Что такое обратная транскриптаза вич

Вирусы могут размножаться только внутри клетки-хозяина, перестраивая ее работу так, что клетка начинает производить новые вирусные частицы. Это серьезно нарушает работу самой клетки и в большинстве случаев ведет к ее гибели. Процесс проникновения и размножения вируса в ней сложный и содержит много стадий, но специальные лекарства могут блокировать его на различных этапах.

В случае с ВИЧ это выглядит так.

На первом этапе (цифра 1 на схеме) вирус проникает в клетку.

На этом этапе работает другой препарат против ВИЧ — маравирок. Молекула этого лекарства связывается с рецептором CCR5 и блокирует его, что не позволяет вирусу перейти к следующему этапу проникновения в клетку и останавливает заражение. Но у этого вещества есть недостаток — дело в том, что некоторые типы вируса иммунодефицита человека используют на втором этапе другой рецептор — CXCR4. Такому вирусу маравирок не помешает проникнуть в клетку.

(На этом видео можно увидеть как протекает этот и другие этапы репликации вируса в клетке)

После того как вирусная частица приклеилась к рецепторам CD4 и CCR5/CXCR4 и закрепилась на поверхности клетки, другой специальный белок вируса gp41 соединяет оболочку вируса с мембраной клетки-мишени и помогает вирусу проникнуть внутрь клетки (цифра 2 на схеме).

На этом этапе остановить вирус может другая группа препаратов — ингибиторы слияния, например, энфувиртид. Препарат связывается с вирусным белком gp41 и нарушает его работу.

Следующий важный этап (на схеме обозначен цифрой 3) — обратная транскрипция. Для того чтобы клетка начала производить вирусные частицы, вирус должен встроить свою генетическую информацию в ДНК клетки-хозяина.

На этом этапе размножение вируса блокирует очень большое количество препаратов из двух классов — нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (НИОТ — ламивудин, абакавир, тенофовир) и ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (ННИОТ — эфавиренз, рилпивирин).

Принцип действия у веществ из обеих групп похожий: молекула лекарства связывается с обратной транскриптазой вируса, нарушает ее работу и так блокирует перенос генов вируса из РНК в ДНК. Это не позволяет генам вируса встроиться в ДНК клетки-хозяина и начать производство новых вирусных частиц.

На следующем этапе инфицирования (цифра 4 на схеме) готовая вирусная ДНК проникает в ядро и встраивается в ДНК клетки-хозяина с помощью специального вирусного фермента — интегразы.

Работу этого фермента блокируют ингибиторы интегразы, например, долутегравир, не позволяя ДНК вируса встроиться в наши гены.

После того как вирусная ДНК встраивается в ДНК клетки-хозяина, клетка получает неправильную программу и начинает производить вирусные белки и РНК, необходимые для сборки новых частиц вируса (цифра 5 на схеме), используя для этого структуры, которые в норме производят собственные белки клетки. Такая перенастройка производства белка сильно нарушает работу клетки и через некоторое время вызывает ее гибель. Лекарств, которые бы влияли на этот этап размножения вируса, нет, так как здесь вирус использует собственные ферментные системы клетки-хозяина и блокирование их работы какими-то веществами навредит здоровым клеткам.

После синтеза вирусных белков клеткой-хозяином в работу вступает еще один фермент вируса — протеаза (цифра 6 на схеме). Дело в том, что белки ВИЧ синтезируются в виде длинных цепочек белков-предшественников, но они неактивные. Протеаза разрезает эти цепочки на более короткие фрагменты, которые становятся активными белками вируса: из одних собирается вирусная оболочка, другие выполняют функции ферментов (обратная транскриптаза, интеграза, протеаза, о которых мы говорили выше). Класс лекарств, нарушающих работу вирусной протеазы (ингибиторы протеазы), включает большое количество препаратов от достаточно старого лопинавира до современного дарунавира. Основной недостаток препаратов этого класса — высокая степень перекрестной устойчивости: если вирус приобретает устойчивость к одному препарату, скорее всего, на него не подействует ни один другой препарат из этого класса.

На последнем этапе (цифра 7 на схеме) вирусные частицы собираются из готовых компонентов (синтезированных клеткой вирусных белков и РНК), как конструктор, и покидают клетку-хозяина. Лекарств, которые бы тормозили эти процессы, пока не существует.

