Возбудители прионовых инфекций

Историческая справка.

Заболевания, ныне относимые к прионным, известны у животных более 200 лет, а у людей – с начала века, однако их активные исследования стали возможны лишь в последние 50 лет.

В 1954 г. Б. Сигурдсон описал медленные инфекции овец, в т.ч. давно известное заболевание скрепи (спонгиоформная энцефалопатия овец).

В 1957 г. К. Гайдушек и В. Зигас описали заболевание «куру», распространенное среди папуасов-каннибалов, доказав, что медленные инфекции поражают не только животных, но и человека. В 1976 г. К. Гайдушек был удостоен Нобелевской премии «за открытия новых механизмов происхождения и распространения инфекционных заболеваний». К. Гайдушек был награжден не за то, что открыл происхождение «куру», а за то, что его исследования привели «к распознаванию новой категории человеческих болезней, вызываемых уникальными инфекционными агентами». К. Гайдушек считаетс основоположником учения о медленных инфекциях человека.

В 1982 г. американский биохимик С. Прузинер установил, что возбудителем скрепи выступает не аномальный вирус, а безнуклеиновый низкомолекулярный белок, названный им инфекционным прионовым белком или прионом (термин образован от английских слов «PROtein INfectious agent» – белковый инфекционный агент). Стенли Прузинер за открытие прионов в 1997 г. был удостоен Нобелевской премии.

 

Прион – это нормальный белок наших нервных клеток, который крайне необходим для их жизнедеятельности и нормального функционирования. Но при мутации в его гене он становится нейротоксичным, то есть "ядовитым" для нервных клеток, убивающим их.

Патогенез поражений при прионовых инфекциях обусловлен способностью инфекционного прионового белка PrP^Sc (от англ. scrapie – скрепи, являющейся самой распространенной прионовой болезнью) вызывать мутацию гена, кодирующего синтез нормального прионового белка PrP^C (от англ. cell – клетка), в результате чего синтезируется инфекционный прионовый белок PrP^Sc, отличающийся нарушенной пространственной конфигурацией молекулы. Т.о., образование инфекционных прионовых белков происходит не за счет репродукции молекулы PrP^Sc, попавшей в организм, а за счет синтеза новых молекул, кодируемых мутировавшим геном PrP^C.

 

Прионы вызывают губкообразные поражения ЦНС – у человека описаны следующие заболевания:

· Куру;

· Болезнь Крейтцфельдта-Якоба;

· Синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкера;

· Смертельная семейная бессонница.

ВИЧ-инфекция – инфекционное заболевание человека, вызываемое вирусами иммунодефицита человека и характеризующееся длительным бессимптомным периодом, лимфоденопатией, поражением иммунной и нервной систем, наличием оппортунистических и СПИД-ассоциированных заболеваний, с пандемическим распространением и 100% летальностью.

СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита) – это терминальная стадия ВИЧ-инфекции.

Историческая справка.

Зимой 1981 г. были зарегистрированы случаи заболевания саркомой Капоши у мужчин в возрасте около 30 лет (как правило, заболевание характерно для мужчин старше 60 лет). Все они оказались гомосексуалистами. Саркома Капоши протекала у них злокачественно и большая часть из них погибла в течение 20 месяцев.

Весной 1981 г. была обнаружена ещё одна категория больных – со злокачественной формой пневмоцистной пневмонии. Это заболевание вызывается простейшими (Pneumocystic carinii) и встречается крайне редко у лиц с подавленной функцией иммунной системы. Заболевания также были зарегистрированы у молодых людей, гомосексуалистов.

Летом 1981 г. в США насчитывалось уже 116 подобных случаев.

Хотя клиническая картина указывала на синдром иммунодефицита, причины и пути заболевания остались неясными.

