Свойства вируса иммунодефицита человека сохранение в пище до 1-ой недели

В настоящее время проблема ВИЧ затрагивает многих людей. Общество старается защитить себя от заражения вирусом. Известно, что результатом развития заболевания, вызванного ВИЧ, является летальный исход. С детства людей учат простым правилам защиты, которые помогают уменьшить шанс заразиться вирусом. В статье мы выясним детальное строение вируса (ВИЧ), как он атакует и взаимодействует с клетками человеческого тела.

Что такое вирус иммунодефицита человека

ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), провоцирует в здоровом организме медленное развитие инфекции. При попадании вируса в кровь он начинает постепенно уничтожать здоровые клетки иммунной системы. В процессе жизнедеятельности вируса, его количество в организме увеличивается, а число лимфоцитов неуклонно сокращается. От начала заражения до летального исхода врачи выделяют 5 стадий, которые проходит зараженный вирусом организм. Последняя стадия - это СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита).

Заразиться вирусом возможно при непосредственном контакте с инфицированным человеком. Обычно это происходит при взаимодействии со слизистыми выделениями или путем повреждения кожного покрова. Опасны следующие биологические жидкости:

• кровь;
• семенная жидкость;
• выделения из влагалища;
• грудное молоко матери.

Когда произошел контакт с зараженным материалом, вирус попадает в организм и затаивается на некоторое время (инкубационный период). После чего начинает активно действовать, и проявляются первые симптомы заражения.

Вирус под микроскопом

При ближайшем рассмотрении патоген похож на сферу, по краям которой располагаются шипы. Размеры вируса достигают 150 нанометров, что больше многих других инфекционных агентов. Наружный слой сферы отвечает за контакт вируса с клетками организма. Состоит он из белков и вертикальных наростов.

С виду шипы напоминают грибы - у них имеется тонкая ножка со шляпкой. Благодаря наростам вирус может контактировать с другими клетками. На верхней части шляпки располагаются гликопротеины (GP120), а ножка состоит из трансмембранных гликопротеинов (GP41).

В основной (внутренней) части вируса располагается геном из 2 молекул, состоящих из 9 генов. Именно в них заложена наследственная память вируса, накопившаяся за время его существования. В ней заключается информация о строении, схеме заражения и принципе размножения вируса. Сам ген заключен в оболочку из матриксных и капсидных белков (P17 и P24). Посмотреть на фото строения вируса (ВИЧ) можно на протяжении всей статьи.

Ученые выявили 4 вируса иммунодефицита:

• ВИЧ-1 считается наиболее часто встречаемым видом. Основная территория распространения - Северная и Южная Америка, Евразия и Азия. Этот вид считается основным, вызывающим ВИЧ-инфекцию.
• ВИЧ-2 встречается реже, но является прямым родственником ВИЧ-1. Вызывает синдром приобретенного иммунодефицита человека. Распространение началось с западной части Африки.
• ВИЧ-3, ВИЧ-4 - наиболее редкая форма вируса.

Строение вируса

Заражение организма и уничтожение иммунных клеток - основные функции вируса. Строение ВИЧ имеет следующее:

1. Нуклеокапсид – ядро вируса. В состав входят 2 молекулы и ферменты ревертаза, протеаза и интеграза. Все эти компоненты заключены в упаковку из капсидных белков (P7, P9, P24), а сверху располагается 2 000 молекул P17 (матриксный белок). Располагаются они между внешней оболочкой и капсидом.
2. Мембрана – внешняя оболочка вируса. Состоит она из слоя фосфолипидов, мембранных клеток и гликопротеинов (именно они помогают выбрать нужные молекулы человеческого тела для последующей атаки).

Белки вируса

Состав вируса (ВИЧ) включает в себя следующие белки:

• Суперкапсид. Строения вируса (ВИЧ) обязательно включает эти компоненты в свой состав, поскольку они помогают выполнять якорную (с помощью суперкапсида вирус прикрепляется к клетке) и адресную (поиск мишеней) функции. Они относятся к сложным гликопротеидам.
• Структурные белки помогают формировать внешнюю оболочку вируса и его капсиды.
• Неструктурные белки отвечают за гены POL. Благодаря этому виду белка происходят репродуктивные функции вируса.
• Капсидные белки образуют нишу для нуклеиновой кислоты, а также помогают создать ферменты и присутствуют в геноме вируса.

Какие клетки поражает ВИЧ

Когда вирус проникает в кровь человека, он атакует клетки, содержащие ген CD4 (моноциты, макрофаги, Т-лимфоциты и все родственные им клетки). Из-за строения вируса иммунодефицита человека (а именно, входящего в состав гликопротеина), он атакует клетки с этим геном. Локации, которые поражает вирус:

• все лимфоидные ткани;
• клетки микроглии (нервная система);
• клетки эпителия кишечника.

