирусной инфекции - связывание вирусной частицы рецептором мембраны клетки. Для ВИЧ роль такого рецепторного компонента играет белок, названный СД4. Молекула антигена СД4 состоит из 433 аминокислотных остатков.
Рецептор СД4 взаимодействует с gp – 120, который находится на внешней оболочке поверхности вириона, gp-120 (один из наиболее высомолекулярных белков ВИЧ) вызывает наиболее выраженный иммунный ответ
по сравнению с таковым всех остальных белков ВИЧ. В силу высокой изменчивости ВИЧ первичная структура g-120 может варьировать в пределах 1-20%. Полагают, что gp-120 может быть использован для разработки более совершенных диагностических тестов на СПИД/ВИЧ и вакцин для профилактики и лечения этого заболевания.
Семейство ретровирусов делится на три подсемейства: oncovirinae, spumavirinae и lentivirinae (онкогенные, пенящие и медленные вирусы). К онкогенным (подсемейству oncovirinae) вирусам относятся вирусы лейкоза крупного рогатого скота, вирусы саркомы и лейкоза кошек, вирусы саркомы павианов, гиббонов и шерстистых обезьян, вирусы ретикулоэндотелиоза, саркомы и лейкоза птиц, онкогенные вирусы пресмыкающихся, вирус опухолей молочных желёз мышей, а также вирусы лейкоза человека HTLV- I, HTLV- II, и другие.
К пенящим (подсемейство spumavirinae) вирусам относится вирус SV5 и пенящий вирус человека.
ВИЧ относится к медленным вирусам (подсемейство lentivirinae), которые в течении времени убивают поражённую ими клетку. К медленным вирусам принадлежат также вирусы, вызывающие висну у овец, анемию у лошадей, и другие. Медленными эти вирусы называют потому, что они обусловливают инфекции
с продолжительным инкубационным периодом, измеряемым месяцами и годами, длительным хроническим течением. Так протекает и СПИД, вызываемый ВИЧ. Характерной чертой ретровирусов является наличие
в их составе двух совершенно одинаковых молекул РНК и уникального фермента, который синтезирует не РНК на матрице ДНК, как обычный фермент транскрипции (транскриптаза), а ДНК на матрице РНК. Этот процесс называется обратной транскрипцией, а фермент обратной транскриптазой. От названия фермента получило своё название всё семейство вирусов (retro -обратный). Обратная транскриптаза была открыта в 1970 г. в составе ретровирусов. Это открытие дало ключ к пониманию того процесса, как РНК-содержащие онкогенные вирусы могут вызывать рак: синтезирующаяся в заражённой клетке с помощью обратной транскриптазы ДНК интегрирует с клеточным геном и «запускает» процесс канцерогенеза.
Обратная транскриптаза , или ревертаза, магнийзависимый фермент с молекулярной массой от 68кД
до 100 кД . Имеются также данные о возможности существования двух форм обратной транскриптазы ВИЧ, одна из которых представлена белком с молекулярной массой 66 кД, другая – белком с молекулярной массой 53 кД. Оба белка иммунологически сходны. Обратная транскриптаза является высокоиммуногенным белком. Антитела к ней обнаруживаются в сыворотках крови 97-99 % больных СПИДом. Обратная транскриптаза ВИЧ отличается от таковой других ретровирусов человека - HTLV- I, HTLV- II. Эти вирусы имеют прежде всего иммунологическую специфичность, обнаруживаемую в тестах с использованием моноклональных антител. Обратная транкриптаза ВИЧ значительно более активна и более стабильна,
её активность не изменяется в течение нескольких недель, она зависит от присутствия катионов.
Подобно другим вирусам ретровирусы воспроизводятся, проникая в живые клетки и захватывая клеточный аппарат синтеза белков. Они обращают направление потока информации, которая обычно передаётся
в последовательности ДНК>РНК>белок.