ВИЧ имеет высокую склонность к мутациям, что позволяет ему быстро приобретать устойчивость к лекарствам. Мутации изменяют форму молекул ферментов вируса. Если при этом форма изменится существенно, то фермент не сможет нормально работать и такой вирус размножаться перестанет — это вредная для вируса мутация. Однако в некоторых случаях — при полезных мутациях — форма молекулы фермента меняется не сильно, а так, что сам фермент продолжает нормально работать, но молекула лекарства уже не может с ним связаться.

Поэтому для эффективного подавления размножения ВИЧ обычно назначают три разных препарата из разных групп, влияющих на разные ферменты вируса, блокируя его воспроизводство на разных этапах. Исключением является группа ингибиторов обратной транскриптазы (НИОТ и ННИОТ) — эти лекарства связываются с разными участками молекулы вирусного фермента, поэтому могут назначаться вместе, несмотря на то, что относятся к одной группе. В условиях такой терапии вирусу очень трудно выработать устойчивость, потому что одновременно должно произойти несколько полезных мутаций в разных генах вируса, а это бывает крайне редко.

Есть несколько перспективных технологий, например, CRISPR/Cas9, которые могут позволить полностью удалить вирусную ДНК из организма человека, но пока ни одна из них не прошла все необходимые исследования для подтверждения эффективности и безопасности. Исследования продолжаются.

Стоимость услуги:

17000 руб.* Заказать

Срок исполнения: 10 - 13 к.д.

Количественное определение РНК HIV-1 и мутации резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы 24605 руб. Метод исследования: Секвенирование с последующим анализом небольшого участка генома вируса (генотипированием). ВНИМАНИЕ! Оформление заказа на выполнение исследований для определения резистентности к АРВП возможно с помощью двух алгоритмов. Алгоритм 1. . Заказать

Заказать В составе комплекса дешевле Указанный срок не включает день взятия биоматериала

Взятие крови проводится не ранее, чем через 3 часа после последнего приема пищи, допускается употребление негазированной воды.

Метод исследования: Секвенирование с последующим анализом небольшого участка генома вируса (генотипированием).

ВНИМАНИЕ! Оформление заказа на выполнение исследований для определения резистентности к АРВП возможно с помощью двух алгоритмов.

Алгоритм 1. Заказывается количественное исследование 032102 РНК HIV (тип 1), при выявлении концентрации РНК ВИЧ более 1 000 копий/мл оформляется дозаказ в течение 14 к.д. от даты регистрации указанной услуги на исследование:

032106 РНК HIV-1, опред. резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы

Алгоритм 2. В составе комплексной программы:

300250 Количественное определение РНК HIV-1 и мутации резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы;
В случае, если концентрация РНК ВИЧ в плазме крови составляет менее 1 000 копий/мл, определение мутаций резистентности выполняться не будет, стоимость будет взиматься только за выполненное исследование (Количественное определение РНК HIV-1).

В настоящее время для лечения больных ВИЧ-инфекцией используется антиретровирусная терапия (АРТ). АРТ не позволяет полностью удалить ВИЧ из организма, однако останавливает размножение вируса, что приводит к восстановлению иммунитета, предупреждению развития или регрессу вторичных заболеваний, сохранению или восстановлению трудоспособности пациента, увеличению продолжительность жизни пациента.

Несвоевременный прием препаратов, перерывы в применении, либо прекращение терапии приводят к развитию устойчивости (резистентности) ВИЧ к антиретровирусным препаратам (АРВП). Распространение резистентности ВИЧ к АРВП приводит к снижению эффективности лечения, увеличению смертности от ВИЧ/СПИД и росту стоимости антиретровирусной терапии.

Снижение чувствительности ВИЧ к АРТ обусловлено возникновением мутаций в генах-мишенях АРТ (кодирующих нуклеотидные последовательности ревертазы, протеазы, интегразы, поверхностных и структурных белков). Резистентные варианты ВИЧ могут возникнуть за счет развития мутаций вируса у пациентов, принимающих АРТ (приобретенная резистентность), или быть переданы неинфицированным ранее людям от лиц, у которых такие варианты присутствуют (первичная, передаваемая резистентность). Как первичная, так и приобретенная резистентность ВИЧ может приводить к снижению эффективности терапии ВИЧ-инфекции как у отдельных пациентов, так и в популяции в целом, ограничивает возможности выбора АРВП.