Процесс взаимодействия ВИЧ и клетки-мишени

Основными защитниками организма являются Т-лимфоциты, именно они направляются на борьбу с вирусом. Лимфоциты содержат ген CD4, на который реагирует вирус ВИЧ. Он присоединяется к Т-лимфоциту посредством указанного гена. Как уже упоминалось, происходит этот процесс благодаря расположенным на шипах вируса гликопротеинам (GP120). После чего патоген начинает активно проникать внутрь лимфоцита - сделать это помогают трансмембранные белки (GP41).

Вирус, оказавшийся внутри Т-лимфоцита, попадает в благоприятную среду для размножения. Через некоторое время после активной репликации инфекционному агенту становится тесно внутри оболочки, и она лопается. Этот процесс постоянно повторяется и все большее количество клеток иммунной системы погибает.

При взятии крови на анализ, у здорового пациента определяется CD4 в норме от 4 до 12 ед. А у человека с ВИЧ-инфекцией их количество снижается и составляет от 0 до 3 ед.

Благодаря своему строению вирус ВИЧ, попадая в здоровый организм, на определенное время замирает. Ему необходим период для адаптации - в основном этот срок длится около 7 дней. После чего окрепший вирус начинает действовать.

Из-за расположения вируса внутри клеток он удачно скрывается от любых лекарственных препаратов, а иммунная система прекращает на него правильно реагировать.

Стадии развития ВИЧ

Особое строение вируса ВИЧ предполагает его постепенное развитие в организме. Увеличение его численности позволяет производить активные атаки на организм. Выделяют несколько стадий развития ВИЧ (у каждого человека они протекают по-разному, в зависимости от состояния организма на момент заражения):

1. Инкубационный период занимает от 2 недель до полугода. Длительность зависит от количества вирусов, проникших в организм. Если попало малое число, то им понадобится больше времени на увеличение численности. Стадия протекает без симптомов, но человек уже считается носителем вируса.
2. Острая инфекция. На втором этапе количество вирусов вырастает, а число Т-лимфоцитов начинает снижаться. Появляются первые симптомы заболевания: увеличиваются лимфоузлы, повышается температура или появляется сыпь.
3. Латентная стадия – самая длительная по времени стадия, занимает она около 6–7 лет. Наружных проявлений болезни практически нет. Процесс происходит внутри организма, вирусы активно занимаются уничтожением Т-лимфоцитов. Если принимать вспомогательные, поддерживающие препараты, период затишья можно продлить до 10 лет.
4. Стадия вторичных заболеваний. Этот период начинается после уничтожения большей части иммунной системы. Любое простудное заболевание протекает с серьезными осложнениями и появлением дополнительных недугов.
5. СПИД. На последней стадии в организме больного уничтожена вся иммунная система. Такие пациенты пребывают в стационаре под круглосуточным наблюдением. Неспособный бороться организм начинает себя полностью истощать, органы прекращают правильно работать, на коже появляются разрывы и гнойные раны. Благодаря лечению можно только облегчить состояние больного и отсрочить неминуемый исход.

Чтобы не заразиться вирусом, необходимо соблюдать правила личной безопасности и помнить, что патоген может попасть в организм человека через контакт с биологическими жидкостями.

Бороться с этим заболеванием и сдерживать его развитие ученым помогают знания о строение вируса (ВИЧ). Опишите врачу симптомы, возникшие после возможного заражения - это поможет подобрать необходимое лечение.

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Возбудитель ВИЧ-инфекции

Описано два серотипа - ВИЧ-1 и ВИЧ-2, различающиеся по структурным и антигенным характеристикам. На территории Украины эпидемиологическое значение имеет ВИЧ-1 (основной возбудитель заболевания).

Систематика ВИЧ

Вирус иммунодефицита человека относят к царству Viridae, семейству Retroviridae, подсемейству Lentiviridae.

Основные свойства вируса иммунодефицита человека

По данным электронной микроскопии, вирус имеет округлую форму и сложную структуру. Диаметр вириона составляет 100-120 нм.

Группы белков ВИЧ-1 и ВИЧ-2

Белки оболочки вируса (env)

gp160, gp120, gp41

gр140, gр105, gр36

Белки сердцевины (gag)

Ферменты вируса (pol)

Молекулярный вес белков измеряют в килодальтонах (кДа): gp - гликопротеины; р - протеины.

