MR – маннозный рецептор (Trujillo R. et al., 2007).

По данным S. Wahl et al. (2006), клеточная поверхность и внутриклеточные механизмы макрофагов оказались весьма эффективными для поддержания ретровирусов на всех этапах их жизненного цикла. И хотя многие из них «подражают» таковым у CD4⁺ T-клеток, этими авторами получены доказательства существования у макрофагов хорошо отлаженных индивидуальных механизмов, позволяющих ВИЧ более эффективно колонизировать макрофаги, чем Т-клетки-хелперы. Например, в дополнение к хемокиновому рецептору CD4 и корецептору CCR5 Т-клеток-хэлперов, наружная мембрана макрофагов содержит белок аннексин II (annexin II), облегчающий ранние этапы проникновения ВИЧ в клетку. Связывание ВИЧ с макрофагами осуществляется более просто, чем с Т-клетками-хэлперами, так как для этого он может использовать значительно большее количество поверхностных молекул клетки, а не только рецептор CD4 (рис. 4).

Рис. 4. Схематическое изображение участка мембраны макрофага, способного к взаимодействию с ВИЧ

В дополнение к каноническим рецепторным структурам типа CD4 и CCR5/CXCR4 (имеющимся у Т-хелперов), мембрана макрофага имеет дополнительные молекулярные структуры, позволяющие вирусу эффективно узнавать макрофаг, присоединяться к его наружной поверхности и проникать во внутрь клетки. Они играют важную роль в сигнальных клеточных актах, лежащих в основе жизненного цикла вируса. Взаимодействие гликопротеина gp120 ВИЧ с CCR5 приводит к сигнальной трансдукции, активирующей PI-3K (PI — ингибитор протеазы). PI-3K, в свою очередь, активирует серин/треонин протеин киназу (serine/threonine protein kinase, AKT). Далее запускается каскад реакций фосфорилирования, формирующих связи между транскрипционными актами. Аннексин (annexin II, Ann II) — это кальцийсвязывающий белок [calcium (Ca⁺⁺)-binding protein], он взаимодействует с фосфатидилсерином (phosphatidylserine) Env ВИЧ, участвует в актин-цитоскелетных перестановках (actin cytoskeletal rearrangement) и в транспорте вируса во внутрь макрофага. Актин и аннексин II «вовлекают» вирус в эндосомальный компартамен, где он чувствует себя «как дома». В «узнавании» ВИЧ также участвуют манозный рецептор макрофага (macrophage mannose receptors, MMR; см. рис. 3), gp340, CD63, галактозилцереброзид (galactosylcerebroside, GalCer) и синдекан (syndecan, Syn).

Точечные линии относятся к путям, предполагаемым для Т-клеток. Pyk2 (proline-rich tyrosine kinase-2) — пролин-обогащенная тирозин киназа-2; SAPK (stress-activated protein kinase) — стресс-активированная протеин киназа (Wahl S. et al., 2006).

Среди компонентов мембраны макрофагов в качестве кандидатов в кофакторы, позволяющих gp120 или gp41 ВИЧ взаимодействовать с этими клетками, помимо маннозных рецепторов, уже описаны протеогликаны гепарин-сульфата (heparan sulfate proteoglycans), такие как синдекан (syndecan); цистеин-богатый рецептор-мусорщик (cysteine-rich scavenger receptor), gp340; эластаза лейкоцитов человека (human leukocyte elastase), локализованная на клеточной поверхности и др.

В зависимости от обстоятельств каждая из этих молекул (вместе или по отдельности с другими), может присоединять и концентрировать ВИЧ на поверхности макрофага, обеспечивать ему слияние с клеточной мембраной и/или влиять на его внутриклеточное «благополучие» посредством сигнальной трансдукции. S. Wahl et al. (2006), исследовавшие возможные клеточные механизмы торможения репликации ВИЧ, которые могли бы рассматриваться как «защищающие клетку от вируса», не нашли убедительных доказательств их наличия.

