ВІЛ-інфекція

План реферату.

Введення
Нові варіанти вірусу СНІД
Статистика
Будова вірусної частинки ВІЛ
Будова вірусного генома та експресії генів ВІЛ
Гени і білки ВІЛ
Регуляція експресії вірусних генів
Теорії походження ВІЛ
Передача ВІЛ-інфекції
Ко-фактори ВІЛ-інфекції
Патогенез і клініка ВІЛ-інфекції
Патогенез
Механізми взаємодії ВІЛ з різними ланками імунної системи
Вплив ВІЛ на Т-хелпери
Взаємодія з ВІЛ Т-супресорів
Результати взаємодії ВІЛ з В-клітинами
Макрофаги і ВІЛ
Взаємодія з ВІЛ моноцитами
Взаємодія ВІЛ з іншими клітинами організму
Система інтерферону при ВІЛ-інфекції
Клінічні прояви
Персистируюча генералізована лімфаденопатія
СНІД-асоційований комплекс
Опортуністичні інфекції і пухлини
Особливості інфікування та захворювання дітей
Вірус імунодефіциту людини типу 2 (ВІЛ 2)
Географічне поширення
Будова вірусу
Епідеміологія
Клінічні відмінності
Лабораторна діагностика
Діагностика ВІЛ-інфекції
Лікування
Можливості розробки вакцин
Висновок

ВСТУП

ВІЛ-інфекція, подібно до вибуху, охопила зараз майже всі континенти. За надзвичайно короткий час вона стала проблемою номер один для Всесвітньої організації охорони здоров'я і ООН, відтіснивши на друге місце рак і серцево-судинні захворювання.
Мабуть, жодна хвороба не ставила вченим такі серйозні загадки за такий незначний термін. Війна з вірусом СНІДу ведеться на планеті з наростаючими зусиллями. Щомісяця у світовій науковій пресі публікуються нові відомості про ВІЛ-інфекції та її збудника, які часто змушують докорінно змінювати точку зору на патологію цього захворювання.
Поки загадок більше ...
Перш за все - несподіванка появи і швидкість розповсюдження ВІЛ. До цих пір не вирішено питання про причини його виникнення. До цих пір невідома середня і максимальна тривалість його прихованого періоду.
Встановлено, що є декілька різновидів збудника СНІДу. Мінливість його унікальна, тому є всі підстави очікувати, що виявляться чергові варіанти збудника в різних регіонах світу, а це може різко ускладнити діагностику.
Ще загадки: яка зв'язок СНІДу у людини зі СНІД-подібними захворюваннями у тварин (мавп, котів, овець, великої рогатої худоби) і яка можливість вбудовування генів збудника СНІДу в спадковий апарат зародкових клітин?
Далі. Чи правомірно сама назва? СНІД розшифровується як синдром набутого імунодефіциту. Іншими словами, головна ознака хвороби - поразка імунної системи. Але кожним роком накопичується все більше даних, які доводять, що збудник СНІДу вражає не тільки імунну, але й нервову систему.
З абсолютно непередбаченими труднощами стикаються при розробці вакцини проти вірусу СНІДу.
До особливостей СНІДу відноситься те, що це, мабуть, перший в історії медицини набутий імунодефіцит, пов'язаний з конкретним збудником і характеризується епідемічним поширенням. Друга його особливість - майже "прицільне" ураження Т-хелперів. Третя особливість - це перше епідемічне захворювання людини, викликане ретровірусами. По-четверте, СНІД з клінічних та лабораторних особливостей не схожий ні на які інші набуті імунодефіцити.

ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТТЯ СНІД.

Термін СНІД вперше з'явився в Щотижневому Звіті про захворюваності і смертності Центрів з Контролю Захворювань в 1982 році щоб описати "... захворювання, стримано передбачає про дефект клітинної ланки імунітету, що зустрічається без відомих причин для зменшення резистентності до тієї хвороби ..."< br /> Початковий список Центру Контролю Захворювань про СНІД-визначальними умовами, який включав саркому Капоші, пневмоцістоз, комплекс Mycobacterium avium та інші умови, кілька разів був модифікований зі значними змінами (Центр Контролю Захворювань (ЦКЗ), 1985а, 1987а, 1992а).
В даний час ЦКЗ визначає СНІД в дорослому та підлітковому віці 13 років і більше як присутність одного з 25 СНІД-індикаторних умов, таких як саркома Капоші, пневмоцістоз або дисемінований комплекс Mycobacterium avium. У дітей молодше 13 років визначення СНІДу схоже з таким у підлітків і дорослих, за винятком того, що до списку СНІД-визначальних умов входять також лімфоїдний пневмоніт та хронічні бактеріальні інфекції (ЦКЗ, 1987b). Далі буде наведено список ВІЛ-маркерних захворювань. Область визначення серед дорослих і підлітків була розширена в 1993 році включенням до цього списку ВІЛ-інфекції в людини із зниженням в крові кількості CD4 + T-лімфоцитів менше 200 в 1 мм 3. Поточні спостереження замінили критерії, опубліковані в 1987 році, які були засновані на клінічних симптомах, а не на визначенні CD4 + T-лімфоцитів.
Отже, термін СНІД розшифровується як синдром набутого імунодефіциту, але придбаних імунодефіцитів багато, а СНІД - одна. Тому сьогодні правильніше сказати так: СНІД - це такий набутий імунодефіцит, який відрізняється від інших наявністю певного комплексу властивостей і специфічного збудника. Про це специфічному збудника далі і піде мова.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ ВІЛ.