Вирусологическими критериями неэффективности терапии являются:

отсутствие снижения концентрации РНК ВИЧ до недетектируемого уровня через 24 недели лечения, если не было перерыва в приеме препарата;
выявление РНК ВИЧ (в двух определениях с интервалом 1 месяц) после исходной супрессии до недетектируемого уровня, если не было перерыва в приеме препарата.
Данное исследование предназначено для определения первичной или приобретенной резистентности к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы с целью повышения эффективности АРВТ.

ПОКАЗАНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ:

ВИЧ-инфицированные при неэффективности АРТ, если нет других явных причин неэффективности терапии (нарушение приема АРВ препаратов, нарушение всасывания препарата);
ВИЧ-инфицированные в период острой инфекции перед началом АРТ, если заражение ВИЧ произошло от партнера с неэффективной АРТ. В остальных случаях острой инфекции проведение исследования до начала АРТ не рекомендуется до тех пор, пока уровень первичной резистентности в регионе не достигнет 5%.

Исследование позволяет определить резистентность ВИЧ к препаратам:

Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (Nucleoside RTI)

Ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы

Аналитическая чувствительность теста составляет 1000 копий/мл.

По результатам проведенного исследования врач получает информацию о наличии мутаций устойчивости к ингибиторам протеазы, нуклеозидным и ненуклеозидным ингибиторам обратной транскриптазы, а также информацию по каждой аминокислотной позиции, ассоциированной с мутацией лекарственной устойчивости.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ:

" ["serv_cost"]=> string(5) "17000" ["cito_price"]=> NULL ["parent"]=> string(2) "25" [10]=> string(1) "1" ["limit"]=> NULL ["bmats"]=> array(1) < [0]=>array(3) < ["cito"]=>string(1) "N" ["own_bmat"]=> string(2) "12" ["name"]=> string(22) "Кровь с ЭДТА" > > ["within"]=> array(1) < [0]=>array(5) < ["url"]=>string(124) "kolichestvennoje-opredelenije-rnk-hiv-1-i-mutacii-rezistentnosti-vich-k-ingibitoram-proteazy-i-obratnoj-transkriptazy-300250" ["name"]=> string(208) "Количественное определение РНК HIV-1 и мутации резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы" ["serv_cost"]=> string(5) "24605" ["opisanie"]=> string(11601) "

Заказывается количественное исследование 032102 РНКHIV(тип 1), при выявлении концентрации РНК ВИЧ более 1 000 копий/мл оформляется дозаказ в течение 14 к.д. от даты регистрации указанной услуги на исследование: 032106 РНК HIV-1, опред. резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы

Алгоритм 2. В составе комплексной программы:

300250 Количественное определение РНК HIV-1 и мутации резистентности ВИЧ к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы;
В случае, если концентрация РНК ВИЧ в плазме крови составляет менее 1 000 копий/мл, определение мутаций резистентности выполняться не будет, стоимость будет взиматься только за выполненное исследование (Количественное определение РНК HIV-1).

Вирусологическими критериями неэффективности терапии являются:

отсутствие снижения концентрации РНК ВИЧ до недетектируемого уровня через 24 недели лечения, если не было перерыва в приеме препарата;
выявление РНК ВИЧ (в двух определениях с интервалом 1 месяц) после исходной супрессии до недетектируемого уровня, если не было перерыва в приеме препарата.
Данное исследование предназначено для определения первичной или приобретенной резистентности к ингибиторам протеазы и обратной транскриптазы с целью повышения эффективности АРВТ.

ПОКАЗАНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ:

ВИЧ-инфицированные при неэффективности АРТ, если нет других явных причин неэффективности терапии (нарушение приема АРВ препаратов, нарушение всасывания препарата);
ВИЧ-инфицированные в период острой инфекции перед началом АРТ, если заражение ВИЧ произошло от партнера с неэффективной АРТ. В остальных случаях острой инфекции проведение исследования до начала АРТ не рекомендуется до тех пор, пока уровень первичной резистентности в регионе не достигнет 5%.

