Рис. 2. Организация провирусного генома ВИЧ-1 (пояснения в тексте). 

            Концы генома представлены длинными концевыми повторами (LTR), которые содержат важные регуляторные области для начала транскрипции и полиаденилирования. Они управляют продукцией новых вирусов, могут активироваться как белками вируса, так и белками инфицированной клетки, и фланкируют геном интегрированного провируса.

            9 генов ВИЧ-1 кодируют, по меньшей мере, 15 белков. Выделяют также генные структурные элементы: TAR – участок связывания для белка Tat и клеточных белков; RRE – элемент РНК, кодирующийся в области env, необходим для действия гена rev, содержит высоко аффинный сайт для белка Rev; CRS ингибирует экспрессию структурных генов ВИЧ-1, ингибирует посттранскрипционную экспрессию генов.

            Гены gag-pol кодируют 1 полипротеин-предшественник, который нарезается на структурные протеины и вирусные ферменты (протеазу, обратную транскриптазу и интегразу) в процессе созревания вириона.

            Ген pol кодирует ферменты: обратную транскриптазу (RT, p66), интегразу (IN, p32) и протеазу (PR, p15).

            Ген gag кодирует полипротеин p55, расщепляемый протеазой до вирусных пептидов р6, р7, р17, р24.

            Ген env кодирует белок gp160, расщепляемый протеазой на gp41 и gp120.

            Другие шесть генов: tat, rev, nef, vif, vpr, vpu – кодируют белки, отвечающие за способность ВИЧ инфицировать клетки и производить новые копии вируса.

            Ген tat – наиболее активный регулятор, обеспечивающий усиление репликации вируса в 1000 раз. Продукт гена tat – трансактиватор экспрессии генов ВИЧ, увеличивает скорость транскрипции структурных и регуляторных вирусных белков. Известно две его формы: Tat 1 exon (минорная форма) и Tat 2 exon (мажорная форма). Действие белка основано на связывании с TAR элементом РНК, что приводит к активации начала и элонгации транскрипции от LTR промотора.

            Продукт гена rev – фосфопротеин с молекулярной массой 19 кДа, является регулятором транскрипции, связываясь с RRE, переключает транскрипцию регуляторных генов на структурные, в результате вместо регуляторных белков синтезируются капсидные белки и увеличивается скорость репродукции вируса. 

            Продукт гена nef – многофункциональный белок р27, один из первых вирусных белков, который продуцируется в инфицированной ВИЧ клетке, при взаимодействии с LTR замедляет транскрипцию вирусных геномов, обеспечивая равновесие между вирусом и клеткой. Синхронная функция tat и nef обусловливает репликацию вируса, не приводящую к гибели инфицированной вирусом клетки.

            Ген vif кодирует белок р23 – белок, отвечающий за вирусную инфекционность. Белок р23 существует в виде растворимой формы и в связанной с мембраной форме, он контролирует скорость почкования зрелых дочерних вирионов. В отсутствие гена vif образуются неполноценные вирусные частицы, но путь передачи вируса через клетку не нарушается.

            Продукт гена vpr – белок r (р14), обнаруживается в ядре клетки, взаимодействует с белком Gag р6, его основная функция – это трансактивация клеточных генов, импорт преинтегрированных  комплексов и активация дифференцировки клетки.

            Ген vpu кодирует белок U (р16), усиливает высвобождение вирионов из плазматической мембраны ВИЧ-инфицированных клеток, способствует созреванию белка Env.

            ВИЧ отличается от других вирусов очень высокой скоростью генетической изменчивости. Это генетическое разнообразие является следствием того, что репликация ретровирусов (см. рис. 3) происходит очень быстро [20, 29, 34, 37] и характеризуется большим количеством ошибок [31, 33] при работе ревертазы. Частота ошибок при обратной транскрипции составляет 1 ошибку на 10 000  включенных в цепь оснований нуклеотидов [25, 41]. В результате в течение одного дня в организме одного больного накапливается генерация из множества вариантов ВИЧ. Ни один ВИЧ не производит при репликации вирион, в точности повторяющий родительский. Исключительная генетическая изменчивость позволяет вирусу выживать в инфицированном организме [3].

