ВИЧ-инфекция у детей

метки: Инфекция, Ребенок, Вирус, Лимфоцит, Клетка, Белка, Иммунитет, Проникать

Антиретровирусная терапия

ВИЧ

ВЗВ

Вирус иммунодефицита человека

Варицелла-зостер вирус

ВН

Вирусная нагрузка

ВОЗ

Всемирная организация здравоохранения

ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота

ИЛ

Интерлейкин

ИП

Ингибиторы протеазы

НИОТ

Нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы

ННИОТ

ПЦП

ПЦР

РНК

Ненуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы

Пневмоцистная пневмония

Полимеразная цепная реакция

Рибонуклеиновая кислота

СПИД

Синдром приобретенного иммунодефицита

ТВС

Туберкулез

ТМП/СМК

Триметоприм/сульфаметаксазол

ЦНС

Центральная нервная система

ЦМВ

Цитомегаловирус

CD

Кластер дифференцировки лимфоцитов

CDC

Центр контроля заболеваемости (США)

Ig

Иммуноглобулин

Глава 1. Этиология

ВИЧ-1 относится к роду Lentivirus семейства ретровирусов. Полагают, что циркуляция вируса у человека началась в Африке около 70 лет назад, вероятно в результате заражения от шимпанзе при добыче и разделке их мяса. Из вирусов, циркулирующих у животных, к ВИЧ-1 ближе всего вирус иммунодефицита обезьян, обнаруженный у шимпанзе; некоторые популяции шимпанзе служат резервуаром большого количества ретровирусов и в настоящее время. ВИЧ-2, менее патогенный вирус, близкий к ВИЧ-1, циркулирует у человека в ряде районов Западной Африки, а в остальных регионах встречается относительно редко. Считается, что ВИЧ-2 произошел от вируса иммунодефицита обезьян; самый близкий к нему вирус — вирус иммунодефицита обезьян вида «воротничковый мангобей». Нелеченная инфекция, вызванная ВИЧ-2, обычно протекает значительно легче, чем вызванная ВИЧ-1. С помощью филогенетического анализа нуклеотидных последовательностей генома ВИЧ-1 были выделены несколько подтипов вируса — A, B, C, D, E, F, G, H, J и K, и три группы — M (main — главная), которая включает большинство подтипов, O (outlier — обособленная) и N (ни M, ни O).

Разные подтипы преобладают в определенных географических районах. Например подтип А распространен на территории стран СНГ, подтип В в Западной Европе и США. Существуют рекомбинантные вирусы, примером которых служит подтип E.

Электронно-микроскопически вирионы ВИЧ имеют округлую форму с диаметром 100–130 нм с электронно-плотным конусовидным нуклеоидом. Наружная липидная мембрана вириона содержит поверхностные белки-гликопротеиды с молекулярной массой 120 кД и 41 кД (gp120 и gp41): gp41 — трансмембранный белок, gp120 — чистый поверхностный белок. Нуклеокапсид содержит матриксные (р17) и сердцевинные белки (р24 и др.), геном вируса, состоящий из двойного набора одноцепочечных молекул РНК, и комплекс ферментов (обратная транскриптаза, РНКаза, интеграза, протеаза) (рисунок 1).

Рисунок 1 – Строение ВИЧ

1.2 Геном ВИЧ

Геном ВИЧ существует в 2-х видах: в виде геномной РНК и в виде ДНК, синтезированной из геномной РНК и интегрированной в хромосому клетки-хозяина. Один вирион содержит 2 молекулы такой РНК (рисунок 2).

Рисунок 2 – Геном ВИЧ

Структура генома ВИЧ классическая, свойственная всем ретровирусам. Он содержит 3 больших гена кодирующих синтез структурных белков, обозначаемых как gag, pol, env и 6 дополнительных малых генов, кодирующих регуляторные белки — tat, vif, nef, rev, vpr, vpu (имеется у ВИЧ-1, но отсутствует у ВИЧ-2), vpx (имеется у ВИЧ-2, но нет у ВИЧ-1).

Ген gag (group-specific antigens) кодирует белок-предшественник с молекулярной массой 55 кД, который в ходе процессинга расщепляется протеазой вируса на белки р24, р17, р7, р6.

Ген pol (polymerase) кодирует белок-предшественник, в результате процессинга которого получаются 4 продукта: обратная транскриптаза, протеаза, интеграза.

Ген env (envelope) кодирует белок-предшественник gp160, который в ходе процессинга расщепляется на 2 белка оболочки вириона — gp120 и gp41.

Регуляторные гены не только кодируют соответствующие белки, но каждый из них еще влияет на другие структурные и регуляторные гены. По отдельности или совместно регуляторные механизмы экспрессии генов HIV определяют следующие варианты сосуществования клетки и вируса: вспышка репликации вируса; устойчивый умеренный уровень размножения вируса; состояние покоя.