Взимку 1980-81 року в госпіталь Нью-Йоркського університету надійшли кілька людей з незнайомою для лікарів формою саркоми Капоші - захворювання, відкритого ще в 1872 році Морітц Капоші. На шкірі нижніх кінцівок з'являються вузлики коричнево-червоного або блакитно-червоного кольору. Іноді вони виразкуватись і омертвевают, але, звичайно не вражають внутрішні органи, і не вважаються злоякісними пухлинами (у більшості хворих саркома Капоші триває 8-1 років і добре піддається хіміотерапевтичне лікування).
У США та країнах Західної Європи саркома Капоші спостерігається надзвичайно рідко: 1-2 випадку на 10 мільйонів населення, причому, як правило, тільки у чоловіків старше 60 років. Чоловіки ж надійшли в Нью-Йоркський госпіталь були у віці 30 років. Всі вони виявилися гомосексуалістами. Саркома Капоші протікала у них злоякісно і велика частина з них загинула протягом 20 місяців.
Навесні 1981 лікарі Лос-Анджелеса виявили ще одну категорію хворих - на злоякісну формою пневмоцистної пневмонії. Це захворювання викликається найпростіших Pneumocystis carinii і зустрічається вкрай рідко в осіб з пригніченою функцією імунної системи - наприклад, що зазнали імунодепресивної інтенсивної терапії після трансплантації органів. Пневмоцистна пневмонія була зареєстрована у молодих людей, які теж виявилися гомосексуалістами.
Влітку 1981 року в США налічувалося вже 116 подібних випадків ...
Хоча клінічна картина вказувала на відомий вже на той час синдром імунодефіциту, причина та шляхи захворювання залишалися неясними. Несподівана поява хвороби, блискавичне поширення, дивна зв'язок із злоякісними пухлинами, пневмоцистної пневмонією, гемофілію, гомосексуалізмом, венеричними хворобами, надзвичайно тривалий прихований період і відсутність ефективних засобів лікування - все це викликало шок у лікарів і вчених. Вірус, відомий нині як збудник СНІДу, був відкритий тільки в 1983 році, і його називали по-різному.
Група вчених Національного інституту раку в США, керованих відомим імунологом і вірусологом Робертом Галло, відкрила збудника Т-клітинного лейкозу, захворювання, зареєстрованого в кінці 70-х років у країнах Карибського басейну і в Південній Японії. Лейкоз протікав дуже важко: хворі гинули за 3-4 місяці.
Успіху Галло сприяло те, що в середині 70-х років він виявив фактор росту Т-клітин, який зараз називають інтерлейкіном-2. Це дозволило культивувати Т-лімфоцити в пробірці.
Збудником гострого Т-клітинного лейкозу у людини виявився ретровірус. Галло назвав "свій" агент вірусом Т-клітинної лейкемії людини - HTLV-1. І припустив, що він виник в Африці, де їм заразилися примати Старого Світу, та і людина теж, що в Америку і країни Карибського басейну вірус проник завдяки работоргівлі. З'ясувалося, що у багатьох видів африканських мавп в крові містяться антитіла до HTLV-1. Деякі різновиди вірусу, особливо виділені у зелених мавп і шимпанзе, мали багато схожого з HTLV-1. Надалі виявилося, що HTLV-1 передається при переливанні крові. Виділено ще один вірус цієї групи, що викликає рідкісне захворювання крові, - HTLV-2.
Саме в цей час у США почалася епідемія СНІДу, одним зі шляхів передачі якого також було переливання крові. Тому Галло припустив, що HTLV-1 - збудник СНІДу. І дійсно у деяких хворих вдалося виділити антитіла до HTLV-1, а у частини вдалося виділити і сам вірус. Однак Галло помилився.
Група вчених Пастерівського інституту в Парижі під керівництвом Люка Монтаньє, оснащена значно гірше групи Галло, була створена з метою вивчити можливий зв'язок ретровірусів з пухлинними захворюваннями імунної системи, що виражаються в збільшенні лімфатичних вузлів (лімфаденопатії). Для виявлення вірусів шуканих французькі вчені використовували відкритий групою Галло інтерлейкін-2. При дослідженні одного пацієнта, хворів лімфаденопатією протягом декількох років, було виділено вірус, ідентифікований як ретровірус. За своїми властивостями він був схожий на HTLV-1, але мав деякі особливості. Потім аналогічний вірус виділили від хворих на СНІД.
У 1983 році журнал "Сайєнс" надрукував статтю французьких учених. Вони повідомляли про наявність у 2 з 33 хворих на СНІД ретровірусу, який, на відміну від HTLV-1, не мав здатність впливати на злоякісне переродження Т-лімфоцитів. Автори дали йому назву LAV (вірус, асоційований з лімфоаденопатія). Він викликає не розмноження, а, навпаки, загибель Т-лімфоцитів.
Між обома групами вчених почався інтенсивний обмін ідеями, біологічними матеріалами. Група Галло, користуючись розробленими нею методами, виділила від хворих на СНІД новий ретровірус, названий HTLV-3. Вдалося отримати особливу лінію Т-лімфоцитів, в якій вірус інтенсивно множився, але Т-клітини не гинули. У початку 1984 року американці повідомили про відкритий ними вірус у пресі. І тоді ж встановили, що HTLV-3 і LAV ідентичні. Тому вірус стали позначати як HTLV-3/LAV. У 1986 році Комітет з таксономії і номенклатурі вірусів запропонував дати збудника СНІДу нову назву - HIV/ВІЛ (вірус імунодефіциту людини).
Отже, збудник СНІДу був відкритий через два роки після публікації перших статей про нове захворювання, а метод його діагностики розроблено менш ніж через 2,5 роки після перших публікацій. Це призвело до того, що на першій Міжнародній конференції зі СНІДу, що відбулася в квітні 1985 року в Атланті панувала атмосфера оптимізму.
Однак нові тривоги виникли при вивченні унікальних особливостей збудника.

