СТРУКТУРА ВІРУСУ імунодефіциту людини І ЙОГО ДІЯ НА КЛІТИНИ
Вірус імунодефіциту людини належить до вірусів. генетична інформація яких представлена # 8203; # 8203; рибонуклеїнової кислоти (РНК) і належить до сімейства ретровірусів (від слова повернення, відображає особливості їх розмноження - реплікації - в клітці). до підродини лентивірусів. тобто вірусів повільних інфекцій. У зрілому стані ВІЛ являє собою сферичну частинку діаметром близько 100 нм. яка має серцевину і оболонку. Генетичний апарат (геном) ВІЛ містить основні гени, що відповідають за будову вірусу (структурні). і регуляторні гени. які здійснюють контроль за його реплікацією. Структурні генів 3: ген "gag" - містить код внутрішніх білків вірусу. ген "env" - кодує глікопротеїни вірусної оболонки. і ген "pol". в якому закодована інформація про ферментах вірусу. перш за все по зворотної транскриптази. Регуляторні гени збудника СНІДу носять назви "tat". "Rev" і "nef".
У зовнішньому середовищі ВІЛ не стійкий. при температурі 56 ° С він інактивується за 30 хвилин. при кип'ятінні - через 1 хвилину. а також швидко гине під впливом звичайних дезинфікуючих засобів (перекису водню. спирту. речовин, що містять хлор). Однак цей вірус стійкий до іонізуючої радіації. ультрафіолетового опромінення і заморожування при мінус 70 ° С.
Зараження людини ВІЛ відбувається контактним шляхом - при попаданні або безпосередньо в кров або на слизові оболонки матеріалу. вірус. Проникнувши в організм людини. збудник здатний прямо інфікувати досить багато різних типів людських клітин: перш лімфоцити. а також моноцити. макрофаги (в тому числі альвеолярнімакрофаги легких). клітини Лангерганса в шкірі. нервові клітини (в тому числі розташовані в головному мозку). епітеліальні клітини кишечника і шийки матки.
ВІЛ має здатність з'єднуватися зі специфічною структурою на клітинній оболонці (рецепторной молекулою CD4). що і забезпечує його проникнення всередину. рецептор. пов'язаний вірусом як би всмоктується клітиною. Після цього в цитоплазмі зараженої клітини відбувається "роздягання" вірусу і звільнення його генома (рисунок 1). Далі за допомогою ферменту зворотної транскриптази інформація з вірусної РНК переноситься на ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти).
Потім до знову одинарної (одноцепочечной) структури ДНК за допомогою того ж ферменту добудовується другий ланцюг ДНК. Ця лінійна проміжна форма ДНК транспортується в ядро, де набуває кільцеву форму. вбудовується у власну ДНК клітини. і таким чином перетворюється в провірусну ДНК.
З цього моменту починається стадія латентної інфекції. при якій гени вірусу знаходяться в неактивному стані. Подібно до інших збудників повільних вірусних інфекцій в неактивній клітині ВІЛ може тривалий час перебувати в стані спокою і ніяк себе не проявляти. Однак при активації інфікованої клітини під дією різних факторів - інфекційних. гормональних. стресових або інших. разом з власними генами починають працювати і гени провируса. і тоді разом з власними біологічними сполуками клітина починає синтез окремих структурних компонентів ВІЛ.
Причому іноді активація провірусної ДНК, виявляється процесами транскрипції. трансляції та синтезу білків - попередників. може приймати вибуховий характер. З синтезованих клітиною складових елементів ВІЛ збираються вірусні частинки. як у дитячому конструкторі. транспортуються до клітинної оболонки і виходять на поверхню і при цьому запозичують частина останньої.
Ще протягом якогось часу вірусні частинки залишаються пов'язаними з кліткою. і знаходяться на її поверхні. нагадуючи телевізійні антени. Однак через слабкість цього з'єднання віруси відриваються і струмом міжклітинної рідини. крові. лімфи розносяться далі по організму і інфікують нові клітини. У місці їх виходу клітинна оболонка ушкоджується. Існування клітини зі зруйнованою оболонкою неможливо. і вона гине. Ці процеси називаються прямий деструкцією або цитолизом або цітонекрозом і є основними проявами прямої руйнівної дії ВІЛ на клітини.