В отличие от ВНО, ВИЧ не разрушает макрофаг, а использует его для длительного существования в макроорганизме. После взаимодействия с макрофагом, он индуцирует сигнально-трандукционные акты, приводящие к транскрипции генов хозяина. Эти ответы, как правило, скоротечные и клетка возвращается к покоящемуся фенотипу («resting» phenotype) в течение 24–48 часов. Если взаимоотношения ВИЧ с макрофагом начали складываться по инфекционному пути (см. рис. 3), то в этих временных пределах вирус начинает свой жизненный цикл. Между 5 и 10 сутками после инфицирования макрофага, начинается активная продукция ВИЧ. Ее максимум достигается на 14 сутки (для сравнения — у человека, инфицированного ВНО, к этому времени уже развивается стерильный иммунитет). В макрофаге у ВИЧ экспрессируются гены, важные не только для его собственной репликации, но и способны эффективно оказывать влияние на функцию клетки-хозяина (рис. 5).

Рис. 5. Механизмы контроля со стороны ВИЧ над внутриклеточными процессами макрофагов

Белки ВИЧ Vpr, Vpu, Vif и Nef, в дополнение к Tat-регуляторному белку, влияют на сигнальную трансдукцию, генную экспрессию и белковый синтез клетки. Сокращения: Sp1 (specificity protein-1) — специфичный белок-1; GR (glucocorticoid receptor) — глюкокортикоидный рецептор; QA (quinolinic acid) — квинолиновая кислота; TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand) — TNF-связанный апоптоз-индуцирующий лиганд; iNOS (inducible nitric oxide synthase) — индуцибельная окись-азота синтетаза; MR (mannose receptor) — маннозный рецептор; STAT (signal transducer and activator of transcription) — сигнальный преобразователь и активатор транскрипции; AP-1 (activated protein-1) — активированный белок-1; HCK (hematopoietic cell kinase) — гематопоэтическая клеточная киназа; FcR (Fc receptor) — Fc-рецептор; p21 (cyclin-dependent kinase inhibitor 1A; CDKN1A — циклин-зависимый ингибитор киназы 1А) (Wahl S. et al., 2003).

Гены сигнальной трансдукции наиболее активно экспрессируются ВИЧ-инфицированным макрофагом в 1-е и 14-е сутки; пики экспрессии генов транскрипции, клеточного цикла и апоптоза приходятся на 1-е сутки и на 7–14; гены метаболических процессов, цитокинов и хемокинов наиболее активны в 1-е сутки после инфицирования (Vazquez N. et al., 2005).

Многокомпонентные инфекционные процессы. Одной из самых ранних находок у ВИЧ-иммунокомпромисных людей стала их поразительная чувствительность к оппортунистическим инфекциям. По мере прогрессирования болезни, обычно тогда когда количество хелперных Т-лимфоцитов становится меньше 400 — 200 на мм³, у ВИЧ-инфицированных пациентов развиваются инфекционные процессы, называемые СПИД-ассоциируемыми.

Наиболее чувствительными к ослаблению иммунной защиты организма являются вирус герпеса зостер (опоясывающий лишай), грибок кандида (молочница), вирус Эпштейна-Барра (волосатая лейкоплакия полости рта), туберкулезная палочка (стадия пре-СПИДа). На фоне прогрессирующего паралича иммунной системы (ранняя стадия СПИДа) активируются пневмоцисты, гистоплазмы, кокцидии, криптококки, токсоплазмы, вирус простого герпеса, криптоспоры. Терминальная стадия СПИДа (число Т-хелперов падает до минимума) сопровождается активацией цитомегаловируса и атипичных микобактерий — предвестников фатального исхода (Милз Д., Мазур Г., 1990).

Но у многих исследователей ВИЧ/СПИД-пандемии вызывает недоумение то обстоятельство, что нет логики в «подборе» перечня СПИД-ассоциируемых инфекций. Их возбудители таксономически крайне неоднородны, отсутствуют видимые признаки сходства в жизненных циклах и экологии. Иными словами, между условно-патогенными паразитами и СПИД-ассоциируемыми инфекциями нет обязательной обусловленности (см. работу Лысенко А.Я. с соавт., 1996). Отсутствие ожидаемой «логики» или «обусловленности» СПИД-ассоциируемых инфекций все же указывает на возможность определенной специфичности в подборе их возбудителей. Вот только два примера, отражающих надклеточный уровень взаимодействия ВИЧ и возбудителей других инфекционных болезней.

