Štruktúra vírusu HIV. Etiológia infekcie HIV

Štruktúra vírusu ľudskej imunodeficiencie

Virióny majú tvar guľovitých častíc, ktorých priemer je cca 100-120 nanometrov(to je približne 60-krát menej ako priemer červenej krvinky).

Zrelé virióny obsahujú niekoľko tisíc proteínových molekúl rôznych typov.

Kapsida zrelého viriónu, pozostávajúca z približne 2000 molekúl proteínu p24, má tvar zrezaného kužeľa.

Vo vnútri kapsidy sa nachádza komplex proteín-nukleová kyselina: dve vlákna vírusovej RNA pevne naviazané na nukleokapsidový proteín p7, enzýmy (reverzná transkriptáza, proteáza, integráza).

Proteíny Nef a Vif sú tiež spojené s kapsidou (7-20 molekúl Vif na virión).

Proteín Vpr8-11 sa našiel vo virióne (a s najväčšou pravdepodobnosťou mimo kapsidy). Okrem toho asi 200 kópií bunkového enzýmu peptidylprolyl izomerázy, nevyhnutného na zostavenie viriónu, je spojených s kapsidou HIV-1 (ale nie HIV-2).

Kapsida je obklopená obalom tvoreným približne 2000 molekulami matricového proteínu p17. Matricový obal je zase obklopený dvojvrstvovou lipidovou membránou, ktorá je vonkajším obalom vírusu. Tvoria ho fosfolipidové molekuly zachytené vírusom počas jeho pučania z bunky, v ktorej vznikol.

V lipidovej membráne je zabudovaných 72 glykoproteínových komplexov Env, z ktorých každá je tvorená tromi molekulami transmembránového glykoproteínu gp41(TM), slúžiace ako „kotva“ komplexu, a tri molekuly povrchového glykoproteínu gp120 (SU).

Pomocou proteínu gp120 sa vírus naviaže na receptor CD4 a koreceptor lokalizované na povrchu ľudských T lymfocytov. Stechiometrický pomer p24:gp120 vo virióne je 60–100:1.

Proteíny gp41 a najmä gp120 sa intenzívne študujú ako možné ciele pre vývoj liekov a vakcín proti HIV..

Počas tvorby vonkajšieho obalu vírusu sa zachytí aj množstvo proteínov bunkovej membrány, vrátane ľudských leukocytových antigénov (HLA) triedy I a II a adhéznych molekúl.

Funkcie dôležitých štruktúrnych proteínov HIV-1

Zníženie	Popis	Funkcie
gp41 (TM, transmembránový)	41 kDa transmembránový glykoproteín	Nachádza sa vo vonkajšej vrstve lipidovej membrány a hrá úlohu „kotvy“ držiacej molekuly proteínu gp120
gp120 (SU, povrch)	Glykoproteín s hmotnosťou 120 kDa	Vonkajší proteín viriónu. Nekovalentne spojené s transmembránovým proteínom gp41. Jedna molekula gp41 je spojená s 3-5 molekulami gp120. Schopný viazať CD4 receptor. Hrá dôležitú úlohu v procese prenikania vírusu do bunky.
p24 (CA, kapsid)	24 kDa proteín	Vytvára kapsidu vírusu
p17 (MA, matica)	Matricový proteín s hmotnosťou 17 kDa	Asi dvetisíc molekúl tohto proteínu tvorí vrstvu s hrúbkou 5-7 nm, ktorá sa nachádza medzi vonkajším obalom a kapsidou vírusu.
p7 (NC, nukleokapsid)	Nukleokapsidový proteín s hmotnosťou 7 kDa	Zahrnuté v vírus psida. Tvorí komplex s vírusovou RNA.

Genóm a kódované proteíny

HIV-1 genóm

HIV-1 genóm

Genetický materiál HIV predstavujú dve kópie pozitívnej (+)RNA. Genóm HIV-1 má dĺžku 9000 nukleotidov. Konce genómu sú reprezentované dlhými terminálnymi opakovaniami (LTR), ktoré riadia produkciu nových vírusov a môžu byť aktivované vírusovými proteínmi aj proteínmi infikovanej bunky. Deväť génov HIV-1 kóduje najmenej 15 proteínov.

pol gén kóduje enzýmy reverznú transkriptázu (RT), integrázu (IN) a proteázu (PR).

gag gén kóduje polyproteín Gag/p55, ktorý je štiepený vírusovou proteázou na štrukturálne proteíny p6, p7, p17, p24.

env gén kóduje proteín gp160, ktorý je štiepený bunkovou endoproteázou furín na štruktúrne proteíny gp41 a gp120.

Ďalších šesť génov je tat, rev, nef, vif, vpr, vpu (vpx pre HIV-2)— kódujú proteíny zodpovedné za schopnosť HIV-1 infikovať bunky a vytvárať nové kópie vírusu. Replikácia HIV-1 in vitro je možná bez génov nef, vif, vpr, vpu, ale ich produkty sú nevyhnutné na plnú infekciu in vivo.

Gag: Prekurzorový polyproteín Gag/p55 sa syntetizuje z genómovej RNA plnej dĺžky (ktorá v tomto prípade slúži ako mRNA) počas štandardnej translácie závislej od čiapočky, ale je možná aj translácia závislá od IRES. Prekurzory funkčných proteínov sa nachádzajú v polyproteíne Gag/p55 v nasledujúcom poradí: p17…p24…p2…p7…p1…p6 (p1 a p2 sú spojovacie peptidy; ostatné produkty štiepenia Gag/p55 sú opísané vyššie).

Gag/p55 neštiepený proteázou obsahuje tri hlavné domény: membránovú lokalizačnú doménu (M, membránové zacielenie), interakčnú doménu (I, interakcia) a „neskorú“ doménu (L, neskorá).

M doména, umiestnená v oblasti p17/MA, je myristylovaná (pridajú sa zvyšky kyseliny myristovej) a smeruje Gag/p55 na plazmatickú membránu. Doména I, ktorá sa nachádza v oblasti p7/NC, je zodpovedná za intermolekulové interakcie jednotlivých monomérov Gag/p55. L doména, ktorá sa tiež nachádza v oblasti p7/NC, sprostredkováva pučenie viriónov z plazmatickej membrány; Do tohto procesu je zapojená aj oblasť p6 polyproteínu Gag/p55.

VPU: Dve dôležité funkcie proteínu Vpu sú:

1) deštrukcia bunkového receptora CD4 v endoplazmatickom retikule priťahovaním komplexov ubikvitín ligázy a

2) stimulácia uvoľňovania dcérskych viriónov z bunky inaktiváciou interferónom indukovateľného transmembránového proteínu CD317/BST-2, nazývaného tiež „tetherín“ pre jeho schopnosť potlačiť uvoľňovanie novovytvorených dcérskych viriónov ich zadržaním na povrchu bunky .

Vpr: Proteín Vpr je potrebný na replikáciu vírusu v nedeliacich sa bunkách, vrátane makrofágov. Tento proteín spolu s ďalšími bunkovými a vírusovými proteínmi aktivuje dlhé koncové opakovania genómu HIV. Proteín Vpr hrá dôležitú úlohu pri transporte provírusu do jadra a spôsobuje oneskorenie bunkového delenia počas obdobia G2.

Vif: Proteín Vif hrá dôležitú úlohu pri podpore replikácie vírusu. Kmene, ktorým tento proteín chýba, sa nereplikujú v CD4+ lymfocytoch, niektorých líniách T lymfocytov („zostávajúce bunky“) a makrofágoch. Tieto kmene sú schopné preniknúť do cieľových buniek a začať reverznú transkripciu, ale syntéza provírusovej DNA zostáva neúplná.

Nef: Proteín Nef má niekoľko funkcií. Potláča expresiu molekúl CD4 a HLA triedy I a II na povrchu infikovaných buniek, a tým umožňuje vírusu vyhnúť sa útoku cytotoxických T lymfocytov a rozpoznaniu CD4+ lymfocytmi. Proteín Nef môže tiež inhibovať aktiváciu T-lymfocytov väzbou na rôzne proteínové zložky vnútrobunkových systémov prenosu signálu.

U makakov rhesus infikovaných vírusom imunodeficiencie je aktívna replikácia vírusu a progresia ochorenia možná len vtedy, ak je gén nef intaktný. Delécie génu nef sa našli v kmeňoch HIV izolovaných zo skupiny Austrálčanov s dlhým, neprogresívnym priebehom infekcie.

Niektoré z nich však vykazovali známky progresie infekcie v priebehu času, vrátane poklesu počtu CD4+ lymfocytov. Teda, hoci delécie génu nef môžu spomaliť replikáciu vírusu, nezaručuje to, že ochorenie nepostúpi úplne.

Tat a Rev: Regulačné proteíny Tat (trans-aktivátor) a Rev sa hromadia v bunkovom jadre a viažu určité úseky vírusovej RNA. Proteín Tat má molekulovú hmotnosť asi 14-15 kDa, viaže sekundárnu štruktúru genómovej RNA v blízkosti 5" nepreloženej oblasti, aktivuje reverznú transkripciu HIV genómovej RNA, syntézu vírusových mRNA, je nevyhnutný pre vírusovú replikáciu takmer vo všetkých bunkách kultúr, reguluje uvoľňovanie viriónov z infikovaných buniek, vyžaduje bunkový kofaktor – cyklín T1.Proteín Rev reguluje expresiu viriónových proteínov, viaže mRNA génu env v oblasti RRE (Rev response element) intrónu oddeľujúceho exóny zn. gény Tat a Rev.

Proteíny Tat a Rev stimulujú transkripciu provírusovej DNA a transport RNA z jadra do cytoplazmy a sú tiež potrebné na transláciu. Proteín Rev tiež zabezpečuje transport zložiek vírusu z jadra a prepína syntézu regulačných proteínov vírusu na syntézu štruktúrnych.

Životný cyklus

Diagram ukazuje fúziu HIV virrionu a plazmatickej membrány ľudského T-lymfocytu

1. fáza. Interakcia vírusového proteínu gp120 s bunkovým receptoromCD4(označené červenou šípkou)

2. fáza. Konformačné zmeny vo vírusovom proteíne gp120 zabezpečujú väzbu na bunkový receptorCCR5(označené červenou šípkou)

3. fáza Koncové oblasti vírusového proteínu gp41 preniknúť cez plazmatickú membránu bunky (označené červenou šípkou)

4. fáza. Vírusový proteín gp41 prechádza významnými konformačnými zmenami, skladá sa na polovicu (označené červenou šípkou) a vytvára špirálu, čo vedie k priblíženiu a fúzii viriónu a bunkových membrán. HIV teda unesie T-lymfocyt za účelom ďalšej reprodukcie.

Bunková penetrácia a integrácia

Vírusová infekcia začína, keď sa virión HIV stretne s ľudskou bunkou, ktorá má na svojej membráne receptor CD4. Vírusový glykoproteín gp120 sa pevne viaže na CD4 receptor. V dôsledku tejto interakcie gp120 prechádza konformačnými zmenami, ktoré mu umožňujú viazať sa aj na molekulu koreceptora CXCR4 alebo CCR5(exprimovaný na povrchu T lymfocytov, makrofágov, dendritických buniek a mikroglií).

V závislosti od schopnosti viazať tieto koreceptory sa HIV klasifikuje na R5-tropný (viaže len CCR5), X4-tropný (viaže sa iba CXCR4) a R5X4-tropný (môže interagovať s oboma koreceptormi). Lieky, ktoré blokujú koreceptory, môžu byť účinné proti HIV.

