Реферат: Вирус синдрома приобретенного иммунного дефицита (СПИДа )

Вирус СПИДа

Введение

Еще каких-нибудь два десятка лет назад человечество пребывало в уверенности,что инфекционные болезни не больше не представляют опасности дляцивилизованного мира. Однако с появлением в начале 1980-х годов синдромаприобретенного иммунного дефицита (СПИДа) эта уверенность существеннопоколебалась. СПИД не является редким заболеванием, от которого могут случайномогут пострадать немногие люди. Ведущие специалисты определяют в настоящеевремя СПИД как “глобальный кризис здоровья”, как первую действительно мировую ибеспрецедентную эпидемию инфекционного заболевания, которое до сих пор попрошествии первой декады эпидемии не контролируется медициной и от него умираеткаждый заразившейся человек.

СПИД к 1991 году был зарегистрирован во всех странах мира, кроме Албании. Всамой развитой стране мира — Соединенных Штатах уже в то время один их каждых100 – 200 человек инфицирован, каждые 13 секунд заражается еще один житель СШАи к концу 1991 года СПИД в этой стране вышел на треть место по смертности,обогнав раковые заболевания. Пока что СПИД вынуждает признать себя болезнью сосмертельным исходом в 100 % случаев.

Первые заболевшие СПИДом люди выявлены в 1981 году. В течение прошедшейпервой декады распространение вирус-возбудителя шло преимущественно средиопределенных групп населения, которые называли группами риска. Это наркоманы,проститутки, гомосексуалисты, больные врожденной гемофилии (так как жизньпоследних зависит от систематического введения препаратов из донорской крови).

Однако к концу первой декады эпидемии в ВОЗ накопился материал,свидетельствующий о том, что СПИД вышел за пределы названных групп риска. Онвышел в основную популяцию населения.

С 1992 года началась вторая декада пандемии. Ожидают, что она будетсущественно тяжелее, чем первая. В Африке, например, в ближайшие 7 – 10 лет 25% сельскохозяйственных ферм останутся без рабочей силы по причине вымирания отодного только СПИДа.

СПИД — разрушительная болезнь, вызываемая инфекционным агентом, относящимсяк группе ретровирусов. Пугающе загадочная эпидемиятолько начиналась, но наука мгновенно отозвалась на нее. За два года, с 1982 по<st1:metricconverter ProductID=«1984 г»>1984 г</st1:metricconverter>., былавыяснена общая картина болезни. Выделен возбудитель — вирус иммудефицитачеловека (HIV — от англ. Human ImmunodeficiencyVirus), разработан метод анализа крови, выявляющийналичие инфекции, установлены специфические мишени вируса в организме.

Хотя уже ясна общая картина синдрома приобретенного иммунодефицита исвязанных с ним заболеваний, а также выявлен и исследован вирус иммунодефицитачеловека, его происхождение остается загадкой. Есть убедительные серологическиеданные в пользу того, что на западном и восточном побережьях Соединенных Штатовинфекция появилась в середине 1970-х годов. При этом случаи ассоциированных соСПИДом заболеваний, известных в центральной Африке, указывают на то, что таминфекция, возможно появилась еще раньше (50 – 70 лет). Как бы то ни было, покане удается удовлетворительно объяснить, откуда взялась эта инфекция. С помощьюсовременных методов культивирования клеток было обнаружено несколько ретровирусов человека и обезьян. Как и другиеРНК-содержащие вирусы, они потенциально изменчивы; поэтому у них вполне у нихвполне вероятны такие перемены в спектре хозяев и вирулентности, которые моглибы объяснить появление нового патогена. Существует несколько гипотез:

·<span Times New Roman"">     

воздействие наранее существующий вирус неблагоприятных факторов экологических факторов;

·<span Times New Roman"">     

бактериологическоеоружие;

·<span Times New Roman"">     

мутация вируса вследствие радиационного воздействия урановых залежей на предполагаемой родинеинфекционного патогена — Замбии и Заире.

После первого всплеска исследования, хотя и несколько медленнее, ноустойчиво продвигались вперед. Тем не менее, в некоторых отношениях вирусперегонял науку. До сих пор, по сути, нет средств лечения или предупрежденияСПИДа, а эпидемия тем временем продолжает распространяться. На многие вопросы,связанные с этой болезнью, ответа пока нет, но так же некоторые вопросыподдались успешному разрешению.