Іншим його варіантом є утворення клітинних об'єднань. в які залучаються як клітини. інфіковані ВІЛ. так і клітини. необов'язково інфіковані ВІЛ, мають зовнішній мембрані молекули CD4. Також відомо про пряме пошкодження клітин окремими білками вірусу. зокрема. глікопротеїном gp120. який секретується в позаклітинне середовище у вигляді окремих розчинних молекул. Хронічна інфекція клітини без її руйнування спостерігається при ураженні ВІЛ інших типів клітин -моноцітів / макрофагів. клітин центральної нервової системи і епітелію кишечника.
Одним з найбільш характерних біологічних особливостей BІЛ - є його виключно висока мінливість. тобто схильність вірусу до змін. Тому весь час з'являється величезна кількість нових груп і субтипов вірусів. Так, показано. що за 1 день в організмі інфікованої людини продукується і виділяється з клітин більше 10 млрд. віріонів (нових вірусних частинок). Нові покоління вірусу з'являються кожні 2,6 дня (і це тривалістю життєвого циклу ВІЛ - від початку його репродукції в клітині до виходу з неї нового потомства, вже інфікує наступні клітини). отже. за рік змінюється більш 140 пологів, за 10 - річний період інфекції - 1400 поколінь. Крім того. через певні обставини ця кількість може збільшуватися в 10-100 разів.
Саме мінливістю геному вірусу пояснюється складність розробки профілактичної вакцини (створена з сьогоднішніх вірусів вона буде не в змозі захистити від тих ВІЛ. Які можуть з'явитися завтра). Саме завдяки здатності ВІЛ до швидкої зміни своєї структури його нащадки набувають більшу агресію при розвитку в тих чи інших клітинах. народилися з лімфоцитів більш агресивні саме до лімфоцитів. нащадки ВІЛ. які з'являються з моноцитів мають велику спорідненість саме до моноцитів. а нащадки ВІЛ. які побували в клітинах ЦНС активніші саме проти клітин нервової тканини. Мінливість ВІЛ визначає і швидкість розвитку інфекції. і здатність цього вірусу вислизати з-під контролю імунної системи. а також призводить до швидкого утворення форм. опорних до препаратів. Поява нових різновидів ВІЛ небезпечна також через імовірність виникнення такої ситуації. коли існуючими діагностичними системами вже неможливо їх виявити через зміну їх складу.
За своєю природою ВІЛ в першу чергу є иммунотропное вірус. тобто, руйнує імунну систему.
Імунна система виникла на якомусь етапі еволюції живих істот. Вона "відрізняє своє від чужого і позбавляється останнього. Спочатку вважалося. Що імунітет захищає організм тільки від проникнення в нього бактерій і вірусів. Але сьогодні відомо. Що він також контролює майже всі процеси народження. Життя і смерті всіх своїх клітин. Після визначення того. що склад мікробної або дефектної клітини відрізняється від складу власних клітин. ця система здатна використовувати два головних механізми захисту. Один з них передбачає продукцію спеціальними білими клітинами крові - лімфоцитами (зараз їх про означають терміном імуноцити) білки - антитіла. Ці антитіла переносяться кров'ю і специфічно зв'язуються з чужорідними структурами чужинців і таким чином нейтралізують їх. Лімфоцити. синтезують антитіла позначаються, як В- лімфоцити. Вони виступають головними носіями так званого гуморального імунітету. тобто, імунітету. який пов'язаний з сироваткою крові (gumor - латинською рідина).
Інший механізм захисту відноситься до так званого клітинного імунітету. який реалізується безпосередньо імунними клітинами. Їх позначають терміном Т - лімфоцити (через те, що на протязі свого розвитку вони проходять "навчання" в вилкових залозі - тимусі). Ці клітини в свою чергу за своїми функціями діляться на кілька підгруп - лімфоцити. які безпосередньо знищують чужорідні агенти - кілери (killer - вбивця англійською) лімфоцити. підсилюють імунну відповідь - Т - помічники (хелпери від англійського - help) клітини, гальмують активність В - клітин - Т - супресори).
Наприкінці. в цьому короткому переліку головних чинників імунітету треба назвати макрофаги. які поглинають утворені імунні комплекси антиген - антитіло і пошкоджені кілерами чужорідні клітини і переварюють їх (або стають будинком для внутрішньоклітинних паразитів. якщо здатності до знищення і розщеплення чужорідних агентів не вистачає). Потрібно відмітити. що всі ці основні системи імунітету знаходяться в складних взаєминах. що відбуваються як при безпосередньому контакті клітин. так і через продукцію ними специфічних речовин. які координують їх "діяльності".