Po opísaných udalostiach sa bunková membrána a membrána viriónu HIV spoja a obsah viriónu prenikne do bunky. proteín gp41 je veľmi dôležitý pre membránovú fúziu, preto sa považuje za cieľ pre vývoj antivírusových liekov. Vnútri bunky sa z kapsidy uvoľní vírusová RNA a dôjde k reverznej transkripcii – syntéze DNA na základe templátu jednovláknovej genómovej RNA vírusu, katalyzovanej reverznou transkriptázou.

Väčšina liekov schválených na použitie pri infekcii HIV je zameraná na narušenie fungovania reverznej transkriptázy. Syntetizovaná DNA je transportovaná do bunkového jadra a integrovaná do hostiteľského chromozómu pôsobením integrázy. Niekoľko liekov inhibítorov integrázy je v počiatočnom štádiu klinických skúšok. Vírusová DNA vložená do bunkového chromozómu je tzv provírus.

Ľudská RNA polymeráza v bunkovom jadre syntetizuje messenger RNA (mRNA) a neskôr genómovú RNA vírusu. Syntetizované RNA sú transportované späť do cytoplazmy, kde sa na matrici mRNA na ribozómoch syntetizujú vírusové enzýmy, štrukturálne a regulačné proteíny.

Zhromažďovanie a pučanie viriónov

Genómová RNA vírusu, ako aj vírusové proteíny, sú transportované do miest zostavenia viriónu. Virióny sú zostavené na membráne, kam smeruje myristylovaný polyproteín Gag/p55. Virióny sa spočiatku tvoria z polyproteínových prekurzorov štrukturálnych proteínov a enzýmov a v tomto štádiu nie sú infekčné.

Počas dozrievania vírusovej častice vírusová proteáza rozkladá prekurzorové proteíny na funkčné zložky. Niekoľko schválených antivírusových liekov inhibuje proteázu a zabraňuje tvorbe zrelých viriónov.

Nové vírusové častice vychádzajú z povrchu bunky, zachytávajú časť jej membrány a vstupujú do krvného obehu a do hostiteľskej bunky nesúcej CD4 receptor, zomrie. Nedávne štúdie ukázali, že proces pučania viriónov môže byť zložitejší, ako sa doteraz predpokladalo. Zistilo sa teda, že vďaka interakcii proteínu Gag s bunkovými zložkami sa virióny hromadia v špeciálnych intracelulárnych multivezikulárnych telieskach, ktoré zvyčajne slúžia na export proteínov. Týmto spôsobom sa vírusové častice uvoľňujú z bunky, využívajúc jej vlastný makromolekulový transportný systém.

Distribúcia po celom tele

Počas akútnej fázy infekcie HIV neprítomnosť špecifickej imunitnej odpovede umožňuje vírusu aktívne sa replikovať a dosiahnuť vysoké koncentrácie v krvi.

Vírus osídľuje orgány lymfatického systému, CD4+ lymfocyty, CD8+ lymfocyty a makrofágy, ako aj ďalšie bunky: alveolárne makrofágy pľúc, Langerhansove bunky, folikulárne dendritické bunky lymfatických uzlín, oligodendrogliové bunky a astrocyty mozgu. a epitelové bunky čreva.

V lymfoidnom tkanive sa HIV množí počas choroby, ovplyvňuje makrofágy, aktivované a pokojové CD4+ lymfocyty a folikulárne dendritické bunky. Počet buniek obsahujúcich provírusovú DNA v lymfoidnom tkanive je 5-10 krát vyšší ako medzi krvinkami a replikácia HIV v lymfoidnom tkanive je o 1-2 rády vyššia ako v krvi.

Rezervoárom HIV sú lymfatické uzliny a konkrétne dendritické bunky, v ktorých vírus po období akútnej virémie dlhodobo pretrváva.

Aktivácia CD8+ lymfocytov a tvorba antigén-špecifických cytotoxických T lymfocytov vyžaduje prezentáciu peptidového antigénu v komplexe s ľudským leukocytovým antigénom triedy I.

Dendritické bunky, potrebné na spustenie primárnych antigén-špecifických reakcií, zachytávajú antigény, spracovávajú ich a prenášajú na svoj povrch, kde tieto antigény v kombinácii s ďalšími stimulujúcimi molekulami aktivujú T lymfocyty.

Infikované bunky často neuvoľňujú ďalšie stimulačné molekuly, a preto nie sú schopné aktivovať dostatočný počet B a T lymfocytov, ktorých funkcia závisí od dendritických buniek.

Po dokončení reverznej transkripcie v CD4+ lymfocyte je vírusový genóm reprezentovaný provírusovou neintegrovanou DNA. Aktivácia T lymfocytov je potrebná na integráciu provírusovej DNA do genómu hostiteľskej bunky a na tvorbu nových vírusov.

Kontakt CD4+ lymfocytov a buniek prezentujúcich antigén v lymfoidnom tkanive, prítomnosť vírusov na povrchu folikulárnych dendritických buniek a prítomnosť prozápalových cytokínov (IL-1, IL-6 a TNF-α) prispievajú k replikácii HIV v infikovaných bunkách. To je dôvod, prečo lymfoidné tkanivo slúži najpriaznivejšie prostredie pre replikáciu HIV.

Od roku 2014 zostáva infekcia HIV nevyliečiteľnou chorobou, pretože genóm vírusu je integrovaný do chromozómov buniek a môže byť reaktivovaný aj po určitom cykle. antiretrovírusová liečba.

V súčasnosti prebieha hľadanie bezpečných spôsobov, ako upraviť ľudský genóm a vylúčiť z neho provírusovú DNA.V roku 2014 bola navrhnutá metóda na odstránenie genómu HIV-1 z infikovaných buniek pomocou Systémy CRISPR/Cas9. Pomocou tejto metódy vedci dokázali vyrezať fragment provírusovej DNA obsiahnutý medzi 5" a 3" terminálnymi oblasťami LTR z chromozómov usmrtených buniek v kultúre.

Okrem toho bola táto metóda účinná aj pri prevencii infekcie neinfikovaných buniek. Opísaný prístup môže viesť k vývoju metódy, ako sa úplne zbaviť infekcie HIV.

POVEDZTE PRIATEĽOM

Vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti (HIV, v angličtine HIV) je pôvodcom infekcie HIV, ktorá vždy končí rozvojom AIDS – syndrómu získanej ľudskej imunodeficiencie, pri ktorom vznikajú ťažké infekčné ochorenia a neoplastické procesy.

Zdrojom vírusov je len chorý človek. Jeho krv, sperma a vaginálny sekrét majú koncentráciu infekčného materiálu dostatočnú na infekciu. Sexuálne, parenterálne a transplacentárne sú hlavné cesty prenosu. Vírus ľudskej imunodeficiencie 1 je najvirulentnejší. Práve on spôsobuje epidémie v mnohých krajinách sveta.

HIV bol prvýkrát objavený v roku 1983 v dvoch nezávislých laboratóriách: laboratóriu Luca Montagnyho z Pasteurovho inštitútu (Francúzsko) a Národného onkologického inštitútu v laboratóriu Roberta Galla (USA).

Ryža. 1. Luc Montagnier (foto vľavo) a Robert Gallo (foto vpravo).

Vírusy ľudskej imunodeficiencie infikujú bunky, ktoré majú na svojom povrchu CD4+ receptory:

T-lymfocyty (rozpoznávajú a ničia bunky nesúce cudzie antigény),
tkanivové makrofágy a monocyty (zachytávajú a trávia baktérie a cudzie častice),
folikulárne dendritické bunky (stimulujú T-lymfocyty),
neurogliové bunky,
Langerhansove bunky,
epitelové bunky čreva a krčka maternice.

Keď je ich koncentrácia T-lymfocytov nižšia ako 200 v 1 μl, bunková imunita prestáva chrániť telo pacienta. Infikované bunky odumierajú. AIDS sa vyvíja.

Ryža. 2. HIV opúšťa cieľovú bunku. Teraz sa nazýva virión.

HIV klasifikácia

Vírus ľudskej imunodeficiencie patrí do rodiny retrovírusy, rodina lentivírusy. Je lymfotropný. Existujú 2 hlavné typy vírusov imunodeficiencie - HIV-1 a HIV-2. Druhy HIV-3 a HIV-4 sú vzácne odrody. Ich úloha pri šírení infekcie je nenápadná.

Retrovírusy(z latinčiny retro- reverzný) patria do rodiny RNA vírusov, ktoré infikujú stavovce. HIV, na rozdiel od onkovírusov, vedie infikované bunky k smrti a nespôsobuje ich proliferatívny rast ako onkovírusy. Retrovírusy spôsobujú rozvoj malígnych procesov vo forme sarkómu a leukémie u mnohých zvierat a iba jeden druh spôsobuje lymfosarkóm u ľudí.
Lentivírusy(z latinčiny lentus- pomalé) spôsobujú ochorenia s dlhou inkubačnou dobou a pomalým, ale stabilne progresívnym priebehom. Lentivírusy dodávajú značné množstvo genetického materiálu do hostiteľskej bunky a majú schopnosť replikovať sa (obnovovať sa) v nedeliacich sa bunkách.

Ryža. 3. Keď sa objaví nový vírus, nazýva sa virión. Na fotografii je nezrelý virión. Nukleokapsid nie je štruktúrovaný. Vonkajší plášť je široký a voľný.

HIV-1 a HIV-2 sú hlavné typy HIV

Vírusy ľudskej imunodeficiencie sa navzájom líšia geneticky a antigénnymi charakteristikami. Moderná klasifikácia identifikuje 2 hlavné typy vírusov: vírus ľudskej imunodeficiencie 1 (HIV-1) a vírus ľudskej imunodeficiencie 2 (HIV-2). Známe sú však aj HIV-3 a HIV-4 – vzácne odrody s nenápadnou úlohou pri šírení epidémie. Predpokladá sa, že HIV-1 vznikol v dôsledku prenosu vírusu imunodeficiencie na človeka šimpanzmi a HIV-2 mangabejmi červenohlavými.

Oba typy vírusov spôsobujú imunodeficienciu, keď sa dostanú do ľudského tela. Existujú rozdiely v klinickom priebehu ochorenia.

Ryža. 4. Predpokladá sa, že HIV-1 vznikol v dôsledku prenosu vírusu imunodeficiencie na človeka šimpanzmi a HIV-2 mangabejmi červenohlavými.

Vírus ľudskej imunodeficiencie 1 (HIV-1)

HIV-1 bol prvýkrát opísaný v roku 1983. Je najpatogénnejší a najrozšírenejší spomedzi všetkých vírusov HIV. Menšie zmeny v genóme tohto typu vírusu vedú k vzniku veľkého počtu nových kmeňov, čo umožňuje patogénu vyhnúť sa imunitnému systému pacienta a získať rezistenciu voči antivírusovým liekom.

Práve HIV-1 sa stal vinníkom globálnej epidémie.
Vírusy ľudskej imunodeficiencie – 1 sú rozdelené do niekoľkých skupín: M, N, O a P, z ktorých 90 % patrí do skupiny M. Skupina M sa zase delí na 11 podtypov, dominantných v určitých častiach sveta.
HIV-1 subtyp A je rozšírený v Rusku a Afrike. V súčasnosti existuje zmes kmeňa A, ktorý je v súčasnosti dominantný, a kmeňa AG, privezeného zo Strednej Ázie. Takto sa objavil nebezpečnejší kmeň HIV-1A63.
Pri infikovaní HIV-1 ochorenie často prechádza do štádia AIDS.
V štádiu AIDS sa často rozvinie orálna kandidóza a chronická horúčka.

V každom prípade, keď neexistuje žiadny údaj o type vírusu, predpokladá sa vírus ľudskej imunodeficiencie-1.

Vírus imunodeficiencie-2 (HIV-2)

HIV-2 vznikol prenosom vírusu imunodeficiencie na človeka z mangabejov červenohlavých. Identifikované v roku 1986. Bolo popísaných 8 skupín vírusov, ale z epidemického hľadiska sú nebezpečnejšie iba skupiny A a B.

