Теорії походження ВІЛ

Питання про походження ВІЛ 1-го і 2-го типів є одним з ключових в сучасному розумінні проблеми СНІДу, оскільки його рішення значною мірою визначає напрями діагностики, лікування і профілактики даної патології.

Отже, відомі наступні збудники СНІД:

вірус імунодефіциту людини (ВІЛ) - LAV/HTLV-3 (HIV, ВІЛ-1), поширений у основному в Америці, Європі, центральних, східних і південних районах Африки; родинні мавпячим віруси підгрупи західно-африканських Т-лімфотропних ретровірусів (LAV-2, HIV-2, ВІЛ-2), виділені групою Л. Монтаньє в 1986 р. Від хворих на СНІД африканців з Гвінеї. вірус HTLV-4, виділений американськими вченими від представників груп підвищеного ризику (Сенегал). Поширений в основному в Африці.

Описано випадки одночасного існування в організмі людини ВІЛ-1, ВІЛ-2 і HTLV-4 в різних поєднаннях.

З приводу походження вірусів імунодефіциту людини в літературі представлено багато даних, часом суперечливих і не завжди повних. Суперечки продовжуються. У міру накопичення матеріалу виникли гіпотези походження ВІЛ, основні з яких будуть наведені нижче.

Вірус створений штучно в кінці 70-х років поточного сторіччя за допомогою методів генної інженерії на основі нових знань про вплив різного роду випромінювань, імунодепресантів і мононуклеарних антитіл на різні ланки імунної системи.

У природних умовах вірус імунодефіциту людини може мати антропогенне походження, а саме:

ВІЛ - типовий екзогенний ретровірус, що існував у людей з давніх часів і еволюціонував разом з людиною при її розселення на Землі;

в глухих куточках Центральної Африки ВІЛ циркулював і викликав ендемічні захворювання СНІД тривалий час, потім через о. Гаїті потрапив в США і в подальшому досить швидко поширювався на всі континенти;

ВІЛ - не африканського походження, а виник і до нинішньої пандемії, існував у країнах помірного клімату (Північна Америка, Європа), через слабку патогенності викликаючи окремі захворювання, практично не діагностуються як СНІД

на початку 50-х років нашого століття конструювання ВІЛ відбулося при генетичних рекомбінаціях (мабуть, випадкових) вірусу лейкозу людини і тварин (ретровірусу типу С) з вірусом пухлини молочної залози мишей (ретровірус типу В) або з вірусом мавпячого СНІД (ретровірус типу D);

в стародавні часи мутанти вірусу імунодефіциту зеленої мавпи трансформувалися і знайшли нового господаря - людини;

за структурою геному та біологічними властивостями ВІЛ близький до лентивірусу вісна і вірусу інфекційної анемії коней, відзначається виражена спільність їх внутрішніх (серцевинних) білків.

Ряд авторів стверджують, що пробіл у структурі та властивостях між вірусами імунодефіциту мавп і людини вже частково заповнений схожими вірусами HTLV-4, ВІЛ-2, а також недавно відкритим шведським вченим вірусом SBL, і процес цей буде продовжуватися.

Однак проблема СНІДу сьогодні представляється настільки нетривіальною і багатопланової, що традиційний епідеміологічний підхід до вказаного захворювання як до звичайної антропозоонозної інфекції навряд чи може бути вичерпним у трактуванні генезу ВІЛ. Для пояснення цього необхідно відзначити, що в еволюційному аспекті ретровіруси (в першу чергу онкогенні) часто і абсолютно виправдано розглядаються в нерозривному зв'язку з мобільними клітинними елементами геному еукаріотів. Важливим є факт дивовижної структурної схожості провірусних нуклеотидних послідовностей і що переміщаються елементів еукаріотичних геномів.

У першу чергу звертає на себе увагу той факт, що як проретровіруси, так і мобільні генетичні елементи обмежені з обох сторін регуляторними послідовностями - довгими кінцевими повторами (LTR).