Особливості збудника СНІДу.

ВІЛ був відкритий. Роберт Галло і його співробітники спочатку вважали, що HIV і HTLV-1 належать до одного сімейства - HTLV, тому що в них багато спільних властивостей. Обидва збудники володіють спорідненістю до Т-лімфоцитів-хелперах з молекулою-рецептором CD4 на поверхні. Обидва вірусу переносяться при переливанні крові. В обох випадках вірусоносійство супроводжується накопиченням відповідних антитіл у крові. Є подібність у будові оболонкових (env) генів.
Однак у міру вивчення ВІЛ з'ясувалися і його суттєві відмінності від HTLV-1. Вони надають діаметрально протилежне патологічне дію: HTLV-1 перетворює нормальну Т-клітку в злоякісну і викликає нестримне розмноження Т-хелперів, тоді як ВІЛ вбиває ці клітини. Неоднаковим виявилося і їх будову. Дослідження А. Ф. Биковського і Л. Монтаньє показали, що у сердцевіниHTLV-1 сферична форма, а у ВІЛ вона конусовидна.
Істотні розходження виявилися і в геномах вірусів. У порівнянні з HTLV-1 геном ВІЛ містить декілька додаткових генів. Головний білок серцевини ВІЛ - р24 - не має аналогів в інших ретровірусів. Процес транскрипції геному ВІЛ протікає в тисячу разів швидше, ніж у клітинних генів, що в значній мірі пояснює вражаючу швидкість розмноження ВІЛ.
Встановлено, що ВІЛ стоїть ближче всього до лентивірусу, що викликає важкі хронічні інфекції у копитних тварин. Особливо чітко видно схожість з вірусом ВІЛ меді-вісна, який дає хронічну інфекцію в овець, що приводить, як і СНІД у людей, що до смертельного результату.
Подібно меді-вісна, ВІЛ характеризується крайньої мінливістю - вона в 30 -100, а за деякими даними і в мільйон разів вище, ніж у вірусу грипу. Стосується вона не тільки штамів вірусу виділених від різних хворих, але й у різні пори року від одного і того ж хворого. Ця властивість різко ускладнює можливість отримання вакцин проти ВІЛ.

НОВІ ВАРІАНТИ ВІРУСУ СНІД.