Исследование позволяет определить резистентность ВИЧ к препаратам:

Перспективная обратная транскриптаза вируса иммунодефицита человека 1 (ВИЧ-1 RT) является важной мишенью для противовирусной терапии синдрома приобретенного иммунодефицита. Однако эффективность доступных лекарств чаще всего нарушается мутациями, резистентными к лекарственным средствам в этом ферменте. В этом исследовании мы применили спектроскопический метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для характеристики связывания ВИЧ-1 RT с различными ненуклеозидными ингибиторами обратной транскриптазы (ННИОТ) с различными активностями, то есть невирапином, деловирдином, эфавиренцем, дапивирином , этравирином и рилпивирином. Спектральные данные 1H-13C с одноядерной когерентностью (HSQC) ВИЧ-1 RT, в которых метильные группы метионина субъединицы p66 селективно помечены 13C, собирали в присутствии и в отсутствие этих NNRTI. Мы обнаружили, что химические сдвиги метил-13C резонанса M230 ВИЧ-1 RT, связанного с этими препаратами, показали высокую корреляцию с их активностью против ВИЧ-1. Этот метиониновый остаток расположен вблизи кармана связывания NNRTI, но не участвует непосредственно в взаимодействии с лекарственным средством и служит конформационным зондом, что указывает на то, что открытая конформация ВИЧ-1 RT была более заполнена ННИОТ с более высокой ингибирующей активностью. Таким образом, подход ЯМР предлагает полезный инструмент для исследования новых ННИОТ в разработке противовирусных препаратов.

Важная роль в репликации ВИЧ-1 играет репликация вируса иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1 RT), катализируя превращение одноцепочечной РНК в двухцепочечную ДНК. Этот фермент является одной из наиболее перспективных целей для разработки лекарств против ВИЧ для подавления производства новых вирусных частиц. Структура ВИЧ-1 RT состоит из асимметричного гетеродимера двух субъединиц, субъединицы 66 кДа (p66), содержащей как домена полимеразы, так и РНКазы H, и субъединицу 51 кДа (p51), содержащую только полимерный домен 123. Каждый домен полимеразы состоит из четырех субдоменов: пальцев, большого пальца, ладони и соединения13. Субъединица p66 несет функциональные сайты, включая активный сайт полимеразы, домен RNase H и сайт нуклеозидного связывания, тогда как p51 обеспечивает структурное основание4.

Ингибиторы ВИЧ-1 RT можно разделить на два класса: ингибиторы обратной транскриптазы нуклеозидов (НИОТ) и ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (ННИОТ). НИОТ являются нуклеозидными аналогами, не обладающими 3′-ОН-группой, и действуют как цепной терминатор синтеза ДНК. ННИОТ представляют собой небольшие молекулы, которые связываются с гидрофобным карманом, расположенным вблизи активного участка полимеразы на субъединице p6656. Ожидается, что ННИОТ могут обойти токсические побочные эффекты, связанные с завершением нуклеозидной цепи7. Соответственно, связующий карман NNRTI считается важной мишенью для дальнейшей разработки новых препаратов против ВИЧ-1. Пять ННИОТ, невирапин, деловирдин, эфавиренц, этравирин и рилпивирин в настоящее время одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США. Тем не менее, эффективность этих ингибиторов нарушается мутациями в HIV-1 RT9, что требует непрерывного развития новых ННИОТ, способных ингибировать ферменты дикого типа и мутированного ВИЧ-1 RT. Следовательно, подробное знание о взаимодействии между этим ферментом и ННИОТ в растворе имеет решающее значение для антивирусной терапии против синдрома приобретенного иммунодефицита.

Биофизические и структурные подходы полезны для быстрого и эффективного развития ингибиторов малых молекул, нацеленных на ВИЧ-1 RT. Рентгеновская кристаллография предлагает атомные изображения различных режимов связывания ВИЧ-1 RT между НИОТ и ННИОТ56810111213. Наличие этих кристаллографических структур значительно облегчило оптимизацию ННИОТ. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) также является полезным методом для изучения связывания ВИЧ-1 RT с лекарственными средствами. Хотя применение метода ЯМР для анализа больших белков остается сложным, этот спектроскопический метод дает ценную информацию о динамических аспектах связывания лиганда. Сообщалось, что селективная изотопная маркировка с помощью 13С в метильной боковой цепи метионина предлагает полезные спектроскопические зонды для исследования структур и динамики больших белков1415161718. Zheng et al. ранее описанные спектры гетероядерной одноквантовой когерентности (HSQC) для наблюдения сигналов от метионовых метильных групп субъединицы ВИЧ-1 RT p66 в отсутствие и присутствии невирапина с назначением на основе метода сайт-направленного мутагенеза1617. В этом исследовании реакция связывания ВИЧ-1 с его лигандами в растворе была исследована с помощью резонансов с метил-13C.

