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 PrPSc (от англ. scrapie – скрепи, являющейся самой распространенной прионовой болезнью) вызывать мутацию гена, кодирующего синтез нормального прионового белка PrPC (от англ. cell – клетка), в результате чего синтезируется инфекционный прионовый белок PrPSc, отличающийся нарушенной пространственной конфигурацией молекулы. Т.о., образование инфекционных прионовых белков происходит не за счет репродукции молекулы PrPSc , попавшей в организм, а за счет синтеза новых молекул, кодируемых мутировавшим геном PrPC .
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, p о l, env), характерными для всех ретровирусов – env (от англ. envelope – оболочка) отвечает за продукцию белков внешней оболочки, p о l (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.
Сердцевинавириона (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.
Особенности репродукция ВИЧ.
1. Прикрепление ВИЧ с помощью gp 120 к клеточным рецепторам CD4+.
2. В процессе образования этого комплекса происходит изменение конформации молекулы gp 120, вследствие этого оказывается открытой гидрофобная область gp 41 (пептид слияния), которая взаимодействует с клеточной мембраной. Этот процесс индуцирует слияние вирусной оболочки с плазматической мембраной клетки, в результате чего сердцевина вируса попадает внутрь клетки.
3. «Раздевание» вируса – вирусная РНК освобождается от белков нуклеокапсида.
4. Двухцепочечная РНК проникает в клетку и запускается сложный механизм обратной транскрипции вирусной РНК при участии фермента обратной транскриптазы. Сначала синтезируется одноцепочечная ДНК, затем – вторая цепь ДНК, используя первую в качестве матрицы. В итоге образуется двухцепочечная ДНК-копия вирусного генома.
5. Вирусная ДНК (провирус) проникает в клеточное ядро и благодаря активности вирусного фермента интегразы, которая разрезает ДНК клетки-хозяина, встраивается в хромосомную ДНК, сохраняясь в ней до конца жизни клетки.
6. Затем начинается репликация ВИЧ – транскрипция РНК, содержащие полный геном ВИЧ.
7. Транспорт РНК в цитоплазму, синтеза на клеточных рибосомах вирусных протеинов и энзимов.
8. Сборка вирусных частиц происходит на внутренней стороне клеточной мембраны.
9. Вирион отпочковывается от клетки, увлекая участки мембраны клетки-хозяина, в том числе антигены главного комплекса гистосовместимости. При активной репликации ВИЧ идёт множественное нарушение целостности мембраны, и клетка погибает.
Таким образом, ВИЧ в CD4+-лимфоцитах активно использует клеточный аппарат для транскрипции своих генов и синтеза белков.
Полный жизненный цикл вируса реализуется довольно быстро, всего за 1-2 суток; в день формируется до 1 млрд. вирусных частиц.
У ВИЧ отсутствуют специальные механизмы коррекции генетических ошибок, поэтому он, как и другие лентивирусы имеет выраженную наклонность к мутациям. Так как вирус персистирует в организме очень длительно, то может накапливаться значительное количество мутантных вариантов ВИЧ. Отмечено, что при встрече двух вариантов ВИЧ и более в одной клетке они могут обмениваться генетическим материалом (рекомбинировать), что является дополнительным механизмом изменчивости ВИЧ. В результате изменчивости могут возникать штаммы, различающиеся по многим характеристикам.
Культивирование.
ВИЧ-1 и ВИЧ-2 удаётся культивировать в клетках только одного клона CD 4+-лимфоцитов – Н , полученного из лейкозных CD4+-лимфоцитов. Для этих же целей могут быть использованы и монослойные культуры клеток астроцитов, в которых ВИЧ-1 хорошо размножается. Из животных к ВИЧ-1 восприимчивы шимпанзе.
Резистентность.
Вирус чрезвычайно чувствителен к факторам внешней среды. Гибнет при использовании всех известных химических агентов в течении 20-30 минут и теряет активность при нагревании 560С в течение 30 минут, при 1000С – мгновенно.
Губительными для ВИЧ являются и такие факторы, как солнечные лучи, УФО, все виды ионизирующего излучения. Имеются данные о том, что ВИЧ теряет активность под действием защитных ферментов, содержащихся в слюне и поте.
ВИЧ довольно долго сохраняет жизнеспособность в высохшей крови. В крови, предназначенной для переливания вирус сохраняется годы, в замороженной сыворотке его активность сохраняется около 10 лет. В замороженной сперме ВИЧ также сохраняется как минимум несколько месяцев.
Эпидемиология.