HIV-2 je menej virulentný ako HIV-1.
Keď HIV-1 a HIV-2 vstúpia do ľudského tela súčasne, HIV-2 poskytuje, aj keď malú, ochranu buniek pred infekciou HIV-1.
Ochorenie trvá dlhšie a zriedkavo prejde do štádia AIDS.
Počas choroby je v 1 μl krvi podstatne menej vírusov ako pri infekcii HIV-1.
Pri HIV-2 sa často vyvinú infekcie ako chronická hnačka, cholangitída, encefalitída a závažné infekcie.

Štruktúra HIV

Ryža. 5. Štruktúra HIV.

Vírus, ktorý sa nachádza mimo bunky, sa nazýva virion. Virióny sú konečnou fázou vývoja vírusu. Práve na týchto predstaviteľoch mikrokozmu je založená klasifikácia a systematizácia vírusov.

HIV-1 a HIV-2 majú jadro (nukleokapsid v tvare guľky) pozostávajúce z RNA a enzýmov a obal (membránu alebo superkapsidu). Zrelé virióny obsahujú až niekoľko tisíc rôznych typov proteínových molekúl a majú guľovitý tvar s priemerom 100 až 180 nm.

Štruktúra nukleokapsidu HIV

Vo vnútri HIV sú 2 jednovláknové vírusové RNA a 3 enzýmy: reverzná transkriptáza (revertáza), integráza a proteáza, pevne naviazané (zabalené) na kapsidové proteíny p24, p7 a p9.
Mimo kapsidy sa nachádza 2000 molekúl matricového proteínu p17 s hrúbkou 5 - 7 nm. Sú umiestnené medzi kapsidou vírusu a vonkajším obalom.
Nukleokapsidové proteíny p7 a p9 zabezpečujú komunikáciu s genómovou RNA.
S kapsidou HIV-1 je spojených 200 kópií cyklofilínu A, ktorý sa podieľa na zostavovaní viriónu.
Vnútri (alebo vonku?) viriónovej kapsidy je proteín Vhr.

Vysvetlenie niektorých symbolov

Vírusový genóm je súbor génov obsahujúcich biologické informácie, ktoré sú nevyhnutné na vybudovanie a podporu života mikroorganizmu. Samotná genómová nukleová kyselina nie je infekčným faktorom.

Reverzná transkriptáza (revertase) je enzým zapojený do syntézy DNA na templáte RNA. Názov „reverzný“ pochádza zo skutočnosti, že väčšina týchto procesov prebieha opačným smerom, keď sa RNA syntetizuje z templátu DNA.

Integraza je enzým, ktorý urýchľuje (katalyzuje) inkorporáciu (integráciu) HIV DNA do chromozómu hostiteľa. DNA vírusu sa pred integráciou uzavrie do kruhu.

Proteáza je enzým, ktorý rozkladá peptidové väzby medzi aminokyselinami v bielkovinách.

Ryža. 6. Elektrónová mikrofotografie jasne ukazuje nukleokapsidy už zrelých viriónov (foto vľavo). Fotografia "D" ukazuje vírusy zachytené makrofágmi.

Štruktúra obalu HIV

HIV škrupiny (kapsida a superkapsida) chránia genetický materiál pred chemickým, fyzikálnym a mechanickým poškodením. Vonkajší obal pomáha vírusu interagovať s receptormi cieľových buniek.
Škrupina sa tvorí v období pučania a pozostáva z vrstvy fosfolipidov preniknutých 72 glykoproteínovými komplexmi a membránovými bunkami hostiteľa.
Vďaka obalovým glykoproteínom sa vírusy usilujú len o určité hostiteľské bunky, ktoré nesú na svojom povrchu špeciálne CD4+ receptory – T-lymfocyty, monocyty, tkanivové makrofágy, folikulárne dendritické bunky, neuroglie, Langerhansove bunky, epitelové bunky čreva a krčka maternice, ktoré určuje vývoj prejavov infekcií HIV.
Pri stretnutí s hostiteľskými bunkami sa do ich membrán vložia transmembránové glykoproteíny gp41 a povrchové glykoproteíny gp120. Vírusy, ktorým tieto proteíny chýbajú, nie sú schopné preniknúť do cieľových buniek.

Ryža. 7. Na fotografii je 3D model HIV.

Ryža. 8. Fotografia vpravo ukazuje prierez HIV.

HIV genóm

Genóm HIV pozostáva z dvoch identických reťazcov RNA. Dĺžka každého vlákna je asi 10 tisíc nukleotidov. Genóm obsahuje 3 hlavné štrukturálne a 7 regulačných a funkčných génov kódujúcich 15 rôznych proteínov.

Štrukturálne (kapsidové a superkapsidové) proteíny HIV sú kódované Gag genóm.
Neštrukturálne proteíny sú kódované genóm Pol.
Gény Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu a Vpr kódujú proteíny, ktoré regulujú procesy reprodukcie a zostavovania vírusov, potláčajú aktivitu bunkových antivírusových systémov.

Ryža. 9. Normálny lymfocyt (foto vľavo) infikovaný HIV (foto vpravo). Na povrchu infikovanej bunky sa tvoria viaceré bubliny.

HIV proteíny

Akonáhle virión vstúpi do hostiteľskej bunky (teraz nazývanej vírus), DNA kópia genómu sa syntetizuje pomocou enzýmu reverznej transkriptázy, ktorý je integrovaný do genómu hostiteľskej bunky. Takto vzniká provírus.

Ďalej sa pomocou enzýmov na provírusovej matrici syntetizujú nové molekuly vírusovej RNA, ako aj štrukturálne a regulačné proteíny, ktoré uskutočňujú zostavovanie a pučanie vírusov. Vo vnútri vírusu, ako aj na jeho povrchu sa okrem tých, ktoré sú kódované genómom, nachádzajú proteíny, ktoré vírusová častica zachytáva z hostiteľských buniek.

Gény Gag, Pol a Env sú zodpovedné za syntézu hlavných proteínov HIV.

Štrukturálne proteíny HIV

Gén Gag je zodpovedný za syntézu štrukturálnych proteínov HIV. Štrukturálne proteíny sú súčasťou samotnej vírusovej častice. Tvoria kapsidový a vírusový obal.

HIV kapsidové proteíny

Kapsidové proteíny tvoria obal (puzdro) pre nukleovú kyselinu, sú súčasťou genómových proteínov a tvoria enzýmy. Kapsidový obal nie je zostavený z jednotlivých proteínov, ale z podjednotiek. Jeho zostavenie je naprogramované do RNA.

Proteín p24 tvorí nukleokapsidový obal.
Proteín p17 tvorí matricu.
Proteíny p9 a p7 zabezpečujú komunikáciu s genómovou RNA.

Ryža. 10. Lymfocyt ovplyvnený HIV. Predĺžené štruktúry na bunkovom povrchu sú spôsobené nadprodukciou proteínu Gag. (Foto NIBSC).

Superkapsidové proteíny

Gén Env je zodpovedný za syntézu obalových proteínov HIV. Proteíny tejto skupiny sú súčasťou vonkajšej membrány viriónu, ktorá pozostáva z vrstvy fosfolipidov preniknutých 72 glykoproteínovými komplexmi. Voľná (vonkajšia) časť glykoproteínového komplexu obsahuje na DO konci aminoskupinu. Koniec ponorený do lipidovej vrstvy obsahuje hydroxylovú skupinu na C-konci. Vďaka glykoproteínovým komplexom sa virióny naviažu na hostiteľskú bunku. Nazývajú sa pripájacie proteíny.

Vírusy počas evolúcie nadobudli cielenú funkciu – hľadanie potrebných hostiteľských buniek medzi mnohými inými bunkami, pre ktoré sa na ich povrchu objavili špeciálne proteíny, ktoré rozpoznávajú citlivé bunky a ich receptory.

Vonkajší obal viriónu pozostáva z proteínových komplexov (proteín gp120 a gp41) a hostiteľských obalových buniek, ktoré sú zachytené vírusmi počas pučania.

Proteín gp120 (najkrajnejší) zabezpečuje väzbu na cieľové bunky.
Proteín gp41 zabezpečuje prienik viriónov do bunky.

Neštrukturálne proteíny

Neštrukturálne proteíny sú kódované génom Pol. Slúžia procesom rozmnožovania vírusov v rôznych štádiách. Gén Pol kóduje enzýmy zapojené do procesu integrácie vírusového genómu do genómu hostiteľskej bunky a enzýmy zapojené do procesu rozmnožovania vírusu.

V súčasnosti sú najviac študované nasledujúce neštrukturálne proteíny HIV:

p66 - reverzná transkriptáza (zúčastňuje sa syntézy DNA na templáte RNA);
p31 - integráza (katalyzuje integráciu vírusovej DNA do chromozómu hostiteľa;
p10 je proteáza (štiepi peptidové väzby medzi aminokyselinami vo veľkých proteínových molekulách).

Ďalšie gény HIV

Gény ako Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu a Vpr kódujú proteíny, ktoré regulujú procesy rozmnožovania a zostavovania vírusov a potláčajú aktivitu bunkových antivírusových systémov.

Ryža. 11. Fotografia vľavo ukazuje proces pučania viriónov. Nukleokapsid ešte nie je štruktúrovaný, vonkajší obal je hrubší v dôsledku prítomnosti membránových proteínov. Fotografia vpravo ukazuje zrelé virióny v extracelulárnom priestore (elektrónová mikrofotografie). Nukleokapsidy nadobudli tvar zrezaného kužeľa. Škrupina sa stala tenkou, pretože sa stratili niektoré proteíny vonkajšieho obalu.

Antigénna štruktúra HIV

Vírusy ľudskej imunodeficiencie – 1 sú rozdelené do niekoľkých skupín: M, N, O a P, z ktorých 90 % patrí do skupiny M. Skupina M sa zase delí na 11 podtypov, dominantných v určitých častiach sveta. Líšia sa od seba aminokyselinovým zložením svojich bielkovín.

Medzi hlavné antigény vírusu ľudskej imunodeficiencie patria:

skupinovo a druhovo špecifické antigény: proteíny, ktoré tvoria nukleokapsidový obal - p24;
typovo špecifické antigény: proteíny zabezpečujúce komunikáciu s cieľovými bunkami – gp120 a proteíny zabezpečujúce prienik viriónov do buniek – gp41.

HIV má vysokú biologickú aktivitu a frekvenciu genetických zmien (vysoká variabilita), ku ktorým dochádza v procese samoreprodukcie, čo vytvára veľké prekážky pre vytvorenie vakcíny a účinných liekov.

replikácie HIV

Replikácia (reprodukcia) HIV prebieha v hostiteľskej bunke postupne.