В настоящем исследовании мы применили метод ЯМР для характеристики взаимодействия ВИЧ-1 RT с различными ННИОТ с различными ингибиторными действиями, невирапином, деловирдином, эфавиренцем, дапиририном, этравирином и рилпивирином (рис.1). Мы обнаружили, что химический сдвиг метила 13C M230 в субъединице p66, который расположен в непосредственной близости от кармана связывания ингибитора, служит полезным показателем эффективности этих ННИОТ.

В настоящем исследовании ЯМР комплекс ВИЧ-1 RT, состоящий из 13C-меченного р66 и немеченого p51, был получен бактериальной экспрессией с использованием [метил-13C] метионина. Рекомбинантная субъединица р66 обладает шестью внутренними остатками метионина и дополнительным метиониновым остатком на своем N-конце. Спектр HSQC 1H-13C в форме апо по сравнению с 13С-меченным белком ВИЧ-1 RT дал четыре пика (дополнительный рис. S1). Для назначения каждого метильного резонанса готовили шесть различных мутантов ВИЧ-1 RT, заменяя каждый метионин в субъединице p66 лейцином1617. Спектры HSQC 1H-13C этих мутантов сравнивали с спектрами дикого типа, идентифицируя пики, происходящие из M16, M184 и M357, поскольку эти пики отсутствовали в спектрах соответствующих мутантов (дополнительный рис. S1). Остальные мутанты, то есть M41L, M164L и M230L, демонстрировали практически одинаковые спектры HSQC 1H-13C и дикого типа, что указывает на то, что эти метиониновые остатки не дают наблюдаемых пиков, по-видимому, потому, что их боковые цепи зарыты в белок и тем самым имеют низкую мобильность. Эти наблюдения согласуются с спектральными данными HSQC 1H-13C, о которых сообщалось ранее1617. Мы подтвердили, что острый пик (обозначенный звездочкой) был получен из N-концевого дополнительного метионина, потому что его устраняли обработкой метионин-аминопептидазой (дополнительный рис. S2).

Для изучения влияния ННИОТ, связанных с ВИЧ-1 RT, 1H-13C HSQC спектральные данные ВИЧ-1 RT с меченой [метил-13C] метионином субъединицей p66 были собраны в присутствии шести ННИОТ, невирапина, делавирдина, эфавиренца , дапиририн, этравирин и рилпивирин, как показано на рисунке 2. Химические сдвиговые изменения метионовых резонансов метионина наблюдались при добавлении этих ННИОТ к ВИЧ-1 RT. Обследованные ННИОТ вызвали значительные изменения химического сдвига для резонансов, происходящих из M184 и M357. Более того, пик M230 наблюдался при добавлении этих препаратов. Химический сдвиг резонанса M16 мало повлиял на связывание лекарственного средства, тогда как резонансы M41 и M164 оставались ненаблюдаемыми.

Кристаллические структуры апо-формы без лиганда и комплексная форма с этими ингибиторами свидетельствуют о том, что связывание ННИОТ стабилизирует открытую конформацию ВИЧ-1 RT. Домены большого пальца и пальцев более отдалены, чем в замкнутой конформации, принятой формой апо-HIV-1 RT, в которой область большого пальца находится в контакте с доменом пальцев с окклюзией NNRTI-связывающего кармана1192021. M184 и M230 расположены вблизи этого кармана, но не непосредственно участвуют в связывании с наркотиками. В открытой конформации, связывающей лекарственное средство, M230 более подвержен воздействию растворителя, в отличие от замкнутой конформации апо, в которой этот остаток метионина не дает наблюдаемого пика из-за его низкой подвижности. Таким образом, этот сигнал метионина может служить конформационным зондом для характеристики ННИО-связывания с ВИЧ-1 RT.

При длительном применении нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы (НИОТ) ВИЧ им свойственны различные проявления токсичности 2.