ВИЧ-инфекция является абсолютным антропонозом, т.е. единственным источником инфекции при этом заболевании является больной человек на всех стадиях заболевания.
ВИЧ можно обнаружить в крови, сперме, влагалищном и цервикальном секрете, спинномозговой жидкости, слезе, слюне, моче, грудном молоке.
Из всех перечисленных факторов наибольшее значение имеет кровь. В 0,1 мл крови могут содержатся до 10 тыс. вирионов. Инфицирующая доза пока не известна, но в 1 мл крови могут быть от 1 до 100 инфицирующих доз.
Второе место по эпидемологической значимости занимает сперма и секрет шейки матки. Другие из вышеперечисленных секретов, как факторы передачи, практической роли в распространении инфекции не играют, т.к. концентрация вируса в них очень низка. Так слюны, например, для заражения необходимо от 400 до 4000 мл.
Механизмы передачи инфекции:
· Парентеральный/кроваво-контактный (пути – трансфузионный, артифициальный, половой, контактно-бытовой – инфицированные лезвия для бритья, зубные щетки, при пересадке органов и тканей);
· Вертикальный (путь – трансплацентарный).
Группы риска – гомосексуалисты, бисексуалы, проститутки, лица, ведущие беспорядочный половой образ жизни – промискуитет, наркоманы.
Восприимчивость к ВИЧ-инфекции всеобщая. Все инфицированные, в конце концов, заболевают, а все заболевшие погибают.
Патогенез.
В общем плане заболевание, вызываемое ВИЧ, может быть охарактеризовано как иммунодефицитное состояние инфекционной природы, возникающее вследствие способности вируса паразитировать непосредственно в клетках иммунной системы.
Патогенез ВИЧ-инфекции представляет собой сложный процесс многолетнего взаимодействия возбудителя с организмом хозяина от момента первичной инфекции до последней смертельной стадии заболевания.
1. Период вирусемии.
Проникнув тем или иным путем в организм человека, ВИЧ попадает в кровь, и в течении 2-4 недель длится период вирусемии.
2. Проникновение в клетку-мишень.
После периода вирусемии вирус может внедряться в клетки, имеющие на цитоплазматической мембране рецептор CD4+, к которому имеют сродство оболочечные структуры вируса – gp 120 (ВИЧ-1) и gp 105 (ВИЧ-2).
Такими клетками-мишенями для ВИЧ являются прежде всего, Т-хелперы, макрофаги (моноциты, клетки Лангенгарса, дендритные клетки и некоторые клетки ЦНС.
Рецепторы CD4+ связываются с gp 120. Но связывание вириона с мембраной клетки возможно за счет слияние gp 41 с неспецифическим «связывающим пептидом» (F-пептид). Поэтому чувствительностью к ВИЧ обладают и другие клетки не содержащие CD4+. Это клетки человеческого мозга плода, глиальные клетки, клетки эпителия прямой кишки.
После прикрепления gp 120 (ВИЧ-1) или др-105 (ВИЧ- 2) к CD4+, благодаря gp 41 вирус проникает в клетку-мишень.
3. Стадия провируса.
В клетке под действуем клеточных ферментов разрушается оболочка вируса и сердцевина вириона оказывается в цитоплазме клетки. Под действием обратной транскриптазы (ревертазы) синтезируется одноцепочечная ДНК, комплементарная вирусной РНК. Затем синтезируется вторая цепь ДНК, комплементарная первой. Двухцепочечная вирусная ДНК проникает в ядро клетки и встраивается в хромосомную ДНК под действием интегразы (провирус). Это соответствует периоду инкубации. Однако период встраивания может сопровождаться развитием первичных клинических реакций. В стадии провируса, т.е. когда ВИЧ находится в клетке, но без активации вирусного генома, он может существовать довольно длительно, порой годами. Это бессимптомная фаза болезни.
4. Активация вирусного генома.
Активация вирусного генома осуществляется за счет разнообразных ко-факторов:
· воздействие внешних факторов: инсоляция, радиация, токсические вещества;
· воздействие иммунномодуляторов;
· попадание в организм вирусов-трансактиваторов, способных активировать ВИЧ – вируса гепатита В, вирусов герпеса (особенно ЦМВ), аденовирусов и др.;
· острые и хронические инфекции, обусловленные внутриклеточными паразитами;
· иммуносупрессия, вызванная химиотерапевтическими препаратами;
· сенсибилизация спермой от различных партнеров;
· интоксикация наркотиками, алкоголем и пр;
· реинфекция ВИЧ.