В центре вириона располагается геном вируса, представленный двумя нитями РНК, внутренними протеинами р7 и р9, а также ферментами - обратной транскриптазой (ревертазой), протеазой, РНКазой и интегразой (эндонуклеазой). Геном окружает внутренняя белковая оболочка. В состав внутренней оболочки ВИЧ-1 входят протеины р17, р24 и р55. Протеины р16, р25 и р56 образуют внутреннюю оболочку ВИЧ-2. Наружная липидная оболочка ВИЧ-1 пронизана гликопротеином gpl60. состоящим из трансмембранного (gp41) и высокоиммуногенного (gpl20) фрагмента. Оболочечные белки gp41 и gpl20 соединены нековалентной связью и формируют на поверхности вириона отростки, обеспечивающие присоединение ВИЧ к рецепторам клеток-мишеней человека.

Геном вируса содержит девять генов - три структурных и шесть регуляторных. Геном является изменчивой структурой за счёт антигенного дрейфа. Существует ряд серологических вариантов вируса (например, А, В, С, D, E, F, G, Н).

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]

Устойчивость вируса в окружающей среде

В естественных условиях ВИЧ (в высушенном состоянии) сохраняет активность в течение нескольких часов; в жидкостях, содержащих большое количество вирусных частиц, таких, как кровь и эякулят, - в течение нескольких дней.

В замороженной сыворотке крови активность вируса определяют на протяжении нескольких лет.

Нагревание до 56 °С в течение 30 мин приводит к снижению инфекционного титра вируса в 100 раз. При более высокой температуре (70-80 °С) вирус погибает через 10 мин. При обработке вирионов 70% раствором этилового спирта в течение минуты происходит их инактивация. При воздействии 0.5% раствора гипохлорита натрия, 1% раствора глутаральдегида, 6% раствора пероксида водорода, 5% раствора лизола, эфира или ацетона также отмечают гибель вирусных частиц.

ВИЧ относительно мало чувствителен к ультрафиолетовому облучению и ионизирующей радиации.

Патогенез ВИЧ-инфекции

Дифференцировочный антиген CD4+ (CD - аббревиатура от Cell Differention antigen) и неспецифические (независящие от наличия CD4+) компоненты - рецепторы для ВИЧ. CD4+ - гликопротеид с молекулярной массой 55 000 кД. по своему строению схожий с определёнными участками иммуноглобулинов. Аналогичное строение имеет и белок вируса gpl20 - это и определяет способность проникновения вирионов в клетку.

Рецептор CD4+, расположенный на мембране иммунокомпетентных клеток, выполняет функцию распознавания антигенов (вместе с белками HLA - главного комплекса гистосовместимости II класса).

Типы клеток, поражаемых вирусом иммунодефицита человека

Фолликулярные дендритные клетки

Толстый кишечник, почки

Клетки шейки матки

Оболочка ВИЧ содержит белки человеческого комплекса гистосовместимости I и II классов, поэтому проникновение вируса в организм не вызывает реакции отторжения. Фиксация вирионов на поверхности клетки-мишени происходит при участии гликопротеина gpl20. Гликопротеин gp41 обеспечивает слияние вирусной оболочки с мембраной клетки-мишени. Двуцепочечная РНК вируса проникает в клетку, где с помощью обратной транскриптазы происходит синтез одноцепочечной провирусной ДНК. Затем происходит формирование двуцепочечной ДНК, встраивающейся в ДНК клетки с помощью интегразы. Вирусная ДНК выполняет функцию матрицы для синтеза РНК, собирающей новую вирусную частицу.

Нередко при репликации ВИЧ возникают генетические ошибки. Таким образом происходит образование разных подтипов вируса.

После проникновения ВИЧ в СD4+-клетки начинается его репликация: чем активнее СD4+-клетки, тем интенсивнее репродукция вируса. Поэтому регуляторы, активирующие CD4+-клетки обеспечивают увеличение репликации вируса. К подобным регуляторам относят ФНО: фактор, стимулирующий колонии гранулоцитов и макрофагов (колониестимулирующий фактор), и ИЛ-6.

Интерферон и трансформирующий фактор роста - регуляторы, тормозящие репликацию вируса. Как показали исследования. ФНО-а активирует транскрипцию провирусной ДНК ВИЧ-1 в хронически инфицированных Т-клетках и макрофагах. Моноциты, синтезирующие ФНО-а. не только индуцируют экспрессию ВИЧ-инфицированными клетками, но и стимулируют активацию латентного провируса. Регистрируют одновременную активность ФНО-а. ИЛ-6 и фактора, стимулирующего колонии гранулоцитов и макрофагов.