Сурфактантный белок A (SP-A), присутствующий в бронхоальвеолярной жидкости ВИЧ-инфицированных людей, усиливает прикрепление Mycobacterium tuberculosis к альвеолярным макрофагам, провоцируя туберкулезную инфекцию (Downing J. P. et al., 1995). Этот процесс на стадии «преСПИДа» не связан с ослаблением иммунной системы, так как инфицирование человека туберкулезной палочкой обычно происходит еще до истощения Т-хелперов (Downing J. P. et al., 1995). M. tuberculosis и их белки, в свою очередь, способны активировать репликацию ВИЧ в макрофагах (ToossiZ. et al., 1997). Развитие туберкулезной инфекции усиливает репликацию ВИЧ и, соответственно, увеличивает вирусную нагрузку в крови ВИЧ-инфицированных пациентов. По данным Goletti D. еt al. (1996), она возрастает от 5 до 160 раз в период острой фазы туберкулеза.

Для возбудителя другой СПИД-индикаторной инфекции — Mycobacterium avium, известны, по крайней мере, три таких фактора. Первый, это интерлейкин 6 (IL-6). Его повышенный синтез у ВИЧ-инфицированных людей резко увеличивает чувствительность макрофагов к M. avium. Второй — гликопротеин gp120 самого ВИЧ. Он усиливает размножение M. avium в альвеолярных макрофагах, — заражение человека этой микобактерией становится специфическим и неизбежным (Denis M., 1994a). Третий, это Tat-белок ВИЧ, трансактиватор транскрипции вируса (transactivator of transcription), обеспечивающий усиление репликации вируса и регулирующий экспрессию клеточных генов. Он с высокой аффинностью присоединяется к M. avium посредством интегрина (integrin alpha 5 beta 1), присутствующего на поверхности микобактериальной клетки. В результате у M. аvium значительно возрастает инфективность в отношении альвеолярных макрофагов человека (Denis M., 1994b).

Клеточный уровень таких взаимодействий так же еще только начинает изучаться, но уже имеются примеры специфичности взаимодействия ВИЧ и возбудителей ВИЧ-индикаторных инфекций. Например, по данным S. Wahl et al. (2003), M. avium активирует основной транскрипционный активатор воспалительных цитокинов, NF- к B (nuclear factor к B) и увеличение экспрессии CCR5 и цитокинов. Оба фактора стимулируют репликацию ВИЧ у инфицированного макрофага, и восприимчивость неинфицированного макрофага к этому вирусу (рис. 6).

Рис. 6. Один из механизмов индукции благоприятных для ВИЧ факторов в макрофагах, инфицированных M. avium

Микобактерия активирует NF- к B, экспрессию CCR5, синтез хемокинов и цитокинов; и подавляет апоптоз. В результате у макрофага повышается восприимчивость к ВИЧ, а в ВИЧ-инфицированных макрофагах вирус активно размножается. Образование бактериальных скоплений в макрофаге вызывает у людей гранулематозоподобные поражения, наполненные мультиядерными гигантскими клетками (multinucleated giant cells; MNGC), активированными макрофагами и заново рекрутированными мононуклеарными клетками (Wahl S. M. et al., 2000).

Обнаружены и более сложные механизмы активации экзогенных ретровирусов возбудителями оппортунистических инфекций. Например, экспрессия генов ВИЧ, регулируемая посредством LTR, может быть трансактивирована регуляторными генами многих ДНК-вирусов, обычно инфицирующих людей. Среди них вирус простого герперса первого и второго типов, цитомегаловирусы, герпес-вирус 6, вирус гепатита В (Urnovitz H. B., Murphy W. H., 1996).