<span Times New Roman"">Строение и жизненный цикл вирусаСПИДа

Инфекция вирусом иммунодефицита человека, вызывающим СПИД, многолика.Вначале этот вирус обычно интенсивно размножается, и свободные вирионы(вирусные частицы) появляются в жидкости. Заполняющей полости головного испинного мозга, а так же в кровотоке. Первая волна репликации HIV можетсопровождаться жаром, сыпью, явлениями, подобным симптомам гриппа, и иногданеврологическими расстройствами. Затем на несколько недель количество вируса,циркулирующего в крови и цереброспинальной жидкости, значительно уменьшается.Тем не менее, вирус по-прежнему присутствует в организме. Его можно обнаружитьне только в Т-4 лимфоцитах, которые в начале считались его единственноймишенью, но и в других клетках иммунной системы, в клетках нервной системы икишечника, а так же, по всей вероятности, в некоторых клетках спинного мозга.

Здесь имеет смысл дать краткое описание той системы организма, которую онвыводит из строя, то есть системы иммунитета. Она обеспечивает в нашем телепостоянство состава белков и осуществляет борьбу с инфекцией и злокачественноперерождающимися клетками организма.

Как и всякая другая система, иммунная система имеет свои органы и клетки. Ееорганы — это тимус (вилочковая железа), костный мозг, селезенка, лимфатическиеузлы (их иногда неправильно называют лимфатическими железами), скопление клетокв глотке, тонком кишечнике, прямой кишке. Клетками иммунной системы являютсятканевые макрофаги, моноциты и лимфоциты. Последние в свою очередь,подразделяются на Т-лимфоциты (созревание их происходит в тимусе, откуда и ихназвание) и В-лимфоциты (клетки, созревающие в костном мозге).

Макрофаги имеют многообразные функции, они, например, поглощают бактерии,вирусы и разрушенные клетки. В-лимфоциты вырабатывают иммуноглобулины —специфические антитела против бактериальных, вирусных и любых других антигенов— чужеродных высокомолекулярных соединениях. Макрофаги и В-лимфоцитыобеспечивают гуморальный (от лат. humor — жидкость)иммунитет.

Так называемые клеточный иммунитет обеспечивают Т-лимфоциты. Ихразновидность — Т-киллеры (от англ. killer — убийца)способны разрушать клетки, против которых вырабатывались антитела, либо убиватьчужеродные клетки.

Сложные и многообразные реакции иммунитета регулируются за счет еще двухразновидностей Т-лимфоцитов: Т-хелперов (помощников), обозначаемых также Т 4, иТ-супрессоров (угнетателей), иначе обозначаемых как Т8. Первые стимулируют реакции клеточного иммунитета, вторые угнетают их. Витоге обеспечивается нейтрализация и удаление чужеродных белков антителами,разрушение проникших в организм бактерий и вирусов, а также злокачественныхпереродившихся клеток организма, иначе говоря, происходит гармоническоеразвитие иммунитета.

В общих чертах жизненный цикл HIV, такой же, как у других вирусов этойгруппы. Ретровирусы получили свое название в связи стем, что в их развитии имеется этап, на котором перенос информации происходит внаправлении обратном тому, которое считается обычным, нормальным. Генетическимматериалом клеток является ДНК. В ходе экспрессии генов сначала происходиттранскрипция ДНК: образуется копирующая ее мРНК,которая затем служит матрицей для синтеза белков. Генетическим материалом ретровирусов служит РНК, и, чтобы произошла экспрессиягенов, должна появиться ДНК-копия вирусной РНК. Эта ДНК обычным путемобеспечивает синтез вирусных белков.

Жизненный цикл HIV начинается с того, что вирусная частица присоединяетсяснаружи к клетке и вводит внутрь нее свою сердцевину. Сердцевина вирионасодержит две идентичные цепи РНК, а так же структурные белки и ферменты, нужныена последующих стадиях жизненного цикла. Фермент обратная транскриптаза,имеющая несколько ферментативных активностей, осуществляет этапы переносагенетической информации вируса — синтез ДНК. На первом этапе она синтезирует одноцепочечную ДНК по РНК, затем расщепляя последнюю. Затемсинтезируется вторая цепь, используя первую в качестве матрицы.

Генетическая информация вируса, теперь уже в форме двухцепочечнойДНК, проникает в клеточное ядро. С помощью интегразнойактивности того же фермента эта ДНК встраивается в хромосомную ДНК. В такомвиде вирусная ДНК, называемая провирусом, будетвоспроизводиться вместе с собственными генами при делении клетки и передаватьсяследующим поколениям.