Несмотря на сильные отличия клинических признаков, липодистрофия, лактоацидоз, печеночный стеатоз и, вероятно, миопатия, обусловлены одной и той же основной причиной – митохондриальной (включая пероксисомальную) токсичностью [4].

Митохондриальная токсичность в той или иной степени присуща всем НИОТ, но для каждого из препаратов она имеет различную природу и, следовательно, тканеспецифичность, а также сильно отличается по скорости развития и степени проявления токсичности.

Можно выделить несколько основных механизмов возникновения митохондриальной токсичности [5]:

прямое ингибирование митохондриальной ДНК-полимеразы;
влияние на цикл Кребса и β-окисление жирных кислот;
влияние на эффективность карнитин-зависимого транспорта жирных кислот через мембрану митохондрий;
возможное влияние на АМФ-активируемую протеинкиназу, контролирующую энергетический баланс клетки.

В настоящее время прямое ингибирование митохондриальной ДНК-полимеразы подробно изучено. Оно характерно для зальцитабина, диданозина, ставудина и в гораздо меньшей степени для ламивудина. Эти препараты, вернее их трифосфорилированные формы, терминируют синтез митохондриальной ДНК и ингибируют эксцизионную репарацию дефектов, возникающих в ее структуре 6. В результате число митохондрий в клетках уменьшается, при этом ДНК мутирует, делеции и большие вставки практически полностью нарушают экспрессию митохондриальных генов. Терапия в течение 6-12 месяцев приводит к ацидозу почти у 70% пациентов (зальцитабин, диданозин), через 18-24 месяцев липодистрофия развивается практически в 50% случаев (ставудин) 11. Токсический эффект, обусловленный этим процессом, не зависит от ткани и может быть устранен только отменой препаратов. Восстановление нормально функционирующих митохондрий занимает месяцы и годы [10,13]. Видимо поэтому доля пациентов с терапией с использованием зальцитабина, диданозина и ставудина постоянно уменьшается.

Зидовудин, абакавир и тенофовир практически не вызывают ни подавления синтеза митохондриальной ДНК, ни подавления репаративной функции ДНК-полимеразы митохондрий, однако, они могут включаться в другие механизмы жизнедеятельности митохондрий [14,15].

Применение тенофовира вызывает следующие осложнения, которые могут быть связаны с митохондриальной дисфункцией:

Ожирение печени, в конечном итоге – стеатоз. Разработчики тенофовира не рекомендуют его прием пациентам с ожирением печени, констатируя летальные исходы при его использовании в составе антиретровирусной терапии [16].
Митохондрии печени и адипоцитов начинают активно перерабатывать сахара и синтезировать жирные кислоты, что приводит к лактацидозу. Разработчики тенофовира также не рекомендуют его применение в случае проявления лактацидоза [16].

Абакавир, как и тенофовир является аналогом пуриновых нуклеозидов, видимо поэтому для него характерны аналогичные проявления митохондриальной токсичности [17].

Напротив, терапия зидовудином вызывает осложнения, некоторые из которых имеют прямо противоположный характер:

Молекулярные механизмы лежащие в основе стимуляции ожирения при применении пуриновых производных и, напротив, липодистрофии при терапии тимидиновыми аналогами могут быть в конечном итоге сведены к ингибированию или активации цикла Кребса и β-окисления жирных кислот – основных механизмов, приводящих к синтезу АТФ (см. приложение).

Таким образом, можно констатировать, что абакавир, зидовудин и тенофовир в отличие от других НИОТ практически не обладают ингибирующим действием на митохондриальную ДНК-полимеразу, однако они включаются в различные механизмы жизнедеятельности митохондрий, точнее в процессы метаболизма жирных кислот, что приводит к искажению этих механизмов, и, в конечном итоге, к токсическим эффектам. Помимо митохондриальной токсичности проявляются и другие токсические эффекты.

Так, применение абакавира вызывает гиперчувствительность (до 10% случаев), которая, как правило, проявляется в виде жара (лихорадки), сыпи, желудочно-кишечных расстройств (тошнота, рвота, диарея или боли в животе), общего недомогания, включая утомляемость, и респираторных проявлений (фарингит, отдышка, кашель и т.д.). В некоторых случаях гиперчувствительность приводит к летальному исходу. Кроме того, наблюдается развитие лимфопении. Больным, являющимся носителем варианта гена гистосовместимости HLA-B*5701, не рекомендуется применять абакавир. Также абакавир не рекомендуется детям до 3-х месяцев [17].