В 1982 г. американский исследователь Р. Галло высказал предположение, что причиной развития СПИДа является вирус из семейства ретровирусов. К этому времени Р. Галло и его сотрудники уже выделили два Т- лимфотропных вируса человека. Один из них – HTLV-1(Human T-lymphotropic virus type 1) – является возбудителем редкого, но злокачественного Т–лейкоза человека. Второй вирус HTLV-2, также вызывает Т-клеточные лейкозы и лимфомы.

В 1983 г. группа учёных Пастеровского института в Париже под руководством Люка Монтанье из кусочка ткани увеличенного лимфатического узла больного лифмоаденопатией выделили ещё один вирус с тропностью к CD4+-лимфоцитам (LAV вирус, ассоциированный с лимфоаденопатией). Оказалось, что новый ретровирус вызывал деструкцию инфицированных клеток с последующей их гибелью в отличие от вирусов HTLV-1 и HTLV-2, которые трансформируют Т-клетки, приводя к их бесконтрольной пролиферации.

В 1984 г. американцы сообщили об открытии ещё одного вируса HTLV-3. И тогда же была установлена идентичность HTLV-3 и LAV вирусов.

В 1986 г. Международный комитет по таксономии и номенклатуре вирусов предложил дать возбудителю новое название HIV /ВИЧ (Human immunodeficiency virus). С этого времени длительно протекающее инфекционное заболевание человека, вызванное ВИЧ, стали называть ВИЧ-инфекция, а термин СПИД сохранили для обозначения последней терминальной стадии этого заболевания.

В 1986 г. Л. Монтанье с сотрудниками объявили об открытии нового вируса – HIV-2 (ВИЧ-2).

Более 90% случаев инфицирования в мире связано с вирусом иммунодефицита человека первого типа. Вирус иммунодефицита второго типа (ВИЧ 2) эндемичен для Западной Африки и весьма редко встречается в остальных странах мира.

Теории происхождения ВИЧ.

По поводу происхождения вирусов иммунодефицита человека в литературе представлено много данных, порою противоречивых и не всегда полных. Споры продолжаются. Основные гипотезы происхождения ВИЧ следующие:

1. Вирус создан искусственно в конце 70-х годов ХХ века посредством методов генной инженерии на основе новых знаний о влиянии различного рода излучений, иммунодепрессантов и мононуклеарных антител на различные звенья иммунной системы.

2. В естественных условиях ВИЧ может иметь антропогенное происхождение, а именно:

· ВИЧ – типичный экзогенный ретровирус, существовавший у людей с древних времён и эволюционировавший вместе с человеком при его расселении на Земле;

· В глухих уголках Центральной Африки ВИЧ циркулировал и вызывал эндемические заболевания СПИД длительное время, затем через о. Гаити попал в США и в последующем довольно быстро распространился на все континенты;

· ВИЧ – не африканского происхождения, а возник и до нынешней пандемии существовал в странах умеренного климата (Сев. Америка, Европа), в силу слабой патогенности вызывая отдельные заболевания, практически не диагностируемые, как СПИД.

3. Зоонозное происхождение ВИЧ, что могло быть реализовано следующими путями:

· при генетических рекомбинациях (видимо, случайно) вируса лейкоза человека и животных (ретровируса типа С) с вирусом опухоли молочной железы мышей (ретровирус типа В) или с вирусом обезьяньего СПИД (ретровирус типа Д);

· в древние времена мутанты ВИЧ зелёной мартышки трансформировались и обрели нового хозяина – человека;

· по структуре генома и биологическим свойствам ВИЧ близок к лентивирусу висна и вирусу инфекционной анемии лошадей, отмечается выраженная общность их внутренних (сердцевинных) белков.

Таксономия.

Семейство – Retroviridae

Подсемейство – Lentivirinae

Род – Lentivirus

Тип – ВИЧ=HIV (Human immunodeficiency virus) 1 и 2 типов

Геном.

Геном ВИЧ представлен двухнитевой (+) РНК.