Вторая часть жизненного цикла HIV — производство новых вирионов —совершается спорадически и только в некоторых зараженных клетках. Онаначинается, когда т.н. длинные концевые повторы (LTR, от англ. long terminal repeat;это особые нуклеотидные последовательности на концах вирусного генома)инициируют транскрипцию вирусных генов; при этом ферменты, принадлежащиеклетке-хозяину синтезируют РНК — копии провируса.

Каждая вирусная частица собирается из множества копий двух различныхбелковых молекул, соотношение которых составляет примерно 20:1. Структуравириона довольно проста и состоит из двух оболочек: внешней — сферической, ивнутренней — пулевидной. Последняя содержит в себедве цепи РНК и ферменты: обратную транскриптазу, протеиназуи интегразу. На внешней оболочке содержатся белки,молекулы которого выступают из мембраны наподобие шипов. Каждый шип образовандвумя или тремя идентичными субъединицами, которые в свою очередь состоят издвух связанных компонентов, представляющих собой гликопротеины. Один компонент,обозначаемый gp 120 (гликопротеин с молекулярной массой 120000), выступает надповерхностью клетки, а другой — gp 41 — наподобие стержня погружен в мембрану.Эти гликопротеинные комплексы определяют способностьHIV заражать новые клетки.

Хитроумно организованные генетические регуляторы определяют, начнется лицикл репликации вируса, и какова будет интенсивность размножения. Помимо трехгенов для белков сердцевины и оболочки в геноме HIV имеется по меньшей мерешесть генов. Некоторые из них, а возможно и все, регулируют производствовирусных белков: один ген обеспечивает ускорение синтеза белков в целом, другой— только определенных белков, а третий — подавление синтеза белков. Посколькурегуляторные гены сами кодируют белки, каждый из них влияет не только наструктурные гены, но и на регуляторные гены, в том числе и на самого себя.

Регуляторный ген tat (от англ. trans — a ctivatorof t ranscription)ответственен за вспышку репликации, которая наблюдается, к примеру, в Т-4клетках, когда они активируются при встрече с антигеном (чужеродной молекулой,вызывающей иммунный ответ). Ген tat необычен как поструктуре, так и по своему действию. Он состоит из двух нуклеотидныхпоследовательностей, расположенных довольно далеко друг от друга. В результатеего транскрипции образуется РНК (первичный транскрипт),которая должна подвергнуться сплайсингу(промежуточный сегмент вырезается и кодирующие последовательности соединяются),чтобы она превратилась в мРНК и по ней синтезировалсябелок. влияние белка — продукта гена tat оченьвелико: он может повысить уровень экспрессии вирусных генов в 1000 раз посравнению с тем, что наблюдается у мутантов HIV без этого гена. Стимулирующийэффект распространяется на все вирусные белки — как на структурные компонентувирионов, так и на регуляторные белки, включая белок кодируемый самим геном tat. Благодаря такой положительной обратной связи, кактолько механизм с участием гена tat активировался,очень быстро образуется огромное количество вирусных частиц.

В то время как ген tat усиливает синтез всехвирусных белков без разбора, второй регуляторный ген, rev(от англ. regulator of virion-proteinexpression — регулятор экспрессии белков вириона)обладает избирательным действием, благодаря которому производятся либорегуляторные белки, либо компоненты вириона. Белок — продукт гена rev, как и в случае гена tat,кодируется разобщенными нуклеотидными последовательностями, которые соединяютсяв результате сплайсинга РНК. В регуляции этим белкомучаствуют еще две последовательности. Одна из них действует как репрессор:препятствует трансляции транскриптов, которые еесодержат. Другая последовательность взаимодействует с белком rev и снимает эффект первой последовательности.

Последовательность — репрессор, называемая CRS (от англ. cis-actingrepression sequence),имеется в мРНК, по которым синтезируются белки, формирующиевирионы — сердцевинные белки, ферменты репликации и белок оболочки; мРНК регуляторных белков — продуктов генов tat и самого rev — не содержатCRS. В отсутствие белка — продукта гена rev —последовательность CRS не дает накапливаться длинным мРНК,по которым синтезируются белки для вирионов. Напротив, короткие мРНК, кодирующие регуляторные белки не имеющие CRS,стабильны и транслируются.