            Кроме мутационного процесса, происходит рекомбинация между  разными штаммами вируса, когда одна клетка одновременно заражается двумя  или более вариантами вируса. В этом случае геном дочернего вируса может быть составлен из одноцепочечных РНК, принадлежащих разным вариантам вируса. Гибридный вирион заражает новую клетку, в которой синтезируется вирусная ДНК, представляющая собой рекомбинацию двух родительских геномов [18]. В настоящее время обнаружено несколько циркулирующих рекомбинантных форм (ЦРФ) ВИЧ-1: CRF02_AG – название составляется из порядкового номера охарактеризованного вируса и двух букв, обозначающих субтип, из которых построен данный рекомбинант;  СRF01_AE\В – уникальная рекомбинантная форма, которая содержит части генома от вирусов разных субтипов, но при этом непохожие ни на один из известных ЦРФ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 3. Стадии жизненного цикла ВИЧ. Жизненный цикл ВИЧ можно прервать на стадиях слияния, обратной

транскрипции  и созревания, тем самым препятствуя  дальнейшему размножению вируса. На сегодняшний день нет

ингибиторов, которые препятствовали бы формированию вирусных частиц в клетках, в геном  которых уже встроена

провирусная ДНК. НИОТ — нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы;

ННИОТ — ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы.

            Патогенез ВИЧ-инфекции.

            В отсутствии антивирусной терапии ВИЧ-инфекция протекает  постадийно и заканчивается летальным  исходом. Выделяют четыре стадии ВИЧ-инфекции: инкубационный период, острая инфекция, латентная стадия, СПИД (включает стадию преСПИД). Каждая стадия характеризуется определенной продолжительностью, особенностью репликации вируса, титром вируса в крови и лимфоидных органах и тканях, количеством CD+ лимфоцитов в периферической крови, титром антивирусных антител в крови и др.[1].

            Инкубационный период, или стадия первичного инфицирования, начинается с момента заражения и обычно длится 2-4 недели.

            Вирус попадает в  организм человека через поврежденный эпителий или непосредственно в кровь, после чего очень быстро оказывается в лимфоидной ткани, куда проникает с дендритными клетками [42]. В течение первых 3-х недель после заражения происходит распространение вируса по всем лимфоидным тканям и органам.

            ВИЧ заражает клетки человека с фенотипом CD4+. CD4 – мономерный гликопротеид массой 55 кДа, обнаруживается на поверхности около 60% Т-лимфоцитов [26], эффекторных клетках памяти, предшественниках Т-лимфоцитов в костном мозге и тимусе, а также на поверхности моноцитов, макрофагов, эозинофилов (подвид гранулоцитарных лейкоцитов крови), дендритных клеток и клеток микроглии (являются фагоцитами, уничтожающими инфекционные агенты и разрушающими нервные клетки).

            Лимфоидная ткань  служит основным местом репликации ВИЧ, где доля клеток, содержащих провирусную ДНК, в 5-10 раз выше, чем среди циркулирующих мононуклеаров крови, а репликация ВИЧ на 1-2 порядка выше, чем в крови. В течение первых двух недель после заражения в результате продуктивной вирусной инфекции происходит гибель до 79% CD4+ клеток в лимфоидной ткани. Репликация вируса идет в активированных CD4+Т-лимфоцитах. Продуктивная репликация вируса сопровождается активацией неактивированных CD4+Т-лимфоцитов. На пике виремии наблюдается гибель до 50% всех эффективных клеток памяти CD4+Т-лимфоцитов [19, 27].          

            Вирусная нагрузка в лимфоидной ткани предшествует накоплению его в плазме и достигает  пика примерно на 10-й день после заражения, после чего постепенно начинает снижаться. В это время может наблюдаться развитие сероконверсии, и в крови появляются антитела к ВИЧ, выявляемые стандартными серологическими методами. Промежуток времени между моментом заражения и сероконверсией называют сероконверсионным или серонегативным окном. Сероконверсия обычно наступает спустя 3-12 недель.