Stretnutie s klietkou. Virióny v ľudskom tele sú prítomné vo všetkých biologických tekutinách, no z epidemiologického hľadiska predstavuje najväčšie nebezpečenstvo krv, vaginálny sekrét a sperma, ktoré majú koncentráciu infekčného materiálu dostatočnú na infekciu.
Ryža. 12. HIV infikuje imunitnú bunku (označené žltou farbou).
Fúzia s cieľovou bunkou. Po vyhľadaní cieľovej bunky sa virióny spoja s bunkovou membránou cez CD4 receptory a prenikajú hlboko do bunky.
Reverzná transkripcia. Vo vnútri bunky sa vírusová RNA uvoľňuje z kapsidy. Za účasti reverznej transkriptázy sa DNA syntetizuje na základe jednovláknovej RNA.
Integrácia DNA do genómu hostiteľskej bunky. Syntetizovaná DNA sa presúva do jadra cieľovej bunky, kde je integrovaná do chromozómu. Vírusová DNA vložená do bunkového chromozómu sa nazýva provírus.
Syntéza proteínových molekúl. Potom sa pomocou enzýmov na provírusovej matrici syntetizujú nové molekuly vírusovej RNA, ako aj štrukturálne a regulačné proteíny, ktoré uskutočňujú zostavovanie a pučenie viriónov.
Zostavenie a pučenie virionu. Virióny sa zhromažďujú v cytoplazme bunky a spočiatku nie sú infekčné, pretože sa tvoria z prekurzorových polyproteínov. Ako virión dozrieva, prekurzorové proteíny sa štiepia na funkčné zložky pod vplyvom vírusových proteáz. Zrelý virión vyráža z bunky a zachytáva niektoré proteíny bunkovej membrány, aby vytvoril jej vonkajší obal.
Ryža. 13. Virióny sa zhromažďujú pod vonkajšou membránou bunky. Viditeľné sú nezvyčajné výčnelky — miesta, kde sa vynárajú virióny.
Ryža. 14. Fotografia ukazuje proces pučania HIV (tvorba viriónov).
Pri opustení bunky virióny zachytia časť vonkajšej bunkovej membrány (je viditeľná „noha“ viriónu). V nezrelých viriónoch je nukleokapsid neštruktúrovaný (vyzerá ako čierny polkruh). Kapsida zrelého viriónu má tvar kužeľa.
Život viriónu po opustení infikovanej hostiteľskej bunky. Virión žije v krvnej plazme nie dlhšie ako 8 hodín. Polovica všetkých viriónov zahynie do 6 hodín. V iných biologických tekutinách je životnosť viriónov oveľa kratšia. Vírusy infikujú CD4+ lymfocyty, monocyty, makrofágy, Langerhansove bunky (koža), alveolárne makrofágy (pľúca), epitelové bunky hrubého čreva a obličiek, bunky krčka maternice, oligodendrogliové bunky a astrocyty (mozog). T lymfocyty sú hlavným rezervoárom vírusov ľudskej imunodeficiencie.

Ryža. 15. Obrázok „b“ (foto vľavo) ukazuje nezrelé virióny. Nukleokapsid je v štádiu tvorby (zaoblený), proteíny obalu vyčnievajú smerom von vo forme výbežkov. Obrázok „a“ (foto vpravo) zobrazuje zrelý virión. Škrupina nukleokapsidu stratila väčšinu proteínov a stala sa tenšou a hustejšou a nukleokapsida nadobudla tvar zrezaného kužeľa, čím sa odlišuje od mnohých iných vírusov.

Ryža. 16. Na povrchu infikovanej bunky sú viditeľné viaceré bubliny, medzi ktorými sa objavili novovzniknuté vírusy. Pľuzgiere sú oveľa väčšie a menej husté ako HIV.

HIV mutácie

HIV je najpatogénnejší a najrozšírenejší spomedzi všetkých vírusov. Menšie zmeny v jeho genóme vedú k vzniku veľkého počtu nových kmeňov, čo umožňuje patogénu vyhnúť sa imunitnému systému pacienta a získať rezistenciu voči antivírusovým liekom. Antigénna variabilita HIV je niekoľkonásobne vyššia ako variabilita atypickej pneumónie, ktorej frekvencia mutácií je 10 -5 nukleotidov za deň. Jeho rýchlosť transkripcie je vyššia ako u iných vírusov a predstavuje asi 20 miliónov vírusových častíc denne. To všetko komplikuje diagnostiku aj hľadanie metód špecifickej prevencie tejto hroznej choroby.
V tele infikovaného pacienta prebieha nemilosrdný boj medzi jeho imunitným systémom a HIV. Pod vplyvom imunity vírus mutuje. Ako však vedci zistili, neustále mutácie vedú k oslabeniu mikroorganizmu: jeho schopnosť poškodzovania sa znižuje a časový rámec pre rozvoj AIDS sa predlžuje.

Ryža. 17. Na fotografii „B“ sú normálne virióny: 4 pučiace (na stopke) a 1 zrelý. Fotografie „C“ a „E“ ukazujú zmutované virióny. Fotografia „C“ ukazuje nezrelé virióny, ktoré sú spôsobené mutáciami v enzýme proteázy. Fotografia „E“ ukazuje zrelý virión, ale nedokáže zostaviť normálny kapsid.

Pretrvávanie HIV vo vonkajšom prostredí

Citlivosť vírusu ľudskej imunodeficiencie na vonkajšie vplyvy

Zahriatie na 56 °C inaktivuje vírus do 30 minút, var okamžite zabije vírus.
Patogén je citlivý na všetky dezinfekčné prostriedky: peroxid vodíka, lysol, éter, acetón, chlórnan sodný, etylalkohol, chlóramín, bielidlo atď. Inaktivácia nastáva v priebehu 3 až 5 minút.
Smrť vírusu nastáva pri zmene pH prostredia – pod 0,1 a nad 13.
Ultrafialové a ionizujúce žiarenie sú deštruktívne.

Pretrvávanie vírusu ľudskej imunitnej nedostatočnosti

HIV žije v krvi a jej transfúznych zložkách roky.
V tekutom médiu pri teplote 23 až 27°C - 25 dní.
V zmrazených spermiách - niekoľko mesiacov, v krvnom sére - až 10 rokov.
HIV je zabitý pri zmrazení pod 70 °C;
Po vysušení zostávajú životaschopné v krvnom sére a spermiách počas 24 hodín.

Ryža. 18. Veľa zrelých viriónov je pripravených infikovať iné bunky.

V relatívne krátkom čase na históriu medicíny, ktorá uplynula od júna 1981, kedy socialisti Centra pre kontrolu chorôb (Atlanta, USA) venovali osobitnú pozornosť informáciám o 5 pacientoch s pneumóniou Pneumocystis a kandidózou, sa nevídane veľké množstvo sa uskutočnil vedecký výskum problému infekcie HIV, boli navrhnuté účinné laboratórne diagnostické metódy. Doteraz však bolo diagnostikovanie infekcie HIV často ťažké.

Vzhľadom na to, že AIDS sa považuje za chorobu so 100% úmrtnosťou, ako aj na opatrnú orientáciu verejnosti na ľudí infikovaných HIV, stanovenie takejto závažnej diagnózy ukladá lekárom osobitnú zodpovednosť za psycho-emocionálny stav, sociálnu adaptáciu a niekedy aj za života pacienta (infikovaného).

Hlavnou úlohou laboratórnej diagnostiky infekcie HIV je čo najskôr identifikovať primárnu infekciu, aby sa:

ochrana príjemcov krvi, orgánov a tkanív;
predpisovanie a vykonávanie antivírusovej terapie;
vykonávanie protiepidemických opatrení.

Neznalosť etiológie, patogenézy a klinického priebehu ochorenia sťažuje interpretáciu výsledkov klinických a laboratórnych štúdií. Problém laboratórnej diagnostiky HIV infekcie zhoršuje nedokonalosť diagnostických testovacích systémov, spôsobená na jednej strane technologickými ťažkosťami, na druhej strane vysokou genetickou variabilitou vírusu a podobnosťou antigénneho zloženia HIV. a niektoré štruktúry ľudského tela.

ETIOLÓGIA

Zdrojom infekcie HIV je človek. Vírusové častice sa nachádzajú v mnohých biologických tekutinách infikovaných ľudí – v krvi, sperme, cerebrospinálnom moku, materskom mlieku, vaginálnom a cervikálnom sekréte. To vedie k niekoľkým cestám prenosu infekcie HIV. HIV sa môže prenášať sexuálnym kontaktom, transfúziou krvi a krvných produktov, používaním kontaminovaných lekárskych nástrojov, z matky na dieťa a z dieťaťa na matku počas dojčenia, ako aj z matky na dieťa počas tehotenstva a pôrodu.

HIV patrí do rodiny retrovírusov a podrodiny lentivírusov (obr. 9.1). Členovia rodiny retrovírusov sa vyznačujú obsahom genómovej RNA a enzýmom reverzná transkriptáza (revertáza). Aby sa retrovírusový genóm spojil s bunkovým genómom, DNA sa najskôr syntetizuje z vírusovej RNA templátu pomocou reverznej transkriptázy. Provírusová DNA je potom integrovaná do genómu hostiteľskej bunky.

História objavenia HIV

HIV objavili takmer súčasne v roku 1983, nezávisle od seba, dvaja výskumníci – R. Gallo (National Cancer Institute, USA) a L. Montagnier (Institut Pasteur, Francúzsko).

R. Gallo objavil v roku 1980 prvý ľudský retrovírus. Vírus ovplyvnil T-bunky krvi, čo spôsobil leukémiu a dostal zodpovedajúci názov - vírus ľudskej T-bunkovej leukémie, vírus ľudskej leukémie T-buniek (HTLV). Ďalej bol v laboratóriu R. Galla izolovaný retrovírus HTLV-II, ktorý spôsobuje chronickú vlasatobunkovú T-leukémiu.

Nové infekčné ochorenie AIDS, do roku 1981 neznáme, bolo sprevádzané vyčerpaním zásoby T-lymfocytov, čo podnietilo R. Galla zamyslieť sa nad spojením tohto ochorenia s neznámym T-lymfotropným vírusom. Štúdie, ktoré viedli k izolácii HTLV-III, potvrdili vedcove hypotetické predpoklady.

V laboratóriu L. Montagniera bol izolovaný nový vírus od pacienta so syndrómom lymfadenopatie a pomenovaný vírus spojený s lymfadenopatiou (Lymphadenopathy associated Virus (LAV)). Potom, čo sa zistilo, že HTLV-III a LAV sú ten istý vírus, bol prijatý jeden termín - vírus ľudskej imunodeficiencie, HIV (Human Immunodeficiency Virus, HIV). Názvy komerčných testovacích systémov na stanovenie protilátok proti HIV však niekedy obsahujú rovnaké označenia vírusu.

HIV zahŕňa dve hlavné štruktúry – obal a nukleoid/nukleokapsid (jadro časť) (obr. 9.2). Vírusový obal je fragment membrány (vonkajšieho alebo endoplazmatického retikula) hostiteľskej bunky, v ktorej bol virión zostavený. Lipidová vrstva nesie glykoproteín gp160* (* Latinské písmená gp označujú glpkoproteín a číslo zodpovedá molekulovej hmotnosti proteínu v kilodaltonoch, kDa), ktorý pozostáva z extramembránovej (vonkajšej) časti označenej gp120 a transmembránovej časti. , gp41. Transmembránový proteín GP41, umiestnený priamo vo vírusovom obale, je spojený disulfidovými väzbami s niekoľkými (3 až 6) molekulami GP120. Určité množstvo glykoproteínu gp120 je náhodne oddelené od viriónu a vstupuje do krvi a telesných tkanív vo forme rozpustnej látky.

Vo vnútri pod obalom je matricový rám pozostávajúci z proteínu p17/18** (** Latinské písmeno p znamená proteín. Znak „/“ označuje molekulovú hmotnosť proteínu podľa rôznych zdrojov literatúry. Nižšie v texte budú v praxi najčastejšie používané hodnoty).

Nukleoid HIV má tvar tyčinkovitého alebo kužeľovitého puzdra, charakteristické pre retrovírusy. Nukleoidná stena pozostáva z proteínu p24/25. Jadro viriónu obsahuje dve jednovláknové molekuly RNA, s ktorými sú spojené proteíny p7 a p9, ako aj komplex enzýmov: reverzná transkriptáza (revertáza), integráza (endonukleáza), RNázaH a proteáza.

Spolupracovníkom L. Montagniera sa v roku 1986 podarilo izolovať variant vírusu ľudskej imunodeficiencie od dvoch Afričanov s ochorením podobným AIDS. Vírus nebol rozpoznaný HIV protilátkami, preto bol označený ako HIV-2. Do dvoch rokov bola choroba spôsobená HIV-2 identifikovaná na iných kontinentoch. Vyznačuje sa dlhším asymptomatickým obdobím v porovnaní s infekciou HIV-1.