Тенофовир способствует выведению кальция из костных тканей, что приводит к остеопорозу. Связанные с нарушением обмена кальция остеопения и пре- и постнатальные токсичности также ассоциированы с применением тенофовира. Видимо поэтому, он не показан для лиц моложе 18 лет (FDA), а беременным может назначаться только в случае крайней необходимости [16]. Основным побочным эффектом терапии тенофовиром является нефротоксичность, что связано с необратимыми изменениями в клетках проксимальных почечных канальцев [19].

Для зидовудина характерно угнетение кроветворения, что в первую очередь проявляется в развитии анемии и нейтропении [20]. Здесь следует отметить, что применение фосфазида, являющегося пролекарством зидовудина пролонгированного действия, позволяет существенно уменьшить развитие анемии и других проявлений гемотоксичности [21,22].

В целом фосфазид является менее токсичным препаратом, чем зидовудин [22,23]. Более того, он показан для пациентов у которых развилась непереносимость к зидовудину [24]. Он рекомендован беременным и детям, а также для пациентов с больной печенью 27. Имеются данные об успешном лечении сочетанных инфекций (ВИЧ + гепатит С, ВИЧ + туберкулез) при использовании фосфазида 30. Наконец, существенно меньшая (в разы) максимальная концентрация азидотимидина в плазме крови при приеме фосфазида по сравнению с зидовудином может уменьшать проявления митохондриальной токсичности [1] [31]. Возможно поэтому терапия с использованием фосфазида, как правило, не сопровождается побочными эффектами свойственными другим антиретровирусным препаратам: рвота, головные боли, диарея, миалгия, анемия, тромбоцитопения и нейтропения [31].

Таким образом, у абакавира, зидовудина, тенофовира и фосфазида токсические эффекты проявляются по-разному, что позволяет рекомендовать их применение для различных групп пациентов (см. табл. 1 и табл. 2).

Наиболее вероятной тканеспецифичной мишенью для аналогов аденозина является аденозинмонофосфат-активируемая протеинкиназа (AMPK), являющаяся ключевым звеном в регуляции обмена жирных кислот, синтеза холестерина, триглицеридов и гликонеогенеза 1 По-видимому, тенофовир избирательно ингибирует печеночную форму AMPK [2] , что и приводит к подавлению β-окисления жирных кислот и усилению синтеза холестерина. При этом митохондрии более интенсивно начинают перерабатывать глюкозу и полисахариды для синтеза АТФ, что и приводит к ожирению, включая ожирение печени (стеатоз), а также к лактоацидозу. Вероятно тенофовир также может оказывать ингибирующее действие на цикл Кребса и β-окисление жирных кислот, выступая в качестве конкурентного ингибитора во множестве ферментативных процессов с участием АДФ, АТФ и НАД. Точный механизм этих процессов не известен, но их результатом является накопление жира во всем организме.

Зидовудин напротив приводит к активации цикла Кребса и β-окисления жирных кислот в митохондриях. Это вероятно связано с образованием 2-метилмалоната и β-аминоизомасляной кислоты (BAIBA) – продуктов внутриклеточной переработки тимина. BAIBA 7 активирует экспрессию печеночного изомера карнитин-пальмитоил-трансферазы I (CPT I) [8], что приводит к усилению карнитин-зависимого транспорта жирных кислот в клетках печени (гепатоцитах) и клетках белых адипоцитов, но не в мышечных клетках.

Малонат (получающийся из урацила теми же ферментами, что и метилмалонат из тимина) является активным ингибитором цикла Кребса, дыхательного β-окисления жирных кислот (подавляя активность сукцинатдегидрогеназы в обоих процессах) и в виде малонил-СоА участником начальных и конечных этапов цикла β-окисления жирных кислот [9]. Роль метилмалоната в этом процессе по-видимому сводится к конкуренции с малонатом, что и приводит к активации цикла Кребса. При этом эффективность β-окисления в мышечных клетках растет до полного исчерпания жировых запасов в коричневых и подкожных адипоцитах, что приводит к переключению на потребление сахаров с возникновением миалгии, миопатии и лактоацидоза [3] . В отличие от абакавира и тенофовира, зидовудин не вызывает накопления жира ни в мышечной ткани, ни тем более в печени, где потребление жирных кислот сильно возрастает за счет стимуляции CPT I под влиянием BAIBA.