Иммунопатогенетические признаки ВИЧ-инфекции - дефицит Т-звена и В-звена иммунной системы: недостаток компонентов комплемента и фагоцитов; снижение функций неспецифических факторов защиты. Поликлональная активация В-лимфоцитов приводит, с одной стороны, к гипергаммаглобулинемии, а с другой - к ослаблению способности клеток продуцировать вируснейтрализующие антитела. Происходит увеличение количества ЦИК и образование антител к лимфоцитам; это вызывает ещё большее уменьшение числа СD4+-Т-лимфоцитов. Отмечают развитие аутоиммунных процессов. Поражение иммунной системы при ВИЧ-инфекции носит системный характер.

Наряду с дефицитом СD4+-лимфоцитов в течение болезни нарастает функциональная недостаточность СD8+-лимфоцитов, NK-клеток (естественных киллеров) и нейтрофилов. При ухудшении иммунного статуса развиваются различные инфекционные, аллергические, аутоиммунные и лимфопролиферативные заболевания, а также синдром, свойственный болезни иммунных комплексов (эти факторы определяют клиническую картину ВИЧ-инфекции).

На начальных стадиях заболевания в организме вырабатываются вируснейтрализующие антитела, подавляющие активность свободно циркулирующих вирусов. Однако такие антитела не действуют на вирусы, находящиеся в клетках (провирусы). С течением времени (обычно после 5-6 лет) происходит истощение защитных возможностей иммунной системы и, следовательно, накопление вируса в крови.

ВИЧ – инфекция - медленно прогрессирующее инфекционное заболевание, возникающее в результате заражения вирусом иммунодефицита человека, который, поражая иммунную систему, делает организм восприимчивым к разнообразным оппортунистическим инфекциям, т.е. инфекциям, проникающим в организм, ослабленный ВИЧ, и опухолям, что, в конечном итоге, становится причиной гибели инфицированного. Это - одна из самых социально – значимых инфекций XXI века.

Впервые, вирус иммунодефицита человека был обнаружен в 1983 г. в США и во Франции, в лабораториях Р.Галло и Л.Монтанье. Свои работы эти учёные опубликовали практически одновременно, но, вследствие того, что некоторые эксперименты американского биохимика – Р.Галло – были подвергнуты сомнению, то научное сообщество считает, что первым этот вирус выделил Л.Монтанье. Однако, Р.Галло первым выявил взаимосвязь ВИЧ и СПИД, а также создал тест, позволяющий определить наличие вируса в организме.

Первый российский пациент с вирусом иммунодефицита человека был обнаружен в 1987 г. Большинство выявленных в то время случаев заражения были связаны с сексуальным путём передачи – женщины, имевшие сексуальный контакт с мужчинами – выходцами из африканских стран, мужчины, имевшие половую связь с мужчинами. В 1989 г. В Элисте и Волгограде инфицированными числились более 250 детей. Причиной стало использование нестерильного медицинского оборудования. Период 1994 – 1996 гг. стал периодом, в который основной причиной заражения стало совместное использование нестерильных шприцев наркопотребителями.

На сегодняшний день, ведущей причиной распространения ВИЧ – инфекции в России, также остаётся небезопасное употребление инъекционных наркотиков, однако, нарастает значимость полового пути передачи инфекции, особенно в подростковой и молодежной среде.

Попадая в организм ВИЧ, в отличие от других вирусов, полностью уничтожает клетки, которые поражает. Существует несколько основных клеток – мишеней:

1. Клетки иммунной системы – носители специфического рецептора CD4, а именно: 100% Т-лимфоциты, так называемые хелперы, регулирующие общую работу иммунной системы, 10% моноциты – макрофаги, способствующие проникновению вируса в организм, при этом полностью не разрушаясь и 5% B – лимфоциты, ответственные за гуморальный защиту организма, с помощью белков – антигенов.

2. Клетки других органов и систем, в частности клетки лимфатических узлов, клетки шейки матки, альвеолярные макрофаги легких и т.д.

Говоря о вирусе иммунодефицита человека нельзя не раскрыть биологические свойства этого вируса, которые необходимо принимать во внимание при разработке и применении профилактических вмешательств относительно ВИЧ – инфекции.

1. Высокая изменчивость – в сравнении с вирусом гриппа, мутационная

активность вируса иммунодефицита человека в 5 раз больше. Более того, международная база данных содержит информацию о том, что существует несколько десятков тысяч вариантов ВИЧ – 1.

2. Нестойкость во внешней среде. Активность вируса снижается при температуре 56 ° С, а по прошествии 30 минут, вирус инактивируется. Кроме того, он погибает в течении 1-3 минут при кипячении, а также при резком изменении кислотно – шелочного баланса, изменении реакции среды и под воздействием дезинфицирующих химических средств. Однако, следует заметить, что ученые предполагают, что, так как концентрация вируса в крови и сперме очень высока, то он может сохраняться в высушенном состоянии в несколько часов или дней. Кроме того – вирус, содержащийся в крови, необходимой для переливания, живёт годы, а в замороженной сперме вирус может прожить несколько месяцев.