В присутствии белка — продукта гена rev происходит“переключение”. Этот белок действует на последовательность CAR (от англ. cis-acting rev-responsive sequence), которая тоже содержится в длинных мРНК. При этом нейтрализуется CRS и начинают накапливатьсяполноразмерные мРНК, и вместо регуляторных белковсинтезируются белки, из которых собираются новые вирионы. Таким образом,механизм с участием гена rev может определять переходот скрытой инфекции к активному размножению вируса.

Однако в ходе репликации взаимодействие между механизмами rev и tat может сдерживатьразмножение вируса, нейтрализуя друг друга. Продукт гена tatусиливает синтез самого себя и белка гена rev, тогдакак продукт гена rev замедляет собственный синтез исинтез белка кодируемого геном tat. В результатеустанавливается своего рода гомеостаз, характеризующийся постоянными уровнямибелков, кодируемых генами tat и rev,и умеренным производством вирусных частиц. Ограниченная репликация позволяетвирусу воспроизводиться годами, не убивая зараженные клетки, поэтому такой типгенетической регуляции может быть адаптивным признаком ретровирусов,хозяевами которых являются виды с долгим временем жизни, такие как человек.

Помимо активатора (tat) и избирательногорегулятора (rev) у HIV есть негативный регулятор,который замедляет транскрипцию вирусного генома. Ген негативного регуляторногофактора, обозначаемый nef (от англ. negative-regulatory factor),возможно, определяет способность HIV прекращать размножение и переходить всостояние покоя.

Последовательность, являющаяся мишенью белка — продукта гена nef, расположена в начале вирусного генома в длинном концевомповторе. Она называется негативным регуляторным элементом (NRE, от англ. negative — regulatory element). NRE подавляет транскрипцию даже сама по себе;если вирусный LTR, лишенный этой последовательности, ввести в незараженнуюклетку, он обеспечивает повышенный уровень транскрипции клеточных генов.Продукт гена nef усиливает эффект NRE. но какимобразом он достигает этого — загадка.

Сложные механизмы регуляции размножения HIV действуют не в изоляции: онитесно связаны с метаболизмом клетки-хозяина. Начать с того, что вирусиспользует клеточный аппарат для транскрипции своих генов и синтеза белков. Вчастности, клеточные факторы явно играют роль во вспышке репликации HIV,происходящей при участии гена tat, когда зараженнаяТ-клетка стимулируется антигеном. Особенности молекулярного “климата”клетки-хозяина также, вероятно, как-то влияют на скорость размножения вируса,которая различна в различных типах клетки.

Возможно, для связи клеточных и вирусных процессов имеет значение связьклеточных белков с LTR в начале вирусного генома. Последовательности в LTRопределяют сайт инициации транскрипции вирусных генов — стартовую точку, вкоторой начинается синтез мРНК. По крайней мере,восемь белков, которые в норме участвуют в клеточной транскрипции, связываютсяс клеточной ДНК в сайте инициации транскрипции или рядом с ним. Они играютопределенную роль в процессе транскрипции. Один из белков, который узнает инициаторные последовательности, играет специфическую рольв Т-клетках и других лимфоцитах. Этот белок активируется, когда лимфоцитстимулируется антигенами и начинает размножаться. Считается, что онспособствует размножению клетки, усиливая транскрипцию. Как выяснилось, пристимуляции зараженных Т-клеток усиливается связывание этого белка с геномом провируса. Таким образом, активация этого белка может бытьодним из путей ускорения размножения HIV при стимуляции Т-клетки.

Вероятно, набор клеточных факторов, действующий на вирусный геном, варьируетв зависимости, как от условий, так и от типа клетки-хозяина. Некоторые клетки,находясь в состоянии покоя. Могут просто не иметь белков, необходимых дляинициализации транскрипции, так что инфекция остается скрытой. В других клеткахскорость размножения вируса может быть ограничена из-за низкой концентрации инициаторных факторов или из-за избытка белков,ингибирующих синтез мРНК. Таким образом,клетка-хозяин при помощи собственных факторов транскрипции создает молекулярноеокружение, влияющее на регуляторные механизмы HIV.