Когда происходит активация провируса, то при помощи клеточного механизма транскрипции образуются РНК-копии провируса, а так же синтезируются вирусные белки.
Из РНК-копий и белков создаются новые вирусные частицы, которые покидают клетку, отпочковываясь от ее поверхности. Если ВИЧ размножается умеренно, то зараженная клетка остается целой и жизнеспособной. Если же репликация очень интенсивна, происходит гибель клетки.
5. Фаза персистирующей генерализованной лимфаденопатии.
После активации провируса инфекция переходит уже в необратимую фазу – персистирующей генерализованной лимфаденопатии (ПГЛ), характеризующейся увеличением лимфоузлов не менее 1 см в диаметре.
Наиболее ранним этапом ВИЧ-инфекции является поражение Т-хелперов. Их количество уменьшается и изменяется соотношение CD4+ к CD8+. В норме этот показатель равен 1,8-2,4. При заболевании он снижается до 0,5-1.
ВИЧ, в частности gp 120, способен индуцировать образование клонов цитотоксических Т-лимфоцитов, что вызывает лизис собственных Т-клеток, как инфицированных, так и не инфицированных ВИЧ, а также моноцитов. Нарушается кооперация клеток в иммунном ответе.
Поражение макрофагов ВИЧ приводит к тому, что Т-хелперы не воспринимают информацию антигенпрезентирующих макрофагов, т.е. нарушается процесс макрофаг – лимфоцит.
Моноциты и макрофаги у больных ВИЧ обладают сниженной бактерицидной и фунгицидной активностью и способностью к хемотаксису.
Страдает и В-система иммунитета. Возникает гипергаммаглобулиномия за счет продукции неспецифических иммуноглобулинов. Повышается содержание иммуноглобулинов всех классов, особенно G и А, а т.ж. концентрация циркулирующих иммунных комплексов. Возникают аутоиммунные процессы.
6. Оппортунистические инфекции.
Глубокие, необратимые нарушения иммунной системы ведут к возникновению различного рода оппортунистических инфекции. У взрослых это преимущественно вирусные, грибковые и паразитарные поражения (нарушение клеточного звена иммунитета), а у детей, помимо этого, часто наблюдаются бактериальные инфекции (нарушение гуморального иммунитета).
Одновременно поражение неиммуннокомпетентных клеток, в частности, нервных и глиальных, приводит к повреждению нервной системы, которые наблюдаются в 90-100% случаев. В дальнейшем процесс поражения нервной системы характеризуется функциональными нарушениями: снижением работоспособности, развитием синдрома хронической усталости, меняется поведение, снижается память, нарушается интеллект, возможно развития ВИЧ-деменции. Возможны органические поражения (менингит, абцесс мозга).
Течение болезни зависит от организма человека и от типа вируса. Средняя продолжительность жизни при инфицировании ВИЧ-1 сейчас оценивается в 12 лет. При ВИЧ -2 заболевание прогрессирует медленнее.
Особенности клиники.
В настоящее время, в соответствии с современными представлениями о течении ВИЧ-инфекции, Российский Федеральной научно-методический центр по профилактике и борьбе со СПИДом предложил классификацию ВИЧ-инфекции, разработанную академиком РАМН В.И.Покровским.
1. Стадия инкубации – период от момента заражения до появления реакции организма в виде клинических проявлений «острой инфекции» или (и) выработкой антител. Продолжительность от 3 недель до 3-х месяцев. В этот период идет активное размножение ВИЧ, но клинических проявлений нет, и антитела к ВИЧ не выявляются. Диагноз ставится на основании эпидемиологических данных и лабораторно подтверждается обнаружением в сыворотке крови пациентов ВИЧ, его антигенов, нуклеиновых кислот ВИЧ.
2. Стадия первичных проявлений – идет активная репликация ВИЧ и появляется первичный ответ организма на внедрения возбудителя в виде клинических проявлений или выработки антител. Стадия ранней ВИЧ – инфекции протекает в нескольких формах.
a. «Бессимтомная», когда каких либо клинических проявлений нет, но появляются антитела.
b. «Острая инфекция без вторичных заболеваний» может проявится разнообразной клинической симптоматикой (лихорадка, высыпания на коже и слизистых, увеличение лимфотических узлов и др.)
c. «Острая инфекция с вторичными заболеваниями».
3. Латентная стадия.
4. Стадия вторичных заболеваний (потеря веса, генерализованные бактериальные и вирусные заболевания, саркома Капоши, поражения ЦНС и др.)
5. Терминальная стадия.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 114; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!