Як вже зазначалося вище. основними клітинами. які вперше вражає ВІЛ. виступають Т - лімфоцити - хелпери. бо саме вони несуть CD4- антигени. через зв'язок з якими вірус інфікує ці клітини. Пригнічення ВІЛ імунної системи відбувається не відразу.
В організмі відбувається постійна баталія між клітинами імунної системи. переважно лімфоцитами. і ВІЛ. В результаті цього протягом 6:00 знищується половина всіх вірусів. з одного боку. а з іншого. протягом 2 - х днів знову інфікується половина від кількості клітин. які були спочатку заражені. Ця рівновага може тривати роками. і саме вона відповідає за так зване безсимптомне носійство. В залежності від того. на користь чого змінюється ця рівновага. може відбуватися або прогресування інфекції і перехід її в стадію клінічних проявів хвороби. тобто СНІДу. або уповільнення її розвитку до повного призупинення.
Крім прямого руйнівного впливу на клітини. включаються і інші механізми. які призводять до загибелі лімфоцитів. Насправді ці механізми в організмі людини мають захисну спрямованість. а ВІЛ експлуатує їх для забезпечення власної експансії. Так, поява клітин. інфікованих ВІЛ. активує так звані лімфоцити кілери (вбивці). прямо контактують зі своїми жертвами. після чого останні гинуть (цей феномен отримав поетичну назву - "поцілунок смерті"). Цей вид клітинної смерті відрізняється тим. що оболонка клітини не руйнується. а навпаки. стає товщі і міцніше. ядро клітини і сама вона зменшується в розмірах і перетворюється в маленьке тільце. Вважається. що кілерні клітини запускають генетичну програму суїциду. яка закладена в кожній клітині від народження (апоптоз - apoptosis - опадання осіннього листя з дерев). Апоптичні тільця досить швидко поглинаються (з'їдаються) макрофагами разом з упакованим в них ВІЛ. І таким чином вірус інфікує макрофаги. У свою чергу ці заражені макрофаги починають виділяти біологічно активні речовини - цитокіни (так званий фактор некрозу пухлини і інтерлейкін-1). які також запускають програмовану смерть клітин. Цей процес гальмується іншими цитокінами. які продукуються клітинами - супрессорами. Отже рівновагу між цитокінами також має істотне значення для підтримки безсимптомного носійства. Було встановлено. що прогресія ВІЛ - інфекції відбувається саме через порушення взаємодії між антагоністичними цитокінами.
Поступово зростає процес фізичного гноблення Т - лімфоцитів - хелперів і порушується їх здатність реагувати на різні чужорідні агенти. Ще на початку інфекційного процесу відбувається синтез антитіл до ВІЛ. Деяку частину вірусів ці антитіла нейтралізують. однак повністю зупинити інфекційний процес ці специфічні білки не здатні. Вірус забігає вперед і б'є імунну систему ще до того. як вона встигає гідно відповісти на попередні удари. Захисні механізми імунної системи починають шалено працювати. проте їх гармонійність порушується повністю. Синтезується безліч антитіл. як специфічних до ВІЛ. так і неспецифічних. Ці антитіла утворюють комплекси з вірусними частинками. які в свою чергу поглинаються макрофагами. що також призводить до поширення інфекції в організмі. Крім того. ці комплекси транспортуються в кров і тканини, а ВІЛ при цьому зберігає здатність інфікувати чутливі до нього клітини. Невідомо чому. ще один неспецифічний гуморальний фактор імунної системи - комплемент - втрачає при ВІЛ - інфекції свою здатність інактивувати вірус в комплексах "антиген - антитіло". Виникає аутоагресія імунної системи проти клітин власного організму. На жаль всі ці механізми неминуче долають можливості імунної системи. виникає її декомпенсація. а розвиток імунодефіциту призводить до появи опортуністичних інфекцій (які переважно викликані умовно - патогенними мікроорганізмами) і злоякісних пухлин. запчастини фотон
ВІЛ вражає не тільки клітини імунного захисту. але і нервові клітини. Тут також. крім прямої руйнівної його дії на нервову тканину. існує кілька додаткових механізмів знищення нервових клітин: вони пошкоджуються розчинним вірусним білком gp120; антивірусними антитілами і кілерних клітин. а також збудниками опортуністичних інфекцій та виникненням злоякісних пухлин мозку. Слизові оболонки і шкіра. епітелій шлунково - кишкового тракту також пошкоджуються через інфікування їх ВІЛ.