Štruktúra HIV-2 je identická so štruktúrou HIV-1. Väčšina štruktúrnych proteínov sa však líši molekulovou hmotnosťou a antigénnymi charakteristikami. Napríklad povrchové epimembránové a transmembránové glykoproteíny majú inú molekulovú hmotnosť ako gp120 a gp41 a sú označené ako gp105/125* (* V prácach niektorých autorov je epimembránový glykoproteín gp105 označený ako gp125) a gp36. gp105 má rovnakú výraznú afinitu k receptorovým proteínom cieľových buniek ako gp120. HIV-2 nukleocapspd pozostáva z proteínu p26 a kostra matrice pozostáva z proteínu p16.

HIV genóm

Genóm HIV-1 je reprezentovaný tromi veľkými štrukturálnymi a siedmimi malými regulačnými génmi (obr. 9.3). Gény na oboch stranách polynukleotidového reťazca sú ohraničené takzvanými dlhými terminálnymi repetíciami (LTR). Dlhé koncové repetície sú úseky DNA, ktoré obsahujú množstvo dôležitých regulačných fragmentov. Patria sem väzbové miesta pre faktory ovplyvňujúce proces transkripcie: oblasť (miesto), z ktorej transkripcia začína – messenger RNA z DNA provírusu, a nukleotidové sekvencie potrebné na iniciáciu (promótor), amplifikáciu (enhancer) a inhibíciu (negatívny regulačný prvok) transkripcie. LTR teda vykonáva kľúčové regulačné funkcie sprostredkovaním a riadením iniciácie a rýchlosti vírusovej replikácie.

Štrukturálne gény kódujú proteíny, ktoré sú priamo zahrnuté v štruktúre viriónu alebo sú to enzýmy. Patria sem gény označené ako env, gag a pol.

Gene env (z anglického obálka - shell) [šou] .
kóduje transláciu proteínu s molekulovou hmotnosťou 160 kDa, ktorý je prekurzorom vírusových obalových glykoproteínov gp41 a gp120.
gag gén (z anglického group specific antigens - group-specific antigens) [šou] .
kóduje syntézu proteínu p55, ktorý je prekurzorom štyroch vnútorných proteínov vírusu - p24 (nukleokapsid), p17 (maticový rámec), p7 a p6. Proteín p7 je spojený s genómovou RNA vírusu a je nevyhnutný počas zostavovania viriónu na uzavretie RNA do nukleokapsidu.
Proteín p6 zabezpečuje uvoľnenie dcérskych virnónov z hostiteľskej bunky.
Gén pol (z anglického polymerase - polymerase) [šou] .
kóduje syntézu proteázy (p52/53), ktorá štiepi prekurzorový proteín p55 (gag), a troch ďalších enzýmov – reverznej transkriptázy (revertázy) (p64/66/68). RNáza H (p15), ktorá oddeľuje molekulu RNA od komplexu komplementárnych reťazcov RNA+DNA vzniknutých pri reverznej transkripcii a integráza (p31/32), ktorá zabezpečuje integráciu provírusovej DNA do genómu hostiteľskej bunky.
Všetky 4 enzýmy, ako je uvedené vyššie, sú koncentrované v nukleokapside viriónu.

Nižšie je uvedený súhrn regulačných génov HIV-1, ktorých produkty regulujú alebo zabezpečujú procesy spojené s replikačným cyklom vírusu v bunke.

Gene tat (z anglického transaktivátor transkripcie - transkripčný transaktivátor) [šou] .
Pozostáva z dvoch priestorovo oddelených sekcií a je zodpovedný za aktiváciu transkripcie provírusových génov. Tat sa nazýva transaktivátor, pretože ovplyvňuje gény, ktoré sa nenachádzajú v jeho bezprostrednej blízkosti. Gén tat kóduje syntézu takzvaného transaktivačného faktora – proteínu s molekulovou hmotnosťou asi 14 kDa, ktorý sa nachádza v jadre a cytoplazme buniek postihnutých HIV.
Tento proteín je nevyhnutný pre úplnú biosyntézu vírusovej RNA a je schopný zvýšiť syntézu vírusových proteínov viac ako 1000-krát v štádiách transkripcie aj translácie. Tat pôsobí na provírusové aj ľudské gény a je rastovým faktorom pre bunky Kaposiho sarkómu.
Zvýšenie syntézy vírusových proteínov v dôsledku pôsobenia produktov génu tat stimuluje produkciu samotného transaktivačného faktora, čo následne prostredníctvom mechanizmu pozitívnej spätnej väzby vedie k ešte intenzívnejšej produkcii vírusových proteínov a zostaveniu nových viriónov. .
Rev gén (z anglického regulator of virus - virus regulator) [šou] .
kóduje syntézu proteínu s molekulovou hmotnosťou asi 19 kDa, ktorý je lokalizovaný v jadrách infikovaných buniek.
Prítomnosť proteínu urýchľuje proces transportu vírusovej mediátorovej RNA z jadra do cytoplazmy.
Gén nef (z anglického negatívny regulačný faktor - negatívny regulačný faktor) [šou] .
kóduje syntézu proteínu s molekulovou hmotnosťou 24-25/27 kDa, ktorý má afinitu k oblasti dlhého terminálneho opakovania - negatívneho regulačného prvku (NRE). Interakcia nef proteínu a NRE vedie k potlačeniu transkripcie mRNA a v dôsledku toho k zníženiu syntézy vírusových proteínov.
Funkcia proteínu s molekulovou hmotnosťou 23 kDa - produktu génu vif (z anglického viral infectivity factor - faktor infekčnosti vírusu) - nie je definitívne stanovená. Predpokladá sa, že menovaný proteín zvyšuje infekčnú schopnosť novovytvorených viriónov.
Regulačný gén vpr (z anglického vírusového proteínu K - vírusový proteín K) [šou] .
kóduje syntézu proteínu s molekulovou hmotnosťou 15 kDa. Tento proteín zabezpečuje aktivačnú funkciu dlhého terminálneho opakovania (LTR), je súčasťou dcérskych viriónov a aktivuje transkripciu z genómovej RNA po vstupe vírusu do bunky.
Význam regulačného génu vpl (z anglického vírusového proteínu T - vírusový proteín T) nebol stanovený.
Regulačný gén vpu (z anglického vírusového proteínu U - vírusový proteín U) [šou] .
kóduje syntézu proteínu s molekulovou hmotnosťou 16 kDa. Tento proteín hrá úlohu pri zostavovaní viriónov a ich oddelení od hostiteľskej bunky.

Existencia génových mechanizmov pre aktiváciu (gény tat, rev) a inhibíciu (gén nef) procesu replikácie HIV poskytuje stav funkčnej rovnováhy, v ktorej môže byť provírus v neaktívnej forme.

Genóm HIV-2 je svojou štruktúrou podobný genómu HIV-1 (obr. 9.4). Rozdiel medzi genómami je v tom, že HIV-2 nemá regulačný gén vpu, ale existuje regulačný gén vpx, ktorý v HIV-1 chýba a nachádza sa v genóme provírusu podobne ako gén vpu. Homológia nukleotidových sekvencií génov HIV typu 1 a typu 2 je približne 50 %.

Variabilita HIV

Variabilita HIV je spojená s nepresnou činnosťou reverznej transkriptázy počas syntézy provírusovej DNA. Na základe rozdielov v nukleotidových sekvenciách génu env, a teda v aminokyselinových sekvenciách gp120, sú varianty HIV rozdelené do troch skupín: M (hlavná), O (náčrt) a N (ne M a O).

Oblasť molekuly gp120, ktorá tvorí doménu v tvare slučky (takzvaná slučka V3 s 35 aminokyselinami), sa vyznačuje najväčšou variabilitou. 80-95% antivírusových protilátok je špecifických pre toto miesto.

Hlavná skupina M (z angl. major - main) dnes dominuje svetu. Tá sa zase delí na podtypy označené písmenami latinskej abecedy od A do H. Varianty HIV tejto skupiny sa nachádzajú vo všetkých krajinách. Geografia distribúcie subtnps je nasledovná. V Afrike - kolíske HIV - boli identifikované všetky podtypy. V Európe a Severnej Amerike prevláda podtyp B, v juhovýchodnej Ázii podtyp E, v Indii podtyp C. Vo všeobecnosti sa vo svete pozoruje nasledovná frekvencia izolácie podtypov HIV u infikovaných jedincov (obr. 9.5).

Vo všetkých regiónoch sveta sa nachádzajú takzvané rekombinantné podtypy, ktoré obsahujú časť génov jedného podtypu a časť iného. Takže v Rusku je hlavným podtypom HIV A, ale nachádzajú sa rekombinanty A+B.

Skupina kmeňov O (z anglického obrysu) má výrazné genetické rozdiely od predstaviteľov hlavnej skupiny. Prípady infekcie kmeňmi HIV-0 sa vyskytujú v západnej Afrike, ich počet je zatiaľ malý. Zároveň množstvo popredných výrobcov enzymaticky viazaných imunosorbčných testovacích systémov na stanovenie protilátok proti HIV zahŕňa do súprav HIV-O antigény, pretože je pravdepodobné, že tento podtyp vírusu sa rýchlo rozšíri mimo Afriky.

HIV-2 má tiež niekoľko podtypov.

Stanovenie subtypov HIV sa uskutočňuje pomocou metód molekulárnej biológie - polymerázovej reťazovej reakcie (PCR) a metódy bDNA, založenej na použití sond rozvetvenej DNA (vetvená DNA). Metóda bDNA umožňuje kvantitatívne stanovenie HIV RNA a HIV provírusovej DNA vrátane všetkých 5 hlavných podtypov.

Komerčné súpravy určené na stanovenie HIV RNA pomocou PCR sú určené na detekciu všetkých typov HIV okrem D.

Genetická variabilita sa prejavuje variabilitou nielen antigénnych, ale aj biologických vlastností vírusových izolátov.

Stránka 1

celkový počet strán: 8

LITERATÚRA [šou] .