У квітні 1986 року в журналі "Сайєнс" було опубліковано повідомлення, що група американських вчених на чолі з Ессекс, виділила у здорових людей в Сенегалі вірус, схожий з вірусом африканських зелених мавп: сироватки заражених людей реагували з антигенами вірусу мавп, але не давали реакції (або вони були слабкими) з антигенами ВІЛ. Передбачалося, що вірус міг бути попередником ВІЛ. Автори назвали виділений вірус HTLV-4.
HTLV-4, подібно до ВІЛ, інфікує Т-хелпери, але не вбиває їх. Електронний мікроскоп не зафіксував його відмінностей від ВІЛ. На думку Ессекса, хоча HTLV-4 інфікує Т-хелпери у клінічно здорових людей, не виключено, що в подальшому вони захворіють.
Наприкінці 1986 року Монтаньє і співробітники оголосили про відкриття нового вірусу у двох хворих на СНІД. За своєю будовою він не відрізнявся від ВІЛ, теж вбивав Т-хелпери. Але, на противагу ВІЛ, в сироватках хворих були відсутні антитіла до останнього і ДНК обох вірусів не були ідентичні. Автори позначили новий вірус як HIV-2 (ВІЛ-2). Сироватки хворих при ВІЛ-2 реагували з вірусом зелених мавп, тому Монтаньє вважає, що у них може бути спільне походження.
Порівняльне вивчення геномів ВІЛ-1 і ВІЛ-2 показало, що в еволюційному плані ВІЛ-2 далеко від ВІЛ-1. Автори висловлюють припущення, що обидва віруси існували задовго до виникнення сучасної епідемії СНІДу. У деяких країнах Західної Африки зустрінуті типові випадки СНІДу за відсутності антитіл до ВІЛ. Хворих виділені ретровіруси, які подібно до ВІЛ-1, володіють спорідненістю до CD4-хелперів і викликають їх загибель. ВІЛ-2 виявляється головним чином у Західній Африці. ВІЛ-2 споріднений збудника СНІД-подібного захворювання у макак. Він здатний інфікувати різні види приматів, віддалені від людини на сходах еволюції, тоді як ВІЛ-1 заражає тільки людей і шимпанзе. Детальніше про ВІЛ-2 буде сказано нижче.
Є думка, що непатогенних вірус HTLV-4 еволюціонував у нешкідливий вірус африканських зелених мавп, який перетворився на патогенний ВІЛ-2 - попередник ВІЛ-1.
Вивчення СНІД стимулювало пошуки подібних збудників. Крім ВІЛ-1, в різних країнах, переважно в Західній Африці, "мешкають" різні ВІЛ-подібні варіанти вірусу, патогенні і непатогенні для людини. З іншого боку в цих же країнах циркулюють варіанти мавпячих вірусів - патогенні для мавп і не патогенні для них. Можливо, що нові ВІЛ-подібні віруси людини більше подібні за своїм біологічним і антигенних властивостях з мавпячими вірусами, ніж з ВІЛ.
Можна припустити, що в міру досліджень будуть знайдені невідомі раніше різновиди ВІЛ-подібних вірусів людини ...
Повідомлення про один із таких відкриттів з'явилося в 1990 році. Передбачається, що виділено новий тип вірусу імунодефіциту людини - ВІЛ-3.
Вірус був виділений від клінічно здорової жінки, яка була статевим партнером позитивного по антитіл до ВІЛ чоловіки. Сироватка жінки була слабоположітельной в ІФА, з низьким титром в непрямому імунофлюоресцентний тесті з антитілами до ВІЛ-1 і давала слабкі смуги в положеннях, характерних для білків р24 і gp41 в імуноблоті. Аналіз виділеного ретровірусу за допомогою модифікованого тесту на зв'язування антигенів показав, що виділений ізолят не є ВІЛ-1. Порівняння білків виділеного изолята - ANT70 - з білками ВІЛ-1 і ВІЛ-2 показало, що їх молекулярна маса відрізняється від відповідних білків ВІЛ-1 і ВІЛ-2. Сироватки жінки, а потім і її партнера краще реагували з ANT70, ніж з ВІЛ-1 і ВІЛ-2. Пізніше вірус ANT70 був виділений і від статевого партнера жінки.
Нукле?? тідная послідовність генома виділеного вірусу істотно відрізняється від послідовностей геномів ВІЛ-1 і ВІЛ-2. Послідовність довгого кінцевого повтору (LTR - long terminal repeat) на 3 `кінці вірусного генома відрізняється приблизно на 30% від підстав LTR ВІЛ-1 і більш ніж на 50% від LTR ВІЛ-2. Якщо врахувати, що у різних штамів ВІЛ-1 LTR розрізняються приблизно на 15%, то виявлені у виділеного штаму відмінності в 30% і більше дають підстави вважати, що виділений новий, третій представник сімейства вірусів-збудників СНІД - ВІЛ-3.

СТАТИСТИКА.