Глава 2. Патогенез ВИЧ

2.1 Жизненный цикл ВИЧ

Проникновение вируса в клетку. Инфекция начинается со связывания поверхностного гликопротеида gp120 с рецептором CD4 на поверхности клетки. Связывание CD4 запускает конформационные изменения в gp120, что облегчает его взаимодействие с вирусным корецептором, которым обычно служат белки CXCR4 и CCR5. Связывание с корецептором запускает дальнейшие конформационные изменения в gp41 — гликопротеиде, закрепленном во внешней оболочке вируса и нековалентно связанном с gp120. Изменения в gp41 приводят к внедрению концевого домена gp41 («белка слияния») в клеточную мембрану и образованию в gp41 особой вытянутой спиральной структуры из 6 звеньев наподобие шпильки, в результате чего происходит тесное сопоставление и последующее слияние внешней оболочки вируса и клеточной мембраны с высвобождением вирусного капсида в цитоплазму.

В зависимости от тропности к различным типам клеток штаммы ВИЧ делят на макрофаготропные (M-тропные) и T-лимфоцитотропные (T-тропные).

M-тропные штаммы способны проникать в макрофаги, моноциты и первичные T-лимфоциты, но не способны проникать в T-клеточные линии (т.е. перевиваемые культуры T-лимфоцитов CD4).

T-тропные вирусы могут проникать в T -лимфоциты CD4, но не могут в макрофаги и моноциты. Способность вируса проникать в те или иные клетки зависит от используемого им корецептора. M-тропные вирусы в качестве корецептора используют CCR5, и поэтому еще называются вирусами R5. T-тропные вирусы используют в качестве корецептора CXCR4 и поэтому называются еще вирусами X4. В большинстве случаев заражение происходит вирусами R5, однако позднее, по мере повышения концентрации циркулирующего в крови вируса и снижения числа лимфоцитов CD4 нередко начинает преобладать вирус X4.

Лица с естественными мутациями в генах корецепторов (гомо — и гетерозиготы по делеции 32 пар оснований в гене CCR5 (A32CCR5)) реже заражаются ВИЧ и инфекция у них прогрессирует медленнее. Среди населения земного шара частота таких мутаций составляет около 5%.

Обратная транскрипция. После проникновения в клетку вирусный капсид подвергается «раздеванию» — неполностью изученному процессу, в результате которого в цитоплазму высвобождается геномная РНК, связанная с белками, и тРНК, которая будет праймером для обратной транскрипции. Обратная транскриптаза, кодируемая геном pol, катализирует обратную транскрипцию — процесс, в результате которого на вирусной РНК синтезируется комплементарная ДНК (кДНК), которая затем проникнет в ядро. Синтез провирусной ДНК на матрице вирусной РНК в цитоплазме клетки под действием фермента обратной транскриптазы – это ключевой момент в репродукции ВИЧ.

ВИЧ проникает как в активированные Т-лимфоциты, так и в покоящиеся, однако в покоящихся клетках не завершается синтез вирусной ДНК. В покоящихся Т-лимфоцитах образованная в результате обратной транскрипции привирусная ДНК не встраивается в геном клетки хозяина. Для того, чтобы клеточная ДНК встроилась в ДНК клетки-хозяина необходимы активация клетки и перемещение вирусного преинтеграционного комплекса из цитоплазмы в ядро. Помимо моноцитов, макрофагов и клеток микроглии, невстроенная в клеточный геном провирусная ДНК ВИЧ содержится в покоящихся лимфоцитах CD4 – долгоживущих клетках, — которые являются важным резервуаром ВИЧ и латентной инфекции. Поскольку естественное течение ВИЧ-инфекции характеризуется постоянной репродукцией вируса в активированных лимфоцитах CD4, пребывание вируса в латентном состоянии в покоящихся лимфоцитах CD4, скорее всего является случайным феноменом, не имеющим большого значения в патогенезе этой инфекции. Но этот резервуар латентного провируса приобретает особое значение с началом антиретровирусной терапии: антивирусные препараты не действуют на нереплицированные провирусы, поэтому ВИЧ продолжает персистировать в клетках и способен к репродукции при отмене терапии. Существование этого резервуара латентного вируса – одна из причин, не позволяющая добиться искоренения вируса у ВИЧ-инфицированных с помощью АРТ.

Интеграция ДНК ВИЧ в геном инфицированной клетки с помощью фермента интегразы и образование ДНК – провируса ВИЧ.

Транскрипция и трансляция. Транскрипция ДНК-провируса с участием РНК-полимеразы. Транспорт информационной РНК ВИЧ из ядра в цитоплазму. Синтез вирусных белков ВИЧ с участием вирусных ферменов. Транспорт вирусных белков к месту сборки, упаковка и сборка новых вирионов. Расщепление молекул предшественников ВИЧ ферменном – протеазой, после чего завершается сборка зрелых вирусов и они отпочковываются от клетки.