Federálny zákon Ruskej federácie „O prevencii šírenia choroby spôsobenej vírusom ľudskej imunodeficiencie v Ruskej federácii“ z 30. marca 1995.
Zmushko E.I., Belozerov E.S. HIV infekcia / Sprievodca pre lekárov. - Petrohrad: Peter, 2000. - 320 s.
Isakov V. A., Aspel Yu. V., Bogoyavlensky G. V. a kol. Skúsenosti s použitím cykloferónu pri liečbe infekcie HIV a AIDS / Príručka pre lekárov - Petrohrad, 1997. - 60 s.
Kozhemyakin L. A., Bondarenko I. G., Tyaptin A. A. Syndróm získanej imunodeficiencie / Manuál pre lekárov. - L.: Knowledge, 1990. - 112 s.
Lobzin Yu. V., Kazantsev A. P. Sprievodca infekčnými chorobami. - Petrohrad, 1996. - 712 s.
Lysenko A. Ya., Turyanov M. X., Lavdovskaya M. V., Podolsky V.M. Infekcia HIV a choroby spojené s AIDS / Monografia - M.: Rarog LLP, 1996, - 624 s.
Novokhatsky L. S., Khlyabich G. N. Teória a prax laboratórnej diagnostiky syndrómu získanej imunodeficiencie (AIDS). - M.: VINITI, 1992, - 221 s.
Pokrovsky V.I., Pokrovsky V.V. AIDS: syndróm získanej imunodeficiencie - M.: Medicine, 1988. - 43 s.
Pokrovsky V.I. Infekcia HIV alebo AIDS // Terapeut, architekt. - 1989. - T. 61, č. 11. - S. 3-6.
Pokrovsky V.V. HIV infekcia: klinika, diagnóza / Ed. vyd. V.V. Pokrovsky.- M.: GEOTAR MEDICÍNA, 2000. - 496 s.
Infekcia HIV Rakhmanova A. G. (klinika a liečba). - Petrohrad: "SSZ", 2000. - 367 s.
Odporúčania na používanie antiretrovírusových liekov u dospelých a dospievajúcich infikovaných vírusom ľudskej imunodeficiencie // Príloha Consilium Medicum. januára 2000, - 22 s.
Smolskaya T. T., Leninskaya P. P., Shilova E. A. Sérologická diagnostika HIV infekcie / Metodická príručka pre lekárov - Petrohrad, 1992. - 80 s.
Smolskal T. T. Druhá dekáda života v podmienkach SSDA: lekcie a problémy / Aktuálna reč - Petrohrad, 1997. - 56 s.
Khaitov R.M., Ignatieva G.A. AIDS. - M., 1992. - 352 s.
Connor S. Výskum ukazuje, ako HIV vyčerpáva telo // Brit. Mod. J.- 1995.- Vol.310.- S. 6973-7145.
Burcham J., Marmor M., Dubin N. a kol. CD4 je najlepším prediktorom rozvoja AIDS v kohorte homosexuálnych mužov infikovaných HIV // J. AIDS. - 1991. - jN"9. - S.365.
Furlini G., Vignoli M., Re M. C., Gibellini D., Ramazzotti E., Zauli G.. La Placa M. Interakcia vírusu ľudskej imunodeficiencie typu I s membránou buniek CD4+ indukuje syntézu a jadrovú translokáciu 70K proteínu tepelného šoku //J.Gen. Virol.- 1994.- Vol.75, pt 1.- S. 193-199.
Gallo R. C. Mechanizmus indukcie ochorenia HIV // J.AIDS.- 1990.- N3.- S. 380-389.
Gottlieb M. S., Schroff R., Schanker H. a kol. Pneumocystis carinii pneumónia a slizničná kandidóza u predtým homosexuálnych mon // Now England J. Med. - 1981. - Sv. 305. - S. 1425-1430.
Harper M. E., Marselle L. M., Gallo R. C., Wong-Staal F. Detekcia lymfocytov exprimujúcich ľudský T-lymfotropný vírus typu III v lymfatických uzlinách a periférnej krvi od infikovaných jedincov hybridizáciou in situ // Proc. Natl. Akad. Sci. U.S.A. - 1986. - Vol. 83. - N 2. - S. 772-776.
Hess G. Klinické a diagnostické aspekty infekcie HIV.- Mannheim: Boehringer Mannheim GmbH, 1992.- 37 s.
Hu D.J., Dondero T.J., Ryefield M.A. a kol. Vznikajúca genetická diverzita HIV // JAMA.- 1996. - N 1.- S. 210-216.
Lambin P., Desjobert H., Debbia M. a kol. Sérový neopterín a beta-2-mikroglobulín u anti-HIV pozitívnych darcov krvi // Lancet.- 1986.- Vol. 8517. - S. 1216.
Maldonado I. A., Retru A. Diagnostika detskej choroby HIV // Znalostná základňa AIDS, Fd. Cohen P.T.; Sande M. A. Voiberding. 1994.- S. 8.2.1-8.2.10.
McDougal J.S., Kennedy M.S., Sligh J.M. a kol. Väzba HTLV-III/LAV na T4+ T bunky komplexom molekuly 110K a molekuly T4 // Science.- 1985.- Vol. 23.- S. 382-385.
Montagnier L., Gougeon M.L., Olivier R. a kol. Faktory a mechanizmy patogenézy AIDS // Veda spochybňujúca AIDS. Bazilej: Karger, 1992.- S. 51-70.
Paterlini P., Lallemant-Le C., Lallemant M. a kol. Polymerázová reťazová reakcia pre štúdie prenosu HIV-I z matky na dieťa v Afrike // J.Med. Virol. - 1990.- Vol.30, N 10.- S. 53-57.
Polis M. A., Masur H. Predpovedanie progresie k AIDS // Amor. J. Med. - 1990.- Vol.89, N 6.- S. 701-705.
Roddy M.M., Grieco M.H. Zvýšené hladiny rozpustného IL-2 receptora v sére populácií infikovaných HIV // AIDS Res. Hum. Retrovir. - 1988.- Vol.4, N 2. - S. 115-120.
Van dor Groen. G., Van Kerckhoven I. a kol. Zjednodušený a lacnejší spôsob potvrdenia infekcie HIV v porovnaní s tradičným // Bulletin. WHO.- 1991.- T. 69, č. 6.- S. 81-86.

Zdroj: Lekárska laboratórna diagnostika, programy a algoritmy. Ed. Prednášal prof. Karpishchenko A.I., Petrohrad, Intermedica, 2001

Lekárske osobnosti pracujú na vytvorení lieku proti vírusu ľudskej imunodeficiencie. Aby vedci pochopili povahu choroby a charakteristiky jej šírenia, potrebujú vedieť, ako vyzerá vírusová bunka.

Štruktúra vírusu je ako guľa, ktorá je pokrytá hrotmi. Svojou veľkosťou výrazne prevyšuje parametre pôvodcu hepatitídy B a iných vírusov. Priemer gule je 100 - 150 nanometrov. Nazýva sa nukleokapsid alebo virión.

Bunková štruktúra HIV je charakterizovaná dvojvrstvovou štruktúrou:

škrupina pokrytá „hrotmi“;
bunkové telo, ktoré obsahuje nukleovú kyselinu.

Spolu tvoria virión - časticu vírusu. Každý z „hrotov“ pokrývajúcich škrupinu vyzerá ako huba s tenkou stonkou a klobúkom. Pomocou týchto „hubov“ interaguje virión s cudzími bunkami. Na povrchu uzáverov ležia povrchové glykoproteíny (gp120). Ostatné glykoproteíny, transmembránové (gp41), sa nachádzajú vo vnútri „nohy“.

V srdci vírusovej bunky leží genóm – RNA, pozostávajúci z 2 molekúl. Každý z nich uchováva 9 génov, ktoré nesú informácie o štruktúre vírusu, spôsoboch infekcie a reprodukcii škodlivých buniek.

Genóm je obklopený kužeľovým plášťom, ktorý pozostáva z proteínov:

p17- matrica;
p24 - kapsid.

Genómová RNA je spojená s obalom prostredníctvom nukleokapsidových proteínov p7 a p9.

Existuje niekoľko známych foriem vírusu ľudskej imunodeficiencie. Najbežnejším z nich je HIV-1. Je bežný v Eurázii, Severnej a Južnej Amerike. Iná forma HIV-2 bola identifikovaná v populácii afrického kontinentu. HIV-3 a HIV-4 sú zriedkavé.

Do akej rodiny patrí vírus HIV?

HIV patrí do rodiny retrovírusov – ich virióny obsahujú RNA, ktorá napáda telo stavovcov. Keď sa virióny dostanú do tela, spôsobia smrť zdravých buniek. Retrovírusy infikujú zvieratá. Len jeden druh v tejto rodine je nebezpečný pre ľudí -.

Tento vírus patrí do skupiny lentivírusov. V preklade z latinčiny znamená „lentus“ „pomalý“. Už z názvu je zrejmé, že choroby spôsobené týmito mikroorganizmami majú dlhý priebeh a dlhú inkubačnú dobu. Po preniknutí DNA HIV do ľudského tela môže trvať 5-10 rokov, kým sa objavia prvé príznaky ochorenia.

Od polovice 80. rokov 20. storočia sa v genetike objavujú štúdie skúmajúce genóm HIV. Vedci zatiaľ nenašli spôsob, ako úplne zničiť bunky HIV, ale urobili veľký pokrok v diagnostike a liečbe tohto ochorenia. Použitie antiretrovírusových liekov môže predĺžiť latentné štádium ochorenia na 15 rokov. Priemerná dĺžka života pacientov sa neustále zvyšuje. Dnes je to v priemere 63 rokov.

Ako vyzerá HIV pod mikroskopom

Snímky mnohonásobne zväčšeného HIV boli prvýkrát urobené v roku 1983. Základná jednotka HIV pod mikroskopom pripomína model tajomnej planéty, ktorá je pokrytá exotickými rastlinami. Vďaka vývoju fotografických a optických zariadení sa neskôr podarilo zhotoviť detailné fotografie nebezpečnej vírusovej častice.

Počítačová grafika vám umožňuje reprodukovať jej životný cyklus:

V štádiu uvoľnenia viriónu z bunky obrázok ukazuje konvexné tesnenia, ktoré akoby praskli bunku zvnútra.
Najprv, po oddelení, má vírus proces, ktorý ho spája s bunkou. Postupne mizne.
Keď je fáza izolácie vírusu z bunky dokončená, má tvar gule. Na makrofotografii sa javí ako čierny krúžok.
Zrelý virión na fotografii vyzerá ako čierny obdĺžnik, trojuholník alebo kruh, ktorý je orámovaný tenkým krúžkom. Tmavým jadrom je kapsida. Má tvar kužeľa. To, aký geometrický útvar bude na fotografii viditeľný, závisí od uhla, z ktorého bol obrázok nasnímaný. Prsteň je obal viriónu.

Ktoré bunky a v akom množstve sú ovplyvnené?

Bunkové receptory, na ktoré sa vírusový proteín viaže, sa nazývajú CD4. Elementárne jednotky živého organizmu, ktoré majú takéto receptory, sú potenciálnymi cieľmi pre HIV. CD4 proteínový receptor je súčasťou niektorých leukocytov, konkrétne T-lymfocytov, monocytov a makrofágov.

T-lymfocyty (pomocníci), chrániace telo, prichádzajú ako prvé do kontaktu s agresívnymi viriónmi a odumierajú. U zdravého človeka sa CD4 deteguje v množstve 5–12 jednotiek na vzorku krvi. S rozvojom infekcie norma klesá na 0 - 3,5 jednotiek.

Po preniknutí vírusu imunodeficiencie do vnútorného prostredia tela nenastanú zmeny v bunkách okamžite. Trvá určitý čas, kým nebezpečné vírusy zosilnejú a prispôsobia sa prostrediu. Trvá to minimálne týždeň. Ďalej sa vírusová častica pomocou „huby“ pokrývajúcej jej povrch (gp160) prichytí na CD4 receptory zdravých buniek. Potom vtrhnú pod membránový obal.

Vírusy útočníkov, ktoré sú pod škrupinou lymfocytov, makrofágov, nervových buniek, sa skrývajú pred účinkami liekov a odolnosťou imunitného systému. Narúšajú imunitné reakcie tela, ktoré začne reagovať na vlastné bunky ako cudzie antigény.

Vo vnútri postihnutých buniek sa vírus imunodeficiencie množí s následným uvoľňovaním nových viriónov. Hostiteľská bunka je zničená.

Keď sú bunky napadnuté vírusom imunodeficiencie, spustí sa ochranná reakcia. Postupne si imunitný systém vytvorí protilátky proti vírusu. Ich počet sa zvyšuje a po 2 - 3 týždňoch budú protilátky viditeľné v enzýmovom imunoteste krvi. Ak sa do tela dostalo malé množstvo vírusových častíc, dostatočný počet protilátok sa môže vytvoriť až po roku. Stáva sa to v 0,5% prípadov.

Informácie o štruktúre a aktivite vírusu imunodeficiencie teda pomáhajú vedcom pri vývoji diagnostických metód a metód liečby infekcie HIV.

Retrovírusy. HIV

Čeľaď Retroviridae zahŕňa tri podčeľade:

Oncovirinae (onkovírusy), ktorých najvýznamnejším predstaviteľom je ľudský T-lymfotropný vírus typu 1;

Lentivirinae (lentivírusy), ktoré zahŕňajú HIV;

Spumavirinae (spumavírusy alebo penivé vírusy).