После того как в результате действия описанных выше механизмов началосьпроизводство вирусных частиц, в игру вступает последний ген. Этот ген,названный vif (от англ. virioninfectivity factor — факторинфекционности вириона), кодирует небольшой белок,который обнаруживается в цитоплазме зараженных клеток и вокруг них вмежклеточной среде, а так же в свободных вирусных частицах. Белок — продуктгена vif каким-то образом усиливает способностьотпочковавшегося вириона заражать другие клетки. У штаммов HIV с мутациями,инактивирующими vif, вирионы имеют нормальный вид,содержат полный набор РНК и ферментов, но заражают клетки намного менееэффективно.

<span Times New Roman"">Этапы заражения клетки вирусомСПИДа

Первый шаг любой вирусной инфекции — связывание вирусной частицы скомпонентом мембраны заражаемой клетки. Для HIV роль такого рецепторногокомпонента играет белок, называемый антигеном CD4.(Антиген — это молекулярнаяструктура, которая узнается антителом.) из этого следует, что распределение CD4в организме должно соответствовать тропизму HIV, т. е. спектру клеток и тканей,поражаемых вирусом. Антиген CD4 встречается главным образом на лимфоцитах,называемых Т-4 хелперами, которые являются важным элементом иммунной системы, атак же на некоторых других клетках.

Как было установлено, связывание происходит, если CD4 взаимодействует сбелком оболочки вируса gp 120, который распределен на внешней поверхностимембраны. Удалось определить специфические фрагменты молекул CD4 и gp 120,участвующие в связывании. Эти результаты открывают возможность двойной борьбы сHIV: препятствовать взаимодействию вируса с клеточным рецептором CD4 можноблокируя сам рецептор или экранируя вирусный белок gp 120.

Вследствие поражения клеток крови, несущих антиген CD4, особенно Т-4лимфоцитов, по его концентрации можно судить о зараженности СПИДом. В клеточныхкультурах можно так же наблюдать еще один весьма удобный для исследованияпризнак заражения — образование многоядерных синцитиев. Синцитий представляетсобой гигантскую клетку, содержащую множество ядер внутри одной мембраны. Онформируется в результате слияния клеток, зараженных HIV, со здоровыми клетками,несущими молекулы рецептора.

Наиболее строгое доказательство такого механизма взаимодействия вируса склеткой стал эксперимент, проведенный в <st1:metricconverter ProductID=«1984 г»>1984 г</st1:metricconverter>. в Колумбийском университете США. Удалось перенестиген, кодирующий CD4, в клетки HeLa — линию клетокраковой опухоли шейки матки. Эти клетки не содержат CD4 и в норме не заражаютсяHIV. Тогда как измененные клетки HeLa, несущие CD4,могут быть заражены HIV, после чего они быстро сливаются в гигантские синцитии.

Этот эксперимент дал, кроме того, один неожиданный результат, который до сихпор полностью не объяснен. Человеческий ген CD4 был введен в мышиные Т-клетки,которые тем самым приобрели способность производить соответствующий белок.Частицы HIV связывались с этими измененными клетками, однако признаков инфекциине было: не образовывался ни синцитий, ни инфекционные вирусные частицы. Этобыло удивительно, так как мышиные клетки вообще-то способны поддерживатьразмножение HIV при некоторых условиях. По всей видимости, мышиные клетки немогут быть заражены частицами HIV даже в присутствии рецепторов HIV. Кзаражению мышиных клеток оказались также неспособны некоторые родственныевирусы. Эти факты позволяют предполагать, что необходим еще какой-то компонентклеточной поверхности для того, чтобы вирус, прикрепившийся к клеточноймембране смог проникнуть внутрь клетки. Природа такого дополнительного факторапока не ясна.

Связывание вирусного gp 120 с клеточным CD4 — это только первый этаппроникновения вируса в клетку. Последующие этапы пока менее понятны. Например,как попадает в клетку вирусный генетический материал? Простейшая и наиболеевероятная возможность состоит в том, что оболочка вириона сливается с клеточноймембраной и содержимое вирусной частицы (включая генетический материал)оказывается внутри клетки. Другой возможный путь — эндоцитоз,т. е. образование небольшого впячивания клеточноймембраны, которое затем отпочковывается внутрь, превращаясь в замкнутыймембранный пузырек. Пузырек полностью окружает вирусную частицу и переносит еевнутрь клетки. Там мембрана, образующая пузырек (теперь он называется эндосомой), закисляется. Этоприводит к конформационным изменениям, слиянию ее свирусной мембраной и освобождению содержимого вирусной частицы вовнутриклеточное пространство.