Литература:

1. Winder W.W., Hardie D.G. // AMP-activated protein kinase, a metabolic master switch: possible roles in type 2 diabetes // Am. J. Physiol., 1999, v. 277(1), E1-E10.

2. Thomson D.M., Porter B.B., Tall J.H., et al. // Skeletal muscle and heart LKB1 deficiency causes decreased voluntary running and reduced muscle mitochondrial marker enzyme expression in mice // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2007, v. 292 (1), E196-E202.

3. Kanazawa I., Yamaguchi T., Yano S., et al. // Activation of AMP kinase and inhibition of Rho kinase induce the mineralization of osteoblastic MC3T3-E1 cells through endothelial NOS and BMP-2 expression // Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2009, v. 296(1), E139-E146.

4. Begriche K., Massart J., Abbey-Toby A., et al. // β-Aminoisobutyric acid prevents diet-induced obesity in mice with partial leptin deficiency // Obesity, 2008, v. 16(9) p. 2053-2067.

5. Zhu Z., Hitchcock M.J., Sommadossi J.P. // Metabolism and DNA interaction of 2',3'-didehydro-2',3'-dideoxythymidine in human bone marrow cells // Mol. Pharmacol., 1991, v. 40(5), p. 838-845.

6. Kaul S., Dandekar K.A., Schilling B.E., et al. // Toxicokinetics of 2',3'-didehydro-3'-deoxythymidine, stavudine (D4T) // Drug Metab. Dispos., 1999, v. 27(1), p. 1-12.

7. Maisonneuve C., Igoudjil A., Begriche K., et al. // Effects of zidovudine, stavudine and beta-aminoisobutyric acid on lipid homeostasis in mice: possible role in human fat wasting // Antivir. Ther., 2004, v. 9(5), p. 801-810.

8. Note R., Maisonneuve C., Lettéron P., et al. // Mitochondrial and metabolic effects of nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs) in mice receiving one of five single- and three dual-NRTI treatments // Antimicrob. Agents Chemother., 2003, v. 47(11), p. 3384-3392.

9. Dervartanian D.V., Veeger C. // Studies on succinate dehydrogenase. I. Spectral properties of the purified enzyme and formation of enzyme-competitive inhibitor complexes // Biochim. Biophys. Acta, 1964, v. 92, p. 233-247.

10. Zhou G., Myers R., Li Y., et al. // Role of AMP-activated protein kinase in mechanism of metformin action // J. Clin. Invest., 2001, v. 108(8), p. 1167-1174.

11. Sommadossi J.P., Carlisle R., Schinazi R.F., et al. // Uridine reverses the toxicity of 3'-azido-3'-deoxythymidine in normal human granulocyte-macrophage progenitor cells in vitro without impairment of antiretroviral activity // Antimicrob. Agents Chemother., 1988, v. 32(7), p. 997-1001.

12. Koch E.C., Schneider J., Weiss R., et al. // Uridine excess does not interfere with the antiretroviral efficacy of nucleoside analogue reverse transcriptase inhibitors // Antivir. Ther., 2003, v. 8(5), p. 485-487.

13. McComsey G.A., O'Riordan M., Setzer B., et al. // Uridine supplementation in HIV lipoatrophy: pilot trial on safety and effect on mitochondrial indices // Eur. J. Clin. Nutr., 2008, v. 62(8), p. 1031-1037.

№ п/п

Группы ВИЧ-инфицированных

Абакавир **

Зидовудин

Тенофовир

Фосфазид

Взрослые пациенты с ожирением печени

Взрослые пациенты с признаками угнетения кроветворения (анемия, нейтропения)

Взрослые пациенты с почечной недостаточностью (синдром Фанкони)

Взрослые пациенты со сниженной плотностью костной ткани

Взрослые пациенты с миалгией

Взрослые пациенты с вирусным гепатитом (ВГВ, ХГС)

может использоваться (с осторожностью)

(не может использоваться с рибавирином)

может использоваться (с осторожностью)

предпочтителен (может использоваться с рибавирином)

Читайте также:

Тип препарата	Название препарата