За даними ВООЗ на кінець 1994 року в світі зареєстровано 17 мільйонів ВІЛ-інфікованих. Причому 66% з них знаходиться в Африці на терріторіяхюжнее Сахари (11.2 мільйона чоловік). У Південній і Південно-Східної Азії налічується близько 3 мільйонів носіїв вірусу СНІД. У всій Австралазії зареєстровано лише близько 12.000 заражених. У 15 країнах (всі вони розташовані на територіях на південь від Сахари) кількість ВІЛ-інфікованих складає в районі 500 чоловік на 10.000 населення. У 50 країнах цей показник коливається в районі 5 чоловік на 10.000 населення. В інших країнах він нижче. Таким чином, спостерігається дуже нерівномірне поширення вірусу СНІД, але все-таки захворювання має масштаби пандемії.
Різниться і частота виявлення вірусу серед різних верств населення. Серед чоловіків-гомосексуалістів вона становить 60-90%, а серед наркоманів, які вживають наркотики внутрішньовенно - 13-20%. Хоча останнім часом починає спостерігатися протилежна картина. Перша хвиля епідемії поширювалася серед чоловіків-гомосексуалістів, а нинішня - серед наркоманів, що застосовують внутрішньовенні ін'єкції, що дозволить епідемії в більшій мірі захопити і гетеросексуальну частина населення. Перехід епідемії на гетеросексуальну частина населення відбуватиметься завдяки бісексуальним чоловікам, наркоманам та повіям. Сьогодні відсоток жінок серед хворих на СНІД становить близько 5-10%, серед яких 50% хворих - ін'єкційні наркомани, 29% заразилися при гетеросексуальних статевих контактах. Правда, вивчення гетеросексуального шляху розповсюдження виявило відмінності в ефективності передачі вірусу - вона максимальна серед жінок, партнери яких хворі на СНІД, а для передачі від хворої жінки до її партнерам становить 65%.
Накопичені також переконливі дані про те, що в Африці ВІЛ поширюється в основному завдяки гетеросексуальним статевих контактів, причому співвідношення між числом хворих чоловіків і жінок складає приблизно 1:1. Крім статевих контактів важливу роль відіграють переливання зараженої крові, і, можливо, голки для лікувальних маніпуляцій, а також вертикальний шлях передачі. Зараз встановлено, що перші випадки СНІДу мали місце в Африці ще наприкінці 70-х років. Епідеміологічні дані для низки африканських країн показали, що в певних групах відсоток заражених дуже високий: 80-90% повій, 30% їхніх клієнтів, 30% хворих відвідують венерологічні відділення, 10% донорів крові, 10% жінок, які відвідували клініки пренатального профілю. І хоча високий рівень інфікованості був спочатку характерний тільки для районів Центральної Африки, вірус і викликається ним хвороба поширилися звідти майже по всьому континенту.
Далі наводяться деякі конкретні цифри і показники по поширеності ВІЛ/СНІД на нашій планеті.

Число зареєстрованих ВООЗ випадків СНІДу на різних континентах
Базується на повідомленні від 15 грудня 1995 року.

НОВІ ВИПАДКИ СНІДу
ГОДАфрікаАмеріка Азія ЕвропаОкеаніяВСЕГО

19790 2 0 0 0 2
19800185 117 0 203
19810322 120 0 343
19822 1156 180 91 1330
1983 17 3352 8 29563678
1984 187 6680 8 570 767521
1985 521 12682 27147514214847
1986 543821322 86239525229493
1987 16854 34562150964032461530
1988 28212 47697176 1081159887494
1989 41295 56202288 14355699 112839
1990 54528 65041478 17311770 138128
1991 72756 78579838 18937897 172007
1992 73631 99881 2039 20697866 197114
1993 67124100731 7368 22053879 198155
1994 65684 834751170723541906 185313
1995 16486 47793 54541190617481813
________________________________________________________< br /> ВСЬОГО 442735 65966228630 154103 66801291810

ВСЬОГО ВИПАДКІВ СНІДу

ГОДАфріка Америка Азія Європа Океанія ВСЬОГО

1979 0 2 0 00 2
1980 0 187 1170205
1981 0 509 2370548
1982 2 1665 3 117 91 1878
1983 19 501711 412 97 5556
19842061169719 982 17313077
19857272437946 2457 31527924
1986 616545701 132 4852 5675 7417
1987 2301980263 28214492 891 118947
1988 51231 127960 458253031489 206441
1989 92526 184162 746396582188 319280
1990147054 2492031224 569692958 457408
1991219810 3277822062 759063855 629415
1992293441 4276634101 966034721 826529
1993360565 528394 114691186565600 1024684
1994426249 611869 231761421976506 1209997
1995442735 659662 286301541036680 1291810
______________________________________________________< br /> ВСЬОГО 442735 659662 286301541036680 1291810

Дані отностітельно конкретних країн можна знайти у додатку.
Але, на жаль, точні цифри кількості хворих та інфікованих у світі невідомі. Це обумовлено декількома причинами. По-перше, сама статистика недосконала - ВООЗ реєструє тільки хворих з вираженою картиною захворювання і не враховує осіб з пре-СНІД та вірусоносіїв. По-друге, деякі країни дають неповні дані тому, що у них тестування на ВІЛ піддається незначна частина людей, що відносяться до категорії високого ризику. Це в основному країни Африки та Азії, де відсутність коштів для постановки відповідних досліджень перешкоджає повноцінному виявлення інфікованих, перш за все донорів крові. Третя причина полягає в тому, що уряди низки країн побоюються публікації цих відомостей, щоб вони не нашкодили іноземного туризму, який є там одним з головних джерел національного доходу.

БУДОВА вірусних частинок ВІЛ.