Независимо от того, что на самом деле происходит — прямое слияние или эндоцитоз — вирусная мембрана должна претерпеть слияние склеточной. Как же это осуществляется? Согласно одной из гипотез,представляющейся вполне правдоподобной, связывание gp 120 с CD4 вызываетизменение конформации белка gp 120, вследствие чегообнажается часть другого белка оболочки, gp 41, в норме скрытого под молекулойgp 120. Эта область gp 41 гидрофобна и потому должнавнедряться в мембрану, а не оставаться снаружи, в водной среде, окружающейклетку. Оказавшись открытой, гидрофобная область gp 41 взаимодействует сблизлежащей частью клеточной мембраны и индуцирует ее слияние с вирусноймембраной. Пока не ясно, нужен ли для связывания с gp 41 еще какой-то рецепторклеточной поверхности, помимо CD4, или же gp 41 сам внедряется прямо вклеточную мембрану.

После того, как HIV проник в клеточную среду и его генетический материалинтегрировался в клеточный геном, он может оставаться неактивным и никак себяне обнаруживать, а может и проявиться одним из трех способов.

Во-первых, вирусный геном может вызвать персистирующуюинфекцию; при этом образуется некоторое количество вирусных частиц, но клетокпогибает немного. Во-вторых, инфекция может привести к образованию синцития,который вскоре гибнет. Появление синцитиев — главный результат воздействия HIVна культуру клеток. В организме зараженного человека синцитии иногда можнонаблюдать на поздних стадиях инфекции особенно в мозге). Неясно, однако, играютли они какую-то роль в раннем патогенезе СПИДа.

Третий вероятный результат заражения HIV — быстрая гибель клеток безобразования синцитиев. Каким образом HIV убивает клетки пока не ясно. Возможно,какие-то из продуктов, кодируемых генами HIV, обладают прямым токсическимдействием. Возможно, также разрушение клеточной мембранной системы из-за того,что внедрившийся в нее gp 120, синтезированный в результате инфекции,взаимодействует с имеющимся в мембране CD4. Судьба зараженной клетки зависит иот иммунного ответа, поскольку иммунная система способна узнавать вирусныебелки на поверхности зараженных клеток и убивать эти клетки.

Распределение зараженных HIV клеток в организме обусловлено главным образомтем, как распределены клетки, несущие CD4. Изначально этот антиген былидентифицирован по его присутствию на определенных Т-лимфоцитах. Идействительно, его нормальные функции, по-видимому, в основном связаны сосложной сетью взаимодействий между клетками иммунной системы.

Т-лимфоциты, несущие CD4, способны взаимодействовать с клетками,представляющими антигены. Эти последние находят чужеродные антигены иэкспонируют их на своей клеточной мембране вместе со специфическими белками —гликопротеинами MHC класса II (от англ. Major Histocompatibility Complex —главный комплекс гистосовместимости). КогдаТ4-хелперы узнают комбинацию антигена и гликопротеина MHC класса II, ониинициируют иммунный ответ против чужеродных или зараженных клеток, несущих этотантиген. Считается, что взаимодействие между антигенами CD4 на Т-клетках игликопротеинами MHC класса II на клетках, представляющих антиген, важныйэлемент контакта этих клеток.

Как сейчас известно, Т-лимфоциты не единственные клетки со встроенным вмембрану антигеном CD4. Не менее 40 % моноцитов периферической крови (этиклетки являются предшественниками макрофагов — клеток-“мусорщиков”) и некоторыеклетки, представляющие антиген в лимфатических узлах, коже и других органах, атакже примерно 5 % всех В-клеток организма (эти клетки производят антитела)несут CD4 и могут быть заражены HIV.

Но некоторые виды клеток заражаются HIV в культуре, а прямо выделить в нихCD4 не удается. К ним относятся глиальные клеткиголовного мозга, клетки ряда злокачественных опухолей мозга, а также определенныелинии клеток из раковых опухолей кишечника. Однако, хотя эти клетки и непроизводят CD4 в экспериментально определимых количествах, они содержат немногоинформационной РНК, кодирующей белок CD4, а значит, способны синтезировать исам CD4. По-видимому, для заражения HIV достаточно даже очень малого количестваCD4.