            Стадия  острой инфекции продолжается в среднем 28 дней. В этот период происходит диссеминация вируса по организму, появление ВИЧ в периферийной крови с титром до нескольких миллионов вирусных частиц в мл. Острая виремия связана с появлением цитотоксических CD8+ Т-лимфоцитов (ЦТЛ), которые убивают                ВИЧ-инфицированные клетки. ЦТЛ контролируют уровень вирусемии, которая, достигая максимума, уменьшается, как только в крови восстанавливается количество CD4+ Т-лимфоцитов до 800 клеток в мкл (норма – 1200 клеток в мкл). Хороший ЦТЛ-ответ означает более медленную прогрессию болезни и лучший прогноз, хотя вирус не элиминируется [28]. Появление вирус-специфических ЦТЛ совпадает со временем падения титра вируса в лимфоидной ткани [12]. Продукция комплементсвязывающих антител облегчает переход вируса в сеть дендритных клеток терминальных центров лимфатических узлов. В лимфатических узлах развивается гиперплазия. Зародышевые центры лимфоузлов задерживают вирус. При электронной микроскопии обнаруживаются дендритные клетки с множеством длинных пальцевидных отростков, покрывающие лимфоциты зародышевых центров. Вирионы ВИЧ прикрепляются к отросткам дендритных клеток.

            Образование нейтрализующих антител обеспечивает переход острой фазы болезни в латентную.

            Продолжительность латентной стадии (от 4 месяцев до 8-12 лет) зависит от силы иммунной защиты, сдерживающей размножение ВИЧ.

            Репликация ВИЧ  подавляется цитотоксическими лимфоцитами  и нейтрализующими антителами. Вирус-специфические цитотоксические CD8+Т-лимфоциты (ЦТЛ) более эффективно сдерживают репликацию вируса в сравнении с нейтрализующими антителами.

            Репликация вируса поддерживается противовоспалительными цитокинами, выработка которых стимулируется  самим вирусом.

            Ткани с большим содержанием CD4+ Т-лимфоцитов содержит как зараженные клетки, так и свободные вирионы [17]. ВИЧ в форме провируса, т.е. интегрированной ДНК, содержится в популяции покоящихся Т-лимфоцитов. Резервуаром ВИЧ в организме являются также макрофаги и моноциты, в которых не происходит взрывной репродукции, а вирус выделяется из клеток, не вызывая их гибели.

            В типичных случаях  во время латентной фазы неуклонно  снижается количество CD4+ Т-лимфоцитов. Особенностью патогенеза ВИЧ-инфекции является очень высокая скорость обновления CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов из-за массивной гибели незараженных пролиферирующих клеток в результате апоптоза. Это постепенно приводит к истощению пула центральных клеток памяти и пула Т-лимфоцитов [30, 9].             

            У небольшого процента (около 10%) ВИЧ-инфицированных пациентов продолжительность латентной стадии затягивается, а СПИД не развивается в течение долго времени. У таких пациентов выявляется низкий титр вируса, а количество лимфоцитов CD4+ остается стабильно высоким. Таких пациентов называют «длительными непрогрессорами».

            Переход латентной стадии в преСПИД и СПИД происходит на фоне хронической активации иммунной системы. Обнаружение у ВИЧ-инфицированных иммунокомпетентных клеток, экспрессирующих маркеры активации, например CD38, является неблагоприятным признаком прогрессирования ВИЧ-инфекции в СПИД [7, 15, 24].            
 

            Диагностика ВИЧ.

            Известно несколько методов диагностики ВИЧ-инфекции:

            а). Прямые методы:

            - выделение и идентификация  вируса;

            - детекция вирусных  нуклеиновых кислот;

            - определение антигенов  вируса.

            б). Косвенные методы:

            - определение антител к вирусу.