Віріон має сферичну форму, діаметром 100-150 нм. Основні риси будови подібні з іншими представниками підродини лентивірусів. Зовнішня оболонка вірусу, або "конверт" складається з бімолекулярного шару ліпідів, який є походженням з клітинної мембрани клітини господаря. У цю мембрану вбудовані рецепторні освіти, з вигляду нагадують гриби. "Капелюшок гриба" складається з чотирьох молекул глікопротеїдів gp120, який має споріднення до молекул CD4. "Ніжка гриба" складається з чотирьох молекул глікопротеїдів gp41, які вбудовані в мембрану. Так як мембрана має клітинну походження, то на її поверхні і всередині неї зберігається безліч клітинних білків. Під зовнішньою оболонкою розташовується серцевина вірусу (кор), яка має форму усіченого конуса і утворена білком р24. Проміжок між зовнішньою вірусної мембраною й серцевина вірусу заповнений матриксних білком р17. Всередині серцевини розташовуються дві молекули вірусної РНК, пов'язані з низькомолекулярними білками (Р9 і р7) основного характеру. Кожна молекула РНК містить 9 генів ВІЛ. Три з них - gag, env і pol - є структурними. Є також три регуляторних гена: tat, rev і nef, і три додаткових гена: vpu, vpr і vif. Ці гени містять інформацію, необхідну для продукції білків, які управляють здатність вірусу інфікувати клітку, реплікуватись і викликати захворювання. Кінці кожної молекули РНК містять дубльовану послідовність РНК, так званий довгий кінцевий повтор - LTR. Ділянки LTR діють як перемикачі для управління процесом вірусної транскрипції, взаємодіючи з білками ВІЛ або з білками клітини господаря. Крім РНК там же знаходяться вірусні ферменти: зворотній транскриптаза, що складається з двох субодиниць - р64/53, протеази - р22, ендонуклеаза (інтеграли) - р31. Зворотній транскриптаза здійснює синтез вірусної ДНК з молекули вірусної РНК. Ендонуклеаза виробляє вбудовування вірусної ДНК у геном клітини господаря, в результаті чого утворюється провіруси. Протеаза бере участь в "нарізуванні" попередників вірусних білків при дозріванні нової вірусної частки.

БУДОВА ГЕНОМ та експресії генів ВІЛ.

Важливість дослідження будови геному ВІЛ обумовлена тим, що в основі всіх патологічних процесів, що відбуваються при зараженні вірусом, лежить експресія вірусних генів.
Вивчення структури генетичного апарату ВІЛ за допомогою молекулярного клонування виявило його складну організацію і значні відмінності між ізолятів. ДНК провіруси має 9283 пари нуклеотидів (П.М.) і оточена довгими кінцевими повторами - LTR - в 638 П.М. У LTR виявляються всі звичайні регуляторні елементи. (див. Малюнок 1).

В якості затравки при синтезі мінус ланцюга ДНК ВІЛ використовується тРНКліз, у той час як більшість ретровірусів ссавців використовують тРНКпро. ТРНКліз використовується і при синтезі мінус-ланцюга ДНК вірусу пухлини молочних залоз мишей (MMTV), який має і дуже схожу послідовність поліпурінового тракту. Проте на цьому схожість ВІЛ і MMTV закінчується. Як стало зрозуміло цей ретровірус має мало спільного і з ретровірусами людини HTLV-1 і HTLV-2, хоча в ранніх повідомленнях говорилося про їх взаємної гомології. Найбільш близькими до ВІЛ як по морфології, так і за течією, що викликається захворювання виявилися віруси групи лентивірусів. Клонована провірусних ДНК вірусів вісна і інфекційної анемії коней, що відносяться до підродини лентивірусів, утворює стабільні гібриди з провірусній ДНК ВІЛ. Аналіз первинної послідовності нуклеотидів цих провірусних ДНК виявив великі ділянки гомології, особливо в областях генів gag і pol.

Гени і БІЛКИ ВІЛ.