Для ВИЧ характерна высокая скорость репликации и, соответственно, большой оборот вирусных частиц: в среднем за сутки образуется и разрушается 1 млрд вирусных частиц. Из-за высокой скорости репликации вируса и большой частоты мутаций у одного и того же больного накапливается множество близких вариантов вируса, называемых псевдовидами. В результате естественного отбора преимущественно сохраняются псевдовиды, приобретшие в результате мутаций устойчивость к антиретровирусным препаратам и факторам иммунной защиты, таким как нейтрализующие антитела и цитотоксические Т-лимфоциты.

2.2 Клеточные и «анатомические» сайты для ВИЧ

Клеточные сайты.

CD4+Т-лимфоциты являются основным местом репликации ВИЧ в организме инфицированного, что приводит к уменьшению численности этих клеток с течением заболевания.

Причины гибели CD4-лимфоцитов. Те механизмы, которые так или иначе можно связать с непосредственным присутствием ВИЧ в инфицированной СD4+Т-клетке, обычно называют прямыми, а способы уничтожения неинфицированных хелперов объединяют под именем непрямых механизмов. Лишь 1 % Т-клеток погибает, будучи инфицированными ВИЧ, гибель остальных 99% происходит по другим причинам. Причины:

1. Истинное разрушение клетки за счет повреждения мембраны клетки.
2. Апоптоз инфицированных и неинфицированных СD4+клеток.
3. Образование синцития.
4. Разрушение СD4+Т-клеток под действием цитотоксических клеток.
5. Теория преждевременного строения иммунной системы.
6. Аутоиммунные реакции.
7. Анергия СD4+клеток.
8. Теория хоуминга.
9. «Суперантигены» ВИЧ.

Дендритные клетки являются основными антигенпрезентирующими клетками, так как они захватывают ВИЧ, экспрессируют на своей поверхности пептиды ВИЧ, транспортируют их в лимфоидные органы, где презентируют СD4+лимфоцитам. Считается, что сами по себе они менее восприимчивы к ВИЧ, чем СD4+, так5 как на их поверхности экспрессировано незначительное количество рецепторов для ВИЧ.

Макрофаги являются важнейшими клетками-мишенями для ВИЧ, так как инфицированные ВИЧ макрофаги обнаруживаются у пациентов независимо от того, получает пациент АРТ или нет. Макрофаги становятся первичной мишенью для ВИЧ и источником продукции новых вирионов на манифестных стадиях ВИЧ-инфекции.

СD8+лимфоциты становятся инфицированными ВИЧ на поздних стадиях ВИЧ-инфекции, это связано с экспрессией СD4+рецептора на активированных СD8+лимфоцитах.

Естественные киллеры (NK) воспиимчивы к ВИЧ, поскольку экспрессируют рецептор СD4+ и ССR5, поэтому особенно чувствительны к М-тропным вариантам ВИЧ.

«Анатомические» сайты.

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками, является первичным сайтом репликации ВИЧ уже в период острой инфекции, так как слизистые ЖКТ и других органов содержат около половины всех СД4+лимфоцитов организма человека. Таким образом, наиболее значимые «потери» СД4+лимфоцитов обнаруживается именно в слизистых уже в фазу острой инфекции и продолжается на протяжении хронической. Несколько позже подключаются другие периферические лимфоидные органы, и в первую очередь лимфатические узлы, что проявляется ранним возникновением персистирующей генерализованной лимфаденопатии у инфицированных пациентов. Тимус и костный мозг – первичные сайты лимфопоэза, с течением ВИЧ-инфекции характерна инволюция тимуса как у детей, так и взрослых. ЦНС – доказанный сайт репликации ВИЧ, поскольку из ткани мозга были выделены инфицированные ВИЧ макрофаги и глиальные клетки, кроме того, ВИЧ был изолирован из спинномозговой жидкости. Урогенитальный тракт – репликация ВИЧ была обнаружена в Т-лимфоцитах и макрофагах семенной жидкости и в эпителии почечных канальцев, эпителии цервикального канала.

2.3 Изменения клеточного иммунитета

Нарушение клеточного иммунитета у ВИЧ-инфицированных детей приводит к более тяжелому или рецидивирующему течению инфекций, в том числе ветряной оспы и опоясывающего лишая, герпеса, цитомегаловирусной инфекции, микобактериальных инфекций и сальмонеллеза. По этой же причине у ВИЧ-инфицированных детей чаще возникают лимфомы и некоторые мягкотканные злокачественные новообразования. Кроме того, при нарушениях клеточного иммунитета страдает и гуморальный иммунитет.

Характерная черта ВИЧ-инфекции — снижение как абсолютного числа, так и относительного содержания Т-хелперов (лимфоцитов CD4).

Основное нарушение, как у детей, так и у взрослых — снижение секреции ИЛ-2 и интерферона γ в ответ на стимуляцию. Поскольку эти цитокины играют важную роль в запуске клеточного иммунного ответа, то снижение их секреции может приводить к нарушению этого звена иммунитета.