3. Вирус характеризуется относительной устойчивостью к ионизирующей радиации, облучению ультрафиолетом и заморозке при -70° С

Источником вируса иммунодефицита человека может быть только ВИЧ – позитивный человек, как в бессимптомной стадии болезни, так и в стадии развернутых клинических проявлений. Существование вируса в организме животных и насекомых невозможно. Выделяются несколько факторов передачи вируса: кровь (0,1 мл – инфицирующая доза), сперма, спинномозговая жидкость, грудное молоко, менструальная кровь, влагалищный и цервикальный секрет, биологические препараты, которые производятся из разнообразных тканей организма человека.

Все вышеперечисленные жидкости, в случае наличия в организме человека, характеризуются высокой концентрацией вируса, которая, при контакте, будет достаточной для заражения. Также, следует заметить, что заражение может произойти только в том случае, если вирус попал в кровоток или на слизистую оболочку здорового человека в количестве, достаточном для инфицирования.

Сегодня, вирус иммунодефицита человека подразделяется на два типа (HIV – 1, HIV – 2) и 9 субтипов (A,B,C,D,E,F,G,H,O). Кроме того, выделяются также 3 комбинированных (рекомбинантных) субтипа.В современной пандемии, наибольшее распространение в Российской Федерации получил ВИЧ – 1. 94% всех зараженных россиян имеют субтип А (причиной этому служит то, что именно этот субтип распространялся в среде потребителей инъекционных наркотиков), а рекомбинантные вирусы выявляются только в 4% случаев. Относительно других стран – в США доминирует ВИЧ -1, субтип В, а вот в Западной Африке преобладает менее прогрессирующий ВИЧ – 2.

Теперь, когда дано общее описание вируса иммунодефицита человека, раскрыты его свойства и пути передачи, можно перейти к характеристике самих ВИЧ – инфицированных.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ, на английском HIV) является причиной ВИЧ-инфекции, которая всегда заканчивается развитием СПИДа — синдрома приобретенного иммунодефицита человека, при котором развиваются инфекционные заболевания в тяжелой форме и неопластические процессы.

Источником вирусов является только больной человек. Его кровь, сперма и влагалищный секрет имеют в достаточном для заражения концентрацию инфекционного материала. Половой, парентеральный и трансплацентарный являются основными путями передачи инфекции. Вирус иммунодефицита человека — 1 является наиболее вирулентным. Именно он является причиной эпидемий во многих странах мира.

ВИЧ впервые был открыт в 1983 году в двух независимых лабораториях: лаборатории Люка Монтаньи Института Пастера (Франция) и Национальном институте рака в лаборатории Роберта Галло (США).

Рис. 1. Люк Монтанье (фото слева) и Роберт Галло (фото справа).

Вирусы иммунодефицита человека поражают клетки, на поверхности которых имеются СD4 + -рецепторы:

• Т-лимфоциты (распознают и уничтожают клетки, несущие чужеродные антигены),
• тканевые макрофаги и моноциты (захватывают и переваривают бактерии и чужеродные частицы),
• фолликулярные дендритные клетки (стимулируют Т-лимфоциты),
• клетки нейроглии,
• клетки Лангерганса,
• эпителиальные клетки кишечника и шейки матки.

При их концентрации Т-лимфоцитов ниже 200 в 1 мкл клеточный иммунитет перестает защищать организм больного. Инфицированные клетки погибают. Развивается СПИД.

Рис. 2. ВИЧ покидает клетку-мишень. Теперь она называется вирионом.

Классификация ВИЧ

Вирус иммунодефицита человека относится к семейству ретровирусов, роду лентивирусов. Обладает лимфотропностью. Различают 2 основных вида вирусов иммунодефицита — ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Виды ВИЧ-3 и ВИЧ-4 являются редкими разновидностями. Их роль в распространении инфекции малозаметна.

• Ретровирусы (от латинского retro — обратный) относятся к семейству РНК-содержащих вирусов, заражающие позвоночных. ВИЧ в отличие от онковирусов приводит инфицированные клетки к гибели, а не вызывает их пролиферативный рост, как онковирусы. Ретровирусы являются причиной развития злокачественных процессов в виде саркомы и лейкемии у целого ряда животных и только один вид вызывает лимфосаркому у человека.
• Лентивирусы (от латинского lentus — медленный) вызывают заболевания с длительным инкубационным периодом и медленным, но неуклонно прогрессирующем течением. Лентивирусы доставляют в клетку хозяина значительное количество генетического материала и обладают способностью к репликации (возобновлению) в неделящихся клетках.