Podrodiny zahŕňajú rody:

Alfaretrovírus

Betaretrovírus

Gammaretrovírus

Deltaretrovírus

Epsilonretrovírus

Virióny sú sférickej veľkosti, veľkosti 80-100 nm, pokryté vonkajším lipoproteínovým obalom s klkmi dlhými 8-10 nm. Vo vnútri ikozaedrickej kapsidy je špirálovitá RNA. Vonkajší obal, kapsidová membrána a nukleotid sú umiestnené koncentricky na sekcii viriónu.

Virióny typov A, B, C, D sa morfologicky líšia. Virióny typu A majú jadro v tvare prstenca s vnútornou elektrónovo-optickou prázdnou dutinou. Vo viriónoch typu B je jadro posunuté na perifériu, kapsida voľne prilieha k nukleoproteínu a na povrchu sú jasne viditeľné dlhé kyjovité výbežky. Virióny typu C majú husté centrálne umiestnené sférické alebo oválne jadro, výbežky sú kratšie alebo gombíkovitého tvaru. Virióny typu D majú oválne jadro, kapsida voľne prilieha k nukleoproteínu a namiesto tŕňov sa nachádzajú gombíkovité útvary; onkovírusy bovinnej leukémie sú podobné onkovírusom typu C, ale jadro môže byť epicentrické a samotné virióny sú často polymorfné.

Charakteristickým znakom rodiny je prítomnosť RNA-dependentnej DNA polymerázy vo virióne, inak nazývanej reverzná transkriptáza. To slúžilo ako základ pre názov rodiny (z latinského retro - reverz).

Virióny majú 6 štruktúrnych proteínov, z toho 4 vnútorné (kapsidové) neglykolizované a 2 obalové glykoproteíny.

Kapsidové proteíny nesú skupinovo špecifické medzidruhové antigény a sú základom pre rozdelenie vírusov na rody a podrody. Glykoproteíny sú typovo špecifické antigény a zúčastňujú sa neutralizačnej reakcie.

Typicky, retrovírusové genómy obsahujú tri otvorené čítacie rámce, ktoré kódujú proteíny nachádzajúce sa v zrelých vírusoch: skupinovo špecifický antigén (gag) kóduje jadro a štrukturálne proteíny vírusu; polymeráza (pol) kóduje reverznú transkriptázu a integrázu; a obalové (env) kódy pre retrovírusové obalové proteíny.

Regulačné gény zahŕňajú: tat (transaktivátor všetkých vírusových proteínov), rev (regulátor expresie viriónového proteínu), vif (viriónový infekčný faktor), vpr (funkcie zostávajú nejasné), nef (negatívny expresný faktor), vpx (funkcie neznáme)

Genetická informácia retrovírusov je prezentovaná vo forme RNA. Reprodukčný cyklus Retrovírusy +RNA sú jedinečné, pretože pri ich realizácii vznikajú molekuly DNA ako medziprodukt. Keďže reverzná transkripcia a integrácia vírusového genómu predchádza replikácii, molekuly RNA plus retrovírusov nevykazujú infekčné vlastnosti, ale slúžia ako templát pre syntézu molekuly DNA pomocou RNA-dependentnej DNA polymerázy (reverzná transkriptáza, revertáza), ktorá je súčasťou vírusovej častice. +DNA reťazce sú skopírované z -DNA molekúl. Tieto dve vlákna sa potom spoja za vzniku dvojvlákna a transportujú sa do bunkového jadra. Bunkové endonukleázy a ligázy (integrázy) katalyzujú zostrih bunkovej DNA s vírusovou DNA. V dôsledku toho sa vytvárajú nové, rekombinantné molekuly DNA. Novovytvorená DNA je transkribovaná do +RNA pomocou bunkovej DNA-dependentnej RNA polymerázy.

Kompletná kópia +RNA je schopná tvoriť genómy dcérskych populácií a je tiež preložená ako mRNA s tvorbou štrukturálnych proteínov a enzýmov zapojených do zostavovania viriónov. Tieto kópie môžu podstúpiť zostrih RNA – odstránenie intrónov z prekurzorovej mRNA; v dôsledku toho sa vytvárajú malé molekuly mRNA, ktoré kódujú povrchové, regulačné a pomocné proteíny vírusu. V cytoplazme dochádza k samouskladaniu vírusov a dozrievaniu vírusových častíc. Zrelé virióny opúšťajú bunku, oddeľujú sa od nej pučaním (uvoľnenie vírusu do prostredia môže trvať roky).

Nukleová kyselina onkovírusy má homológiu s bunkovou DNA svojho hostiteľského druhu. Mnohé vírusy tejto rodiny spôsobujú neoplastické procesy, najmä leukémiu a sarkómy mnohých živočíšnych druhov. Normálne bunky niektorých živočíšnych druhov obsahujú integrované kópie zodpovedajúcich typov onkovírusov. Nemusia sa nijako prejaviť alebo sú aktivované určitými fyzikálnymi a chemickými faktormi, prípadne pri infekcii inými onkovírusmi. Často existujú defektné vírusy, ktoré sa rozmnožujú pomocou pomocného vírusu. Prenáša sa vertikálne a horizontálne.

HIV- vírus ľudskej imunodeficiencie, ktorý spôsobuje ochorenie HIV infekciu, ktorej posledné štádium je známe ako syndróm získanej imunodeficiencie (AIDS) - na rozdiel od vrodenej imunodeficiencie.

Pôvodca infekcie HIV patrí do rodu Lentivirus, ktorý zahŕňa tých členov rodiny retrovírusov, ktoré spôsobujú pomalé vírusové infekcie.

Podľa Spoločného programu OSN pre HIV/AIDS (UNAIDS) a Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) zomrelo od roku 1981 do roku 2006 25 miliónov ľudí na choroby spojené s infekciou HIV a AIDS.

Pandémia HIV je teda jednou z najničivejších epidémií v histórii ľudstva. Len v roku 2006 spôsobila infekcia HIV smrť približne 2,9 milióna ľudí. Začiatkom roku 2007 bolo asi 40 miliónov ľudí na celom svete (0,66 % svetovej populácie) nositeľmi HIV. Dve tretiny z celkového počtu ľudí s HIV žijú v subsaharskej Afrike. V krajinách, ktoré sú pandémiou HIV a AIDS najviac zasiahnuté, epidémia brzdí hospodársky rast a zvyšuje chudobu.

História objavovania

Vírus ľudskej imunodeficiencie bol objavený v roku 1983 ako výsledok výskumu etiológie AIDS. Prvými oficiálnymi vedeckými správami o AIDS boli dva články o neobvyklých prípadoch PCP a Kaposiho sarkómu u homosexuálnych mužov, publikované v roku 1981.

V júli 1982 bol prvýkrát navrhnutý termín AIDS na označenie novej choroby. V septembri toho istého roku, na základe množstva oportúnnych infekcií diagnostikovaných u homosexuálnych mužov, užívateľov drog, pacientov s hemofíliou A a Haiťanov, bol AIDS prvýkrát plne definovaný ako choroba.

V rokoch 1981 až 1984 bolo publikovaných niekoľko prác spájajúcich riziko rozvoja AIDS s análnym sexom alebo vplyvom drog. Zároveň sa pracovalo na hypotéze o možnej infekčnej povahe AIDS.

Vírus ľudskej imunodeficiencie bol nezávisle objavený v roku 1983 v dvoch laboratóriách:

· na Pasteurovom inštitúte vo Francúzsku pod vedením Luca Montagniera.

· v National Cancer Institute v USA pod vedením Roberta C. Galla.

Výsledky štúdií, v ktorých bol prvýkrát izolovaný nový retrovírus z tkaniva pacienta, boli publikované 20. mája 1983 v časopise Science. Tieto články informovali o objave nového vírusu, ktorý patrí do skupiny vírusov HTLV. Vedci navrhli, že vírusy, ktoré izolovali, by mohli spôsobiť AIDS.

4. mája 1984 výskumníci oznámili izoláciu vírusu, ktorý sa vtedy nazýval HTLV-III, z lymfocytov 26 zo 72 vyšetrených pacientov s AIDS a 18 z 21 pacientov so stavom pred AIDS. Vírus sa nepodarilo zistiť u žiadneho zo 115 zdravých heterosexuálnych jedincov v kontrolnej skupine. Vedci poznamenali, že nízke percento izolácie vírusu z krvi pacientov s AIDS je spôsobené malým počtom T4 lymfocytov, buniek, v ktorých sa HIV pravdepodobne množí.

Okrem toho vedci informovali o objave protilátok proti vírusu, identifikácii skôr opísaných a predtým neznámych antigénov HTLV-III z iných vírusov a pozorovaní množenia vírusu v populácii lymfocytov.

V roku 1986 sa zistilo, že vírusy objavené v roku 1983 francúzskymi a americkými výskumníkmi sú geneticky identické. Pôvodné názvy vírusov boli opustené a bol navrhnutý jeden spoločný názov - HIV.

V roku 2008 získali Luc Montagnier a Françoise Barré-Sinoussi Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu „za objav vírusu ľudskej imunodeficiencie“.

Biológia HIV

HIV primárne infikuje bunky imunitného systému (CD4+ T lymfocyty, makrofágy a dendritické bunky), ako aj niekoľko ďalších typov buniek. CD4+ T lymfocyty infikované HIV postupne odumierajú. Ich smrť je spôsobená najmä tromi faktormi:

priama deštrukcia buniek vírusom

programovaná bunková smrť

· zabíjanie infikovaných buniek CD8+ T lymfocytmi.

Postupne klesá subpopulácia CD4+ T-lymfocytov, v dôsledku čoho klesá bunková imunita a keď počet CD4+ T-lymfocytov dosiahne kritickú úroveň, telo sa stáva náchylným na oportúnne (oportúnne) infekcie.

Kultivácia vírusov: in vitro kultivované v 2 biologických médiách - v kultúre buniek pomocných lymfocytov s prídavkom rôznych rastových stimulantov - fytohemaglutinínu a iných, dochádza k cytopatickému účinku, ktorý sa prejavuje tvorbou sympplastu, teda stabilnej bunky z T-lymfocytov, ktorých medzibunkové priečky sa spájajú a vytvárajú obrovské vrstvy alebo siete, predstavujúce akoby jednu bunku s 200-300-500 jadrami. V kultúre sa hromadia milióny a miliardy kópií vírusu. Podobná kultúra sa používa na akumuláciu vírusov s cieľom získať diagnostické lieky. Druhým biologickým modelom na kultiváciu vírusu sú zvieratá – špeciálne čistokrvné králiky, šimpanzy a gibony. Vírus sa množí v laboratórnych zvieratách, ale každé z nich je slepá ulička: tento vírus sa neprenáša z jedného zvieraťa na druhé a zo zvieraťa na človeka, ale vírus sa môže akumulovať a patogenéza ochorenia sa dá modelovať.

Vírus má priemernú odolnosť voči komplexným vírusom. Pri varení okamžite zomrie, ale aby sa zabezpečilo usmrtenie vírusu, musí sa variť 20-30 minút, veľmi rýchlo odumiera pod vplyvom rôznych dezinfekčných prostriedkov - peroxid vodíka, glutaraldehyd, prípravky obsahujúce chlór a fenol. Na ošetrenie rúk a antiseptické procedúry sa odporúča používať chlórhexidín, alkohol nezabije vírus veľmi rýchlo (70 % za 10 minút). Pri zahriatí na 180 °C je vírus zabitý o 100 % do hodiny a autoklávovaním o 100 %. V súčasnosti sú metódy, ktoré nám skutočne môžu zaručiť zničenie HIV, autoklávovanie a sterilizácia vzduchom. Všetky ostatné metódy sú metódami intenzívnej dezinfekcie, nie však sterilizácie, pretože nikto nevie, čím sú virióny pokryté v spracovávanom materiáli. Virióny môžu byť umiestnené vo vnútri hrudky biologickej tekutiny a prežiť ošetrenie dezinfekčnými prostriedkami.