Имеются доказательства специфичности процессов взаимодействия экзогенных ретровирусов и эндогенных ретроэлементов, т.е. на уровне генома человека. Например, эндогенные ретровирусы и ретроэлементы усиливают инфекционный процесс, вызванный экзогенным ретровирусом. H. B. Urnovitz и W. H. Murphy (1996) описали ВИЧ-инфицированного пациента, чья иммунная система, благодаря активности эндогенного ретровируса млекопитающих типа С, находилась в хронически активированном состоянии. В результате прогрессирование ВИЧ-инфекции шло очень стремительно.

Эндогенные ретровирусы и ретроэлементы способны к комплементации нарушенных функций экзогенных ретровирусов. Отдельные HERV-K (эндогенные ретровирусы человека) имеют транскрипционно активные открытые рамки считывания и кодируют собственную протеазу, идентичную протеазе ВИЧ. Протеаза HERV-K может комплементировать функцию протеазы ВИЧ у ВИЧ-инфицированных пациентов, подвергнутых лечению ингибиторами протеаз, и тем самым значительно снизить эффективность таких препаратов (Padow M. еt al., 2000).

Экзогенные ретровирусы в свою очередь могут активизировать эндогенные ретровирусы и ретроэлементы. J. J. Goedert et al. (1999) показали усиление экспрессии генов эндогеного ретровируса K10 (HERV-K10) у ВИЧ-инфицированных людей и больных СПИДом. И, соответственно, повышение риска развития у них тестикулярного рака (testicular cancer). ВИЧ индуцирует появление вирусных частиц HERV-K(HML-2) в сыворотке человека (Contreras-Galindo R. et al., 2006). Пока неизвестно, способна ли ВИЧ-инфекция стимулировать горизонтальный перенос HERV-K(HML-2) между людьми, но такую возможность нельзя исключать.

Таким образом, иммунная система легко распознает и ВИЧ, и ВНО, об этом свидетельствуют клеточно-опосредованные и гуморальные иммунные реакции. Ответы иммунной системы на оба вируса весьма эффективны, но прямо противоположны по содержанию:

1. ВНО вызывает инфекционный монопроцесс, имеющий циклическое течение. На начальном этапе инфекции он ведет себя как облигатный паразит макрофагальных клеток, имеет короткий цикл размножения, разрушает клетку и в течение первых двух суток с момента проникновения в организм человека становится доступным как для антител, так и клонов лимфоцитов, несущих иммунологическую память об антигене, использованном для вакцинации. Сохранение Т- и В-клеточных звеньев иммунитета формирует полноценные гуморальные и клеточные ответы на вирус, способствующие его полной элиминации из организма, инфекционный процесс прекращается. Поэтому ВНО меняет хозяина на 8–10 сутки от начала болезни, но так как люди, перенесшие натуральную оспу, формируют иммунную прослойку, препятствующую дальнейшему распространению вируса, вызываемый им эпидемический процесс ограничивается, т. е. носит циклический характер.

2. На начальном этапе инфекции ВИЧ взаимодействует с клетками иммунной системы более сложно, чем ВНО. Он колонизирует как макрофаги, так и Т-клетки-хелперы и устанавливает контроль над их генетическим аппаратом. Вирус блокирует апоптоз макрофага и интегрируется с геномом Т-хелпера, поэтому его персистирование по макроорганизму не может контролироваться специфическими антителами, как это происходит в отношении ВНО. В зависимости от рецепторов, посредством которых ВИЧ взаимодействует с макрофагом, он вступает с ним либо в симбиотические отношения, либо начинает размножаться. Оба этих процесса идут одновременно и усиливают диссеминацию ВИЧ (механизмы этого процесса мы рассмотрим в следующей главе). Инфекционный процесс постоянно усложняется, к моменту смерти больного он представляет уже комплекс нециклических инфекционных процессов, в которых участвуют не только ВИЧ и возбудители СПИД-ассоциируемых инфекций, но и эндогенные ретровирусы генома человека. Так как ВИЧ передается в основном половым путем, а иммунная система человека неспособна ограничить размножение вируса и сформировать иммунную прослойку среди населения, как это имеет место в отношении ВНО, то вызванный им эпидемический процесс носит необратимый нециклический характер.