Геном ВИЧ состоит из 9 генов, которые представлены:

· тремя структурными генами (gag, pоl, env), характерными для всех ретровирусов – env (от англ. envelope – оболочка) отвечает за продукцию белков внешней оболочки, pоl (от англ. polymerase – полимераза) – ревертазы (обратной транскриптазы) и gag (от англ. group specific antigens – группоспецифический антиген) – ядерных структур;

· тремя регуляторными генами (tat, rev, nef) – ген tat обеспечивает усиление репликации вируса, rev избирательно активирует синтез структурных белков, nef замедляет транскрипцию вирусных геномов, обеспечивая равновесие между вирусом и организмом;

· тремя дополнительными генами (vpu, vpr, vif) – vpr регулирует жизненный цикл вируса, vif отвечает за способность ВИЧ к инфицированию, vpu – за сборку вирусных частиц.

Все эти гены содержат информацию, необходимую для продукции белков, которые управляют способностью вируса инфицировать клетку, реплицироваться и вызывать заболевания.

Тип симметрии нуклеокапсида – кубический.

Морфология.

Вирион имеет сферическую форму, диаметр 100-120 нм, сложную организацию.

Наружная мембрана или суперкапсид (env) состоит из двухслойной липидной оболочки, в которую интегрированы различные белки человека, в том числе белки гистосовместимости 1 и 2 классов, что обеспечивает ВИЧ антигенную маскировку (мимикрию). Внешнюю оболочку вирион заимствует из мембраны клетки хозяина при завершении цикла репликации и выходе из клетки.

Суперкапсид пронизан гликопротеиновыми шипами. Каждый шип состоит из гликопротеинов gp 120 и gp 41 (у ВИЧ-2 gp 105 и gp 36 соответственно):

Гликопротеины gp 120 локализованы в выступающей части шипа и взаимодействует с молекулами CD4+ на мембранах клеток. Молекулы gp 120 могут отрываться от вирусных частиц и с током крови поступать в ткани, что имеет существенное значение в патогенезе ВИЧ.

Гликопротеины gp 41 располагаются внутри оболочки и обеспечивают её слияние с клеточной мембраной;

Между внешней оболочкой и сердцевиной находится прослойка, состоящая из матриксного белка р 17.

Сердцевина вириона (cor) имеет вид усечённого конуса, её образуют белки р 18 и р 24. В сердцевине распологается РНК, связанная с внутренними белками р 9 и р 7.

Кроме РНК сердцевина содержит вирусные ферменты: обратную транскриптазу (р 66), протеазу, эндонуклеазу (интегразу) (р 32).

Обратная транскриптаза осуществляет синтез вирусной ДНК с молекулы РНК. Эндонуклеаза производит встраивание вирусной ДНК в геном клетки хозяина, в результате чего образуется провирус. Протеаза участвует в “нарезании” предшественников вирусных белков при созревании новой вирусной частицы.

Антигенная структура.

Антигенными свойствами разной степени выраженности обладают белки, кодируемые всеми генами ВИЧ. Антительный ответ к продуктам структурных генов является высокоактивным, особенно к белкам генов env и gag. Высокоантигенным является также nef протеин. Белки остальных регуляторных генов в антигенном отношении средне-(гены vpu, vpr) или низко-(гены vpx, vif, tat, rev) активны.

У ВИЧ главными антигенами выступают:

· Группоспецифические АГ (gag);

· Видоспецифические АГ (сердцевинные белки р 24);

· Типоспецифические АГ (оболочечные белки gp 41 и gp 120).

Вирус отличается высокой антигенной изменчивостью и в результате сбоев обратной транскриптазы из организма больного можно выделить серологически различные вирусы.

В настоящее время выделяют 2 типа вируса – ВИЧ-1 и ВИЧ-2 и более 10 сероваров ВИЧ.

ВИЧ-1 и ВИЧ-2 отличаются по своим антигенным и структурным характеристикам. Имеются достоверные различия в течении заболевания: инфекции, вызываемые ВИЧ-2 считаются более продолжительными. Имеются различия в клинике и эпидемиологии – ВИЧ-2 распространён в основном в странах Западной Африки.