Рис. 3. При выходе нового вируса наружу он называется вирионом. На фото незрелый вирион. Нуклеокапсид не структурирован. Внешняя оболочка широкая и рыхлая.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 — основные виды ВИЧ

Вирусы иммунодефицита человека отличаются друг от друга генетически и по антигенным характеристикам. Современная классификация выделяет 2 основных вида вирусов: вирус иммунодефицита человека — 1 (ВИЧ-1) и вирус иммунодефицита человека — 2 (ВИЧ-2). Однако известны еще ВИЧ-3 и ВИЧ-4 — редкие разновидности с малозаметной ролью в распространении эпидемии. Предполагают, что ВИЧ-1 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита шимпанзе, а ВИЧ-2 — красноголовых мангобеев.

Оба вида вируса при попадании в организм человека вызывают иммунодефицит. Наблюдаются отличия в клиническом течении заболевания.

Рис. 4. Предполагают, что ВИЧ-1 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита шимпанзе, а ВИЧ-2 — красноголовых мангобеев.

ВИЧ-1 впервые описан в 1983 году. Он является самым патогенным и распространенным среди всех вирусов ВИЧ. Незначительные изменения в геноме этого типа вируса приводят к появлению большого числа новых штаммов, что позволяет возбудителю ускользать от иммунной системы больного и приобретать лекарственную устойчивость к противовирусным препаратам.

• Именно ВИЧ-1 стал виновником глобальной эпидемии.
• Вирусы иммунодефицита человека — 1 подразделяются на несколько групп: M, N, O и Р, 90% которых составляет группа М. В свою очередь группа М подразделяется на 11 подтипов, доминирующих в тех или иных частях света.
• ВИЧ-1 подтип А широко распространен в России и Африке. В настоящее время произошло смешение штамма А, доминирующего в настоящее время и штамма АG, занесенного из Средней Азии. Так появился более опасный штамм ВИЧ-1А63.
• При инфицировании ВИЧ-1 заболевание чаще переходит в стадию СПИД.
• В стадии СПИД чаще развивается кандидоз ротовой полости, саркома Капоши и хроническая лихорадка.

В каждом случае, когда нет указаний на вид вируса, подразумевают вирус иммунодефицита человека-1.

ВИЧ-2 возник в результате передачи людям вируса иммунодефицита от красноголовых мангобеев. Идентифицирован в 1986 г. Описано 8 групп вирусов, но в эпидемическом плане более опасными являются только группы А и В.

• ВИЧ-2 обладает меньшей вирулентентностью, чем ВИЧ-1.
• При одновременном попадании в организм человека ВИЧ-1 и ВИЧ-2, ВИЧ-2 обеспечивает, пусть и небольшую, защиту клеток от инфицирования ВИЧ-1.
• Заболевание протекает более продолжительно и реже переходит в стадию СПИД.
• При заболевании в 1 мкл крови вирусов значительно меньше, чем при инфицировании ВИЧ-1.
• При ВИЧ-2 чаще развиваются такие инфекции, как хроническая диарея, холангит, энцефалит и тяжелые цитомегаловирусные инфекции.

к содержанию ↑

Строение ВИЧ

Рис. 5. Строение ВИЧ.

Вирус, пребывающий вне клетки, называется вирионом. Вирионы являются конечной фазой развития вирусов. Именно на этих представителях микромира основана классификация и систематизация вирусов.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 имеют ядро (пулевидный нуклеокапсид), состоящее из РНК и ферментов и оболочку (мембрану или суперкапсид). Зрелые вирионы содержат до нескольких тысяч разного типа белковых молекул, имеют сферическую форму диаметром от 100 до 180 нм.

• Внутри ВИЧ располагаются 2 одноцепочечные вирусные РНК и 3 фермента: обратная транскриптаза (ревертаза), интеграза и протеаза, прочно связанные (упакованные) с капсидными белками р24, р7 и р9.
• Снаружи капсида находится 2000 молекул матриксного р17-белка толщиной 5 — 7 нм. Они располагается между капсидом вируса и внешней оболочкой.
• Нуклеокапсидный белок р7 и р9 обеспечивает связь с геномной РНК.
• С капсидом ВИЧ-1 связано 200 копий циклофилина А, участвующего в сборке вириона.
• Внутри (или за пределами?) капсида вириона находится белок Vhr.

Геном вируса представляет собой совокупность генов, содержащих биологическую информацию, которая необходима для построения и поддержки жизнедеятельности микроорганизма. Геномная нуклеиновая кислота сама по себе не является инфекционным фактором.

Интеграза — это фермент, ускоряющий (катализирующий) включение (интеграцию) ДНК ВИЧ в хромосому хозяина. ДНК вируса перед интеграцией замыкаются в кольцо.