При электронной микроскопии ВИЧ обнаруживается в виде почкообразных частиц с серпообразным ядром,
а также зрелых вирионов со сжатым, эксцентричным очерченным ядром . Диаметр частиц ВИЧ составляет в среднем 100 – 140нм. Встречаются более мелкие и более крупные вирионы
– 85 до 220 нм. В составе ВИЧ при электрофорезе выявляются белки с массой
24 – 25; 16 – 18; 12 – 13 кД, которые обозначают Р–24, Р– 16, Р-12, (Р от лат. protein – белок). В оболочке определяется гликопептид с молекулярной массой 110 – 120 кД, соединённый с белками с молекулярной массой 41 – 43 кД (gp-41).
Геном ВИЧ состоит из 9749 нуклеотидов, т. е. их примерно в 100 000 раз меньше, чем у генома человека. Строение генома ВИЧ такое же, как и генома других ретровирусов, однако имеются и особенности. Помимо
3 рамок считывания, наблюдающихся у всех ретровирусов, гена «gag», кодирующего внутренние белки вирионов, гена «pol», кодирующего белок обратной транскриптазы, и гена «env», кодирующего белки внешней оболочки, ВИЧ имеет 6 дополнительных рамок считывания, соответствующих генам-регуляторам. Это: позитивный регулятор tat (от англ. traus-activator of transcription), оказывающий избирательное действие, благодаря которому производятся или регулярные белки, или компоненты вириона; фактор инфекционности vit (от англ. virion infectivity factor); ген rief (от англ. negative- regulatory factor), который предположительно, определяет способность ВИЧ прекращать размножение и переходит в состояние покоя; гены vpr и vpu, функция которых неизвестна.
Наружное белковое покрытие вируса имеет специфические рецепторы и поверхности оболочки
Т-лимфоцитов. Избирательный тропизм к Т-лимфоцитам, несущим на поверхности рецептор СД4 , характерен также для лимфотропных онкогенных вирусов человека HTLV- I, HTLV- II. В отличие от этих вирусов ВИЧ сам не вызывает злокачественное перерождение инфицированных клеток. Он обусловливает заразительной снижение функции иммунной системы, в результате которого часто возникают опухоли и, прежде всего, саркома Капоши.
Жизненный цикл ВИЧ начинается с того, что свободный вирион присоединяется снаружи к клетке и вводит внутрь её свою сердцевину. Последняя содержит две идентичные нити РНК, а также две молекулы обратной транскриптазы, необходимые на последующих стадиях жизненного цикла ВИЧ. Обратная транскриптаза обладает несколькими активностями: ДНК-полимеразная активность катализирует синтез одноцепочной ДНК, комплементарной вирусной РНК, рибонуклеазная активность расщепляет исходную РНК. Обратная транскриптаза синтезирует вторую цепь ДНК, используя первую в качестве матрицы. После этого генетическая информация вируса, находящаяся теперь уже в той же форме, что и собственные клетки ВИЧ (в форме двухцепочной ДНК), проникает в ядро. Третья активность обратной транскриптазы- интегразная, катализирующая встраивание ДНК в хромосомную ДНК. В таком виде вирусная ДНК называется провирусом. Она будет воспроизводиться вместе с собственными генами ВИЧ при делении клетки и передаваться следующим клеточным поколениям. Таким образом, инфекция становится перманентной, долговременной, клетка будет нести инфекционное начало до конца своей жизни; при её размножении оно передаётся потомству.
Вторая часть жизненного цикла ВИЧ – производство новых вирионов (самовоспроизведение).
Оно совершается спорадически и только в заражённых клетках. Особенности молекулярного состояния клетки хозяина влияют на скорость размножения вируса, которая различна в различных типах клеток. Воспроизведение новых частичек ВИЧ индуцирует само деление клетки. Последнее могут стимулировать инфекции и различные антигенные раздражения. По мнению исследователей, латентная фаза ВИЧ может длиться от нескольких месяцев до 5 – 8 лет, иногда и больше. В большинстве случаев инкубационный период СПИДа составляет 8 – 12 лет. |