Більш того, LTR проретровірусов і рухомих генетичних елементів самі характеризуються схожістю молекулярної організації. У всіх перерахованих полінуклеотидних послідовностей LTR несуть на кінцях інвертовані кінцеві повтори. Поява коротких кінцевих повторів по краях проретровірусов і переміщаються елементів геному еукаріотів пов'язана з подвоєнням сусідніх ділянок ДНК, тобто вказує на загальний механізм їх інтеграції з клітинним геномом. Однією із загальних характеристик процесу інтеграції в геном мобільних елементів (ретропозонів) і ретровірусів є використання зворотної транскрипції.

Подібним чином здійснюється і їх пряма транскрипція: як провіруси, так і мобільні генетичні елементи транскрибуються у вигляді повнорозмірної РНК від початку одного LTR до кінця іншого. Обидва види транскриптів, що утворюються мають майже однакову довжину.

Наведені вище і деякі інші ознаки структурно-функціональної схожості ретровірусів і мобільних генетичних елементів дали підстави Х. Теміну висунути гіпотезу про походження ретровірусів з мобільних клітинних елементів еукаріотичного геному. Згідно з припущенням Теміна еволюція ретровірусів починалася з того, що два невеликі мобільні елементи, перемістившись до країв гена ДНК-полімерази, надалі, у вигляді єдиного транспозона мігрували спільно з названим геном, причому останній поступово трансформувався в ген РНК-залежної ДНК-полімерази (зворотної транскриптази), а фланкуючі послідовності перетворилися на LTR. У Надалі подібний новостворений мобільний елемент у процесі транспозиції міг захопити і включити до свого складу інші структурні гени, характерні для ретровірусів (gag, env).

Одним з переконливих сучасних підтверджень Теміна можуть служити дані, які вказують на високий ступінь структурно-функціональної близькості ретровірусів і мобільного елементу геному дріжджів Ту. Ретротранспозон Ту володіє довгими кінцевими повторами і двома структурними генами: Ту А і Ту В. При цьому ген Ту А є аналогом гена gag ретровірусів, що кодує синтез білків серцевинних віріона, а Ту - аналогом гену pol, що керує синтезом зворотного транскриптази і протеази.

Якщо визнати правомочним що випливає з викладеного припущення про походження ВІЛ з ретротранспозонів лімфоїдних клітин людини, то наступним закономірним етапом було б вирішення питання про механізми активації певних ретротранспозонів і придбання ними автономності з подальшим функціонуванням у формі ВІЛ.

Необхідно відзначити, що ідея зв'язку імунодефіцитних станів в цілому з нестабільністю геному вже отримала досить широке поширення в клінічних спостереженнях і експериментальних дослідженнях. Проте як характеристика нестабільності геному в більшій частині проаналізованих робіт розглядається тільки рівень хромосомних аберацій, що є показником грубих порушень структури хроматину. Конкретні молекулярні механізми лабілізації геному в згаданих дослідженнях не висвітлені.

Одним з таких принципових механізмів можна вважати неспецифічні реакції клітинного стресу, що супроводжуються синтезом білків теплового шоку. Переконливо показано, що тепловий шок і деякі хімічні індуктори клітинного стресу, приводять до екстреного синтезу стресових білків, різко активують експресію довгих кінцевих повторів ВІЛ а культурі клітин. Більше того, зона LTR ВІЛ, яка пов'язує білки, що розпізнають ДНК, виявляється гомологічною відповідній зоні в складі генів синтезу білків теплового шоку. Це вказує на виразний взаємозв'язок експресії генетичних елементів ретровірусу (ретротранспозону?) з клітинним стресом. Якщо подібні явища мають місце in vivo, то це дозволило б наблизитися до розуміння не тільки самих внутрішньоклітинних процесів, а й природи конкретних біохімічних медіаторів (типу білків теплового шоку), що сприяють збільшенню лабільності геному.

Серед чинників-індукторів клітинного стресу особлива роль належить ультрафіолетового випромінювання. Продемонстровано інтенсивне напрацювання мРНК, гибрідизуючою з ДНК гена білка теплового шоку hsp 70, під впливом ультрафіолету in vivo.