Протеаза — это фермент, который расщепляет пептидные связи между аминокислотами в белках.

• Оболочки ВИЧ (капсидная и суперкапсидная) защищают генетический материал от химических, физических и механических повреждений. Наружная оболочка помогает вирусу взаимодействовать с рецепторами клетки-мишени.
• Оболочка образуется в период почкования и состоит из слоя фосфолипидов, пронизанного 72-я гликопротеиновыми комплексами и мембранных клеток хозяина.
• Благодаря гликопротеинам оболочки вирусы стремятся только к определенным клеткам хозяина, несущими на своей поверхности специальные рецепторы СD4 + — Т-лимфоцитам, моноцитам, тканевым макрофагам, фолликулярным дендритным клеткам, нейроглии, клеткам Лангерганса, эпителиальным клеткам кишечника и шейки матки, что и определяет развитие проявлений ВИЧ-инфекции.
• При встрече с клетками хозяина в их оболочки вставляются трансмембранные гликопротеины gp41 и поверхностные гликопротеины gp120. Вирусы, лишенные этих белков, не способны проникать в клетки-мишени.

Рис. 7. На фото 3D-модель ВИЧ.

Рис. 8. На фото справа ВИЧ в разрезе.

Геном ВИЧ

Геном ВИЧ представлен двумя идентичными нитями РНК. Длина каждой нити составляет около 10 тыс. нуклеотидов. В геном входят 3 основных структурных и 7 регуляторных и функциональных генов, кодирующих 15 различных белков.

• Структурные (капсидные и суперкапсидные) белки ВИЧ кодируются геном Gag.
• Неструктурные белки кодируются геном Pol.
• Гены Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu и Vpr кодируют белки, регулирующие процессы размножения и сборки вирусов, подавляют активность клеточных противовирусных систем.

Рис. 9. Нормальный лимфоцит (фото слева), зараженный ВИЧ (фото справа). На поверхности зараженной клетки образуются множественные пузырьки.

Белки ВИЧ

Как только вирион проник внутрь клетки хозяина (теперь он называется вирусом) при помощи фермента обратной транскриптазы происходит синтез ДНК-копии генома, которая встраивается в геном клетки хозяина. Так образуется провирус.

Далее при помощи ферментов на матрице провирусов синтезируются новые молекулы РНК вируса, а также структурные и регуляторные белки, осуществляющие сборку и почкование вирусов. Внутри вируса, как и на его поверхности, кроме кодируемых геномом находятся белки, которые захватываются вирусной частицей из клеток хозяина.

Гены Gag, Pol и Env отвечают за синтез основных белков ВИЧ.

За синтез структурных белков ВИЧ отвечает ген Gag. Структурные белки входят в состав самой вирусной частицы. Они формируют капсид и вирусную оболочку.

Капсидные белки образуют вместилище (футляр) для нуклеиновой кислоты, входят в состав геномных белков и формируют ферменты. Капсидная оболочка собирается не из отдельных белков, а из субъединиц. Ее сборка запрограммирована в РНК.

• Белок р24 образует оболочку нуклеокапсида.
• Белок р17 образует матриксное вещество.
• Белок р9 и р7 обеспечивает связь с геномной РНК.

Рис. 10. Лимфоцит, поражённый ВИЧ. Вытянутые структуры на поверхности клетки вызваны гиперпродукцией белка Gag. (Фото NIBSC).

За синтез оболочечных белков ВИЧ отвечает ген Env. Белки этой группы входят в состав наружной мембраны вириона, которая состоит из слоя фосфолипидов, пронизанного 72-я гликопротеиновыми комплексами. Свободная (наружная) часть гликопротеинового комплекса содержит аминогруппу ДО-конец. Погруженный в липидный слой конец содержит гидроксильную группу С-конец. Благодаря гликопротеиновым комплексам вирионы прикрепляются к клетке хозяина. Их называют прикрепительными белками.

В ходе эволюции вирусы приобрели адресную функцию — поиск нужных клеток хозяина среди множества других клеток, для чего на их поверхности появились специальные белки, распознающие чувствительные клетки и их рецепторы.

Внешняя оболочка вириона состоит из белковых комплексов (белка gp120 и gp41) и клеток оболочки хозяина, которые захватываются вирусами при почковании.

• Белок gp120 (самый наружный) обеспечивает связывание с клетками-мишенями.
• Белок gp41 обеспечивает проникновение вирионов в клетку.

Неструктурные белки кодируются геном Pol. Они обслуживают процессы репродукции вирусов на разных его этапах. Ген Pol кодирует ферменты, участвующие в процессе интеграции генома вируса в геном клетки хозяина и ферменты, участвующие в процессе размножения вируса.

