Содержание
Для ВИЧ характерно наличие генов, кодирующих неструктурные (регуляторные) белки (пептиды) — tat, rev, vpr, nef, vif, vpu и vpr. Ими обладают только лентивирусы, причем по разнообразию регуляторных генов ВИЧ превосходят другие медленные вирусы. Первыми проявляют себя tat-, rev- и nef-гены. Пептид Таt (мол. масса 14 кДа; англ. trans-activation) является универсальным активатором транскрипции ВИЧ-генов. Под его влиянием она усиливается в 50—1000 раз, причем стимулирующий эффект распространяется на синтез всех вирусных белков — структурных и неструктурных.
Rev-ген (англ. regulator of virus) действует более осмысленно. C появлением его продукта (пептид с мол. массой 19 кДа) доминирует синтез вирионных белков. При относительном балансе между Тat- и Rev-пептидами репликация вируса ограничена, позволяя ему воспроизводиться годами без грубого повреждения клеток. Такой тип регуляции логично рассматривать как выгодное для вируса приспособление, нацеленное на адаптацию к долгоживущим хозяевам.
Nef-пептид (англ. negative-regulatory factor; мол. масса 27 кДа) вызывает негативную регуляцию ВИЧ-инфекции. Он ослабляет экспрессию всех генов, подавляя Тat-зависимую активацию провируса. Однако этот эффект много слабее Тat-зависимой экспрессии генов.
Синтез Vif-, Vpu- и Vpr-пептидов вместе с продукцией вирионных белков относится к поздней фазе ВИЧ-репликации. Наиболее очевидна феноменология Vif-эффекта (англ. virion infectivity factor; мол. масса 24 кДа): он усиливает способность свободных вирионов инфицировать соседние клетки. Полагают, что Vif-фактор каким-то образом следит за сборкой сердцевины, от которой зависит активность вирусного генома в зараженных клетках.
Ген vpu (англ. virus protein U) уникален для ВИЧ-1. Его нет у других лентивирусов, а у ВИЧ-2 ему соответствует vpx-ген. Cчитают, что Vpu-пептид (мол. масса 16 кДа), усиливает трансмембранный экспорт (почкование) вирусных частиц. При vpu-мутациях появляются уродливые вирионы (с несколькими сердцевинами), которые не выделяются во внешнюю среду, а отпочковываются во внутриклеточные вакуоли. Кроме того, Vpu-фактор снижает экспрессию CD4-рецепторов на Т-лимфоцитах, что нарушает взаимодействие иммунокомпетентных клеток.
Продукт vpr-гена (англ. virus protein regulator; мол. масса 15 кДа) обнаружен в зрелых вирионах. Среди его возможных функций назывались 1) регуляция обратной транскрипции, 2) стабилизация РНК и ДНК-структур, 3) транспорт ДНК в ядро, 4) регуляция интегративного процесса, 5) стартовая активация вирусных генов. Не исключено, что Vpr-пептид более важен для взаимодействия вируса с макрофагами, чем с лимфоцитами.
Рассуждая о регуляторных генах, следует помнить, что они были бы бесплодны, если бы вирус не умел управлять их транскрипцией. Эту функцию выполняют LTR, фланкирующие провирус (см. выше). Их можно сравнить с пультом управления, насыщенным генетическими кнопками. Такую роль выполняют нуклеотидные последовательности, которые специфически связываются с регуляторными ВИЧ-пептидами и клеточными регуляторами транскрипции, усиливая или блокируя экспрессию вирусных генов.
Заражение
Единственным естественным источником ВИЧ (ВИЧ-1) является человек. Зараженные люди опасны на любой из стадий инфекции за исключением короткого промежутка времени от заражения до выхода вируса в кровь. Следует помнить, что вирусемия опережает сероконверсию (появление в крови анти-ВИЧ-антител), и в таких случаях суждение о «незаразности», основанное на негативных серологических тестах, будет ложным. Помимо крови, ВИЧ можно выделить из семенной жидкости, секрета цервикального канала, материнского молока, спинномозговой жидкости, слез, слюны, мочи. Эпидемически значимые концентрации вируса возникают только в крови, сперме, секрете шейки матки и (редко) в грудном молоке.
Обычный путь распространения вируса — половые контакты, как вагинальные, так и анальные. Опасность последних гораздо выше, так как однослойный эпителий прямой кишки намного ранимее многослойного эпителия влагалища, и вирус получает больше шансов для проникновения через микротравмы слизистой оболочки. Допускается и возможность заражения ректальных эпителиоцитов с образованием в них первичного резервуара ВИЧ-инфекции. Среди гетеросексуальных партнеров вероятность заражения колеблется в широких пределах — от 10 до 70%. Например, жены ВИЧ-позитивных гемофиликов часто не заражаются на протяжении нескольких лет регулярных половых контактов. В других случаях передача вируса происходит после одного-двух сеансов.