Отже, УФ, індукуючи синтез білків теплового шоку в опромінених клітинах, повинно було б тим самим підсилювати експресію елементів геному ВІЛ. Дійсно, в експериментах встановлено факт більш ніж 150-кратного збільшення експресії ВІЛ-специфічних LTR, інтегрованих в геном клітин HeLa, після опромінення їх СФ. Більше того, ступінь її інтенсифікації виявився пропорційним дозі випромінювання.

При аналізі результатів досліджень постійно виникало питання про конкретні механізми дії УФ-випромінювання як фактора геномного стресу, що приводить до активації експресії LTR ВІЛ. Особливу увагу привернула гіпотеза участі в названому процесі УФ-ендонуклеази - ферменту, що каталізує утворення однониткових розривів ДНК під впливом УФ-випромінювання та ініціює її репарацію.

Після низки експериментів для підтвердження даної гіпотези був зроблений висновок, що лімфоцити крові хворих на ВІЛ-інфекцію характеризуються підвищеною лабільністю геному, ступінь якого зростає в міру розвитку захворювання. Одним з ключових патобіохімічних механізмів дестабілізації геному лімфоцитів в цих умовах є процеси вільнорадикального окислення. Атака ДНК лімфоцитів вільними радикалами викликає утворення однониткових розривів, що одночасно служить ініціював сигналом для репарації зазначених ушкоджень.

УФ-ендонуклеаза, активується під впливом УФ-міметичної дії активних форм кисню, ініціює репараційні процеси, які через свою надмірну інтенсивність приводять до формування олігонуклеотидних послідовностей набагато більшої довжини, ніж це необхідно для репарації розривів ДНК. Можливо, що утворюються послідовності можуть служити або факторами регуляції продукції та експресії ретротранспозонів (залежно від сайтів їх вбудовування в репаруючу ДНК), або навіть їх структурними елементами. На користь даного припущення непрямим чином свідчать результати роботи, згідно з якими тепловий шок і окислювальний стрес істотно підсилюють транскрипцію ретротранспозонів у дрозофіли.

Подальша автономізація ретротранспозонів в лімфоїдних клітинах (в тому числі в процесі пасирування через організм реципієнта генетичного матеріалу лімфоцитів) за допомогою відповідних реаранжировок і сплайсингу, згідно з поданою гіпотезою, призводить до поступової трансформації ретротранспозонів у ВІЛ.

Поза сумнівом, значення факту значної лабілізації геному лімфоцитів в умовах ВІЛ-інфекції може бути інтерпретовано неоднозначно. Можна припустити, що дестабілізований геном лімфоїдної клітини є набагато сприйнятливим до інтеграції в нього ДНК-транскриптів ВІЛ і, таким чином, подібні лімфоцити є лише "благодатним грунтом" для поширення ВІЛ-інфекції. Однак є ряд результатів, які можуть свідчити на користь запропонованої вище гіпотези.

При обстеження семи пацієнтів, в клітинах яких був відсутній генетичний матеріал ВІЛ (за даними дослідження методом ДНК-зондів), а в сироватці були відсутні антитіла до білку ВІЛ, було встановлено, що після переливання донорської крові (яка не мала ніяких маркерів ВІЛ) і подальшої процедури реінфузії аутокрові, опроміненій ультрафіолетом, у строки від 1 до 3 місяців у сироватці цих пацієнтів з'являються антитіла до білків р17 та р24 ВІЛ. Результати виявлення провірусних послідовностей за допомогою ДНК-зондів у лімфоцитах обстежених на цей момент оцінюються як невизначені.

Безумовно, ці дані ще важко трактувати як однозначні, проте в цілому вони можуть стати підтвердженням положення: проблема СНІДу як у фундаментальних, так і в прикладних її аспектах не може бути вирішена в рамках традиційних підходів до даної патології як до тривіальної вірусної інфекції.

Очевидно, що багато хто з наявних відомостей і гіпотез про природу збудника синдрому набутого імунодефіциту людини вимагають уточнення, додаткових досліджень і всебічного аналізу.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.policlinica.ru/