Typy HIV

Vírus ľudskej imunodeficiencie sa vyznačuje vysokou frekvenciou genetických zmien, ktoré sa vyskytujú počas procesu samoreprodukcie. Chybovosť v HIV je 10 −3 - 10 −4 chýb / (genóm * replikačný cyklus), čo je o niekoľko rádov viac ako rovnaká hodnota u eukaryotov.

Dĺžka genómu HIV je približne 104 nukleotidov. Z toho vyplýva, že takmer každý vírus sa od svojho predchodcu líši minimálne jedným nukleotidom. V prírode existuje HIV vo forme mnohých kvázidruhov, pričom je jednou taxonomickou jednotkou. V procese výskumu HIV boli napriek tomu objavené odrody, ktoré sa od seba výrazne odlišovali niekoľkými spôsobmi, najmä odlišnými štruktúrami genómu.

Odrody HIV sú označené arabskými číslicami. Dnes sú známe HIV-1, HIV-2, HIV-3, HIV-4.

· HIV-1 je prvým zástupcom skupiny, objaveným v roku 1983. Je najbežnejšou formou.

· HIV-2 je typ vírusu ľudskej imunodeficiencie identifikovaný v roku 1986. V porovnaní s HIV-1 bol HIV-2 skúmaný v oveľa menšom rozsahu. HIV-2 sa líši od HIV-1 štruktúrou genómu. Je známe, že HIV-2 je menej patogénny a menej pravdepodobné, že sa prenáša ako HIV-1. Bolo zaznamenané, že ľudia infikovaní HIV-2 majú slabú imunitu voči HIV-1.

· HIV-3 je vzácny variant, ktorého objav bol ohlásený v roku 1988. Objavený vírus nereagoval s protilátkami z iných známych skupín a mal aj výrazné rozdiely v štruktúre genómu. Bežnejší názov pre tento variant je HIV-1 podtyp O.

· HIV-4 je vzácny typ vírusu objavený v roku 1986.

Globálna epidémia HIV je primárne poháňaná šírením HIV-1. HIV-2 je distribuovaný prevažne v západnej Afrike. HIV-3 a HIV-4 nehrajú významnú úlohu pri šírení epidémie.

Vo veľkej väčšine prípadov, pokiaľ nie je uvedené inak, sa HIV vzťahuje na HIV-1.

Štruktúra virionu

HIV virióny majú formu guľovitých častíc, ktorých priemer je asi 100-120 nanometrov. To je približne 60-krát menej ako priemer červených krviniek.

Kapsida zrelého viriónu má tvar zrezaného kužeľa. Niekedy sa nájdu "viacjadrové" virióny obsahujúce 2 alebo viac nukleotidov.

Zrelé virióny obsahujú niekoľko tisíc proteínových molekúl rôznych typov.

Názvy a funkcie hlavných štruktúrnych proteínov HIV-1.

gp41 (TM, transmembránový) transmembránový glykoproteín s hmotnosťou 41 kDa. Nachádza sa vo vonkajšej vrstve lipidovej membrány. Zohráva úlohu „kotvy“ držiacej molekuly iného proteínu - gp120

gp120 (SU, povrchový) glykoproteín s hmotnosťou 120 kDa. Vonkajší proteín viriónu. Nekovalentne spojené s transmembránovým proteínom gp41. Jedna molekula gp41 je spojená s 3 až 5 molekulami gp120. Schopný viazať sa na CD4 receptor. Hrá dôležitú úlohu v procese prenikania vírusu do bunky.

· p24 (CA, kapsid) proteín s hmotnosťou 24 kDa, proteín tvoriaci nukleotidový obal (kapsida) vírusu

· p17 (MA, matrix) Matricový proteín s hmotnosťou 17 kDa. Asi dvetisíc molekúl tohto proteínu tvorí vrstvu s hrúbkou 5-7 nm, ktorá sa nachádza medzi vonkajším obalom a nukleotidom vírusu.

· p7 (NC, nukleokapsid) Nukleokapsidový proteín s hmotnosťou 7 kDa Proteín, ktorý je súčasťou nukleotidu vírusu. Tvorí komplex s vírusovou RNA.

Štruktúra vírusu ľudskej imunodeficiencie

Vo vnútri kapsidy HIV sa nachádza komplex proteín-nukleová kyselina: dva reťazce vírusovej RNA, vírusové enzýmy (reverzná transkriptáza, proteáza, integráza) a proteín p7.

Proteíny Nef a Vif sú tiež spojené s kapsidou (7-20 molekúl Vif na virión). Proteín Vpr sa našiel vo virióne (a s najväčšou pravdepodobnosťou mimo kapsidy). Samotná kapsida je tvorená ~ 2 000 kópiami vírusového proteínu p24.

Kapsida HIV je obklopená matricou tvorenou ~ 2 000 kópiami matricového proteínu p17. Matricový obal je zase obklopený dvojvrstvovou lipidovou membránou, ktorá je vonkajším obalom vírusu. Tvoria ho molekuly zachytené vírusom počas jeho pučania z bunky, v ktorej vznikol.

V lipidovej membráne je zabudovaných 72 glykoproteínových komplexov, z ktorých každý je tvorený tromi transmembránovými molekulami glykoproteínu (gp41 alebo TM), ktoré slúžia ako „kotva“ komplexu, a tromi molekulami povrchového glykoproteínu (gp120 alebo SU). Pomocou gp120 sa vírus naviaže na CD4 receptor a

koreceptor umiestnený na povrchu bunkovej membrány.

gp41 a najmä gp120 sa intenzívne študujú ako ciele pre vývoj liekov a vakcín proti HIV. Lipidová membrána vírusu obsahuje aj proteíny bunkovej membrány, vrátane ľudských leukocytových antigénov (HLA) triedy I, II a adhéznych molekúl.

Replikácia HIV-1 in vitro je možná bez génov nef, vif, vpr, vpu. Tieto proteíny sú však potrebné na úplnú infekciu in vivo.

HIV infekcia

Infekcia HIV je vírusové ochorenie spôsobené vírusom ľudskej imunodeficiencie. Posledným štádiom ochorenia je AIDS.

Obdobie od nákazy vírusom ľudskej imunodeficiencie po rozvoj AIDS trvá v priemere 9 - 11 rokov. Štatistiky z mnohých štúdií uskutočnených v rôznych krajinách počas obdobia viac ako dvoch desaťročí podporujú tento záver. Tieto čísla platia len pre prípady, keď infekcia HIV nepodstupuje žiadnu liečbu.

Rizikové skupiny

Vysoko rizikové skupiny:

· ľudia, ktorí užívajú injekčné drogy a používajú bežné nádoby na prípravu liekov (šírenie vírusu cez injekčnú ihlu a spoločné nádoby na roztoky liekov); ako aj ich sexuálnych partnerov.

· osoby (bez ohľadu na sexuálnu orientáciu), ktoré praktizujú nechránený análny sex (konkrétne približne 25 % prípadov nechráneného análneho sexu medzi séropozitívnymi gaymi tvoria osoby, ktoré sa zámerne vyhýbajú používaniu kondómov, napriek tomu, že si uvedomujú možnosť infekcie HIV; podiel osôb, ktoré sa zámerne snažia nakaziť HIV a vyberajú si HIV pozitívnych alebo potenciálne pozitívnych jedincov za sexuálnych partnerov.

· osoby, ktoré dostali transfúziu netestovanej darcovskej krvi;

· pacienti s inými pohlavne prenosnými chorobami;

komerčné sexuálne pracovníčky a ich klientky.

Patogenéza

Podstata patogenézy HIV stále nie je veľmi jasná. Nedávne dôkazy naznačujú, že hyperaktivácia imunitného systému v reakcii na infekciu je hlavným faktorom v patogenéze HIV.

Jedným zo znakov patogenézy je smrť CD4+ T buniek (pomocníkov T), ktorých koncentrácia pomaly, ale neustále klesá. Znižuje sa aj počet dendritických buniek, profesionálnych buniek prezentujúcich antigén, ktoré v podstate iniciujú imunitnú odpoveď na patogén, čo môže byť z hľadiska dôležitosti následkov pre imunitný systém ešte silnejším faktorom ako smrť T-pomocné bunky. Príčiny smrti dendritických buniek zostávajú nejasné.

Niektoré dôvody smrti pomocníkov:

1. Výbušné rozmnožovanie vírusu.

2. Fúzia membrán infikovaných a neinfikovaných pomocníkov s tvorbou neživotaschopných simplastov (pomocníci sa stávajú lepkavými). Symplasty boli detegované iba in vitro v podmienkach bunkovej kultúry.

3. Útok infikovaných buniek cytotoxickými lymfocytmi.

4. Adsorpcia voľného gp120 na CD4+ neinfikované pomocné bunky s ich následným napadnutím cytotoxickými lymfocytmi.

Hlavnou príčinou smrti T buniek počas infekcie HIV je programovaná bunková smrť (apoptóza).

Dokonca aj v štádiu AIDS je úroveň infekcie T4 buniek 1:1000, čo naznačuje, že samotný vírus nie je schopný zabiť rovnaký počet buniek, ktoré odumrú počas infekcie HIV. Takúto masívnu smrť T buniek tiež nemožno vysvetliť cytotoxickým účinkom iných buniek.

Teraz sa zistilo, že na základe imunosupresie zohráva významnú úlohu nielen priamy cytopatický účinok vírusu, ale aj množstvo nepriamych procesov. Počas počiatočných štádií infekcie sa vytvárajú antivírusové protilátky. Takéto protilátky inaktivujú určitú časť vírusového poolu, ale nie sú schopné zastaviť progresiu infekčného procesu. Vírus beží vpred a zasiahne imunitný systém ešte skôr, ako si vyvinul reakciu na predchádzajúci úder. Polyklonálna aktivácia B lymfocytov vedie k zvýšeniu celkového obsahu imunoglobulínov a cirkulujúcich imunitných komplexov. Pri všeobecnom zvýšení hladiny imunoglobulínov je však produkcia ich rôznych tried nevyvážená. K šíreniu infekcie prispievajú aj cirkulujúce imunitné komplexy pozostávajúce z vírusových antigénov a protilátok proti nim. Vo svojom zložení môžu byť vírusy voľne transportované do krvi a tkanív, pričom si zachovávajú schopnosť infikovať citlivé bunky. Navyše z neznámych dôvodov ľudský komplement nie je schopný inaktivovať vírus v komplexe antigén-protilátka. Vyskytujú sa závažné autoimunitné procesy. Protilátky teda môžu zničiť neinfikované bunky, na ktorých sú sorbované vírusové proteíny; Agregované gp120 protilátky majú zvýšený toxický účinok na neinfikované T pomocné bunky a iné bunky.

Žiaľ, ako sa v súčasnosti ukazuje, z hľadiska súhrnu následkov, imunopatogenéza pri infekcii HIV prevažuje nad prirodzenými obrannými schopnosťami organizmu proti tomuto vírusu, nevyhnutne dochádza k dekompenzácii a následkom HIV-indukovanej imunodeficiencie vznikajú sekundárne patologické procesy v organizme. forma oportúnnych (hlavne oportúnnych) infekcií a zhubných nádorov.

Hlavným rezervoárom HIV v tele sú makrofágy a monocyty:

1. Výbušné rozmnožovanie sa u nich nevyskytuje.

2. Výstup nastáva cez Golgiho komplex.