gag. Перша відкрита рамка кодує внутрішні білки віріона. Ці білки разом з білками, які кодуються геном pol, прочитуються, як і в інших ретровірусів, з повнорозмірної РНК в 9300 нуклеотидів. У результаті трансляції цієї іРНК (див. Малюнок 2) утворюється попередник з мовляв. Масою 55 КД. У процесі подальшого протеолітичної розщеплення цей білок нарезаєтся на p17, p24, p9 і р7. Згідно зі спостереженнями, в сироватках хворих на СНІД виявляються антитіла до всіх цих продуктів. Значну фракцію складають антитіла до р24 - основного внутрішнього білку віріона. Антитіла до р24 зазвичай з'являються на ранніх стадіях захворювання і часто зникають у міру його прогресування.
pol. Як і в інших ретровірусів, які кодуються цим геном білки зчитуються у вигляді gag-pol попередника. Оскільки рамка зчитування гена pol не збігається з рамкою gag, при дозріванні іРНКpol має відбуватися видалення невеликого інтрони, зрушує рамку зчитування. Аналіз первинної нуклеотидної послідовності області перекривання генів gag і pol виявляє присутність там декількох ділянок, які можуть виконувати функцію акцепторних сайтів сплайсингу. Іншим механізмом поєднання рамок зчитування є так званий "перескок рамки" під час трансляції. У результаті рибосоми "перестрибують" через стоп-кодон, що обмежує рамку gag, і прочитують pol вже в правильній рамці зчитування. Подібний механізм описаний для деяких ретровірусів.
Ген pol кодує 3 ферменту: протеазу (р22), зворотну транскриптазу (р64/53) і ендонуклеази (р31). Ці білки утворюються в результаті протеолітичної розщеплення попередника з молю масою 150 КД. Незважаючи на відносно невелику кількість цих білків у віріона (приблизно 2 молекули на віріон), антитіла до них виявляються в сироватках хворих на СНІД. Найбільш яскраво виражена реакція з р31.
sor. Tретья відкрита рамка перекривається з 3 `-кінцем гена pol та кодує білок з молю масою 23 КД. Антитіла до цього білку вдається виявити в сироватках хворих на СНІД. Мабуть, білок транслюється з сплайсірованних поліаденілірованних РНК розміром 5500 і 5000 нуклеотидів (див. Малюнок 2). Як показали досліди з використанням інфекційної провірусній ДНК ВІЛ, мутації в області гена практично не впливали на здатність вірусу реплікуватись і надавати цитопатогенну дію на CD4-клітинну лінію, якщо не вважати невеликого уповільнення цих процесів у порівнянні з вихідним вірусом. Тим не менш, висока консервативність нуклеотидної послідовності гена sor вказує на наявність якоїсь функції продукту цього гена в життєвому циклі вірусу. Можливо, ця функція важлива при реплікації в нелімфоідних клітинах, наприклад у нервових і ретікулоепітеліальних.
env. іРНК, кодує білки оболонки віріона, утворюється в результаті сплайсингу, що приводить до видалення з геномної РНК великого інтрони, що містить гени gag, pol і sor (див. Малюнок 2). Утвориться, іРНКразмером4300 нуклеотиду

містить відкриту рамку з типовим ініціював AUG, яка може направляти синтез білка, що складається з 861 амінокислотного залишку з мовляв. масою 97.5 КД. Цей білок попередник надалі рясно глікозіліруется, в результаті чого його мовляв. маса зростає до 160 кд. Попередник містить 3 гідрофобні області, характерні для оболонкових білків інших ретровірусів. Перший гідрофобну ділянку (з 17-ї по 31-ю амінокислоти) відповідає сигнального пептиду, друга знаходиться в районі сайту протеолітичної розщеплення білка-попередника, третій є частиною трансмембранного білка. У результаті протеолітичної розщеплення утворюється 2 сильно глікозильованого білка: зовнішній білок оболонки gp120 і трансмембранний білок gp41. Цікавою особливістю трансмембранного білка є наявність незвично довгої послідовності (довжиною в 150 амінокислотних залишків) гідрофільних амінокислот слідом за гідрофобною частиною трансмембранного білка. Ця послідовність, мабуть, є внутрішньоклітинним фрагментом gp41. Ще, як показали дослідження, правильний процесинг gp160 відбувається не у всіх клітинних лініях. Від чого це залежить, поки невідомо.
3 `-orf. Ця відкрита рамка розташована між 8347-м і 8992-м нуклеотидами і тягнеться, таким чином, в U3 область 3 `-LTR. Кодується цим геном білок має мовляв. масу 27 КД і транслюється з сплайсірованной іРНК розміром 1800 нуклеотидів (див. Малюнок 2).
Хоча антитіла до цього білку вдається виявити в крові хворих на СНІД, він не є абсолютно необхідним для реплікації вірусу. Продукт 3 `-orf впливає на Цитопатогенні вірусу.
tat-3. Явище трансактіваціі було вперше описане для ретровірусів людини HTLV-1 і HTLV-2. Білок, що здійснює функцію трансактіваціі, кодується у цих вірусів невеликій відкритій рамкою, розташованої на 3 `-кінці геному після гена env. Механізм його дії полягає в активації транскрипції структурних генів вірусу, внаслідок чого ген, що кодує білок-трансактіватор, був названий tat (transactivator of transcription).
Феномен трансактіваціі виражений у ВІЛ на кілька порядків сильніше, ніж у HTLV-1 і HTLV-2. Як зараз стало зрозуміло, за цей процес у ВІЛ відповідають принаймні, 2 гени: tat-3 і art (trs). Перший з них кодується іРНК розміром близько 2000 нуклеотидів, що утвориться в результаті складного сплайсингу (див. Малюнок 2). Механізм дії білка tat-3 у ВІЛ значно складніше, ніж в аналогічних білків tat вірусів HTLV-1 і HTLV-2.
Продукт гена tat-3 - білок з мовляв. масою 14 КД, виявляється за допомогою сироваток хворих на СНІД. Мутації в 5 `-області перший кодує екзонів tat-3 порушують здатність вірусу синтезувати структурні білки і реплікуватись. Ці мутації можуть бути комплементіровани в клітинних лініях, постійно експресуються tat-3 білок. Зараз отримані лінії як У-так і Т-лімфоцитів, стабільно трансформованих tat-3 геном і продукують білок-трансактіватор. Інші клітинні лінії, наприклад, HeLa, які продукують функціональний tat-3 білок, також можуть підтримувати розмноження мутантного по tat-3 ВІЛ. Використання подібних клітинних ліній і клонованих провірусних ДНК, що містять різного розміру делеції в tat-3 гені, дозволило вивчити механізми дії кодованого цим геном білка.
art (trs). Іншим білком, що бере участь у регуляції експресії структурних генів ВІЛ є продукт гена art (antirepression transactivator - антірепрессорний трансактіватор). Транслюється він, мабуть, з іРНК, що належить до того ж класу молекул розміром 2000 нуклеотидів, що і іРНКtat-3. Кодують екзонів гена art перекриваються екзонів tat-3 (див. Малюнок 2), а при сплайсинг використовуються ті ж акцепторні і донорних сайти. Однак при трансляції art функціонує ініціаторний AUG з координатою 5500, а не 5412, як для гена tat-3. В результаті, art читається із зсувом рамки отностітельно tat-3, що призводить до зменшення її кодує рамки в першу транслюється екзонів з 214 до 76 нуклеотидів і до збільшення в другому з 44 до 271 нуклеотиду. Синтезується білок складається з 116 амінокислотних залишків, причому основна частка припадає на амінокислоти, що проявляють основні властивості. Подібні білки володіють спорідненістю до нуклеїнових кислот і часто регулюють експресію генів.
Дія продукту art здійснюється на посттранскріпціонном рівні. Мабуть, він активує трансляцію іРНК структурних генів gag і env, знімаючи дію специфічних негативних регуляторів (див. нижче). Поряд з цим продукт art бере участь і в регуляції сплайсингу РНК, у зв'язку з чим для ука?? анного гена було запропоновано іншу назву - trs (transregulator of splicing - трансрегулятор сплайсингу).