<span Times New Roman"">Препараты, противостоящие СПИДу

Всякое терапевтическое средство против инфекции независимо от природыпатогена — будь то вирус, бактерия, грибок или простейшее — должно либовызывать гибель патогена, либо прекращать его размножение. При этом препарат недолжен причинять существенного вреда зараженному организму. Как правило, такиелекарства выполняют свою задачу, действуя на биохимические процессы,характерные только для патогена. В случае бактерий это достигается сравнительнопросто, так как по структуре и метаболизму клетки бактерий и клетки организмамлекопитающего сильно различаются. Например, пенициллин нарушает синтезклеточной стенки бактерий, а на клетки млекопитающих, у которых нет такойстенки, он не действует.

С вирусами ситуация гораздо сложнее. Вирусы представляют собой простогенетический материал, одетый в оболочку из гликопротеинов и липидов. Они неспособны размножаться самостоятельно и вместо этого заражают клетки другогоорганизма и узурпируют их аппарат биосинтеза, который и обеспечиваетвоспроизведение вируса. Когда происходит активная репликация вируса, частобывает трудно различить вирусные белки, взаимодействующие с клеткой и белкисамой клетки. Тесная связь многих этапов жизненного цикла вируса с метаболизмомклетки-хозяина затрудняет создание препаратов, которые избирательно подавляютрепликацию вируса и в тоже время минимально воздействуют на клетку.

Существенно также, что практически любой препарат (в том числе и пенициллин)обладает в той или иной степени побочным действием и токсичностью. Поэтомувсегда необходимо учитывать не только эффект воздействия на патоген,но и вред, причиняемый организму человека. Важнейшей характеристикойпотенциального терапевтического препарата является его “терапевтическийиндекс”: отношение токсичной дозы к эффективной дозе. Однако в случае болезней,представляющих угрозу для жизни, таких как СПИД, допустимо использовать ипрепараты со сравнительно низкими значениями терапевтического индекса поменьшей мере, пока не созданы более совершенные.

Сложный жизненный цикл позволяет HIV заражать клетки иммунной системы иускользать от их действия. Но для борьбы с инфекцией такая сложность может бытьне только бедствием, но и благом, поскольку она предоставляет многовозможностей для воздействия противовирусных средств.

Первая стадия — связывание вируса с клеткой (см. выше). Существует нескольковозможностей подавлять этот процесс. Можно получить антитела, которыевзаимодействуют с соответствующей частью оболочки вируса и тем самымнейтрализуют способность gp 120 связываться с CD4. Можно соединить такиеантитела с молекулами какого-либо токсина, тогда они, связываясь с зараженнымиклетками, например с макрофагами, содержащими вирус и производящими его белки,будут убивать их. Можно получить и антитела к CD4, но этот подход потенциальноопасен, потому что такие антитела будут атаковать и здоровые клетки иммуннойсистемы организма. Поэтому исследования направлены главным образом на получениеантител к gp120.

Получить эффективные антитела, нейтрализующие gp 120, по ряду причин трудно.Не все антитела против gp 120 будут блокировать ключевой участок связывания сCD4. У больных, в организме которых в процессе нормальной реакции на инфекциюHIV образуются нейтрализующие антитела (обычно лишь в малом количестве), СПИДтем не менее развивается. Определенного разрешения этой проблемы пока нет.Возможно одна из причин — высокая скорость мутированияHIV. У некоторых возникающих в организме вариантов вируса может быть измененгликопротеин оболочки, и он не будет нейтрализовыватьсяимеющимися антителами. Вторая возможная причина заключается в том, что молекулысахаров. Входящие в состав гликопротеина оболочки HIV, сходны с аналогичнымиструктурами на поверхности клеток человека, поэтому на оболочке вирусанедостаточно уникальных участков, которые будут распознаваться иммуннойсистемой как “чужие” и с которыми могли бы связываться антитела. В-третьих, вмолекулах gp 120 участок связывания CD4 расположен в углублении и потому малодоступен. Наконец, не исключено, что важные для связывания участки gp 120открыты только в момент связывания, а большую часть времени недоступны дляиммунной системы.

Чтобы преодолеть эти трудности применяется несколько подходов. Один состоитв получении моноклональных антител. Для этого нужноидентифицировать антитела, которые действительно связываются с ключевымучастком вирусного белка, клонировать производящие их лимфоциты и выращиватьэти клетки in vitro.

Второй подход использует антиидиотипическиеантитела, т. е. “антитела против идиотипа”; в данном случае это антитела противантител к CD4. Идея заключается в том, что молекула моноклональноготела против CD4 по структуре может имитировать участок связывания CD4 вмолекуле gp 120, и поэтому антитело (антиидиотип) кэтому участку должно связываться с gp 120.