Известны примеры незаражения половых партнеров (гомосексуалистов и проституток), имевших неоднократные половые связи с ВИЧ-позитивными партнерами без всяких мер защиты. Можно размышлять о генетической природе резистентности к инфекции (например, гомозиготные мутации по CCR5-гену), повышенной вирулентности вирусных клонов, возникающих в ходе инфекционного процесса, о кофакторах передачи, предрасполагающих к заражению (травмированность слизистых гениталий и прямой кишки инфекционной и неинфекционной природы), о неодинаковой контагиозности ВИЧ-носителей в разные фазы инфекции в связи с колебаниями репликативного цикла.
Другой путь — передача вируса через зараженную кровь. Среди первых пострадавших от ВИЧ были больные гемофилией, получавшие постоянные вливания препаратов факторов VIII и IX. С введением жесткого контроля за донорами и разработкой способов стерилизации препаратов их опасность сведена к минимуму. Недавно стали доступны рекомбинантные антигемофильные факторы, которые полностью исключают возможность заражения ВИЧ и вирусами парентеральных гепатитов.
То же самое можно сказать и о медицинских процедурах. СПИД-трагедии, спровоцированные небрежным отношением к инъекционным операциям, известны медицинской практике, но стандартные меры предосторожности фактически исключают такую угрозу. Риск заразиться от случайного укола иглой, использованной для взятия крови у ВИЧ-инфицированных больных, не превышает 0,5%, а вероятность заражения при попадании инфицированного материала на слизистые оболочки и неповрежденную кожу еще ниже. Контакт с зараженной кровью, который легко предупредить в медицинских учреждениях, трудно устранить во внебольничных условиях. Не случайно ВИЧ-инфекция получила распространение среди наркоманов, пользующихся общими иглами и шприцами для введения наркотиков.
Драматична перинатальная ВИЧ-инфекция. Вирус проникает от матери к плоду/новорожденному трансплацентарным путем, во время родов (прохождение через инфицированный родовой канал) и, гораздо реже, с грудным молоком. По неизвестным причинам 60—80% детей, родившихся от ВИЧ-инфицированных женщин, лишены вируса. Но если предыдущий ребенок был инфицирован, риск заражения следующих детей возрастает. В отличие от взрослого варианта перинатальная ВИЧ-инфекция обычно быстро прогрессирует, завершаясь фатальным СПИДом в течение двух лет.
Вирус не передается при обычных бытовых контактах, через предметы обихода, аэрогенным путем. Это установлено многочисленными наблюдениями за членами семей ВИЧ-инфицированных и лицами, находившимися с ними в близком контакте. Безуспешными оказались попытки взвалить ответственность за заражение на кровососущих насекомых — комаров, вшей, постельных клопов и пр. Они не могут служить биологическим вектором ВИЧ, так как вирус не находит в них условий для размножения.
Ведутся споры о том, как ВИЧ попадает в организм — в виде свободных вирионов или внутри клеток, содержащих провирус и/или незрелые вирионы. Скорее всего, он использует оба способа. Внутриклеточный вирус недосягаем для антител и защититься от него путем вакцинации непросто, если вообще возможно.
Неодинакова и судьба вируса при разных способах заражения. Если ВИЧ поступает в кровь, его ожидает прямой маршрут в лимфоидную ткань, где он находит свои мишени, закрепляется в них и приступает к реализации своей агрессивности. При заражении через слизистые оболочки (половой путь) дело обстоит сложнее. В этом случае часть вирионов доставляется в лимфатические узлы дендритными клетками. ВИЧ использует такой прием, как дополнительный (а, возможно, и основной) механизм транспортировки к своим главным мишеням. Вирусные частицы, фиксированные на отростках дендритных клеток, доставляются в Т-зависимые зоны регионарных лимфатических узлов, где переключаются на Т-хелперы. Поэтому аккумуляция дендроцитов в зоне воспаления (например, при сопутствующих заболеваниях гениталий) может быть важным кофактором заражения ВИЧ. Дендритные клетки играют роль и в дальнейших событиях. Они косвенно поддерживают репликацию ВИЧ, провоцируя оживление провируса в активируемых Т-хелперах.
Изменчивость вируса
Гетерогенность, свойственная любым микробным популяциям, выражена у ВИЧ необыкновенно ярко. Фенотипическая вариабельность ВИЧ отражает неоднородность его генофонда: все ВИЧ-изоляты в большей или меньшей степени различаются по структуре (нуклеотидной последовательности) РНК. Отличаются не только штаммы от разных людей, но и клоны, выделяемые по ходу инфекционного процесса.
Высокая мутабельность генома характерна для всех ретровирусов. В этом отношении они превосходят другие РНК-вирусы, которые, в свою очередь, более изменчивы, чем ДНК-вирусы. Неспособность клетки исправлять ошибки вирусных РНК-зависимых полимераз (в данном случае РНК-зависимой ДНК-полимеразы) дополняется ошибками при интеграции и сплайсинге мРНК. Имеет значение и диплоидность ретровирусного генома, которая облегчает рекомбинацию между гетерозиготными нитями РНК. В целом на каждый репликативный цикл у ВИЧ приходится не менее десятка мутаций, а вариабельность его генома на несколько порядков выше, чем у вируса гриппа А, признанного лидера антигенных перестроек.