Наиболее изучены в настоящее время следующие неструктурные белки ВИЧ:

• р66 — обратная транскриптаза (участвует в синтезе ДНК на матрице РНК);
• р31 — интеграза (катализирует интеграцию ДНК вируса в хромосому хозяина;
• р10 — протеаза (расщепляет пептидные связи между аминокислотами в больших белковых молекулах).

Такие гены, как Tat, Nef, Vif, Rev, Vpu и Vpr кодируют белки, регулирующие процессы размножения и сборки вирусов, подавляют активность клеточных противовирусных систем.

Рис. 11. На фото слева зафиксирован процесс отпочкования вирионов. Нуклеокапсид еще не структурен, внешняя оболочка более толстая из-за наличия мембранных белков. На фото справа зрелые вирионы во внеклеточном пространстве (электронная микрофотография). Нуклеокапсиды приобрели форму усеченного конуса. Оболочка стала тонкой, так как часть белков внешней оболочки утерян.

Антигенная структура ВИЧ

Вирусы иммунодефицита человека — 1 подразделяются на несколько групп: M, N, O и Р, 90% которых составляет группа М. В свою очередь группа М подразделяется на 11 подтипов, доминирующих в тех или иных частях света. Они отличаются друг от друга по аминокислотному составу белков.

К главным антигенам вируса иммунодефицита человека относятся:

• группо- и видоспецифичные антигены: белки, составляющие оболочку нуклеокапсида — р24;
• типоспецифичные антигены: белки, которые обеспечивают связь с клетками-мишенями — gр120 и белки, обеспечивающие проникновение вирионов в клетки — gр41.

ВИЧ обладают высокой биологической активностью и частотой генетических изменений (высокой изменчивостью), которые возникают в процессе самовоспроизведения, что создает большие препятствия на пути создания вакцины и эффективных лекарств.

Репликация ВИЧ

Репликация (воспроизведение) ВИЧ происходит в клетке хозяина поэтапно.

Встреча с клеткой. Вирионы в организме человека присутствуют во всех биологических жидкостях, но в эпидемиологическом плане наибольшую опасность представляют кровь, влагалищный секрет и сперма, имеющие в достаточном для заражения концентрацию инфекционного материала.

Рис. 12. ВИЧ заражают иммунную клетку (обозначено желтым).

Рис. 13. Вирионы собираются под внешней мембраной клетки. Видны необычные выпячивания — места выхода вирионов.

Рис. 14. На фото показан процесс почкования ВИЧ (образование вирионов).

Рис. 16. На поверхности зараженной клетки видны множественные пузыри, между которыми появились новообразованные вирусы. Пузырьки значительно больше по размеру и менее плотные, чем ВИЧ.

Мутации ВИЧ

• ВИЧ является самым патогенным и распространенным среди всех вирусов. Незначительные изменения в его геноме приводят к появлению большого числа новых штаммов, что позволяет возбудителю ускользать от иммунной системы больного и приобретать лекарственную устойчивость к противовирусным препаратам. Антигенная изменчивость ВИЧ в разы превышает изменчивость вирусов гриппа и атипичной пневмонии, частота мутаций которых составляет 10 -5 нуклеотидов в день. Его скорость транскрипции выше, чем у других вирусов и составляет около 20 млн. вирусных частиц в сутки. Все это затрудняет как диагностику, так и поиск методов специфической профилактики этого грозного заболевания.
• В организме инфицированного больного происходит беспощадная борьба между его иммунной системой и ВИЧ. Под воздействием иммунитета вирус мутирует. Но, как установили ученые, постоянные мутации приводят к ослаблению микроорганизма: снижается его поражающая способность, удлиняются сроки развития СПИД.

Устойчивость ВИЧ во внешней среде

• Нагревание до 56°С инактивирует вирус в течение 30 минут, при кипячении вирус погибает мгновенно.
• Возбудитель чувствителен ко всем дезинфицирующим средствам: перекиси водорода, лизолу, эфиру, ацетону, гипохлориту натрия, этиловому спирту, хлорамину, хлорной извести и др. Инактивация наступает в течение 3 — 5 минут.
• Гибель вируса наступает при изменении pH среды — ниже 0,1 и выше 13.
• Губительным является ультрафиолетовое и ионизирующее излучение.

• В крови и ее компонентах для переливания ВИЧ живут годы.
• В жидкой среде при температуре от 23 до 27°С — 25 суток.
• В замороженной сперме — несколько месяцев, сыворотке крови — до 10 лет.
• ВИЧ погибают при замораживании ниже 70°С;
• В высушенном виде в сыворотке крови и сперме сохраняют жизнеспособность в течение суток.

Рис. 18. Множество созревших вирионов готовы инфицировать другие клетки.