Третий подход заключается в создании растворимой, т. е. не связанной склетками формы CD4, которая способна взаимодействовать с HIV, занимая егоучастки связывания и тем самым препятствуя его связыванию с CD4 на поверхностиТ4-хелперов. В настоящее время растворимый CD4 был получен методами геннойинженерии. Этот препарат действительно блокирует участки связывания CD4 наоболочке HIV и подавляет заражение Т-клеток. Вероятно, вирусу трудно будетизмениться таким образом, чтобы потерять сродство к CD4, сохраняя при этомспособность заражать другие клетки.

В будущем, возможно, удастся создать “химерные”молекулы, в которых объединятся участок молекулы CD4, взаимодействующий с HIV, иконстантная часть молекулы иммуноглобулина человека. Такие антитела “на заказ”должны обладать рядом преимуществ. Определенные участки тяжелых цепейиммуноглобулина способны активировать другие компоненты иммунной системы,приводя к разрушению вируса. Химерная молекуладействовала бы подобно полицейскому с ищейкой: часть CD4 будет выслеживатьвирус, а часть иммуноглобулина — вызывать подмогу для нападения. Кроме того, химерные молекулы могут дольше находиться в кровяном русле,чем просто растворимый CD4, потому что определенные иммуноглобулины обладаютбольшим временем жизни в кровотоке.

В основе рассмотренных подходов лежит использование сложных биологическихмолекул, которые связываются с поверхностным гликопротеином вируса. Однакосходным образом могут действовать и другие молекулы. Было показано, чтонекоторые крупные отрицательно заряженные соединения, содержащие сульфатныегруппы, подавляют репликацию HIV. Прототипом может послужить декстрансульфат, молекулы которого с молекулярной массой впределах 7000 – 8000 дальтон подавляют репликацию HIV in vitro. Один из механизмовдействия декстрансульфата, вероятно, являетсяподавление связывания вируса. Установлено также, что это соединение in vitro мешает образованиюсинцитиев, чего вполне можно ожидать для агента, блокирующего связываниевируса. Однако, токсичные и эффективные дозы этого препарата пока недостаточноизучены.

Когда HIV связался с клеткой, вирусная мембрана сливается с клеточноймембраной, и содержимое вириона попадает в цитоплазму. Здесь его сердцевинныебелки частично удаляются, обнажая РНК. Антитела к gp 41 могли бы предотвращатьпроникновение вируса в клетку. Возможны также реагента, препятствующие процессу“раздевания” РНК.

Однако в качестве мишени для воздействия на вирус наибольшее вниманиепривлек к себе следующий этап жизненного цикла вируса — синтез вирусной ДНКобратной транскриптазой. Здесь видятся особые преимущества, поскольку этот этапхарактерен только для ретро вирусов и не имеет отношения к клетке-хозяину. Впоисках средств против ретровирусов с самого началауделялось первостепенное внимание этой задаче. В частности исследовалисьсоединения, называемые дидезоксинуклеозидами, которыеявляются ингибиторами обратной транскриптазы. Это аналоги нуклеозидов, т. е. поструктуре они очень близки к нуклеотидам, служащим мономерами ДНК и РНК.

Одно из таких соединений — 3`-азидо-2`,3`- дидезокситимидин,или азидотимидин. Он был синтезирован в <st1:metricconverter ProductID=«1964 г»>1964 г</st1:metricconverter>. и первоначально предназначалсяв качестве противоракового препарата. В <st1:metricconverter ProductID=«1985 г»>1985 г</st1:metricconverter>. было обнаружено, что он является мощным ингибиторомразмножения HIV в культуре Т-лимфоцитов в концентрациях 1 – 5 мкМ (0,25 – 1,25 мкг/мл). При этом не наблюдалось заметнойтоксичности азидотимидина при концентрациях 20 – 50 мкМ или менее. Вскоре было показано, что азидотимидин эффективно действует у больных СПИДом приконцентрации в организме 1 – 5 мкМ, как ипредсказывалось на основании исследования в культуре Т-клеток.

Каким образом это соединение защищает клетки от HIV? Суть состоит в том, чтооно близко по структуре к нуклеозиду тимидину,входящему в состав ДНК. В клетке азидотимидинподвергается ферментативному фосфорилированию: к немуприсоединяе