ВІРУСНИХ регуляції експресії генів.

Як було зазначено вище, геном ВІЛ, крім звичайних ретровірусних генів (gag, pol, env), містить ще ряд генів, функції яких полягають у регуляції експресії синтезу структурних білків віріона. Якщо про функцію продуктів генів sor і 3 `-orf мало що відомо, крім того, що вони не є необхідними для реплікації вірусу, про дію продуктів генів tat-3 і art є багато даних, які укладаються в певну схему.
Перші досліди з вивчення синтезу деяких ферментів у клітинах, трансформованих рекомбінантними ДНК, які містять гени цих ферментів під контролем LTR ВІЛ, показали, що кількість специфічних іРНК різко збільшується (в 100-1000 разів) після введення в клітини додатково активно експрессірующегосяtat-3 гена. Подальші досліди показали, що продукт гена tat-3 збільшує кількість специфічних іРНК приблизно в 10 разів, причому його дія опосередковано послідовністю, яка присутня у R-елементі LTR ВІЛ. Однак для максимального ефекту tat-3-залежною трансактіваціі необхідна присутність послідовності U3 - елементу LTR. Таким чином, продукт гена tat-3 викликає активацію транскрипції, і його активуюча дія здійснюється на етапі ініціації транскрипції.
Важливою частиною tat-3-залежною трансактіваціі є активація трансляції іРНК. Цей посттранскріпціонний ефект tat-3-білка також опосередкований послідовністю R-елемента LTR ВІЛ. Ця послідовність була позначена TAR (trains acting responsive) і локалізована між -17 і 80 нуклеотидами в LTR ВІЛ. Аналіз первинної нуклеотидної послідовності цієї ділянки показав наявність там 24-х нуклеотидної зверненого повтору (між 1-м і 59-м нуклеотидами), який може формувати петлю в іРНК. Така вторинна структура іРНК може заважати 40S субодиницею рибосоми пересуватися уздовж іРНК при ініціації трансляції і перешкоджати, таким чином, синтезу продукту. Взаємодія продукту гена tat-3 з цією ділянкою іРНК релаксує структуру і знімає, таким чином, перешкоду для трансляції. В експерименті було з'ясовано, що делеції в TAR ділянці знімали гальмівну дію R-елемента на трансляцію, проте повністю ліквідували ефект трансактіваціі. Таким чином, tat-3 кодується білок або індуковані їм клітинні фактори дізнаються TAR послідовність як в ДНК (провіруси), так і в іРНК і активує відповідно транскрипцію або трансляцію.
Дія іншого гена-трансактіватора - art-здійснюється тільки на посттранскріпціонном рівні. Продукт гена art (trs) бере участь у регуляції сплайсингу. Він знімає репресію специфічних негативних регуляторів трансляції, розташованих на іРНК, що кодує білки gag і env. За відсутності активного гена art (trs) порушується синтез саме цих білків, у той час як експресія інших генів (наприклад tat-3) не порушується.
Якщо підсумувати наведені дані, то можна запропонувати таку модель регуляції експресії генів ВІЛ. Продукт гена tat-3, вз